DE3230371C1

DE3230371C1 - Wärmepumpenheizung

Info

Publication number: DE3230371C1
Application number: DE3230371A
Authority: DE
Inventors: Kurt 4650 Gelsenkirchen Schmeichel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-08-14
Filing date: 1982-08-14
Publication date: 1984-01-05

Description

JO

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmepumpenheizung für Wohngebäude, mit einem in den Heizkreis und/oder in die Brauchwasserleitung eingegliederten Pufferspeicher, dem von dem Verflüssiger der Wärmepumpe Wärmeenergie zugeführt wird, und einer als Eislatentspeicher ausgebildeten Wärmequelle, von der über einen Wärmetauscher Wärmeenergie an den Verdampferwärmetauscher der Wärmepumpe gegeben wird.

Da in den letzten Jahren die Kosten für Energie, insbesondere die zum Heizen von Gebäuden aufzubringenden Kosten enorm gestiegen sind, ist man bemüht, speziell die Heizkosten und die Kosten zum Erwärmen des Brauchwassers für Wohngebäude zu senken, indem man versucht, sogenannte »alternative« Energiequellen zu nutzen. So konzentrierte man sich beispielsweise in starkem Umfang auf die Weiterentwicklung von Wärmepumpenheizungen. Es ist bekannt, beispielsweise die Umgebungsluft, die Sonneneinstrahlung, das Erdreich oder das Grundwasser als Wärmequelle beim Einsatz von Wärmepumpen zu nutzen. Für eine Wärmepumpenheizung wird eine Wärmequelle benötigt, die über lange Zeit möglichst gleichmäßig Wärmeenergie abzugeben vermag. Man kann beispielsweise ein mit Wasser gefülltes Becken als Pufferspeicher für von der Wärmepumpe benötigte Wärmeenergie benutzen, wobei das Wasser durch die Umgebungsluft und/oder Sonneneinstrahlung und/oder das das Wasserbecken umgebende Erdreich erwärmt wird. Man kann jedoch rechnerisch nachweisen, daß die einem Wasserbecken vernünftiger Größe entnehmbare »fühlbare« Wärmeenergie nicht ausreicht, beispielsweise ein Wohnhaus zu beheizen, dessen Größe zu dem Wasserspeicher in einem vernünftigen Verhältnis steht.

Außer der erwähnten »fühlbaren« Wärmeenergie vermag ein Wasserbecken jedoch auch Wärmeenergie »latent« zu speichern, nämlich dann, wenn das zu Eis gefrorene Wasser abtaut. Bekanntlich gibt das Wasser beim Gefrieren beträchtliche Wärmeenergiemengen ab, ohne daß die Temperatur weiter absinkt. Dem beispeilsweise eine Temperatur von 0⁰C aufweisenden Wasser läßt sich also Wärmeenergie entziehen, ohne daß eine weitere Temperaturverminderung erfolgt Bis zum vollständigen Gefrieren des Wassers läßt sich einer gegebenen Wassermenge etwa viermal soviel Wärmeenergie entziehen, wie sich dem etwa Zimmertemperatur aufweisenden Wasser entziehen läßt

Auf der Grundlage der oben erläuterten Zusammenhänge wurde bereits eine Wärmepumpenheizung der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, bei der der als Wärmequelle dienende Eislatentspeicher als spezielles, beispielsweise im Keller eines Wohngebäudes untergebrachtes Becken aus Stahlbeton ausgebildet ist. Ein solcher Eislatentspeicher ist jedoch derart aufwendig, daß seine Gestehungskosten die Kosten der Gesamtanlage möglicherweise so weit erhöhen, daß die Gesamtanlage nicht rentabel ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpenheizung der eingangs genannten Art anzugeben, die kostengünstiger ist als die bekannte Wärmepumpenheizung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Eislatentspeicher als Gartenschwimmbecken ausgebildet ist und der Wärmetauscher in dem Schwimmbecken herausnehmbar ist

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß heutzutage viele Wohngebäude, insbesondere Einfamilienhäuser, mit einem Swimmingpool ausgestattet sind. Insbesondere, wenn es sich um ein im Freien aufgestelltes oder in das Erdreich eingelassenes Schwimmbecken handelt, bleibt das Becken im Winter ungenutzt. Die Erfindung schlägt nun also vor, das Schwimmbecken auch im Winter zu nutzen, also in einer Zeit, wenn das Wohngebäude beheizt werden muß. Am Ende des Sommers werden die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauscher in das Wasser des Schwimmbeckens eingespannt, so daß dem Wasser Wärmeenergie für die Wärmepumpe entzogen werden kann. Zu Beginn des Sommers wird der Wärmetauscher wieder aus dem Schwimmbecken herausgenommen, so daß das Schwimmbecken zum Baden genutzt werden kann.

Es ist zwar grundsätzlich möglich, die dem Schwimmbecken in der Heizperiode für die Wärmepumpe entzogene Wärmeenergie einfach auf natürlichem Wege, das heißt durch Sonneneinstrahlung, Umgebungsluftwärme oder Erdreichwärme nachfließen zu lassen, jedoch reicht diese Wärmeenergie bei üblichen Schwimmbeckengrößen nicht aus, ein Wohngebäude üblicher Größe ausreichend zu beheizen. Daher sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Schwimmbecken an einen Sonnenkollektor angeschlossen ist. Das Eis oder das Wasser in dem Schwimmbekken wird also durch den Sonnenkollektor angetaut bzw. erwärmt, um die von dem Wärmetauscher entzogene Wärmeenergie zu kompensieren. Die genannte erfindungsgemäße Maßnahme hat darüber hinaus den Vorteil, daß das Wasser in dem Schwimmbecken im Sommer über den Sonnenkollektor auf die gewünschte Temperatur von beispielsweise 23° C aufgeheizt werden kann. Ferner ist es dadurch möglich, nicht nur das Schwimmbad, sondern auch den Sonnenkollektor ganzjährig zu nutzen. Benutzt man demgegenüber als Eislatentspeicher ein spezielles, nicht als Schwimmbad

benutzbares Betonbecken, so bleibt dieses Becken im Sommer ungenutzt. Wird bei einem solchen Eislatentspeicher ebenfalls ein Sonnenkollektor verwendet, so braucht dieser auch nur in der kalten Jahreszeit betrieben zu werden. Die Erfindung macht die Anschaffung eines Schwimmbeckens bei gleichzeitiger Nutzung als Eislatentspeicher für eine Wärmepumpenheizung attraktiv.

Es ist jedoch schwierig, den im Winter in dem Schwimmbecken anzuordnenden Wärmetauscher im Sommer zu lagern, falls der Wärmetauscher in üblicher Weise beispielsweise aus Kupferschlangen besteht. Um diesem Problem zu begegnen, schlägt die Erfindung in einer weiteren Ausgestaltung vor, daß der Wärmetauscher für das Schwimmbecken aus wenigstens einem r> flexiblen Wärmetauscherelement besteht.

Speziell wird selbständiger Schutz für die erfindungsgemäße Maßnahme geltend gemacht, gemäß der als Wärmetauscher für das Schwimmbecken aufrollbare Kunststoff-Wärmetauschermatten senkrecht in das Schwimmbecken gespannt sind. Die erforderlichen Anschlüsse lassen sich ohne Schwierigkeiten beispielsweise mittels flexibler Rohre anbringen. Derartige Wärmetauschermatten lassen sich in der erfoderlichen Anzahl in dem Schwimmbecken unterbringen, so daß für einen ausreichenden Wärmeaustausch gesorgt ist. Zu Beginn des Sommers lassen sich die Wärmetauschermatten bequem aus dem Schwimmbecken herausnehmen, aufrollen und lagern.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Skizze einer Wärmepumpenheizungsanlage.

In einem schematisch dargestellten Schwimmbecken 1 wird das Wasser 2 von der Umgebungsluft, insbesondere jedoch durch einen Sonnenkollektor 3 erwärmt, der über eine in den oberen Bereich des Schwimmbeckens 1 mündende Zulaufleitung 4 und eine im unteren Bereich des Schwimmbeckens 1 mündende Rücklaufleitung 5 angeschlossen ist. Durch eine Umwälzpumpe 6 wird das Wasser in Richtung der eingezeichneten Pfeile umgewälzt, wobei es bei Durchlaufen des Sonnenkollektors 3 durch die Sonneneinstrahlung aufgewärmt wird. Im Sommer kann das Wasser in dem Schwimmbecken also durch den Sonnenkollektor 3 auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. Hierzu ist eine in der Zeichnung nicht veranschaulichte Regeleinrichtung vorgesehen, welche unter Berücksichtigung der gemessenen Temperatur im Schwimmbecken und im Sonnenkollektor den Betrieb ><> der Wärmepumpe 6 steuert.

Nach der Badesaison werden beispielsweise mittels einer Verspannung 7 flexible Wärmetauschermatten 8 senkrecht in das Wasser 2 des Schwimmbeckens 1 eingespannt. An die Wärmetauschermatten sind mittels angedeuteter Anschlüsse 9 und 10 die Zu- und Rückflußleitung 11 bzw. 12 eines Solekreislaufs angeschlossen. Die in dem Kreislauf enthaltene Sole wird mittels einer Soleumwälzpumpe 13 an den Verdampferwärmetauscher 14 einer Wärmepumpe geführt, welche in bekannter Weise außerdem ein Entspannungsventil 15, einen Rohrschlangenverflüssiger 16 und einen Verdichter 17 aufweist. Die Arbeitsweise einer Wärmepumpe ist an sich bekannt und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Die Wärmepumpe pumpt die Sole von einem Temperaturniveau t\ — beispielsweise —3° C — innerhalb des Kreislaufs 8,9,10,11,12 auf ein höheres Temperaturniveau ti, um über den in einem Pufferspeicher 18 angeordneten Rohrschlangenverflüssiger 16 das Wasser in dem Pufferspeicher 18 aufzuheizen. An den Pufferspeicher 18 sind ein Heizungsvorlauf 19 und ein Heizungsrücklauf 20 angeschlossen.

Im Betrieb der Anlage wird die dem Verdampferwärmetauscher 14 über die Leitung 11 zugeführte Sole abgekühlt, so daß dem Wasser 2 im Schwimmbecken 1 ständig Wärmeenergie entzogen wird, wodurch sich in dem Schwimmbecken 1 ein Eisblock 21 bildet. Im Winter wird die Eisbildung durch unter dem Gefrierpunkt liegende Umgebungsluft mittels einer auf der Beckenoberfläche liegenden Solarmatte verhindert. Diese trägt zur Erwärmung des Wasser bzw. zum Antauen des Eises bei. Damit nicht auch noch an das Erdreich Wärmeenergie abgegeben wird, ist das Schwimmbecken 1 vorzugsweise wärmeisoliert in die Erde eingelassen.

Durch den Sonnenkollektor wird — wenn sich noch kein Eis in dem Schwimmbecken 1 gebildet hat — das Wasser 2 in dem Schwimmbecken 1 erwärmt, wenn sich bereits ein Eisblock 21 gebildet hat, wird dieser durch den Sonnenkollektor 3 angetaut. Es kann zweckmäßig sein, den Anschluß der Zuflußleitung 4 des Sonnenkollektors im Bodenbereich des Schwimmbeckens 1 münden zu lassen, damit der Kreislauf über die Leitungen 4 und 5 sowie den Sonnenkollektor 3 und das Schwimmbecken 1 nicht unterbrochen wird.

Die Kunststoff-Wärmetauschermatten 8 lassen sich am Ende der Heizperiode leicht aus dem Schwimmbekken 1 herausnehmen und zusammenrollen, so daß die Lagerung keine Schwierigkeiten bereitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Wärmepumpenheizung für Wohngebäude, mit einem in den Heizkreis und/oder in die Brauchwässerleitung eingegliederten Pufferspeicher, dem von dem Verflüssiger der Wärmepumpe Wärmeenergie zugeführt wird, und eine als Eislatentspeicher ausgebildeten Wärmequelle, von der über einen Wärmeaustauscher Wärmeenergie an den Verdampferwärmetauscher der Wärmepumpe gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Eislatentspeicher als Gartenschwimmbecken (1) ausgebildet ist und der Wärmetauscher (8) in dem Schwimmbecken (1) herausnehmbar angeordnet ist.

2. Wärmepumpenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwimmbecken (1) an einen Sonnenkollektor (3) angeschlossen ist;

3. Wärmepumpenheizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher für das Schwimmbecken aus wenigstens einem flexiblen Wärmetauscherelement (8) besteht.

4. Wärmepumpenheizungnach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmetauscher für das Schwimmbecken (1) aufrollbare Kunststoff-Wärmetauschermatten (8) senkrecht in das Schwimmbecken (1) eingespannt sind.