EP4745466A1 - Wärmepumpe zu versorgung eines gebäudes mit wärme und warmwasser, verfahren zum betreiben einer wärmepumpe und computerprogrammprodukt - Google Patents

Wärmepumpe zu versorgung eines gebäudes mit wärme und warmwasser, verfahren zum betreiben einer wärmepumpe und computerprogrammprodukt

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EP4745466A1
EP4745466A1 EP25208491.8A EP25208491A EP4745466A1 EP 4745466 A1 EP4745466 A1 EP 4745466A1 EP 25208491 A EP25208491 A EP 25208491A EP 4745466 A1 EP4745466 A1 EP 4745466A1
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EP
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heat
heat exchanger
hot water
refrigeration circuit
heat pump
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EP25208491.8A
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Vaillant GmbH
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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Wärmepumpe (1) zur Heizung oder Kühlung eines Gebäudes und zur Versorgung des Gebäudes mit Warmwasser, umfassend einen Kältekreis (8), in dem ein Kältemittel zirkuliert, mit einem ersten Wärmetauscher (2), eingerichtet zum Wärmeaustausch mit einem Umgebungsmedium, und einem zweiten Wärmetauscher (3), eingerichtet zum Wärmeaustausch mit einem Heizkreis (7), einem dritten Wärmetauscher (4) eingerichtet, Wärme vom Kältekreis (8) auf in einem Warmwasserspeicher (5) enthaltenes Wasser zu übertragen, wobei:
- in einem Heizbetrieb der erste Wärmetauscher (2) als Verdampfer wirkt und Wärme vom Umgebungsmedium auf den Kältekreis (8) überträgt und der zweite Wärmetauscher (3) als Verflüssiger wirkt, dem Kältekreis (8) Wärme entzieht und diese auf einen Heizkreis (7) überträgt, und
- in einem Kühlbetrieb der zweite Wärmetauscher (3) als Verdampfer wirkt und Wärme vom Heizkreis (7) auf den Kältekreis (8) überträgt und der dritte Wärmetauscher (4) Wärme aus dem Kältekreis (8) auf im Warmwasserspeicher (5) enthaltenes Wasser überträgt,
und der dritte Wärmetauscher (4) in einer Bypassleitung (21) des ersten Wärmetauschers (2) angeordnet ist und ein Dreiwegeventil (6) dazu eingerichtet ist, einen Kältemittelstrom vollständig dem ersten Wärmetauscher (2) oder dem dritten Wärmetauscher (4) zuzuleiten, oder auf den ersten Wärmetauscher (2) und den dritten Wärmetauscher (4) aufzuteilen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe zu Versorgung eines Gebäudes mit Wärme, Kühlung und Warmwasser, ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe und ein Computerprogrammprodukt.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Heizungssysteme für Gebäude, die Heizungswärme, Kühlung und Warmwasser bereitstellen. Diese sollen mit Blick auf die CO2-Emissionen verbessert werden.
  • Wärmepumpen rücken zunehmen in den Fokus zur Wärmeversorgung von Gebäuden, da diese eine Nutzung von nachhaltigen Energien, insbesondere Solarenergie, ermöglichen. Dabei sind verschiedene Systeme von Wärmepumpen bekannt. Diesen gemein ist ein Kältekreislauf, in dem ein Kältemittel zirkuliert und einen Wärmetransport mittels eines Phasenwechsels ermöglicht. Hierzu umfasst der Kältekreis mindestens einen ersten Wärmetauscher, der mit einer Umgebungswärmequelle in Verbindung steht und dieser Wärme entziehen kann. Ein zweiter Wärmetauscher steht mit einem Heizkreis des Gebäudes und/ oder einer Einrichtung zur Bereitstellung von erwärmtem Trink- oder Brauchwasser in Verbindung. In einem Heizbetrieb kann der erste Wärmetauscher nun Wärmeenergie von der Umgebungswärmequelle aufnehmen und in den Kältekreis eintragen und der zweite Wärmetauscher die Wärmeenergie aus dem Kältekreis austragen und auf einen Wärmeträger im Heizkreis oder Trink- oder Brauchwasser übertragen. Insofern ist bei einem Heizbetrieb der erste Wärmetauscher ein Verdampfer, indem das Kältemittel im Kältekreis verdampft und Wärme aufnimmt und der zweite Wärmetauscher ein Verflüssiger (Kondensator), der Wärme aus dem Kältekreis auf einen Heizkreis und/ oder Trink- oder Brauchwasser übertragen und somit nutzbar machen kann.
  • Ein wesentlicher Vorteil von Wärmepumpen kann darin gesehen werden, dass auch ein Kühlbetrieb möglich ist. Hierzu kann der zweite Wärmetauscher zur Aufnahme von Wärme aus dem Heizkreis eingerichtet werden und der erste Wärmetauscher kann diese im Gebäude aufgenommene Wärme an die Umgebung abgeben. Zur Aufnahme von Wärme aus dem Gebäude sind Flächenheizungen (insbesondere Fußboden-. Decken- oder Wandheizungen) besonders geeignet. Für eine Bereitstellung von Warmwasser muss die Wärmepumpe aus dem Kühlbetrieb zurück in den Heizbetrieb schalten, um Umgebungswärme aufzunehmen und auf das Warmwasser zu übertragen.
  • Die EP 2 719 956 A1 beschreibt eine Lösung, bei der Wärme aus dem Kühlbetrieb auf einen Warmwasserspeicher übertragen werden kann. Diese Lösung ist jedoch technisch aufwendig und energetisch ineffizient.
  • Die gattungsfremden JP H01-306 756 A und JP H03-282 149 A beschreiben Wärmepumpen umfassend jeweils einen Wärmespeicher, der als Latentwärmespeicher ausgeführt ist und ein Speichermaterial enthält, das einen Phasenwechsel zur Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe vollführt.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lindern oder zu lösen. Insbesondere soll eine Wärmepumpe und ein Verfahren zu deren Betreiben angegeben werden, die eine energieeffiziente Bereitstellung von Warmwasser ermöglichen. Zudem soll die Erfindung nur geringe bauliche Veränderungen gegenüber einer Wärmepumpe nach dem Stand der Technik erfordern.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Hierzu trägt eine Wärmepumpe zur Heizung oder Kühlung eines Gebäudes und zur Versorgung des Gebäudes mit Warmwasser bei. Die Wärmepumpe umfasst einen Kältekreis, in dem ein Kältemittel zirkuliert, mit einem ersten Wärmetauscher, eingerichtet zum Wärmeaustausch mit einem Umgebungsmedium, und einem zweiten Wärmetauscher, eingerichtet zum Wärmeaustausch mit einem Heizkreis, einem dritten Wärmetauscher eingerichtet, Wärme vom Kältekreis auf in einem Warmwasserspeicher enthaltenes Wasser zu übertragen. Der dritte Wärmetauscher ist in einer Bypassleitung des Kältekreises des ersten Wärmetauschers angeordnet. Weiter ist ein Dreiwegeventil dazu eingerichtet, (1) einen Kältemittelstrom vollständig dem ersten Wärmetauscher zuzuleiten oder (2) einen Kältemittelstrom vollständig dem dritten Wärmetauscher zuzuleiten, oder (3) einen Kältemittelstrom auf den ersten Wärmetauscher und den dritten Wärmetauscher (mit einem einstellbaren Verhältnis) aufzuteilen.
  • Die Wärmepumpe kann beim Betreiben in einem Heizbetrieb und in einem Kühlbetrieb betrieben werden, wobei:
    • in einem Heizbetrieb der erste Wärmetauscher als Verdampfer wirkt und Wärme vom Umgebungsmedium auf den Kältekreis überträgt und der zweite Wärmetauscher als Verflüssiger wirkt, dem Kältekreis Wärme entzieht und diese auf einen Heizkreis überträgt, und
    • in einem Kühlbetrieb der zweite Wärmetauscher als Verdampfer wirkt und Wärme vom Heizkreis auf den Kältekreis überträgt und der dritte Wärmetauscher Wärme aus dem Kältekreis auf im Warmwasserspeicher enthaltenes Wasser überträgt.
  • Der erste Wärmetauscher, ist dazu eingerichtet einem Umgebungsmedium (Umgebungsluft, Erwärme, Grundwasser) Wärme zu entziehen oder zuzuführen. Der erste Wärmetauscher wirkt dabei in einem Heizbetrieb als Verdampfer und überträgt Wärme vom Umgebungsmedium auf das Kältemittel im Kältekreis, das darauf hin verdampft, und wirkt im Kühlbetrieb als Verflüssiger und überträgt Wärme vom Kältemittel des Kältekreises an das Umgebungsmedium. Der zweite Wärmetauscher ist dazu eingerichtet im Heizbetrieb Wärme vom Kältekreis auf den Heizkreis oder umgekehrt im Kühlbetrieb vom Heizkreis auf den Kältekreis zu übertragen. Dabei wirkt der zweite Wärmetauscher im Heizbetrieb als Kondensator des Kältemittels und im Kühlbetrieb als Verdampfer. Insofern dient der Heizbetrieb zum Eintragen von, einem Umgebungsmedium entzogener, Wärme in das Gebäude und der Kühlbetrieb zum Austragen von Wärme aus dem Gebäude und abgeben dieser Wärme an das Umgebungsmedium. Im Kältekreis ist zwischen erstem und zweitem Wärmetauscher ein Expansionsventil und gegenüberliegend ein Verdichter (auch als Kompressor bezeichnet) angeordnet. Expansionsventil und Verdichter können für den Phasenwechsel des Kältemittels geeignete Bedingungen (Druck, Temperatur) einstellen. Die Wärmepumpe kann ein Regel- und Steuergerät umfassen, das die Wärmepumpe regelt und steuert.
  • Alle vorgenannten Bauteile der Wärmepumpe können hierfür in einem einzigen Gehäuse angeordnet sein, wobei eine derartige Wärmepumpe als Monoblock-Wärmepumpe bezeichnet wird. Die Wärmepumpe kann auch als Split-Wärmepumpe aufgebaut sein, wobei der erste Wärmetauscher in einem Außenteil und der zweite Wärmetauscher in einem Innenteil angeordnet ist, und Außenteil und Innenteil über Kältemittelleitungen miteinander verbunden sind. Die Wärmepumpe kann dabei ein Kältemittel mit einem geringen GWP (global warming potential)- Wert umwälzen, beispielsweise R290 (Propan).
  • Der Warmwasserspeicher dient einer Warmwasserversorgung des Gebäudes. So bietet eine Wärmepumpe in der Regel im Vergleich zu beispielsweise einer Gasheizung erheblich geringere Wärmeleistungen, so dass eine Zwischenspeicherung von Warmwasser sinnvoll und notwendig ist. In Verbindung mit einer Nutzung erneuerbarer Energien, die witterungsbedingt anliegen, bietet ein Warmwasserspeicher die Möglichkeit zur Entkopplung der Wärmenutzung von der Wärmebereitstellung.
  • Der Warmwasserspeicher kann als wandhängender oder stehender Warmwasserspeicher ausgebildet sein und weist einen vierten Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme eines Wärmeträgers, beispielsweise eines Heizkreises, auf das im Warmwasserspeicher enthaltene Warmwasser auf. Der Warmwasserspeicher kann einen Kaltwasserzulauf, der beispielsweise mit einem Wassernetz verbunden sein kann und einen Warmwasserauslauf, der mit einem Warmwasserverteilsystem oder einem Verbraucher verbunden sein kann, umfassen.
  • Es wird vorgeschlagen, einen dritten Wärmetauscher in einer Bypassleitung des ersten Wärmetauschers anzuordnen. Eine Bypassleitung bezeichnet hier eine Umgehungsleitung, die den ersten Wärmetauscher umgeht und somit mit einer Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung hydraulisch verbunden ist. Im Bereich der Verbindung der Bypassleitung mit dem Vorlauf und/ oder mit dem Rücklauf ist ein Dreiwegeventil angeordnet. Das Dreiwegeventil ist insbesondere elektrisch ansteuerbar ausgebildet und ermöglicht, den Kältemittelstrom aus dem Kältekreis:
    • vollständig am ersten Wärmetauscher vorbei dem dritten Wärmetauscher zuzuführen,
    • vollständig am dritten Wärmetauscher vorbei dem ersten Wärmetauscher zuzuführen, oder
    • auf den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher in einem vorgegebenen Verhältnis aufzuteilen. Das vorgegebene Verhältnis kann dabei einer Öffnungsstellung des Dreiwegeventils entsprechen.
  • Somit ermöglicht die hier vorgeschlagene Wärmepumpe, eine Übertragung und damit Nutzung der aus dem Gebäude bzw. der Gebäudeluft auf den Heizkreis übertragenen Wärme durch eine Übertragung auf Wasser im Warmwasserspeicher über den dritten Wärmetauscher.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann ein Zwischenkreislauf, in dem beispielsweise Heizungswasser mittels einer Umwälzpumpe zirkuliert vorhanden sein, der den dritten Wärmetauscher mit dem vierten Wärmetauscher hydraulisch verbindet und eine Wärmeübertragung vom Kältekreis auf den Warmwasserspeicher ermöglicht.
  • Dabei versteht sich, dass der Warmwasserspeicher bzw. der vierte Wärmetauscher auch mit dem Heizkreis verbunden ist, um eine Warmwasserbereitstellung auch im Heizbetrieb zu ermöglichen. Um eine Warmwasserbereitstellung im Kühlbetrieb zu ermöglichen, sollte der erste Wärmetauscher nicht direkt mit dem dritten Wärmetauscher verbunden sein. Es kann eine Verbindungseinrichtung zum Einsatz kommen, die an der Schnittstelle zwischen dem dritten Wärmetauscher dem Warmwasserspeicher und dem Heizkreis angeordnet und dazu eingerichtet ist, eine Beladung des Warmwasserspeichers bedarfsorientiert und in Abhängigkeit der Betriebsart (Heizung/ Kühlung) sicherzustellen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann ein erster Temperatursensor in einer Durchströmungsrichtung des Kühlbetriebs des Kältekreises vor einer Verzweigung des Kältekreises zu dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher vorgeordnet sein Der erste Temperatursensor kann zwischen dem Vier-Wege-Ventil des Kältekreises und dem Dreiwegeventil der ersten Abzweigung befinden. Alternativ oder kumulativ kann durch den ersten Sensor die Auslasstemperatur des Verdichters zwischen dem Verdichter und dem Vier-Wege-Ventil erfasst werden. Der erste Temperatursensor ermöglicht somit eine Ermittlung des Wärmestromes des Kältekreises und ermöglicht eine Bewertung, ob ein Eintrag der Wärme des Kältekreises in den Warmwasserspeicher möglich bzw. sinnvoll ist. Erfolgt diese Bewertung nicht, kann es auch vorkommen, dass eine Inbetriebnahme des dritten Wärmetauschers zu einem Wärmeaustrag aus dem Warmwasserspeicher bzw. einer Wärmeübertragung vom Warmwasserspeicher auf den Kältekreis führen könnte.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann die Wärmepumpenanlage weitere Temperatursensoren umfassen, die zur Regelung und Steuerung genutzt werden. Auch diese Temperatursensoren können mit dem Regel- und Steuergerät verbunden sein. Beispielsweise kann ein Temperatursensor eine Temperatur des im Warmwasserspeicher enthaltenen Trink- oder Brauchwassers messen und dem Regel- und Steuergerät übermitteln. Beispielhaft können Temperatursensor vorgesehen sein, der eine Außentemperatur und/ oder eine Temperatur des genutzten Umgebungsmediums, ein oder mehrere Raumtemperaturen des Gebäudes, Temperaturen (von Vor- und/ oder Rücklauf) eines oder mehrerer Heizkreise, etc. erfassen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Betreiben einer oben beschrieben Wärmepumpe vorgeschlagen. Dabei wird im Kühlbetrieb bedarfsorientiert anhand der vom ersten Temperatursensor erfassten Temperatur des Kältemittels des Kältekreises und mittels einer erfassten Temperatur des Wassers im Warmwasserspeicher automatisiert mittels des Dreiwegeventils dem Warmwasserspeicher Wärme aus dem Kältekreis über den dritten Wärmetauscher zugeführt. Das Verfahren ermöglicht eine Nutzung der im Kühlbetrieb dem Gebäude entzogenen Wärme durch eine Übertragung derselben auf Trink- oder Brauchwasser in einem Warmwasserspeicher. Hierbei kann insbesondere ein, bei Inbetriebnahme des dritten Wärmetauschers auf den Warmwasserspeicher resultierender Wärmestrom ermittelt werden bzw. Parameter betrachtet werden, die einen Rückschluss auf den resultierenden Wärmestrom zulassen.
  • Das Verfahren kann insbesondere permanent oder dauerhaft bei einem Betreiben der Wärmepumpenanlage durchgeführt werden. Das Verfahren ermöglicht ein effizientes Beladen eines Warmwasserspeichers einer Wärmepumpenanlage, insbesondere im Kühlbetrieb.
  • Das Regel- und Steuergerät für eine Wärmepumpe kann dazu eingerichtet sein, ein hier vorgeschlagenes Verfahren durchzuführen. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen, und/ oder über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen. Das Regel- und Steuergerät kann hierfür drahtlos (Funk-)Signale an die drahtlos ansteuerbaren Ventile der Verbraucher und/ oder an ein Ladungsventil der Neuwarmwasserbereitung senden. Zudem können auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes im Rahmen der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens erfasste oder benötigte Daten hinterlegt werden oder sein.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm vorgeschlagen, umfassend Befehle, die einen Computer, beispielsweise das Regel- und Steuergerät, dazu veranlassen, ein hier vorgeschlagenes Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpenanlage auszuführen.
  • Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
  • Die im Zusammenhang mit der Wärmepumpe erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Verfahren und dem Computerprogramm auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
  • Hier werden somit eine Wärmepumpe und ein Verfahren zu deren Betreiben angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen die Wärmepumpe und das Verfahren zumindest dazu bei, auf einfache Weise die Energieeffizienz einer Wärmepumpe zu steigern und den Komfort zu erhöhen, da keine Umschaltung auf einen Heizbetrieb zur Warmwasserbereitstellung erfolgen muss.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in der Figur erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figur und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
    Fig. 1: eine hier vorgeschlagene Wärmepumpe.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch die hier vorgeschlagene Wärmepumpe 1. Diese umfasst einen Kältekreis 8 in dem ein Kältemittel zirkuliert. In dem Kältekreis 8 ist ein erster Wärmetauscher 2 verbunden, der zum Wärmeaustausch mit Umgebungsluft 17 eingerichtet ist, und ein zweiter Wärmetauscher 3 der zum Wärmeaustausch mit einem Heizkreis 7 mit einem Vorlauf 15 und einem Rücklauf 16 eingerichtet ist. Der Heizkreis 7 ist mit 1 bis 3 bar Druck beaufschlagt und umfasst eine hier nicht gezeigte Umwälzpumpe, die einen Wärmeträger, zumeist Heizungswasser, zirkuliert. Zwischen dem ersten Wärmetauscher 2 und dem zweiten Wärmetauscher 3 ist ein Expansionsventil 10 angeordnet. Dem Expansionsventil 10 gegenüberliegend zwischen dem ersten Wärmetauscher 2 und dem zweiten Wärmetauscher 3 ist ein Verdichter 11 angeordnet.
  • Ein Vierwegeventil 12 im Kältekreis 8 kann zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb umschalten, wobei in dem Heizbetrieb der erste Wärmetauscher 2 als Verdampfer wirkt und das Kältemittel Verdampfungswärme aufnimmt. Der zweite Wärmetauscher 3 wirkt im Heizbetrieb als Verflüssiger, in dem das Kältemittel kondensiert und Kondensationswärme bereitstellt, die auf den Heizkreis übertragen werden kann. Im Kühlbetrieb wirkt der zweite Wärmetauscher 3 als Verdampfer, in dem Wärme aus dem Heizkreis vom verdampfenden Kältemittel aufgenommen wird. Die Wärme kann dabei beispielsweise von einem Flächenwärmetauscher (Decken-, Wand- oder Fußbodenheizmodul) der Raumluft entzogen und auf den Heizkreis 7 übertragen worden sein. Gemäß einer Idee der Erfindung kann diese im Kühlbetrieb aus dem Heizkreis 7 aufgenommene Wärme in den Warmwasserspeicher 5 eingetragen und damit genutzt werden.
  • Hierzu ist eine Bypassleitung 21 bezogen auf eine Durchströmungsrichtung 20 des Kältekreises 8 im Kühlbetrieb vor dem ersten Wärmetauscher 2 mit einer ersten Verzweigung 22 und hinter dem ersten Wärmetauscher 2 mit einer zweiten Verzweigung 23 in den Kältekreis 8 eingebunden sein. In der ersten Verzweigung 22 ist ein Dreiwegeventil 6 angeordnet. In der Bypassleitung 21 ist ein dritter Wärmetauscher 4 angeordnet, der im Kühlbetrieb als Verflüssiger wirkt und die Kondensationswärme des Kältemittels auf einen Zwischenkreislauf 24 überträgt. Der Zwischenkreislauf 24 trägt diese Wärme in den Warmwasserspeicher 5 ein. Hierzu kann in dem Zwischenkreislauf 24 eine hier nicht gezeigte Umwälzpumpe angeordnet sein. Zwischen dem dritten Wärmetauscher 4 und dem Warmwasserspeicher 5 kann eine Verbindungseinrichtung angeordnet sein, die mit dem Heizkreis 7 verbunden ist und einen Eintrag von Wärme in den Warmwasserspeicher 5 während des Heizbetriebs ermöglicht. Zudem stellt die Verbindungseinrichtung 25 sicher, dass keine direkte Verbindung zwischen dem dritten Wärmetauscher 4 und dem Heizkreis 7 besteht, damit ein paralleler Betrieb möglich ist. Im Kühlbetrieb kann der vom Kältemittel dem Heizkreis 7 entzogene Wärmestrom somit über die Verbindungseinrichtung 25 in den Warmwasserspeicher 5 eingetragen werden. In der Durchströmungsrichtung 20 des Kältekreises 8 im Kühlbetrieb gesehen vor der ersten Verzweigung 22 kann ein erster Temperatursensor 9 angeordnet sein, der die Temperatur des Kältemittels erfasst. Alternativ könnte der erste Temperatursensor 9 auch eine Auslasstemperatur des Verdichters 11 zwischen dem Verdichter 11 und dem Vier-Wege-Ventil 12 erfasst werden. Zudem kann ein zweiter Temperatursensor 18, die Temperatur des Umgebungsmediums, hier Umgebungsluft 17, und ein dritter Temperatursensor 19 die Temperatur des Wassers im Warmwasserspeicher 5 erfassen. Es versteht sich, dass eine Vielzahl weiterer Temperatursensoren vorhanden sein können, deren Signale zur Steuerung und Regelung des Kältekreises 8 herangezogen werden.
  • Ein Regel- und Steuergerät 13 der Wärmepumpe 1 ist dazu eingerichtet den Betrieb derselben zu regeln und zu steuern. Hierzu kann das Regel- und Steuergerät 13 mit dem Dreiwegeventil 6, dem Vierwegeventil 12, dem Expansionsventil 10, dem Verdichter 11, dem ersten Wärmetauscher 2, dem zweiten Wärmetauscher 3, dem dritten Wärmetauscher 4, sowie dem ersten Temperatursensor 9, dem zweiten Temperatursensor 18, dem dritten Temperatursensor 19 sowie der Verbindungseinrichtung 25 datentechnisch verbunden sein. Über die datentechnische Verbindung können dabei auch Signale verschiedener Sensoren, die in den genannten Bauteilen enthalten sein können, übertragen werden. Ein Computerprogramm 14 kann auf einem Speicher des Regel- und Steuergeräts 13 hinterlegt sein, dass dieses dazu veranlasst, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen.
  • Bei dem Verfahren kann der vom zweiten Wärmetauscher 3 aus dem Heizkreis 7 aufgenommene Wärmestrom durch eine Einstellung des Dreiwegeventils 6, die das Kältemittel zumindest teilweise der Bypassleitung 21 und damit dem dritten Wärmetauscher 4 zuführt, in den Warmwasserspeicher 5 eingetragen werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wärmepumpe
    2
    erster Wärmetauscher
    3
    zweiter Wärmetauscher
    4
    dritter Wärmetauscher
    5
    Warmwasserspeicher
    6
    Dreiwegeventil
    7
    Heizkreis
    8
    Kältekreis
    9
    erster Temperatursensor
    10
    Expansionsventil
    11
    Verdichter
    12
    Vierwegeventil
    13
    Regel- und Steuergerät
    14
    Computerprogramm
    15
    Vorlauf
    16
    Rücklauf
    17
    Umgebungsluft
    18
    zweiter Temperatursensor
    19
    dritter Temperatursensor
    20
    Durchströmungsrichtung Kältekreis Kühlbetrieb
    21
    Bypassleitung
    22
    erste Verzweigung
    23
    zweite Verzweigung
    24
    Zwischenkreislauf
    25
    Verbindungseinrichtung

Claims (6)

  1. Wärmepumpe (1) zur Heizung oder Kühlung eines Gebäudes und zur Versorgung des Gebäudes mit Warmwasser, umfassend einen Kältekreis (8), in dem ein Kältemittel zirkuliert, mit einem ersten Wärmetauscher (2), eingerichtet zum Wärmeaustausch mit einem Umgebungsmedium, und einem zweiten Wärmetauscher (3), eingerichtet zum Wärmeaustausch mit einem Heizkreis (7), einem dritten Wärmetauscher (4) eingerichtet, Wärme vom Kältekreis (8) auf in einem Warmwasserspeicher (5) enthaltenes Wasser zu übertragen, wobei der dritte Wärmetauscher (4) in einer Bypassleitung (21) des Kältekreises (8) des ersten Wärmetauschers (2) angeordnet ist und ein Dreiwegeventil (6), dazu eingerichtet ist, einen Kältemittelstrom vollständig dem ersten Wärmetauscher (2) oder dem dritten Wärmetauscher (4) zuzuleiten, oder auf den ersten Wärmetauscher (2) und den dritten Wärmetauscher (4) aufzuteilen.
  2. Wärmepumpe (1) nach Anspruch 1, wobei ein erster Temperatursensor (9) in einer Durchströmungsrichtung (20) des Kühlbetriebs des Kältekreises (8) vor einer Verzweigung (22) des Kältekreises zu dem ersten Wärmetauscher (2) und dem dritten Wärmetauscher (4) angeordnet ist.
  3. Wärmepumpe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Wärmetauscher (2) zum Wärmeaustausch mit Umgebungsluft (17) eingerichtet ist.
  4. Wärmepumpe (1) nach Anspruch 2 umfassend ein Regel- und Steuergerät (13), das mit dem ersten Wärmetauscher (2), dem zweiten Wärmetauscher (3) und dem dritten Wärmetauscher (4) sowie dem ersten Temperatursensor (9) elektrisch verbunden ist.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe (1) nach Anspruch 4, wobei im Kühlbetrieb bedarfsorientiert anhand der vom ersten Temperatursensor (9) erfassten Temperatur des Kältemittels und einer Temperatur des Wassers im Warmwasserspeicher (5) automatisiert mittels des Dreiwegeventils (6) dem Warmwasserspeicher (5) Wärme aus dem Kältekreis (8) über den dritten Wärmetauscher (4) zugeführt wird.
  6. Computerprogrammprodukt (14), umfassend Befehle, die eine Wärmepumpe (1) nach Anspruch 4 dazu veranlassen, ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe (1) nach Anspruch 5 auszuführen.
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Citations (6)

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