EP4641097A1 - Wärmemanagementsystem zur verbindung mit einer wärmepumpe, betreffendes heizungssystem und verwendung - Google Patents

Wärmemanagementsystem zur verbindung mit einer wärmepumpe, betreffendes heizungssystem und verwendung

Info

Publication number
EP4641097A1
EP4641097A1 EP25172747.5A EP25172747A EP4641097A1 EP 4641097 A1 EP4641097 A1 EP 4641097A1 EP 25172747 A EP25172747 A EP 25172747A EP 4641097 A1 EP4641097 A1 EP 4641097A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat
management system
hot water
storage tank
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
EP25172747.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Haufler
Ralf KRÜGER
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.)
Hansa Heiztechnik GmbH
Original Assignee
Hansa 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 Hansa Heiztechnik GmbH filed Critical Hansa Heiztechnik GmbH
Publication of EP4641097A1 publication Critical patent/EP4641097A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F24D11/0228—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system combined with conventional 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
    • F24D12/00—Other central heating systems
    • F24D12/02—Other central heating systems having more than one heat source
    • 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
    • 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
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • 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
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F24D3/087—Tap water heat exchangers specially adapted therefore
    • 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
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/174—Supplying heated water with desired temperature or desired range of temperature
    • 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
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212—Temperature of the water
    • F24H15/219—Temperature of the water after heating
    • 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
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/305—Control of valves
    • F24H15/32—Control of valves of switching valves
    • 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
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/02—Casings; Cover lids; Ornamental panels
    • 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
    • F24D2200/04—Gas or oil fired boiler
    • 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
    • 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
    • F24D2200/14—Solar energy
    • 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
    • F24D2200/32—Heat sources or energy sources involving multiple heat sources in combination or as alternative heat sources
    • 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
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/02—Fluid distribution means
    • F24D2220/0207—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
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/02—Fluid distribution means
    • F24D2220/0235—Three-way-valves
    • 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
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/04—Sensors
    • F24D2220/042—Temperature sensors
    • 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
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/04—Sensors
    • F24D2220/044—Flow sensors
    • 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
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/06—Heat exchangers
    • 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
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/08—Storage tanks

Definitions

  • the invention relates to a thermal management system designed for connection to a heat pump.
  • the invention further relates to a related use.
  • Heat pumps are a key technology for moving away from fossil fuel heating systems. They utilize renewable heat sources, thus saving on fossil fuels. These heat pump systems are used for both space heating and hot water production.
  • heating installations especially in single-family and two-family homes, must meet two essential requirements: firstly, ensuring adequate space heating, and secondly, providing sufficient domestic hot water.
  • space heating a distinction is made between a heat generation system, a heat distribution system, and a heat emission system.
  • the interaction of these components should achieve a room temperature of approximately 20°C.
  • the goal of domestic hot water production is to provide hot water at various taps, such as... e.g. to provide sufficient hot drinking water without time restrictions in a shower, a hand basin, a bathtub or a sink.
  • a heat pump is a heat collector that gathers up to four times more solar heat than it requires in drive energy. Collecting this heat energy requires large flow rates through the heat pump, resulting in relatively small temperature differences, often just a few degrees.
  • the maximum system temperature is limited depending on the refrigerant (e.g., 60°C, 75°C). Higher temperatures cause the heat pump to shut down.
  • efficiency decreases when the heat pump has to overcome larger temperature differences (e.g., more than 45°C).
  • the invention was based on the objective of further developing a heat management system of the type mentioned above in such a way as to eliminate the disadvantages found in the prior art as far as possible.
  • a heat management system was to be provided which is designed for connection to a heat pump, which also enables efficient operation of a heat pump in existing buildings, and which is also compact and It is easy to retrofit, achieving a level of hot water comfort similar to fossil heating systems, because the technical rules and standards are also based on the practical experience of heating systems with fossil heat generators.
  • the problem is solved by the heat management system having a buffer storage tank with at least one, in particular two, flow fluid inlets and a return fluid inlet, wherein one of the flow fluid inlets can be fluidly connected to a flow of a heat pump via a heat pump flow connection, and the return fluid outlet can be connected to a return of the heat pump via a heat pump return connection, wherein the heat management system further comprises a residential heating flow connection and a residential heating return connection for connecting a residential heating system, wherein the residential heating flow connection is fluidly connected to the flow fluid inlet of the buffer storage tank and the heat pump flow connection, and wherein the residential heating return connection is fluidly connected to the return fluid outlet of the buffer storage tank and the heat pump return connection, wherein the heat management system is enclosed in a housing.
  • the invention utilizes the fact that, through the use of a buffer storage tank and the corresponding piping, the heat collection circuit—i.e., the flow and return fluid inlets, which can be fluid-conducted to the heat pump—is hydraulically decoupled from the heat distribution circuit—i.e., from the space heating flow connection and the corresponding return connection.
  • the heat distribution circuit i.e., from the space heating flow connection and the corresponding return connection.
  • thermal management system configured for a single-family home can have a footprint of only about 0.4 m2 and a It has a height of 1.40 m, making the system suitable for niches and utility rooms in existing buildings.
  • the heat management system comprises a heat exchanger which is fluidly connected to a supply fluid inlet, in particular a second supply fluid inlet of the buffer storage tank, and which is configured to transfer heat energy from the buffer storage tank to the domestic hot water, and a domestic hot water supply line which can be connected to a domestic hot water consumer, wherein the domestic hot water supply line is connected to the heat exchanger, and wherein the heat exchanger is configured to transfer heat energy of the hot water supplied from the supply fluid inlet, in particular the second supply fluid inlet, to domestic hot water flowing through the domestic hot water supply line.
  • the heat management system has a heating device which is arranged downstream of the heat exchanger in the direction of flow on the drinking water supply line and is designed to heat drinking water.
  • All embodiments serve two-stage domestic hot water preparation.
  • the buffer tank can be maintained at any desired temperature, depending in particular on the amount of energy available and that which can be charged into the buffer tank. Continuous heating of the buffer tank to a desired target temperature is not necessary.
  • an additional means is used in a second stage, which provides domestic hot water at the desired temperature. This can be, for example, an electric instantaneous water heater or a fossil fuel boiler. Because the buffer tank does not need to be kept at a constantly high temperature level due to the two-stage design, standby losses are eliminated. At the same time, a high level of comfort for consumers is achieved by ensuring that domestic hot water at the desired target temperature is always available, even for extended periods.
  • the domestic hot water can first be efficiently preheated via the buffer storage tank when demand is low.
  • the heating unit then heats the domestic hot water to the target temperature.
  • This approach aims to heat the drawn amount of domestic hot water only when it is actually needed, unlike existing systems where a large storage volume is constantly heated to a high temperature.
  • the system according to the invention allows for significantly smaller buffer storage volumes, resulting in a smaller overall installation space for the entire heat management system. This also ensures that domestic hot water is continuously available with the heat management system according to the invention, even during several consecutive showers.
  • Cascaded domestic hot water heating consisting of preheating via a heat pump and a heating unit, particularly an instantaneous water heater, also accommodates various draw-off profiles.
  • a typical shower uses 40–100 liters at a temperature of 38–40°C
  • a full bath uses 140–160 liters at 37–40°C.
  • a hand basin typically requires only 2–3 liters per wash at a temperature of 25–30°C.
  • a kitchen sink requires higher temperatures, around 50°C, but smaller volumes of 5–10 liters per wash.
  • Cascaded domestic hot water heating allows for a particularly flexible and energy-efficient response to these individual needs.
  • drinking water hygiene is ensured due to the water content of the water. Less than 3 liters are guaranteed, and there is no risk of bacterial contamination, such as by Legionella. The energy-intensive heating of large volumes of domestic hot water to over 60°C for thermal disinfection is eliminated.
  • the thermal management system includes an electrical energy storage device configured to store electrical energy and supply the heating system with electrical energy.
  • the electrical energy storage device has a storage capacity of at least one kilowatt-hour, preferably 1.5 to 3 kilowatt-hours.
  • the electrical energy storage device can be charged, for example, with regeneratively generated electrical energy.
  • a further particular advantage is that it enables the operation of the heating system with less dependence on the electrical grid. For example, during periods of high grid load, the electrical energy required to operate the heating system can be supplied wholly or partially via the electrical energy storage device. Simultaneously, the electrical energy storage device can be charged during periods of low grid load.
  • the aforementioned capacity of the electrical energy storage device has proven sufficient, for example, to supply the heating system with electrical energy during an average shower.
  • the electrical energy storage device is preferably designed as a battery.
  • the thermal management system has a separate connection for charging the electrical energy storage device.
  • a balcony power plant for example, can be connected to the thermal management system via this separate connection, allowing regeneratively generated electrical energy to be used for charging the electrical energy storage device and thus also for operating the heating system.
  • the thermal management system operates with a particularly high proportion of relatively self-generated energy.
  • the electrical energy storage device is integrated into the housing of the thermal management system.
  • the buffer storage tank can be used as a thermal energy storage system with the electric heating element. Excess PV electricity can be stored in the form of heat.
  • the thermal storage capacity is preferably 4–5 kWh.
  • the heat management system includes a fossil fuel heat generator designed to heat drinking water to a target temperature.
  • the target temperature is the temperature to be supplied to the consumer.
  • the target temperature can be greater than 60°C or greater than 65°C.
  • a fossil fuel heat generator can be any combustion arrangement that burns fossil fuels. In this way, fossil fuels can be used to provide the desired target temperature for domestic hot water production.
  • the fossil fuel heat generator can, for example, burn gas, oil, biofuel, hydrogen, methanol, or other renewable and non-renewable fuels. If a fossil fuel heat generator is used to heat the domestic hot water to the desired target temperature, then, according to one embodiment, the heating device in the form of an instantaneous water heater can be omitted. According to an alternative embodiment, however, both an instantaneous water heater and a fossil fuel heat generator can be present, thus providing different options for achieving the target temperature during domestic hot water production, depending on availability.
  • the fossil fuel heat generator is arranged between the heat exchanger and the second flow fluid inlet.
  • a heat exchanger is arranged between a drinking water pipe, in which the drinking water is heated, and the fossil fuel heat generator.
  • a corresponding fluid circuit of the fossil fuel heat generator can be separated from the drinking water.
  • a preheating heat exchanger is provided for preheating. This is preferably connected on one side to the flow line of the heat pump and the flow fluid inlet of the buffer storage tank, and on the other side to a potable water inlet and, via the heat exchanger, to the domestic hot water supply line. Thermal energy is supplied to the preheating heat exchanger via the heat pump. The thermal energy is transferred to the potable water to be heated, thus preheating it. In the heat exchanger, which is supplied with thermal energy by the fossil fuel generator, a [pre-heating process] then preferably takes place. Heating to the target temperature of the drinking water. The target temperature is the temperature that should be made available to the consumer.
  • preheating can be carried out using the preheating heat exchanger, and target temperature heating can be achieved using the heat exchanger, which then functions as the target temperature heat exchanger.
  • preheating takes place on a primary side of the system, and target temperature heating on a secondary side.
  • both preheating and target temperature heating can take place on the secondary side.
  • the domestic hot water is preheated using a heat exchanger.
  • the heat exchanger is connected via the domestic hot water supply line to a secondary-side target temperature heat exchanger.
  • the domestic hot water is further heated to the desired target temperature.
  • energy is supplied to the target temperature heat exchanger via a fossil fuel boiler.
  • the fossil fuel boiler is also connected to the space heating system, so that the heat output generated by the fossil fuel boiler can also be used for space heating.
  • a pump is arranged in the supply line to the fossil fuel boiler, and a three-way valve is also located in the supply line to the pump. In this way, heated fluid can be supplied either to the target temperature heat exchanger or to the space heating system.
  • the heat exchanger for preheating can be arranged on the primary side, i.e., connected to the flow fluid inlet and the heat pump on the one hand, and to the drinking water inlet and a connecting line to the target temperature heat exchanger on the other.
  • a first circulation pump is arranged between the return fluid inlet and the heat pump return connection.
  • the first circulation pump serves to generate a flow rate in the circuit comprising the heat pump and the buffer storage tank.
  • a second circulation pump is arranged downstream of the residential heating return connection in the direction of flow. The second circulation pump serves to ensure the flow rate for the heating circuit in the direction of residential heating. Furthermore, the second circulation pump also serves to generate a flow rate through the Heat exchangers are used when the heat management system is used for domestic hot water production.
  • the heat pump return connection is fluid-conductingly connected to the domestic hot water return connection via a diverter valve in a first switching position of the diverter valve, and the heat pump return connection is further fluid-conductingly connected to the heat exchanger in a second switching position of the diverter valve.
  • the diverter valve serves to switch the heat management from heating operation to domestic hot water operation and vice versa.
  • the heat management system includes a control device which is connected to the diverter valve via a signal conductor and is configured to switch the heat management system between heating operation, in which the diverter valve is in the first switching position, and hot water operation, in which the diverter valve is in the second switching position.
  • the switching of the heat management system between hot water operation and heating operation, and vice versa, can thus be automated via the control device.
  • the buffer storage tank has a storage volume of 80 to 120 liters, in particular 90 to 110 liters.
  • a small storage volume offers several advantages. Firstly, the volume can be heated more quickly, and secondly, such a storage volume requires less installation space and less energy to maintain the storage volume at a specific temperature as needed.
  • the aforementioned storage volume has proven to be particularly suitable for achieving hydraulic decoupling between the heat pump circuit and the heating circuit and, in combination with the additional heating device, for providing a high level of domestic hot water comfort in domestic hot water operation.
  • a tap sensor and a temperature sensor for target temperature control are assigned to the domestic hot water supply line.
  • the latter is configured to detect a withdrawal of drinking water and cause the control system to switch the diverter valve to the second switching position.
  • the diverter valve is moved to the second switching position, so that the entire heat management system switches to the domestic hot water operating mode.
  • the heat management system has an external heat source supply connection, which is fluid-conductingly connected to a supply fluid inlet of the buffer storage tank and the heat exchanger, and an external heat source return connection, which is fluid-conductingly connected to the return fluid outlet of the buffer storage tank and the heat pump return connection.
  • the external heat source supply connection and the external heat source return connection open the system to additional heat sources, e.g., existing fossil fuel heat generators such as gas or oil and/or solid fuel boilers, solar thermal systems, and the like.
  • the thermal energy provided by such systems can also be stored in the buffer tank and used for heating and domestic hot water supply.
  • the additional heating element in the domestic hot water supply line can even be optionally omitted. This measure increases the overall modularity of the heat management system. It can thus be integrated into fossil fuel heating systems that are, for example, to be retrofitted with a heat pump. Overall, this results in a particularly flexible heat management system that remains very compact and easy to install, even with the additional connection option.
  • the heating element in the domestic hot water supply line is omitted if an existing domestic hot water system is to continue to be used.
  • a third circulation pump and/or a mixing device is arranged between the external heat source supply connection and the second supply fluid inlet of the buffer storage tank.
  • This mixing device is configured to connect the external heat source supply connection to the external heat source return connection.
  • the third circulation pump serves, in particular, to circulate the fluid through the additional heating circuit of the external heat source.
  • the mixing device enables the integration of high supply temperatures exceeding 65°C, such as those generated by wood-fired boilers, into the heat management system while simultaneously protecting the heat pump from overheating.
  • the buffer storage tank has an electric heating element.
  • This electric heating can be activated to raise the buffer storage tank to a specific temperature level or to ensure that such a level is maintained, particularly when the heat pump cannot be operated or when the heating output provided by the heat pump is insufficient to reach a specific temperature level in the buffer storage tank.
  • the electric heating ensures heating operation in the event of a heat pump failure. This provides frost protection for the building and avoids costly emergency service calls. Customer service calls can be planned and carried out efficiently. Excess electricity from photovoltaic systems can thus be stored in the buffer storage tank in the form of heat.
  • the flow fluid inlets are arranged in an upper third of the total height of the buffer storage tank and/or the return fluid outlet in a lower third of the total height of the buffer storage tank. This ensures optimized thermal stratification within the buffer storage tank.
  • the heat exchanger is designed as a plate heat exchanger.
  • a plate heat exchanger has a large heat transfer surface area and has therefore proven suitable for the intended application.
  • control device is configured to increase the target temperature for the buffer storage tank and the heat pump during domestic hot water operation.
  • Such an increase in the target temperature can contribute to improved domestic hot water comfort and increase the efficiency of the system during domestic hot water operation.
  • domestic hot water preparation can be carried out in such a way that 90% of the energy required is supplied by the heat pump and only 10% by the additional heating system.
  • control device is configured to reduce the target temperature for the buffer storage tank and the heat pump during heating operation. This ensures particularly efficient heating operation.
  • the control device is configured to temporarily increase the target temperature in the buffer storage tank, particularly during periods of increased domestic hot water demand.
  • the corresponding control system is based on artificial intelligence and/or pattern recognition.
  • the control system can analyze user behavior and proactively increase the target temperature in the buffer storage tank during periods when users typically have increased domestic hot water demand, such as during showering, before these events are predicted to occur. This can further increase the overall efficiency of the system.
  • the control system for the heat management system is preferably equipped with a heat monitoring system that informs the operator about consumption, user behavior and optimization potential.
  • the invention has been described above with reference to a thermal management system.
  • the invention relates to a heating system with a thermal management system and a heat pump connected to the thermal management system.
  • the invention solves the problem with regard to the heating system by designing the thermal management system according to one of the above embodiments.
  • the heating system utilizes the same advantages and preferred embodiments as the thermal management system according to the invention, and vice versa. To avoid repetition, reference is made to the above submissions, the content of which is hereby incorporated.
  • the invention relates to the use of a heat management system according to one of the preceding embodiments for a single-family or multi-family house.
  • This use also takes advantage of the same benefits and preferred embodiments as the heat management system and the heating system according to the invention, and vice versa. To avoid repetition, reference is made to the above submissions, and their content is hereby incorporated.
  • FIG. 1A shows a heating system 100.
  • Heating system 100 includes a heat management system 2 and a heat pump 4 connected to heat management system 2.
  • a residential heating system 34 is connected to heat management system 2.
  • an exemplary domestic hot water consumer 26 is fluid-conductingly connected to heat management system 2; several domestic hot water consumers 26 can also be connected to heat management system 2.
  • heat management system 2 is fluid-conductingly connected to a domestic hot water supply 60.
  • the heat management system 2 includes a buffer storage tank 6.
  • the buffer storage tank 6 has a flow fluid inlet 8, a return fluid outlet 10, and a second flow fluid inlet 12.
  • the flow fluid inlet 8 can be connected to a flow 16 of a heat pump 4 via a heat pump flow connection 14.
  • the return fluid outlet 10 can be connected to a return 20 of the heat pump 4 via a heat pump return connection 18.
  • the heat management system 2 further features a residential heating supply connection 30 and a residential heating return connection 32 for connecting the residential heating system 34.
  • the residential heating supply connection 30 is fluid-conductingly connected to the supply fluid inlet 8 of the buffer storage tank 6 and the storage tank supply connection 12.
  • the residential heating return connection 32 is fluid-conductingly connected to the return fluid outlet 10 of the buffer storage tank 6 and the heat pump return connection 18.
  • the heat management system 2 is enclosed in a housing 46.
  • the buffer storage tank 6 and the described connections allow for...
  • a hydraulic decoupling is created between the circuit connected to the heat pump 4 and the circuit connected to the space heating 34. This means that the corresponding flow temperatures and volume flows of the two circuits can differ, so that both the space heating and the heat pump can be operated in an optimal operating range.
  • the heat management system 2 further comprises a heat exchanger 22, which is fluidly connected to the second flow fluid inlet 12 of the buffer storage tank 6.
  • the heat exchanger 22 is configured to transfer thermal energy from the hot water supplied via the second flow fluid inlet 12.
  • the heat management system 2 further comprises a domestic hot water supply line 24, which can be connected to a domestic hot water consumer 26.
  • the domestic hot water supply line 24 is connected to the heat exchanger 22.
  • the heat exchanger 22 is configured to transfer thermal energy from the hot water supplied from the second flow fluid inlet 12 to the domestic hot water flowing through the domestic hot water supply line 24.
  • the heat management system 2 further comprises a heating device 28.
  • the heating unit 28 is arranged downstream of the heat exchanger 22 and the domestic hot water supply line 24 in the direction of flow and is designed to heat the domestic hot water.
  • the heat management system 2 also optionally includes an electrical energy storage unit 62, which is designed to store electrical energy and supply the heating unit 28 with electrical energy.
  • a first circulation pump 36 is arranged between the return fluid outlet 10 and the heat pump return connection 18. Furthermore, a second circulation pump 38 is arranged downstream of the space heating return connection 32 in the direction of flow.
  • the heat pump return connection 18 is fluid-conductingly connected to the space heating return connection 32 via a diverter valve 40 in a first switching position S1 of the diverter valve 40.
  • the heat pump return connection 18 is further connected to the heat exchanger 22 in a second switching position S2 of the diverter valve 40.
  • the heat management system 2 has a control unit 42.
  • the control unit 42 is connected to the diverter valve 40 via a fluid-conducting connection.
  • the control unit 42 is configured to switch the heat management system 2 between heating operation, in which the diverter valve 40 is in the first switching position S1, and domestic hot water operation, in which the diverter valve 40 is in the second switching position S2.
  • the heat pump 4 In heating operation, the heat pump 4 is connected to the space heating system 34 via a fluid-conducting connection, with the buffer storage tank 6 interposed. In domestic hot water operation, the heat pump 4 is connected to the heat exchanger 22 via a fluid-conducting connection, with the buffer storage tank 6 interposed, so that energy can be transferred to the potable water supplied to the heat exchanger 22 via the heat exchanger 22.
  • the buffer storage tank 6 has a storage volume of 80 l to 120 l, in particular 90 l to 110 l. Such a volume enables a compact design of the heat management system 2.
  • a draw-off sensor 44 is assigned to the domestic hot water supply line 24. The draw-off sensor 44 is configured to detect a withdrawal of domestic hot water and to cause the control device 42 to switch the diverter valve 40 to the second switching position S2.
  • the heat management system 2 also optionally features an external heat source supply connection 48, which is fluidly connected to the second supply fluid inlet 12 of the buffer storage tank 6 and the heat exchanger 22.
  • the heat management system 2 also features an external heat source return connection 50, which is fluidly connected to the return fluid inlet 10 of the buffer storage tank 6 and the heat pump return connection 18. Additional external heat sources, such as a fossil fuel heating system or a solar thermal system, can be connected to the heat management system 2 via the external heat source supply connection 48 and the external heat source return connection 50.
  • the buffer storage tank 6 has an electric heater 56, which enables additional heating of the volume contained in the buffer storage tank 6.
  • the second flow fluid inlet 12 and the flow fluid inlet 8 are located in the upper third of the total height H of the buffer storage tank 6.
  • the return fluid outlet 10 is located in the lower third of the total height H of the buffer storage tank 6.
  • the heat exchanger 22 is designed as a plate heat exchanger.
  • the control unit 42 is configured to increase the target temperature for the buffer storage tank 6 and the heat pump 4 during domestic hot water operation.
  • the control unit 42 is also configured to decrease the target temperature for the buffer storage tank 6 and the heat pump 4 during heating operation. Furthermore, the control unit 42 is configured to temporarily increase the target temperature in the buffer storage tank 6, particularly during periods of increased domestic hot water demand.
  • the control unit (42) regulates the domestic hot water target temperature via a temperature sensor (78).
  • the heating unit 28 heats the domestic hot water to the desired target temperature Z.
  • the heat storage unit 22 preheats the water V.
  • Figure 1B shows an alternative embodiment of a thermal management system 2 according to the invention, which largely corresponds to the embodiment of the Figure 1A corresponds.
  • the exemplary embodiment of the Figure 1B It does not contain a heating device 28 or an associated electrical energy storage device 62. Instead, a fossil fuel heat generator 64 is provided, which is connected both to the second flow fluid inlet 12 and thus to the buffer storage tank 6, as well as to the heat exchanger 22.
  • a preheating heat exchanger 66 is provided. The preheating heat exchanger 66 is connected to the flow fluid inlet 8 and to the heat pump 4 via the heat pump flow connection 14.
  • the preheating heat exchanger 66 is connected to the domestic hot water inlet 60 on one side and to the heat exchanger 22 via a line 68 on the other. Thermal energy provided by the heat pump 4 can thus be used to preheat domestic hot water supplied via the domestic hot water inlet 60 using the preheating heat exchanger 66. This preheated water is then fed to the heat exchanger 22, where the fossil fuel boiler 64 heats the domestic hot water to the desired target temperature.
  • the preheating heat exchanger 66 performs the preheating V, and the heat exchanger 22 performs the target heating Z.
  • the preheating V using the preheating heat exchanger 66 takes place on the so-called primary side.
  • the target heating Z takes place on the so-called secondary side.
  • Figure 1C shows a further alternative embodiment of a thermal management system 2 according to the invention, which also largely corresponds to the embodiment of the Figure 1A This corresponds to the following embodiment.
  • preheating V is carried out with the aid of the heat exchanger 22.
  • the heat exchanger 22 is connected to the buffer storage tank 6 via the second flow fluid inlet 12.
  • the heat exchanger 22 is also connected to the potable water inlet 60 and is configured to preheat the supplied potable water using energy supplied to the heat exchanger 22, in the manner of preheating V.
  • the preheated potable water is supplied via a line 68 to a target heating heat exchanger 70 and from there reaches a potable water consumer 26 via the potable water supply line 24.
  • the target heating heat exchanger 70 is connected to the fossil fuel heat generator 64 via the line 76.
  • the heat energy generated by the fossil fuel boiler 64 can thus be supplied to the target heating heat exchanger 70, enabling it to heat the domestic hot water to the desired target temperature according to the method of target heating Z.
  • the controller 42 regulates the target domestic hot water temperature via the temperature sensor 78.
  • the fossil fuel boiler 64 can also be connected to the space heating system 34 via line 76, so that the generated heat energy can also be used for space heating.
  • a pump 72 and a diverter valve 74 are arranged upstream of the fossil fuel boiler 64.
  • the diverter valve 74 serves to direct the fluid heated by the fossil fuel boiler 64 to the target heating heat exchanger 70 or to the space heating system 30.
  • the embodiment shown is different from the embodiment of the Figure 1C the position of the preheating heat exchanger 66 analogous to the Figure 1B selected.
  • the drinking water supply 60 is connected to the preheating heat exchanger 66 for the purpose of preheating V.
  • the supplied drinking water is preheated in the preheating heat exchanger 66, and then flows via line 68 to the target heating heat exchanger, which otherwise operates as described in Figure 1C is described and configured.
  • Figure 2 Figure 1 shows an alternative embodiment of a thermal management system 2 according to the invention, which largely corresponds to the embodiment of the Figure 1A corresponds.
  • an external heating system is connected to the heat management system 2 via the external heat source supply connection 48 and the external heat source return connection 50, in addition to the heat pump 4.
  • This can be a fossil fuel heating system or a system that utilizes solar energy. Due to the additional energy supply via the external heat source supply connection 48, the provision of a heating device 28 is no longer necessary.
  • a third circulation pump 52 is arranged between the external heat source supply connection 48 and the second fluid inlet 12 of the buffer storage tank 6.
  • a fourth circulation pump 58 is provided adjacent to the potable water inlet 60 for transporting the potable water.
  • a mixing device 54 is provided, which is fluidly connected to the external heat source supply connection 48 and the external heat source return connection 50.
  • the mixing device 54 is designed to connect the external heat source supply connection 48 to the external heat source return connection 50.
  • the mixing device 54 can be designed to be shut off, for example, in the form of a three-way mixing valve.
  • the functionality of the [unclear text] is otherwise [unclear text].
  • Figure 2 The illustrated embodiment of the thermal management system 2 is adapted to the embodiment of the Figure 1A based on the above statements to avoid repetition. Figure 1A is referred to.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wärmemanagementsystem (2), welches zur Verbindung mit einer Wärmepumpe (4) eingerichtet ist.Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Wärmemanagementsystem (2) einen Pufferspeicher (6) aufweist mit wenigstens einem Vorlauf-Fluideinlass (8) und wenigstens einem Rücklauf-Fluidauslass (10), wobei der Vorlauf-Fluideinlass (8) über einen Wärmepumpen-Vorlaufanschluss (14) mit einem Vorlauf (16) einer Wärmepumpe (4) fluidleitend verbindbar ist, und der Rücklauf-Fluidauslass (10) über einen Wärmepumpen-Rücklaufanschluss (18) mit einem Rücklauf (20) der Wärmepumpe (4), wobei das Wärmemanagementsystem (2) ferner einen Wohnraumbeheizungs-Vorlaufanschluss (30) und einen Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss (32) zum Anschließen einer Wohnraumbeheizung (34) aufweist, wobei der Wohnraumbeheizungs-Vorlaufanschluss (30) fluidleitend mit dem Vorlauf-Fluideinlass (8) oder einem weiteren Vorlauf-Fluideinlass des Pufferspeichers (6) und dem Wärmepumpen-Vorlaufanschluss (14) verbunden ist, und wobei der Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss (32) fluidleitend mit dem Rücklauf-Fluidauslass (10) oder einem weiteren Vorlauf-Fluideinlass des Pufferspeichers (6) und dem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss (18) verbunden ist, und wobei das Wärmemanagementsystem (2) in einem Gehäuse (46) eingehaust ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wärmemanagementsystem, welches zur Verbindung mit einer Wärmepumpe eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine betreffende Verwendung.
  • Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie zur Realisierung einer Abkehr von fossilen Heizungssystemen. Sie nutzen regenerative Wärmequellen, sodass fossile Brennstoffe eingespart werden können. Entsprechende Wärmepumpensysteme werden sowohl zur Raumheizung als auch zur Warmwasserbereitung verwendet.
  • Wenngleich derartige Wärmepumpen für Neubauten bereits einen hohen Verbreitungsgrad gefunden haben, stellt die Nachrüstung von entsprechenden Wärmepumpensystemen insbesondere bei Ein- und Zweifamilienhäusern im Gebäudebestand noch immer eine Herausforderung dar. Auch wenn zuletzt weniger Einfamilienhäuser errichtet wurden, dominieren sie noch immer deutlich den Gebäudebestand, denn rund zwei Drittel aller Wohngebäude in Deutschland waren im Jahr 2019 Einfamilienhäuser. Gemeinsam mit Zweifamilienhäusern betrachtet betrug deren Anteil insgesamt sogar rund 83%.
  • Grundlegend werden an Heizungsinstallationen, insbesondere in Ein- und Zweifamilienhäusern, zwei wesentliche Anforderungen gestellt, nämlich zum einen eine Sicherstellung der Wohnraumbeheizung und zum anderen eine hinreichende Trinkwarmwasserbereitung. Zum Zwecke der Wohnraumbeheizung wird zwischen einem Wärmeerzeugungssystem, einem Wärmeverteilungssystem und einem Wärmeabgabesystem unterschieden. Das Zusammenspiel dieser Komponenten soll erreichen, dass eine Wohnraumtemperatur in einem Bereich von etwa 20°C erreicht werden kann. Ziel der Trinkwarmwasserbereitung ist es, an verschiedenen Zapfstellen, wie bspw. einer Dusche, einem Handwaschbecken, einer Badewanne, oder einer Spüle ausreichend zeitlich uneingeschränkt warmes Trinkwasser bereitzustellen.
  • Für den Fall, dass fossile Heizungssysteme im Gebäudebestand durch Lösungen ersetzt werden sollen, welche eine Wärmepumpe umfassen, kommt zum Tragen, dass sich die Wärme- bzw. Energiebereitstellung durch eine Wärmepumpe signifikant von der Wärmeerzeugung durch fossile Brennstoffe unterscheidet. Die Wärmepumpe ist ein Wärmesammler, welcher bis zu viermal so viel Solar-Wärme sammelt, als die Wärmepumpe an Antriebsenergie benötigt. Zum Sammeln dieser Wärmeenergie ist es erforderlich, große Volumenströme durch die Wärmepumpe zu führen, wobei die erreichbare Temperaturdifferenz eher klein ist, insbesondere im Bereich von wenigen Grad. Die maximale Systemtemperatur ist je nach Kältemittel begrenzt (bspw. 60 °C, 75°C). Höhere Temperaturen führen zu einer Störabschaltung der Wärmepumpe. Darüber hinaus sinkt die Effizienz, wenn von der Wärmepumpe größere Temperaturdifferenzen (bspw. mehr als 45°C) überwunden werden müssen.
  • Bei Bestandsystemen, die fossile Brennstoffe nutzen, wird durch Verbrennungsvorgänge chemische Energie freigesetzt, die in fossilen Brennstoffen gespeichert ist. Die Brennstoffe bieten eine hohe Leistungsdichte und ermöglichen die Erzeugung großer Temperaturdifferenzen bei insgesamt kleinen Volumenströmen. Bei Bestandsimmobilien, die fossile Wärmeerzeugungssysteme aufweisen, sind Wärmeerzeugung, Wärmeverteilung und Abgabe hydraulisch miteinander gekoppelt. Die Systeme sind mit anderen Worten abgestimmt auf vergleichsweise große Temperaturdifferenzen und kleine Volumenströme. Vorlauftemperaturen von 85 °C - 90°C sind technischer Standard.
  • Wenn eine solche fossile Heizungsanlage durch eine Wärmepumpe ersetzt werden soll, so sind die Betriebsparameter der Wärmepumpe in Bezug auf Volumenstrom und Temperaturdifferenz häufig nicht oder nur teilweise kompatibel mit der bestehenden Konfiguration des Wärmeverteilungs- und Abgabesystems, welches für fossile Energieträger ausgelegt ist.
  • Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wärmemanagementsystem der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die im Stand der Technik aufgefundenen Nachteile möglichst weitgehend behoben werden. Insbesondere war ein Wärmemanagementsystem anzugeben, welches zur Verbindung mit einer Wärmepumpe eingerichtet ist, welches auch bei Bestandsimmobilien einen effizienten Betrieb einer Wärmepumpe ermöglicht und darüber hinaus kompakt und einfach nachzurüsten ist, wobei ein Warmwasser-Komfort erreicht wird, der angelehnt ist, an fossile Heizungssysteme, weil auch die technischen Regeln und Normen auf den gelebten Erfahrungswerten von Heizsystemen mit fossilen Wärmeerzeugern fußen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Wärmemanagementsystem einen Pufferspeicher mit wenigstens einem, insbesondere zwei Vorlauf-Fluideinlässen und einen Rücklauf-Fluideinlass aufweist, wobei einer der Vorlauf-Fluideinlässe über einen Wärmepumpen-Vorlaufanschluss mit einem Vorlauf einer Wärmepumpe fluidleitend verbindbar ist, und der Rücklauf-Fluidauslass über einen Wärmepumpen-Rücklaufanschluss mit einem Rücklauf der Wärmepumpe, wobei das Wärmemanagementsystem ferner einen Wohnraumbeheizungs-Vorlaufanschluss und einen Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss zum Anschließen einer Wohnraumbeheizung aufweist, wobei der Wohnraumbeheizungs-Vorlaufanschluss fluidleitend mit dem Vorlauf-Fluideinlass des Pufferspeichers und dem Wärmepumpen-Vorlaufanschluss verbunden ist, und wobei der Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss fluidleitend mit dem Rücklauf-Fluidauslass des Pufferspeichers und dem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss verbunden ist, wobei das Wärmemanagementsystem in einem Gehäuse eingehaust ist.
  • Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass durch die Verwendung des Pufferspeichers und die entsprechende Verrohrung der Kreislauf der Wärmesammlung, d.h. der Vorlauf-Fluideinlass und der Rücklauf-Fluideinlass, welche mit der Wärmepumpe fluidleitend verbindbar sind, von jenem Kreislauf der Wärmeverteilung, d.h. von dem Wohnraumbeheizungs-Vorlaufanschluss und dem entsprechenden Rücklaufanschluss hydraulisch entkoppelt ist. Hierdurch können zwei parallele Kreisläufe mit verschiedenen Volumenströmen gebildet werden. Der Kreislauf, der die Wärmepumpe mit dem Pufferspeicher verbindet, kann mit einem höheren Volumenstrom und mit einer kleineren Temperaturdifferenz betrieben werden. Der Kreislauf wiederum, der den Pufferspeicher mit der Wohnraumbeheizung verbindet, kann mit einer höheren Temperaturdifferenz mit einem geringeren Volumenstrom betrieben werden. Es kommt somit zu einer hydraulischen Entkopplung von Wärmepumpe und Wärmeabgabe in Richtung der Wohnraumbeheizung.
  • Durch die Einhausung des Wärmemanagementsystems wird darüber hinaus eine besonders kompakte und leicht nachzurüstende Lösung angegeben, die den Installationsaufwand einer solchen Lösung gegenüber Lösungen, die Einzelkomponenten aufweisen, signifikant reduziert. Ein beispielhaft für ein Einfamilienhaus konfiguriertes Wärmemanagementsystem kann bspw. eine Grundfläche von nur etwa 0,4 m2 und eine Höhe von 1,40 m aufweisen, sodass das System auch für Nischen und Hauswirtschaftsräume im Bestand geeignet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform wiest das Wärmemanagementsystem einen Wärmetauscher auf, welcher mit einem Vorlauf-Fluideinlass, insbesondere einem zweiten Vorlauf-Fluideinlass des Pufferspeichers fluidleitend verbunden ist, und welcher dazu eingerichtet ist, Wärmeenergie aus dem Pufferspeicher an das Trinkwarmwasser zu übertragen, und eine Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung, welche mit einem Trinkwarmwasser-Verbraucher verbindbar ist, wobei die Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung mit dem Wärmetauscher verbunden ist, und wobei der Wärmetauscher dazu eingerichtet ist, Wärmeenergie des aus dem Vorlauf-Fluideinlass, insbesondere zweiten Vorlauf-Fluideinlass, zugeführten Warmwassers auf durch die Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung strömendes Trinkwasser zu übertragen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Wärmemanagementsystem eine Heizeinrichtung auf, welche in Strömungsrichtung nachgelagert zu dem Wärmetauscher an der Trinkwasser-Bereitstellungsleitung angeordnet und dazu eingerichtet ist, dass Trinkwasser zu erwärmen.
  • Die beschriebenen Weiterbildungen der Erfindung ermöglichen es, Trinkwasser kaskadiert zu erwärmen. Zunächst erfolgt eine Vorwärmung des Trinkwarmwasser mittels des Wärmetauschers und sodann bedarfsweise eine weitere Erwärmung des Trinkwarmwassers mittels der Heizeinrichtung. Hierdurch wird eine wesentliche Schwäche bestehender Wärmepumpensysteme adressiert: Bei bestehenden Systemen werden häufig große Trinkwarmwasserspeichervolumina (300 I) oder Pufferspeichervolumina (500 I, 800 l und mehr) mit Frischwasserstationen verwendet. Derartige Volumen sind stets in einem bestimmten Temperaturbereich zu halten, wobei im Bedarfsfall für Trinkwarmwasservolumina temporär eine entsprechende Erhitzung (65°C) notwendig ist, um Keime und Bakterien thermisch abzutöten. Ein solches System, bei dem Pufferspeicher von 500 l oder mehr eingesetzt werden, benötigt einen nicht zu vernachlässigenden Energieaufwand, um den Pufferspeicher auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen und zu halten, bspw. 50°C. Ein Temperaturniveau, das von Wärmepumpen meist nur mit elektrischer Begleitheizung, aber in jedem Fall nur mit geringer Effizienz erreicht wird. Ist das Speichervolumen verbraucht, so wird ein signifikanter Zeitaufwand zur erneuten Aufheizung benötigt. Trinkwarmwasser und Heizbetrieb stehen in diesen Zeiträumen dann nicht oder nur eingeschränkt zur Verfügung.
  • Sämtliche Ausführungsbeispiele dienen der zweistufigen Warmwasserbereitung. Der Pufferspeicher kann auf einer beliebigen Temperatur gehalten werden, insbesondere abhängig davon, wie viel Energie zur Verfügung steht und in den Pufferspeicher geladen werden kann. Ein dauerhaftes Aufheizen des Pufferspeichers auf eine gewünschte Zieltemperatur ist nicht erforderlich. Zum Erreichen der gewünschten Zieltemperatur wird in einer zweiten Stufe ein zusätzliches Mittel verwendet, welches insbesondere Trinkwarmwasser der gewünschten Temperatur bereitstellt. Dies kann beispielsweise ein elektrischer Durchlauferhitzer sein oder aber ein fossiler Wärmeerzeuger. Auf Basis des Umstandes, dass der Pufferspeicher auf Basis des zweistufigen Aufbaus nicht permanent auf einem hohen Temperaturniveau gehalten werden muss, werden Bereitschaftsverluste eliminiert. Gleichzeitig wird ein hoher Komfort für die Verbraucher dadurch erreicht, dass stets und auch für längere Zeiträume sichergestellt werden kann, das Trinkwasser mit der gewünschten Zieltemperatur entnehmbar ist.
  • Durch die Verwendung der Kombination aus Plattenwärmetauscher und Heizeinrichtung kann bei geringem Trinkwarmwasserbedarf zunächst eine effiziente Vorerwärmung des Trinkwarmwassers über den Pufferspeicher erfolgen und durch die Heizeinrichtung wird das Trinkwarmwasser auf Zieltemperatur erwärmt. Hierdurch wird der Gedanke verfolgt, die gezapfte Menge an Trinkwarmwasser nur dann zu erwärmen, wenn es auch tatsächlich benötigt wird, anders als bei bestehenden Systemen, bei denen ein großes SpeicherVolumen permanent auf eine hohe Temperatur erwärmt wird. Bei dem erfindungsgemäßen System können deutlich kleinere Pufferspeichervolumina verwendet werden, sodass auch das gesamte Wärmemanagementsystem insgesamt einen geringeren Bauraum aufweist. Hierdurch wird auch erreicht, dass mit dem erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystem Trinkwarmwasser auch bei mehreren nacheinander erfolgenden Duschvorgängen kontinuierlich verfügbar ist.
  • Die kaskadierte Trinkwassererwärmung bestehend aus Vorwärmung mittels Wärmepumpe und Heizeinrichtung, insbesondere Durchlauferhitzer, trägt darüber hinaus verschiedenen Zapfprofilen Rechnung. So wird bei einem typischen Duschvorgang ein Volumen von 40 I - 100 I pro Duschvorgang verwendet bei einer Temperatur von 38°C - 40°C und bei einem Vollbad 140 l - 160 l mit 37°C - 40°C. In einem Handwaschbecken werden typischerweise lediglich 2 l - 3 I pro Waschvorgang benötigt, mit einer Temperatur von 25°C - 30°C. In einer Spüle werden höhere Temperaturen benötigt, von etwa 50°C, allerdings geringere Volumina von 5 l - 10 I pro Abwäsche. Auf diesen individuellen Bedarf kann mittels der kaskadierten Trinkwassererwärmung besonders flexibel und energieeffizient reagiert werden. Darüber hinaus ist die Trinkwasserhygiene aufgrund der Trinkwasserinhalte von weniger als 3 l gewährleistet und es besteht kein Risiko einer bakteriellen Kontamination, etwa durch Legionellen. Die energieintensive Aufheizung von großen Trinkwarmwasservolumina auf über 60° C zur thermischen Desinfektion entfällt.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Wärmemanagementsystem einen elektrischen Energiespeicher auf, welcher dazu eingerichtet ist, elektrische Energie zu speichern und die Heizeinrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen. Vorzugsweise weist der elektrische Energiespeicher eine Speicherkapazität von wenigstens einer Kilowattstunde auf, vorzugsweise 1,5 bis 3 Kilowattstunden. Durch das Vorsehen eines elektrischen Energiespeichers kann die zum Betreiben der Heizeinrichtung erforderliche elektrische Energie zumindest teilweise aus dem elektrischen Energiespeicher bezogen werden. Der elektrische Energiespeicher kann hierzu beispielsweise mit regenerativ erzeugter elektrische Energie geladen werden. Ein besonderer Vorteil liegt ferner darin, dass ein Betrieb der Heizeinrichtung ermöglicht wird, welcher eine geringere Abhängigkeit vom elektrischen Versorgungsnetz aufweist. Beispielsweise kann in Zeiten hoher Netzauslastung die zum Betrieb der Heizeinrichtungen erforderliche elektrische Energie ganz oder teilweise über den elektrischen Energiespeicher bereitgestellt werden. Gleichzeitig kann der elektrische Energiespeicher in Zeiten geringer Netzauslastung geladen werden. Die genannte Kapazität des elektrischen Energiespeichers hat sich beispielsweise als hinreichend gezeigt, bei einem Duschvorgang durchschnittlicher Dauer die Heizeinrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Der elektrische Energiespeicher ist vorzugsweise als Batterie ausgebildet. Vorzugsweise weist das Wärmemanagementsystem einen separaten Anschluss zum Laden des elektrischen Energiespeichers auf. Über diesen separaten Anschluss kann beispielsweise ein Balkonkraftwerk mit dem Wärmemanagementsystem verbunden werden und auf diese Weise regenerativ erzeugte elektrische Energie zum Laden des elektrischen Energiespeichers und damit auch zum Betrieb der Heizeinrichtung genutzt werden. In einer solchen Konfiguration wird das Wärmemanagementsystem mit einem besonders hohen Anteil an relativ erzeugter Energie betrieben. Vorzugsweise ist der elektrische Energiespeicher in das Gehäuse des Wärmemanagementsystems integriert.
  • Darüber hinaus kann mit dem elektrischen Heizelement der Pufferspeicher als thermischer Energiespeicher genutzt werden. Überschüssiger PV-Strom kann in Form von Wärme gespeichert werden. Die thermische Speicherkapazität beträgt vorzugsweise 4 - 5 kWh.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Wärmemanagementsystem einen fossilen Wärmeerzeuger auf, welcher dazu eingerichtet ist, dass Trinkwasser auf eine Zieltemperatur zu erwärmen. Die Zieltemperatur ist dabei jene Temperatur, die dem Verbraucher zur Verfügung gestellt werden soll. Die Zieltemperatur kann > 60 ° C oder größer als 65° C.
  • Bei einem fossilen Wärmeerzeuger im Sinne dieser Anmeldung kann es sich um eine beliebige Verbrennungsanordnung handeln, die fossile Wärmeträger verbrennt. Auf diese Weise können fossile Energieträger dazu verwendet werden, die gewünschte Zieltemperatur für die Warmwasserbereitung bereitzustellen. Der fossile Wärmeerzeuger kann beispielsweise Gas, Öl, Biokraftstoff, Wasserstoff, Methanol oder andere regenerative und nicht regenerative Brennstoffe verfeuern. Wenn ein fossiler Wärmeerzeuger dazu verwendet wird, das Warmwasser auf die gewünschte Zieltemperatur zu erwärmen, dann kann gemäß einer Ausführungsform auf die Heizeinrichtung in Form des Durchlauferhitzers verzichtet werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann jedoch sowohl ein Durchlauferhitzer vorhanden sein, als auch ein fossiler Wärmeerzeuger, sodass je nach Verfügbarkeit unterschiedliche Möglichkeiten zur Zieltemperaturerwärmung bei der Warmwasserbereitung bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem Wärmetauscher und dem zweiten Vorlauf-Fluideinlass der fossile Wärmeerzeuger angeordnet.
  • Vorzugsweise ist zwischen einer Trinkwasserleitung, in der das Trinkwasser erwärmt wird, und dem fossilen Wärmeerzeuger ein Wärmetauscher angeordnet. Auf diese Weise kann ein entsprechender Fluidkreislauf des fossilen Wärmeerzeugers von dem Trinkwasser separiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist zur Vorerwärmung ein Vorerwärmungs-Wärmetauscher vorgesehen. Dieser ist vorzugsweise mit dem Vorlauf der Wärmepumpe und dem Vorlauf-Fluideinlass des Pufferspeichers einerseits verbunden ist, sowie andererseits mit einem Trinkwasserzulauf und über den Wärmetauscher mit der Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung. Dem Vorerwärmungs-Wärmetauscher wird Wärmeenergie über die Wärmepumpe zugeführt. Die Wärmeenergie wird an das zu erwärmende Trinkwasser abgegeben und dieses dadurch vorgewärmt. In dem Wärmetauscher, der durch den fossilen Energieerzeuger mit Wärmeenergie versorgt wird, erfolgt dann vorzugsweise eine Erwärmung auf die Zieltemperatur des Trinkwassers. Die Zieltemperatur ist dabei jene Temperatur, die dem Verbraucher zur Verfügung gestellt werden soll.
  • Auf diese Weise kann die Vorerwärmung mit dem Vorerwärmungs-Wärmetauscher erfolgen und die Zieltemperaturerwärmung mit dem Wärmetauscher, der dann als Zieltemperatur-Wärmetauscher fungiert. Mit anderen Worten erfolgt somit die Vorerwärmung an einer Primärseite des Systems und die Zieltemperaturerwärmung an einer Sekundärseite.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform können sowohl die Vorerwärmung als auch die Zielerwärmung sekundärseitig erfolgen. Bevorzugt erfolgt dann mithilfe des Wärmetauschers eine Vorerwärmung des Trinkwarmwassers. Der Wärmetauscher ist über die Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung mit einem sekundärseitigen Zieltemperatur-Wärmetauscher verbunden. In diesem Zieltemperatur-Wärmetauscher erfolgt eine weitere Erwärmung des Trinkwarmwassers auf die gewünschte Zieltemperatur. Hierzu wird dem Zieltemperatur-Wärmetauscher Energie über einen fossilen Wärmeerzeuger zugeführt. Der fossile Wärmeerzeuger ist darüber hinaus auch mit der Wohnraumbeheizung verbunden, sodass die mit dem fossilen Wärmeerzeuger erzeugte Wärmeleistung aus zum Zwecke der Wohnraumbeheizung verwendet werden kann. Vorzugsweise ist im Vorlauf zu dem fossilen Wärmeerzeuger eine Pumpe angeordnet sowie im Vorlauf zu der Pumpe ein Dreiwegeventil. Auf diese Weise kann erwärmtes Fluid entweder dem Zieltemperatur-Wärmetauscher oder der Wohnraumbeheizung zugeführt werden.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Wärmetauscher zur Vorerwärmung an der Primärseite angeordnet sein, d.h. verbunden sein mit dem Vorlauf-Fluideinlass und der Wärmepumpe einerseits sowie dem Trinkwasserzulauf und einer Verbindungsleitung zu dem Zieltemperatur-Wärmetauscher andererseits.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem Rücklauf-Fluideinlass und dem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss eine erste Umwälzpumpe angeordnet. Die erste Umwälzpumpe dient dazu, einen Volumenstrom in dem Kreislauf umfassend die Wärmepumpe und den Pufferspeicher zu erzeugen. Gemäß einer Ausführungsform ist in Strömungsrichtung nachgelagert zu dem Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss eine zweite Umwälzpumpe angeordnet. Die zweite Umwälzpumpe dient dazu, den Volumenstrom für den Heizkreislauf in Richtung der Wohnraumbeheizung sicherzustellen. Im Übrigen dient die zweite Umwälzpumpe auch dazu, einen Volumenstrom durch den Wärmetauscher zu führen, wenn das Wärmemanagementsystem zur Trinkwarmwassererzeugung eingesetzt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Wärmepumpen-Rücklaufanschluss über ein Umschaltventil in einer ersten Schaltstellung des Umschaltventils fluidleitend mit dem Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss verbunden, und wobei der Wärmepumpenrücklaufanschluss ferner in einer zweiten Schaltstellung des Umschaltventils mit dem Wärmetauscher fluidleitend verbunden ist. Auf diese Weise dient das Umschaltventil dazu, das Wärmemanagement von einem Heizbetrieb in einen Trinkwarmwasserbetrieb und umgekehrt umzuschalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Wärmemanagementsystem eine Steuerungseinrichtung auf, welche signalleitend mit dem Umschaltventil verbunden und dazu eingerichtet ist, dass Wärmemanagementsystem zwischen einem Heizbetrieb, bei dem sich das Umschaltventil in der ersten Schaltstellung befindet und einem Warmwasserbetrieb, bei dem sich das Umschaltventil in der zweiten Schaltstellung befindet, umzuschalten. Die Umschaltung des Wärmemanagementsystems zwischen dem Warmwasserbetrieb und dem Heizbetrieb sowie umgekehrt kann somit automatisiert über die Steuerungseinrichtung erfolgen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Pufferspeicher ein Speichervolumen von 80 I bis 120 I, insbesondere 90 l bis 110 l auf. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik vorbekannten System, bei denen große Pufferspeicher mit Speichervolumina von 300 I und mehr verwendet werden, bietet ein derart kleines Speichervolumen eine Reihe von Vorteilen. Zum einen lässt sich das Volumen schneller erwärmen und darüber hinaus benötigt ein solches Speichervolumen einen geringeren Bauraum und weniger Energie, um das Speichervolumen bedarfsweise auf einer bestimmten Temperatur zu halten.
  • Gleichzeitig hat sich das genannte Speichervolumen als besonders geeignet erwiesen, die hydraulische Entkopplung zwischen Wärmepumpenkreislauf und Heizkreislauf zu bewerkstelligen und, in Kombination mit der zusätzlichen Heizeinrichtung, einen hohen Trinkwarmwasserkomfort im Trinkwarmwasserbetrieb bereitzustellen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung ein Zapfsensor und ein Temperatursensor zur Zieltemperatursteuerung zugeordnet, welcher dazu eingerichtet ist, eine Entnahme vom Trinkwasser zu detektieren und die Steuerung dazu zu veranlassen, das Umschaltventil in die zweite Schaltstellung zu schalten. Mit anderen Worten wird also für den Fall, dass ein Zapfvorgang mithilfe des Zapfsensors detektiert wird, das Umschaltventil in die zweite Schaltstellung gebracht, sodass das Wärmemanagementsystem insgesamt in den Trinkwarmwasserbetriebsmodus übergeht.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Wärmemanagementsystem einen Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss auf, welcher mit einem Vorlauf-Fluideinlass des Pufferspeichers und dem Wärmetauscher fluidleitend verbunden ist, und einen Externe Wärmequelle-Rücklaufanschluss, welcher mit dem Rücklauf-Fluidauslass des Pufferspeichers und dem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss fluidleitend verbunden ist. Der Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss und der Externe Wärmequelle-Rücklaufanschluss öffnen das System für weitere Wärmequellen, bspw. Vorhanden fossile Wärmeerzeuger, wie Gas- oder Öl- und/oder Festbrennstoffkessel, thermische Solaranalgen und dergleichen.
  • Die von solchen Systemen bereitgestellte thermische Energie kann somit ebenfalls in den Pufferspeicher eingeschichtet und für Heizung und Trinkwasserbereitstellung genutzt werden. Je nach Konfiguration und Leistung kann dann sogar optional auf die zusätzliche Heizeinrichtung im Bereich der Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung verzichtet werden. Durch diese Maßnahme wird die Modularität des Wärmemanagementsystems insgesamt erhöht. Es kann damit in fossile Wärmeerzeugersysteme integriert werden, die bspw. zusätzlich mit einer Wärmepumpe nachgerüstet werden sollen. Insgesamt wird damit ein besonders flexibles Wärmemanagementsystem angegeben, welches auch im Falle der zusätzlichen Anschlussmöglichkeit weiterhin sehr kompakt und einfach zu installieren ist. Auf die Heizeinrichtung im Bereich der Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung wird verzichtet, wenn ein vorhandene Trinkwarmwasser Bereitung weiter genutzt werden soll.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss und dem zweiten Vorlauf-Fluideinlass des Pufferspeichers eine dritte Umwälzpumpe angeordnet und/oder eine Mischeinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, den Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss mit dem Externe Wärmequelle-Rücklaufanschluss zu verbinden. Die dritte Umwälzpumpe dient insbesondere dazu, den Fluid durch den zusätzlichen Wärmekreis der externen Wärmequelle zu fördern. Die Mischeinrichtung ermöglicht es hohe Vorlauftemperaturen von über 65°C, wie sie bspw. von Holzkessel erzeugt werden, in das Wärmemanagementsystem zu integrieren und gleichzeitig die Wärmepumpe vor Übertemperatur zu schützen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Pufferspeicher eine elektrische Beheizung auf. Die elektrische Beheizung kann aktiviert werden, um den Pufferspeicher auf ein bestimmtes Temperaturniveau zu heben oder das Einhalten eines solchen Niveaus sicherzustellen, insbesondere dann, wenn die Wärmepumpe nicht betrieben werden kann oder aber die von der Wärmepumpe zur Verfügung gestellte Heizleistung nicht ausreichend ist, um ein bestimmtes Temperaturniveau in dem Pufferspeicher zu erreichen. Die elektrische Beheizung stellt bei Ausfall der Wärmepumpe den Heizbetrieb sicher. Damit ist der Frostschutz des Gebäudes gegeben und aufwandsintensive Notdienst werden vermieden. Kundendienste können effizient geplant und ausgeführt werden. Überschüssiger Strom aus PV-Anlagen kann damit in Form von Wärme im Pufferspeicher eingespeichert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Vorlauf-Fluideinlässe in einem oberen Drittel der Gesamthöhe des Pufferspeichers angeordnet und/oder der Rücklauf-Fluidauslass in einem unteren Drittel der Gesamthöhe des Pufferspeichers. Auf diese Weise kann eine optimierte thermische Schichtung innerhalb des Pufferspeichers sichergestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Wärmetauscher als Plattenwärmetauscher ausbildet. Ein solcher Plattenwärmetauscher weist eine große Wärmeübergangsfläche auf und hat sich daher für den hier angestrebten Einsatzzweck als geeignet erwiesen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, im Warmwasserbetrieb eine Zieltemperatur für den Pufferspeicher und die Wärmepumpe zu erhöhen. Eine solche Erhöhung der Zieltemperatur kann zu einem gehobenen Trinkwarmwasserkomfort beitragen, und die Effizienz der Anlage im Trinkwarmwasserbetrieb erhöhen.
  • Wenn die Zieltemperatur im Warmwasserspeicher im Warmwasserbetrieb erhöht wird, steht mehr Wärme im Pufferspeicher zur Trinkwarmwasserbereitung zur Verfügung. Damit erhöht sich der Anteil der Heizleistung der Wärmepumpe an der Trinkwarmwasserbereitung. Beispielsweise kann mit dem erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystem bei einem Duschvorgang mit einer durchschnittlichen Dauer von elf Minuten, einer Auslaufmenge von 8,5 l pro Minute und einer Auslauftemperatur von 38°C die Trinkwarmwasserbereitung derart erfolgen, dass 90% der hierzu erforderlichen Energie über die Wärmepumpe bereitgestellt werden und lediglich 10% von der zusätzlichen Heizeinrichtung.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, im Heizbetrieb eine Zieltemperatur für den Pufferspeicher und die Wärmepumpe zu reduzieren. Hierdurch kann ein besonders effizienter Heizbetrieb sichergestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, die Zieltemperatur im Pufferspeicher temporär zu erhöhen, insbesondere in Zeiträumen, in denen ein erhöhter Trinkwarmwasserbedarf vorliegt. Vorzugsweise basiert die entsprechende Steuerung auf künstlicher Intelligenz und/oder Mustererkennung. Beispielsweise kann die Steuerung das Nutzerverhalten entsprechend auswerten und in solchen Zeitabschnitten, in denen Nutzer typischerweise einen erhöhten Trinkwarmwasserbedarf haben, etwa in Form von Duschvorgängen, die Zieltemperatur im Pufferspeicher proaktiv und vor dem prognostizierten Eintreten dieser Ereignisse zu erhöhen. Hierdurch kann die Gesamteffizienz des Systems weiter gesteigert werden.
  • Die Steuerung des Wärmemanagementsystems ist vorzugsweise mit einem Wärmemonitoringsystem ausgestattet, das dem Betreiber über Verbrauch, Nutzerverhalten und Optimierungspotentiale informiert.
  • Die Erfindung ist vorstehend unter Bezugnahme auf ein Wärmemanagementsystem beschrieben worden. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Heizungssystem mit einem Wärmemanagementsystem und einer mit dem Wärmemanagementsystem verbundenen Wärmepumpe. Die Erfindung löst die Aufgabe in Bezug auf das Heizungssystem, indem das Wärmemanagementsystem nach einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet ist.
  • Das Heizungssystem macht sich die gleichen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen zunutze wie das erfindungsgemäße Wärmemanagementsystem und umgekehrt. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf das obige Vorbringen verwiesen und dessen Inhalt hiermit einbezogen.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines Wärmemanagementsystems nach einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele für ein Ein- oder Mehrfamilienhaus. Auch die Verwendung macht sich die gleichen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen zunutze, wie das erfindungsgemäße Wärmemanagementsystem und das erfindungsgemäße Heizungssystem und umgekehrt. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf das obige Vorbringen verwiesen und dessen Inhalt hiermit einbezogen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1A-D
    Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Heizungssystems mit jeweils einem erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystem in einer schematischen Darstellung;
    Fig. 2
    ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Heizungssystems mit einem erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystem in einer schematischen Darstellung.
  • Figur 1A zeigt ein Heizungssystem 100. Das Heizungssystem 100 weist ein Wärmemanagementsystem 2 sowie eine mit dem Wärmemanagementsystem 2 verbundene Wärmepumpe 4 auf. Mit dem Wärmemanagementsystem 2 ist eine Wohnraumbeheizung 34 verbunden. Mit dem Wärmemanagementsystem 2 ist darüber hinaus ein exemplarisch dargestellter Trinkwarmwasser-Verbraucher 26 fluidleitend verbunden, wobei auch mehrere Trinkwarmwasser-Verbraucher 26 an das Wärmemanagementsystem 2 angeschlossen werden können. Darüber hinaus ist das Wärmemanagementsystem 2 mit einem Trinkwasserzulauf 60 fluidleitend verbunden.
  • Das Wärmemanagementsystem 2 weist einen Pufferspeicher 6 auf. Der Pufferspeicher 6 weist einen Vorlauf-Fluideinlass 8, einen Rücklaus-Fluidauslass 10 und einen zweiten Vorlauf-Fluideinlass 12 auf. Der Vorlauf-Fluideinlass 8 ist über einen Wärmepumpen-Vorlaufanschluss 14 mit einem Vorlauf 16 einer Wärmepumpe 4 fluidleitend verbindbar. Der Rücklauf-Fluidauslass 10 ist über einen Wärmepumpen-Rücklaufanschluss 18 mit einem Rücklauf 20 der Wärmepumpe 4 fluidleitend verbindbar.
  • Das Wärmemanagementsystem 2 weist ferner einen Wohnraumbeheizungs-Vorlaufanschluss 30 und einen Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss 32 zum Anschließen der Wohnraumbeheizung 34 auf. Dabei ist der Wohnraumbeheizungs-Vorlaufanschluss 30 fluidleitend mit dem Vorlauf-Fluideinlass 8 des Pufferspeichers 6 und dem Speicher-Vorlaufanschluss 12 verbunden. Der Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss 32 ist fluidleitend mit dem Rücklauf-Fluidauslass 10 des Pufferspeichers 6 und dem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss 18 verbunden.
  • Wie in Figur 1A dargestellt ist, ist das Wärmemanagementsystem 2 in einem Gehäuse 46 eingehaust. Durch den Pufferspeicher 6 und die beschriebenen Anschlüsse kann in einem Heizbetrieb des Wärmemanagementsystems 2 eine hydraulische Entkopplung zwischen dem mit der Wärmepumpe 4 verbundenen Kreislauf und dem mit der Wohnraumbeheizung 34 verbundenen Kreislauf geschaffen werden. Das bedeutet, dass sich die entsprechenden Vorlauftemperaturen und Volumenströme der beiden Kreisläufe unterscheiden können, sodass sowohl die Wohnraumbeheizung als auch die Wärmepumpe in einem optimalen Betriebsbereich betrieben werden können.
  • Das Wärmemanagementsystem 2 weist ferner einen Wärmetauscher 22 auf, welcher mit dem zweiten Vorlauf-Fluideinlass 12 des Pufferspeichers 6 fluidleitend verbunden ist. Der Wärmetauscher 22 ist dazu eingerichtet, Wärmeenergie des aus dem über den zweiten Vorlauf-Fluideinlass 12 zugeführten Warmwassers zu übertragen. Das Wärmemanagementsystem 2 weist ferner eine Trinkwasser-Bereitstellungsleitung 24 auf, welche mit einem Trinkwarmwasser-Verbraucher 26 verbindbar ist. Die Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung 24 ist mit dem Wärmetauscher 22 verbunden. Der Wärmetauscher 22 ist dazu eingerichtet, Wärmeenergie des aus dem zweiten Vorlauf-Fluideinlass 12 zugeführten Warmwassers auf durch die Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung 24 strömendes Trinkwasser zu übertragen. Das Wärmemanagementsystem 2 weist ferner eine Heizeinrichtung 28 auf. Die Heizeinrichtung 28 ist in Strömungsrichtung nachgelagert zu dem Wärmetauscher 22 und der Trinkwasser-Bereitstellungsleitung 24 angeordnet und ist dazu eingerichtet, dass Trinkwasser zu erwärmen. Auf diese Weise wird eine kaskadierte Trinkwarmwassererwärmung erreicht. Zunächst wird der Versuch unternommen, dass Trinkwarmwasser unter Verwendung des Wärmetauschers 22 zu erwärmen. Sollte dies nicht vollständig gelingen, so besteht die Möglichkeit, die Heizeinrichtung 28 zuzuschalten, um einen hohen Trinkwarmwasserkomfort sicherzustellen. Das Wärmemanagementsystem 2 weist ferner optional einen elektrischen Energiespeicher 62 auf, welcher dazu eingerichtet ist, elektrische Energie zu speichern und die Heizeinrichtung 28 mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Zwischen dem Rücklauf-Fluidauslass 10 und dem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss 18 ist eine erste Umwälzpumpe 36 angeordnet. Darüber hinaus ist in Strömungsrichtung nachgelagert zu dem Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss 32 eine zweite Umwälzpumpe 38 angeordnet.
  • Der Wärmepumpen-Rücklaufanschluss 18 ist über ein Umschaltventil 40 in einer ersten Schaltstellung S1 des Umschaltventils 40 fluidleitend mit dem Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss 32 verbunden. Der Wärmepumpen-Rücklaufanschluss 18 ist ferner in einer zweiten Schaltstellung S2 des Umschaltventils 40 mit dem Wärmetauscher 22 fluidleitend verbunden. Das Wärmemanagementsystem 2 weist eine Steuerungseinrichtung 42 auf. Die Steuerungseinrichtung 42 ist signalleitend mit dem Umschaltventil 40 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 42 ist dazu eingerichtet, dass Wärmemanagementsystem 2 zwischen einem Heizbetrieb, bei dem sich das Umschaltventil 40 in der ersten Schaltstellung S1 befindet, und einem Warmwasserbetrieb, bei dem sich das Umschaltventil 40 in der zweiten Schaltstellung S2 befindet, umzuschalten. Im Heizbetrieb wird die Wärmepumpe 4 mit der Wohnraumbeheizung 34 fluidleitend verbunden unter Zwischenschaltung des Pufferspeichers 6. Im Warmwasserbetrieb wird die Wärmepumpe 4 unter Zwischenschaltung des Pufferspeichers 6 mit dem Wärmetauscher 22 fluidleitend verbunden, sodass die Energie mittels des Wärmetauschers 22 auf das dem Wärmetauscher 22 zugeführte Trinkwasser übertragen werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Pufferspeicher 6 ein Speichervolumen von 80 l bis 120 I, insbesondere 90 l bis 110 I auf. Ein solches Volumen ermöglicht eine kompakte Bauform des Wärmemanagementsystems 2. Der Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung 24 ist ein Zapfsensor 44 zugeordnet. Der Zapfsensor 44 ist dazu eingerichtet, eine Entnahme vom Trinkwasser zu detektieren und die Steuerungseinrichtung 42 dazu zu veranlassen, das Umschaltventil 40 in die zweite Schaltstellung S2 zu schalten.
  • Das Wärmemanagementsystem 2 weist ferner optional einen Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss 48 auf, welcher mit dem zweiten Vorlauf-Fluideinlass 12 des Pufferspeichers 6 und dem Wärmetauscher 22 fluidleitend verbunden ist. Das Wärmemanagementsystem 2 weist ferner einen Externe Wärmequelle-Rücklaufanschluss 50 auf, welcher mit dem Rücklauf-Fluideinlass 10 des Pufferspeichers 6 und dem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss 18 fluidleitend verbunden ist. Über den Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss 48 und den Externe Wärmequelle-Rücklaufanschluss 50 können weitere, externe Wärmequellen, bspw. ein fossiles Heizungssystem oder eine Solaranlage, mit dem Wärmemanagementsystem 2 gekoppelt werden.
  • Der Pufferspeicher 6 weist eine elektrische Beheizung 56 auf, die eine zusätzliche Beheizung des in dem Pufferspeicher 6 aufgenommenen Volumens ermöglicht. Der zweite Vorlauf-Fluideinlass 12 und der Vorlauf-Fluideinlass 8 sind in einem oberen Drittel der Gesamthöhe H des Pufferspeichers 6 angeordnet. Der Rücklauf-Fluidauslass 10 ist in einem unteren Drittel der Gesamthöhe H des Pufferspeichers 6 angeordnet. Der Wärmetauscher 22 ist als Plattenwärmetauscher ausgebildet.
  • Die Steuerungseinrichtung 42 ist dazu eingerichtet, im Warmwasserbetrieb eine Zieltemperatur für den Pufferspeicher 6 und die Wärmepumpe 4 zu erhöhen. Die Steuerungseinrichtung 42 ist ferner dazu eingerichtet, im Heizbetrieb eine Zieltemperatur für den Pufferspeicher 6 und die Wärmepumpe 4 zu reduzieren. Die Steuerungseinrichtung 42 ist ferner dazu eingerichtet, die Zieltemperatur im Pufferspeicher 6 temporär zu erhöhen, insbesondere in Zeiträumen, in denen ein erhöhter Trinkwarmwasserbedarf vorliegt. Die Steuerung (42) steuert über einen Temperatursensor (78) die Trinkwarmwasser-Zieltemperatur.
  • Insoweit übernimmt die Heizeinrichtung 28 eine Erwärmung des Trinkwarmwassers auf die gewünschte Zieltemperatur Z. Die Wärmetasche 22 übernimmt eine Vorerwärmung V.
  • Figur 1B zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystems 2, welches in weiten Teilen dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A entspricht. Das Ausführungsbeispiel der Figur 1B enthält keine Heizeinrichtung 28 und auch kein damit verbundenen elektrischen Energiespeicher 62. Stattdessen ist ein fossiler Wärmeerzeuger 64 vorgesehen, der sowohl mit dem zweiten Vorlauf-Fluideinlass 12 und damit dem Pufferspeicher 6 verbunden ist, als auch mit dem Wärmetauscher 22. Darüber hinaus ist ein Vorerwärmungs-Wärmetauscher 66 vorgesehen. Der Vorerwärmungs-Wärmetauscher 66 ist mit dem Vorlauf-Fluideinlass 8 und über den Wärmepumpen-Vorlaufanschluss 14 mit der Wärmepumpe 4 verbunden. Darüber hinaus ist der Vorerwärmungs-Wärmetauscher 66 zum einen mit dem Trinkwasserzulauf 60 verbunden und zum anderen über einer Leitung 68 mit dem Wärmetauscher 22. Von der Wärmepumpe 4 bereitgestellte Wärmeenergie kann somit dazu verwendet werden, über den Trinkwasserzulauf 60 bereitgestelltes Trinkwasser mit Hilfe des Vorerwärmungs-Wärmetauschers 66 vorzuerwärmen, dieses sodann dem Wärmetauscher 22 zuzuführen und dort mit Hilfe des fossilen Wärmeerzeugers 64 eine Erwärmung des Trinkwarmwassers auf die gewünschte Zieltemperatur vorzunehmen. Insoweit leistet der Vorerwärmungs-Wärmetauscher 66 die Vorerwärmung V und der Wärmetauscher 22 die Zielerwärmung Z. Die Vorerwärmung V mit Hilfe des Vorerwärmungs-Wärmetauschers 66 findet an der sogenannten Primärseite statt. Die Zielerwärmung Z an der sogenannten Sekundärseite.
  • Im Übrigen ist die Funktionalität des in der Figur 1B gezeigten Ausführungsbeispiels des Wärmemanagementsystems 2 in das Ausführungsbeispiel der Figur 1A angelehnt, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen in Bezug auf die hier nicht näher diskutierten Komponenten auf die obigen Ausführungen zur Figur 1A verwiesen wird.
  • Figur 1C zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystems 2, welches ebenfalls in weiten Teilen dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A entspricht. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt mit Hilfe des Wärmetauschers 22 eine Vorerwärmung V. Der Wärmetauscher 22 ist über dem zweiten Vorlauf-Fluideinlass 12 mit dem Pufferspeicher 6 verbunden. Der Wärmetaucher 22 ist ferner mit dem Trinkwasserzulauf 60 verbunden und dazu eingerichtet, das zugeführte Trinkwasser mit Hilfe dem Wärmetauscher 22 zugeführter Energie nach Art einer Vorerwärmung V vorzuerwärmen. Das vorerwärmte Trinkwasser wird über eine Leitung 68 einem Zielerwärmungs-Wärmetauscher 70 zugeführt und gelangt von dort über die Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung 24 zu einem Trinkwarmwasser-Verbraucher 26. Der Zielerwärmungs-Wärmetauscher 70 ist über die Leitung 76 mit dem fossilen Wärmeerzeuger 64 verbunden. Die vom fossilen Wärmeerzeuger 64 erzeugte Wärmeenergie kann auf diese Weise dem Zielerwärmungs-Wärmetauscher 70 bereitgestellt werden, sodass dieser dazu befähigt wird, das Trinkwasser auf die gewünschte Zieltemperatur nach Art einer Zielerwärmung Z zu erwärmen. Die Steuerung 42 regelt über den Temperatursensor 78 die Trinkwarmwasser Zieltemperatur.
  • Über die Leitung 76 ist der fossile Wärmeerzeuger 64 im Übrigen auch mit der Wohnraumbeheizung 34 verbindbar, sodass die erzeugte Wärmeenergie auch zum Zwecke der Wohnraumbeheizung verwendet werden kann. Vorgelagert zu dem fossilen Wärmeerzeuger 64 ist eine Pumpe 72 angeordnet sowie ein Umschaltventil 74, welches dazu dient, das vom fossilen Wärmeerzeuger 64 erwärmte Fluid in geeigneter Weise dem Zielerwärmungs-Wärmetauscher 70 oder auch der Wohnraumbeheizung 30 zuzuführen.
  • In dem in der Figur 1D gezeigten Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Figur 1C die Position des Vorerwärmungs-Wärmetauschers 66 analog zur Figur 1B gewählt. Insoweit ist der Trinkwasserzulauf 60 mit dem Vorerwärmungs-Wärmetauscher 66 zum Zwecke einer Vorerwärmung V verbunden. Auf Basis der insbesondere durch die Wärmepumpe 4 zugeführten Energie erfolgt im Vorerwärmungs-Wärmetauscher 66 eine Vorerwärmung des zugeführten Trinkwassers, wobei dieses sodann über die Leitung 68 zu dem Zielerwärmungs-Wärmetauscher gelangt, der im Übrigen wie in Figur 1C beschrieben, konfiguriert ist.
  • In Figur 1C sind sowohl Vorerwärmung V als auch Zielerwärmung Z sekundärseitig angeordnet. In der Figur 1D ist die Vorerwärmung V primärseitig angeordnet und die Zielerwärmung Z sekundärseitig.
  • Figur 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystems 2, welches in weiten Teilen dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A entspricht. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 wird davon ausgegangen, dass über den Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss 48 und den Externe Wärmequelle-Rücklaufanschluss 50 ein externes Beheizungssystem an das Wärmemanagementsystem 2 zusätzlich zu der Wärmepumpe 4 angeschlossen ist. Hierbei kann es sich um ein fossiles Heizungssystem oder auch um ein solches System handeln, welches Sonnenenergie nutzt. Durch die zusätzliche Energiebereitstellung über den Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss 48 kann nunmehr auf das Vorsehen einer Heizeinrichtung 28 verzichtet werden. Darüber hinaus ist in dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 zwischen dem Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss 48 und dem zweiten Fluideinlass 12 des Pufferspeichers 6 eine dritte Umwälzpumpe 52 angeordnet. Benachbart zu dem Trinkwasserzulauf 60 ist eine vierte Umwälzpumpe 58 zur Beförderung des Trinkwassers vorgesehen.
  • Darüber hinaus ist eine Mischeinrichtung 54 vorgesehen, die mit dem Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss 48 und dem Externe Wärmequelle-Rücklaufanschluss 50 fluidleitend verbunden ist. Die Mischeinrichtung 54 ist dazu eingerichtet, den Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss 48 mit dem Externe Wärmequelle-Rücklaufanschluss 50 zu verbinden. Die Mischeinrichtung 54 kann hierzu absperrbar ausgebildet sein, bspw. in Form eines Dreiwege-Mischventils. Im Übrigen ist die Funktionalität des in der Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiels des Wärmemanagementsystem 2 an das Ausführungsbeispiel der Figur 1A angelehnt, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen zur Figur 1A verwiesen wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Wärmemanagementsystem
    4
    Wärmepumpe
    6
    Pufferspeicher
    8
    Vorlauf-Fluideinlass
    10
    Rücklauf-Fluidauslass
    12
    (zweiter) Vorlauf-Fluideinlass
    14
    Wärmepumpen-Vorlaufanschluss
    16
    Vorlauf der Wärmepumpe
    18
    Wärmepumpen-Rücklaufanschluss
    20
    Rücklauf der Wärmepumpe
    22
    Wärmetauscher
    24
    Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung
    26
    Trinkwarmwasser-Verbraucher
    28
    Heizeinrichtung
    30
    Wohnraumbeheizungs-Vorlaufanschluss
    32
    Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss
    34
    Wohnraumbeheizung
    36
    erste Umwälzpumpe
    38
    zweite Umwälzpumpe
    40
    Umschaltventil
    42
    Steuerungseinrichtung
    44
    Zapfsensor
    46
    Gehäuse
    48
    Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss
    50
    Externe Wärmequelle-Rücklaufanschluss
    52
    dritte Umwälzpumpe
    54
    Mischeinrichtung
    56
    Elektrische Beheizung des Pufferspeichers
    58
    vierte Umwälzpumpe
    60
    Trinkwasserzulauf
    62
    Elektrischer Energiespeicher
    64
    fossiler Wärmeerzeuger
    66
    Vorerwärmungs-Wärmetauscher
    68
    Leitung mit vorerwärmtem Fluid
    70
    Zielerwärmungs-Wärmetauscher
    72
    Pumpe
    74
    Umschaltventil
    76
    Leitung
    78
    Temperatursensor
    100
    Heizungssystem
    H
    Gesamthöhe des Pufferspeichers
    S1
    erste Schaltstellung
    S2
    zweite Schaltstellung
    V
    Vorerwärmung
    Z
    Zielerwärmung

Claims (15)

  1. Wärmemanagementsystem (2), welches zur Verbindung mit einer Wärmepumpe (4) eingerichtet ist, mit
    - einem Pufferspeicher (6) mit wenigstens einem Vorlauf-Fluideinlass (8) und wenigstens einem Rücklauf-Fluidauslass (10), wobei der Vorlauf-Fluideinlass (8) über einen Wärmepumpen-Vorlaufanschluss (14) mit einem Vorlauf (16) einer Wärmepumpe (4) fluidleitend verbindbar ist, und der Rücklauf-Fluidauslass (10) über einen Wärmepumpen-Rücklaufanschluss (18) mit einem Rücklauf (20) der Wärmepumpe (4), wobei das Wärmemanagementsystem (2) ferner einen Wohnraumbeheizungs-Vorlaufanschluss (30) und einen Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss (32) zum Anschließen einer Wohnraumbeheizung (34) aufweist,
    wobei der Wohnraumbeheizungs-Vorlaufanschluss (30) fluidleitend mit dem Vorlauf-Fluideinlass (8) oder einem weiteren Vorlauf-Fluideinlass des Pufferspeichers (6) und dem Wärmepumpen-Vorlaufanschluss (14) verbunden ist, und wobei der Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss (32) fluidleitend mit dem Rücklauf-Fluidauslass (10) oder einem weiteren Rücklauf-Fluidauslass des Pufferspeichers (6) und dem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss (18) verbunden ist,
    und wobei das Wärmemanagementsystem (2) in einem Gehäuse (46) eingehaust ist.
  2. Wärmemanagementsystem (2) nach Anspruch 1,
    wobei das Wärmemanagementsystem (2) einen Wärmetauscher (22) aufweist, welcher mit einem Vorlauf-Fluideinlass (12), insbesondere einem zweiten Vorlauf-Fluideinlass (12) des Pufferspeichers (6) fluidleitend verbunden ist, und welcher dazu eingerichtet ist, Wärmeenergie des aus dem Vorlauf-Fluideinlass (12) zugeführten Warmwassers zu übertragen, und eine Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung (24), welche mit einem Trinkwarmwasser-Verbraucher (26) verbindbar ist, wobei die Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung (24) mit dem Wärmetauscher (22) verbunden ist, und wobei der Wärmetauscher (22) dazu eingerichtet ist, Wärmeenergie des aus dem Vorlauf-Fluideinlass (12) zugeführten Warmwassers auf durch die Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung (24) strömendes Trinkwarmwasser zu übertragen.
  3. Wärmemanagementsystem (2) nach Anspruch 2,
    mit einer Heizeinrichtung (28), welche in Strömungsrichtung nachgelagert zu dem Wärmetauscher (22) an der Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung (24) angeordnet und dazu eingerichtet ist, das Trinkwasser zu erwärmen.
  4. Wärmemanagementsystem (2) nach Anspruch 3,
    wobei das Wärmemanagementsystem (2) einen elektrischen Energiespeicher (62) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, elektrische Energie zu speichern und die Heizeinrichtung (28) mit elektrischer Energie zu versorgen, insbesondere wobei der elektrische Energiespeicher (62) eine Speicherkapazität von wenigstens einer Kilowattstunde aufweist, vorzugsweise 1,5 bis 3 Kilowattstunden.
  5. Wärmemanagementsystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei zwischen dem Rücklauf-Fluidauslass (10) und dem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss (18) eine erste Umwälzpumpe (36) angeordnet ist und/oder wobei in Strömungsrichtung nachgelagert zu dem Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss (32) eine zweite Umwälzpumpe (38) angeordnet ist.
  6. Wärmemanagementsystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei der Wärmepumpen-Rücklaufanschluss (18) über ein Umschaltventil (40) in einer ersten Schaltstellung (S1) des Umschaltventils (40) fluidleitend mit dem Wohnraumbeheizungs-Rücklaufanschluss (32) verbunden ist, und wobei der Wärmepumpen-Rücklaufanschluss (18) ferner in einer zweiten Schaltstellung (S2) des Umschaltventils (40) mit dem Wärmetauscher (22) fluidleitend verbunden ist.
  7. Wärmemanagementsystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    mit einer Steuerungseinrichtung (42), welche signalleitend mit dem Umschaltventil (40) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, das Wärmemanagementsystem (2) zwischen einem Heizbetrieb, bei dem sich das Umschaltventil (40) in der ersten Schaltstellung (S1) befindet und einem Warmwasserbetrieb, bei dem sich das Umschaltventil (40) in der zweiten Schaltstellung (S2) befindet, umzuschalten.
  8. Wärmemanagementsystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei der Pufferspeicher (6) ein Speichervolumen von 80 I bis 120 I, insbesondere 90 l bis 110 l aufweist.
  9. Wärmemanagementsystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei der Trinkwarmwasser-Bereitstellungsleitung (24) ein Zapfsensor (44) zugeordnet ist, welcher dazu eingerichtet ist, eine Entnahme von Trinkwasser zu detektieren und die Steuerungseinrichtung (42) dazu zu veranlassen, das Umschaltventil (40) in die zweite Schaltstellung (S2) zu schalten.
  10. Wärmemanagementsystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    mit einem Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss (48), welcher mit dem zweiten Fluideinlass (12) des Pufferspeichers (6) und dem Wärmetauscher (22) fluidleitend verbunden ist,
    und einem Externe Wärmequelle-Rücklaufanschluss (50), welcher mit dem Rücklauf-Fluideinlass (8) des Pufferspeichers (6) und dem Wärmepumpen-Rücklaufanschluss (18) fluidleitend verbunden ist.
  11. Wärmemanagementsystem (2) nach Anspruch 10, wobei zwischen dem Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss (48) und dem zweiten Vorlauf-Fluideinlass (12) des Pufferspeichers (6) eine dritte Umwälzpumpe (52) angeordnet ist und/oder eine Mischeinrichtung (54), welche dazu eingerichtet ist, den Externe Wärmequelle-Vorlaufanschluss (48) mit dem Externe Wärmequelle-Rücklaufanschluss (50) zu verbinden.
  12. Wärmemanagementsystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei der Pufferspeicher (6) eine elektrische Beheizung (56) aufweist,
    und/oder
    wobei der zweite Vorlauf-Fluideinlass (12) und der Vorlauf-Fluideinlass (8) in einem oberen Drittel der Gesamthöhe (H) des Pufferspeichers (6) angeordnet sind und/oder der Rücklauf-Fluidauslass (10) in einem unteren Drittel der Gesamthöhe (H) des Pufferspeichers (6).
  13. Wärmemanagementsystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (22) als Plattenwärmetauscher ausgebildet ist,
    und/oder wobei die Steuerungseinrichtung (42) dazu eingerichtet ist:
    - im Warmwasserbetrieb eine Zieltemperatur für den Pufferspeicher (6) und die Wärmepumpe (4) zu erhöhen und/oder
    - im Heizbetrieb eine Zieltemperatur für den Pufferspeicher (6) und die Wärmepumpe (4) zu reduzieren und/oder
    - die Zieltemperatur im Pufferspeicher (6) temporär zu erhöhen, insbesondere in Zeiträumen, in denen ein erhöhter Trinkwarmwasserbedarf vorliegt.
  14. Heizungssystem (100) mit einem Wärmemanagementsystem (2) und einer mit dem Wärmemanagementsystem (2) verbundenen Wärmepumpe (4), wobei das Wärmemanagementsystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  15. Verwendung eines Wärmemanagementsystems (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche für ein Ein- oder Mehrfamilienhaus.
EP25172747.5A 2024-04-27 2025-04-25 Wärmemanagementsystem zur verbindung mit einer wärmepumpe, betreffendes heizungssystem und verwendung Pending EP4641097A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024001366.0A DE102024001366A1 (de) 2024-04-27 2024-04-27 Wärmemanagementsystem zur Verbindung mit einer Wärmepumpe, betreffendes Heizungssystem und Verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4641097A1 true EP4641097A1 (de) 2025-10-29

Family

ID=95477248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP25172747.5A Pending EP4641097A1 (de) 2024-04-27 2025-04-25 Wärmemanagementsystem zur verbindung mit einer wärmepumpe, betreffendes heizungssystem und verwendung

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4641097A1 (de)
DE (1) DE102024001366A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0806612A2 (de) * 1996-05-07 1997-11-12 Compex Bauberatungs- und Ausführungsgesellschaft mbH Kompaktheizzentrale
EP2366955A2 (de) * 2010-03-15 2011-09-21 Vaillant GmbH Brauchwasservorwärmeinrichtung für einen Durchlauferhitzer
DE102012202375A1 (de) * 2012-02-16 2013-08-22 Rotex Heating Systems Gmbh Heizsystem und Verfahren zu dessen Betrieb
EP4086524A1 (de) * 2021-05-05 2022-11-09 Reks GmbH Trinkwarmwasser-erzeugungseinheit zum erzeugen von trinkwarmwasser

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2613967A1 (de) * 1976-04-01 1977-10-13 Bosch Gmbh Robert Installations-element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0806612A2 (de) * 1996-05-07 1997-11-12 Compex Bauberatungs- und Ausführungsgesellschaft mbH Kompaktheizzentrale
EP2366955A2 (de) * 2010-03-15 2011-09-21 Vaillant GmbH Brauchwasservorwärmeinrichtung für einen Durchlauferhitzer
DE102012202375A1 (de) * 2012-02-16 2013-08-22 Rotex Heating Systems Gmbh Heizsystem und Verfahren zu dessen Betrieb
EP4086524A1 (de) * 2021-05-05 2022-11-09 Reks GmbH Trinkwarmwasser-erzeugungseinheit zum erzeugen von trinkwarmwasser

Also Published As

Publication number Publication date
DE102024001366A1 (de) 2025-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2369243B1 (de) Verfahren zum Erwärmen von Trinkwasser, Haustechniksystem,Wohnungsstation und Gebäude
DE102019000430B4 (de) Verfahren zur Erreichung sehr niedriger Rücklauftemperaturen mittels einer Wärmepumpe, Heizanordnung zur Durchführung des Verfahrens, sowie System für Wärme- und Kälteverteilnetze
AT508481B1 (de) Verfahren zur erwärmung von brauchwasser
DE102008033063B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur zentralen Warmwasserversorgung
WO2014001302A1 (de) Warmwasserbereiter und verfahren zum betreiben eines warmwasserbereiters
EP4641097A1 (de) Wärmemanagementsystem zur verbindung mit einer wärmepumpe, betreffendes heizungssystem und verwendung
DE19527830C2 (de) Verfahren zum Betrieb einer Heizanlage und Heizanlage
EP0961082B1 (de) Einrichtung zur Heizung und Warmwasserbereitung
DE102013012724B4 (de) Vorrichtung zur Erwärmung von Heizwasser für eine Warmwasserbereitung
DE102007048728B4 (de) Heizkessel, Heizungsanlage sowie Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage, insbesondere zur solaren Heizungsunterstützung
DE202009018196U1 (de) Hocheffizientes, solarunterstütztes Brennwert-Speicherheizgerät für flüssige oder gasförmige Brennstoffe zur Erzeugung von Trinkwarmwasser und Heizwärme zur Raumheizung
EP4379155A1 (de) Wassersparvorrichtung für haushalts-warmwasseranlagen
DE102015118826A1 (de) Anordnung und Verfahren zur Bereitstellung von warmem Trinkwasser mit einem Wärmeübertrager
EP0171014B1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erhöhung des Wirkungsgrades eines Kraftwerks, basierend auf dem Wärmespeichervermögen der Fernheizsysteme
DE2517610C2 (de) Zentralheizung
CH708784A2 (de) Warmwassersystem zur Bereitstellung von Trinkwasser.
DE102012018797B4 (de) Wärmeenergieversorgungsanlage und Verfahren zu deren Betrieb
EP1693344A1 (de) Vorrichtung zur thermischen Desinfektion von Trinkwarmwasserversorgungsanlagen
DE102013112952A1 (de) System und Verfahren zur Erwärmung von Trink- und Heizwasser
AT409033B (de) Heizungssystem
DE10320835B4 (de) Verfahren und Einrichtung zur lastabhängigen Steuerung des Volumenstromes in einem Heizkreis einer nach dem Durchlaufprinzip arbeitenden Einrichtung zur Warmwasserbereitstellung
AT503757B1 (de) Verfahren zur nutzung von hochtemperaturbrennstoffzellen um haushaltsgeräte zu betreiben
DE3633293C2 (de)
DE102025104164A1 (de) Einrichtung zur Aufbereitung, Speicherung und Verteilung einer Warmwassermenge
DE10003914A1 (de) Verfahren zur Erzeugung und Verteilung von Elektro- u. Wärmeenergie aus einer Kraft-Wärme-Kopplung, insbesondere einem Blockheizkraftwerk

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE