DE29516951U1

DE29516951U1 - Wärmepumpenanlage

Info

Publication number: DE29516951U1
Application number: DE29516951U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Hoose Heinz Dieter De
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 1996-01-04
Anticipated expiration: 2005-10-27
Also published as: DE19642702A1

Description

hsbcOOOl.003
KW/fr

Wärmepumpenanlage

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmepumpenanlage, insbesondere zum Beheizen und zur Warmwasserversorgung von Gebäuden, bestehend aus einer Wasser/Wasser-Wärmepumpe, einem Wärmereservoir und einem Wärmeverbraucher, wobei die Wasser/Wasser-Wärmepumpe einen Wärmepumpenkreislauf aufweist mit einem Verdampfer, der die Verbindungsstelle zu einem Niedertemperaturkreislauf darstellt, und einem Kondensator, der die Verbindungsstelle zu einem Hochtemperaturkreislauf darstellt, wobei aus der Wärmeenergie des Wärmereservoirs im Niedertemperaturkreislauf durch die Wasser/Wasser-Wärmepumpe im Hochtemperaturkreislauf ein höheres Wärmeenergieniveau erzeugt wird und diese Wärmeenergiedifferenz als Nutzwärme über den Wärmeverbraucher im Hochtemperaturkreislauf abgegeben wird.

Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, als Wärmespeieher im Niedertemperaturkreislauf beispielsweise Grundwasser einzusetzen. Dabei wird das Grundwasser aus großen Tiefen, wo im allgemeinen ein höheres Temperaturniveau als an der Erdoberfläche herrscht, gefördert und dem Verdampfer der Wärmepumpe zugeführt, wo dem Grundwasser Wärme entzogen, und es dann wieder ins Erdreich zurückgeleitet wird. Hierzu ist ein umfangreiches Rohrleitungssystem notwendig,

welches aufwendig und kostspielig in der Planung und der Verlegung ist. Außerdem werden, bedingt durch die meist geringe Temperaturdifferenz zwischen Grundwasser und Erdoberfläche, große Mengen an Grundwasser benötigt, um diesem die nötige Wärmeenergie zu entziehen, um in dem Hochtemperaturkreislauf die gewünschte Temperatur zu erzielen. Dies hat zur Folge, daß sich das Rohrsystem des Niedertemperaturkreislaufes relativ schnell mit Kalk oder anderen im Grundwasser enthaltenen Verunreinigungen zusetzt. Ein Reinigen oder sogar Erneuern des Rohrsystems ist zwangsläufig die Folge, was jedoch sehr aufwendig und teuer ist.

Als Wärmespeicher kann die Erdwärme auch indirekt genutzt werden. Dazu wird ein weit verzweigtes Rohrleitungssystem im Erdreich verlegt, in welchem in einem geschlossenen Flüssigkeitskreislauf, dem Niedertemperaturkreislauf die Erdwärme über einen Verdampfer an den Wärmepumpenkreislauf abgegeben wird. Dies hat zwar den Vorteil, daß sich das Rohrsystem des Niedertemperaturkreislaufes nicht mehr mit Kalk oder anderen im Grundwasser enthaltenen Verunreinigungen zusetzen kann, es setzt aber ein äußerst weit verzweigtes Rohrleitungssystem im Erdreich voraus. In der Planung und Konstruktion ist dieses sehr aufwendig und teuer. Darüber hinaus kühlt sich nach einem langen kontinuierlichen Einsatz der Wärmepumpe das Erdreich im Bereich des Rohrsystems ab. Die Temperaturdifferenz zwischen Erdoberfläche und Erdwärme sinkt und damit auch der Wirkungsgrad der Wärmepumpe.

Es sind außerdem Wärmepumpenanlagen bekannt, die die Sonnenenergie über Sonnenkollektoren als Wärmespeicher nutzen. Diese Sonnenkollektoren sind meist auf Gebäudedächern angeordnet. Dort sind sie den Witterungen, Hitze und Kälte, Sonne und Schnee ausgesetzt. Eine hohe Wartungsanfälligkeit ist die Folge.

Meistens wird beim Betrieb einer Wärmepumpenanlage nur ein Teil der im Hochtemperaturkreislauf enthaltenen Wärmeenergie für Warmwasser oder zum Beheizen von Gebäuden verwendet. Nach dem Stand der Technik verbleibt die nicht als Nutzwärme verbrauchte Wärmeenergie als Restwärme ungenutzt im Hochtemperaturkreislauf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpenanlage der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sie räumlich begrenzt in einem Gebäude angeordnet werden kann, daß sie eine lange Lebensdauer hat, kostengünstig in Herstellung und Betrieb ist und einen hohen Wirkungsgrad aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von der Wärmepumpenanlage der eingangs genannten Art vor, daß das Wärmereservoir als ein im Bereich der Wasser/Wasser-Wärmepumpe angeordneter Wärmespeicher ausgebildet ist und daß im Hochtemperaturkreislauf ein Wärmetauscher angeordnet ist, welcher über einen Kopplungskreislauf die nach der Abgabe der Nutzwärme über den Wärmeverbraucher im Hochtemperaturkreislauf verbliebene Restwärme an den Wärmespeicher im Niedertemperaturkreislauf abgibt.

Die Wärmepumpenanlage gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die gesamte Wärmepumpenanlage nur wenig Raum in Anspruch nimmt. Das bei den herkömmlichen Wärmepumpenanlagen dezentral von der Wärmepumpe angeordnete und mit dieser über lange Rohrleitungssysteme verbundene Wärmereservoir ist bei der erfindungsgemäßen Wärmepumpenanlage als zentral neben der Wasser/Wasser-Wärmepumpe angeordneter 0 Wärmespeicher ausgebildet.

Durch den geschlossenen Niedertemperaturkreislauf der Wasser/Wasser-Wärmepumpe kann sich das Rohrsystem dieses Kreislaufes nicht mit Kalk oder anderen Verunreinigungen, wie sie beispielsweise im Grundwasser enthalten sind, zusetzen. Das führt zu einer sehr hohen Lebensdauer der erfindungsgemäßen Wärmepumpenanlage.

Durch die Anordnung des Wärmespeichers zentral zur Wasser/Wasser-Wärmepumpe und den damit verbundenen sehr kurzen Rohrlängen, werden zudem die Wärmeverluste in den Rohrleitungen auf ein Minimum reduziert. Da auf dezentral angeordnete Wärmereservoirs verzichtet werden kann, entfallen die aufwendigen und teuren Verbindungsrohrleitungen von der Wasser/Wasser-Wärmepumpe zu dem Wärmereservoir.

Insgesamt weist die erfindungsgemäße Wärmepumpenanlage eine sehr hohe Lebensdauer, geringe Herstellungs- und Betriebskosten und einen sehr hohen Wirkungsgrad auf.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß an dem Wärmespeicher des Niedertemperaturkreislaufes über einen zweiten Wärmetauscher der Hochtemperaturkreislauf einer zweiten Wärmepumpe angeschlossen ist, welche der Umgebungsluft über einen im Niedertemperaturkreislauf angeordneten Kollektor Wärmeenergie entzieht.

Dies hat den Vorteil, daß der Wirkungsgrad der Wasser/Wasser-Wärmepumpe weiter gesteigert wird. Besonders bei extrem niedrigen Temperaturen wird dadurch weiterhin die Funktionsfähigkeit der Wärmepumpenanlage sichergestellt. Damit kann ihr Einsatz das ganze Jahr über erfolgen und ist nicht mehr auf einige wenige wärmere Monate des Jahres beschränkt.

Als Umgebungsluft, der die nötige Wärmeenergie entzogen wird, kommt beispielsweise die Außenluft in Betracht. Durch die Nutzung der Umgebungsluft sind keine zusätzlichen Installationen, beispielsweise lange Rohrleitungen zu den Sonnenkollektoren oder ein unterirdisch verlegtes Rohrsystem als Erdwärmekollektor, notwendig. Besonders in den kälteren Wintermonaten wäre es aber auch denkbar, der Abwärme der Antriebe der Pumpen- und Verdichtervorrichtungen die nötige Wärmeenergie zu entziehen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur näher erläutert. Es ist eine erfindungsgemäße Wärmepumpenanlage dargestellt. Sie weist eine mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Wasser/Wasser-Wärmepumpe auf. Ein Wärmepumpenkreislauf 2 in der Wasser/Wasser-Wärmepumpe 1 verbindet einen Verdampfer 3 und einen Kondensator 5 wärmetechnisch miteinander. Der Verdampfer 3 liegt in einem Niedertemperaturkreislauf 4, der auch einen Wärmespeicher 7 als Wärmereservoir aufweist. Diesem Wärmespeicher 7 wird Wärmeenergie entzogen, die im Verdampfer 3 ein Kältemittel im Wärmepumpenkreislauf 2 zum Verdampfen bringt. Dieses Kältemittel wird in dem Wärmepumpenkreislauf der Wasser/Wasser-Wärmepumpe 1 komprimiert und damit auf ein höheres Wärmeenergieniveau gebracht. Im Kondensator 5 wird diese Wärmeenergiedifferenz an einen Hochtemperaturkreislauf 6, der auch einen Heizkörper 8 als Wärmeverbraucher aufweist, abgegeben.

Über den Heizkörper 8 wird ein Teil der im Hochtemperaturkreislauf 6 enthaltenen Wärmeenergiedifferenz als Nutzwärme an die Umgebung abgegeben. Die im Hochtemperaturkreislauf 6 verbleibende Restwärme wird erfindungsgemäß über einen Wärmetauscher 9 an einen Kopplungskreislauf 10 abgegeben, über welchen sie in den Wärmespeicher 7 eingespeist wird.

Um den Wirkungsgrad der Wärmepumpenanlage zusätzlich zu verbessern, wird der Wärmespeicher 7 zusätzlich über eine zweite Wärmepumpe 16 von der Umgebungsluft erwärmt. Ein Wärmepumpenkreislauf 17 verbindet einen Verdampfer 18 und einen Kondensator 19 in der zweiten Wärmepumpe 16 wärmetechnisch miteinander. Der Verdampfer 18 liegt in einem Niedertemperaturkreislauf 14, in dem sich auch ein Kollektor 15 befindet, über den der Umgebungsluft Wärmeenergie entzogen wird. Diese Wärmeenergie wird in dem Wärmepumpenkreislauf 17 der zweiten Wärmepumpe 16 auf ein höheres Wärmeenergieniveau gebracht und über den Kondensator 19 einem Hochtemperaturkreislauf 12 zugeführt. Über einen zweiten Wärmetauscher 11 in diesem Hochtemperaturkreislauf 12 wird die Wärmeenergiedifferenz über einen zweiten Kopplungskreislauf 13 in den Wärmespeicher 7 eingespeist.

- Ansprüche -

Claims

Schut zansoruche

1. Wärmepumpenanlage, insbesondere zum Beheizen und zur Warmwasserversorgung von Gebäuden, bestehend aus einer Wasser/Wasser-Wärmepumpe (1), einem Wärmereservoir und einem Wärmeverbraucher (8), wobei die Wasser/Wasser-Wärmepumpe (1) einen Wärmepumpenkreislauf (2) aufweist mit einem Verdampfer (3), der die Verbindungsstelle zu einem Niedertemperaturkreislauf (4) darstellt, und einem Kondensator (5), der die Verbindungsstelle zu einem Hochtemperaturkreislauf (6) darstellt, wobei aus der Wärmeenergie des Wärmereservoirs im Niedertemperaturkreislauf (4) durch die Wasser/Wasser-Wärmepumpe (1) im Hochtemperaturkreislauf (6) ein höheres Wärmeenergieniveau erzeugt wird und diese Wärmeenergiedifferenz als Nutzwärme über den Wärmeverbraucher (8) im Hochtemperaturkreislauf (6) abgegeben wird,

dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmereservoir als ein im Bereich der Wasser/Wasser-Wärmepumpe (1) angeordneter Wärmespeicher (7) ausgebildet ist und daß im Hochtemperaturkreislauf (6) ein Wärmetauscher (9) angeordnet ist, welcher über einen Kopplungskreislauf {10) die nach der Abgabe der Nutzwärme über den Wärmeverbraucher (8) im Hochtemperaturkreislauf

(6) verbliebene Restwärme an den Wärmespeicher (7) im Niedertemperaturkreislauf (4) abgibt.

2. Wärmepumpenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Wärmespeicher (7) des Niedertemperaturkreislaufes (4) über einen zweiten Wärmetauscher {11) der Hochtemperaturkreislauf (12) einer zweiten Wärmepumpe (16) angeschlossen ist, welche der Umgebungsluft über einen im Niedertemperaturkreislauf (14) angeordneten Kollektor (15) Wärmeenergie entzieht.