DE3024704A1

DE3024704A1 - Vorrichtung zur beheizung von gebaeuden und gebrauchswasser

Info

Publication number: DE3024704A1
Application number: DE19803024704
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: ENDACH AG
Current assignee: ENDACH AG
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1980-06-30
Publication date: 1982-01-28

Description

Vorrichtung zur Beheizung von Gebäuden und Gebrauchswasser

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beheizung von Gebäuden und Gebrauchswasser unter Verwendung eines Wärmepumpenheizungssystems, bei dem Sonnen- und/oder Umweltenergie, z.B. durch Wind transportierte Wärmemengen ausgenutzt werden.

Bei Vorrichtungen zur Beheizung von Räumen in Gebäuden und Gebrauchswasser, bei denen im Wärmepumpenbetrieb Wärme der Umgebung oder einem Speicher, z.B. einem Erdspeicher, entzogen wird, ergeben sich Probleme bei der Montage und bei der Behebung von Funktionsstörungen, die darauf zurückzuführen sind, daß für die verschiedenen Systemkreise Fachleute unterschiedlicher Ausbildung zuständig sind. Die Installation und die Betreuung des Heizkreises und des Gebrauchswasserkreises fällt z.B. in die Zuständigkeit eines Heizungstechnikers. Die Installation und Erstellung der Wärmepumpenanlage fällt in die Zuständigkeit eines Kältefachmanns. Die mit elektronischen Bausteinen bestückte Steueranlage erfordert Elektrotechniker und Elektroniker, die auf diesem Gebiete bewandert sind. Da die Absorber, die den Wärmeaustausch mit der Umwe^Ocfer^blarabsorber im allgemeinen in das Dach eines Gebäudes integriert werden, ist für diese Arbeit weiterhin ein Dachdecker zuständig. Wenn nun die verschiedenen Elemente auf einer Baustelle zusammengefügt werden, ergeben sich einerseits wegen der langen erforderlichen Leitungen und andererseits aus den Schwierigkeiten, die verschiedenen Elemente ineinander anzupassen, zum Teil unlösbare Probleme, durch welche die Funktionsfähigkeit der Gesamtanlage beeinträchtigt wird. Fachleute, die mit der gesamten Technik derartiger zu erstellender Beheizungsvorrichtungen betraut sind, gibt es praktisch nicht und zudem herrscht auf den betreff enden Gebieten ein Facharbeitskräftemangel.

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der alle wichtigen Elemente so zusammengefaßt sind,

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daß sie an der Baustelle unter Ausschluß von Montagefehlern und bei Gewährleistung einer leicht ausführbaren Wartung ohne Hinzuziehung unterschiedlich ausgebildeter Fachkräfte installiert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den. kennzeichnenden Merkmalen des Ansprache 1, wobei die Unteransprüche Weiterbildungen der Erfindung angeben.

In vorteilhafter Weise lassen sich kurze Strecken für das Leitungssystem erzielen. Damit wird nicht nur die Anfälligkeit der Anlage erheblich gegenüber bekannten Anlagen reduziert, sondern für den Betrieb der Anlage ist ein geringerer Energiebedarf notwendig.

bei

Darüber hinaus sind die bekannten Anlagen vorhandenen Probleme im wesentlichen beseitigt, weil alle wichtigen Teile der Anlage fabrikmäßig in einer Einheit so zusammengefaßt werden können, daß an der Baustelle lediglich noch die Anschlüsse für den Heizkreislauf herzustellen sind. In einer Fabrik stehen Fachleute der verschiedensten Fachrichtungen und entsprechende Meßeinrichtungen zur Verfügung. Auf diese Weise läßt sich fabrikmäßig bereits eine optimale Abstimmung der einzelnen Komponenten der Heizanlage aufeinander erreichen.

Die Gehäuseabmessungen betragen etwa 240 χ 300 χ 250 cm, die ohne weiteres einen Transport oder die Zuhilfenahme von Kranleistung oder Hubfahrzeugen beim Transport und der Installation erlauben.

Soweit die selbständige Heizungszelle, welche bei der Erfindung erzielt wird, als Anbau oder Ergänzung eines Nutzgebäudes, beispielsweise einer Garage, eines Garten- oder Vorratshäuschens ausgebildet ist, können die angrenzenden Kleingebäudeflächen ganz oder teilweise mit zur Wärmesammlung und zum Wärmeaustausch herangezogen werden.

Die für das Wärmepumpenheizungssystem erforderlichen Komponenten können ₉₆₈₃ 130064/0159

in, an oder auf den Innenflächen des Gebäudes angeordnet sein, wobei zur Aufnahme der Regel- und Leitungssysteme, der Ventile und Pumpen, auch die Wände des Gehäuses dienen können. Insbesondere lassen sich die Regel- und Leitungssysteme, Ventile und Pumpen in einer Wärmedämmschicht unterbringen, wenn die Wände des Gehäuses außen und innen durch unbrennbare Blechlegierungen gebildet werden, zwischen denen die Wärmedämmschicht insbesondere aus Polyurethanschaum angeordnet ist. Natürlich können die Wände des Gehäuses auch aus Beton gegossen sein.

In den beiliegenden Figuren sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine Heizungszelle, die an die Rückwand eines Nutzgebäudes, beispielsweise einer Garage, angebaut sein kann;

Fig. 2 eine im Giebelbereich des zu beheizenden Gebäudes eingebaute Heizungs zelle;

Fig. 3 eine im Wand- und Dachbereich des zu beheizenden Gebäudes eingebaute Heizungszelle;

Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Detailansicht eines Teils einer Baueinheit, bestehend aus wärmeabsorbierenden bzw. wärmetauschenden Elementen, zur Bildung der Außenhaut der Heizungs zelle;

Fig. 5 einen Wandausschnitt der Heizung sz eile; Fig. 6 einen Grundriß der Heizungs zelle.

In der Fig. 1 ist eine Heizungszelle 1 in Form eines Fertigbauteils dargestellt, das beispielsweise an eine Rückwand 11 eines Nutzgebäudes, z.B.

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einer Garage, angeordnet ist. Die Heizungszelle 1 besteht aus einem Gehäuse 2, dessen Außenfläche bzw. Außenhaut von Sonnenenergie oder Umweltwärme sammelnden bzw. tauschenden und/oder speichernden Elementen 3 ganz oder teilweise gebildet bzw. bedeckt wird. Diese Elemente 3 können Baueinheiten sein, wie sie beispielsweise in den Fig. 4 und 5 näher dargestellt sind.

Die Decke 6 des Gehäuses 2 kann ganz oder teilweise als Flüssigkeitsspeicher ausgebildet sein oder einen solchen aufnehmen. Die Decke kann, wie in der Fig. dargestellt, geneigt oder horizontal verlaufen. Das in der Fig.2 dargestellte Gehäuse ist innen begehbar und der Zutritt zum Innenraum des Gehäuses 2, beispielsweise für Wartungs- oder Reparatur arbeiten, wird durch eine in der Rückwand 11 des Nutzgebäudes vorgesehene, nicht näher dargestellte Tür, ermöglicht.

Die dargestellte Heizungs zelle läßt sich zusammen mit dem als Fertiggebäude, beispielsweise als Fertiggarage ausgebildeten Nutzgebäude, auf der Baustelle, beispielsweise unter zur Hilfenahme von Kranleistung, ohne Schwierigkeiten aufstellen. Es müssen dann lediglich noch die zu den Heizkörpern im Gebäude vorhandenen Leitungen an die Heizzelle angeschlossen werden. Hierzu genügt es, wenn die Heizungszelle mit zwei Anschlußrohren versehen ist, wobei das eine für das erwärmte Heizmedium, das in das Gebäude abgegeben wird, dient und das andere für das in die Heizungszelle zurückfließende, abgekühlte und wieder aufzuwärmende Heizmedium dient.

In der Fig. 2 ist die Heizungszelle 1 im Giebelbereich eines aufzuheizenden Gebäudes untergebracht. Die Elemente 3, welche Sonnenenergie oder Umweltwärme sammeln bzw. tauschen, befinden sich in der Dachfläche und können auch in der Giebelfläche des Gebäudes vorgesehen sein. Die Sonnenenergie und Umweltwärme sammelnden Elemente 3 können in der Dachfläche an die übrige Dachfläche angepaßt sein, während die in der Giebelfläche befindlichen Elemente 3 beispielsweise an die dort befindlichen Holzverkleidung angepaßt sein können.

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Eine weitere Einbaumöerlichkeit der Heizun(rszelle 1 in einem Gebäude ist in der Fig. 3 dargestellt, wobei die Sonnenenergie und Umweltwärme sammelnden Elemente 3 sowohl in der Dachfläche als auch in zwei Gebäudewänden integriert sind.

Die als Fertigbau ζ eile ausgebildete Heizungszelle 1 kann bei den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 von der Fabrik anschlußfertig an die Baustelle geliefert werden und vor Deckung des Daches, beispielsweise mittels eines Kranes, auf den Dachboden abgestellt und dort montiert und angeschlossen werden. Für die hierzu notwendigen Arbeiten bedarf es nicht des Einsatzes unterschiedlich ausgebildeter Fachleute.

In der Fig. 4 ist eine Teilansicht einer Baueinheit gezeigt, die aus flächig ausgebildetem Wärmetauscherelementen 8 besteht, die in Wärmeübertragungskontakt mit einem Rohrleitungssystem ICl steht, das direkt an den Verdampfer des Wärmepumpensystems angeschlossen ist. Ferner besteht die in der Fig. 4 gezeigte Baueinheit 7 aus größerflächigen Absorberelementen 9, die in Wärmeübertragungskontakt mit einem Rohrleitungssystem 12 stehen, das ein Gel-Wassergemisch (Sole) führt. Dieses Leitungssystem kann in direktem Wärmeübertragungskontakt in einem im Gehäuse 2 untergebrachten Flüssigkeitsspeicher oder dem Warmwasserboiler oder über eine Solepumpe an der Eingangsseite des Verdampfers des Wärmepumpensystems angeschlossen sein. Die Absorberelemente 9 sind großflächiger ausgebildet als die Wärmetauscherelemente 8 und zwar in der Weise, daß durch die Absorberelemente eine direkte Sonneneinstrahlung auf die Wärmetauscherelemente 8 verhindert wird. Das Rohrleitungssystem Id bildet zusammen mit den Blechen der Wärmetauscherelemente 8 den Verdampfer des Wärmepumpenheizungssystems und wird vom Kältemittel bzw. Frigen durchströmt. Dabei verdampft das aus dem Kompressor der Wärmepumpe kommende Kältemittel im Rohrleitungssystem Id, das an der Außenhaut des Gebäudes der Baueinheit 7 angeordnet ist. Das verdampfte Kältemedium wird direkt über einen im Gehäuse 2 befindlichen Verdichter in den ebenfalls im Gehäuse befindlichen Kompressor des Wärmepumpensystems geleitet und dort

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verflüssigt, wobei es an den Heizkreis der ebenfalls im Gehäuse 2 untergebracht ist, Wärme abgibt. Die bei der Verdampfung des Kältemittels entzogene Wärme wird von der Umgebungsluft über die Bleche der Wärmeaustauschelemente 8 wieder zugeführt. Die Umgebungsluft, welche zwischen den Blechen der Wärmeaustauscherelemente 8 und den Blechen der Absorberelemente 9 hindurchströmt, kann auch durch von den Blechen der Absorberelemente 9 abgegebene Wärme erwärmt werden. Auch von den Blechen der Absorberelemente 9 abgestrahlte Wärme kann zur Nachführung von Wärme an den Wärmeaustauscherelementen 8 dienen. Mehrere derartig ausgebildete Baueinheiten 7 können in Reihen angeordnet, die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Elemente 3 der Außenhaut der Heizungszelle bilden. Diese Elemente 3 können dabei direkt mit den Wänden des Gehäuses 2 der Heizungszelle verbunden sein oder es kann auch ein Zwischenraum zwischen den Gehäusewänden und den Elementen 3 vorhanden sein. Durch eine entsprechend ausgebildete elektronische Steuerung kann eines der beiden unterschiedlichen Wärmetauschersysteme in Betrieb gesetzt und geregt sein.

In der Fig. 5 ist ein Querschnitt durch ein Teilstück einer Wand des Gehäuses 2 der Heizungszelle 1 gezeigt. Die Wand besteht außen und innen aus Blechen 13 und 14 aus unbrennbaren Legierungen. Zwischen den Blechen 13 und

14 ist eine Wärmedämmschicht 5 vorgesehen, die aus Polyurethanschaum bestehen kann. In der Wärmedämmschicht können Regel- und Leitungssysteme

15 sowie auch Ventile und Pumpen untergebracht sein. Das außenliegende Blech 13 bildet die Außenhaut der Heizungszelle 1 und kann als wärmesammelndes bzw. tauschendes Element 3 ausgebildet sein. Dieses steht in direktem Kontakt mit einem Rohrleitungssystem 16, das Sole oder Kältemittel führen kann und direkt an die entsprechende Komponente des Wärmepumpensystems bzw. direkt an den Boiler oder Speicher in der Heizungszelle 1 angeschlossen ist. Die Formgebung der Außenhaut der Wand kann so gestaltet sein, daß sie dem Gebäudeteil, in welchem die Wand oder die Decke der Heizungszelle 1 jeweils integriert ist, angepaßt ist.

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Wie die Fig. 6, welche einen Grundriß der Heizungszelle 1 darstellt, zeigt, können im Innern des Gehäuses 2 der Heizungszelle 1 getrennt voneinander der Kompressor des Wärmepumpensystems die entsprechenden Pumpen, z. B. die Solepumpe und die Heizkreispumpe, der Warmwasserboiler und ein zusätzlicher Brenner angeordnet sein. Die entsprechenden Leitungen können, wie schon erwähnt, in den Wänden des Gehäuses 2 geführt sein. Die im Gehäuseinnern vorhandenen Komponenten können auch mit einer Wärmedämmschicht, beispielsweise Polyurethanschaum, umgeben sein. Durch eine Tür 17 kann das Gehäuseinnere begangen werden.

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Leerseite

Claims

LlEDL, NOTH, ZElTLER

Patentanwälte
8000 München 22 · Steinsdorfstraße 21-22 · Telefon 089 / 22 94 41

ENDACH AG
Im Hofi 590, FL-9497 Triesenberg

Vorrichtung zur Beheizung von Gebäuden und Gebrauchswasser

Patentansprüche

Vorrichtung zur Beheizung von Gebäuden und Gebrauchswasser unter Verwendung eines Wärmepumpenheizungssystems, bei dem Sonnen- und/oder Umweltenergie, z.B. durchwind transportierte Wärmemengen, ausgenutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer selbständigen Heizungszelle (1), die für das Wärmepumpenheizungssystem erforderlichen Komponenten insbesondere Wärmetauscher, Kompressoren, Regel- und Steuereinheiten, Boiler, Speicher und Antriebsaggregate, in einem transportablen und begehbaren Gehäuse (2) angeordnet sind, dessen Außenhaut ganz oder teilweise von Sonnenenergie und/oder Umweltwärme sammelnden oder tauschenden oder speichernden Elementen (3) gebildet ist, die unmittelbar mit den zugeordeneten für das Wärmepumpenheizungssystem erforderlichen Komponenten verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

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selbständige Heizungszelle (1) als Anbau oder Ergänzung" eines Nutzgebäudes ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke des Gehäuses (2) eine solche Neigung und/oder die Wandflächen des Gehäuses (2) so ausgebildet sind, daß das Gehäuse zum integrierten Einbau in eine Dach- oder Wandkonstruktion des zu beheizenden Gebäudes geeignet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand (4) des Gehäuses (2) Steuer- und Regeleinrichtungen, Leitungen, Ventile, Pumpen u.dgl. untergebracht sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (4) des Gehäuses (2) außen und innen durch eine unbrennbare Blechlegierung gebildet sind und dazwischen eine Wärmedämmschicht (5) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Teilflächen des Gehäuses (2), insbesondere dessen Decke (6) als Flüssigkeitsspeicher ausgebildet sind oder diesen enthalten.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) mit HiKe von Kranhaken oder einer Palette oder eines Hubfahrzeuges transportabel ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Außenhaut ganz oder teilweise bildenden Baueinheiten (7) zusammengesetzt sind aus zum Verdampfer des Wärmepumpenheizungssystems gehörige Wärmetauscherelemente (8), die in Wärmeübertragungskontakt mit einem Kältemittel des Wärmepumpensystems stehen und zwischen großflächigen Absorberelementen (9) angeordnet sind,

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welche die Wärmetauscherelemente (8) gegen direkte Sonneneinstrahlung abdecken und in Wärmeübert ragungskontakt mit einer soleführenden Leitung stehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) zusätzlich Teile einer konservativen Heizungsanlage, wie z.B. Brenner, Kessel, Gasteile oder Vorratstanks untergebracht sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die äußere Blechlegierung das die Sonnenenergie und/oder Umweltwärme sammelnde bzw. tauschende Element (3) gebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuerung wahlweise eines der beiden unterschiedlichen Wärmetauschersysteme regelt.

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