EP4517195A1 - Wärmepumpensystem - Google Patents

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EP4517195A1
EP4517195A1 EP24193252.4A EP24193252A EP4517195A1 EP 4517195 A1 EP4517195 A1 EP 4517195A1 EP 24193252 A EP24193252 A EP 24193252A EP 4517195 A1 EP4517195 A1 EP 4517195A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating circuit
connection
water
heat
heat pump
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP24193252.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hauke Hagen
Tobias Pach
Matthias Kemper
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.)
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Original Assignee
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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 Stiebel Eltron GmbH and Co KG filed Critical Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Publication of EP4517195A1 publication Critical patent/EP4517195A1/de
Pending 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
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/18—Hot-water central heating systems using 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
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0089—Additional heating means, e.g. electric heated buffer tanks or electric continuous flow heaters, located close to the consumer, e.g. directly before the water taps in bathrooms, in domestic hot water lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
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    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
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    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
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    • F25B47/022—Defrosting cycles hot gas defrosting
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    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers

Definitions

  • the present invention relates to a heat pump system.
  • a heat pump is used in building technology, for example, to provide hot water and water for heating.
  • the heat pump can also have an intermediate storage tank for hot water/drinking water. The water in the tank is kept at a temperature level so that the user can then draw hot water when required.
  • a heat pump system is provided with an outdoor unit with a cooling circuit, a heat pump flow connection and a heat pump return connection.
  • the heat pump system also has an indoor unit with a flow heater, a heat exchanger, a cold water connection, a hot water connection, a heating circuit flow connection, a heating circuit return connection, a heat pump flow connection and a heat pump return connection.
  • the heat exchanger is used to preheat the cold water.
  • the heat exchanger is coupled on the primary side to the heat pump return connection and the heating circuit flow connection.
  • the heat exchanger is coupled on the secondary side to the cold water connection in order to preheat the cold water from the cold water connection using water from the heating circuit.
  • the cold water connection is also linked to the heat transfer.
  • a heating circuit can be linked to the heating circuit flow connection and the heating circuit return connection.
  • the instantaneous water heater is used to reheat water preheated by the heat exchanger when required in order to provide hot water at the hot water connection.
  • the hot water connection is connected to a hot water pipe.
  • a heat pump system is provided that can take energy from the heating circuit to preheat cold water from the cold water connection before the water is brought to the desired temperature using the instantaneous water heater.
  • This is advantageous because the hot water supply does not have to bring the cold water to the desired temperature using the instantaneous water heater, but rather the water is preheated and the instantaneous water heater only has to heat the difference between the preheated water and the target temperature.
  • a domestic hot water tank for the hot water is therefore not required. This leads to a reduction in the installation space required.
  • the indoor unit comprises a heating circuit pump which is activated in a heating mode to pump water through the outdoor unit and the heating circuit to pump water heated by the outdoor unit into the heating circuit to heat the heating circuit.
  • the heating circuit pump is further configured to be activated in a hot water mode to pump water through the heating circuit, the outdoor unit and the heat exchanger to transfer heat from the water from the heating circuit by means of the heat exchanger to the cold water flowing through the heat exchanger.
  • the heat pump system according to the invention is advantageous because it does not require a drinking water storage tank.
  • the drinking water is heated at the moment it is needed. This means that an additional storage tank is not required.
  • This has the advantage that the drinking water can be prepared more hygienically than in systems with a drinking water storage tank, since the drinking water is only heated when it is needed. This means that the construction volume can be reduced considerably.
  • the price of the heat pump system can also be reduced.
  • the hot water preheating by the heating circuit ensures that energy efficiency is increased compared to a pure solution with a continuous flow heater.
  • the energy from the heating circuit comes from the heat pump operation in winter and therefore has a Share of environmental energy. In summer, the room heat is transferred to the water in the heating circuit and used for preheating hot water.
  • the outdoor unit can be provided on the outside of the building.
  • the heat pump flow and heat pump return are provided between the outdoor unit and the indoor unit.
  • an opening can be provided in a wall of the building.
  • a control of the heat pump system can be designed such that both the heating circuit pump is activated and valves in the heating circuit are opened to enable a water flow to transfer heat from the heating circuit to the heat exchanger, which in turn transfers the heat to the cold water from the cold water connection.
  • a minimum volume flow through the heating circuit can be enabled.
  • the heating circuit pump is also activated and valves in the heating circuit can be opened so that heat from the heating circuit can be transferred to the outdoor unit to defrost the outdoor unit.
  • the outdoor unit can also be provided inside a building. For this purpose, a supply of outside air must be ensured.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a heat pump system.
  • the heat pump system 10 preferably has an outdoor unit 200 with a refrigeration circuit and an indoor unit 100, which are hydraulically connected to one another.
  • the outdoor unit 200 can be provided on an outside of a building 20 and the indoor unit 100 can be provided on an inside of the building 20.
  • a hole can be provided in the building wall for hydraulically coupling the outdoor unit 200 and the indoor unit 100.
  • the indoor unit 100 can be coupled to a heating circuit 400 on the inside of the building.
  • Fig. 2 shows a detailed schematic representation of a heat pump system according to one aspect of the invention.
  • the heat pump system 10 has an outdoor unit 200 with a refrigeration circuit and an indoor unit 100 with a continuous flow heater 110, a heat exchanger 120 and optionally a heating circuit pump 130.
  • the hydraulic connection between the outdoor unit and the indoor unit 200, 100 is made through a through hole or a through hole 30 in the wall 20 of the building.
  • a backup heating unit BUH can be provided between the heat exchanger 120 and the heating circuit pump.
  • the indoor unit 100 can preferably be provided inside the building.
  • the indoor unit 100 has a flow heater 110, a heat exchanger 120 and optionally a heating circuit pump 130.
  • the indoor unit 100 has a cold water connection KW, a hot water connection WW, a heat pump inlet WP1, a heat pump outlet WP2, a heating circuit inlet HK1 and a heating circuit return HK2.
  • the indoor unit 100 is coupled to a heating circuit 400 via the heating circuit connections HK1, HK2.
  • Fig. 3 shows a detailed schematic representation of a heat pump system in a heating mode.
  • the structure of the indoor unit of Fig. 3 corresponds to the structure of the indoor unit of Fig. 2 .
  • the heating circuit pump 130 In heating mode, the heating circuit pump 130 is activated (valves may also be opened). If the heating circuit pump 130 is activated in heating mode, water is pumped through the heating circuit 400, the outdoor unit 200 and the heat exchanger 120. If the outdoor unit 200 generates heat with the cooling circuit, this heat can be transferred to the heating circuit 400.
  • Fig. 4 shows a detailed schematic representation of a heat pump system in a hot water mode.
  • the indoor unit 100 of Fig. 4 corresponds to the indoor unit of Fig. 2 or 3 .
  • the indoor unit 100 therefore has a flow heater 110, a heat exchanger 120 and a heating circuit pump 130.
  • the heating circuit pump 130 is activated so that water from the heating circuit 400 can flow through the outdoor unit 200 to the heat exchanger 120, where heat from the water can be transferred to cold water from the cold water connection KW by means of the heat exchanger 120.
  • the cold water is preheated by the heat exchanger 120 (and in particular by the heat from the heating unit). If the preheating is not sufficient, the preheated water can be brought to the desired temperature by means of the flow heater 110.
  • a backup heating unit BUH can be provided between the heat exchanger 120 and the heating circuit pump.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a heat pump system in a hot water mode and in a cooling mode.
  • the indoor unit according to Fig. 5 can be set to the indoor unit according to Fig. 3 and 4
  • the indoor unit 100 thus has a continuous flow heater 110, a heat exchanger 120 and a heating circuit pump 130.
  • the indoor unit 100 is hydraulically coupled to the outdoor unit 200.
  • the indoor unit is also coupled to a heating unit 400 via the heating circuit connections HK1, HK2.
  • the heating circuit pump 130 is activated, whereby water flows through the heating circuit 400 and can absorb heat.
  • the water then flows through the outdoor unit 200, where the water can be cooled further.
  • cold water from the cold water connection KW can flow through the heat exchanger 120, whereby heat from the heating circuit is transferred to heat from the cold water, so that the cold water is preheated.
  • the instantaneous water heater 110 then only has to compensate for the difference between the actual and the target temperature.
  • An ongoing cooling process does not necessarily have to be interrupted if the flow temperature is still above the temperature of the cold water.
  • a backup heating unit BUH can be provided between the heat exchanger 120 and the heating circuit pump.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a heat pump system in a defrost mode.
  • the heat pump system according to Fig. 6 can be adjusted to the heat pump system Fig. 3 , 4 or 5
  • the indoor unit therefore has a flow heater 110, a heat exchanger 120 and a heating circuit pump 130.
  • the heating circuit pump 130 is activated and water can flow through the cooling circuit and absorb heat.
  • the water preheated by the heating circuit flows to the outdoor unit, where the defrost mode is activated. Energy from the heating circuit can be used to defrost the heat exchanger.
  • a backup heating unit BUH can be provided between the heat exchanger 120 and the heating circuit pump.
  • Fig. 7 shows a block diagram of an indoor unit of a heat pump system.
  • the indoor unit 100 then corresponds to the indoor unit of Fig. 3 , 4 , 5 or 6 are equivalent to.
  • Fig. 8 shows a schematic representation of a block diagram of a heat pump system.
  • Another indoor unit is shown, which is based on the indoor unit of Fig. 7 and has a buffer tank 140 and a three-way valve 160.
  • a controller 150 can monitor the operation of the heating circuit pump 130 in particular and, if necessary, open valves to achieve a minimum volume flow.
  • the defrost energy is extracted from the heating circuit, for example the floor.
  • the valves in the heating circuit must be opened so that water can flow through the heating circuit to absorb heat and then release the heat to the outdoor unit.
  • the cold water can be preheated via the heat exchanger.
  • the controller 150 can detect that the instantaneous water heater is activated and/or that the heating circuit pump is activated.
  • the preheated cold water is reheated to the desired temperature by the instantaneous water heater.
  • a backup heating unit BUH can be provided between the heat exchanger 120 and the heating circuit pump.

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Abstract

Es wird ein Wärmepumpensystem (10) mit einer Außeneinheit (200) mit einem Kältekreis (210), einem Wärmepumpenvorlaufanschluss (WP1) und einem Wärmepumpenrücklaufanschluss (WP2) vorgesehen. Das Wärmepumpensystem weist ferner eine Inneneinheit (100) mit einem Durchlauferhitzer (110), einem Wärmetauscher (120), einem Kaltwasseranschluss (KW), einem Warmwasseranschluss (WW), einem Heizkreisvorlaufanschluss (HK1), einem Heizkreisrücklaufanschluss (HK2), einem Wärmepumpenvorlaufanschluss (WP1) und einem Wärmepumpenrücklaufanschluss (WP2) auf. Der Wärmetauscher ist primärseitig mit dem Wärmepumpenrücklaufanschluss (WP2) und dem Heizkreisvorlaufanschluss (HK1) gekoppelt. Sekundärseitig ist der Wärmetauscher mit dem Kaltwasseranschluss (KW) zur Vorerwärmung des Kaltwassers aus dem Kaltwasseranschluss (KW) mittels Wasser aus dem Heizkreis (400) gekoppelt, der an den Heizkreisvorlaufanschluss (HK1) und den Heizkreisrücklaufanschluss (HK2) koppelbar ist. Der Durchlauferhitzer (110) ist dazu ausgestaltet, von dem Wärmetauscher (120) vorerwärmtes Wasser bei Bedarf nachzuerwärmen, um Warmwasser an dem Warmwasseranschluss (WW) zur Verfügung zu stellen. Der Warmwasseranschluss ist an eine Warmwasserleitung (WWL) angeschlossen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmepumpensystem.
  • Eine Wärmepumpe wird in der Haustechnik beispielsweise dazu verwendet, Warmwasser und Wasser für eine Heizung bereit zu stellen. Dazu kann die Wärmepumpe einen Zwischenspeicher für Warmwasser/Trinkwasser aufweisen. Hierbei wird das Wasser innerhalb des Speichers auf einem Temperaturniveau gehalten, so dass der Anwender dann bei Bedarf Warmwasser zapfen kann.
  • Derartige Wärmepumpensysteme sind kostenintensiv und benötigen einen gewissen Bauraum, um die Wärmepumpe nebst dem Speicher vorsehen zu können.
  • Ein derartiger Bauraum steht jedoch bei nicht allen Gebäuden zur Verfügung.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wärmepumpensystem vorzusehen, welches mit einem geringeren Bauraum auskommt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Wärmepumpensystem nach Anspruch 1 gelöst.
  • Somit wird ein Wärmepumpensystem mit einer Außeneinheit mit einem Kältekreis, einem Wärmepumpen-Vorlaufanschluss und einem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss vorgesehen. Das Wärmepumpensystem weist ferner eine Inneneinheit mit einem Durchlauferhitzer, einem Wärmetauscher, einem Kaltwasseranschluss, einem Warmwasseranschluss, einem Heizkreis-Vorlaufanschluss, einem Heizkreis-Rücklaufanschluss, einem Wärmepumpen-Vorlaufanschluss und einem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss auf. Der Wärmetauscher dient zur Vorerwärmung des Kaltwassers. Der Wärmetauscher ist primärseitig mit dem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss und dem Heizkreis-Vorlaufanschluss gekoppelt. Der Wärmetauscher ist sekundärseitig mit dem Kaltwasseranschluss gekoppelt, um eine Vorerwärmung des Kaltwassers aus dem Kaltwasseranschluss mittels Wasser aus dem Heizkreis zu ermöglichen. Der Kaltwasseranschluss ist ebenfalls mit dem Wärmeübertragen gekoppelt. Ein Heizkreis ist an den Heizkreis-Vorlaufanschluss und den Heizkreis-Rücklaufanschluss koppelbar. Der Durchlauferhitzer dient dazu, von dem Wärmetauscher vorerwärmtes Wasser bei Bedarf nachzuerwärmen, um Warmwasser an dem Warmwasseranschluss zur Verfügung zu stellen. Der Warmwasseranschluss ist an eine Warmwasserleitung angeschlossen.
  • Somit wird ein Wärmepumpensystem vorgesehen, welches Energie aus dem Heizkreislauf entnehmen kann, um Kaltwasser aus dem Kaltwasseranschluss vorzuerwärmen, bevor das Wasser mittels des Durchlauferhitzers auf die gewünschte Temperatur gebracht wird. Dies ist vorteilhaft, weil damit die Warmwasserversorgung nicht das Kaltwasser mittels des Durchlauferhitzers auf die gewünschte Temperatur bringen muss, sondern dass das Wasser vorerwärmt wird und der Durchlauferhitzer lediglich die Differenz zwischen dem vorerwärmten Wasser und der Solltemperatur erwärmen muss. Ferner kann somit auf ein Trinkwarmwasserspeicher für das Warmwasser verzichtet werden. Dies führt zu einer Reduzierung des benötigten Bauraums.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Inneneinheit eine Heizkreispumpe auf, welche in einer Heizbetriebsart aktiviert ist, um Wasser durch die Außeneinheit und den Heizkreislauf zu pumpen, um durch die Außeneinheit erwärmtes Wasser in den Heizkreis zur Erwärmung des Heizkreises zu pumpen. Die Heizkreispumpe ist ferner dazu ausgestaltet, in einer Warmwasserbetriebsart aktiviert zu werden, um Wasser durch den Heizkreislauf, die Außeneinheit und den Wärmetauscher zu pumpen, um Wärme aus dem Wasser aus dem Heizkreis mittels des Wärmetauschers an das Kaltwasser zu übertragen, das durch den Wärmetauscher fließt.
  • Das erfindungsgemäße Wärmepumpensystem ist vorteilhaft, weil hierbei auf einen Trinkwarmwasserspeicher verzichtet werden kann. Das Trinkwasser wird in dem Moment erwärmt, in dem es benötigt wird. Dadurch kann auf einen zusätzlichen Speicher verzichtet werden. Dies hat den Vorteil, dass das Trinkwasser hygienischer bereitet werden kann als bei Systemen mit Trinkwasserspeicher, da hier das Trinkwasser nur erwärmt wird, wenn es benötigt wird. Dadurch kann das Bauvolumen erheblich reduziert werden. Ferner kann dadurch auch der Preis für das Wärmepumpensystem reduziert werden. Des Weiteren sorgt die Warmwasservorerwärmung durch den Heizkreis im Vergleich zu einer reinen Lösung mit einem Durchlauferhitzer dafür, dass die Energieeffizienz erhöht wird. Die Energie aus dem Heizkreis stammt im Winter aus dem Wärmepumpenbetrieb und hat somit einen Anteil an Umweltenergie. Im Sommer wird die Raumwärme an das Wasser in dem Heizkreis übertragen und für die Warmwasservorerwärmung genutzt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Außeneinheit an der Außenseite des Gebäudes vorgesehen sein. Zwischen der Außeneinheit und der Inneneinheit ist der Wärmepumpenvorlauf und Wärmepumpenrücklauf vorgesehen. Hierzu kann ein Durchbruch in einer Wandung des Gebäudes vorgesehen sein.
  • Demnach kann ein kompaktes und kostengünstiges Wärmepumpensystem mit einer zentralen Trinkwassererwärmung ohne Zwischenspeicher vorgesehen werden. Zur Vorerwärmung des Trinkwassers kann Wärme aus einem hydraulischen Wärmeverteilungssystem (beispielsweise Fußbodenheizung, Heizradiatoren) verwendet werden. Dadurch wird der Energieeinsatz, der für die Nacherwärmung des Warmwassers auf die Solltemperatur durch den Durchlauferhitzer verwendet wird, reduziert.
  • In einer Warmwasserbetriebsart kann eine Regelung des Wärmepumpensystems so ausgestaltet sein, dass sowohl die Heizkreispumpe aktiviert wird als auch Ventile in dem Heizkreis geöffnet werden, um einen Wasserstrom zu ermöglich, um Wärme aus dem Heizkreis auf den Wärmetauscher zu übertragen, welcher wiederum die Wärme auf das Kaltwasser aus dem Kaltwasseranschluss überträgt. Insbesondere kann ein Mindestvolumenstrom durch den Heizkreis ermöglicht werden.
  • In einer Abtaubetriebsart wird die Heizkreispumpe ebenfalls aktiviert und Ventile in dem Heizkreis können geöffnet werden, damit Wärme aus dem Heizkreis an die Außeneinheit zum Abtauen der Außeneinheit übertragen werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Außeneinheit auch innerhalb eines Gebäudes vorgesehen sein. Dazu muss eine Zufuhr von Außenluft gewährleistet sein.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt eine schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems,
    Fig. 2
    zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems gemäß einem Aspekt der Erfindung,
    Fig. 3
    zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems in einer Heizbetriebsart,
    Fig. 4
    zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems in einer Warmwasserbetriebsart,
    Fig. 5
    zeigt eine schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems in einer Warmwasserbetriebsart und in einer Kühlbetriebsart,
    Fig. 6
    zeigt eine schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems in einer Abtaubetriebsart,
    Fig. 7
    zeigt ein Blockschaltbild einer Inneneinheit eines Wärmepumpensystems, und
    Fig. 8
    zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes eines Wärmepumpensystems.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems. Das Wärmepumpensystem 10 weist vorzugsweise eine Außeneinheit 200 mit einem Kältekreislauf und eine Inneneinheit 100 auf, welche hydraulisch miteinander verbunden sind. Die Außeneinheit 200 kann an einer Außenseite eines Gebäudes 20 und die Inneneinheit 100 kann an einer Innenseite des Gebäudes 20 vorgesehen sein. Zur hydraulischen Kopplung der Außeneinheit 200 und der Inneneinheit 100 kann eine Durchbohrung in der Gebäudewandung vorgesehen sein. Die Inneneinheit 100kann an der Innenseite des Gebäudes mit einem Heizkreis 400 gekoppelt sein.
  • Fig. 2 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems gemäß einem Aspekt der Erfindung. Das Wärmepumpensystem 10 weist eine Außeneinheit 200 mit einem Kältekreislauf und einer Inneneinheit 100 mit einem Durchlauferhitzer 110, einem Wärmetauscher 120 und optional einer Heizkreispumpe 130 auf.
  • Die hydraulische Verbindung zwischen der Außeneinheit und der Inneneinheit 200, 100 erfolgt durch eine Durchgangsbohrung oder ein Durchgangsloch 30 in der Wandung 20 des Gebäudes. Optional kann eine Backup-Heizeinheit BUH zwischen dem Wärmetauscher 120 und der Heizkreispumpe vorgesehen sein.
  • Die Inneneinheit 100 kann vorzugsweise im Inneren des Gebäudes vorgesehen sein. Die Inneinheit 100 weist einen Durchlauferhitzer 110, einen Wärmetauscher 120 und optional eine Heizkreispumpe 130 auf. Die Inneneinheit 100 weist einen Kaltwasseranschluss KW, einen Warmwasseranschluss WW, eine Wärmepumpenzulauf WP1, einen Wärmepumpenablauf WP2, einen Heizkreiszulauf HK1 und einen Heizkreisrücklauf HK2 auf. Die Inneneinheit 100 ist über die Heizkreisanschlüsse HK1, HK2 mit einem Heizkreis 400 gekoppelt.
  • Fig. 3 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems in einer Heizbetriebsart. Der Aufbau der Inneneinheit von Fig. 3 entspricht dem Aufbau der Inneneinheit von Fig. 2.
  • In der Heizbetriebsart ist die Heizkreispumpe 130 aktiviert (ferner sind ggf. Ventile aufgedreht worden). Wenn in der Heizbetriebsart die Heizkreispumpe 130 aktiviert ist, dann wird Wasser durch den Heizkreis 400, die Außeneinheit 200 und den Wärmetauscher 120 gepumpt. Wenn die Außeneinheit 200 mit dem Kältekreislauf Wärme erzeugt, dann kann diese Wärme somit an den Heizkreis 400 abgegeben werden.
  • Fig. 4 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems in einer Warmwasserbetriebsart. Die Inneneinheit 100 von Fig. 4 entspricht der Inneneinheit von Fig. 2 oder 3. Die Inneneinheit 100 weist daher einen Durchlauferhitzer 110, einen Wärmetauscher 120 und eine Heizkreispumpe 130 auf. In der Trinkwasserbetriebsart ist die Heizkreispumpe 130 aktiviert, so dass Wasser aus dem Heizkreis 400 durch die Außeneinheit 200 zu dem Wärmetauscher 120 fließen kann, wo Wärme aus dem Wasser mittels des Wärmetauschers 120 an Kaltwasser aus dem Kaltwasseranschluss KW abgegeben werden kann. Das Kaltwasser wird durch den Wärmetauscher 120 (und insbesondere durch die Wärme von der Heizeinheit) vorerwärmt. Sollte die Vorerwärmung nicht ausreichen, dann kann das vorerwärmte Wasser mittels des Durchlauferhitzers 110 auf die gewünschte Temperatur gebracht werden.
  • Optional kann eine Backup-Heizeinheit BUH zwischen dem Wärmetauscher 120 und der Heizkreispumpe vorgesehen sein.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems in einer Warmwasserbetriebsart und in einer Kühlbetriebsart. Die Inneneinheit gemäß Fig. 5 kann der Inneneinheit gemäß Fig. 3 und 4 entsprechen. Die Inneneinheit 100 weist somit einen Durchlauferhitzer 110, einen Wärmetauscher 120 und eine Heizkreispumpe 130 auf. Die Inneneinheit 100 ist mit der Außeneinheit 200 hydraulisch gekoppelt. Die Inneneinheit ist ferner über die Heizkreisanschlüsse HK1, HK2 mit einer Heizeinheit 400 gekoppelt. In einer Kühlbetriebsart und bei einer Aktivierung der Trinkwasserbetriebsart erfolgt der Betrieb ähnlich wie in Fig. 3 beschrieben. Hierzu wird die Heizkreispumpe 130 aktiviert, wodurch Wasser durch den Heizkreis 400 fließt und Wärme aufnehmen kann. Das Wasser fließt dann durch die Außeneinheit 200, wo das Wasser weiter abgekühlt werden kann. Parallel dazu kann Kaltwasser von dem Kaltwasseranschluss KW durch den Wärmetauscher 120 fließen, wodurch Wärme von dem Heizkreis auf Wärme von dem Kaltwasser übertragen wird, so dass das Kaltwasser vorerwärmt wird. Der Durchlauferhitzer 110 muss dann lediglich die Differenz zwischen der Ist- und der Solltemperatur ausgleichen.
  • Ein laufender Kühlvorgang muss nicht notwendigerweise unterbrochen werden, wenn die Vorlauftemperatur noch über der Temperatur des Kaltwassersliegt.
  • Optional kann eine Backup-Heizeinheit BUH zwischen dem Wärmetauscher 120 und der Heizkreispumpe vorgesehen sein.
  • Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems in einer Abtaubetriebsart. Das Wärmepumpensystem gemäß Fig. 6 kann dem Wärmepumpensystem gemäß Fig. 3, 4 oder 5 entsprechen. Die Inneneinheit weist daher einen Durchlauferhitzer 110, einen Wärmetauscher 120 und eine Heizkreispumpe 130 auf. Beim Abtauen wird die Heizkreispumpe 130 aktiviert und Wasser kann durch den Kältekreis fließen und Wärme aufnehmen. Das durch den Heizkreis vorerwärmte Wasser fließt zu der Außeneinheit, wo die Abtaubetriebsart aktiviert ist. Hierbei kann Energie aus dem Heizkreislauf zum Abtauen des Wärmetauschers verwendet werden.
  • Optional kann eine Backup-Heizeinheit BUH zwischen dem Wärmetauscher 120 und der Heizkreispumpe vorgesehen sein.
  • Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer Inneneinheit eines Wärmepumpensystems. Die Inneinheit 100 dann dabei der Inneneinheit von Fig. 3, 4, 5 oder 6 entsprechen.
  • Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes eines Wärmepumpensystems. In Fig. 8 ist eine weitere Inneneinheit gezeigt, welche auf der Inneneinheit von Fig. 7 beruht und einen Pufferspeicher 140 sowie ein Dreiwegeventil 160 aufweist.
  • In einer Heizbetriebsart kann ein Regler 150 den Betrieb insbesondere der Heizkreispumpe 130 überwachen und ggf. Ventile öffnen, um einen Mindestvolumenstrom zu erreichen.
  • In einer Abtaubetriebsart wird die Abtauenergie dem Heizkreis, beispielsweise dem Fußboden, entzogen. Ferner müssen die Ventile in dem Heizkreis geöffnet werden, damit Wasser durch den Heizkreis fließen kann, um Wärme aufzunehmen und die Wärme dann anschließend an die Außeneinheit abzugeben.
  • In einer Trinkwasserbetriebsart kann das Kaltwasser über den Wärmetauscher vorerwärmt werden. Bei einer Entnahme von Trinkwasser bzw. Warmwasser kann der Regler 150 erkennen, dass der Durchlauferhitzer aktiviert ist und/oder dass die Heizkreispumpe aktiviert ist. Die Nacherwärmung des vorgewärmten Kaltwassers erfolgt durch den Durchlauferhitzer auf die Wunschtemperatur.
  • Optional kann eine Backup-Heizeinheit BUH zwischen dem Wärmetauscher 120 und der Heizkreispumpe vorgesehen sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Wärmepumpensystem
    20
    Gebäude
    30
    Durchgangsloch
    100
    Inneneinheit
    110
    Durchlauferhitzer
    120
    Wärmetauscher
    130
    Heizkreispumpe
    140
    Pufferspeicher
    150
    Regler
    160
    Dreiwegeventil
    200
    Außeneinheit
    300
    Heizkreispumpe
    400
    Heizkreis
    BUH
    Backup-Heizeinheit
    KW
    Kaltwasseranschluss
    WW
    Warmwasseranschluss

Claims (5)

  1. Wärmepumpensystem (10), mit
    einer Außeneinheit (200) mit einem Kältekreis (210), einem Wärmepumpenvorlaufanschluss (WP1) und einem Wärmepumpenrücklaufanschluss (WP2),
    einer Inneneinheit (100) mit einem Durchlauferhitzer (110), einem Wärmetauscher (120), einem Kaltwasseranschluss (KW), einem Warmwasseranschluss (WW), einem Heizkreisvorlaufanschluss (HK1), einem Heizkreisrücklaufanschluss (HK2), einem Wärmepumpenvorlaufanschluss (WP1) und einem Wärmepumpenrücklaufanschluss (WP2);
    wobei der Wärmetauscher (120) primärseitig mit dem Wärmepumpenrücklaufanschluss (WP2) und dem Heizkreisvorlaufanschluss (HK1) gekoppelt ist und sekundärseitig mit dem Kaltwasseranschluss (KW) zur Vorerwärmung des Kaltwassers aus dem Kaltwasseranschluss (KW) mittels Wassers aus einem Heizkreis (400) gekoppelt ist, der an den Heizkreisvorlaufanschluss (HK1) und den Heizkreisrücklaufanschluss (HK2) koppelbar ist,
    wobei der Durchlauferhitzer (110) dazu ausgestaltet ist, von dem Wärmetauscher (120) vorerwärmtes Wasser bei Bedarf nachzuerwärmen, um Warmwasser an dem Warmwasseranschluss (WW) zur Verfügung zu stellen,
    wobei der Warmwasseranschluss (WW) an eine Warmwasserleitung (WWL) angeschlossen ist.
  2. Wärmepumpensystem (10) nach Anspruch 1, wobei
    die Inneneinheit (100) eine Heizkreispumpe (130) aufweist, welche in einer Heizbetriebsart aktiviert ist, um Wasser durch die Außeneinheit (200) in den Heizkreis (400) zu pumpen, um durch die Außeneinheit (200) erwärmtes Wasser in den Heizkreis (400) zur Erwärmung des Heizkreises (400) zu pumpen,
    wobei die Heizkreispumpe (130) dazu ausgestaltet ist, in einer Warmwasserbetriebsart aktiviert zu werden, um Wasser durch den Heizkreis (400), die Außeneinheit (200) und den Wärmetauscher (120) zu pumpen, um Wärme aus dem Wasser aus dem Heizkreis (400) mittels des Wärmetauschers (120) an das Kaltwasser zu übertragen, das durch den Wärmetauscher (120) fließt.
  3. Wärmepumpensystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei
    in einer Abtaubetriebsart die Heizkreispumpe (130) aktiviert ist, damit Wärme aus dem Heizkreis (400) an die Außeneinheit (200) zum Abtauen der Außeneinheit übertragen werden kann.
  4. Verfahren zum Steuern eines Wärmepumpensystem (10), das eine Außeneinheit (200) mit einem Kältekreis (210), einem Wärmepumpenvorlaufanschluss (WP1) und einem Wärmepumpenrücklaufanschluss (WP2) und eine Inneneinheit (100) mit einem Durchlauferhitzer (110), einem Wärmetauscher (120), einem Kaltwasseranschluss (KW), einem Warmwasseranschluss (WW), einem Heizkreisvorlaufanschluss (HK1), einem Heizkreisrücklaufanschluss (HK2), einem Wärmepumpenvorlaufanschluss (WP1) und einem Wärmepumpenrücklaufanschluss (WP2) aufweist, wobei der Wärmetauscher (120) primärseitig mit dem Wärmepumpenrücklaufanschluss (WP2) und dem Heizkreisvorlaufanschluss (HK1) gekoppelt ist und sekundärseitig mit dem Kaltwasseranschluss (KW) zur Vorerwärmung des Kaltwassers aus dem Kaltwasseranschluss (KW) mittels Wassers aus einem Heizkreis (400) gekoppelt ist, der an den Heizkreisvorlaufanschluss (HK1) und den Heizkreisrücklaufanschluss (HK2) koppelbar ist, mit den Schritten:
    Nacherwärmen von dem Wärmetauscher (120) vorerwärmtes Wasser bei Bedarf, um Warmwasser an dem Warmwasseranschluss (WW) zur Verfügung zu stellen,
    wobei der Warmwasseranschluss (WW) an eine Warmwasserleitung (WWL) angeschlossen ist.
  5. Verfahren zum Steuern eines Wärmepumpensystems (100) nach Anspruch 4, wobei
    die Inneneinheit (100) eine Heizkreispumpe (130) aufweist, welche in einer Heizbetriebsart aktiviert ist, um Wasser durch die Außeneinheit (200) in den Heizkreis (400) zu pumpen, um durch die Außeneinheit (200) erwärmtes Wasser in den Heizkreis (400) zur Erwärmung des Heizkreises (400) zu pumpen,
    wobei die Heizkreispumpe (130) dazu ausgestaltet ist, in einer Warmwasserbetriebsart aktiviert zu werden, um Wasser durch den Heizkreis (400), die Außeneinheit (200) und den Wärmetauscher (120) zu pumpen, um Wärme aus dem Wasser aus dem Heizkreis (400) mittels des Wärmetauschers (120) an das Kaltwasser zu übertragen, das durch den Wärmetauscher (120) fließt.
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