DE3230940A1

DE3230940A1 - Heizungsanlage

Info

Publication number: DE3230940A1
Application number: DE3230940A
Authority: DE
Inventors: Dieter 3559 Battenberg Gagstatter; Hans Schneider; Hans Viessmann
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1982-08-20
Filing date: 1982-08-20
Publication date: 1984-02-23

Description

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538)

Heizungsanlage

SS = SSB SB=S = S = SS

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage gemSB Oberbegriff dea Hauptanspruchea.

Heizungaanlagen der genannten Art sind alicemein bekannt und in Benutzung. Problematisch sind dabei im wesentlichen drei Punkte:

Einmal stellt die funktionsrichtige Verknüpfung der an der Heizungsanlage beteiligten Elemente ein gewisses Problem dar, das dann noch größer uiird, wenn Heizkessel und Wärmepumpe uechselueise oder sich ergänzend betrieben uerden sollen oder uenn gar noch in die Anlage ein beheizbarer Brauchuasserspeicher (ebenfalls uechselueise vom Heizungskessel oder van der üJärmepumpe beheizbar) integriert uerden soll.

Abgesehen von solchen Kombinationsmöglichkeiten mußte dabei auch Rückeicht auf den unterachiedlishen Heizmediumsdurchsatz von Wärmepumpe und Heiz- bzu. VerbraucherkreiB genommen uerden.

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Schließlich verlangt die Installation einer solchen komplexen Anlage beträchtlichen Arbeite- und Zeitaufwand, hBufig verbunden mit der Notwendigkeit der Nachbesserung von Fehlinstallationen, um die ganze Anlage einwandfrei funktionsfähig zu machen. Dies alles ließ den Einsatz von Wärmepumpen wiedEr rück-, läufig werden, und ein tatsächlich wirtschaftlicher Einsatz der Wärmepumpe war nicht gegeben.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Heizungsanlage zu schaffen, bei der der Heizungskessel und die Wärmepumpe ggf. unter Einbezug eines beheizbaren BrauchwaBserspeichers derart verknüpft sind, daß diese je nach üJärmeanforderung wahlweise allein, andererseits aber auch gemeinsam betrieben werden können mit der Maßgabe der LJärmepumpenbemessung ausreichend nur für einen Teil des möglichen Gesamtwärmebedarfs, wobei gleichzeitig dem .LJaesermengenausgleich Rechnung getragen und trotz der daraus resultierenden komplexen Verknüpfung der Anlagenteile eine einfache und funktionarichtige Installation gewährleistet sein soll.

Diese Aufgabe ist mit einer Heizungsanlage der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanapruches Erfaßte gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben Bich nach den Unteransprüchen.

Die dabei zur Verwendung kommende Wärmepumpe lat nur für einen Teil dea Wärmebedarfs auagelegt, also bspw, nur zur Deckung von ca. 3o - 5a%. Die restliche Bedarfsmenge wird im Parallelbetrieb vom heizungskessel geliefert.

Auf diese Weise kann man während der meisten Zeit im Verlauf eines Jahres das erforderliche Eirauchuasser mit der Wärmepumpe und ggf. auch einen Teil bzw. einen wesentlichen Teil erforderlichenfalls an Wärme für die Raumheizung erzeugen, falls dies die klimatischen VerhMltnisae in den Übergangszeiten verlangen. Geht man von dieser Einschränkung aus, so wird nur eine kleine und damit kostengünstigere Wärmepumpe benötigt, die andererseits längere Laufzeiten und damit geringere Schaltzeiten hat, was sich wiederum vorteilhaft auf die Lebensdauer auswirkt.

Andererseits verlangt eine solche kombinierte Heizungsanlage und gezielte Betriebsweise in AbhärtgigKeit von den jeweiligen Temperaturverhältnissen der Umwelt elne relativ komplexe Verknüpfung von Wärmepumpe, Heizungekessel und ggf. Brauchwasserspeicher, die, wie die Erfahrung gezeigt hat, zu beträchtlichen Schwierigkeiten bei der Installation solcher Anlagen führt,

zumal man dabei in Rücksicht auf die kleine Wärmepumpe und den Heizkessel für einen Wassermengenausgleich sorgen muß. Bezüglich der von der Wärmepumpe erzeugbaren Temperaturspitze sind dieser nämlich Grenzen gesetzt, die bei etwa 5o°C liegen. Soll aber eine bestimmte Wärmemenge geliefert werden, so verlangt das entsprechend große Heizmediumsdurchsätze, die bsi einem Heizkessel, dessen Temperaturspitze wesentlich höher liegt, wesentlich kleiner sind. Insbesondere bei zu gegebener Zeit notwendigen Parallelschaltung von Heizungskessel und Wärmepumpe muQ also für eine Ausgleichsmöglichkeit der unterschiedlichen Strömungsmengenι gesorgt werden.

von Wärmepampe und Heizkreis

Aus diesem Grund ist in der Anlage erfindungsgemäB ein Was3ermengenausgleichsbehälter vorgesehen, der vorteilhaft in den Heizungskessel integriert wird, indem man dessen wasserführendes Gehäuse entsprechend vergrößert, wobei aber die wasserführenden Innenräume des Heizungskessels und der Wassermengenausgleichsbehälter voneinander getrennt sind. Diese Integration hat unter den vorliegenden Gesichtspunkten also grundsätzlich nichts mit einem vergrößerten HeizkesselgehäuBe zur Vergrößerung von dessen Wärmeaufnahmekapazität zu tun.

üJie bereits erwähnt, wie ohne weiteres erkennbar und wie es noch näher erläutert wird, sind die Anschlußver-

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ι hötnieae bzw. die funktionarichtige Verknüpfung der ' Anlagenteile ziemlich komplex, was aber erfindungsgemäß dadurch gelöst ist, daß man eine anbaufertige Kopplungaeinheit am Heizungekessel vorsieht, die gewissermaßen zwangsläufig iur funktionarichtigen Verknüpfung führt.

Der Keizungakessel ist natürlich bevorzugt ao ausgebildet, daß er in der Lage ist, notfalls den GesamtidSrmebedarf allein zu decken, denn Wärmepumpen sind wirtschaftlich nur bis zu -5⁰C Außentemperatur zu bestreiten.

Die erfindungsgemäße Heizungsanlage wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung einss Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 das Schaltschema der Heizungsanlage mit Wärmepumpe, Heizungskessel und Brauchwas-

serspeicher bzw. Erwärmer; Fig. 2 die anbaufertige Kopplungseinheit für die

Anlage gemäß Fig. 1 und
Fig. 3
bis 7 jeweils das Schaltschema gemäß Fig. 1 für

verschiedenen Betriebsweisen. \

Im Schaltschema gemäß Fig. 1 ist der Heizl:reis mit Heizungskessel 2, Wärmepumpe 3 und Brauchuasserspelcher 6 (an sich gehört nur dessen UErmelieferelement 6' .zum Heizkreis) insgesamt mit I bezeichnet, der mit dienern durch ein Dreiuiegemischventil 12 verknüpfte Heizungskreis mit II und die separat in Fig. 2 dargestellte, anhaufertige Kopplungseinheit mit III,die entbieder fertig angeschlossen direkt an der Rückseite des Heizungskessel 2 sitzend mit diesem geliefert uiird oder als in eich fertig installierte Kopplungseinheit, die dann als Ganzes an entsprechende Anschlüsse des Heizungskessel 2 angeschlossen uird, die mit 16,17,18,19 bezeichnet sind. Zugehörige Anschlüsse der Kopplungseinheit IIIgetnMB Fig. 2 sind mit 16»,17·,IB' 19· bezeichnet.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der üJassermengenausgleichsbehgltar 1 Teil des wasserführenden Gehäuses des Heizkessels 2.

Dieser Ausgleichsbehälter 1 kann aber auch als separates Element, aber sinngemäß entsprechend in die Anlage integriert Bein.

Sohjohl die Umwälzpumpe 5 für den Kreis der Wärmepumpe 3, die Umwälzpumpe 5' für den Kreis dea BrauchuiaBserspeichers 6 als auch die Umwälzpumpe 5" für den Heizungs-

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kreiB II können natürlich auch ohne weiteres bsreiti integrierte Elemente der anbaufertigen Kopplungseinheit I aein, urne auch für daa Dreiwege-Mischventil 12 des HaizungskreiBeB.il gilt.

Die Anlage gemäß Fig. 1 läßt folgende Betriebsweisen zu:

a) Alternativ-Betrieb (Fig. 3)

b) Alternativ-Paraliel-Betrieb tüarmuiasserbereitung (Fig. k)

c) K2Bselbetrieb (Fig. 5)

d) Parallel-Betrieb (Fig. 6)--

e) Kessel-Betrieb
IJarmuiaaaerbereitung (Fig. 7).

lilenn der Heizungskessel 2 allein in Betrieb ist (bspw. bei Außentemperaturen unter -5^DC), so erfolgt gemSß Fig. 5 der Vorlauf zum Heizungskreis II durch den Anachluß 17,17', das Abzueigstück 11, da3 Rohrstück lo, den Mischer 12 und die Umwälzpumpe 5". Der nicht beigemischte Teil des HeizungsrUcklaufes strömt durch die RUcklaufleitung 7 zum Ausgleichsbehälter 1 zurück und von diesem über das entsprechend geschaltete Ventil *t· in den Heizkessel 2.

Soll der Brauchuasserapeicher 6 nur van der Wärmepumpe 3 beaufschlapt werden (Fig. O,so sorgt die Umwälzpumpe 5 für einen Umlauf über das entsprechend geschaltete

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Umschaltventil k, dan Strängende 13· zum Brauchiuasaei'-apeicher 6 und van diesem du :ch die Rücklaufleitung 7 zurück zur Wärmepumpe 3.

Hall in Übergangszeiten (also bei noch relativ geringem Raumheizbedarf) der Heizungskreis II, bspu. eine Fußbodenheizung van der Wärmepumpe 3 beaufschlagt werden (Fig. 3), so geht der Vorlauf von der Wärmepumpe 3 über die beiden entsprechend geschalteten Umschaltventile k_fk^% zum Heizungskreis II und von diesem über die Rücklaufleitung 7 zurück zur Wärmepumpe 3. Die überschüssige Uiassermenge gelangt in den Ausgleichsbehälter

Verlangen die AußentemperaturverhMltniBse einerseits eine größere Wärmelieferung zum Heizungskreis II und rechtfertigen diese wegen noch nicht zu niedriger Temperaturen den Betrieb der Wärmepumpe 3, so wird deren Vorlauf über die beiden entsprechend geschalteten Ven-·= tile it,*»¹ durch den Heizkeseel zum Heizungskreis II geführt (Fig. 6). Diese Schaltung bedeutet, daß der Heizungskessel 2 mit dem uarmem Vorlauf dt»r Wärmepum- , pe 3 beschickt uird. Das im Vergleich zum Heizungskessel größere Umujälzvalumen des Heizmediums im Kreis der Wärmepumpe 3 uird auch hierbei mieder vom Ausgleichsbehälter 1 aufgenommen·

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Bei dieser Betriebsweise gelangt also der Heizungsrücklauf (abgesehen von einer möglichen Rücklaufbeimischung durch den Mischer 12) zur Wärmepumpe 3.

Gemäß Fig. 7 erfolgt die LJarrnuasserbereiLtung allein durch den Heizungskessel 2, uobei also ('er llärmepumpenkreis und der Heizungskreis II nicht!beteiligt sind.

Der Heizkesselvorlauf gelangt hierbei durch die Umuälzpumpe 5¹ zum BrauchuasBsrbereiter 6, von diesem der RUcklauf zum Ausgleichsbehälter 1 und von diesem über das entsprechend geschaltete Ventil it¹ als Rücklauf wieder in den Heizungskessel 2*

Die ganze Anlage ist natürlich an entsprechenden Stellen mit entsprechenden Temperaturfühlern bzw. |;l Thermostaten versehen und mit einer Zentralregelung- bzu.

steuerung, die ihrerseits mit den Umschaltventilen,

UmuHlzpumpen u. dgl. Regel- und Steuerelementen zusarH-

menuiirkt.

Claims

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53b)

Patentansprüche:

(1.{Heizungsanlage, bestehend aus einem Heizungskessel und aus einer Wärmepumpe, die mittels Leitungen zu einem Heizkreie verknüpft sind, der Umwälzpumpen und Schaltventile enthält und der mit mindestens einem Verbraucherkreis verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe (3) bezogen auf den Gesamtuürmebedarf nur für eine Teilbedarfsdeckung ausgelegt und der Heizkreis (I) mit einem bJassermengenausgleichsibehälter (1) versehen ist und daß im Heizkreis (I) eine an- bzu. einbaufertige Koppelungseinheit (III) angeordnet ist, in der sämtliche VerknüpfungsanschlÜBse bzw. Anschlußstutzen (16-19, 16'-19') für die Verknüpfung des Heizungskessel (2) mit der Wärmepumpe (3) und dem mindestens einen Verbraucherkreis, nämlich dem Heizungskreis (II) angeordnet sind.
2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüassermengenaus· gleichsbehälter (1) als Teil des wasserführenden Gehäuses des Heizungskessels (2) ausgebildet und mit diesem durch ein Abzweigstück (9) verbunden ist.
3. Heizungsanlage nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der anbaufertigen Kopplungseinheit (III) mindestens Schaltventile (4,4·), ein Dreluegemiechventil (12) und ein Rührstock (8) mit dem Abzweigstück (9) enthalten uind.
k. Heizungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der anbaufertigen Kopplungaeinheit (III) mindestens auch die Umwälzpumpe (5·) für einen in der Anlage angeordneten BrauchuBseerbereiter (6) enthalten iat.
5. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis k_f dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von Wärmepumpe (3), beheizbarem BrauchuiBsserspeicher (6) und Heizungskessel (2) im HeizkreiB (I) der UassErmengenausglBichbehälter (i)_f der BrauchuasBerepeicher (G) und di_e tdMrmepumpe (3) an einer gemeinsamen Rücklaufleitung (7) angeschlossen sind, die vom RücklaufanschluB (7') des HeI-zungakrsises (II) aungeht.
6. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinheit (III) gebildet ist aus einem Rohrstück (8) mit Abzweigstück (9), daß an den Enden

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dea RohrstUckee (8) die Dreiuisgeumachaltventile (if,^¹) angeordnet sind, daß am heizungskreisseitlgen Umschaltventil (*»') ein Rohratück (lo) mit einem HeizungskeaaelanachluBabzueigatDck (11) und einem Dreiuege-Mischventil (12) angeordnet ist und daß am uiMrmepumpenkreiasEitigen Umschaltventil (*t) eine Rohrstückgabel (13) mit einem Strangende (13¹) und zuei freien Anachlußenden (1<+,15) mit dem Brauchuasserspeicher (6) und das andere freie Ende (15) mit dem Heizungskessel (2) verbunden ist.