EP4357682A1 - Wärmepumpenvorrichtung und verfahren zum betrieb einer wärmepumpenvorrichtung - Google Patents

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EP4357682A1
EP4357682A1 EP23202874.6A EP23202874A EP4357682A1 EP 4357682 A1 EP4357682 A1 EP 4357682A1 EP 23202874 A EP23202874 A EP 23202874A EP 4357682 A1 EP4357682 A1 EP 4357682A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating circuit
heat
heat exchanger
coolant
pump device
Prior art date
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Pending
Application number
EP23202874.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Bader
Fabrice Kaczmarek
Roger Guiguemdé
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.)
Viessmann Climate Solutions SE
Original Assignee
Viessmann Climate Solutions SE
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Filing date
Publication date
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    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/14—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically both tubes being bent
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    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements

Definitions

  • the invention relates to a heat pump device according to the preamble of patent claim 1 and a method for operating a heat pump device according to the preamble of patent claim 9.
  • a heat pump device of the type mentioned at the beginning and also a corresponding method for operating it are generally known, so that no special written proof is required in this regard.
  • a heat pump device consists of a heat pump circuit through which a coolant flows, which has a first heat exchanger which, if required, brings the coolant and liquid heating circuit medium flowing through a heating circuit into heat-transferring contact, and a second heat exchanger which, if required, brings the coolant and a supplied fluid into heat-transferring contact.
  • a coolant flows through a heat pump circuit. If required, the coolant and a liquid heating circuit medium flowing through a heating circuit are brought into heat-transferring contact using a first heat exchanger.
  • the coolant and a supplied fluid are brought into heat-transferring contact using a second heat exchanger.
  • a heat pump device can be used both for heating and for cooling a building, whereby during heating, heat from the building's surroundings is supplied to the building and During cooling, heat in the building is transferred to the building's surroundings.
  • the invention is based on the object of improving a heat pump device or a method for operating a heat pump device of the type mentioned at the outset.
  • a heat pump device or a method for operating a heat pump device with a broad or broader range of applications is to be created.
  • the invention provides that the second heat exchanger is also connected to the heating circuit and, if required, is designed to bring the coolant, the supplied fluid and/or the heating circuit medium into heat-transferring contact.
  • the invention provides that, if required, the second heat exchanger, the is also connected to the heating circuit, optionally the coolant, the supplied fluid and/or the liquid heating circuit medium are brought into heat-transferring contact.
  • the heat pump device according to the invention or the method for operating such a heat pump device is characterized in that the second heat exchanger can be flowed through not only by two, but also by three media if required, namely, as mentioned, the coolant, the supplied fluid or the heating circuit medium.
  • the supplied fluid it is preferably provided that it is either air or a liquid heat transfer medium, such as brine (for incorporating geothermal energy). Thanks to this approach, it is possible to supply heat generated when cooling the building to a hot water storage tank, which is explained in more detail below.
  • the heat pump device shown schematically in the figures which basically show the same circuit diagram, but with different flow depending on the mode (as can be seen from the arrows), consists of a heat pump circuit 1 through which a coolant flows, which has a first heat exchanger 1.1 which brings the coolant and liquid heating circuit medium flowing through a heating circuit 2 into heat-transferring contact when required, and a second heat exchanger 1.2 which brings the coolant and a supplied fluid (here air, but, as mentioned at the beginning, brine is also possible, for example) into heat-transferring contact when required.
  • a supplied fluid here air, but, as mentioned at the beginning, brine is also possible, for example
  • the heat pump circuit 1 comprises a compressor 1.3, a heat pump circuit switching valve 1.4, in particular a 4/2-way valve, a first flow path of the first heat exchanger 1.1, an expansion device 1.5 and a second flow path of the second heat exchanger 1.2.
  • the heating circuit 2 preferably comprises a heating circuit changeover valve 2.1, a heating circuit pump 2.2, at least one building heat exchanger 2.3 (in particular a pipe loop of an underfloor heating system, but possibly also a wall radiator), a hot water tank 2.4 (for hot drinking and bathing water) and a second flow path of the first heat exchanger 1.1.
  • a coolant flows through a or the heat pump circuit 1. Furthermore, if required, the coolant and a or the liquid heating circuit medium flowing through a or the heating circuit 2 are brought into heat-transferring contact with a or the first heat exchanger 1.1. Furthermore, if required, the coolant and a or the supplied fluid are brought into heat-transferring contact with a or the second heat exchanger 1.2.
  • the second heat exchanger 1.2 is also connected to the heating circuit 2 and, if required, is designed to bring the coolant, the supplied fluid and/or the heating circuit medium into heat-transferring contact.
  • the second heat exchanger 1.2 is preferably arranged inside a building (in particular so that the heating circuit medium does not have to flow outside the building), i.e. it is an internally installed heat pump device.
  • the supplied fluid for example the air, is conveyed into the interior of the building via appropriate pipes.
  • the second heat exchanger 1.2 has a first flow path through which the heating circuit medium flows, a second flow path through which the coolant flows and a third flow path through which the supplied fluid flows.
  • the second heat exchanger 1.2 is formed from a tube 1.2.1, a jacket tube 1.2.2 enclosing the tube 1.2.1 and from fins 1.2.3.
  • the first flow path for the heating circuit medium is formed from the pipe 1.2.1, the second flow path for the coolant from the jacket pipe 1.2.2 and the third flow path for the supplied fluid from the fins 1.2.3.
  • the coolant being designed to exchange heat with the supplied fluid and/or with the heating circuit medium (or in other words: there is no immediate or direct heat transfer from the supplied fluid to the heating circuit medium).
  • the heating circuit 2 comprises two partial heating circuits 2.10, 2.20 that can be shut off from one another.
  • the first partial heating circuit 2.10 comprises the heating circuit switching valve 2.1, the heating circuit pump 2.2, the hot water tank 2.4 and the second flow path of the first heat exchanger 1.1.
  • the second partial heating circuit 2.20 comprises the at least one building heat exchanger 2.3, an additional heating circuit pump 2.5 and the first flow path of the second heat exchanger 1.2.
  • the heating circuit switching valve 2.1 already mentioned above, which is preferably arranged on the heating circuit flow 2.7
  • a further switching valve 2.6 is also provided, preferably on the heating circuit return 2.8, i.e. in heating mode behind the building heat exchanger 2.3 in the direction of flow.
  • a check valve 2.9 is preferably also provided on the second partial heating circuit 2.20, which only allows the heating circuit medium to flow from the second heat exchanger 1.2 in the direction of the building heat exchanger 2.3 and blocks the other direction.
  • the coolant, the supplied fluid and/or the liquid heating circuit medium are brought into heat-transferring contact with the second heat exchanger 1.2, which is also connected to the heating circuit 2.
  • the coolant and the supplied fluid are in heat-transferring contact; in the inventive combined cooling and hot water mode (see Figure 1 ), heat transfer takes place in the second heat exchanger 1.2 between all three media, including the heating circuit medium.
  • heat is transferred from the heating circuit medium on the one hand and from the supplied fluid on the other hand to the coolant.
  • the method further provides that in a combined cooling and hot water mode, heat is transferred from a partial amount of the liquid heating circuit medium flowing through the building heat exchanger 2.3 to the coolant using the second heat exchanger 1.2 and heat is transferred from the coolant to a second partial amount of the liquid heating circuit medium flowing through a hot water tank using the first heat exchanger 1.1.
  • the solution according to the invention is finally demonstrated using the Figure 1 explained again in detail:
  • the starting point of the analysis is the heat pump circuit 1, which basically runs in hot water mode and absorbs heat from the supplied fluid at the second heat exchanger 1.2 and releases it to the heating circuit medium at the first heat exchanger 1.1, which is then used to heat the hot water tank.
  • the heating circuit medium it is possible for the heating circuit medium to flow through it via the second partial heating circuit 2.20.
  • the coolant flowing in the jacket pipe and thus between the pipe for the heating circuit medium and the fins for the supplied fluid absorbs heat from the heating circuit medium on the one hand and from the supplied fluid on the other, which cools the building heat exchanger 2.3 on the one hand and heats the hot water tank 2.4 on the other.
  • the aforementioned valves and heating circuit pumps ensure that the partial heating circuits 2.10 and 2.20 flow through separately from one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Wärmepumpenvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenvorrichtung, die einen von einem Kältemittel durchströmten Wärmepumpenkreislauf (1) umfasst, der einen das Kältemittel und durch einen Heizkreis (2) strömendes flüssiges Heizkreismedium bei Bedarf in wärmeübertragenden Kontakt bringenden ersten Wärmeübertrager (1.1) und einen das Kältemittel und ein zugeführtes Fluid bei Bedarf in wärmeübertragenden Kontakt bringenden zweiten Wärmeübertrager (1.2) aufweist. Gegenständlich betrachtet, ist nach der Erfindung vorgesehen, dass auch der zweite Wärmeübertrager (1.2) mit dem Heizkreis (2) verbunden und bei Bedarf wahlweise das Kältemittel, das zugeführte Fluid und/oder das Heizkreismedium in wärmeübertragenden Kontakt bringend ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
  • Eine Wärmepumpenvorrichtung der eingangs genannten Art und auch ein entsprechendes Verfahren zu deren Betrieb ist allgemein bekannt, so dass es diesbezüglich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Gegenständlich betrachtet besteht eine solche Wärmepumpenvorrichtung dabei aus einem von einem Kältemittel durchströmten Wärmepumpenkreislauf, der einen das Kältemittel und durch einen Heizkreis strömendes flüssiges Heizkreismedium bei Bedarf in wärmeübertragenden Kontakt bringenden ersten und einen das Kältemittel und ein zugeführtes Fluid bei Bedarf in wärmeübertragenden Kontakt bringenden zweiten Wärmeübertrager aufweist. Verfahrensmäßig ausgedrückt durchströmt bei dem bekannten Verfahren ein Kältemittel einen Wärmepumpenkreislauf. Dabei wird bei Bedarf mit einem ersten Wärmeübertrager das Kältemittel und ein durch einen Heizkreis strömendes flüssiges Heizkreismedium in wärmeübertragenden Kontakt gebracht. Ferner wird bei Bedarf mit einem zweiten Wärmeübertrager das Kältemittel und ein zugeführtes Fluid in wärmeübertragenden Kontakt gebracht. Eine solche Wärmepumpenvorrichtung kann sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen eines Gebäudes verwendet werden, wobei beim Heizen Wärme aus der Umgebung des Gebäudes dem Gebäude zugeführt und beim Kühlen Wärme im Gebäude der Umgebung des Gebäudes zugeführt wird.
  • Die vorgenannte Maßgabe "bei Bedarf" ist dabei hier und auch im Folgenden im Sinne von "wenn für den Betrieb erforderlich" zu verstehen, d. h. die vorgenannten Wärmeübertragungskontakte sind genau dann zu realisieren, wenn dies für den ordnungsgemäßen Betrieb der Wärmepumpenvorrichtung sinnvoll bzw. erforderlich ist. Zur Umsetzung ist dabei eine entsprechende Regelung an der Wärmepumpenvorrichtung vorgesehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpenvorrichtung bzw. ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenvorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll eine Wärmepumpenvorrichtung bzw. ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenvorrichtung mit einem breiten bzw. breiteren Anwendungsbereich geschaffen werden.
  • Diese Aufgabe ist gegenständlich mit einer Wärmepumpenvorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Verfahrensmä-ßig ist diese Aufgabe mit einem Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenvorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 9 aufgeführten Merkmale gelöst.
  • Gegenständlich ist erfindungsgemäß also vorgesehen, dass auch der zweite Wärmeübertrager mit dem Heizkreis verbunden und bei Bedarf wahlweise das Kältemittel, das zugeführte Fluid und/ oder das Heizkreismedium in wärmeübertragenden Kontakt bringend ausgebildet ist. Verfahrensmäßig ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei Bedarf mit dem zweiten Wärmeübertrager, der auch mit dem Heizkreis verbunden ist, wahlweise das Kältemittel, das zugeführte Fluid und/oder das flüssige Heizkreismedium in wärmeübertragenden Kontakt gebracht wird.
  • Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Wärmepumpenvorrichtung bzw. das Verfahren zum Betrieb einer solchen Wärmepumpenvorrichtung somit dadurch aus, dass der zweite Wärmeübertrager nicht nur von zwei, sondern bei Bedarf auch von drei Medien durchströmbar ist, nämlich, wie gesagt, vom Kältemittel, vom zugeführten Fluid oder vom Heizkreismedium. Bezüglich des genannten, zugeführten Fluids ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass es sich dabei wahlweise um Luft oder um ein flüssiges Wärmeträgermedium, wie beispielsweise Sole, (zur Einbindung von Erdwärme) handelt. Dank dieses Ansatzes ist es dabei möglich, beim Kühlen des Gebäudes anfallende Wärme einem Warmwasserspeicher zuzuführen, was nachfolgend noch genauer erläutert wird.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Wärmepumpenvorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Wärmepumpenvorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Der Vollständigkeit halber wird noch auf folgende Patentdokumente hingewiesen: AT 517 021 A1 , EP 2 469 208 A2 , WO 2014/076087 A1 .
  • Die erfindungsgemäße Wärmepumpenvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenvorrichtung wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigt schematisch
    • Figur 1
    die erfindungsgemäße Wärmepumpe im erfindungsgemäßen, kombinierten Kühl- und Warmwassermodus;
    Figur 2
    die erfindungsgemäße Wärmepumpe gemäß Figur 1 im Heizmodus;
    Figur 3
    die erfindungsgemäße Wärmepumpe gemäß Figur 1 im Kühlmodus;
    Figur 4
    die erfindungsgemäße Wärmepumpe gemäß Figur 1 im Warmwassermodus; und
    Figur 5
    im Schnitt und zur Verdeutlichung vergrößert den zweiten Wärmeübertrager der erfindungsgemäßen Wärmepumpe gemäß Figur 1.
  • Die in den Figuren, in denen grundsätzlich der gleiche Schaltplan, allerdings je nach Modus mit unterschiedlicher Durchströmung (an den eingezeichneten Pfeilen zu erkennen) gezeigt ist, schematisch dargestellte Wärmepumpenvorrichtung besteht aus einem von einem Kältemittel durchströmten Wärmepumpenkreislauf 1, der einen das Kältemittel und durch einen Heizkreis 2 strömendes flüssiges Heizkreismedium bei Bedarf in wärmeübertragenden Kontakt bringenden ersten Wärmeübertrager 1.1 und einen das Kältemittel und ein zugeführtes Fluid (hier Luft, es kommt, wie eingangs erwähnt, aber zum Beispiel auch Sole in Betracht) bei Bedarf in wärmeübertragenden Kontakt bringenden zweiten Wärmeübertrager 1.2 aufweist. Dabei ist, wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich, bevorzugt vorgesehen, dass der Wärmepumpenkreislauf 1 einen Verdichter 1.3, ein Wärmepumpenkreislauf-Umschaltventil 1.4, insbesondere ein 4/2-Wege-Ventil, einen ersten Durchströmungspfad des ersten Wärmeübertragers 1.1, eine Expansionseinrichtung 1.5 und einen zweiten Strömungspfad des zweiten Wärmeübertragers 1.2 umfasst. Ferner ist, wie insbesondere aus Figur 3 ersichtlich, bevorzugt vorgesehen, dass der Heizkreis 2 ein Heizkreis-Umschaltventil 2.1, eine Heizkreispumpe 2.2, mindestens einen Gebäudewärmeübertrager 2.3 (insbesondere eine Rohrschleife einer Fußbodenheizung, gegebenenfalls aber auch ein Wandradiator), einen Warmwasserspeicher 2.4 (für warmes Trink- und Badewasser) und einen zweiten Durchströmungspfad des ersten Wärmeübertrager 1.1 umfasst.
  • Verfahrensmäßig betrachtet, durchströmt bei dieser Lösung ein Kältemittel einen bzw. den Wärmepumpenkreislauf 1. Ferner wird bei Bedarf mit einem bzw. dem ersten Wärmeübertrager 1.1 das Kältemittel und ein bzw. das durch einen bzw. den Heizkreis 2 strömende(s) flüssige(s) Heizkreismedium in wärmeübertragenden Kontakt gebracht. Außerdem wird bei Bedarf mit einem bzw. dem zweiten Wärmeübertrager 1.2 das Kältemittel und ein bzw. das zugeführte(s) Fluid in wärmeübertragenden Kontakt gebracht.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass wahlweise in einem Heizmodus (siehe Figur 2) oder einem Warmwassermodus (siehe Figur 4) mit dem zweiten Wärmeübertrager 1.2 Wärme vom zugeführten Fluid auf das Kältemittel und mit dem ersten Wärmeübertrager 1.1 Wärme vom Kältemittel auf das flüssige Heizkreismedium übertragen wird.
  • Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass in einem Kühlmodus (siehe Figur 3) mit dem ersten Wärmeübertrager 1.1 Wärme vom flüssigen Heizkreismedium auf das Kältemittel und mit dem zweiten Wärmeübertrager 1.2 Wärme vom Kältemittel auf das zugeführte Fluid übertragen wird.
  • Wieder gegenständlich betrachtet, ist für die erfindungsgemäße Wärmepumpenvorrichtung nun wesentlich, dass auch der zweite Wärmeübertrager 1.2 mit dem Heizkreis 2 verbunden und bei Bedarf wahlweise das Kältemittel, das zugeführte Fluid und/oder das Heizkreismedium in wärmeübertragenden Kontakt bringend ausgebildet ist. Der zweite Wärmeübertrager 1.2 ist dabei vorzugsweise (insbesondere damit das Heizkreismedium nicht außerhalb des Gebäudes strömen muss) im Innern eines Gebäudes angeordnet, d. h. es handelt sich um eine innenaufgestellte Wärmepumpenvorrichtung. Das zugeführte Fluid, also beispielsweise die Luft, wird dabei über entsprechende Rohrleitungen ins Innere des Gebäudes gefördert.
  • Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der zweite Wärmeübertrager 1.2 einen ersten, vom Heizkreismedium, einen zweiten vom Kältemittel und einen dritten vom zugeführten Fluid durchströmten Strömungspfad aufweist.
  • Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der zweite Wärmeübertrager 1.2 aus einem Rohr 1.2.1, einem das Rohr 1.2.1 umschließenden Mantelrohr 1.2.2 und aus Lamellen 1.2.3 gebildet ist.
  • Miteinander kombiniert, ist entsprechend bevorzugt vorgesehen, dass der erste Strömungspfad für das Heizkreismedium aus dem Rohr 1.2.1, der zweite Strömungspfad für das Kältemittel aus dem Mantelrohr 1.2.2 und der dritte Strömungspfad für das zugeführte Fluid aus den Lamellen 1.2.3 gebildet ist. Hieraus ergibt sich, dass das Kältemittel wahlweise mit dem zugeführten Fluid und/oder mit dem Heizkreismedium wärmetauschend ausgebildet ist (oder in anderen Worten: es findet keine unmittelbare bzw. direkte Wärmeübertragung vom zugeführten Fluid auf das Heizkreismedium statt). - Zu beachten ist dabei, dass die jeweiligen Anschlüsse der Strömungspfade an den Wärmepumpenkreislauf 1 und den Heizkreislauf 2 (genauer 2.20 - siehe nachfolgend) in den Figuren 1 bis 4 nur grob schematisch dargestellt sind. In Figur 5 ist der gesamte zweite Wärmeübertrager 1.2 (mit der Durchströmung gemäß Figur 1) zur Verdeutlichung nochmals vergrößert dargestellt.
  • Ganz besonders bevorzugt ist bei alledem weiterhin vorgesehen, dass der Heizkreis 2 zwei voneinander absperrbare Teilheizkreise 2.10, 2.20 umfasst.
  • Noch etwas genauer betrachtet, ist hierzu einerseits - und zwar zur Realisierung des vorgenannten Warmwassermodus - vorgesehen, dass der erste Teilheizkreis 2.10 das Heizkreis-Umschaltventil 2.1, die Heizkreispumpe 2.2, den Warmwasserspeicher 2.4 und den zweiten Durchströmungspfad des ersten Wärmeübertragers 1.1 umfasst. Ferner ist andererseits - und zwar zur Realisierung des vorgenannten Kühlmodus - bevorzugt vorgesehen, dass der zweite Teilheizkreis 2.20 den mindestens einen Gebäudewärmeübertrager 2.3, eine Zusatz-Heizkreispumpe 2.5 und den ersten Strömungspfad des zweiten Wärmeübertragers 1.2 umfasst.
  • Dank der genannten Zusatz-Heizkreispumpe 2.5 ist es dabei möglich, das Heizkreismedium in den beiden Teilheizkreisen 2.10 und 2.20 unabhängig voneinander strömen zu lassen, so dass der besagte Kühl- und Warmwassermodus realisierbar ist.
  • Zum Absperren der beiden Teilheizkreise 2.10 und 2.20 voneinander dient dabei (vergleiche hierzu die Figuren 1 und 3) insbesondere das eingangs bereits erwähnte Heizkreis-Umschaltventil 2.1, das vorzugsweise am Heizkreisvorlauf 2.7 angeordnet ist. Ferner ist auch noch ein weiteres Schaltventil 2.6 vorgesehen, und zwar vorzugsweise am Heizkreisrücklauf 2.8, also im Heizmodus in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Gebäudewärmeübertrager 2.3. Darüber hinaus ist am zweiten Teil-Heizkreis 2.20 vorzugsweise auch noch ein Rückschlagventil 2.9 vorgesehen, das eine Strömung des Heizkreismediums nur vom zweiten Wärmeübertrager 1.2 in Richtung Gebäudewärmeübertrager 2.3 zulässt und die andere Richtung blockiert.
  • Verfahrensmäßig betrachtet, ist für die erfindungsgemäße Lösung wesentlich, dass bei Bedarf mit dem zweiten Wärmeübertrager 1.2, der auch mit dem Heizkreis 2 verbunden ist, wahlweise das Kältemittel, das zugeführte Fluid und/oder das flüssige Heizkreismedium in wärmeübertragenden Kontakt gebracht wird. Im Heiz- (siehe Figur 2), Kühl- (siehe Figur 3) und Warmwassermodus (siehe Figur 4) sind dabei das Kältemittel und das zugeführte Fluid in wärmeübertragendem Kontakt; im erfindungsgemäßen kombinierten Kühl- und Warmwassermodus (siehe Figur 1) findet im zweiten Wärmeübertrager 1.2 zwischen allen drei Medien, also auch dem Heizkreismedium eine Wärmeübertragung statt. Dabei wird, was noch genauer erläutert wird, einerseits Wärme vom Heizkreismedium und andererseits vom zugeführten Fluid auf das Kältemittel übertragen.
  • Besonders bevorzugt ist dabei weiterhin verfahrensmäßig vorgesehen, dass in einem kombinierten Kühl- und Warmwassermodus mit dem zweiten Wärmeübertrager 1.2 Wärme von einer Teilmenge des durch Gebäudewärmeübertrager 2.3 strömenden flüssigen Heizkreismediums auf das Kältemittel und mit dem ersten Wärmeübertrager 1.1 Wärme vom Kältemittel auf eine zweite Teilmenge des durch einen Warmwasserspeicher strömenden flüssigen Heizkreismediums übertragen wird.
  • Die erfindungsgemäße Lösung wird abschließend anhand der Figur 1 nochmals im Detail erläutert: Ausgangspunkt der Betrachtung ist dabei der Wärmepumpenkreislauf 1, der im Grunde im Warmwassermodus läuft und dabei Wärme vom zugeführten Fluid am zweiten Wärmeübertrager 1.2 aufnimmt und am ersten Wärmeübertrager 1.1 an das Heizkreismedium abgibt, die dann zum Aufheizen des Warmwasserspeichers genutzt wird. Darüber hinaus ist es Dank des besonderen zweiten Wärmeübertragers 1.2 dabei möglich, dass dieser zusätzlich über den zweiten Teilheizkreis 2.20 vom Heizkreismedium durchströmt wird. Das im Mantelrohr und damit zwischen dem Rohr für das Heizkreismedium und den Lamellen für das zugeführte Fluid strömende Kältemittel nimmt dabei einerseits vom Heizkreismedium und andererseits vom zugeführten Fluid Wärme auf, wodurch einerseits über den Gebäudewärmeübertrager 2.3 gekühlt und andererseits der Warmwasserspeicher 2.4 aufgeheizt wird. Die vorgenannten Ventile und Heizkreispumpen sorgen dabei dafür, dass die Teilheizkreise 2.10 und 2.20 voneinander getrennt durchströmt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wärmepumpenkreislauf
    1.1
    erster Wärmeübertrager
    1.2
    zweiter Wärmeübertrager
    1.2.1
    Rohr
    1.2.2
    Mantelrohr
    1.2.3
    Lamellen
    1.3
    Verdichter
    1.4
    Wärmepumpenkreislauf-Umschaltventil
    1.5
    Expansionseinrichtung
    2
    Heizkreis
    2.1
    Heizkreis-Umschaltventil
    2.2
    Heizkreispumpe
    2.3
    Gebäudewärmeübertrager
    2.4
    Warmwasserspeicher
    2.5
    Zusatz-Heizkreispumpe
    2.6
    Schaltventil
    2.7
    Heizkreisvorlauf
    2.8
    Heizkreisrücklauf
    2.9
    Rückschlagventil
    2.10
    erster Teilheizkreis
    2.20
    zweiter Teilheizkreis

Claims (10)

  1. Wärmepumpenvorrichtung, umfassend einen von einem Kältemittel durchströmten Wärmepumpenkreislauf (1), der einen das Kältemittel und durch einen Heizkreis (2) strömendes flüssiges Heizkreismedium bei Bedarf in wärmeübertragenden Kontakt bringenden ersten Wärmeübertrager (1.1) und
    einen das Kältemittel und ein zugeführtes Fluid bei Bedarf in wärmeübertragenden Kontakt bringenden zweiten Wärmeübertrager (1.2)
    aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auch der zweite Wärmeübertrager (1.2) mit dem Heizkreis (2) verbunden und bei Bedarf wahlweise das Kältemittel, das zugeführte Fluid und/oder das Heizkreismedium in wärmeübertragenden Kontakt bringend ausgebildet ist.
  2. Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der zweite Wärmeübertrager (1.2) einen ersten, vom Heizkreismedium, einen zweiten vom Kältemittel und einen dritten vom zugeführten Fluid durchströmten Strömungspfad aufweist.
  3. Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der zweite Wärmeübertrager (1.2) aus einem Rohr (1.2.1), einem das Rohr (1.2.1) umschließenden Mantelrohr (1.2.2) und aus Lamellen (1.2.3) gebildet ist.
  4. Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 2 und 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Strömungspfad für das Heizkreismedium aus dem Rohr (1.2.1), der zweite Strömungspfad für das Kältemittel aus dem Mantelrohr (1.2.2) und der dritte Strömungspfad für das zugeführte Fluid aus den Lamellen (1.2.3) gebildet ist.
  5. Wärmepumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Heizkreis (2) ein Heizkreis-Umschaltventil (2.1), eine Heizkreispumpe (2.2), mindestens einen Gebäudewärmeübertrager (2.3), einen Warmwasserspeicher (2.4) und einen zweiten Durchströmungspfad des ersten Wärmeübertrager (1.1) umfasst.
  6. Wärmepumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Heizkreis (2) zwei voneinander absperrbare Teilheizkreise (2.10, 2.20) umfasst.
  7. Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 5 und 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Teilheizkreis (2.10) das Heizkreis-Umschaltventil (2.1), die Heizkreispumpe (2.2), den Warmwasserspeicher (2.4) und den zweiten Durchströmungspfad des ersten Wärmeübertragers (1.1) umfasst.
  8. Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 2, 5 und 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der zweite Teilheizkreis (2.20) den mindestens einen Gebäudewärmeübertrager (2.3), eine Zusatz-Heizkreispumpe (2.5) und den ersten Strömungspfad des zweiten Wärmeübertragers (1.2) umfasst.
  9. Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenvorrichtung,
    bei dem ein Kältemittel einen Wärmepumpenkreislauf (1) durchströmt,
    bei dem bei Bedarf mit einem ersten Wärmeübertrager (1.1) das Kältemittel und ein durch einen Heizkreis (2) strömendes flüssiges Heizkreismedium in wärmeübertragenden Kontakt gebracht wird,
    bei dem bei Bedarf mit einem zweiten Wärmeübertrager (1.2) das Kältemittel und ein zugeführtes Fluid in wärmeübertragenden Kontakt gebracht wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei Bedarf mit dem zweiten Wärmeübertrager (1.2), der auch mit dem Heizkreis (2) verbunden ist, wahlweise das Kältemittel, das zugeführte Fluid und/oder das flüssige Heizkreismedium in wärmeübertragenden Kontakt gebracht wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in einem kombinierten Kühl- und Warmwassermodus mit dem zweiten Wärmeübertrager (1.2) Wärme von einer Teilmenge des durch Gebäudewärmeübertrager (2.3) strömenden flüssigen Heizkreismediums auf das Kältemittel und mit dem ersten Wärmeübertrager (1.1) Wärme vom Kältemittel auf eine zweite Teilmenge des durch einen Warmwasserspeicher strömenden flüssigen Heizkreismediums übertragen wird.
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