WO2016066153A1 - Heizungsanlage - Google Patents

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WO2016066153A1
WO2016066153A1 PCT/DE2015/100303 DE2015100303W WO2016066153A1 WO 2016066153 A1 WO2016066153 A1 WO 2016066153A1 DE 2015100303 W DE2015100303 W DE 2015100303W WO 2016066153 A1 WO2016066153 A1 WO 2016066153A1
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heating
evaporator
refrigerant
heat
exhaust gas
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PCT/DE2015/100303
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Josef Reiter
Andreas LANGGARTNER
Original Assignee
Josef Reiter
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    • F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D18/00—Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
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    • F24D3/005—Hot-water central heating systems combined with solar energy
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24D2103/00—Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/10—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps

Definitions

  • the invention relates to a heating system.
  • various heating devices such as oil heaters, gas heaters, wood heaters, pellet heaters, heat pumps or possibly also electric heaters are used.
  • fossil fuels or renewable resources biomass are burned.
  • the most common are hot water heaters, where water is used as the heat transfer medium.
  • a central heat generator heats the water that is fed into the heating circuit.
  • the above-mentioned heaters give off their heat via a floor heating, radiators or a combination of both to the room air.
  • the calorific value is the energy that is released in a complete combustion, when the water vapor in the smoke or exhaust gases does not condense.
  • the water vapor resulting from the combustion remains gaseous.
  • the calorific value is the energy that is released during complete combustion and, in addition to the calorific value, contains the energy released by condensation of the resulting water vapor, the heat of condensation.
  • the exhaust gas is cooled by means of an exhaust gas heat exchanger, whereby the heat of condensation of the water vapor contained in the flue gas can be used to provide heat. Depending on the type of fuel, combustion temperature, oxygen content and other factors, combustion produces different substances. If the exhaust gas is cooled below the dew point, its condensables begin to condense.
  • a heat pump is a machine that uses technical labor to absorb thermal energy in the form of heat from a lower temperature heat source and, together with the drive energy of the compressor, dissipates it as waste heat to a higher temperature heat sink.
  • a fluid is circulated inside a heat pump.
  • the fluid is usually a refrigerant which is present in pipes e.g. is passed through the ground.
  • the result is a cycle in which the refrigerant initially absorbs the heat of the environment (for example geothermal heat). Since the agent vaporizes even at low temperatures, gas is generated, which is then compressed. This creates heat that is used to heat the house. The gas is then released again, cooled down further and can then absorb the ambient heat again.
  • DE 3103549 A1 discloses an energy-saving building heating with a heat pump of the system air-air or air-water, characterized in that the serving as a heat source outside air via gaps between
  • the building wall and façade as well as through the gap between the roof formwork and the roof covering are sucked in by the blower and conveyed to the outside via the evaporator.
  • the air used as the heating medium is heated at the condenser of the heat pump and used for indirect space heating, by being promoted by gaps between floor and floor cover and by gaps between wall and cover and between ceiling and ceiling panel.
  • the heated air serving as heating medium can also be used for direct heating of the rooms.
  • EP 0 001 272 A1 discloses a heating system with a burner for liquid or gaseous fuels in combination with a heat pump, the heat to be emitted is fed via heat exchangers to the return of the heater, characterized in that the refrigerant in a heat exchanger is heated by the exhaust gas of the burner.
  • the associated cooling of the boiler exhaust gases leads to a condensation of the water contained in the exhaust gas by the resulting from the combustion
  • Sulfur oxides have dissolved as sulfuric acid.
  • the condensate can be neutralized after the precipitation by basic additives, so that the
  • Condensate can then be discharged into the sewers.
  • EP 0 094 652 A2 discloses a heating device with a heating boiler
  • Neutralization container with (solid) organic base in particular at least one Erdalkalimetalloxid as neutralizing agent, is hin micbar.
  • the forming in the known exhaust heat pumps condensates must therefore be lavishly neutralized.
  • a central heat generator for generating thermal energy from the combustion of fossil or biomass fuels, wherein exhaust gas is produced during combustion
  • an evaporator for evaporating a refrigerant wherein the evaporator is communicatively connected to an exhaust pipe of the central heat generator, so that the energy required for evaporating the refrigerant can be taken out of the exhaust gas of the central heat generator;
  • the invention relates to a method comprising
  • Vaporizing a refrigerant in an evaporator wherein the evaporator is communicatively connected to an exhaust pipe of the central heat generator, wherein the energy required for evaporation of the refrigerant is taken from the exhaust gas of the central heat generator (1);
  • the central heat generator may be an oil heater, a gas heater, a wood heater or a pellet heater.
  • the central heat generator preferably comprises a boiler or a condensing boiler.
  • the fuel is combusted in the burner with (air) oxygen in a continuous reaction with heat release.
  • the combustion chamber of the boiler is heated.
  • a circulation pump transports the water heated in the boiler to the radiators. There, the hot water releases heat energy to the environment and now flows cooled back into the boiler, where it is heated again.
  • the way from the boiler to the radiators is referred to as a flow; the way from the radiators to the boiler as return.
  • the water contained therein is referred to as supply water or as return water.
  • Service water can be heated via a heat exchanger by water from the boiler and / or solar thermal.
  • a hot water tank with integrated (for example, welded-in) heat exchanger is used.
  • the hot water is generated with priority over the heating.
  • the boiler heats only the hot water tank.
  • the heated liquid is preferably passed by means of a pump to the heat exchanger. This heats up the cold process water in the hot water tank.
  • the hot exhaust gases of the boiler are discharged via an outlet and preferably pass through an exhaust gas heat exchanger, which can be used as described above for heat recovery (condensing heating).
  • the exhaust gases are cooled down.
  • the exhaust gas temperature may be, for example, -4 ° C to +12 ° C.
  • the exhaust gases are then preferably sucked in via a blower or a fan and reach the evaporator, which is integrated into an exhaust gas heat exchanger.
  • the fan is preferably connected to an exhaust pipe or the chimney.
  • the exhaust gas heat exchanger is flowed through by the exhaust gas.
  • the refrigerant contained in the evaporator extracts energy from the exhaust gas and heats up until it reaches its boiling point and evaporates.
  • the exhaust gas is discharged via the exhaust pipe or the chimney into the free environment.
  • the compressor compresses the vaporous refrigerant, which additionally increases its temperature.
  • the refrigerant is condensed in the condenser, wherein it transfers its energy to the service water or to the heating water, in particular to the heating return water.
  • the condenser is integrated for this purpose in a liquid-liquid heat exchanger.
  • the cooled refrigerant is transported via a line with expansion valve back to the evaporator, where the cycle begins again.
  • the heat exchangers used in the context of the invention can be constructed from ribs, fins or from parallel cooling surfaces.
  • the heating system is connected to a photovoltaic system, so that evaporator, compressor, condenser and blower / fan can be operated with solar power of the photovoltaic system.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a heating system according to the invention.
  • the heating or condensing boiler is put into operation by the burner control.
  • the central heat generator comprises an exhaust gas heat exchanger 7 for heat recovery.
  • the exhaust gas is cooled during this process.
  • the exhaust gas heat exchanger 7 can be connected to all systems that have hot water storage tank, so-called buffer memory.
  • the central heat generator or the condensing boiler 1 is connected to the flow and return 6 of the heater, namely with the heating flow 8 and the heating return. 9
  • the cooled exhaust gas is drawn by a blower 5 through the evaporator 4 and serves as a primary energy source for the heat pump unit 4th
  • the residual heat contained in the exhaust gas is withdrawn, highly compressed and fed to the heating return 9 via the condenser 7.
  • the energy required to evaporate the refrigerant is removed from the exhaust gas.
  • a compressor 10 serves to compress the vaporous refrigerant.
  • Condenser 11 is used to liquefy the compressed refrigerant.
  • the refrigerant transfers its energy to the service or heating water, in particular via the heating return 9, before it is led back to the evaporator 2.
  • the heat pump is preferably immediately behind a boiler
  • the system can be operated by sucking in warm outside air via a fan or a blower.
  • the warm outside air is led to the evaporator and gives the energy to the
  • the system can be operated in emergency mode without the use of exhaust heat. In this case, only the heating supplies the required energy.
  • the system is connected to a solar collector and an additional heat exchanger.
  • the collector is thermally insulated on all sides.
  • the heated absorber transfers the heat to the heat transfer fluid, preferably flowing in copper or aluminum tubes firmly connected to the absorber.
  • the heat transfer fluid transports the heat output to a heat exchanger and transfers it to the outside air of the system.
  • the heated outside air then serves as an energy source for the evaporator.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage umfassend einen zentralen Wärmeerzeuger (1) zur Erzeugung thermischer Energie aus der Verbrennung von fossilen oder Biomasse-Brennstoffen, wobei bei der Verbrennung Abgas entsteht; einen Verdampfer (2) zum Verdampfen eines Kältemittels, wobei der Verdampfer (2) kommunikativ mit einer Abgasleitung des zentralen Wärmeerzeugers (1) verbunden ist, so dass die zum Verdampfen des Kältemittels benötigte Energie dem Abgas des zentralen Wärmeerzeugers (1) entnommen werden kann; einen Verdichter (10) zum Verdichten des dampfförmigen Kältemittels; einen Verflüssiger (11) zur Verflüssigung des verdichteten Kältemittels, der so konfiguriert ist, dass das Kältemittel seine Energie an Brauch- oder Heizungswasser abgeben kann, bevor es zum Verdampfer (2) geführt wird.

Description

Heizungsanlage
Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage. Zum Heizen von Räumen bzw. Gebäuden und zur Warmwasserbereitung kommen verschiedenste Wärmegeräte wie beispielsweise Ölheizungen, Gasheizungen, Holzheizungen, Pelletheizungen, Wärmepumpen oder ggf. auch elektrische Heizungen zum Einsatz. Bei den erst genannten Heizungen werden fossile Brennstoffe oder nachwachsende Rohstoffe (Biomasse) verfeuert.
Am gebräuchlichsten sind Warmwasserheizungen, bei denen Wasser als Wärmeträgermedium verwendet wird. Ein zentraler Wärmeerzeuger erwärmt das Wasser, das in den Heizkreis gefördert wird.
Üblicherweise geben die eingangs genannten Wärmegeräte ihre Wärme über eine Bodenheizung, über Radiatoren oder über einen Kombination von beiden an die Raumluft ab.
Ebenso ist es üblich, dass die eingangs genannten Wärmegeräte auch zur Warmwasserbereitung (Brauchwasser) verwendet werden.
Als zentrale Wärmeerzeuger sind Heizkessel bekannt, die chemische gebundene Energie in thermische Energie umwandeln.
Unterschieden wird dabei zwischen Heizwert- und Brennwertkesseln.
Der Heizwert ist die Energie, die bei einer vollständigen Verbrennung frei wird, wenn der Wasserdampf in den Rauch- oder Abgasen nicht kondensiert. Der aus der Verbrennung entstandene Wasserdampf bleibt gasförmig. Der Brennwert ist die Energie, die bei einer vollständigen Verbrennung frei wird und beinhaltet zusätzlich zum Heizwert die durch Kondensation des entstandenen Wasserdampfes freiwerdende Energie, die Kondensationswärme. Bei Brennwertkesseln wird das Abgas mittels eines Abgaswärmetauschers abgekühlt, wodurch auch die Kondensationswärme des im Rauchgas enthaltenen Wasserdampfes zur Wärmebereitstellung genutzt werden kann. Je nach Brennstoffart, Verbrennungstemperatur, Sauerstoffanteil und sonstiger Faktoren entstehen bei einer Verbrennung unterschiedliche Substanzen. Wird das Abgas unter den Taupunkt abgekühlt, beginnen dessen kondensierbare Stoffe zu kondensieren. Das bei der Verbrennung anfallende Kondensat ist sauer und greift deshalb unedle Werkstoffe an. Daher muss ein alter Kamin beim Einbau eines Brennwertkessels umgebaut werden, wobei ein säurebeständiges Rohr in den Kamin eingezogen wird, durch das die Abgase nach außen geleitet werden. Bei Neubauten werden auch Kaminrohre mit säurefester Keramikbeschichtung verwendet.
Wegen der niedrigeren Abgastemperaturen ist der Kamineffekt im Abzug nur schwach. Deshalb haben Brennwertgeräte üblicherweise einen Ventilator eingebaut. Dieser soll den sicheren Abzug des Abgases gewährleisten. Allerdings muss dabei die in den Abgasen enthaltene Restwärme als Verlust verbucht werden, zumal die Abgase aktiv in einem säurefesten separaten Rohr mit geringem Wärmetausch durch den Kamin abgeblasen werden. Für die wärmeren Abgase einer Heizwertanlage gilt das zwar nur teilweise, weil diese beim Aufsteigen im Schornsteinzug abkühlen und dabei Wärme an das Mauerwerk abgeben. Allerdings ist das Mauerwerk ein schlechter Wärmeleiter, so dass diese Wärme nur teilweise zum Heizen der anliegenden Räume beiträgt. Bei herkömmlichen Heizanlagen für Wohnhäuser mit Öl- oder Gasfeuerung gehen während der Heizperiode bis zu 20% der eingesetzten Energie über die Abgase verloren. Daher wurde im Stand der Technik versucht, nach weiteren Möglichkeiten der Wärmerückgewinnung zu suchen.
Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die unter Aufwendung von technischer Arbeit thermische Energie in Form von Wärme aus einer Wärmequelle mit niedrigerer Temperatur aufnimmt und zusammen mit der Antriebsenergie des Kompressors als Abwärme an eine Wärmesenke mit höherer Temperatur abgibt. Innerhalb einer Wärmepumpe wird ein Fluid in einem Kreisprozess geführt. Beim Fluid handelt es sich üblicherweise um ein Kältemittel, das in Rohren z.B. durch den Boden geleitet wird. Es entsteht dabei ein Kreislauf, in dem das Kältemittel zunächst die Wärme der Umgebung (z.B. Erdwärme) aufnimmt. Da das Mittel schon bei niedrigen Temperaturen verdampft, entsteht Gas, welches dann verdichtet wird. Dabei entsteht Wärme, die zum Heizen des Hauses verwendet wird. Anschließend wird das Gas wieder entspannt, kühlt weiter ab und kann dann erneut die Umgebungswärme aufnehmen.
DE 3103549 A1 offenbart eine energiesparende Gebäudebeheizung mit einer Wärmepumpe des Systems Luft-Luft oder Luft-Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass die als Wärmequelle dienende Außenluft über Spalte zwischen
Gebäudewand und Fassade sowie durch Spalt zwischen Dachschalung und Dachabdeckung vom Gebläse angesaugt und über den Verdampfer ins Freie gefördert wird. Die als Heizmedium dienende Luft wird am Kondensator der Wärmepumpe aufgeheizt und zur indirekten Raumbeheizung benutzt, indem sie durch Spalte zwischen Fußboden und Fußbodenabdeckung sowie durch Spalte zwischen Wand und Abdeckung und zwischen Decke und Deckenverkleidung gefördert wird. Die als Heizmedium dienende erwärmte Luft kann jedoch auch zur direkten Beheizung der Räume verwendet werden.
EP 0 001 272 A1 offenbart eine Heizungsanlage mit einem Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe in Kombination mit einer Wärmepumpe, deren abzugebende Wärme über Wärmetauscher dem Rücklauf der Heizung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel in einem Wärmetauscher durch das Abgas des Brenners aufgeheizt wird. Durch die damit verbundene Abkühlung der Kesselabgase kommt es zu einem Kondensieren des im Abgas enthaltenen Wassers, indem sich die bei der Verbrennung entstandenen
Schwefeloxyde als Schwefelsäure gelöst haben. Das Kondensat kann nach dem Niederschlag durch basische Zusätze neutralisiert werden, so dass das
Kondensat anschließend in die Abwasserleitungen abgeleitet werden kann.
EP 0 094 652 A2 offenbart eine Heizeinrichtung mit einem Heizkessel,
insbesondere für Öl- oder Gasbefeuerung, und mit einer Abgas-Wärmepumpe, der die Abgase des Heizkessels zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wärmepumpe gebildetes säurehaltiges Kondensat durch einen
Neutralisations-Behälter mit (fester) organischer Base, insbesondere wenigstens einem Erdalkalimetalloxid als Neutralisationsmittel, hindurchleitbar ist. Die sich bei den bekannten Abgas-Wärmepumpen bildenden Kondensate müssen also aufwändig neutralisiert werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Heizungsanlage bereitzustellen, die die vorgenannten Probleme löst, und insbesondere eine bessere Wirtschaftlichkeit und eine verbesserte Energiebilanz ermöglicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch
eine Heizungsanlage umfassend
einen zentralen Wärmeerzeuger zur Erzeugung thermischer Energie aus der Verbrennung von fossilen oder Biomasse-Brennstoffen, wobei bei der Verbrennung Abgas entsteht;
einen Verdampfer zum Verdampfen eines Kältemittels, wobei der Verdampfer kommunikativ mit einer Abgasleitung des zentralen Wärmeerzeugers verbunden ist, so dass die zum Verdampfen des Kältemittels benötigte Energie dem Abgas des zentralen Wärmeerzeugers entnommen werden kann;
einen Verdichter zum Verdichten des dampfförmigen Kältemittels; einen Verflüssiger zur Verflüssigung des verdichteten Kältemittels, der so konfiguriert ist, dass das Kältemittel seine Energie an Brauch- oder Heizungswasser abgeben kann, bevor es zum Verdampfer geführt wird. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren, umfassend
Erzeugung thermischer Energie aus der Verbrennung von fossilen oder
Biomasse-Brennstoffen in einem zentralen Wärmeerzeuger einer
Heizungsanlage, wobei bei der Verbrennung Abgas entsteht;
Verdampfen eines Kältemittels in einem Verdampfer, wobei der Verdampfer kommunikativ mit einer Abgasleitung des zentralen Wärmeerzeugers verbunden ist, wobei die zum Verdampfen des Kältemittels benötigte Energie dem Abgas des zentralen Wärmeerzeugers (1 ) entnommen wird;
Verdichten des dampfförmigen Kältemittels in einem Verdichter;
Verflüssigung des verdichteten Kältemittels in einem Verflüssiger, der so konfiguriert ist, dass das Kältemittel seine Energie an Brauch- oder
Heizungswasser abgibt, bevor es zum Verdampfer (2) geführt wird.
Ausführungsformen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Beim zentralen Wärmeerzeuger kann es sich um eine Ölheizung, eine Gasheizung, eine Holzheizung oder um eine Pelletheizung handeln.
Der zentrale Wärmeerzeuger umfasst vorzugweise einen Heizkessel oder einen Brennwertkessel.
Der Brennstoff wird im Brenner mit (Luft-) Sauerstoff in einer kontinuierlichen Reaktion unter Wärmeabgabe verbrannt. Die Brennkammer des Kessels wird erwärmt. Rund um die Kesselkammer befinden sich Rohrleitungen, in denen Wasser die thermische Energie der Verbrennung aufnimmt und in das Heizsystem einspeist. Eine Umwälzpumpe transportiert das im Heizkessel erwärmte Wasser zu den Heizkörpern. Dort gibt das heiße Wasser Wärmeenergie an die Umgebung ab und fließt nun abgekühlt zurück in den Heizkessel, wo es wieder erwärmt wird. Der Weg vom Heizkessel zu den Heizkörpern wird dabei als Vorlauf bezeichnet; der Weg von den Heizkörpern zum Kessel als Rücklauf. Das darin befindliche Wasser wird als Vorlaufwasser bzw. als Rücklaufwasser bezeichnet.
Brauchwasser kann über einen Wärmetauscher durch Wasser des Heizkessels und/oder solarthermisch erwärmt werden.
Vorzugweise kommt ein Warmwasserspeicher mit integriertem (z.B. eingeschweißtem) Wärmetauscher zum Einsatz. Während der Heizperiode wird das Warmwasser mit Vorrangschaltung gegenüber der Heizung erzeugt. Im Sommer heizt der Heizkessel nur den Warmwasserspeicher.
Ebenso ist es bevorzugt, Brauchwasser durch eine mittels eines Sonnenkollektors erhitze Wärmeträgerflüssigkeit zu erwärmen. Die erhitzte Flüssigkeit wird vorzugweise mittels einer Pumpe an den Wärmetauscher geleitet. Dieser heizt das kalte Brauchwasser im Warmwasserspeicher auf. So kann das nun warme Wasser im Wasserspeicher aufsteigen und an den Zapfstellen abgerufen werden, während das kalte absinkt und bei Bedarf wieder durch den Wärmetauscher erwärmt werden kann. Die heißen Abgase der Kessels werden über einen Auslass abgegeben und durchlaufen vorzugweise einen Abgaswärmetauscher, der wie eingangs beschrieben zur Wärmerückgewinnung genutzt werden kann (Brennwertheizung). Die Abgase werden dabei abgekühlt. Die Abgastemperatur kann beispielsweise - 4°C bis +12 °C betragen. Die Abgase werden anschließend vorzugweise über ein Gebläse bzw. einen Ventilator angesaugt und gelangen zum Verdampfer, der in einen Abgaswärmetauscher integriert ist. Der Ventilator ist vorzugweise an ein Abgasrohr bzw. den Kamin angeschlossen. Der Abgaswärmetauscher wird vom Abgas durchströmt. Das im Verdampfer enthaltene Kältemittel entzieht dem Abgas Energie und heizt sich dadurch auf, bis es seinen Siedepunkt erreicht und verdampft.
Anschließend wird das Abgas über das Abgasrohr bzw. den Kamin in die freie Umgebung abgeben.
Der Verdichter komprimiert das dampfförmige Kältemittel, wodurch sich dessen Temperatur zusätzlich erhöht.
Anschließend wird das Kältemittel im Verflüssiger kondensiert, wobei es seine Energie an das Brauchwasser oder an das Heizungswasser, insbesondere an das Heizungsrücklaufwasser, weitergibt. Der Verflüssiger ist zu diesem Zweck in einen Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher integriert.
Dadurch wird die Abgaswärme über den Rücklauf dem Heizkessel unmittelbar wieder zugeführt. Die Erwärmung des Heizwassers im Heizkessel auf die erforderliche Vorlauftemperatur erfordert dadurch einen geringeren Energieaufwand und erfolgt relativ schnell.
Das abgekühlte Kältemittel wird über eine Leitung mit Expansionsventil zurück zum Verdampfer transportiert, wo der Kreislauf von neuem beginnt. Die im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommenden Wärmetauscher können aus Rippen, Lamellen oder aus parallelen Kühlflächen aufgebaut sein.
In einer Ausführungsform ist die Heizungsanlage mit einer Photovoltaikanlage verbunden, so dass Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Gebläse / Ventilator mit Solarstrom der Photovoltaikanlage betrieben werden können.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen werden. Umgekehrt können die bezüglich der vorstehend ausgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.
Die vorstehenden sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung veranschaulicht.
Kurzbeschreibung der Figur
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizungsanlage.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Zentraler Wärmeerzeuger / Brennwertgerät
2 Verdampfer (in Abgaswärmetauscher integriert)
3 Kamin
4 Wärmepumpeneinheit
5 Gebläse
6 Vor- und Rücklauf Heizung
7 Abgaswärmetauscher Brennwertgerät
8 Heizungsvorlauf
9 Heizungsrücklauf 10 Verdichter
11 Verflüssiger (in Verflüssiger-Wärmetauscher integriert)
Sinken die Temperaturen im Brauchwasserspeicher und/oder im Vorlauf des Heizkreises unter definierte Grenzwerte ab, so wird der Heiz- oder Brennwertkessel durch die Brennersteuerung in Betrieb gesetzt.
Bei Wärmeanforderung startet der zentrale Wärmeerzeuger 1.
Der zentrale Wärmeerzeuger umfasst einen Abgaswärmetauscher 7 zur Wärmerückgewinnung. Das Abgas wird bei diesem Vorgang abgekühlt. Der Abgaswärmetauscher 7 kann an alle Systeme angeschlossen werden, die über Heißwasservorratsbehälter, sogenannte Pufferspeicher, verfügen.
Der zentrale Wärmeerzeuger bzw. das Brennwertgerät 1 ist mit Vor- und Rücklauf 6 der Heizung verbunden, nämlich mit dem Heizungsvorlauf 8 und dem Heizungsrücklauf 9.
Das gekühlte Abgas wird von einem Gebläse 5 durch den Verdampfer 4 gezogen und dient als Primärenergiequelle für die Wärmepumpeneinheit 4.
Durch das Wärmepumpenprinzip wird die im Abgas enthaltene Restwärme diesem entzogen, hochkomprimiert und über den Verflüssiger 7 dem Heizungsrücklauf 9 zugeführt. Die zum Verdampfen des Kältemittels benötigte Energie wird dabei dem Abgas entzogen.
Ein Verdichter 10 dient zum Verdichten des dampfförmigen Kältemittels.
Verflüssiger 11 dient zur Verflüssigung des verdichteten Kältemittels. Das Kältemittel gibt seine Energie an das Brauch- oder Heizungswasser, insbesondere über den Heizungsrücklauf 9 ab, bevor es zurück zum Verdampfer 2 geführt wird. Die Wärmepumpe ist vorzugweise unmittelbar hinter einem Heizkessel
angeordnet. Die Nachrüstung bestehender Anlagen ist somit problemlos möglich.
Im Sommerbetrieb kann die Anlage dadurch betrieben werden, dass über einen Ventilator oder ein Gebläse warme Außenluft angesaugt wird. In diesem Fall wird die warme Außenluft zum Verdampfer geführt und gibt die Energie an das
Kältemittel ab. Selbstverständlich kann die Anlage im Notbetrieb auch ohne Nutzung der Abgaswärme betreiben werden. In diesem Fall liefert nur die Heizung die benötigte Energie. In einer weiteren Ausführungsform ist die Anlage mit einem Sonnenkollektor sowie einem zusätzlichen Wärmetauscher verbunden.
Die durch eine Glasplatte des Sonnenkollektors einfallenden Sonnenstrahlen treffen auf einen Solarabsorber. Beim Auftreffen der Sonnenstrahlen wird nahezu der gesamte Spektralbereich des Lichtes absorbiert. Vorzugweise ist der Kollektor allseitig wärmegedämmt.
Der erhitzte Absorber überträgt die Wärme auf die vorzugweise in fest mit dem Absorber verbundenen Kupfer- oder Aluminiumrohren fließende Wärmeträgerflüssigkeit.
Die Wärmeträgerflüssigkeit transportiert die Wärmeleistung zu einem Wärmetauscher und gibt diese an die Außenluft der Anlage ab. Die erwärmte Außenluft dient dann als Energiequelle für den Verdampfer. Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.

Claims

Patentansprüche
1 . Heizungsanlage umfassend
einen zentralen Wärmeerzeuger (1 ) zur Erzeugung thermischer Energie aus der Verbrennung von fossilen oder Biomasse-Brennstoffen, wobei bei der Verbrennung Abgas entsteht;
einen Verdampfer (2) zum Verdampfen eines Kältemittels, wobei der
Verdampfer (2) kommunikativ mit einer Abgasleitung des zentralen
Wärmeerzeugers (1 ) verbunden ist, so dass die zum Verdampfen des
Kältemittels benötigte Energie dem Abgas des zentralen Wärmeerzeugers (1 ) entnommen werden kann;
einen Verdichter (10) zum Verdichten des dampfförmigen Kältemittels;
einen Verflüssiger (1 1 ) zur Verflüssigung des verdichteten Kältemittels, der so konfiguriert ist, dass das Kältemittel seine Energie an Brauch- oder
Heizungswasser abgeben kann, bevor es zum Verdampfer (2) geführt wird.
2. Heizungsanlage nach Anspruch 1 , wobei der Verflüssiger (1 1 ) mit dem
Heizungsrücklauf (9) verbunden ist, um Rücklaufwasser von Bodenheizung oder Radiatoren aufzuheizen, bevor das aufgeheizte Rücklaufwasser zum zentralen Wärmeerzeuger (1 ) geführt wird.
3. Heizungsanlage nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, wobei in den
Verdampfer (2) Außenluft zugeführt werden kann.
4. Heizungsanlage nach Anspruch 3, wobei ein Sonnenkollektor mit einem
Absorber und einem Wärmetauscher vorhanden sind, so dass der Absorber Wärme an eine Wärmeträgerflüssigkeit abgeben kann, wobei mittels des Wärmetauschers die Wärme der Wärmeträgerflüssigkeit zum Erwärmen von Außenluft verwendet wird.
5. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich beim zentralen Wärmeerzeuger (1 ) um eine Ölheizung, eine Gasheizung, eine Holzheizung oder um eine Pelletheizung handelt.
6. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zentrale Wärmeerzeuger (1 ) einen Auslass für Abgas umfasst und wobei ein Gebläse (5) vorhanden ist, um das Abgas anzusaugen und zum Verdampfer (2) zu führen.
7. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sie mit einer Photovoltaikanlage verbunden ist, um Verbraucher der Heizungsanlage mit Solarstrom der Photovoltaikanlage betreiben zu können.
8. Verfahren, umfassend
- Erzeugung thermischer Energie aus der Verbrennung von fossilen oder Biomasse-Brennstoffen in einem zentralen Wärmeerzeuger (1 ) einer Heizungsanlage, wobei bei der Verbrennung Abgas entsteht;
- Verdampfen eines Kältemittels in einem Verdampfer (2), wobei der
Verdampfer (2) kommunikativ mit einer Abgasleitung des zentralen
Wärmeerzeugers (1 ) verbunden ist, wobei die zum Verdampfen des
Kältemittels benötigte Energie dem Abgas des zentralen Wärmeerzeugers (1 ) entnommen wird;
- Verdichten des dampfförmigen Kältemittels in einem Verdichter (10);
- Verflüssigung des verdichteten Kältemittels in einem Verflüssiger (1 1 ), der so konfiguriert ist, dass das Kältemittel seine Energie an Brauch- oder
Heizungswasser abgibt, bevor es zum Verdampfer (2) geführt wird.
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