DE102019000638B3 - Hocheffiziente Hochtemperatur-Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen von Gebäuden, mit einer Kombination von zylindrisch angeordneten Wärmetauschern, welche sich in einem Wärmespeicher befinden und durch ein flüssiges Speichermedium so angeströmt werden, dass eine zylindrische Kreisbewegung entsteht. - Google Patents

Hocheffiziente Hochtemperatur-Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen von Gebäuden, mit einer Kombination von zylindrisch angeordneten Wärmetauschern, welche sich in einem Wärmespeicher befinden und durch ein flüssiges Speichermedium so angeströmt werden, dass eine zylindrische Kreisbewegung entsteht. Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine hocheffiziente Hochtemperatur-Wärmepumpe, bestehend aus einem Expansionsventil (1b), einem Verdampfer (1c), einem Verdichter (1d) und einer Kombination von in Reihe geschalteten rohrförmigen Wärmetauschern (4+5), welche im Inneren eines Wärmespeichers (11) angeordnet sind und welche in ihrem Innern von oben nach unten mit heißem Kältemittel durchströmt werden und damit stark aufgeheizt werden. Die stark aufgeheizten Wärmetauscher (4+5) werden von außen von einem flüssigen Speichermedium (10) umströmt, wobei sich das Speichermedium (10) durch die von den Wärmetauschern (4+5) abgegebene Wärme stark aufheizt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination der Wärmetauscher (4+5) dabei so angeordnet ist, dass der obere vorgeschaltete Wärmetauscher = Kondensator (4) das Kältemittel vollständig enthitzt und vollständig kondensiert, während der untere nachgeschaltete Wärmetauscher = Unterkühler (5) das verflüssigte Kältemittel vollständig unterkühlt. Im Äußeren des erfindungsgemäßen Wärmespeichers (11) befindet sich mindestens eine hocheffiziente drehzahlgeregelte Ladepumpe (13), welche das Speichermedium (10) aus dem Wärmespeicher (11) am Ansaugrohr (12) heraussaugt, über ein Verteilrohr (14) zu mehreren gebogenen Strömungsrohren (15) pumpt, welche im Innern des Wärmespeichers (11) angeordnet sind, dass das Speichermedium (10) durch die gebogenen Strömungsrohre (15) so in den Speicher (11) eingeleitet wird, dass das einströmende Speichermedium (10) tangential an die innen liegenden Wärmetauscher (4+5) strömt, so dass im Wärmespeicher (11) eine zylindrische Kreisbewegung (16) des Speichermediums (10) entsteht und somit die Wärmeübertragung zwischen den Wärmetauschern (4+5) und dem Speichermedium (10) maximiert wird. Diese erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit der zylindrischen Kreisbewegung (16) des Speichermediums (10) wird vom Erfinder als „Coriolis-System“ bezeichnet.

Description

  • Hocheffiziente Hochtemperatur-Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen von Gebäuden, mit einer Kombination von zylindrisch angeordneten Wärmetauschern, welche sich in einem Wärmespeicher befinden und durch ein flüssiges Speichermedium so angeströmt werden, dass eine zylindrische Kreisbewegung entsteht.
  • Es sind verschiedene Wärmetauscher-Systeme in Wärmepumpen von verschiedenen Erfindern und Anwendern bekannt. Wärmetauscher für Wärmepumpen werden in vielen verschiedensten Varianten gebaut und auf dem Heizungsmarkt angeboten. Einige Produkte haben die Wärmetauscher ausschließlich im Inneren von Wärmespeichern angeordnet. Andere haben die Wärmetauscher sowohl im Inneren als auch im Äußeren von Wärmespeichern angeordnet und wieder andere haben sich auf die Anordnung im Äußeren der Wärmespeicher beschränkt.
  • Nur wenige Konstrukteure verwenden in der Praxis zwei oder mehrere Wärmetauscher. In den meisten Wärmepumpen wird aus Kostengründen nur ein Wärmetauscher verbaut. Dann ist die Wärmeleistung besonders im Winter stark vermindert und es müssen zusätzlich Elektroheizstäbe für den sogenannten monoenergetischen Betrieb zugeschaltet werden. Durch die verminderte Wärmeleistung werden oft auch zusätzliche Heizkessel im sogenannten Bivalenzbetrieb eingesetzt. Bei manchen Konstruktionen wird gänzlich auf den Einsatz von Ladepumpen verzichtet und bei einigen wird sogar ganz auf den Einsatz von Wärmespeichern oder Pufferspeichern verzichtet. Diese Wärmepumpen sind dann besonders ineffizient.
  • Im Gegensatz zu diesen genannten mangelhaften Konstruktionen, verfügt die erfindungsgemäße Wärmepumpe über eine Kombination von innen liegenden Wärmetauschern in Verbindung mit hocheffizienten drehzahlgeregelten Ladepumpen, außerhalb des Wärmespeichers liegenden Verteilrohren und innerhalb des Wärmespeichers liegenden Strömungsrohren, welche eine zylindrische Kreisbewegung des Speichermediums erzeugen und dadurch einen optimalen bzw. maximalen Wärmeübergang zwischen dem heißen Kältemittel in den Wärmetauschern und dem kühleren Speichermedium im Wärmespeicher gewährleisten und damit zu einer starken Verbesserung der Arbeitszahlen und der Jahresarbeitszahlen der Wärmepumpe führen. Durch die hohe Effizienz benötigt die erfindungsgemäße Wärmepumpe im Winter keine Elektroheizstäbe und keinen Bivalenzbetrieb. Die erfindungsgemäße Wärmepumpe arbeitet in allen Temperaturbereichen monovalent und kann im Sommer bei Bedarf zusätzlich auf Kühlen umgestellt werden.
  • Zur Beurteilung der erfindungsgemäßen Wärmepumpe wurden folgende Druckschriften herangezogen:
  • Die Erfindung betrifft eine hocheffiziente Hochtemperatur-Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige hocheffiziente Hochtemperatur-Wärmepumpe für die winterliche Beheizung und sommerliche Kühlung von Gebäuden zu konstruieren. Die Wärmepumpe soll sowohl für Wohngebäude als auch für Gewerbe- und Industriegebäude genutzt werden können. Wichtig dabei ist, die Wärmepumpe nicht nur in Neubauten mit Fußbodenheizung bei ca. 35°C Vorlauftemperatur einzusetzen, sondern hauptsächlich Altbauten mit Heizkörpern mit einer wesentlich höheren Vorlauftemperatur von ca. 50°C bis ca. 70°C versorgen zu können. Dabei soll im kalten Winter kein Elektroheizstab zum Einsatz kommen. Auf dem europäischen Wärmepumpenmarkt gibt es in der Praxis keine Produkte, welche über diese Eigenschaften verfügen, obwohl statistisch die meisten Gebäude Altbauten sind, welche höhere Vorlauftemperaturen benötigen und somit ein großer Markt vorhanden ist.
  • Um diese Anforderungen erfüllen zu können, verfügt die erfindungsgemäße hocheffiziente Hochtemperatur-Wärmepumpe über ein regelbares Expansionsventil, einen Verdampfer, einen Verdichter oder Kompressor und einem erfindungsgemäßen Wärmespeicher. In diesem Wärmespeicher befinden sich mindestens zwei schraubenförmig übereinander angeordnete Wärmetauscher. Der Querschnitt der Wärmetauscher ist rohrförmig rund oder oval.
  • Die Aufgabe besteht nun darin, die Wärmetauscher für das Wärme abgebende Kältemittel und das die Wärme aufnehmende flüssige Speichermedium so anzuordnen und zu gestalten, dass der obere vorgeschaltete erste Wärmetauscher = Kondensator die Heißgasphase des Kältemittels vollständig enthitzen und gleichzeitig das Kältemittel vollständig verflüssigen kann, während der untere nachgeschaltete zweite Wärmetauscher = Unterkühler das verflüssigte Kältemittel vollständig abkühlen und vollständig unterkühlen kann. Der Unterkühlungsprozess soll dabei maximiert werden um die Effizienz der Wärmepumpe zu steigern bzw. ebenfalls zu maximieren.
  • Die erfindungsgemäß angeordneten Wärmetauscher befinden sich nicht außerhalb, wie bei vielen anderen Wärmepumpen, sondern innerhalb eines geschlossenen Wärmespeichers, damit keine Wärmeverluste durch Strahlungswärme entstehen können.
  • Das Ziel ist es, mit den nahezu verlustfrei angeordneten Wärmetauschern das in der Heißgasleitung von oben einströmende Kältemittel so weit zu enthitzen, zu kondensieren und zu unterkühlen, dass sich ein nahezu vollständiger Temperaturausgleich zwischen dem Speichermedium und dem ausströmenden Kältemittel in der Kondensatleitung einstellt. In diesem idealen Zustand liegt die Wärmeübertragung der beiden Wärmetauscher Kondensator und Unterkühler bei nahezu 100 Prozent.
  • Außerhalb des Wärmespeichers befinden sich erfindungsgemäß eine oder mehrere drehzahlgeregelte hocheffiziente Ladepumpen, welche durch die Ansaugrohre das Speichermedium aus dem Wärmespeicher ansaugen und über die Verteilrohre zu den Strömungsrohren befördern. An den Verteilrohren, welche sich sowohl innerhalb als auch außerhalb des Wärmespeichers befinden können, sind mehrere Strömungsrohre erfindungsgemäß so angeordnet, dass sich möglichst gleichmäßige Strömungen durch die Strömungsrohre einstellen, wobei die Strömungsrohre so geformt oder gebogen sind, dass die Einströmungsrichtung tangential zu den innen liegenden Wärmetauschern gerichtet ist, um möglichst die Wärmetauscher direkt anzuströmen und dabei partiell eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit an den Oberflächen der schraubenförmig angeordneten Wärmetauschen zu erreichen.
  • Es entstehen dabei partiell turbulente Oberflächenströmungen im Bereich der auf den Wärmetauschern auftreffenden Strömung. Die Einströmung des Speichermediums am Ende der Strömungsrohre führt beim tangentialen Auftreffen auf die Wärmetauscher zu einer stark erhöhten Wärmeübertragung vom wärmeabgebenden Kältemittel in den Wärmetauschern, hin zum wärmeaufnehmenden Speichermedium.
  • Nachdem das tangential eingeströmte Speichermedium an den Wärmetauschern vorbeigeströmt ist, kommt es automatisch zu einer zylindrischen Kreisbewegung des Speichermediums um die Wärmetauscher herum. Die Drehrichtung wird durch die Anordnung der Strömungsrohre vorgegeben. Die Strömungsrichtung kann wahlweise im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgen. Im unten dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Drehrichtung gegen den Urzeigersinn. Es ergeben sich durch diese Zwangsdrehung automatisch übereinander bzw. untereinander drehende Schichten mit gleicher Temperatur (Isothermen). Der Erfinder nennt diesen Effekt „Coriolis-Effekt“, ähnlich der entstehenden Strömungswirbel von Hoch- und Tiefdruckgebieten auf der Erde.
  • Da die entstehende zylindrische Kreisbewegung innerhalb der horizontalen Schichten im Wärmespeicher durch die drehzahlgeregelten Ladepumpen permanent angetrieben wird, kommt es zu einer kontinuierlichen, laminaren, zylindrischen Kreisbewegung des Speichermediums im gesamten Wärmespeicher, wobei die verschiedenen Schichten durchaus etwas unterschiedliche Geschwindigkeiten haben können. Die Schichten in Höhe der Strömungsrohre sind dabei am schnellsten, während die daneben liegenden Schichten etwas langsamer drehen. Diese unterschiedlichen Geschwindigkeiten sind vom Erfinder durchaus gewollt und im Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme der 3 genau beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung der Wärmetauscher und der Strömungsrohre hat mehrere Vorteile:
    • Durch die permanente zylindrische Drehbewegung des Speichermediums, kommt es zu einem permanenten aktiven Wärmeübergang zwischen den Wärmetauschern und dem Speichermedium.
  • Eine Temperaturschichtung im Wärmespeicher, - oben heiß - in der Mitte warm - unten kühl, bleibt trotz der permanenten zylindrischen Kreisbewegung erhalten.
  • Durch die hocheffizienten drehzahlgeregelten Ladepumpen lässt sich die zylindrische Kreisbewegung nahezu beliebig beschleunigen oder verlangsamen.
  • Ist die Wärmeübertragung an den Wärmetauschern beispielsweise zu gering, werden die Ladepumpen beschleunigt, so dass es durch eine schnellere Ausströmung an den Strömungsrohren zu einer schnelleren zylindrischen Kreisbewegung kommt und somit die Wärmeübertragung gesteigert werden kann.
  • Ist die Wärmeübertragung beispielsweise ausreichend, können die Ladepumpen verlangsamt werden, damit die heiß=oben, warm=Mitte und kühl=unten Schichtung im Wärmespeicher gesteigert wird und somit die Temperaturspreizung im gesamten Wärmespeicher vergrößert wird.
  • Wird beispielsweise das Speichermedium im oberen Bereich des Wärmespeichers zu heiß, können die drehzahlgeregelten Ladepumpen beschleunigt oder auf maximale Drehzahl gebracht werden. Die hohe Drehzahl führt dann zu einer Verminderung der ungewollt hohen Temperatur im obersten Bereich des Wärmespeichers, weil die starke zylindrische Kreisbewegung für etwas mehr Durchmischung des Speichermediums sorgt.
  • Mit Hilfe von mehreren an der Außenwand des Wärmespeichers angeordneten Temperaturfühlern und mit Hilfe einer elektronischen Steuerung, kann permanent die momentane Temperaturverteilung - oben heiß - in der Mitte warm - unten kühl - des Speichermediums gemessen und ausgewertet werden und die Drehzahl der drehzahlgeregelten Ladepumpen entsprechend des Betriebszustandes bzw. des Ladezustands des Wärmespeichers angepasst werden.
  • Durch die elektronische Steuerung kann auch die Drehzahl des Verdichters oder Kompressors gezielt verändert werden. Ist beispielsweise die Wärmeerzeugung an den Wärmetauschern zu hoch, kann die Drehzahl des Verdichters vermindert werden. Ist beispielsweise die Wärmeerzeugung an den Wärmetauschern zu niedrig, kann die Drehzahl des Verdichters erhöht werden. Ist beispielsweise die Temperatur im obersten Bereich des Wärmespeichers zu hoch, kann die Drehzahl des Verdichters vermindert werden.
  • Durch die gezielte Beeinflussung sowohl der drehzahlgeregelten Ladepumpen, als auch des drehzahlgeregelten Verdichters mittels der elektronischen Steuerung, kann der Ladezustand des Wärmespeichers bzw. die Temperaturschichtung des Speichermediums sehr präzise eingestellt und gehalten werden. Ist beispielsweise eine Temperaturschichtung von oben 55°C, Mitte 45°C und unten 35°C erwünscht, kann durch dieses Regelsystem mit Hilfe der elektronischen Steuerung dieses Temperaturniveau nicht nur erreicht sondern auch gehalten werden.
  • Die elektronische Steuerung hat zu diesem Zweck mehrere PID Regler integriert, welche proportional, integral und differential regeln können. Eine entsprechend programmierte Software entscheidet je nach Betriebszustand des Speichermediums, welche regeltechnische Maßnahme in der jeweiligen Situation benötigt wird.
  • Der erfindungsgemäße Wärmespeicher kann zusätzlich über einen weiteren innen liegenden rohrförmigen Wärmetauscher verfügen, in welchem Brauchwasser erwärmt wird und nach der Erwärmung den Zapfstellen im Gebäude zugeführt werden kann. Dieser Wärmetauscher wird in der Praxis als Edelstahl-Wellrohr-Wärmetauscher ausgeführt werden, wobei dessen Zulauf im Wärmespeicher auf direktem Wege von ganz oben nach ganz unten geführt wird und anschließend schraubenförmig wieder von ganz unten nach ganz oben zum Auslauf geführt wird. Das hat den Vorteil, dass sich das kalte Brauchwasser langsam von unten nach oben erwärmen kann und sogar zur gewünschten Temperaturschichtung im Wärmespeicher positiv beitragen kann. Wird sehr viel Brauchwasser gezapft, kann zur Unterstützung der Wärmeübertragung die drehzahlgeregelte Ladepumpe zugeschaltet werden.
  • Sollte die erfindungsgemäße hocheffiziente Hochtemperatur-Wärmepumpe als Luft/Wasser-Wärmepumpe ausgeführt werden, so wird im Winter der Verdampfer, welcher sich im Freien befindet, vereisen. Dies ist ein natürlicher Vorgang, da das Kältemittel während des Betriebes der Wärmepumpe immer wesentlich kälter als die Außenluft sein muss, um Umweltwärme aus der Luft aufnehmen zu können. Da der Verdampfer im Laufe der Zeit immer mehr Eis ansetzt, muss dieses Eis von Zeit zu Zeit wieder abgetaut werden. Dazu wird ein Vier-Wege-Ventil, welches sich im Kältemittelkreislauf befindet, so umgestellt, dass in diesem Betriebszustand des Abtauens Wärme aus dem Wärmespeicher entnommen wird und dem Verdampfer als Abtauwärme zur Verfügung steht. Ist der Verdampfer wieder eisfrei, kann das Vier-Wege-Ventil wieder auf Heizen umschalten und die Wärmeerzeugung kann fortgesetzt werden. Der Vorteil bei der erfindungsgemäßen Wärmepumpe ist, dass während des Abtauprozesses die elektronisch geregelte Ladepumpe auf 100% Leistung gestellt werden kann. Dies bewirkt, dass die Wärmetauscher im Inneren des Wärmespeichers in diesem Moment viel Wärme aufnehmen können und das stark erwärmte Kältemittel den vereisten Verdampfer sehr schnell wieder abtauen kann. Somit kann der Abtauprozess gegenüber handelsüblichen Wärmepumpen stark verkürzt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass sich das kalte Kältemittel während des Abtauprozesses im Wärmespeicher von unten nach oben erwärmt und dabei die Temperaturschichtung im Wärmespeicher nicht abgebaut oder zerstört wird, sondern sogar erhöht wird, da es besonders im unteren Teil des Wärmespeichers kühler wird.
  • Am erfindungsgemäßen Wärmespeicher können eine oder mehrere Heizungsumwälzpumpen angeschlossen werden. Diese können je nach Funktion mit oder ohne Heizungsmischer ausgerüstet werden. An die Heizungsumwälzpumpen, welche in verschiedenen Höhen am Wärmespeicher angeschlossen sind, können alle denkbaren Wasserheizungssysteme wie Heizkörper, Fußbodenheizungen, Wandheizungen, Deckenheizungen, Heizgebläse usw. angeschlossen werden. Die Höhe des Anschlusses am Wärmespeicher hängt vom gewünschten Temperaturniveau des Heizsystems ab. Beispielsweise wird man ein Heizkörpersystem weiter oben und ein Fußbodenheizungssystem weiter unten an Wärmespeicher anschließen, um die gewünschte Temperatur der Temperaturschichtung anzuzapfen, welche der Vorlauftemperatur des Heizsystems entspricht.
  • Die erfindungsgemäße Wärmepumpe kann im Sommer auf Kühlen umgestellt werden. Dazu wird durch die elektronische Steuerung zunächst das bereits oben erwähnte Vier-Wege-Ventil auf Abtauen bzw. Kühlen umgestellt. Abtauen im Winter ist sowohl technisch als auch thermodynamisch die gleiche Funktion wie Kühlen im Sommer. Zusätzlich werden noch zwei Drei-Wege-Ventile so umgestellt, dass kaltes Kältemittel durch einen zusätzlichen externen Wärmetauscher fließt, wobei das kalte Kältemittel das Speichermedium in diesem Wärmetauscher abkühlt und in diesem Betriebszustand das Speichermedium zum Kühlmedium wird. In diesem Betriebszustand wird der Wärmespeicher vollständig umgangen, damit das heiße Speichermedium im Wärmespeicher nicht abkühlt und im Sommer während des Kühlvorgangs jederzeit heißes Brauchwasser zum Duschen und Baden aus dem Wärmespeicher entnommen werden kann. Der externe Wärmetauscher wird in der Regel ein Plattenwärmetauscher sein, welcher im Gegenstromprinzip angefahren wird.
  • Die elektronische Steuerung ist in diesem Betriebszustand auf Brauchwasservorrang gestellt. Dies bedeutet, dass vorrangig immer der Wärmespeicher im Heizbetrieb erwärmt wird und nachrangig das Gebäude im Kühlbetrieb betrieben wird. Dadurch, dass das Gebäude selbst ein großes Speichermedium darstellt, bemerken die Bewohner die Umstellung von Heizen auf Kühlen und umgekehrt nicht.
  • Ausführungsbeispiel:
  • Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen und der Bezugszeichenliste näher erläutert.
  • 2a und 3 der anhängenden Zeichnungen zeigen schematisch eine hocheffiziente Hochtemperatur-Wärmepumpenheizung gemäß der Erfindung, welche in diesem Beispiel als Luft/Wasser-Wärmepumpe ausgeführt ist, mit den entsprechenden Anordnungen der erfindungsgemäßen Bauteile.
  • Das Kältemittel der erfindungsgemäßen hocheffizienten Hochtemperatur-Luft/Wasser-Wärmepumpe für Gebäudeheizung und Brauchwassererwärmung wird durch einen Kältemittelverdampfer (1c) unter zu Hilfenahme eines Ventilators (1f) erhitzt, durch einen drehzahlgeregelten Verdichter bzw. Kältemittelkompressor (1d) komprimiert und dabei so stark erhitzt, dass das Kältemittel im Winter über 100°C heiß werden kann. Anschließend wird das heiße Kältemittel mittels der Heißgasleitung (1e) in den Wärmespeicher (11) geleitet, um sogleich in den Primärkreis des oben angeordneten Wärmetauschers = Kondensator (4), welcher aus einem blanken Kupferrohr besteht, gepumpt zu werden. Das Kältemittel strömt als gasförmiges Heißgas in den sehr groß ausgelegten Kondensator (4) von oben hinein, durchströmt den von oben nach unten schraubenförmig angeordneten Kondensator (4), wird dabei enthitzt und sogleich verflüssigt, wobei sich das Kältemittel so stark abkühlt, dass es den Kondensator (4) als vollkommen verflüssigtes Kältemittel mit ca. 55°C wieder verlässt. Das den Kondensator (4) umgebende flüssige Speichermedium (10) hat dabei die abgegebene Kondensationswärme nahezu vollständig und nahezu verlustfrei aufgenommen. Das verflüssigte Kältemittel wird anschließend in den unterhalb des Kondensators (4) liegenden zweiten Wärmetauscher = Unterkühler (5) gepumpt. Der zweite Wärmetauscher = Unterkühler (5) besteht in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einem blanken Kupferrohr, welches jedoch einen geringeren Durchmesser als das Kupferrohr des Kondensators (4) aufweist. Der ebenfalls sehr groß ausgelegte Unterkühler (5) kühlt das bereits verflüssigte Kältemittel weiter ab und unterkühlt es. Dabei wird die Restwärme aus der flüssigen Phase des Kältemittels entnommen. Das den Unterkühler (5) umgebende Speichermedium (10) hat dabei die abgegebene Wärme nahezu vollständig und nahezu verlustfrei aufgenommen. Jetzt wird das Kältemittel über die Kondensatleitung (1a) zum regelbaren Expansionsventil (1b) gepumpt. Da das flüssige Kältemittel bereits in einem stark unterkühlten Zustand von beispielsweise +30°C zum regelbaren Expansionsventil (1b) gelangt, kann das regelbare Expansionsventil (1b) auch im Winter relativ weit öffnen und relativ viel Kältemittel hindurchlassen. Der Vorteil der starken Unterkühlung des Kältemittels im Unterkühler (5) liegt darin, dass das Kältemittel im kalten Winter nach dem Expansionsventil (1b) bis auf -30°C oder darunter abgekühlt werden kann. Dadurch benötigt diese erfindungsgemäße hocheffiziente Hochtemperatur-Luft/Wasser-Wärmepumpe im kalten Winter keinen zusätzlichen Elektroheizstab, sondern kann monovalent betrieben werden. Nach dem Expansionsventil (1b) gelangt das kalte Kältemittel wieder in den Kältemittelverdampfer (1c), worin es erneut viel Wärme aus der Luft aufnehmen kann. Anschließend gelangt das Kältemittel wieder zum drehzahlgeregelten Kältemittelkompressor (1d), welcher das Kältemittel wieder stark komprimiert und dabei stark erhitzt und der kältetechnische Kreisprozess beginnt von neuem.
  • Die Durchmesser und die Längen der schraubenförmig gewickelten blanken Kupferrohre der Wärmetauscher (4+5) richten sich nach der erforderlichen Wärmeleistung der Wärmepumpe (Modulgröße) bzw. nach der vorher berechneten Heizlast des zu beheizenden Gebäudes.
  • Das Speichermedium (10) im Wärmespeicher (11) ist in diesem Ausführungsbeispiel enthärtetes Heizungswasser, welchem zusätzlich ein spezielles Korrosionsschutzmittel und ein spezielles Schmiermittel für die Pumpenschmierung zugesetzt wurde.
  • Außerhalb des Wärmespeichers (11) befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel von 3 nur eine hocheffiziente drehzahlgeregelte Ladepumpe (13), welche durch das Ansaugrohr (12) das Heizungswasser (10) aus dem Wärmespeicher (11) ansaugt und über das Verteilrohr (14) zu den Strömungsrohren (15) befördern. An dem Verteilrohr (14), welches sich außerhalb des Wärmespeichers (11) befindet, sind in diesem Ausführungsbeispiel nicht vier sondern sechs Strömungsrohre (15) so angeordnet, dass sich möglichst gleichmäßige Volumenströme durch die Strömungsrohre (15) einstellen, wobei die Strömungsrohre (15) so geformt oder gebogen sind, dass die Einströmungsrichtung tangential zum innen liegenden Wärmetauscher (5) gerichtet ist, um möglichst den Wärmetauscher (5) direkt anzuströmen und dabei partiell eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit an der Oberfläche des schraubenförmig angeordneten Wärmetausches (5) zu erreichen.
  • Am jeweiligen Auslass der Strömungsrohre (15), entstehen turbulente Strömungen, welche an dieser Stelle gewollt sind. Die Einströmung des Heizungswassers (10) am Ende der Strömungsrohre (15) führt beim tangentialen Auftreffen auf den Wärmetauscher (5) zu einer stark erhöhten Wärmeübertragung vom wärmeren Kältemittel im Wärmetauscher (5), hin zum kühleren Heizungswasser (10). Nachdem das tangential eingeströmte Heizungswasser (10) an dem Wärmetauscher (5) vorbeigeströmt ist, kommt es automatisch zu einer zylindrischen Kreisbewegung des Speichermediums (10) um den Wärmetauscher (5) herum. Die Drehrichtung wird durch die Anordnung der Strömungsrohre (15) vorgegeben. Die Strömungsrichtung wurde in diesem Ausführungsbeispiel gemäß 2a gegen den Uhrzeigersinn gewählt. Es ergeben sich durch diese Zwangsdrehung automatisch übereinander bzw. untereinander drehende Schichten mit gleicher Temperatur (Isothermen). Der Erfinder nennt diesen Effekt „Coriolis-Effekt“, ähnlich der entstehenden Strömungswirbel von Hoch- und Tiefdruckgebieten auf der Erde.
  • In 2b erkennt man, dass hier die Strömungsrichtung im Uhrzeigersinn gewählt wurde. Physikalisch macht die Drehrichtung prinzipiell keinen Unterschied. Wichtig ist aber, dass das Kältemittel, welches in den Wärmetauschern (4+5) im Wärmespeicher (11) schraubenförmig von oben nach unten fließt, immer in Gegenstromrichtung zur gewählten Strömungsrichtung (16) des Heizungswassers (10) fließt. Das Gegenstromprinzip erhöht den Wirkungsgrad der Wärmetauscher (4+5).
  • Da die entstehende zylindrische Kreisbewegung (16) innerhalb der horizontalen Schichten im Wärmespeicher (11) durch die drehzahlgeregelte Ladepumpe (13) permanent angetrieben wird, kommt es zu einer kontinuierlichen und größtenteils laminaren, linksdrehenden, zylindrischen Kreisbewegung des Heizungswassers (10) im gesamten Wärmespeicher (11), wobei die verschiedenen Schichten durchaus etwas unterschiedliche Geschwindigkeiten haben können. Im unteren Teil des Wärmespeichers (11) ist die Kreisbewegung logischerweise schneller, während sie im oberen Teil des Wärmespeichers (11) immer langsamer wird. Das ist erfindungsgemäß so gewollt, damit sich eine besonders hohe Temperaturspreizung im Wärmespeicher (11) einstellen kann.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung hat dadurch mehrere Vorteile gleichzeitig:
    1. 1. Es entsteht ein permanenter aktiver Wärmeübergang zwischen den Wärmetauschern (4+5) und dem Heizungswasser (10).
    2. 2. Eine Temperaturschichtung im Wärmespeicher (11), oben heiß, in der Mitte warm und unten kühl bleibt trotz der permanenten zylindrischen Kreisbewegung (16) erhalten, da das Heizungswasser in unterschiedlichen Höhen unterschiedliche Dichten aufweist.
    3. 3. Durch die drehzahlgeregelte Ladepumpe (13) lässt sich die zylindrische Kreisbewegung (16) stufenlos beschleunigen oder verlangsamen. Ist die Wärmeübertragung am Wärmetauscher (5) beispielsweise zu gering, wird die drehzahlgeregelte Ladepumpe (13) beschleunigt. Dadurch steigt sowohl die Strömungsgeschwindigkeit in den Strömungsrohren (15), als auch die Austrittsgeschwindigkeit am Ende der Strömungsrohre (15) stark an. Durch die starke Strömung wird dem Wärmetauscher (5) mehr Wärme entzogen und die Wärmeübertragung vom Kältemittel auf das Heizungswasser (10) verbessert sich sofort. Ist die Wärmeübertragung anschließend wieder ausreichend, kann die Ladepumpe (13) wieder etwas verlangsamt werden, damit die heiß=oben, warm=Mitte und kühl=unten Schichtung im Wärmespeicher (11) nicht abgebaut wird. Wird beispielsweise das Speichermedium (10) im oberen Bereich des Wärmespeichers (11) mit über 60°C zu heiß und es besteht die Gefahr, dass bei über 60°C vermehrt Kalk im Inneren des Wärmetauschers zur Warmwasserbereitung (20) angelagert wird, kann die drehzahlgeregelte Ladepumpe (13) beschleunigt oder sogar auf die maximale Drehzahl gebracht werden. Die hohe Drehzahl führt dann zu einem maximalen Volumenstrom an den Strömungsrohren (15), zu einer maximalen zylindrischen Kreisbewegung (16) im Wärmespeicher (11), zu einer in dieser Situation gewollten kurzfristigen Vermischung der horizontalen Schichten und somit zu einer Verminderung der ungewollt hohen Temperatur im obersten Bereich des Wärmespeichers (11).
    4. 4. Mit Hilfe von mehreren an der Außenwand des Wärmespeichers (11) angeordneten Temperaturfühlern (7a bis 7e) und mit Hilfe einer elektronischen Steuerung (3), kann permanent die momentane Temperaturverteilung des Speichermediums (10) oben heiß, in der Mitte warm und unten kühl ermittelt und ausgewertet werden und die Drehzahl der drehzahlgeregelten Ladepumpe (13) entsprechend des Betriebszustandes bzw. des Ladezustands des Wärmespeichers (11) bedarfsgerecht verändert werden.
    5. 5. Durch die elektronische Steuerung (3) kann auch die Drehzahl des Verdichters (1d) gezielt verändert werden. Ist beispielsweise die Wärmeerzeugung an den Wärmetauschern (4+5) zu hoch, kann die Drehzahl des Verdichters (1d) vermindert werden. Ist beispielsweise die Wärmeerzeugung an den Wärmetauschern (4+5) zu niedrig, kann die Drehzahl des Verdichters (1d) erhöht werden. Ist beispielsweise die Temperatur im obersten Bereich des Wärmespeichers (11) zu hoch, kann die Drehzahl des Verdichters (1d) vermindert werden.
    6. 6. Durch die gezielte Beeinflussung sowohl der Drehzahl der drehzahlgeregelten Ladepumpe (13) als auch die gezielte Beeinflussung der Drehzahl des Verdichters (1d), kann der Ladezustand des Wärmespeichers (11) bzw. die Temperaturschichtung des Heizungswassers (10) präzise eingestellt werden. Ist beispielsweise eine Temperaturschichtung von oben 55°C, Mitte 45°C und unten 35°C erwünscht, kann durch dieses Regelsystem mit Hilfe der elektronischen Steuerung (3) dieses Temperaturniveau nicht nur erreicht, sondern auch gehalten werden. Die elektronische Steuerung (3) hat zu diesem Zweck mehrere PID Regler integriert, welche proportional, integral und differential regeln können. Eine entsprechend programmierte Software entscheidet je nach Betriebszustand des Heizungswassers (10), welche regeltechnische Maßnahme in der jeweiligen Situation benötigt wird.
    7. 7. Es wird in der Praxis versucht, möglichst häufig einen idealen Betriebszustand zu erreichen. Dieser ideale Betriebszustand besteht darin, mit möglichst wenig elektrischer Antriebsleistung des Verdichters (1d) möglichst gut die gewünschte Temperaturschichtung im Wärmespeicher (11), gemessen an den Temperaturfühlern (7a bis 7e), zu erreichen und beizubehalten. Während dieses Betriebszustandes hat die erfindungsgemäße Wärmepumpe im Gegensatz zu handelsüblichen Wärmepumpen Arbeitszahlen zwischen 5 und 9. Dies bedeutet, dass beispielsweise mit einem Kilowatt elektrischer Leistung, zwischen 5 und 9 Kilowatt Wärmeleistung erzeugt werden können.
  • In 3 erkennt man einen weiteren innen liegenden rohrförmigen Wärmetauscher (20), in welchem kaltes Brauchwasser erwärmt wird. Dieser Wärmetauscher zur Brauchwassererwärmung (20) wird in der Regel als Edelstahl-Wellrohr ausgeführt, wobei dieses zunächst im Wärmespeicher (11) durch das Rohr (22) von ganz oben nach ganz unten geführt wird und dann schraubenförmig wieder nach ganz oben geführt wird. Das hat den Vorteil, dass sich das kalte Brauchwasser von unten nach oben erwärmt und durch seine Abkühlung, welche von unten nach oben verläuft, zur Temperaturschichtung im Wärmespeicher (11) positiv beiträgt. Das erwärmte Brauchwasser verlässt den Wärmespeicher (11) durch das Rohr (21) und gelangt anschließend zu den jeweiligen Warmwasser Zapfstellen im Gebäude. Dieser Wärmetauscher zur Brauchwassererwärmung (20) ist mit circa 25 Metern Länge relativ lang, so dass das erwärmte Brauchwasser den Wärmespeicher (11) am Rohr (21) mit nahezu der gleichen Temperatur verlässt, welche am Temperaturfühler (7a) gemessen werden kann. Da der Wärmespeicher (11) mit beispielsweise 500 Liter oder 800 Liter Inhalt relativ groß ausgelegt ist, kann durch den Wärmetauscher (20) eine relativ große Menge Brauchwasser erzeugt werden, bis das Heizungswasser (10) im Wärmespeicher (11) soweit abgekühlt oder erschöpft ist, dass die Wärmepumpe wieder einschalten muss, um wieder heißes Heizungswasser (10) zu erzeugen und im Wärmespeicher (11) einzuschichten. Wird sehr viel heißes Brauchwasser in kurzer Zeit benötigt, kann zusätzlich die drehzahlgeregelte Ladepumpe (13) kurzfristig eingeschaltet und mit voller Drehzahl betrieben werden, damit die Wärmeübertragung zwischen dem Heizungswasser (10) und dem Brauchwasser im Wärmetauscher (20) nochmals erhöht werden kann.
  • In 3 erkennt man eine am Wärmespeicher (11) rechts oben angeordnete Heizungsumwälzpumpe für Heizkörper (25). Diese versorgt verschiedene Heizkörper, welche sich in den Räumen des zu beheizenden Gebäudes befinden. Die Heizungsumwälzpumpe (25) verfügt in der Regel zusätzlich über einen nicht dargestellten Heizungsmischer. Durch diesen kann die gewünschte Vorlauftemperatur zu den Heizkörpern eingestellt werden.
    Im Mittleren rechten Bereich des Wärmespeichers (11) erkennt man eine Heizungsumwälzpumpe für Fußbodenheizung (27). Diese versorgt verschiedene Zonen einer Fußbodenheizung, welche sich in den Räumen des zu beheizenden Gebäudes befinden. Die Heizungsumwälzpumpe (27) verfügt in der Regel zusätzlich über einen nicht dargestellten Heizungsmischer. Durch diesen kann die gewünschte Vorlauftemperatur der Fußbodenheizung eingestellt werden. Die gewünschten Vorlauftemperaturen werden an der elektronischen Steuerung (3) mittels einer Heizkurve, z. B. 1,0 für Heizkörper und z. B. 0,5 für Fußbodenheizungen eingestellt. Dazu wird die Außentemperatur am Temperaturfühler (7f) gemessen und entsprechend der eingestellten Heizkurve die gewünschte Vorlauftemperatur von der elektronischen Steuerung (3) berechnet.
  • Da die erfindungsgemäße hocheffiziente Hochtemperatur-Wärmepumpe in diesem Ausführungsbeispiel als Luft/Wasser-Wärmepumpe ausgeführt ist, wird im Winter der Verdampfer (1c), welcher sich im Freien außerhalb des Gebäudes befindet, vereisen. Dies ist ein natürlicher Vorgang, da das Kältemittel im Verdampfer (1c) während des Betriebes der Wärmepumpe immer wesentlich kälter als die Außenluft ist, um Umweltwärme aus der Luft aufnehmen zu können. Da der Verdampfer (1c) im Laufe des Betriebes immer mehr Eis ansetzen wird, muss dieses Eis von Zeit zu Zeit wieder abgetaut werden. Dazu wird ein Vier-Wege-Ventil, welches sich im Kältemittelkreislauf des Außengerätes befindet und hier nicht explizit dargestellt ist, so umgestellt, dass in diesem Betriebszustand des Abtauens, Wärme aus dem Wärmespeicher (11) entnommen wird und dem Verdampfer (1c) als Abtauwärme zur Verfügung steht. Ist der Verdampfer (1c) wieder eisfrei, kann das Vier-Wege-Ventil wieder auf Heizen umschalten und die Wärmeerzeugung kann fortgesetzt werden. Der Vorteil bei der erfindungsgemäßen Wärmepumpe ist, dass während des Abtauprozesses die elektronisch geregelte Ladepumpe (13) auf 100% Leistung gestellt werden kann. Dies bewirkt, dass die Wärmetauscher (4+5) im inneren des Wärmespeichers in diesem Moment viel Wärme aus dem Heizungswasser (10) aufnehmen können und das dadurch stark erwärmte Kältemittel den vereisten Verdampfer (1c) sehr schnell wieder abtauen kann. Somit kann der Abtauprozess gegenüber handelsüblichen Wärmepumpen stark verkürzt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass sich das kalte Kältemittel während des Abtauprozesses im Wärmespeicher (11) bzw. in den Wärmetauschern (5+4) von unten nach oben erwärmt und dabei die Temperaturschichtung im Wärmespeicher (11) nicht abgebaut oder zerstört wird, sondern sogar erhöht wird, da es besonders im unteren Teil des Wärmespeichers (11) kühler wird.
  • In 4 erkennt man das Drei-Wege-Ventil (1h), das Drei-Wege-Ventil (1g) und den außerhalb des Wärmespeichers (11) befindlichen Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher (1i). Soll die Wärmepumpe im Sommer auf Kühlen umgestellt werden, schaltet die elektronische Steuerung (3) zunächst ein nicht abgebildetes 4-Wege-Ventil, welches sich im Außengerät der Luft/Wasser-Wärmepumpe befindet auf Kühlen um. Dadurch läuft das Kältemittel in der Gegenrichtung durch die Wärmepumpe. Gleichzeitig werden durch die elektronische Steuerung (3) die Ventile (1h) und (1g) so umgestellt, dass das Kältemittel jetzt nicht mehr durch die Wärmetauscher (4) und (5) fließt, sondern durch den externen Wärmetauscher (1i) strömt, welcher in diesem Betriebszustand durch das ankommende kalte Kältemittel primärseitig gekühlt wird (siehe Strömungspfeile). Auf der Sekundärseite wird der Wärmetauscher (1i) von Heizungswasser durchflossen, welches durch das kalte Kältemittel abgekühlt wird und anschließend zu Kühlzwecken beispielsweise durch eine Fußbodenheizung, Wandheizung, Deckenheizung oder durch ein Kühlgebläse gepumpt wird. Dazu benötigt man sekundärseitig eine zusätzliche nicht abgebildete Heizungsumwälzpumpe. Das abgekühlte Heizungswasser nimmt in den Räumen des Gebäudes Wärme auf und befördert es zum Wärmetauscher (1i), wo die aufgenommene Wärme an das kalte Kältemittel wieder abgegeben wird. Somit ist der Kühlkreislauf wieder geschlossen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1a
    Kondensatleitung
    1b
    Expansionsventil
    1c
    Verdampfer
    1d
    Verdichter = Kältemittelkompressor
    1e
    Heißgasleitung
    1f
    Ventilator
    1g
    Drei-Wege-Ventil
    1h
    Drei-Wege-Ventil
    1i
    Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher
    3
    Elektronische Steuerung
    4
    Erster Wärmetauscher = Kondensator
    5
    Zweiter Wärmetauscher = Unterkühler
    7a bis 7e
    Temperaturfühler
    10
    Speichermedium
    11
    Wärmespeicher
    12
    Ansaugrohr
    13
    elektronisch geregelte Ladepumpe
    14
    Verteilrohr
    15
    Strömungsrohre
    16
    zylindrische Kreisbewegung (in Pfeilrichtung)
    20
    Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung
    21
    Ausgang Warmwasser
    22
    Eingang Kaltwasser
    25
    Heizungsumwälzpumpe für Heizkörper
    27
    Heizungsumwälzpumpe für Fußbodenheizung

Claims (8)

  1. Die erfindungsgemäße hocheffiziente Hochtemperatur-Wärmepumpe verfügt über ein Expansionsventil (1b), einen Verdampfer (1c), einen Verdichter (1d), mindestens einen rohrförmigen Kondensator (4) und mindestens einen rohrförmigen Unterkühler (5), wobei alle diese Bauteile von Kältemittel durchflossen werden und wobei a) der vorgeschaltete rohrförmige Kondensator (4) über dem nachgeschalteten rohrförmigen Unterkühler (5) angeordnet ist und beide Wärmetauscher (4+5) schraubenförmig innerhalb des Wärmespeichers (11) in zylindrischer Form so befestigt sind, dass sie von einem flüssigen Speichermedium (10) vollständig umflossen werden können, b) wobei eine oder mehrere drehzahlgeregelte Ladepumpen (13), welche sich im Äußeren des Wärmespeichers (11) befinden, das Speichermedium (10) über die Ansaugrohre (12) ansaugen und über die Verteilrohre (14) und die Strömungsrohre (15) wieder in den Wärmespeicher (11) hinein strömen lassen, c) wobei das Speichermedium (10) von den Strömungsrohren (15) tangential direkt zu den rohrförmigen Wärmetauschern (4+5) gelenkt wird, d) wobei an der Oberfläche der Wärmetauscher (4+5) turbulente Strömungen entstehen, welche den Wärmeübergang von den heißeren Wärmetauschern (4+5) zum kühleren Speichermedium (10) stark verbessern, e) wobei sich nach der tangentialen Einströmung eine zylindrische Kreisbewegung (16) des Speichermediums (10) innerhalb des Wärmespeichers (11) einstellt, f) wobei sich darüber hinaus im gesamten Wärmespeicher (11), bedingt durch die gerichtete Einströmung des Speichermediums (10), unterschiedliche Wärmeschichten des Speichermediums (10) bilden, welche sowohl unterschiedlich schnelle Kreisbewegungen vollziehen, als auch unterschiedliche Temperaturen aufweisen, g) wobei die drehzahlgeregelten Ladepumpen (13) durch eine elektronische Steuerung (3) in ihrer Drehzahl so angesteuert werden können, dass sowohl die Strömungsgeschwindigkeit in den Strömungsrohren (15), die Ausströmungsgeschwindigkeit am Ende der Strömungsrohre (15) und somit die geschichteten zylindrischen Kreisbewegungen (16) beschleunigt oder verlangsamt werden können, h) wobei durch die Temperaturfühler (7a) bis (7e), welche von oben nach unten am Wärmespeicher (11) befestigt sind, die Temperaturschichtung von oben nach unten im Wärmespeicher (11) permanent gemessen werden kann und die elektronische Steuerung (3) mittels mehrerer PID Reglern und einer für diesen Zweck programmierten Software entscheiden kann, i) ob zum Zweck der optimalen Wärmeübertragung zwischen den Wärmetauschern (4+5) und dem Speichermedium (10), die drehzahlgeregelten Ladepumpen (13) schneller oder langsamer laufen sollen, j) ob zum Zweck der Maximierung der Arbeitszahl der Wärmepumpe, der Verdichter (1d) langsamer laufen kann, k) ob zur Begrenzung der Temperatur im oberen Bereich des Wärmespeichers (11), die drehzahlgeregelten Ladepumpen (13) schneller und gleichzeitig der Verdichter (1d) langsamer laufen kann, I) ob nach Erreichen einer einstellbaren Abschalttemperatur im Wärmespeicher (11) die Wärmepumpe gestoppt werden soll, m) ob nach einer Abkühlungsphase des Wärmespeichers (11) und nach Unterschreiten einer einstellbaren Einschalttemperatur die Wärmepumpe wieder gestartet werden soll, n) ob entsprechend der Außentemperatur, welche außerhalb des zu beheizenden Gebäudes durch einen weiteren Temperaturfühler (7f) gemessen wird, der Verdichter (1d) je nach Jahreszeit und aktueller Außentemperatur im Sommerhalbjahr langsamer und im Winterhalbjahr schneller laufen soll.
  2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrohre (15) sowohl von oben gesehen nach rechts gebogen werden können und sich somit eine zylindrische Kreisbewegung (16) gegen den Uhrzeigersinn ergibt, als auch von oben gesehen nach links gebogen werden können und sich somit eine zylindrische Kreisbewegung (16) im Uhrzeigersinn ergibt.
  3. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine drehzahlgeregelte Ladepumpe (13) mit einem Ansaugrohr (12), einem Verteilrohr (14) und beliebig vielen Strömungsrohren (15) zur Anwendung kommen.
  4. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Verteilrohren (14) eine geradzahlige Anzahl von Strömungsrohren (15) zur Anwendung kommt.
  5. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (10) mittig in die Verteilrohre (14) eingeleitet wird, so dass sich die gleiche Anzahl von Strömungsrohren (15) oberhalb und die gleiche Anzahl von Strömungsrohren (15) unterhalb der Ladepumpe (13) befinden und somit sowohl die Anordnung als auch die Einströmung symmetrisch ist.
  6. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Wärmespeichers (11) eine Heizungsumwälzpumpe (25) für Heizkörper und / oder eine Heizungsumwälzpumpe (27) für Fußbodenheizung mit einem Rücklaufrohr (26) zur Anwendung kommen.
  7. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Wärmespeichers (11) ein zusätzlicher rohrförmiger Wärmetauscher (20) mit einem Eingang für Kaltwasser (22) und einem Ausgang für Warmwasser (21) eingebaut ist und mit Hilfe der Wärmetauscher (4+5) und dem stark erwärmten Speichermedium (10) heißes Brauchwasser erzeugt und für die Bewohner des Gebäudes bereit gestellt werden kann.
  8. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Umschalten des Drei-Wege-Ventils (1h) und des Drei-Wege-Ventils (1g) die Wärmepumpe auf Kühlen umgestellt wird und der für Kühlzwecke zusätzlich eingebaute Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher (1i) primärseitig mit kaltem Kältemittel durchströmt wird, so dass sekundärseitig das durch diesen Vorgang abgekühlte Speichermedium (10) durch das Gebäude gepumpt werden kann, um überschüssige Wärme aus dem Gebäude aufzunehmen und diese über den Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher (1i) der Wärmepumpe zuzuleiten, so dass diese die abzuführende Wärme mit Hilfe des Verdampfers (1c) und des Ventilators (1f), an die Umwelt abgeben kann.
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