EP3885668A1 - Vorrichtung zur warmwasserbereitung - Google Patents

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EP3885668A1
EP3885668A1 EP21164696.3A EP21164696A EP3885668A1 EP 3885668 A1 EP3885668 A1 EP 3885668A1 EP 21164696 A EP21164696 A EP 21164696A EP 3885668 A1 EP3885668 A1 EP 3885668A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat source
water
heat
der
inlet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21164696.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Krimbacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ovum Heiztechnik GmbH
Original Assignee
Ovum Heiztechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ovum Heiztechnik GmbH filed Critical Ovum Heiztechnik GmbH
Publication of EP3885668A1 publication Critical patent/EP3885668A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
    • F24H4/04—Storage heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/08—Electric heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12—Heat pump
    • F24D2200/123—Compression type heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2240/00—Characterizing positions, e.g. of sensors, inlets, outlets
    • F24D2240/26—Vertically distributed at fixed positions, e.g. multiple sensors distributed over the height of a tank, or a vertical inlet distribution pipe having a plurality of orifices

Definitions

  • the invention relates to a device for heating water according to the preamble of claim 1.
  • Such a device is used, for example, for decentralized hot water preparation in multi-party properties in connection with a centralized heat supply to cover building heating requirements via decentralized heating surfaces such as radiators or underfloor heating.
  • the device has a hot water storage tank which is coupled to a heat pump which comprises a heat pump circuit.
  • a heat pump which comprises a heat pump circuit.
  • an evaporator is provided, the mode of operation of which depends heavily on the inlet temperature of the heat source. If the inlet temperature exceeds a limit value that is decisive for the operation of the evaporator, the operational reliability of the heat pump is impaired and the compressor and other components of the heat pump can even fail due to excessive inlet temperatures.
  • a device for hot water preparation is created, which has a water reservoir, in particular in the form of a circular cylindrical or oval jacket provided with a dished bottom, which is connected to an integrated heat pump, which with the expenditure of technical work, thermal energy in an evaporator Heat pump from the heat source, in particular in the form of a liquid medium, such as water from the building heating system, takes up at a low temperature and feeds this as useful heat to the water storage tank together with drive energy via a condenser.
  • a mixing valve is provided according to the invention.
  • This mixing valve is integrated in the device and for this purpose is arranged in particular between the heat source inlet and a circulating pump of the heat pump circuit.
  • the heat source inlet can be, for example, a distributor of a heating system, in particular underfloor heating, which feeds liquid medium, in particular in the form of water, into the device and represents the heat source of the heat pump so that the heat pump can be operated properly.
  • the construction of the device according to the invention for heating water initially results in the advantage that the device according to the invention can be used better in different building systems. If, for example, a building heating system (heat source circuit) is above the temperature of 35 ° C, which is usually defined as critical, the heat pump of the device according to the invention runs optimally and reliably thanks to the integrated mixing valve. This is in contrast to conventional hot water heat pumps, which use the building's heating system as a heat source circuit, so when planning it must be ensured that the often maximum permissible temperature of 35 ° C is not exceeded.
  • a mixing valve was often installed externally in known devices. The disadvantage of such an arrangement can be seen in the fact that it causes more time and costs and that one is dependent on correct planning of the water heating device. According to the construction according to the invention, which provides a mixing valve integrated into the heat source circuit, this risk can be eliminated.
  • the device according to the invention has the advantage that more hot water can be made available in comparison with known devices of the same storage size. There is little space in residential units, especially in small apartments.
  • the construction according to the invention makes it possible to optimize the device according to the invention in such a way that more hot water can be drawn from the same storage tank size and that the device can be installed in a more compact manner. It is thus possible with the device according to the invention to be able to arrange it even above existing machines, in particular washing machines.
  • the water reservoir of the device according to the invention can preferably have a cylindrical or oval jacket, which is connected to a dished bottom via a preferably rounded transition area.
  • This transition area can An electric heating element can be arranged, which has the advantage that the entire jacket of the water tank can be surrounded by the condenser, which has the further advantage that the electric heating element is easily accessible and thus, for maintenance or replacement work, on the side in a simple manner can be expanded from the water reservoir.
  • the device according to the invention it is possible to provide two temperature sensors for detecting the water temperature in the storage tank.
  • one of the temperature sensors is arranged in the area (at the level) of the condenser surrounding the water reservoir and a second temperature sensor is arranged above the condenser.
  • the provision of two temperature sensors results in the possibility that one of the temperature sensors can be positioned very deep in the area of the capacitor.
  • the advantage of this arrangement is that even after a very small amount of hot water has been withdrawn from the storage tank, the lower temperature sensor located at the level of the condenser detects this hot water extraction and accordingly the storage tank can be quickly recharged. If the device according to the invention is provided, for example, with a storage tank for 160 liters of hot water, the aforementioned determination is already possible after 30 liters have been withdrawn. The resulting advantage can be seen in the fact that the heat pump can immediately start recharging and a user of the device according to the invention thus always has an almost full memory available.
  • the particularly preferred embodiment of the device according to the invention described above, in which the first temperature sensor is arranged at the level of the condenser and the second temperature sensor above the condenser, results in the advantageous possibility that the heat pump, although after an already small amount of hot water has been withdrawn via the temperature sensor at the height of the condenser is activated, but this activation takes place with a reduced setpoint if the upper temperature sensor above the condenser is still in hot water.
  • the resulting advantage is immediate reloading, different target / setpoint values depending on the requirements via the two temperature sensors and the resulting smooth operation of the device according to the invention.
  • the provision of two temperature sensors also has the advantage that the electrical heating element, which is advantageously arranged in the transition area between the jacket and the dished bottom, can be controlled independently of the heat pump.
  • the electrical heating element which is advantageously arranged in the transition area between the jacket and the dished bottom, can be controlled independently of the heat pump.
  • This independent regulation which is possible due to the arrangement described above, allows the electric heating element to be positioned lower, since regulation is ensured independently via the higher-positioned upper temperature sensor.
  • This maximally deep positioning preferably in the transition of the dished bottom, also has the advantage that the hot water storage tank is a fully-fledged electric storage tank even with a defective heat pump.
  • the previously described compactness of the device according to the invention also results from the advantageous arrangement of the connections relating to the heat source inlet and the heat source outlet adjacent to the dished bottom according to a particularly preferred embodiment of the invention.
  • this device can be arranged over machines that are present in an apartment, such as a washing machine, since in this case it can be mounted with a minimal distance from the ceiling.
  • all connections are led downwards, into the area of the dished bottom, and that all components, such as in particular pumps, compressors, mixing valves, etc., can be arranged in such a way that they are serviced from the front of the device according to the invention without having to remove the side cover to access these components.
  • the arrangement of the heat source inlet and the heat source outlet adjacent to the dished bottom has the advantage that operating elements of the device according to the invention can be arranged in the middle (at a height of approximately 70 cm).
  • the device according to the invention can be operated well both standing on the floor and also with an elevated installation, for example above a washing machine.
  • the only schematically greatly simplified figure of the drawing shows a device 1 for heating water.
  • This device 1 can be used, for example, for decentralized hot water preparation in connection with a central heating system and decentralized heating surfaces, in particular underfloor heating.
  • the device 1 has a water reservoir 2, which in particular has a cylindrical jacket 13 which is provided with a dished bottom 14. This dished bottom 14 is connected to the cylindrical or oval jacket 13 via a preferably rounded transition area 15.
  • the device 1 has a heat pump 3 which comprises a heat source circuit 4.
  • This heat source circuit 4 has a heat source inlet 5, an adjoining circulating pump 6, seen in the direction of flow R through the heat source circuit 4, and an adjoining evaporator 7 to which a heat source outlet 11 adjoins.
  • the evaporator 7 is followed by a heat pump circuit with a compressor 8 and a condenser 9, which surrounds at least a lower region of the water reservoir 2.
  • the heat pump circuit has an expansion device 10, in particular in the form of an expansion valve.
  • the heat source inlet 5 and the heat source outlet 11 are arranged adjacent to the dished bottom 14, i.e. at the foot of the water storage tank 2, which facilitates the accessibility of the heat source inlet 5 and the heat source outlet 11, for example for maintenance work or connection work between the device 1 and the building's heating system .
  • the figure also shows that, viewed in the direction of flow R, a mixing valve 12 is integrated between the heat source inlet 5 and the circulating pump 6 in the heat source circuit 4.
  • This mixing valve 12 makes it possible to limit the maximum inlet temperature of the liquid medium, for example the water from underfloor heating, into the evaporator 7, since water from the heat source inlet 5 and cooled water from the evaporator 7 can be mixed through this mixing valve 12, so that it is possible is to functionally limit the temperature level of the liquid medium fed to the evaporator 7.
  • the mixing valve 12 can be provided with an integrated control system, which enables the cooled water to be sucked in from the evaporator 7, preferably via a branch line 11B branching off from the heat source outlet line 11A.
  • the device 1 according to the invention is preferably provided with an electrical heating element 16.
  • this electrical heating element 16 is arranged in a transition region 15 between a jacket 13 and a dished bottom 14 of the water reservoir 2.
  • this electrical heating element 16 is accordingly not installed vertically in the lower storage area, in particular the dished bottom of the water storage tank 2, but deviating from the vertical up to the horizontal, which results in the advantage that the entire storage jacket of the water storage tank 2 can be surrounded by the condenser 9 and that the electrical heating element 16 is easily accessible from the side for maintenance or replacement work.
  • the figure also shows that the device 1 according to the invention is provided with two temperature sensors T1, T2.
  • the temperature sensor T1 is arranged in the water storage tank 2 or on the storage jacket 13 in the area of the condenser 9 and the temperature sensor T2 is arranged above the condenser 9. This has the advantage that separate setpoints for requesting the heat generator in the form of the heat pump 3 and / or the electric heating element 16 can be recorded.
  • the advantage of a larger amount of water available is particularly associated with the two temperature sensors T1 and T2 and, in electrical operation, with the lower-positioned electrical heating element 16 (heating rod).
  • the mixing valve 12 is mainly used for flexible use, since safe operation of the device according to the invention is to be ensured with almost all types of building heating systems.
  • a display can furthermore be positioned in such a way that operation is possible both with a hanging installation and with a standing installation on the floor, namely in the middle and not, as usual, in the upper quarter of the device.
  • the advantage of a higher amount of hot water is achieved in particular through better storage management, in which the two temperature sensors T1 and T2 enable the heat pump (3) to be activated more quickly. Furthermore, the electrical heating element (16) is positioned lower and the two temperature sensors T1 and T2 can control the heat pump (3) and the electrical heating element (16) separately. Finally, higher achievable maximum storage water temperatures are possible by limiting the heat source circuit (4) through the mixing valve (12).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Warmwasserbereitung mit einem Wasserspeicher (2); und mit einer Wärmepumpe (3), die einen Wärmequellenkreislauf (4) umfasst, der folgende Komponenten aufweist: einen Wärmequelleneintritt (5), eine Umwälzpumpe (6), einen Verdampfer (7), einen Wärmequellenaustritt (11), dadurch gekennzeichnet, dass, in Strömungsrichtung (R) der Wärmequelle durch den Wärmequellenkreislauf (4) gesehen, ein Mischventil (12) zwischen dem Wärmequelleneintritt (5) und der Umwälzpumpe (6) in den Wärmequellenkreislauf (4) integriert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise zur dezentralen Warmwasserbereitung in Mehrparteienobjekten in Verbindung mit einer zentralen Wärmebereitstellung zur Abdeckung Gebäudewärmebedarfs über dezentrale Heizflächen wie Radiatoren oder Fußbodenheizungen verwendet. Die Vorrichtung weist hierfür einen Warmwasserspeicher auf, der mit einer Wärmepumpe gekoppelt ist, die einen Wärmepumpenkreislauf umfasst. In diesem Wärmepumpenkreislauf ist nach einem Wärmequelleneintritt, und einer Umwälzpumpe für die Wärmequelle, beispielsweise erwärmtes Wasser aus dem Gebäudeheizsystem, ein Verdampfer vorgesehen, dessen Funktionsweise stark von der Eintrittstemperatur der Wärmequelle abhängt. Übersteigt die Eintrittstemperatur einen Grenzwert, der für die Wirkungsweise des Verdampfers maßgebend ist, wird die Betriebssicherheit der Wärmepumpe beeinträchtigt und es kann sogar aufgrund von überhöhten Eintrittstemperaturen zu Ausfällen des Verdichters und anderer Bauteile der Wärmepumpe kommen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebene Art zu schaffen, die eine betriebssichere Wirkungsweise möglich macht.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
  • Im Einzelnen wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Warmwasserbereitung geschaffen, die einen Wasserspeicher, insbesondere in Form eines mit einem Klöpperboden versehenen kreiszylindrischen oder ovalen Mantels, aufweist, der mit einer integrierten Wärmepumpe verbunden ist, die unter Aufwendung von technischer Arbeit, thermische Energie in einem Verdampfer der Wärmepumpe aus der Wärmequelle, insbesondere in Form eines flüssigem Mediums, wie beispielsweise Wasser aus dem Gebäudeheizsystem, mit niedriger Temperatur aufnimmt und zusammen mit Antriebsenergie über einen Kondensator diese als Nutzwärme dem Wasserspeicher zuführt.
  • Um die maximale Eintrittstemperatur des flüssigen Mediums in den Verdampfer der Wärmepumpe begrenzen zu können, ist erfindungsgemäß ein Mischventil vorgesehen. Dieses Mischventil ist in der Vorrichtung integriert und hierfür insbesondere zwischen dem Wärmequelleneintritt und einer Umwälzpumpe des Wärmpumpenkreislaufes angeordnet. Der Wärmequelleneintritt kann beispielsweise ein Verteiler einer Heizung, insbesondere einer Fußbodenheizung sein, die flüssiges Medium, insbesondere in Form von Wasser, in die Vorrichtung einspeist, und die Wärmequelle der Wärmepumpe darstellt, sodass die Wärmepumpe funktionsgerecht betrieben werden kann.
  • Durch die Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Warmwasserbereitung ergibt sich zunächst der Vorteil, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung besser bei unterschiedlichen Gebäudesystemen einsetzbar ist. Wenn beispielsweise ein Gebäudeheizsystem (Wärmequellenkreislauf) über der üblicherweise als kritisch definierten Temperatur von 35°C liegt, läuft die Wärmepumpe der erfindungsgemäßen Vorrichtung dank dem integrierten Mischventil optimal und betriebssicher. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Warmwasserwärmepumpen, die das Gebäudeheizsystem als Wärmequellenkreislauf verwenden, so dass bei der Planung darauf geachtet werden muss, dass die häufig maximal zulässige Temperatur von 35°C nicht überschritten wird. Hierzu wurde bei bekannten Vorrichtungen oft extern ein Mischventil verbaut. Der Nachteil einer derartigen Anordnung ist hierbei darin zu sehen, dass es mehr Zeit und Kosten verursacht und dass man auf eine korrekte Planung der Warmwasserbereitungsvorrichtung angewiesen ist. Gemäß der erfindungsgemäßen Konstruktion, die ein in den Wärmequellenkreislauf integriertes Mischventil vorsieht, kann dieses Risiko eliminiert werden.
  • Ferner ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Vorteil, dass bei im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen gleicher Speichergröße mehr Warmwasser zur Verfügung gestellt werden kann. In Wohneinheiten, insbesondere kleinen Wohnungen, gibt es wenig Platz. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung so zu optimieren, dass mehr Warmwasser bei gleicher Speichergröße gezapft werden kann und dass das Gerät kompakter installiert werden kann. Somit ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, diese sogar oberhalb von vorhandenen Maschinen, insbesondere Waschmaschinen, anordnen zu können.
  • Die Unteransprüche 2 bis 6 definieren vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Der Wasserspeicher der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann bevorzugterweise einen zylindrischen oder ovalen Mantel aufweisen, der über einen vorzugsweise gerundeten Übergangsbereich mit einem Klöpperboden verbunden ist. In diesen Übergangsbereich kann ein Elektroheizelement angeordnet sein, was den Vorteil ergibt, dass der gesamte Mantel des Wasserspeichers vom Kondensator umgeben sein kann, was den weiteren Vorteil ergibt, dass das Elektroheizelement leicht zugänglich ist und damit, beispielsweise für Wartungs- oder Austauscharbeiten, seitlich auf einfache Art und Weise aus dem Wasserspeicher ausgebaut werden kann.
  • Ferner ist es bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, zwei Temperatursensoren zur Erfassung der Wassertemperatur im Speicher vorzusehen. Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird hierbei einer der Temperatursensoren im Bereich (auf der Höhe) des den Wasserspeicher umgebenden Kondensators und ein zweiter Temperatursensor oberhalb des Kondensators angeordnet. Dies ergibt den besonderen Vorteil, dass getrennte Sollwerte der Wassertemperatur zur Anforderung der Wärmepumpe und/oder des Elektroheizelementes für den oberen und unteren Temperatursensor eingestellt werden können, die sich in Abhängigkeit der erfassten Temperaturen anpassen können.
  • Ferner ergibt sich durch das Vorsehen von zwei Temperatursensoren die Möglichkeit, dass einer der Temperatursensoren sehr tief im Bereich des Kondensators positioniert werden kann. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass bereits nach einer sehr geringen Warmwasserentnahme aus dem Speicher der untere in der Höhe des Kondensators angeordnete Temperatursensor diese Warmwasserentnahme erkennt und dementsprechend der Speicher schnell nachgeladen werden kann. Ist die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise mit einem Speicher von 160 Litern Warmwasser versehen, ist die zuvor genannte Ermittlung bereits nach einer Entnahme von 30 Litern möglich. Der sich daraus ergebende Vorteil ist darin zu sehen, dass die Wärmepumpe sofort mit dem Nachladen beginnen kann und einem Nutzer der erfindungsgemäßen Vorrichtung somit immer ein fast voller Speicher zur Verfügung steht.
  • Die zuvor beschriebene besonders bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der erste Temperatursensor in der Höhe des Kondensators und der zweite Temperatursensor oberhalb des Kondensators angeordnet ist, ergibt die vorteilhafte Möglichkeit, dass die Wärmepumpe zwar nach einer bereits geringen Warmwasserentnahme über den Temperatursensor in der Höhe des Kondensators aktiviert wird, jedoch diese Aktivierung mit einem reduzierten Sollwert erfolgt, wenn der obere Temperaturfühler oberhalb des Kondensators noch in heißem Wasser liegt. Der sich daraus ergebende Vorteil ist eine sofortige Nachladung, unterschiedliche Ziel-/Sollwerte je nach Anforderung über die beiden Temperatursensoren und ein daraus resultierender reibungslos ablaufender Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Das Vorsehen von zwei Temperatursensoren ergibt ferner den Vorteil, dass das Elektroheizelement, das vorteilhafterweise im Übergangsbereich zwischen dem Mantel und dem Klöpperboden angeordnet ist, unabhängig von der Wärmepumpe angesteuert werden kann. Somit wird es erfindungsgemäß möglich, bei der Grundparametrierung die Wärmepumpe schnell über den unteren in der Höhe des Kondensators angeordneten Temperatursensor anzufordern. Der obere oberhalb des Kondensators angeordnete Temperatursensor kann zur Aktivierung des elektrischen Zusatzheizers herangezogen werden. Somit kommt üblicherweise nur die Wärmepumpe, jedoch nicht das Elektroheizelement zum Einsatz. Nur bei sehr großen Zapfmengen würde der obere Sensor erfindungsgemäß ansprechen und dadurch das Elektroheizelement. Dies ergibt den Vorteil, dass bei gewünschtem hohen Bedienungskomfort und dementsprechend freigegebenem Elektroheizelement dieses nur in seltenen Fällen tatsächlich aktiviert wird.
  • Durch diese aufgrund der zuvor beschriebenen Anordnung mögliche unabhängige Regelung kann das Elektroheizelement auch tiefer positioniert werden, da die Regelung unabhängig über den höher positionierten oberen Temperatursensor sichergestellt ist. Durch diese maximal tiefe Positionierung, vorzugsweise im Übergang des Klöpperbodens, ergibt sich ferner der Vorteil, dass der Warmwasserspeicher auch bei einer defekten Wärmepumpe ein vollwertiger Elektrospeicher ist.
  • Die zuvor beschriebene Kompaktheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich auch durch die vorteilhafte Anordnung der Anschlüsse, betreffend den Wärmequelleneintritt und den Wärmequellenaustritt benachbart zum Klöpperboden gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Selbst wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als großes Gerät ausgebildet ist, kann dieses Gerät über in einer Wohnung vorhandenen Maschinen, wie beispielsweise Waschmaschine, angeordnet werden, da es in diesem Falle mit einem minimalen Deckenabstand montiert werden kann. Dies ergibt sich daraus, dass alle Anschlüsse nach unten, in den Bereich des Klöpperbodens, geführt sind, und dass alle Bauteile, wie insbesondere Pumpen, Kompressor, Mischventile usw., so angeordnet sein können, dass diese von der Vorderseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewartet werden können, ohne dass seitlich Deckel abgenommen werden müssen, um zu diesen Komponenten gelangen zu können.
  • Ferner ergibt sich durch die Anordnung des Wärmequelleneintritts und des Wärmequellenaustritts benachbart zum Klöpperboden der Vorteil, dass Bedienelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung in deren Mitte (in etwa einer Höhe von 70 cm) angeordnet werden können. Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl am Boden stehend wie auch bei einer erhöhten Montage, beispielsweise oberhalb einer Waschmaschine, gut bedient werden.
  • Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, die Anschlüsse des Wärmequelleneintrittes und des Wärmequellenaustrittes vom Bereich der Wärmepumpe, die oberhalbe des Wasserspeichers situiert ist, in den Bereich des Klöpperbodens, also in den Bereich des Fußes des Wasserspeichers, zu verlegen, was den besonderen Vorteil ergibt, dass dadurch diese Anschlüsse leicht zugänglich sind. Insbesondere ist es hierbei möglich, die Leitungen für den Wärmequelleneintritt und den Wärmequellenaustritt in die Verkleidung des Wasserspeichers zu verlegen.
  • Dies ergibt den weiteren besonderen Vorteil, dass der kompakte Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter optimiert werden kann.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
  • Die einzige schematisch stark vereinfachte Figur der Zeichnung zeigt eine Vorrichtung 1 zur Warmwasserbereitung. Diese Vorrichtung 1 kann beispielsweise zur dezentralen Warmwasserbereitung in Verbindung mit einem zentralen Heizsystem und dezentralen Heizflächen, insbesondere eine Fußbodenheizung, verwendet werden.
  • Die Vorrichtung 1 weist hierfür einen Wasserspeicher 2 auf, der insbesondere einen zylindrischen Mantel 13 aufweist, der mit einem Klöpperboden 14 versehen ist. Dieser Klöpperboden 14 ist über einen, vorzugsweise gerundeten, Übergangsbereich 15 mit dem zylindrischen oder ovalen Mantel 13 verbunden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist neben dem Wasserspeicher 2 eine Wärmepumpe 3 auf, die einen Wärmequellenkreislauf 4 umfasst. Dieser Wärmequellenkreislauf 4 weist einen Wärmequelleneintritt 5, eine, sich in Strömungsrichtung R durch den Wärmequellenkreislauf 4 gesehen, anschließende Umwälzpumpe 6 und einen daran sich anschließenden Verdampfer 7 auf, an den sich ein Wärmequellenaustritt 11 anschließt. Ferner schließt sich an den Verdampfer 7 ein Wärmepumpenkreislauf mit einem Verdichter 8 und einem Kondensator 9 an, der zumindest einen unteren Bereich des Wasserspeichers 2 umgibt. Ferner weist der Wärmepumpenkreislauf eine Expansionseinrichtung 10, insbesondere in Form eines Expansionsventils, auf.
  • Wie die Figur verdeutlicht, sind der Wärmequelleneintritt 5 und der Wärmequellenaustritt 11 benachbart zum Klöpperboden 14 angeordnet, also am Fuß des Wasserspeichers 2, was die Zugänglichkeit des Wärmequelleneintritts 5 und des Wärmequellenaustritts 11, beispielsweise für Wartungsarbeiten oder Verbindungsarbeiten der Vorrichtung 1 an das Gebäudeheizsystem, erleichtert.
  • Die Figur verdeutlicht ferner, dass, in Strömungsrichtung R gesehen, ein Mischventil 12 zwischen dem Wärmequelleneintritt 5 und der Umwälzpumpe 6 im Wärmequellenkreislauf 4 integriert ist. Dieses Mischventil 12 ermöglicht es, die maximale Eintrittstemperatur des flüssigen Mediums, beispielsweise des Wassers einer Fußbodenheizung, in den Verdampfer 7 zu begrenzen, da durch dieses Mischventil 12 Wasser aus dem Wärmequelleneintritt 5 und abgekühltes Wasser aus dem Verdampfer 7 gemischt werden kann, sodass es möglich ist, das Temperaturniveau des dem Verdampfer 7 hinzugeführten flüssigen Mediums funktionsgerecht zu begrenzen. Hierfür kann das Mischventil 12 mit einer integrierten Regelung versehen sein, die ein Ansaugen des abgekühlten Wassers aus dem Verdampfer 7, vorzugsweise über eine von der Wärmequellenaustrittsleitung 11A abgehende Zweigleitung 11B, ermöglicht.
  • Die Figur verdeutlicht ferner, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 bevorzugterweise mit einem Elektroheizelement 16 versehen ist. Erfindungsgemäß ist dieses Elektroheizelement 16 in einem Übergangsbereich 15 zwischen einem Mantel 13 und einem Klöpperboden 14 des Wasserspeichers 2 angeordnet. Mit anderen Worten ist dieses Elektroheizelement 16 dementsprechend im unteren Speicherbereich insbesondere dem Klöpperboden des Wasserspeichers 2 nicht vertikal, sondern von der Vertikalen abweichend bis hin zur Horizontalen eingebaut, was den Vorteil ergibt, dass der gesamte Speichermantel des Wasserspeichers 2 vom Kondensator 9 umgeben werden kann und dass das Elektroheizelement 16 für Wartungs- oder Austauscharbeiten seitlich leicht zugänglich ist.
  • Ferner zeigt die Figur, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit zwei Temperatursensoren T1, T2 versehen ist. Hierbei ist der Temperatursensor T1 im Wasserspeicher 2 oder am Speichermantel 13 im Bereich des Kondensators 9 und der Temperatursensor T2 oberhalb des Kondensators 9 angeordnet. Dies ergibt den Vorteil, dass getrennte Sollwerte zur Anforderung der Wärmeerzeuger in Form der Wärmepumpe 3 und/oder des Elektroheizelementes 16 erfassbar sind.
  • Die Erfindung kann auch durch folgende Klauseln definiert werden:
    1. 1. Vorrichtung (1) zur Warmwasserbereitung
      • mit einem Wasserspeicher (2); und
      • mit einer Wärmepumpe (3), die einen Wärmequellenkreislauf (4) umfasst, der folgende Komponenten aufweist:
        • einen Wärmequelleneintritt (5),
        • eine Umwälzpumpe (6),
        • einen Verdampfer (7),
        • einen Wärmequellenaustritt (11), dadurch gekennzeichnet,
      • dass, in Strömungsrichtung (R) der Wärmequelle durch den Wärmequellenkreislauf (4) gesehen, ein Mischventil (12) zwischen dem Wärmequelleneintritt (5) und der Umwälzpumpe (6) in den Wärmequellenkreislauf (4) integriert ist.
    2. 2. Vorrichtung nach Klausel 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserspeicher (2) einen Mantel (13) und einen Klöpperboden (14) aufweist, die über einen, vorzugsweise gerundeten Übergangsbereich (15) miteinander verbunden sind.
    3. 3. Vorrichtung nach Klausel 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich (15) ein Elektroheizelement (16) angeordnet ist.
    4. 4. Vorrichtung nach einem der Klauseln 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Temperatursensoren (T1, T2) zur Erfassung der Speichertemperatur des Wasserspeichers (2) vorgesehen sind.
    5. 5. Vorrichtung nach Klausel 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Temperatursensor (T1) in der Höhe des Kondensators (9) und ein zweiter Temperatursensor (T2) oberhalb des Kondensators (9) angeordnet ist.
    6. 6. Vorrichtung nach einem der Klauseln 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequelleneintritt (5) und der Wärmequellenaustritt (11) benachbart zum Klöpperboden (14) angeordnet sind.
    7. 7. Vorrichtung (1) zur Warmwasserbereitung
      • mit einem Wasserspeicher (2); und
      • mit einer Wärmepumpe (3), die einen Wärmequellenkreislauf (4) umfasst, der folgende Komponenten aufweist:
        • einen Wärmequelleneintritt (5),
        • eine Umwälzpumpe (6),
        • einen Verdampfer (7), und
        • einen Wärmequellenaustritt (11), dadurch gekennzeichnet,
      • dass der Wasserspeicher (2) einen Mantel (13) und einen Klöpperboden (14) aufweist, die über einen, vorzugsweise gerundeten, Übergangsbereich (15) miteinander verbunden sind, und dass im Übergangsbereich (15) ein Elektroheizelement (16) angeordnet ist.
    8. 8. Vorrichtung nach Klausel 7, dadurch gekennzeichnet, dass, in Strömungsrichtung (R) der Wärmequelle durch den Wärmequellenkreislauf (4) gesehen, ein Mischventil (12) zwischen dem Wärmequelleneintritt (5) und der Umwälzpumpe (6) in den Wärmequellenkreislauf (4) integriert ist.
    9. 9. Vorrichtung nach Klausel 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Temperatursensoren (T1, T2) zur Erfassung der Speichertemperatur des Wasserspeichers (2) vorgesehen sind.
    10. 10. Vorrichtung nach Klausel 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Temperatursensor (T1) auf der Höhe des Kondensators (9) und ein zweiter Temperatursensor (T2) oberhalb des Kondensators (9) angeordnet ist.
    11. 11. Vorrichtung nach einem der Klauseln 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequelleneintritt (5) und der Wärmequellenaustritt (11) benachbart zum unteren Klöpperboden (14) des Wasserspeichers 2 angeordnet sind.
    12. 12. Vorrichtung (1) zur Warmwasserbereitung
      • mit einem Wasserspeicher (2); und
      • mit einer Wärmepumpe (3), die einen Wärmequellenkreislauf (4) umfasst, der folgende Komponenten aufweist:
        • einen Wärmequelleneintritt (5),
        • eine Umwälzpumpe (6),
        • einen Verdampfer (7), und
        • einen Wärmequellenaustritt (11),
        • dadurch gekennzeichnet,
      • dass zwei Temperatursensoren (T1, T2) zur Erfassung der Speichertemperatur des Wasserspeichers vorgesehen sind, wobei vorzugsweise ein erster Temperatursensor (T1) in der Höhe des Kondensators (9) und ein zweiter Temperatursensor (T2) oberhalb des Kondensators (9) angeordnet ist.
    13. 13. Vorrichtung nach Klausel 12, dadurch gekennzeichnet, dass, in Strömungsrichtung (R) der Wärmequelle durch den Wärmequellenkreislauf (4) gesehen, ein Mischventil (12) zwischen dem Wärmequelleneintritt (5) und der Umwälzpumpe (6) in den Wärmequellenkreislauf (4) integriert ist.
    14. 14. Vorrichtung nach Klausel 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequelleneintritt (5) und der Wärmequellenaustritt (11) benachbart zum unteren Klöpperboden (14) des Wasserspeichers (2) angeordnet sind.
    15. 15. Vorrichtung (1) zur Warmwasserbereitung
      • mit einem Wasserspeicher (2); und
      • mit einer Wärmepumpe (3), die einen Wärmequellenkreislauf (4) umfasst, der folgende Komponenten aufweist:
        • einen Wärmequelleneintritt (5),
        • eine Umwälzpumpe (6),
        • einen Verdampfer (7), und
        • einen Wärmequellenaustritt (11),
        • dadurch gekennzeichnet,
      • dass der Wärmequelleneintritt (5) und der Wärmequellenaustritt (11) benachbart zum unteren Klöpperboden (14) des Wasserspeichers (2) angeordnet sind.
    16. 16. Vorrichtung nach Klausel 15, dadurch gekennzeichnet, dass, in Strömungsrichtung (R) der Wärmequelle durch den Wärmequellenkreislauf (4) gesehen, ein Mischventil (12) zwischen dem Wärmequelleneintritt (5) und der Umwälzpumpe (6) in den Wärmepumpenkreislauf (4) integriert ist.
    17. 17. Vorrichtung nach Klausel 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (13) und der Klöpperboden (14) über einen, vorzugsweise gerundeten, Übergangsbereich (15) miteinander verbunden sind und dass im Übergangsbereich (15) ein Elektroheizelement (16) angeordnet ist.
    18. 18. Vorrichtung nach einem der Klauseln 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Temperatursensoren (T1, T2) zur Erfassung der Speichertemperatur des Wasserspeichers (2) vorgesehen sind.
    19. 19. Vorrichtung nach Klausel 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Temperatursensor (T1) in der Höhe des Kondensators (9) und ein zweiter Temperatursensor (T2) oberhalb des Kondensators (9) angeordnet ist.
    20. 20. Vorrichtung nach einem der Klauseln 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequelleneintritt (5) und der Wärmequellenaustritt (11) benachbart zum unteren Klöpperboden (14) des Wasserspeichers (2) angeordnet sind.
  • Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass sich insbesondere der Vorteil einer größer zur Verfügung stehenden Wassermenge insbesondere den beiden Temperatursensoren T1 und T2 und, im Elektrobetrieb, dem tiefer positionierten Elektroheizelement 16 (Heizstab) zuzuordnen ist. Das Mischventil 12 dient überwiegend zum flexiblen Einsatz, da ein sicherer Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit nahezu allen Arten von Gebäudeheizsystemen sichergestellt werden soll.
  • Der Vorteil der kompakten Maße und Platzierbarkeit über Haushaltsgeräten, wie insbesondere einer Waschmaschine, basiert auf den Merkmalen, dass alle Gerätekomponenten in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie insbesondere auch das Mischventil (12), integriert sind. Die Wartung kann von vorne erfolgen und sämtliche Leitungen sind nach unten geführt. Vorteilhafterweise kann ferner ein Display so positioniert werden, dass sowohl bei einer hängenden Montage als auch bei einer stehenden Montage am Boden eine Bedienung möglich ist und zwar in der Mitte und nicht wie üblich im oberen Viertel der Vorrichtung.
  • Der Vorteil einer höheren Warmwassermenge wird insbesondere durch ein besseres Speichermanagement erreicht, bei dem die beiden Temperatursensoren T1 und T2 ein schnelleres Aktivieren der Wärmepumpe (3) ermöglichen. Ferner ist das Elektroheizelement (16) tiefer positioniert und die beiden Temperatursensoren T1 und T2 können die Wärmepumpe (3) und das Elektroheizelement (16) getrennt ansteuern. Schließlich sind höhere erreichbare maximale Speicherwassertemperaturen durch eine Begrenzung des Wärmequellenkreislaufs (4) durch das Mischventil (12) möglich.
  • Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit zur Ergänzung der Offenbarung explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in der Figur Bezug genommen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zur Wasserbereitung
    2
    Wasserspeicher
    3
    Wärmepumpe
    4
    Wärmequellenkreislauf
    5
    Wärmequelleneintritt
    6
    Umwälzpumpe
    7
    Verdampfer (Wärmetauscher)
    8
    Verdichter
    9
    Kondensator
    10
    Expansionseinrichtung, insbesondere in Form eines Expansionsventils
    11
    Wärmequellenaustritt
    11A
    Wärmequellenaustrittsleitung 11A
    11B
    Zweigleitung
    12
    Mischventil
    13
    Mantel
    14
    Klöpperboden
    15
    Übergangsbereich
    16
    Elektroheizelement
    T1, T2
    Temperatursensoren
    R
    Strömungsrichtung

Claims (6)

  1. Vorrichtung (1) zur Warmwasserbereitung
    • mit einem Wasserspeicher (2); und
    • mit einer Wärmepumpe (3), die einen Wärmequellenkreislauf (4) umfasst, der folgende Komponenten aufweist:
    - einen Wärmequelleneintritt (5),
    - eine Umwälzpumpe (6),
    - einen Verdampfer (7),
    - einen Wärmequellenaustritt (11), dadurch gekennzeichnet,
    • dass zwei Temperatursensoren (T1, T2) zur Erfassung der Speichertemperatur des Wasserspeichers (2) vorgesehen sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserspeicher (2) einen Mantel (13) und einen Klöpperboden (14) aufweist, die über einen, vorzugsweise gerundeten Übergangsbereich (15) miteinander verbunden sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich (15) ein Elektroheizelement (16) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, in Strömungsrichtung (R) der Wärmequelle durch den Wärmequellenkreislauf (4) gesehen, ein Mischventil (12) zwischen dem Wärmequelleneintritt (5) und der Umwälzpumpe (6) in den Wärmequellenkreislauf (4) integriert ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Temperatursensor (T1) in der Höhe des Kondensators (9) und ein zweiter Temperatursensor (T2) oberhalb des Kondensators (9) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequelleneintritt (5) und der Wärmequellenaustritt (11) benachbart zum Klöpperboden (14) angeordnet sind.
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Citations (4)

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DE102013003206A1 (de) * 2013-02-26 2014-08-28 Franz Maierhofer Fernwärmeübergabevorrichtung für ein Gebäude sowie Fernwärmesystem zur Versorgung von Gebäuden mit Wärmeenergie
FR3029274A1 (fr) * 2014-11-28 2016-06-03 Atlantic Industrie Sas Chauffe-eau a accumulation

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