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Heizungsanlage sowie hierfür geeigneter
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Heizkörper Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage mit wenigstens
einem in einem Wärmeträgerkreislauf angeordneten Heizkörper, der über eine Vorlaufleitung
mit einem von einem Wärmeerzeuger erwärmten Wärmeträger zu beschicken ist, welcher
nach einer Wärmeabgabe beim Durch strömen des Heizkörpers über eine Rücklauf leitung
zum Wärmeerzeuger zurückzuführen ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen für eine derartige
Heizungsanlage
geeigneten Heizkörper mit einer von einem Wärmeträger durchströmten Heizkammer,
die einen mit einer Vorlaufleitung eines Wärmeträgerkreislaufes zu verbindenden
Einlaß sowie einen mit einer Rücklaufleitung des Wärmeträgerkreislaufes zu verbindenden
Auslaß aufweist.
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Heizungsanlagen der oben beschriebenen Gattung sind insbesondere als
Warmwasser-Sammelheizungen bekannt, wobei die Wärmeerzeuger bei konventionellen
Heizungsanlagen dieser Art im allgemeinen mit fossilen Brennstoffen wie öl oder
Kohle beheizt werden.
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Darüber hinaus sind aufgrund der aufgetretenen Energieverknappung
und -verteuerung auch Heizungsanlagen bekanntgeworden, die mit einer Wärmepumpe
versehen sind, welche der Umgebung Energie entzieht und diese auf den Wärmeträger
überträgt, wobei diese bekannten Heizungsanlagen bivalent arbeiten und die Wärmepumpe
die Erwärmung des Brauchwassers übernimmt, solange die Temperatur desjenigen Mediums,
dem sie Wärme entzieht, oberhalb etwa 10° C liegt, so daß der konventionelle Teil
der Heizungsanlage außerhalb der Heizperiode abgeschaltet werden kann.
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Die Wärmepumpe ist mithin nicht in das konventionelle Heizkörper-Heizungssystem
integriert, welches demgemäß auch mit einer der maximal erforderlichen Heizleistung
entsprechenden Kapazität dimensioniert sein muß. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten
Anlagen besteht darin, daß die Wärmepumpe nicht an das Trinkwassernetz anschießbar
ist, da aufgrund der Ausgestaltung und Anordnung des Wärmepumpen-Kondensators bei
Leckagen die Gefahr einer
Vermischung des in der Wärmepumpe umlaufenden
Kältemittels mit dem zu erwärmenden Wasser besteht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizkörper-Heizungsanlage
zu schaffen, bei welcher ein neben einem konventionellen Wärmeerzeuger vorgesehener
zweiter Wärmeerzeuger wie eine Wärmepumpe in das konventionelle Heizungssystem integriert
ist und demgemäß auch während des Betriebes des konventionellen Wärmeerzeugers zur
Heizung beiträgt und die konventionelle Heizungsanlage entsprechend kleiner dimensioniert
werden kann. Weiterhin soll bei Vorhandensein einer Wärmepumpe sichergestellt sein,
daß sich deren Kältemittel nicht mit dem zu erwärmenden Wasser vermischen kann,
so daß ein Anschluß der Wärmepumpe an das Trinkwassernetz unter Aufrechterhaltung
der Trinkwasserqualität möglich ist und demgemäß ggf. auch toxische Kältemittel
wie z.B.
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NH3 verwendet werden können. Außerdem soll ein für eine derartige
Heizungsanlage geeigneter Heizkörper geschaffen werden.
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Als Lösung des die Heizungsanlage betreffenden Aufgabenteils ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß der Heizkörper außerdem in einem von einem zweiten Wärmeträger durchströmten
zweiten Wärmeträgerkreislauf angeordnet ist, wobei der von dem zweiten Wärmeträger
durchströmte, nachstehend auch als Heizkammer bezeichnete Heizorperabschnitt des
zweiten Wärmeträgerkreislaufes strömungsmäßig von dem vom ersten Wärmeträger durchströmten
Heizkörperabschnitt des ersten Wärmeträgerkreislaufes getrennt ausgebildet ist.
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Bei dem Wärmeerzeuger des zweiten Wärmeträgerkreislaufes handelt es
sich bevorzugt um eine Wärmepumpe, für die nachstehend noch bevorzugte Ausgestaltungen
beschrieben sind, die sich i.ü. auch dann verwenden lassen, wenn der (die) Heizkörper
nicht von einem zweiten Wärmeträger durchströmt ist (sind).
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Der Heizkörper - in der Regel sind selbstverständlich mehrere Heizkörper
vorhanden - kann eine mit der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung des ersten
Wärme trägerkreislaufes verbundene erste Leitungsschleife sowie eine mit der Vorlaufleitung
und der Rücklaufleitung des zweiten Wärmeträgerkreislaufes verbundene zweite Leitungsschleife
aufweisen, wobei bei einer bevorzugten Ausgestaltung die Leitungsschleifen jeweils
zwei zueinander parallele Leitungsabschnitte aufweisen, die an einem Ende des Heizkörpers
miteinander verbunden sind, wobei die anderen Enden der Leitungsabschnitte jeder
Leitungsschleife mit
der Vorlauf leitung bzw. der Rücklaufleitung
des betreffenden Wärmeträgerkreislaufes verbunden sind, und wobei sämtliche Leitungsabschnitte
mit an ihrer Außenseite angeordneten Lamellen verbunden sind, die quer zu den Leitungsabschnitten
verlaufen.
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Handelt es sich bei dem zweiten Wärmeerzeuger um eine Wärmepumpe,
so ist bevorzugt auch der Kondensator der Wärmepumpe als derartiger Lamellen-Wärmetauscher
ausgebildet und besitzt dementsprechend zwei zueinander parallele Leitungen, die
an ihrer Außenseite mit im wesentlichen quer zu den Leitungen verlaufenden Lamellen
versehen sind, wobei die das Kühlmittel der Wärmepumpe führende eine (erste) Leitung
den Kompressor mit dem Verdampfer der Wärmepumpe verbindet und die wasserführende
andere (zweite) Leitung an ihrem einen Ende mit dem Einlaß und an ihrem anderen
Ende ggf. über eine Umwälzpumpe mit dem Auslaß eines Warmwasserbehälters verbunden
ist, der seinerseits Teil des zweiten Wärmeträgerkreislaufes ist.
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In entsprechender Weise kann bevorzugt auch der Verdampfer der Wärmepumpe
als Lamellen-Wärmetauscher ausgebildet sein und demgemäß zwei im wesentlichen zueinander
parallele Leitungen aufweisen, die an ihrer Außenseite mit im wesentlichen quer
zu ihnen verlaufenden Lamellen versehen sind, wobei die eine (erste) Leitung den
Kondensator mit dem Kompressor verbindet und die andere (zweite) Leitung Bestandteil
eines weiteren Wärmeträgerkreislaufes ist, in dem wenigstens ein vorzugsweise ebenfalls
als Lamellen-Wärmetauscher ausgebildeter Wärmetauscher angeordnet ist, der von einer
weiteren Wärmequelle beaufschlagt ist, bei der es sich beispielsweise um die Umgebungsluft
in einem
Wein- oder im Heizungskeller, die Außenluft, Grundwasser
o.dgl. handeln kann.
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Um die Heizungsanlage in Sommermonaten auch zum Kühlen der ansonsten
beheizten Räume verwenden zu können, ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, daß der
vorzugsweise auf einer Terrasse o.dgl. angeordnete, zusätzliche Wärmetauscher schaltungstechnisch
gegen wenigstens einen Heizkörperabschnitt bzw. eine Heizkammer des Heizkörpers
austauschbar ist, wie dieses weiter unten noch im einzelnen erläutert ist.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den
Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung ist nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf eine Zeichnung weiter erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 ein Schaltungsschema einer erfindungsgemäßen Heizungsanlage;
und Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1, bei welcher der zusätzlich vorgesehene
Wärmetauscher schaltungstechnisch gegen einen Heizkörperabschnitt austauschbar ist.
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Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Teil eines Schaltungsschemas einer
erfindungsgemäßen Warmwasser-Heizungsanlage mit einem in einem ersten Wärmeträgerkreislauf
angeordneten Heizkörper 1, der über eine Vorlaufleitung 2 mit einem von einem konventionellen
Wärmeerzeuger, also beispielsweise einem ölbrenner, erwärmten ersten Wärmeträger
zu beschicken ist, bei dem es sich um Warmwasser handelt, welches den Heizkörper
1 nach einer Wärmeabgabe beim Durchströmen des Heizkörpers 1 über eine Rücklaufleitung
3 wieder verläßt und zu dem Wärmeerzeuger zurückfließt. Von dem ersten Wärmeträgerkreislauf
ist mithin nur ein kleiner Teil dargestellt, nämlich ein Teil der Vorlauf leitung
2, der Rücklauf leitung 3 und der entsprechende Teil des Heizkörpers 1.
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Bei dem Heizkörper 1 handelt es sich technisch um einen Lamellen-Wärmetauscher,
der zwei zueinander parallele Leitungsabschnitte 4 und 5 aufweist, die an dem einen
Ende 6 des Heizkörpers 1 über einen Leitungsabschnitt 7 miteinander verbunden sind,
wobei der Leitungsabschnitt 4 an dem gegenüberliegenden Ende des Heizkörpers 1 mit
der Vorlauf leitung 2 und der Leitungsabschnitt 5 an diesem Ende des Heizkörpers
1 mit der Rücklaufleitung 3 verbunden ist. Die beiden Leitungsabschnitte 4,5 sind
an ihrer Außenseite mit Metallamellen 8 verbunden, welche die von dem Wärmeträger
herangeführte Wärme auf die Umgebung übertragen. Die beiden Leitungsabschnitte 4,
5 bilden eine erste Heizkammer.
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Außerdem weist der Heizkörper 1 eine aus zwei parallelen Leitungsabschnitten
10 und 11 sowie einem diese an einem Ende des Heizkörpers 1 verbindenden Leitungsabschnitt
12 bestehende zweite Heizkammer auf, wobei die Leitungsabschnitte 10 und 11 untereinander
sowie mit den Leitungsabschnitten
4, 5 durch die Lamellen 8 verbunden
sind.
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Die zweite Heizkammer 10 bis 12 ist Bestandteil eines von einem zweiten
Wärmeträger durchströmten zweiten Wärmeträgerkreislaufes, wobei es sich bei dem
zweiten Wärmeträger ebenfalls um Wasser handelt. Der Leitungsabschnitt 10 ist mit
einer Vorlaufleitung 13 verbunden, die über eine Umwälzpumpe 14 zu einer Leitung
16 führt, die aus dem oberen Endabschnitt eines Warmwasserbehälters 17 austritt
und einer Warmwasserentnahme für warmes Trinkwasser dient. Die mit dem Leitungsabschnitt
11 verbundene Rücklauf leitung 18 mündet in den unteren Abschnitt des Warmwasserbehälters
17, in welchen außerdem eine Speisewasserleitung 19 mündet.
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Aus dem unteren Endabschnitt des Warmwasserbehälters 17 tritt außerdem
eine Leitung 21 aus, in der eine Umwälzpumpe 22 angeordnet ist,und die zu einem
Kondensator 23 einer Wärmepumpe führt, welchen sie mit einem Leitungsabschnitt 24
durchsetzt, an welchen sich eine zum oberen Teil des Warmwasserbehälters 17 führende
Leitung 26 anschließt.
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Parallel zu dem Leitungsabschnitt 24 verläuft ein Leitungsabschnitt
27 durch den Kondensator 23, der am unteren Ende des Kondensators 23 in eine zum
Verdampfer 28 der Wärmepumpe führende Leitung 29 mündet, in welcher ein Drosselventil
31 angeordnet ist. Der Verdampfer 28 ist ebenso wie der Kondensator 23 als Lamellen-Wärmetauscher
ausgebildet und besitzt Lamellen 8, welche einen sich an die Leitung 29 anschließenden
Leitungsabschnitt 32 mit einem zu diesem parallelen Leitungsabschnitt 33 verbinden.
Der Leitungsabschnitt 32 führt über eine Leitung 34 zum Kompressor 36 der Wärmepumpe.
Aus dem Kompressor
36 tritt das in diesem komprimierte und erwärmte
Kühlmittel über eine Leitung 37 aus und in den Leitungsabschnitt 27 des Kondensators
23 ein.
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Der Leitungsabschnitt 33 des Verdampfers 28 führt über eine Leitung
38 zu einem ebenfalls als Lamellen-Wärmetauscher ausgebildeten weiteren Wärmetauscher
39, wobei die Leitung 38 mit einem Leitungsabschnitt 41 des Wärmetauschers 39 verbunden
ist, die über eine Verbindungsleitung 42 in einen zum Leitungsabschnitt 41 parallelen
Leitungsabschnitt 43 übergeht und über eine ein Ausdehnungsgefäß 46 sowie eine Umwälzpumpe
47 enthaltende Leitung 44 mit dem Leitungsabschnitt 33 des Verdampfers 28 verbunden
ist.
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Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Heizungsanlage ist wie
folgt: Das in der Wärmepumpe umlaufende Kühlmittel gelangt aus dem Verdampfer 28
über die Saugleitung 34 zum Kompressor 36, wird dort unter gleichzeitiger Erhitzung
komprimiert und gelangt über die Druckleitung 37 zum Kondensator 23, wo es über
die Lamellen 8 Wärme an das durch den Leitungsabschnitt 24 strömende Wasser abgibt,
welcher das erwärmte Wasser dem Wasserbehälter 17 zuführt, von dem aus es entweder
über die Leitung 16 als Brauchwasser entnommen werden kann oder aber über die Leitung
13 mittels der Umwälzpumpe 14 abgepumpt und der zweiten Heizkammer 10 - 12 des Heizkörpers
1 zugeführt wird, von wo es über die Rücklaufleitung 18 in den Warmwasserbehälter
17 zurückfließt und so zur Heizung beiträgt.
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Das in den Kondensator gelangende und dort abgekühlte
Kühlmittel
gelangt durch den Leitungsabschnitt 27 des Kondensators 23 über die Leitung 29 und
das Drosselventil 31 in den Verdampfer 28, wo ihm aus der Umgebung Wärme zugeführt
wird. Dieses geschieht im vorliegenden Fall mittels eines Ventilators 48, der Umgebungsluft
auf die Lamellen 8 und den Lcltungsabschnitt 32 bläst.
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Außerdem oder alternativ :Ird dem Kühlmittel im Verdampfer 28 noch
Wärme zugeführt, welche von dem zusätzlichen Wärmetauscher 39 aufgenommen wird,
der beispielsweise im Abgaskanal der konventionellen Heizungseinrichtung angeordnet
sein kann, oder aber auch beispielsweise im Heizungskeller, in einem Weinkeller,
auf einer Terrasse o.dgl.. Dort nimmt der durch den Wärmetauscher 39 strömende Wärmeträger
Wärme auf und führt sie mittels der Umwälzpumpe 47 dem als Lamellen-Wärmetauscher
ausgebildeten Verdampfer 28 zu, wo sie auf das im Leitungsabschnitt 32 strömende
Kühlmittel übertragen wird und dieses verdampft.
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Die in Fig. 2 dargestellte Variante unterscheidet sich von der Heizungsanlage
gemäß Fig. 1 dadurch, daß der zusätzliche Wärmetauscher 39 schaltungstechnisch gegen
den aus den Leitungsabschnitten 10 - 12 des Heizkörpers 1 bestehenden Heizkörperabschnitt
austauschbar ist, um in Sommermonaten den Heizkörper 1 zur Kühlung seiner Umgebung
verwenden zu können. Hierfür ist die Leitung 44 mit der Leitung 13 über eine Leitung
50 verbunden, in welcher ein Absperrorgan 51 angeordnet ist. Weiterhin ist die Leitung
38 mit der Leitung 18 über eine Leitung 52 verbunden, in der ebenfalls ein Absperrorgan
53 angeordnet ist. Zwischen der Anschlußstelle der Leitung 52 an die Leitung 38
und dem Wärmetauscher 39 ist ein Absperrorgan 54 angeordnet und zwischen der Anschlußstelle
der Leitung 50 an die
Leitung 44 und dem Wärmetauscher 39 befindet
sich ein Absperrorgan 55. Außerdem ist die Leitung 44 zwischen dem Absperrorgan
55 und dem Wärmetauscher 39 über eine ein Absperrorgan 56 enthaltende Leitung 57
mit der Leitung 18 verbunden1 wobei zwischen der Anschlußstelle und dem Heizkörper
1 ein weiteres Absperrorgan 58 angeordnet ist. Schließlich ist die Leitung 38 zwischen
dem Absperrorgan 54 und dem Wärmetauscher 39 über eine Leitung 59, welche ein Absperrorgan
60 aufweist, mit der Leitung 13 verbunden, wobei zwischen der Anschlußstelle der
Leitung 59 an die Leitung 13 und dem Heizkörper 1 ein Absperrorgan 61 angeordnet
ist.
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Während der Heizperiode sind die Absperrorgange 51, 53, 56 und 60
geschlossen und die übrigen Absperrorgane geöffnet, so daß der anhand der Fig. 1
beschriebene Betrieb durchführbar ist. Soll dagegen in Sommermonaten mit dem Heizkörper
1 keine Erwärmung, sondern eine Kühlung des betreffenden Raumes erfolgen, so werden
die während der Heizperiode geschlossenen Absperrorgane geöffnet und umgekehrt,
so daß der Wärmetauscher 39 damit schaltungstechnisch und damit funktionsmäßig gegen
den die Leitungsabschnitte 10 - 12 aufweisenden Heizkörperabschnitt ausgetauscht
worden ist. Damit übernimmt aber der die Leitungsabschnitte 10 - 12 aufweisende
Heizkörperabschnitt die Funktion, die während der Heizperiode den Wärmetauscher
39 besitzt, d.h. er nimmt aus der Umgebungsluft Wärme auf und führt diese dem Verdampfer
28 zu, während der Wärmetauscher 39, der bei einer solchen Ausgestaltung beispielsweise
auf einer Terrasse o.dgl. aufgestellt sein kann, bei diesem Betrieb Wärme an die
Umgebung abgibt.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Heizungsanlage und des
erfindungsgemäßen Heizkörpers besteht darin, daß der zusätzliche Wärmeerzeuger,
also vorzugsweise eine Wärmepumpe, vollständig in das konventionelle Heizungssystem
integriert ist, wobei außerhalb der Heizperiode sowie in der sog. Ubergangszeit,
also etwa während cht und neun Monate des Jahres, die Heizungsanlage zumindest überwiegend
ausschließlich mit dem Wärmepumpenkreis gefahren werden kann, und wobei in den kälteren
Monaten bei Einschaltung des konventionellen Heizsystems eine zusätzliche Heizung
mittels des Wärmepumpenkreises erfolgen kann. Darüber hinaus kann aufgrund der erfindungsgemäßen
Ausgestaltung in den Sommermonaten die für die Trinkwassererwärmung mit dem Wärmepumpenkreis
im Betrieb gehaltene Heizung anlage gleichzeitig zur Kühlung der Raumluft verwandt
werden.
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B U C (LI T OF @ R RAL) 1 Heizkorper 1 2 Vorlaufleitung 7 Rucklaufleitung
4 Leitungsabschnitt ) 4 1 Heizkammer 5 Leitungsabschnitt ) 5 6 Ende (von 1) 6 7
Leitungsabschnitt 7 8 Lamellen 8 9 -10 Leitungsabschnitt ) 10 11 Leitungsabschnitt
) 2 Heizkammer 11 12 Leitungsabschnitt ) 12 13 Vorlaufleitung 13 14 Umwalzpumpe
14 15 - 15 16 Leitung 16 17 Warmwasserbehalter 17 18 Rucklaufleitung 18 19 Sepisewasserleitung
19 20 - - 20 21 Leitung 21 22 Umwalzpumpe 22 23 Kondensator 24 Leitungsabschnitt
(von 23) 24 25 - 25 26 Leitung 26 27 Leitungsabschnitt (von 23) 27 28 Verdampfer
28 2q Leltung 29 30 - 30
31 Drosselventil 31 32 Leitungsabschnitt
(von 28) 32 33 Leitungsabschnitt (von 28) 33 34 Leitung 34 35 - 35 36 Kompressor
36 37 Leitung 37 38 Leitung 38 39 Wärmetauscher 39 40 - 40 41 Leitungsabschnitt
41 42 Verbindungsleitung 42 43 Leitungsabschnitt 43 44 Leitung 44 45 - 45 46 Ausdehnungsgefäß
46 47 Umwälzpumpe 47 48 Ventilator 48 49 - 49 50 Leitung 50 51 Absperrorgan (in
50) 51 52 Leitung - 52 53 Absperrorgan 53 54 Absperrorgan 54 55 Absperrorgan 55
56 Absperrorgan 56 57 Leitung 57 58 Absperrorgan 58 59 Leitung 59 60 Absperrorgan
- 60 61 Absperrorgan 61 62 - 62 63 - 63 64 - 64 65 - 65
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