DE3131888A1 - Integration von waermepumpen in anlagen zur erzeugung von heiz- und brauchwasser - Google Patents

Integration von waermepumpen in anlagen zur erzeugung von heiz- und brauchwasser

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DE3131888A1
DE3131888A1 DE19813131888 DE3131888A DE3131888A1 DE 3131888 A1 DE3131888 A1 DE 3131888A1 DE 19813131888 DE19813131888 DE 19813131888 DE 3131888 A DE3131888 A DE 3131888A DE 3131888 A1 DE3131888 A1 DE 3131888A1
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heating
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F24D19/1072Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water the system uses a heat pump
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1919Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
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Description

  • Integration von Wärmepumpen in Anlagen zur ßrzeugung
  • von Heiz- und Brauchwasser.
  • Die Erfindung beschäftigt sich mit bivalenten ;färmepumpen(WP) zur Bereitung von Heizungs- und Brauchwasser, insbesondere mit der Nachrüstung in bereits bestehende Kesselheizungsanlagen.
  • Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt: 1.Wärmepumpen zu konzipieren und zu bauen,deren Fertigungskosten vom Material und Lohn her und insbesondere wegen der möglichen hohen Stückzahl billig sind,die leicht zu installieren sind und den Kundendienst vereinfachen.Gder anders ausgedrückt-im Gegensatz zu den jetzigen Wärmepumpenanlagen- wirklich in kurzer Zeit amortisierbar sind.
  • 2.Die zeitlich nacheinander montiert werden können, sodaß der Käufer nicht sofort den Preis für eine vollausgebaute Wärmepumpenanlage erbringen muß,das Risiko begrenzen kann und nach kurzer Zeit die wirkliche Einsparung feststellen kann ohne sich auf Verkaufsgespräche und eine kostspielige Gesamtanlage einlassen zu müssen.
  • Dieser Vorteil ist bei der Renovierung von Altbauten gewöhnlich von ausschlaggebender Bedeutung.
  • 3. Elektronische Schaltungen zu entwickeln, die das automatische,richtige und wirtschaftliche Zusammenarbeiten der kleinen :lärmepumpeneinheiten mit einander und einem Kessel und/oder einer Brauchwasserbereitung zarantieren.
  • Die bekannten elektrischen Wärmepumpen sind gewöhnlich für eine Außentemperatur von von +3 bis +60C ausgelegt.Bis zu dieser Außentemperatur liefert die Wärmepumpe die benötigte Heizenergie allein.Lb dieser Temperatur wird dann die Wärmepumpe automatisch ab- und der Kessel eingeschaltet. Man spricht von einer bivalenten Wärmepumpen im Alternativbetrieb.
  • Auch die bivalente Wärmepumpe, die noch unter dem Auslegungswert von z.B.+6°C weiter parallel zum sessel arbeitet ist nicht neu.
  • Man könnte ein solches Arbeiten auch Teilmonovalentbetrieb bezeichen. Ein solcher Betrieb wird von den EVU's wegen der hohen Netzbelastung in den kalten Monaten nur selten genehmigt.
  • Der Punkt 1 wird wie folgt gelöst:Es sind 3 Wärmepumpenein heiten entwickelt und gebaut, die folgende Merkmale haben: a. Reine Wechselstromgeräte, die die Bedingungen der EVU's für steckerfertige Geräte erfüllen.
  • b. Heizleistungen von 2 KW; 3,5KW; und 5W'J mit einer Toleranzbreite von +/- 10 %. Sie sind entweder reine Heiz-oder Brauchwasserpumpen,oder kombinierte Heizungs/brauchwasserpumpen. (Ersatz des Kondensators von zwei auf dreiteilig) c.Jede Einheit ist komplett mit Verdampfertompressor, Kondensator und allen anderen Teilen wie Pumpen,Ventilator und Sicherheitseinrichtungen in Kompaktbauweise erstellt.
  • Die Wärmepumpen können stapelbar gebaut werden.Sie sind auch in Wohnungen und Küchen von ihren Abmessungen und der Geräuschentwicklung her einbaubar.
  • Der Vorteil dieser Wärmepumpenheiten ist im wesentlichem in folgenden Fakten zu sehen:Eine kleine Einheit ist variabler einsatz-und kombinierbar, ermöglicht eine größere Fertigungsstückzahl, ist billig und technisch sehr einfach und benötigt wegen der Steckeranschlußmöglichkeit nicht unbedingt einen Elektromonteur.
  • Die Montage ist billig, Ersatzteildienst, Reparatur und Kundendienst werden vereinfacht.
  • Durch diese neuen järmepumpen wird auch die Aufgabe 2 erfüllt. Der Käufer muß nicht sofort den Preis flir eine voll ausgebaute Wärmepumpenanlage erbringen. Erkann mit der wirtschaftlichsten inheit beginnen und später nach Erfolgsbestätigung die Anlage ausbauen.
  • ist Der Punkt 3 der Aufgabenstellung in einer Steuer-und Xegelschaltung für Heizungswärmepumpen nach den Abb.1-3, in einer Schaltung nach Abb.4, die sowohl für die tber wachung des Heizwasserrücklaufs als auch der Demperaturüberwachung der Aussentemperatur dienen kann, und in einer Schaltung nach Abb.5, die eine Potentialtrennung für das Überwachung der Außentemperatur dienen kann und in einer Schaltung nach Abb.5,die eine Potentialtrennung zeigt,zum wesentlichen Teil gelöst.Weitere Angaben werden im folgendem gemacht.
  • 1.Bei verhältnismäßig warmer Außentemperatur TA arbeitet nur eine Wärmepumpe und zwar gewöhnlich die Kleinste, wenn die Einheiten verschiedene Leistungen haben.
  • 2.Bei fallender Außentemperatur TA auf einen Wert,bei welchem eine Heizleistung benötigt wird,die über der im Betrieb befindlichen Einheit zB iiber 3,5 KW liegt,wird automatisch eine zweite WP zB von 5 KW parallel zur ersten eingeschaltet.Die erste Einheit arbeitet dabei im wirtschaftlichen Dauerbetrieb,die zweite wird getaktet.
  • 3. Fällt die Außen-temperatur weiter auf einen solchen Wert, daß auch die 2 parallel geschalteten Wärmepumpen von zB zusammen 8,5 oder 10 KW die benötigte Heizleistung nicht erbringen können,so wird entweder noch eine dritte WP oder der Kessel zugeschaltet.Die beiden ersten Einheiten arbeiten dann im wirtschaftlichen Dauerbetrieb,die noch fehlende Spitzenenergie wird der dritten WP oder dem Kessel entnommen.
  • 4.Bei einer Aussentemperatur unter einen gewinschten Wert von zB +3°C, der mit einem in OC geei88tn Potentiometer eingestellt werden kann, werden die Wärmepumpen ab-und der Kessel eingeschaltet,der dann die Heizleistung allein erbringt.
  • 5.Die Reihenfolge der Zuschaltung der Wärmepumpen und auch deren Wiederabschaltung erfolgt automatisch in der Weise, daß die jeweils zuletzt eingeschaltete Wärmepumpe als erste wieder abgeschaltet wird.
  • 6TTm unnötiges,9chnelles Eu-und Abschalten der einzinen einheiten zu vermeiden sorgen elektronische Zeitverzögerungsglieder dafür,daß zwischem dem Ein-bzw.
    Ausschaltlxrgang
    vorgang der Wärmepumpen bzw.des Kessels und den eingehenden Befehlen(Impulsen) Außentemperatursteuerung eine Zeitverzögerung eingebaut ist.
  • Es wird für die erste WP eine andere Verzögerungsschaltung als für die zweite unS folgende reinheiten vorgesehen.
  • Bei der ersten WP geschieht dies ib der Weise, daß der von der Außentemperatursteuerung geforderte Sollwert des Vor- Bei der ersten WP geschieht dies in der tVeise,daß der von der Außentemperatursteuerung geforderte Sollwert des Vorlaufs festgehalten und durch eine Zusatzspannung von 5-10% des Sollwertes nach oben und unten erweitert wird.l)ieser erweiterte Wert ist dann der neue Sollwert fiir die Vorlauftemperatur.Überschreitet nun die wirkliche Vorlauftemperatur diesen neuen Sollwert in Richtung zu hohe Temper atur, so wird die WP abgeschaltet,überachreitet sie den neuen Sollwert in Richtung zu niedrige Temperatur,so wird die WP eingeschaltet.
  • Bei den weiteren rinheiten(WP-s/Kessel) werden die laufend eingehenden Impulse von der Außentemperatursteuerung nicht laufend weitergegeben, sondern nach Wahl jeder 2 bis 64 Impuls zB jeder4,16,32 oder 64. Impuls.Das geschieht durch 2 elektronische Zähler,wovon einer für die "warmer" Impulse und der andere für die "kälter"-Impulse vorgesehen ist.
  • erfolgt bei den Wingehenden Impulsen ein Wechsel zB von "wärmer" auf "kälter",so werden die Zähler auf o gestellt und der Zählvorgang beginnt von neuem,dh.die WP wird nicht sofort abgeschaltet, sondern zB erst beim 32 Impulseingang.
  • Die Ausschaltung erfolgt nach dem gleichen Prinzip,also ebenfalls mit Verzögerung.
  • 7.Bei Heizungsanlagen mit Brauchwasserbereitung ist eine Brauchwasservorrangschaltung vorgesehen.Sie schaltet die Wärmepumpe von Heizen auf Brauchwasserbereitung sofort um,wenn warmes Brauchwasser gefordert wird.
  • Bei Wärmepumpen, die auch ve zur Brauchwasserbereitung geeignet sind,gewöhnlich ist dies die erste WP,kann der
    Heizkrxtrx
    kreis zusätzlich am Kondensator geschlossen werden.
  • Die während der Brauchwasserbereitung fehlende Heizenergie braucht bei kurzen Warmwasserbereitungszeiten nicht ersetzt werden.Bei längerer Aufbereitungszeit wird die fehlende Heizenergie einer noch freien einheit entnommen.Es besteht auch die Möglichkeit, wenn bei Anforderung von Brauchwasser noch eine WP frei ist,welche auch für Brauchwasser geeignet ist, diese einschalten zu lassen.
  • 8.Die Zusammenschaltung von Heizkesselanlagen mit integrierten Boiler und Wärmepumpen müßen nach dieser Erfindung eine Potentialtrennung erhalten. Ein Beispiel ist in Abb 5 dargestellt.Wird durch den Außentemperaturfühler die WP eingeschaltet,so wird die Boilerladepumpe abgescha ltet und gleichzeitig die Phasen getrennt.Nach dieser Erfindung werden die Zuleitungen zur Boilerladepumpe von Phase S über Klemme 38 und 39 des Isolierkastens,der gestichelt angedeutet ist,geleitet.Dieser Kreis wird unterbrochen, wenn durch Einschalten der WP über ein eingebautet Relais der zugehörige Xelaiskontakt öffnet.
  • 9.Die meisten heizanlagen arbeiten mit einer Außentemperatursteuerung,welche die jeweils notwendige Vorlauftemperatur des Heizwassers bestimmt und über die dazu passende Einstellung des Mischers und der Brennereinschaltung erzwingt.Die Aussentemperatursteuerungen geben in der Regel alle 2 Minuten oder kürzer einen Impuls ab,wodurch veranlaßt wird,daß der Mischermotor den Mischer weiter öffnet oder schließt, je nachdem,ob die vorhandene Vorlauftemperatur als zu warm oder als zu kalt festgestellt wird.
  • Der Wechsel erfolgt durch Umpolung.Raunthermostate schaltendagegen bei Unterschreiten einer eingestellten Temperatur ein und bei einer eingestellten höheren Temperatur wieder ab.Um die Arbeitsweise von Außentemperatursteuerungen mit den Ein/Auszeichen der Raumthermostate kombinieren zu können,werden diese zerhackt.Die Aufgabe übernimmt nach der erfindung eine elektronische Schaltung,sodaß alle ## 1 bis 2 Minuten ein Impuls von etwa 1o Sekunden abgegeben wird.
  • 10. Nach der llrfindung sind elektronische ßausteine/Module vorgesehen,welche z.B. in Steckkartenform Schaltungen in Drucktechnick tragen.
  • 11,die Rinschaltung des Kessels nach Punkt 4 fordert,daß die Von der Aussentempertur eingehenden Mischermotorschaltimpulse wieder direkt dem Mischermotor,dem Brenner und der Boilerladepumpe zufließen.
  • 12.Werden mehr als eine Wärmepumpe zur Anwendung gebracht, müssen diese an verschiedene Phasen des Xi des Netzes angeschlossen werden.Nach der Erfindung ist es möglich die richtige Phasenlage durch eine Phasenkontrollschaltung der jeweiligen WP-Anschlüsse zu überprüfen und ein Ausschalten bei falscher Polung durch zwangsweises Ausschalten zu verhindernis werden zweckmäßigerweise an sich bekannte unverwechsel unverwechselbare Stecker/Dosen verwendet,die nach einmaliger richtiger Phasenpolung keine Verwechslung mehr zulassen.
  • Im Nachfolgenden sollen die Erfindungsgedanken anhand der Abb.1-5 noch weiter erläutert werden.Vie Schaltungen sind für jeden Elektroniker ohne weitere Erklärung zwar verständlich, sollen aber in einigen Punkten eine Ergänzung erhalten.Die Schaltungen der Abb.1-3 gehören zusammen und stellen die" Elektrische Steuerung von Heizungswärmepumpen-Luft-'4asser- in bestehenden Gas/Oel-Heizungsanlagen, die ########### bivalent arbeiten da.An die Klemmen 1 und 2 liegt ein eigener Vorlauftemperaturfühler,über die Klemmen 3 und 4 werden die von der Außentemperatursteuerung eingehenden Impulse geleitet.Auf 3 kommen die Impuls"zu niedrig" und auf 4 die Impulse"zu hoch" an.iiber Klemme 8 wird ein Freigabeimpulszu Klemme lo der WP 2 gegeben.Die Verbindungen der Schaltkarten Abb.2 und Abb.3 sind aus Abb.3 ersichtlich.
  • Rekannte Außentemperatursteuerungen geben in der Regel dem Mischermotor einer Kesselanlage Befehle-Rechtsl-auf = schließen und Linkslauf = Öffnen. Die Befehle kommen häufiger,wenn die Temperatur des Vorlaufs stärker von der Solltemperatur abweicht.Der Sollwert der Vorlauftemperatur ist erreicht, wenn zB nach einer Reihe Impulse "Öffnen" erstmals ein Impuls"Schließen" kommt oder umgekehrt, Die in Abb.1-3 dargestellte Schaltung verfügt über einen eigenen Fühler für den Heizungsvorlauf an Klemmen 1 u.2 und eine Abtastung der von der Außentemperatursteuerung dem Mischermotor übermittelten Befehle. (Klemmen 3+4) Im Sollwertspeicher erkennen erkennen die oberen IC 4049 (Impulseingang Außentemperatur-Regler) den Zustand Ist-Temperatur"zu hoch,die unteren beiden den Zustand Ist-Temperatur"zu niedrig" im Hinblick auf die erforderliche Solltemperatur. Eine Folge gleicher Impulse bleibt ohne Wirkung Dagen löst jeweils der erste Impulswechsel ein kurzzeitiges Anziehen des Relais d 11 aus.
  • Der Fühler an den Klemmen 1+2 ist ein NTC-Widerstand, dessen Wert der sich ändernden Vorlauftemperatur entspricht.IC 741 setzt diese Widerstandsänderungen in proportionale Spannungswerte um,welche die jeweiligen Temperatur-Istwerte sind.Im dem Augenblick aber,wo die IC's 4049 einen Impuls durchlassen und dii anzieht,entspricht die Isttemperatur der Solltemperatur.In diesem Augenblick speichert IC 545 diese Spannung. An den Punkten 6 und 12 die Aufschaltung einer Hysterese(Sollwerterhöhung oder Erniedrigung um ca.10tS der jeweiligen Vorlauftemperatur)Das 2.te IC 741 vergleicht jetzt laufend den sich ändernden Istwert mit dem Sollwert plus aufgeschalteter Hysterese.An anderer Stelle wurde anstelle des ortes Hysterese von Zusatzspannung gesproehen.Beim Erreichen des oberen Spannungswertes wird die Wärmepumpe abgeschaltet,wird der untere Wert erreicht schaltet sich die Wärmepumpe über Relais d21 ein,Durch die Über-bzw.Unterschreitung des Sollwertes wird die jeweilige Laufzeit der WP verlängert,ebenso die Stillstandszeit. Wir haben festgestellt,daß die Bewohner eine solche Verzögerung nicht bemerken wegen der Wärmespeidherung in der Anlage und im Gebäude. Diese geschilderte Über-bzw-Unterschreitung als Mittel zur Verlängerung der Wärmepumpenlaufzeit ist nur fiir die erste Wärmepumpe gut geeignet. Weitere Wärmepumpen/Kessel werden deshalb anders gesteuert wie Abb.2 und 3 zeigt, Erreicht die erste WP nicht die erforderliche Leistung, (Höhe der Vorlauftemperatur) muß die 2.te WP schnell genug einschalten,andererseits muß diese 2.te WP aber noch schneller abgeschaltet werden,wenn beide zusammen den Sollwert plus Hysterese (Spannungserhöhung) überschreiten.
  • Dies wird erreicht,indem bei laufender Wärmepumpe 1 die von der Außentemperatursteuerung kommenden Impulse auf die elektronische Steuerung der 2. ten Wärmepumpe weitergeleitet wenlen.Diese Steuerung der 2.ten Wärmepumpe wird gleichzeitig mit dem Finschalten der ersten Wärmepumpe über einen Transistor aktiviert. (Klemme 8, Freigabe fiir Stufe 2 in Abb.1) Die IG's 4024 arbeiten als Zähler und Teiler.t'ber die jeweils zugeordneten, manuel einstellbaremn Vielfachen, wird nur jeder 2.bis 64.Impuls weitergeleitet.Hierbei ist dem Betreiber die Möglichkeit gegeben die 2.te WP mit unterschiedlicher Verzögerung ein- und ausschalten zu lassen.
  • Das ist meistens notwendig.Ob die 2.te größere WP die notwendige Leistung allein zu erbringen vermag,kann erst nach einer bestimmten Laufzeit erkannt werden. Andererseits ist bei einem Erreichen des oberen Sollwertes ein schnelleres Abschalten der 2.ten WP erforderlich.
  • Bei Erreichen des jeweils eingestellten Vielfachen der von der Außentemperatursteuerung eingehenden Impulse wird ein Impuls weitergeleitet.Dieser bewirkt: i.die Ein-bzw.Abschaltung dieser WP.
  • 2.er setzt beim einschalten den Zähler der nächst folgenden P oder des Kessels in Betrieb.Beim Abschalten gilt das gleiche für den Zähler der davor liegenden WP.
  • Da die 1.ste WP auf Sollwert plus Hysterese arbeitet, die Außentemperatursteuerung aber bereits bei Erreichen des Sollwertes Befehle erteilt,ist nach Abschalten auch der 2.ten WP noch eine Verzögerungszeit vor Abschalten der 1.sten WP vorhanden, während der sich die Vorlauftemperatur unter Einsatz nur der 1.sten WP stabilisieren kann.
  • Bei der letzten Schaltstufe(Brenner) bedeutet die tinschaltung des Relais(d12) den Anlauf des Brenners.Gleichzeitig werden die von der Außentemperatursteuerung eingehenden Befehle direkt dem Mischer zugeleitet.Dies geschieht über ein Relais,welches in der Abb.3 nicht enthalten ist. (Befehle sind Niederspannung 15 Volt,der Mischer
    benö tigtx2xli:
    220 Volt.
  • Die in Abb.4 dargestellte Schaltung ist für die Ausschaltung der Wärmepumpe vorgesehen,wenn die Riicklauftemperatur einen eingestellten Wert von zB 570C überschreitet.Dann wird über den Transistor und Relais d31 die WP ausgeschaltet.
  • Die gleiche Schaltung benutzt werden,um die Abschaltung zu erreichen, wenn ein unterer Wert der Aussentemperatur zB +50C ereicht ist.Über das Potentiometer lassen sich die gewünschten Abschaltwerte einstellen.
  • Bestehende Heizungsanlagen enthalten einen Zentralheizungskessel mit integrierten Boiler für Brauchwasser.Diese wird in einem Doppelmantel oder einer Rohrschlange von heißem Heizungswasser durchströmt und so erhitzt.Die Umwälzung bewirkt eine Boilerladepumpe,die wiederum von einem Boilerthermostaten ein und ausgeschaltet wird.In der heißen Jahreszeit, in welcher keine Heizung benötigt wird,ist ein Betreiben der Heizungsanlage nur für Brauchwasser sehr unwirtschaftlich. Es empfielt sich eine Wärmepumpe. Diese sollte in die Anlage integriert werden mit Verwendung des bisherigen Boilers.bann sind folgende Forderungen zu beachten: 1. Im Winterbetrieb soll automatisch oder auch durch manuellen eingriff die Beheizung des Brauchwassers von der Zentralheizungsanlage übernommen werden können.
  • 2. Die Brauchwasserwärmepumpe ist ein Steckerfertiges Gerät fr Anschluß an das Wechselstromnetz.z.B von 3,5 KW.
  • 3. Der bestehende Boilerthermostat wird zur Regelung verwendet, Die Lösung ist in Schaltung Abb. 5 dargestellt.I)ie Brauchwasserwärmepumpe erhält ihre eigene Netzspannung über einen Stecker.Die Leitung vom Bollerthermostaten wird wird über die Klemmen 38 und 39 eines Isokastens zur Roilerladepumpe geführt..An 40 liegt Null und an 38 beispielsweide die Phase S.Auf der anderen Seite des Isokastens befindet 8: det sich eine unvertauschbare Steckdose.Eine 3-polige Leitung mit einem zu obiger Steckdose passenden Stecker wird von der WP zum Isokasten geftihrt.Klemmen 44,45,46.
  • Die Brauchwasserwärmepumpe hat einen eigenen Aussentemperaturthermostaten.An diesem kann die gewünschte Umgebungstemperatur eingestellt werden,oberhalb welcher die WP arbeitet und unterhalb die Erwärmung des Brauchwassers durch die Zentralheizung zu erfolgen hat.Siehe auch Abb.4.
  • henn der Dreifachstecker vom Isokasten gezogen wird,erfolgt die Erwärmung des Brauchwassers durch die Heizung.
  • Fordert der Bollerthermostat durch Kontaktschließen eine Erwärmung des Brauchwassers fließt der Strom von zB Phase S iiber 38 und 39 zur Boilerladepumpe und O.Die Pumpe läuft an.Wird jetzt eine Brauchwasserwärmepumpe wie beschrieben angeschlossen,so kommt von der Brauchwasserwärmepumpe eine Phasenspanrnrng z.B.R auf Kontakt 44,wenn der Umgebungstemperaturfühler das Relais hat anziehen lassen und 41 mit 43 verbunden ist.Diese veranlaßt die Rinschaltung des oberen Relais und schaltet durch Trennung zwischen 38 u.
  • 39 die Boilerladepumpe ab, und das untere Relais ein.Die Brauchwasserwärmepumpe ist nunmehr über Phase R,Kontakt 44, 45 angeschlossen.Dis Kompressorschütz und das Ventilatorschütz sind eingeschaltet.
  • Ist eine Aussentemperatur nicht vorhanden,sondern ein Raumthermostat,so wird der Befehl wie bereits erwähnt, elektronisch in Impulse umgewandelt.In der Schaltung nicht gezeichnet.
  • Zusammenfassung;Steckerfertige Wechselstromwärmepumpen fUr heizung und Brauchwasser der Modulgrößen 2KW;3,5 KW und 5 KW in wirschaftlichster und automatischer Zus ammenarbeit mit einander und einem Kessel,insbesondere für bestehende Oil/CJas-Heizungsanlagen.

Claims (15)

Patrentansprüche.
1.Elektrische Heiz-und Brauchwasserwärmepumpen, für bivalenten Betrieb, dadurch gekennzeichnet daß folgende Bedingungen erfüllt sind: Heizleistungen von 2 KW,3,5 KW und 5KW mit einer maximalen Abweichung von +/- 10%, sowie elektr.
Aufnahmeleistungen,welche die Bedingungen der EVU's für den Anschluß an das Wechselstromnetz von 220 Volt im Dauer-und Einschaltbe trieb erfüllen.
2.Elektrische Wärmepumpen nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpen reine Heiz oder Brauchwasserpumpen oder kombinierte Heiz/Brauchwasserpumpen sind.
3. Wärmepumpen nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet,d aß die Wärmepumpen miteinander und/oder einem Kessel mit Hilfe elektronischer und/oder pneumatischer, hydraulischeer, elektromechanischer Mittel in solcher Weise zu einander parallel liegen und so ein-und ausgeschaltet werden,daß jeweils der Betriebszustand herrscht,welcher bei den bestehenden Aussentemperaturen,bzw. der gewünschten Innenraumtemperatur oder der gewünschten Brauchwassertemperatur den wirtschaftlichsten Wirkungsgrad der Anlage darstellt.
4.Elektrische Wärmepumpen nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet,daß bei Binsatz-oder Absatz mehrerer Aggregate (Wärmepumpen/Kessel) diese nach einander zu- und in der umgekehrten Reihenfolge wieder abgeschaltet werden0
5. Elektrische Wärmepumpen nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet,daß die Ein-,Um-und Ausschaltung der Äggregate automatisch erfolgt.
6.Wärmepumpe nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet,daß bei bereits bestehenden Kesselheizurgsanlagen die bekannten Aussentemperatursteuerungen, die dem Mischer bzw. Brenner durch in Zeitabständen (1/2 bis 1 Impuls/min.) erfolgende Impulse kommando geben, beibehalten werden.
7. Elektrische Wärmepump nach Anspruch 1-7 dadurch gekenzeichnet daß die Ein-Ausschaltzeichen der Raum undjoder Boilerthermostate elektronisch in einzelne Impulse zerhackt oder aufgeteilt werden, sodaß sie denen der bekannten Aussensteuerung gleich oder vergleichbar werden.
8.1slektrische Wärmepumpen nach Anspruch 1-7 dadurch gekenn -zeichnet,daß eine elektrische Schaltung zur Potentialten -nung in einem Isolierkasten vorgesehen ist,in welchen die zuleitungen zur Boilerladepumpe und zum Mischer bzw. Brenner geführt werden.
9.Wärmepumpe nach Anspruch 1-8 dadurch gekennzeichnet,daß elektronische Bausteine(I.4odule)für die einzelnen Aufgaben der Erfindung vorgesehen sind,die z.B. in Steckkartenform gedruckte Schaltungen tragen.
10. Wärmepumpen nach Anspruch 1-9 dadurch gekennzeichnet,daß die Steckkarten in einem isolierten tasten,vorzugsweise in dem gleichen Kasten untergebracht sind,der der Potentialtrennung dient.
11. Wärmepumpen nach Anspruch 1-1o dadurch gekennzeichnet,daß ein Schaltkreis vorgesehen ist.welcher an Hand der vorhan- denen Außentemperaturen pruft, ob ein wirtschaftliches Arbeiten der Wärmepumpe möglich ist.
12.Wärmepumpe nach Anspruch 1-11 dadurch gekennzeichnet,eine elektronische Schaltung mit einem inGrad Celsius geeichten Potentiometer die Grenztemperatur(z.B. +30C) festhält,bei dessen Unterschreitung die Wärmepumpe abschaltet.
13.gfärmepumpe nach Anspruch 1-12 dadurch gekennzeichnet, daß über eine elektrische Schaltung die von der Aus den temperatursteuerung eingehenden Signale direkt an den Kessel/Boiler weitergegeben werden,wenn die am Potentiometer eingestellte Temperatur unterschritten und die Wärmepumpe abgeschaltet ist.
14. Wärmepumpe nach Anspruch 1-13 dadurch gekennzeichnet, daß eine Brauchwasservorgangschaltung vorhanden ist, welche wenigstens die erste Wärmepumpe von Heizungswasserbereitung auf Brauchwasserbereitung umschaltet.
15. Wärmepumpe nach Anspruch 1-14 dadurch gekennzeichnet,daß eine andere Brauchwasservorrangschaltung eine nicht im Betrieb befindliche Wärmepumpe ein und auf Brau-chwasserbereitung schaltet.
16.Wärmepumpe nach Anspruch 1-15 dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronischer Verzögerungsbaustein so geschaltet ist,daß er einstellbar weniger Impulse von der Aussentempertursteuerung weitergibt als eingehen.
17.Wärmepumpe nach Anspruch 1-16 dadurch gekennzeichnet,daß bei Eingehen eines Impulses umgekehrter Polung alle weiteren Impulse ohne Verzögerung chgeve werden.
18. Wärmepumpe nach Anspruch 1-17 dadurch gekennzeichnet,daß Schaltungen und Mittel die Vorlauftemperatur messen,wenn die Impulse von der Außentemperatursteuerung mehr oder weniger Heizenergie fordern,und diesen Wert speichern.
19. Wärmepumpe nach Anspruch 1-18 dadurch gekennzeichnet, daß dernach Anspruch 18 festgestellte Temperaturwert mit einer Abweichung von einigen Grad Celsius in positiver und negativer Richtung neuer Sollwert wird.
20. Wärmepumpe nach Anspruch 18 und 19 dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichungstoleranzen in Grad Celsius um so kleiner sind je niedriger die Vorlauftemperatur ist.
24.Wärmepumpe nach Anspruch 19/20 dadurch gekennzeichnet,daß die Verzögerungsschaltung verschiedene positive und negative Werte einstellen läßt.
22.Wärmepumpe nach Anspruch 19-21 dadurch gekennzeichnet,daß bei Soll temperaturen von 45 bis 50°d die Umschaltung erst bei 51 bzw. 56 Grad durch Abschaltung und bei 39 bis44 Grad durch Eonschaltung erfolgt, und bei igemperaturen um 25 Grad die Abweichung nur +/-2°C beträgt.
23. Wärmepumpe nach Anspruch 1-22 dadurch gekennzeichnet, daß über einen Regelkreis die Heizwasserrücklauftemperatur über wachs wird,welcher bei einer bestimmten, festgelegten nenperatur die Wärmepumpe abschaltet und die Heizenergleerzeugung allein dem Kessel zuweißt.
24. Wärmepumpe nach Anspruch 1-23 dadurch gekennzeichnet,daß außer rteckkarten fiir Schalt, Kontroll-und Regelkreisen fbr jedes Heizenergie erzeugende Aggregat(Wärmepumpe/Kessel) eine eigene Steckkarte vorhanden ist.
25. Wärmepumpe nach Anspruch 1-24 dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenwirkung der Schaltungen(Schaltkarten) zwingend zuerst den Anlauf der ersten Wärmepumpe bewirkt und bei weiterer Energieanforderung durch die Aussentemperatursteuerung die nächste Wärmepumpe oder den Kessel einscaltet unter Beachtung der Sollwerte und deren festgelegte Abweichungen.
26.Wärmepumpe nach Anspruch 1-26 dadurch gekennzeichnet,daß bei nachlassender Energieanforderung durch die Aus sentempertursteuerung unter Beachtung der Toleranzgrenze vom sollwert zuerst die zuletzt eingeschaltete Wärmepumpe abgeschaltet wird.
27. Wärmepumpe nach Anspruch 1-26 dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Kontroll/Regeleinrichtung den Mischer derart steuert, daß dem Kessel nur die Energie entnommen wird,welche die Wärmepumpe nicht erbringen kann.
28. Wärmepumpe nach Anspruch 1-28 dadurch gekennzeichnet, daß die "echselstromwärmepumpen an verschiedene Phasen des Wechselstromnetzes angeschlossen werden.
29.^tärmepumpe nach Anspruch 1-28 dadurch gekennzeichnet, daß eine Steckkarte eine Schaltungsphasenkontrolle der einzelnen Wärmepumpe durchführt.
30.Wärmepumpe nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, daß eine Automatik die Wärmepumpen abschaltet,die an einer gemeinsamen Phase angeschlossen sind.
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DE (1) DE3131888A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3429396A1 (de) * 1984-08-09 1986-02-20 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Betriebsverfahren fuer eine bivalente heizungsanlage
DE19722822A1 (de) * 1997-04-30 1998-11-05 Rydzewski Sieghardt Einrichtung zur Bereitstellung von Energie für eine Zentralheizung und für die Warmwasseraufbereitung

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