DE3140003A1 - Verfahren zum betreiben einer heizungsanlage - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer heizungsanlage

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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
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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
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
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Description

3U0003
BUDERUS AKTIENGESELLSCHAFT
TP/Be/St/PG 15-167 - 3 -
Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage, welche aus einer Absorptionsv/ärmepumpe sowie einem mit dieser durch Wärmeaustausch gekoppelten Heizmittelkreislauf zur Raumheizung besteht=
Um eine Heizungsanlage möglichst energiesparend zu betreiben werden zunehmend Wärmepumpen eingesetzt, mit welchen Wärme niedrigen Temperaturniveaus, z.B. aus der Außenluft auf ein für Heizzwecke ausreichendes Temperaturniveau gebracht wird. Bei Wärmepumpen besteht aber ganz allgemein ein Problem darin, daß mit sinkender Außentemperatur der Wärmebedarf der zu beheizenden Räume größer wird, während die Leistungsziffer, . d.h. das Heizvermögen der Wärmepumpe abnimmt und bei einer bestimmten Umgebungstemperatur nicht mehr zufriedenstellend arbeitet.
Zur Lösung dieses Problems wird bei Elektro-Wärmepumpen ein bivalent-alternativer Betrieb vorgesehen. Eine Wärmepumpe ist dabei mit einem Heizkessel konventioneller Art so zusammengeschaltet, daß vorrangig die Wärmepumpe zur Aufheizung des Wassers eingesetzt wird. Bei Absinken der Außentemperatur auf einen vorher eingestellten Wert wird die Wärmepumpe abgeschaltet und dafür der Heizkessel eingeschaltet.
Gegenüber einer Elektrowärmepumpe hat die brennerbeheizte Absorptionswärmepumpe den Vorteils daß für den Betrieb· des
Austreibers bereits eine Feuerung in dem Gerät vorhanden ist. Es bietet sich daher an, bei steigendem Wärmebedarf und Nachlassen der Wärmepumpenleistung diese Feuerung in ihrer Leistung so hoch zu regeln, daß das Defizit an Wärme von der Feuerung im Direktheizbetrieb, d.h. ähnlich wie bei einem Heizungskessel aufgebracht werden kann.
Es ist bekannt den Kreislauf von Absorptionswärmepumpen so umzuschalten bzw. zusätzliche Wärmetauscher so anzuordnen, daß es möglich ist die im Austreiber erzeugte Zusatzwärme in den Heizungskreislauf einzukuppeln. Die sich ergebenden Schaltungen sind kompliziert und regelungstechnisch nur schwer zu erfassen. Insbesondere ist es schwierig dem eigentlichen Wärmepumpenteil genau so viel Wärme zuzuführen, wie zur Aufrechterhaltung des Wärmepumpenprozesses unter den gegebenen Betriebsbedingungen notwendig ist, unter gleichzeitiger Einhaltung der gewünschten Vorlauftemperatur am Heizkreis.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in der Feuerung zum Betrieb der Wärmepumpe und im Bedarfsfalle zur ergänzenden Aufheizung des Heizmittels erzeugte Wärme optimal und auf einfache Weise einzusetzen. Hierzu werden die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches enthaltenen Maßnahmen vorgeschlagen.
Während die Höhe der Feuerungsleistung wie bei jedem konventionellen Heizkessel entsprechend dem Heizwärmebedarf, z.B. über die Vorlauftemperatur des Heizungswassers geregelt wird, wird erfindungsgemäß von der erzeugten Wärmemenge der Feuerung der Absorptionswärmepumpe mit
3H0Q03
sinkender Außentemperatur at> einem bestimmten Wert weniger Antriebsenergie zugeführt, da das zugehörige Außengerät auch weniger Verdampfungsleistung erbringt. Gleichzeitig wird die benötigte Zusatzwärme von der Feuerung in das
Heizwasser unter Umgehung des Wärmepumpkreislaufes eingekoppelt.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt»
Es zeigen:
Fig. 1 die Prinzipskizze einer Heizungsanlage mit einer Möglichkeit zur Aufteilung der Volumenströme des von dem Austreiber kommenden Betriebsmittelstromes,
Fig. 2 eine Heizungsanlage bei welcher die von der Feuerung erzeugten Heizgase aufgeteilt werden.
Fig. 3 eine Heizungsanlage mit einem Brenner für den Austreiber und einem Brenner zum Erhitzen des Heizmittels.
Nach Fig. 1 wird mit dem Brenner 1 der Austreiber Z der schematisch angedeuteten Absorptionswärmepumpe beheizt. Dabei wird das Kältemittel, z.B. Ammoniak, aus dem Betriebsmittel ausgetrieben, in bekannter Weise über den
Kondensator 3 verflüssigt, im Verdampfer 4 durch die Außenluft unter Wärmeaufnahme wieder verdampft und im Absorber 5 wieder vom kältemittelarmen Lösungsmittel aufgenommen. Die Lösungsmittelpumpe 6 sorgt dafür„ daß der
Wärmepumpkreislauf aufrecht erhalten wird. Je niedriger die Temperatur der Außenluft wird, um so weniger Kälte-
mittel kann im Verdampfer 4 verdampfen. Es würde also genügen eine geringere Menge Kältemittel umzuwälzen, was allerdings zur Folge hat, daß dem Heizmittelkreislauf 7 mit den Heizkörpern 8 zur Raumheizung beispielsweise im Kondensator und dem Absorber durch Wärmetausch weniger Wärme übertragen werden könnte, obwohl mit sinkender Außentemperatur der Heizwärmebedarf größer wird. Diese fehlende Wärmemenge wird dem Heizmittelkreislauf im Wärmeaustauscher 9 übermittelt, welcher in einer Bypassleitung liegt, die vor dem Kondensator 3 abzweigt und hinter dem Absorber 5 wieder in die Rücklaufleitung des Austreibers mündet. Das außentemperaturgesteuerte Regelventil 11 bewirkt, daß mit sinkender Außentemperatur dem Verdampfer 4 weniger Kältemittel zugeleitet wird und dafür mehr im Austreiber erhitztes Betriebsmittel über den Wärmetauscher 9 fließt um das Heizmittel auf die notwendige Temperatur zu erwärmen. Dabei wird außerdem die Brennerleistung des Brenners abhängig vom Wärmebedarf des Heizmittelkreislauf geregelt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die Aufteilung der Wärmemengen, die einerseits zum Betrieb des Wärmepumpkreislaufes und andererseits zur Aufheizung des Heizmittels notwendig sind, durch eine oberhalb der Feuerung, z.B. des Brenners 1 liegenden Regelklappe 12 vorgenommen. Die Regelklappe 12 teilt die Heizgase in zwei Heizgaszüge auf, wobei in dem einen Heizgaszug 13 der Austreiber 2 angeordnet ist und in dem anderen Heizgaszug 14 das Heizmittel im Wärmeaustauscher 15 aufgeheizt wird. In diesem Fall wird die Regelklappe 12 außentemperaturabhängig gesteuert, so daß die vom Brenner 1 erzeugten Wärmemengen optimal ange-
paßt mehr oder weniger dem Austreiber 2 bzw. dem Wärmetauscher 15 zugeführt werden.
Wie Fig. 3 zeigt kann die Wärmeaufteilung auch über zwei getrennte Brenner 1a und 1b erfolgen, von denen der eine 1b den Austreiber 2 und der andere den Wärmeaustauscher 15 für das Heizmittel beheizt. Mit sinkender Außentemperatur wird die Leistung des Brenners 1b reduziert und die des Brenners 1a so erhöht, daß die zur Raumheizung noch fehlende Wärme dem Heizmittel zum Wärmeaustauscher 15 zugeführt wird.
Die erfindungsgemäße Aufteilung der Wärmeström© erlaubt es die Heizungsanlage einerseits der Leistung des Absorptionswärmepumpen-Verdämpfers und andererseits dem Wärmebedarf der Raumheizung optimal anzupassen, ohne komplizierte und damit störanfällige Schaltungen im Wärmepumpenkreislauf vornehmen zu müssen. Der Wärmepumpenkreislauf ist in den Figuren nur schematisch dargestellt, soweit es für das Verständnis notwendig ist. Drosselventile, Abscheider oder gegebenenfalls ein Rektifikator sowie sonstige übliche Bauteile, welche mit dem Erfindungsgedanken nichts zu tun haben sind nicht in das Prinzipschema aufgenommen»
'8- Leerseite

Claims (6)

  1. BUDERUS AKTIENGESELLSCHAFT
    TP/Be/St/PG 15-167
    Patentansprüche
    f1.J Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage, bestehend aus einer Absorptionswärmepumpe mit einem brennerbeheizten Austreiber, Kondensator, Verdampfer und Absorber, sowie einem Heizmittelkreislauf zur Raumheizung, welcher durch Wärmeaustausch mit dem Wärmepumpkreislauf gekoppelt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß
    a) ein Teil der von der Feuerung erzeugten Wärmemenge für den Wärmepumpbetrieb dient, während der andere Teil dem Heizmittelkreislauf (7) über einen nicht im Wärmepumpkreislauf liegenden Wärmeaustauscher zugeführt wird wobei
    b) das Verhältnis der Teilwärmemenge in Abhängigkeit von der Außentemperatur über Regelorgane derart verändert wird, daß mit abnehmender Außentemperatur dem Heizmittelkreislauf ab einem vorbestimmten Wert zunehmend Wärme über den nicht im Wärmepumpkreislauf liegenden Wärmeaustauscher zugeführt wird.
  2. 2. Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des im Austreiber (2) erhitzten Betriebsmittels der Wärmepumpe vor d©m Kondensator (3) über ein von der Außentemperatur beeinflußtes Regelorgan (11) in eine Bypassleitung (10) und einen Wärmeaustauscher (9) für den Heizmittelkreislauf (7) abgezweigt und hinter dem Absorber (5) der Rücklaufleitung des Austreibers (2) wieder zugeführt wird*
    3H0003
  3. 3· Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage nach den Ansprüchen 1+2 dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung der Volumenströme über ein Dreiwegeventil (11) vorgenommen wird, das in der Rücklaufleitung vor dem Austreiber (2) sitzt.
  4. 4. Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Feuerung erzeugte Heizgasstrom in über ein Regelorgan (12) veränderbaren Mengen teils dem Austreiber (2) und teils einem von Heizmittel durchströmten Wärmeaustauscher (15) zugeführt wird.
  5. 5. Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb zweier nebeneinander liegender Heizgaszüge (a, 1b) eine hitzebeständige Regelklappe (12) angeordnet ist, welche über einen Stellantrieb in Abhängigkeit von der Außentemperatur angetrieben wird und die Heizgase der Feuerung mehr in den einen oder den anderen Heizgaszug leitet.
  6. 6. Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl dem Austreiber (2) als auch einem Wärmeaustauscher (15) für den Heizmittelkreislauf (7) Brenner (1a, 1b) zugeordnet sind, deren Leistungsverhältnis in Abhängigkeit von der Außentemperatur variiert wird.
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