DE3516962C2

DE3516962C2 -

Info

Publication number: DE3516962C2
Application number: DE3516962A
Authority: DE
Inventors: Veit Dipl.-Ing. Merges (Fh), 8025 Unterhaching, De
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1985-05-10
Filing date: 1985-05-10
Publication date: 1990-10-04
Also published as: FR2581741B3; DE3516962A1; GB8610988D0; FR2581741A1; JPS61265443A; GB2174799B; GB2174799A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine öl- oder gasbefeuerte Warmwasser- Hausheizungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 31 15 796 ist eine Hausheizungsanlage der vorgenannten Art bekannt, die bei Temperaturen bei denen ein Betrieb der Wärmepumpe nicht mehr möglich ist, die Beaufschlagung des Stirlingmotors durch die Bren nerabgase unterbrochen wird und hierzu eine schwenkbare Platte zwischen dem Brenner und dem Wärmetauscher des Stirlingmotors eingefahren wird. Diese Einrichtung erfordert für den Betrieb der Wärmepumpe einen hausex ternen Absorber. Dadurch aber ist eine optimierte Wirtschaftlichkeit nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bivalente Hausheizungsan lage der eingangs genannten Art zu schaffen, die frei von den vorgenann ten Nachteilen ist, indem sie bei gutem Wirkungsgrad und kompakter Bau weise keinen hausexternen Absorber benötigt.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 niedergelegten Maßnahmen in überraschend aufwandsloser Weise gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben und in der nachfolgenden Be schreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert und in den Figuren der Zeichnung schematisch skizziert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ölbefeuerten Warmwasserhei zung,

Fig. 2 ein Schemabild des typischen Energieflusses der Hausheizung ge mäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer gasbefeuerten Hausheizung.

Die in Fig. 1 skizzierte Konfiguration veranschaulicht ein Ausführungs beispiel für eine ölbefeuerte Warmwasser-Hausheizungsanlage mit Wärme pumpe, bei der eine Doppelnutzung der zur Bivalenz erforderlichen Hei zungskomponenten verwirklicht ist und der bisher erforderliche hausex terne Absorber entfällt. Außerdem wird hier gleichzeitig mit dem Heiz- und Raumlüftungsvorgang der Wärmegehalt der verbrauchten, auszutauschen den Raumluft verwertet. Hierzu ist in den Boden eines ölbeheizten Heiz kessels 12 eine aus Stirlingmotor 11 und Stirlingwärmepumpe 11 a beste hende Stirlingeinheit eingesetzt, die Wärme von der Raumluft an die Warmwasserheizung fördert. Der Stirlingmotor 11 ist nun so in der Brenn kammer des Heizkessels 12 angeordnet, daß der oder die Erhitzerköpfe 11 c direkt im Flammenbereich des Brenners 10 zu liegen kommen und erhitzt werden. Die restliche Rauchgas-Abwärme wird wie bisher auch an den Kes sel abgeführt. Der vorgenannte Erhitzerkopf 11 c wird auch bei einem Mo torstillstand nicht überhitzt, da dann eine schützende Einrichtung (Überhitzungsschutz 18) die Rauchgase ablenkt. Die vorwiegend über Luft schächte 14 von einem Ventilator 15 angesaugte und mit der Umgebungsluft 19 vermischbare Raumluft kühlt an der Stirlingwärmepumpe bzw. an deren Leit- und Wärmeaufnahmeeinrichtung 11 b ab und strömt durch einen mit ei ner Wärmeisolierung 17 a versehenen Kanal 17 ins Freie. Im selben Maße wie die verbrauchte Luft aus den Räumen ausströmt, wird durch Außenwand öffnungen erwärmte Frischluft eingeführt und der wasserdurchflossene Heizkörper erwärmt. Durch einen einstellbaren Temperaturregler 13 werden entsprechend der Außentemperatur der Überhitzungsschutz 18 betätigt und die Luftführung gesteuert.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, daß mehrere aus Stirlingmotor 11 und Stirlingwärmepumpe 11 a bestehende Einheiten mo dular im Boden des Heizkessels 12 angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, mit einer relativ kleinen - in einem Bausatzmodul konzipier ten - Stirlingeinheit 11, 11 a, 11 b, 11 c einen weiten Leistungsbereich abzudecken, in dem je nach Bedarf ein, zwei, drei oder mehr solcher Bau satzmodule im Heizkessel 12 bzw. dessen Boden eingebaut werden. Von der Fertigungsseite her ist damit eine ganz beträchtliche Vereinfachung ge geben, denn es muß nur eine Größentype gefertigt werden. So führt zum Beispiel eine Einheit mit 3 kW abgegebener Leistung zu Kesselleistungen von etwa 4 kW, 8 kW oder 12 kW je nach ein-, zwei- oder dreifacher Be stückung. Wegen des ausschließlichen Brennbetriebes an Tagen unter z. B. 0°C Umgebungstemperatur (Bivalenz) sind Brenner und Kessel auf die je weils doppelte Leistung ausgelegt.

In der Fig. 2 ist der Energiefluß der vorbeschriebenen ölbeheizten Warm wasser-Hausheizung skizziert, wobei folgende Werte angenommen wurden:

a) ein Brennerwirkungsgrad von ⁴⁵/₇₀ = 0,64
b) ein Stirlingmotor-Wirkungsgrad von ¹⁵/₄₅ = 0,33
c) eine Wärmepumpen-Leistungszahl ⁴⁵/₁₅ = 3

Als typische Heizzahl ergibt sich ein ungefährer Wert von 1,4. Abgesehen von der rationellen Leistung - denn die Anlage erbringt eine Brennstoff ersparnis von ¹/₄ bis zu ¹/₃ der bisher erforderlichen Werte ohne dabei einen höheren Stromverbrauch zu erfordern - weist die hier vorgeschlage ne Konfiguration eine zuverlässige Redundanz auf, da bei Ausfall von Stirlingeinheiten die übrigen Anlageteile immer funktionstüchtig bleiben und sei es im äußersten Falle die Brennerbeheizung allein.

In der Fig. 3 ist eine Hausheizungsanlage mit Gasbefeuerung 10 a skiz ziert, die nach dem vorbeschriebenen System aufgebaut worden ist. Auch hier ist Funktion und Leistung wie erläutert gleich, die Aufgabe wird in gleichem Umfang gelöst. Zu erwähnen ist noch, daß sowohl bestehende Gas feuerungsanlagen als auch bestehende Ölfeuerungsanlagen problemlos in der hier vorgeschlagenen Weise umgerüstet werden können.

Claims

1. Öl- oder gasbefeuerte Warmwasser-Hausheizungsanlage, bestehend aus einem Brenner, dem direkt ein Stirlingmotor zugeordnet ist, und ei nem Heizkessel mit Wasserdurchlauf-System, dem direkt eine Wärmepumpe zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe als Stir lingwärmepumpe (11 a) ausgebildet ist, wobei die Kaltseite des Stirling motors (11) und die Warmseite der Stirlingwärmepumpe (11 a) dem Heizkes sel (12) zugeordnet sind.

2. Hausheizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aus Stirlingmotor (11) und Stirlingwärmepumpe (11 a) bestehende Einheiten modular am Heizkessel (12) angeordnet sind und gemeinsam von einem Temperaturregler (13) angesteuert werden.

3. Hausheizungsanlage nach Anpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der oder die Erhitzerköpfe (11 c) der Stirlingmotoren (11) di rekt im Flammenbereich des Öl- oder Gas-Brenners (10) angeordnet sind.

4. Hausheizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die die Kaltseite der Stirlingwärmepumpe beaufschla gende Luft von Hand oder automatisch einstellbar entweder aus der Umge bung oder über Luftschächte (14) aus Räumen (A, B) des Hauses oder aus beiden gleichzeitig zugeführt wird und dann über einen wärmeisolierten Kanal (17) das Haus verläßt, wobei zur Förderung ein Ventilator (15) dient.