DE2932760A1

DE2932760A1 - Heizanlage fuer haushalte

Info

Publication number: DE2932760A1
Application number: DE19792932760
Authority: DE
Inventors: Peter Schuetz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-13
Filing date: 1979-08-13
Publication date: 1981-02-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizanlage für Haushalte, bei der in einem Boiler Brauch- und/oder Heizungswasser durch Zufuhr von Wärme erwärmt wird.

Bei Heizanlagen dieser Art wird üblicherweise die für die Erwärmung des Brauchwassers und/oder des Heizungswassers erforderliche Wärme durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Heizöl erzeugt. Die Betriebskosten einer derartigen Heizanlage hängen daher sehr wesentlich von dem Preis des Brennstoffs ab, wpbei ausserdem der Wirkungsgrad derartiger Heizanlagen nicht besonders hoch ist.

Bei der Erwärmung von Brauch- und/oder Heizungswasser ist es auch bekannt, die Abwärme von Kältemittel-Kreisläufen zu verwenden (Prospekt der Fa. Fröhling, Overath b. Köln). Diese Vorgehensweise ist selbstverständlich nur bei industriellen Betrieben sinnvoll, da dort ständig Kälte erzeugt werden muss, deren Abwärme über einen Wärmetauscher insbesondere Kondensator im Boiler diesem zuführbar ist. Der Kältemittelkreis weist hintereinander auf: Einen Kompressor oder Verdichter/ der zuströmendes kaltes Kältemittelgas verdichtet und dadurch erhitzt, einen Kondensator oder Verflüssiger im Boiler, dem das verdichtete Heissgas zugeführt wird und in dem dieses unter zumindest teilweiser Verflüssigung Wärmeenergie an die Umgebung abgibt, in einem dem Kälteaggregat zugeordneten wei teren Kondensator oder Verflüssiger wird das aus dem Boiler austretende Gas weiter abgekühlt und verflüssigt, ein Kapillar rohr oder ein Expansionsventil oder dergleichen dient zum Entspannen des verflüssigten Kältemittels, wobei dieses auch verdampft wird und wobei der Umgebung Wärme entzogen wird.und wobei das aus dem Verdampfer austretende, entspannte, gasförmige Kältemittel wieder dem Verdichter zuführbar ist.

Beim Versuch der Anwendung dieser Lenre bei der Beheizung von Haushalten, insbesondere Einfamilienhäusern oder dergleichen

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zeigt sich, dass die Heizanlage durch die Abwärme von Kühlschränken und Tiefkühltruhen wie sie üblicherweise in solchen Haushalten vorhanden sind, nicht betrieben werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine für Haushaltszwecke geeignete Heizanlage anzugeben, die auf dem bekannten Prinzip der Abwärmenutzung aus Kältemitteln-Kreisläufen beruht.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Sehr wesentlich bei der Erfindung ist, dass durch das Vorsehen des Kältetauscher gewährleistet werden kann, dass dem Verdichter stets gasförmiges Kältemittel bestimmter niedriger Temperatur zuführbar ist. Der Temperaturpegel am Eintritt in den Verdichter würde sonst allmählich zunehmen und zur Zerstörung des Verdichters führen, es sei denn, dass dieser auf andere Weise wie mittels eines Lüfters gekühlt würde, was eine zusätzliche Energiezufuhr zur Folge hätte. Durch die Erfindung wird unabhängig von der Umgebungstemperatur und der notwendigen Wärmeabgabe an das Brauch- und/oder das Heizungswasser, die jahreszeitlich und im Tagesablauf schwankend ist, an den wesentlichen Stellen des Kältemittelkreislaufes nämlich am Eintritt in und am Austritt aus dem Verdichter gleichbleibende Temperaturverhältnisse erreicht.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäss ausgebildete Heizanlage für Haushalte.

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Die Heizanlage weist einen üblichen Boiler 1 auf, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein Mehrkreis-Boiler ist, der einerseits einen Innenspeicher 2 für Brauchwasser und einen Aussenspeicher 3 für Heizungswasser enthält. In Nachbarschaft dazu ist ein Behälter 4 vorgesehen, in dem sich ein Speichervolumen 5 eines Speichermediums beispielsweise Wasser, befindet.

Weiter ist ein Kältemittelkreis 6 vorgesehen, in dem ein Kältemittel wie R 22 umgewälzt wird. Der Kältemittelkreis 6 weist einen Kompressor oder Verdichter 7 auf, der, wie durch Strichlinien dargestellt, in einer baulichen Einheit auf dem Behälter 4 angeordnet sein kann. Dem Verdichter 7 wird über eine Zuführleitung 8 kaltes gasförmiges Kältemittel zugeführt und gibt über eine Abführleitung 9 heisses, verdichtetes Gas ab: Die Abführleitung 9 ist mit einem im Boiler 1 angeordneten Verflüssiger oder Kondensator 10 verbunden, in dem das verdichtete Kältemittel unter Erwärmung der Umgebung, hier des Heizungswassers im Aussenspeicher 3, Wärme abgibt. Über eine Verbindungsleitung 11 steht der Kondensator 10 im Boiler 1 mit einem weiteren Kondensator oder Verflüssiger 12 im Speichervolumen 5 in Verbindung, wobei in dem Verflüssiger die noch verbleibende Restwärme des aus dem Kondensator 10 austretenden Kältemittels an das Speichervolumen 5 unter Abkühlung abgegeben wird. Ein üblicherweise mit dem Verflüssiger

12 verbundener Trockner 13 entfernt möglicherweise im Kältemittel enthaltene Wasserrückstände. Ein sich an den Trockner

13 anschliessendes Kapillarrohr 14 ermöglicht eine Entspannung des Kältemittels, wobei mittels eines sich an das Kapillarrohr

14 anschliessenden Verdampfers 15 eine vollständige Verdampfung des Kältemittels erreicht ist. Um sicherzustellen, dass das dem Verdichter 7 über die zuführleitung 8 zugeführte gasförmige, kalte, entspannte Kältemittel stets gleichbleibend niedrige Temperatur besitzt, ist der Verdampfer weiter mit einem Kältetauscher 16 verbunden. Das Speichervolumen 5 nimmt eine

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im wesentlichen gleichbleibende Durchschnittstemperatur an, wobei durch den Kältetauscher 16 in Zusammenwirken mit dem Verdampfer 15 und dem Speichervolumen 5 sicherstellt, dass das im Verdichter 7 zugeführte Kältemittel unabhängig vom Betrieb der Heizanlage gleiche niedrige Temperatur besitzt.

Zum Betrieb der Heizanlage ist weiter ein Thermostat 17 im Boiler 1 vorgesehen durch den der Verdichter 7 abhängig von der Ist-Temperatur des Heizungswassers im Aussenspeicher 3 ein- und ausgeschaltet wird.

Anstelle des Kapillarrohrs 14 kann zur Verdampfung und Entspannung des Kältemittels auch ein Expansionsventil oder dergleichen vorgesehen sein.

Weiter sind schematisch die Vorlaufleitung V, die Rücklaufleitung R und die Druckentlastung D des Heizungswasser-Kreislaufes und die Warmwasserabfuhr W und die Kaltwasserzufuhr K der Brauchwasserversorgung dargestellt. Schliesslich ist zweckmässigerweise zwischen Zuführleitung 8 und Abführleitung 9 noch ein Pressostat 18 vorgesehen.

Für die Heizanlage eines Einfamilienhauses besitzen der Innenspeicher 2 und der Aussenspeicher 3 jeweils ein Aufnahmevermögen von etwa 150 1, wobei das Wasser jeweils auf etwa 60 bis 70°C erwärmt werden soll. Es hat sich gezeigt, dass ein Speictiervolumen 5 von 200 1 Wasser ausreichend ist, wobei das Wasser eine durchschnittliche Temperatur von +12 C einnimmt, wobei sich diese Temperatur praktisch nicht ändert. Die Verdampfung stemper atur des Kältemittels beträgt bei dieser Temperatur von 12°C etwa 0° bis +2⁰C. Der Verdichter 7, dessen Leistungsvermögen abhängig von der zur beheizenden Fläche des Einfamilienhauses ausgelegt ist, verdichtet das Kältemittel so, dass es eine Temperatur von etwa 95°C einnimmt. Das Über die Verbindungsleitung 11 in den Behälter 4 zurückströmende im wesentlichen gasförmige Kältemittel besitzt abhängig vom

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Wärmebedarf des Boilers 1 eine stark schwankende Temperatur, die üblicherweise zwischen 2O°C und 70⁰C liegt. Diese Restwärme wird an das Speichervolumen 5 abgegeben, wodurch es wiederum unmöglich ist, das durch den Wärmeentzug mittels des Verdampfers 15 das Speichervolumen zu stark, beispielsweise auf Minusgrade abgekühlt werden kann. Das heißt, der Verflüssiger 12 gibt Wärme an das Speichervolumen 5 ab und der Verdampfer 15 entzieht dem gleichen Speichervolumen 5 wieder Wärme.

Im eingeschwungenen Zustand muss daher von aussen lediglich dem Verdichter 7 Energie zugeführt werden, wobei diese Energie "aus der Steckdose kommt", d.h. eine vergleichsweise kostengünstige Energie ist, bei der Investitionen und Kosten für eine Vorratshaltung entfallen.

Selbverständlich kann die erfindungsgemässe Heizanlage bei entsprechender Dimensionierung der einzelnen Teile auch für Gewerbebetriebe oder für Schwimmbäder angewendet werden.

Ende der Anmeldung

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Claims

Diplom Ciienr.iker /.JöZ /DU

Dr. Bernhard Müller

Patentanwalt

8031 HECHENDORF GRAF-TOERRINGSTR. TEL.: 08152 / 7 81 73

13. Aug. 1979

meine Akte: Sl-I

Heizanlage für Haushalte Ansprüche

(1.!Heizanlage für Haushalte, bei der in einem Boiler Brauch- und/oder Heizungswasser durch Zufuhr von Wärme erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Boiler (1) der Kondensator (10) eines Kältemittelkreises (6) angeordnet ist,

dass das dem Kondensator (10) zugeführte Kältemittel gasförmig und so verdichtet ist, dass das Kältemittel eine zur Erwärmung des Brauch- und/oder Heizungswassers geeignete Temperatur besitzt und

dass in einem mit einem Speichervolumen (5) eines Speichermediums gefüllten Behälter (4) in Strömungsrichtung des Kältemittels in Reihe angeordnet sind:

ein Verflüssiger (12), der mit dem Kondensator (10) verbunden ist und durch den Rest Wärme an das Speichervolumen (5) abgebbar ist,

ein Verdampfer (15) einschliesslich eines Kapillarrohrs (14), eines Expansionsventils oder dergleichen zur weiteren Abkühlung und Verdampfung des Kältemittels und ein Kältetauscher (16), durch den aus dem Behälter (4) austretendes und einem Verdichter (7) zugeführtes, entspanntes, gasförmiges Kältemittel auf konstanter niedriger Temperatur haltbar ist.

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2. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium Wasser ist.

3. Heizanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Trockner (13) zwischen Verflüssiger (12) und Verdampfer (15) im Speichervolumen (5).

4. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, g e k e η η-zeichnet durch eine Aust'rittstemperatur des Kältemittels aus dem Verdichter (7) von etwa +95⁰C.

5. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (8, 9, 11) zwischen Boiler (1), Behälter (4) und Verdichter (7) wärmeisoliert sind.

6. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Boiler (1), Behälter (4) und Verdichter (7) räumlich nahe beieinander angeordnet sind.

7. Heizanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 2 von Boiler (1), Behälter (4) und Verdichter (7) eine bauliche Einheit bilden.

8. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Pressostat (18) im Beipass zum Verdichter (7).

9. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen (5) so gross bemessen ist, dass abhängig vom Wärmebedarf und vom Leistungsvermögen des Verdichters (7) das Speichermedium eine Temperatur von etwa 12°C einnimmt.

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-βίο. Heizanlage nach Anspruch 2 und 9, gekennzeichnet durch ein Speichervolumen (5) von etwa 200 1 Wasser.

11. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel R 22 ist.

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