CH713293B1 - Kombination aus einem Haushaltgerät mit Wärmepumpe und einer Gebäudeheizung zum Verbessern der Effizienz des Haushaltsgeräts. - Google Patents

Abstract

In einem Gebäude (10) ist ein Heizaggregat (16) einer Gebäudeheizung (16, 17, 18) angeordnet. Über ein Rohrsystem (17) wird vom Heizaggregat (16) eine Wärmeträgerflüssigkeit in Räume (11, 12) des Gebäudes gefördert, um diese zu heizen oder allenfalls im Sommer zu kühlen. Im Gebäude (10) ist weiter ein Haushaltgerät (20) angeordnet, welches eine Wärmepumpe aufweist. Das Haushaltgerät (20) ist ein Geschirrspüler oder eine Waschmaschine. Der gekühlte Teil der Wärmepumpe ist über einen Wärmetauscher mit der Wärmeträgerflüssigkeit der Gebäudeheizung (16, 17, 18) gekoppelt, um dieser Wärme zu entziehen. Auf diese Weise kann die Wärmepumpe im Haushaltgerät mit besserer Effizienz und/oder Performance arbeiten. Weiter kann das System auch verwendet werden, um im Sommer zumindest einen Teil des Gebäudes zu kühlen.

Description

Gebiet der Erfindung

[0001] Die Erfindung betrifft die Kombination aus einem Haushaltgerät, in Form eines Geschirrspülers oder einer Waschmaschine, und einer Gebäudeheizung, ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Kombination sowie ein Haushaltgerät zum Einsatz in einer solchen Kombination gemäss Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

Hintergrund

[0002] Es sind verschiedene Haushaltgeräte bekannt, in denen eine Wärmepumpe integriert ist. Beispielsweise handelt es sich dabei um Geschirrspüler oder Waschmaschinen, bei denen die Wärmepumpe Wärme für den Prozess bereitstellt. Die kalte Seite der Wärmepumpe, d.h. der gekühlte Teil derselben, wird beispielsweise mit einem Wasserreservoir verbunden, das im Laufe des Prozesses abgekühlt wird. Ein Gerät dieser Art ist beispielsweise in EP2224049 beschrieben.

Darstellung der Erfindung

[0003] Es stellt sich die Aufgabe, bei einem Gerät dieser Art die Effizienz und/oder die Performance zu verbessern.

[0004] Diese Aufgabe wird von der Kombination sowie vom Verfahren und dem Haushaltgerät gemäss den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

[0005] Demgemäss ist das Haushaltgerät ein Geschirrspüler oder eine Waschmaschine und es besitzt im Rahmen der Kombination eine Wärmepumpe mit einem gekühlten und einem geheizten Teil. Es ist dazu ausgestaltet, die Wärme des geheizten Teils in einem Prozess zu nutzen. Dabei handelt es sich bei diesem Prozess um einen Reinigungsprozess für Geschirr oder Wäsche.

[0006] Weiter ist im Rahmen der Kombination eine Gebäudeheizung vorgesehen, welche ein Heizaggregat zum Erwärmen einer Wärmeträgerflüssigkeit aufweist. Diese Gebäudeheizung wird in bekannter Weise zum Heizen eines Gebäudes verwendet. Hierzu kann insbesondere ein Rohrsystem vorgesehen sein, welches sich durch das Gebäude erstreckt und mit dem die Wärmeträgerflüssigkeit in thermischen Kontakt mit mindestens einem Teil der Räume des Gebäudes gebracht werden kann.

[0007] Weiter ist ein Wärmetauscher vorgesehen, über den der gekühlte Teil der Wärmepumpe des Haushaltgeräts mit der Wärmeträgerflüssigkeit der Gebäudeheizung thermisch gekoppelt ist. Dies ermöglicht es, über die Wärmepumpe der Wärmeträgerflüssigkeit und somit der Gebäudeheizung Wärme zu entziehen.

[0008] Im Gegensatz zu Lösungen, bei denen die Abwärme eines Haushaltgeräts benutzt wird, um das Gebäude zu heizen, wird bei dieser Lösung der Gebäudeheizung durch das Haushaltgerät Wärme entzogen. Dadurch kann das Haushaltgerät auf der kalten Seite seiner Wärmepumpe von einem Wärmereservoir profitieren, welches auf verhältnismässig hoher Temperatur liegt. Dies erlaubt es, die Wärmepumpe mit guter Effizienz zu nutzen, um im geheizten Teil verhältnismässig hohe Temperaturen zu erzeugen, und dies dank der grossen thermischen Masse der Gebäudeheizung insbesondere auch noch bei langem oder wiederholtem Betrieb des Haushaltgeräts. Zudem kann die Wärme im Gerät schneller zur Verfügung gestellt werden.

[0009] Wie erwähnt, betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb der oben erwähnten Kombination. Dabei wird mit der Wärmepumpe der Wärmeträgerflüssigkeit der Gebäudeheizung Wärme entzogen, um so über die Wärmepumpe den geheizten Teil des Haushaltgeräts zu erwärmen.

[0010] Ausserdem betrifft die Erfindung auch ein Haushaltgerät zum Einsatz in der erwähnten Kombination, wobei das Haushaltgerät ein Geschirrspüler oder eine Waschmaschine ist. Das Gerät weist die folgenden Komponenten auf: <tb><SEP>- Ein Gehäuse: Dabei handelt es sich um das Gehäuse, an oder in welchem die Komponenten des Haushaltgeräts angeordnet sind. <tb><SEP>- Eine Wärmepumpe: Diese ist im oder am Gehäuse angeordnet. Sie besitzt einen gekühlten Teil und einen geheizten Teil, wobei das Haushaltgerät dazu ausgestaltet ist, Wärme des geheizten Teils in einem Prozess zu nutzen. Beim Prozess handelt es sich um einen Reinigungsprozess für Geschirr oder Wäsche. <tb><SEP>- Ein an den gekühlten Teil angekoppelter Wärmetauscher: Über diesen kann dem gekühlten Teil Wärme zugeführt werden.

[0011] Weiter ist am oder im Gehäuse eine Kupplung angeordnet, an welche eine Gebäudeheizung angekoppelt werden kann, um Wärmeträgerflüssigkeit der Gebäudeheizung durch den Wärmetauscher zu führen.

[0012] Bei der Wärmepumpe handelt es sich mit Vorteil um eine solche, die einen Verdampfer und einen Kondensator sowie einen Kompressor und ein Expansionsventil aufweist. Dabei bildet der Verdampfer den gekühlten Teil und den Kondensator den geheizten Teil der Wärmepumpe. Denkbar ist jedoch auch der Einsatz einer Wärmepumpe basierend auf einem anderen Prinzip, so zum Beispiel eine Diffusionswärmepumpe oder ein Peltier-Element.

[0013] Wenn der gekühlte Teil ein Verdampfer ist, besitzt der Wärmetauscher mit Vorteil Metallelemente, die den Verdampfer mit mindestens einem Rohr verbinden. Durch das Rohr kann die Wärmeträgerflüssigkeit der Gebäudeheizung zirkulieren.

[0014] Das Heizaggregat der Gebäudeheizung kann, insbesondere in der kalten Jahreszeit, zum Heizen des Gebäudes aktiviert sein, während mit der Wärmepumpe der Wärmeträgerflüssigkeit Wärme entzogen wird. In diesem Falle kühlt das Haushaltgerät die Gebäudeheizung zwar etwas ab. Da aber moderne Gebäudeheizungen, z.B. basierend auf einem optimierten Wärmepumpensystem, in der Regel mit hoher Effizienz betrieben werden können, profitiert das Gesamtsystem immer noch von einem verbesserten Wirkungsgrad.

[0015] Das Heizaggregat der Gebäudeheizung kann jedoch auch deaktiviert sein, während mit der Wärmepumpe der Wärmeträgerflüssigkeit die Wärme entzogen wird. In diesem Falle kühlt sich die Wärmeträgerflüssigkeit auf eine Temperatur ab, die in der Regel unter der mittleren Gebäudetemperatur liegt. Dieser Betrieb ist besonders im Sommer vorteilhaft, da dann die abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit zum Kühlen mindestens eines Teils des Gebäudes eingesetzt werden kann.

[0016] Unter einem „aktivierten Heizaggregat“ ist dabei ein Heizaggregat zu verstehen, welches dazu ausgestaltet und eingestellt ist, mindestens einen Teil des Gebäudes auf eine Temperatur von mindestens 18 °C zu erwärmen.

[0017] Die vorliegende Erfindung ist besonders für Haushaltgeräte in Form eines Geschirrspülers oder einer Waschmaschine geeignet, in denen die Wärmepumpe insbesondere die Wärme für den Reinigungsprozess bereitstellen kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0018] Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen: <tb><SEP>Fig. 1 ein Gebäude mit einer Gebäudeheizung und einem Haushaltgerät und <tb><SEP>Fig. 2 eine schematische Darstellung des Haushaltgeräts.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0019] In Fig. 1 ist ein Gebäude 10 dargestellt, welches mehrere Räume 11, 12, 13, 14 umfasst. Zum Heizen des Gebäudes ist eine Gebäudeheizung vorgesehen. Die Gebäudeheizung umfasst ein Heizaggregat 16, welches eine Wärmeträgerflüssigkeit, insbesondere Wasser, erwärmt. Diese Wärmeträgerflüssigkeit wird in einem Rohrsystem 17 durch das Gebäude gepumpt. Sie dient dazu, mindestens einen Teil der Räume, im vorliegenden Beispiel die Räume 11 und 12, zu heizen. Hierzu können in den Räumen beispielsweise Radiatoren oder Bodenheizungen 18 vorgesehen sein.

[0020] Das Rohrsystem 17 ist weiter mit einem Haushaltgerät 20 verbunden.

[0021] Das Haushaltgerät 20 ist ein Geschirrspüler oder eine Waschmaschine. Es kann sich jedoch auch um eine andere Art von Gerät handeln, z.B. um eine Vorrichtung zum Zubereiten geheizter Getränke oder eine Trocknungs- oder Garvorrichtung. Es befindet sich mit Vorteil ebenfalls im Gebäude 10.

[0022] Fig. 2 zeigt schematisch einige Komponenten des Haushaltgeräts 20. Insbesondere besitzt das Haushaltgerät 20 ein Gehäuse 21, welches dessen Komponenten einschliesst oder an welchem ein Teil dieser Komponenten montiert sind. Das Haushaltgerät 20 besitzt weiter eine Wärmepumpe, welche im vorliegenden Fall einen Kompressor 22, einem Kondensator 23, ein Expansionsventil 24 sowie einen Verdampfer 25 aufweist, zwischen denen in bekannter Weise ein Wärmepumpenmedium vom Kompressor 22 umgepumpt wird. Dabei erwärmt sich der Kondensator 23 und somit der geheizte Teil der Wärmepumpe, während sich der Verdampfer 25 abkühlt, welcher den gekühlten Teil der Wärmepumpe bildet.

[0023] Der Kondensator 23 ist über einen ersten Wärmetauscher 28 mit einem Prozesssystem 29 des Haushaltgeräts verbunden. Beim Prozesssystem 29 handelt es sich um das Reinigungssystem eines Geschirrspülers oder einer Waschmaschine. Über den Wärmetauscher 28 kann in diesem Fall z.B. das Prozesswasser im Gerät erwärmt werden.

[0024] Der Verdampfer 25 ist mit einem zweiten Wärmetauscher 30 verbunden. Dieser koppelt den Verdampfer 25 an die Gebäudeheizung an. Hierzu ist am oder im Gehäuse 20 eine Kupplung, insbesondere mit lösbaren Anschlüssen 31, 32 vorgesehen, an welche die Gebäudeheizung angekoppelt werden kann, um die Wärmeträgerflüssigkeit in mindestens einem Rohr 33 durch den Wärmetauscher 30 zu führen.

[0025] Der Wärmetauscher 30 weist mit Vorteil Metallelemente auf, welche den Verdampfer 25 mit dem Rohr 33, über welches die Wärmeträgerflüssigkeit durch das Haushaltgerät geführt wird, koppeln.

[0026] Das hier beschriebene System kann in verschiedener Weise betrieben werden.

[0027] In der kalten Jahreszeit ist die Gebäudeheizung in der Regel aktiviert, das heisst sie wird dazu verwendet, mindestens einen Teil der Räume 11 bis 14 des Gebäudes 10 zu heizen, insbesondere auf mindestens 18 °C. In diesem Falle besitzt die Wärmeträgerflüssigkeit in der Regel eine Temperatur oberhalb von 25 °C, insbesondere oberhalb von 30 °C, und sie wird hierzu vom Heizaggregat 16 aktiv geheizt. Die Wärmepumpe des Haushaltgeräts 20 kann in diesem Falle davon profitieren, dass der Verdampfer 25 über den Wärmetauscher 30 der Wärmeträgerflüssigkeit Wärme entziehen kann, und zwar auf einem relativ hohen Temperaturniveau. Dies erlaubt es, den Kondensator 23 mit guter Effizienz auf hohe Temperaturen zu heizen.

[0028] In der warmen Jahreszeit ist die Gebäudeheizung in der Regel deaktiviert, d.h. sie heizt die Wärmeträgerflüssigkeit nicht. Die Wärmeträgerflüssigkeit besitzt eine Temperatur von über 0 °C, insbesondere von über 10 °C. Auch in diesem Falle kann ihr über den Wärmetauscher 30 mit dem Verdampfer 25 Wärme entzogen werden, um den Kondensator 23 mit guter Effizienz Wärme zuzuführen. Gleichzeitig wird die Wärmeträgerflüssigkeit abgekühlt. Sie kann sodann dazu verwendet werden, mindestens einen Teil der Räume im Gebäude 10 zu kühlen, nämlich insbesondere solche Räume, in denen das Haushaltgerät 20 nicht angeordnet ist.

[0029] Während die Wärmepumpe des Haushaltgeräts 20 in Betrieb ist, wird die Wärmeträgerflüssigkeit mit Vorteil aktiv durch das Haushaltgerät gepumpt, z.B. mittels der Zirkulationspumpe der Gebäudeheizung, so dass dem gekühlten Teil 25 der Wärmepumpe immer wieder neue Wärme zugeführt wird.

[0030] Das Heizaggregat 16 ist mit Vorteil ebenfalls mit einer Wärmepumpe ausgestattet, mit welcher Wärme einem Wärmereservoir 40 entnommen wird. Das Wärmereservoir 40 kann beispielsweise eine Erdsonde sein, die Umgebungsluft und/oder ein Sonnenkollektor.

[0031] Das Heizaggregat 16 kann zusätzlich auch dazu ausgestaltet sein, die Wärmeträgerflüssigkeit in der heissen Jahreszeit aktiv zu kühlen.

[0032] Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims (10)

1. Kombination aus einem Haushaltgerät (20) und einer Gebäudeheizung (16, 17, 18), wobei das Haushaltgerät ein Geschirrspüler oder eine Waschmaschine ist, wobei das Haushaltgerät (20) eine Wärmepumpe (22 - 25) mit einem gekühlten Teil (25) und einem geheizten Teil (23) aufweist, wobei das Haushaltgerät (20) dazu ausgestaltet ist, Wärme des geheizten Teils (23) in einem Prozess zu nutzen, und wobei die Gebäudeheizung (16, 17, 18) ein Heizaggregat (16) zum Heizen einer Wärmeträgerflüssigkeit aufweist, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (30), über welchen der gekühlte Teil (25) mit der Wärmeträgerflüssigkeit thermisch gekoppelt ist.

2. Kombination nach Anspruch 1, wobei der gekühlte Teil (25) ein Verdampfer der Wärmepumpe (22 - 25) ist und der Wärmetauscher (30) Metallelemente aufweist, welche den Verdampfer mit mindestens einem Rohr (33) der Wärmeträgerflüssigkeit verbinden.

3. Kombination nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Haushaltgerät (20) ein Gehäuse (21) aufweist, an oder in welchem die Wärmepumpe (22 - 25) und der Wärmetauscher (30) angeordnet sind, und wobei am oder im Gehäuse (21) eine Kupplung (31, 32) angeordnet ist, an welche die Gebäudeheizung (16, 17, 18) angekoppelt ist, um die Wärmeträgerflüssigkeit durch den Wärmetauscher (30) zu führen.

4. Verfahren zum Betrieb der Kombination nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mit der Wärmepumpe (22 - 25) der Wärmeträgerflüssigkeit der Gebäudeheizung Wärme entzogen wird, um den geheizten Teil (23) zu erwärmen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Heizaggregat (16) zwecks Heizen eines Gebäudes aktiviert ist, während mit der Wärmepumpe (22 - 25) der Wärmeträgerflüssigkeit Wärme entzogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Heizaggregat (16) deaktiviert ist, während mit der Wärmepumpe (22 - 25) der Wärmeträgerflüssigkeit Wärme entzogen wird, und wobei die Wärmeträgerflüssigkeit in einem Gebäude umgepumpt wird, um mindestens ein Teil des Gebäudes zu kühlen, und insbesondere wobei mindestens ein Raum des Gebäudes gekühlt wird, in welchem sich das Haushaltgerät (20) nicht befindet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Wärmeträgerflüssigkeit durch den Wärmetauscher (30) gepumpt wird, während die Wärmepumpe (22 -25) in Betrieb ist.

8. Haushaltgerät (20) für eine Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Haushaltgerät (20) ein Geschirrspüler oder eine Waschmaschine ist, mit einem Gehäuse (21), einer Wärmepumpe (22 - 25) im oder am Gehäuse mit einem gekühlten Teil (25) und einem geheizten Teil (23), wobei das Haushaltgerät (20) dazu ausgestaltet ist, Wärme des geheizten Teils (23) in einem Prozess zu nutzen, und einem an den gekühlten Teil (25) angekoppelten Wärmetauscher (30), dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Gehäuse eine Kupplung (31, 32) angeordnet ist, an welche eine Gebäudeheizung (16, 17, 18) ankoppelbar ist, um die Wärmeträgerflüssigkeit durch den Wärmetauscher (30) zu führen.

9. Haushaltgerät (20) nach Anspruch 8, wobei die Kupplung (31, 32) eine lösbare Kupplung ist.

10. Haushaltgerät (20) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei mit dem geheizten Teil (23) der Wärmepumpe (22 - 25) Prozesswasser im Geschirrspüler oder in der Waschmaschine (20) erwärmbar ist.