DE19851889C2 - Method for operating an air / water heat pump with energy recycling and device for carrying out the method - Google Patents

Method for operating an air / water heat pump with energy recycling and device for carrying out the method

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Luft/Wasser-Wärmepumpenanlage mit Energierecycling insbesondere zum Beheizen und zur Warmwasserversorgung, zur Klimatisierung von Gebäuden sowie eine dazu nötige Vorrichtung.The present invention relates to a method for operating a Air / water heat pump system with energy recycling especially for Heating and hot water supply, air conditioning of buildings as well as a necessary device.

Nach dem Stand der Technik ist bekannt, als Wärmespeicher im Niedertemperaturkreislauf beispielsweise Grundwasser einzusetzen, dabei wird das Grundwasser aus großen Tiefen, wo im allgemeinen ein höheres Temperaturniveau als an der Oberfläche herrscht, gefördert und dem Verdampfer der Wärmepumpe im Niedertemperaturkreislauf zugeführt, wo dem Grundwasser Wärme entzogen, und es dann wieder ins Erdreich zurückgeleitet wird. Hierzu ist ein umfangreiches Rohrleitungssystem notwendig, welches aufwendig und kostspielig in der Planung und der Verlegung ist. Außerdem werden, bedingt durch die meist geringe Temperaturdifferenz zwischen Grundwasser und Erdoberfläche, große Mengen an Grundwasser benötigt, um diesem die nötige Wärmeenergie zu entziehen um in dem Hochtemperaturkreislauf die gewünschte Temperatur zu erzielen. Dies hat zur Folge, dass das Rohrsystem des Niedertemperaturkreislaufes relativ schnell mit Kalk oder anderen im Grundwasser enthaltenen Verunreinigungen zusetzt. Ein Reinigen oder sogar Erneuern des Rohrleitungssystem ist zwangsläufig die Folge, was jedoch sehr aufwendig und teuer ist.According to the prior art, it is known to store heat in To use low-temperature circuit, for example, groundwater the groundwater from great depths, where generally a higher one Temperature level than prevails on the surface, promoted and the evaporator fed to the heat pump in the low temperature circuit, where the groundwater Heat is extracted, and then it is returned to the ground. This is an extensive piping system necessary, which is complex and is expensive to plan and install. In addition, due to the mostly small temperature difference between groundwater and the surface of the earth, large amounts of groundwater are required to provide the necessary thermal energy withdraw to the desired temperature in the high temperature circuit achieve. This has the consequence that the pipe system of the low temperature circuit relatively quickly with lime or other contained in the groundwater Impurities. A cleaning or even renewing the Piping system is inevitably the result, but this is very complex and is expensive.

Als Wärmespeicher kann die Erdwärme auch indirekt genutzt werden. Dazu wird ein weit verzweigtes Rohrleitungssystem im Erdreich verlegt, in welchem in einem geschlossenen Flüssigkeitskreislauf, dem Niedertemperaturkreislauf die Erd­ wärme über einen Verdampfer an den Wärmepumpenkreislauf abgegeben wird. Dies hat den Vorteil, daß sich das Rohrsystem des Niedertemperaturkreislaufes nicht mehr mit Kalk oder anderen im Grundwasser enthaltenen Verunreinigungen zusetzen kann, es setzt aber ein äußerst weit verzweigtes Rohrleitungssystem im Erdreich voraus. In der Planung und in der Konstruktion ist dieses sehr aufwendig und teuer. Darüber hinaus kühlt sich nach einem langen kontinuierlichen Einsatz der Wärmepumpe das Erdreich im Bereich des dort vorhandenen Rohrsystems ab. Die Temperaturdifferenz zwischen Erdoberfläche und Erdwärme sinkt und damit auch der Wirkungsgrad der Wärmepumpe.Geothermal energy can also be used indirectly as a heat store. This will a widely branched piping system in the ground, in which in one closed liquid circuit, the low-temperature circuit the earth heat is transferred to the heat pump circuit via an evaporator. This has the advantage that the pipe system of the low-temperature circuit no longer with lime or other contaminants contained in the groundwater can clog, but it uses an extremely extensive piping system in the Soil ahead. This is very complex in planning and construction  and expensive. It also cools down after a long period of continuous use the heat pump removes the soil in the area of the existing pipe system. The temperature difference between the earth's surface and geothermal energy decreases and therefore also the efficiency of the heat pump.

Es sind außerdem Wärmepumpenanlagen bekannt, die, die Sonnenenergie über Sonnenkollektoren als Wärmespeicher nutzen. Diese Sonnenkollektoren sind meist auf Gebäudedächer angeordnet. Dort sind sie den Witterungen, Hitze, Sonne, Regen und Schnee ausgesetzt. Eine hohe Wartungsanfälligkeit ist die Folge.There are also known heat pump systems that use solar energy Use solar panels as heat storage. These are solar panels mostly arranged on building roofs. There they are the weather, heat, sun, Exposed to rain and snow. The result is a high level of maintenance.

Weiterhin sind Luft/Wasser-Wärmepumpen bekannt, diese kann man in Gebäuden aufstellen und auch davor und haben den Vorteil, daß nicht wie bei der Wasser/Wasser-Wärmepumpe, Brunnen gebohrt werden oder Rohrleitungssysteme im Erdreich verlegt werden müssen, da die Luft/Wasserwärmepumpe die Wärmeenergie aus der vorhandenen Luft im Niedertemperaturkreislauf dem Verdampfer zuführt, der dort die Wärme­ energie entzieht und diese über den Kondensator, der die Verbindungsstelle zu den Hochtemperaturkreislauf darstellt, abgibt. Da im Hochtemperaturkreislauf ein höheres Wärmeenergieniveau erzeugt wird und diese Wärmeenergiedifferenz als Nutzwärme über den Wärmeverbraucher im Hochtemperaturkreislauf abgegeben wird. Da die Luft/Wasser-Wärmepumpe wirkungsgradmäßig sehr abhängig von der temperierten Außenluft ist, ist eine optimale Nutzung sehr schwierig, da bei Wärmeenergiebedarf an kälteren und an kalten Tagen, die Luft/Wasser- Wärmepumpe einen schlechten Wirkungsgrad aufweist und bei Vereisungsgefahr schaltet die Luft/Wasser-Wärmepumpe komplett ab und ein zusätzlicher Wärmeenergieaufbereiter wird erforderlich. Dadurch ist die Luft/Wasser- Wärmepumpe nicht ganzjährig als monovalentes Heizsystem zu verwenden und nur ein bivalentes Heizsystem. Air / water heat pumps are also known and can be used in buildings set up and also in front of it and have the advantage that it is not like the Water / water heat pumps, wells are drilled or Pipe systems must be laid in the ground because the Air / water heat pump the heat energy from the existing air in the The low-temperature circuit feeds the evaporator, which supplies the heat there withdraws energy and this via the capacitor, which is the connection point to the Represents high-temperature circuit, emits. Because in the high temperature circuit higher thermal energy level is generated and this thermal energy difference than Useful heat emitted via the heat consumer in the high-temperature circuit becomes. Since the air / water heat pump is very dependent on the efficiency the tempered outside air, optimal use is very difficult because Thermal energy requirements on colder and cold days, the air / water Heat pump has poor efficiency and when there is a risk of icing switches off the air / water heat pump completely and an additional one Heat energy conditioner is required. This means that the air / water Heat pump not to be used as a monovalent heating system all year round and just a bivalent heating system.  

Die Luft/Wasser-Wärmepumpe hat im Sommer und an wärmeren Tagen den Vorteil, daß zum Beispiel für die Warmwasseraufbereitung die Wärmeenergie aus der Luft nutzt und hier einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweist, der jedoch mit zunehmender Kaltluft stetig abnimmt.The air / water heat pump has it in summer and on warmer days Advantage that, for example for hot water preparation, the thermal energy uses the air and has a very high degree of efficiency here, which, however, also increasing cold air steadily decreases.

Ein weiteres bekanntes Heiz- und Lüftungs-System sind Klimaanlagen, welche aus Zuluft- und Abluftleitung bestehen, ergänzend je nach Anforderung kommen weitere technische Mittel (Bauelemente) zu der Anlage hinzu, diese können sein; Schalldämpfer, Wärmetauscher, Misch- und Verteilerkammern, Luftfilter, Radialventilatoren, Wärmetauscher, Tropfenabscheider, Brandschutzklappen, Lufterwärmer, Jalousien, Lufteinlaß- und Luftauslaßteller oder Leisten, Kältemaschine und Luftkühler.Another well-known heating and ventilation system are air conditioning systems, which are made of There are supply air and exhaust air lines, and come in addition depending on the requirement additional technical means (components) to the system, these can be; Silencers, heat exchangers, mixing and distribution chambers, air filters, Radial fans, heat exchangers, droplet separators, fire dampers, Air heaters, blinds, air inlet and outlet plates or strips, Chiller and air cooler.

Der Vorteil einer Klimaanlage besteht in der Reinhaltung der zugeführten Luft, da in der Luft vorhandene Verunreinigungen durch das Luftfilter herausgefiltert werden. Besonders für Allergiker kommt eine Klimaanlage hier zugute. Gleiche Gesamtluftmengen für Zuluft und Abluft bewirken eine zugfreie Luftbewegung innerhalb den Räumen und stetig frische Luft. Nutzbar wird auch durch die passive Solarwärme in den Fensterbereichen und je nach Aufstellungsort, beispielsweise, Dachbereich.The advantage of an air conditioning system is that the air supplied is kept clean Any airborne contaminants are filtered out by the air filter become. Air conditioning is particularly beneficial for allergy sufferers. Same Total air volumes for supply air and extract air result in draft-free air movement inside the rooms and constantly fresh air. It can also be used by passive solar heat in the window areas and depending on the installation site, for example, roof area.

Ein weiterer Vorteil der Klimaanlage ist, daß die Nutzwärme, nicht wie bei einer herkömmlichen Heizungsanlage mit Radiatoren oder Plattenheizkörper, trockene Luft in den Räumen abgibt, sondern durch den Umlaufluftbefeuchter die Luftfeuchte nach Bedarf angefordert werden kann, was zum Wohlsein des Menschen beiträgt, ebenso wie das ständige Be- und Entlüften der Wohnräume, wobei bei herkömmlichen Heizmethoden mit Radiatoren zur Be- und Entlüften der Wohnräume Fenster, oder Balkontüren geöffnet werden, was mit sehr hohen Energieverlust (ca. 25-30% der aufbereiteten Energie) verbunden ist.Another advantage of the air conditioning system is that the useful heat, not as with a conventional heating system with radiators or panel radiators, dry Emits air in the rooms, but through the circulating air humidifier Humidity can be requested as needed, which is good for the Contributes to people, as does the constant ventilation of living spaces, with conventional heating methods with radiators for ventilation the living room windows, or balcony doors are opened, which with very high Energy loss (approx. 25-30% of the processed energy) is connected.

Um eine Klima bzw. Teilklima- oder Lüftungsanlage zum Heizen zu benutzen bedarf es einen oder mehrere Wärmeerzeuger, dieses können sein, Öl- und Gasfeuerungskessel oder Elektroerhitzer, welche die erzeugte Wärme über den Lufterhitzer an die Luft in der Klimaanlage abgeben und diese erwärmte Zuluft wird über die Leitung für Zuluft zu den Bestimmungsorten transportiert und dort über Auslaßkanäle als Nutzwärme abgegeben. Über die Leitung für Abluft wird die Abluft wieder entsorgt, wobei im Regelfall zur Abkühlung der Abluft und Vorerwärmung der Zuluft diese über einen Kreuzstromwärmetauscher oder mit ein Wasserumlaufsystem geschickt werden, bevor die noch vorhandene Wärmeernergie an die Außenluft abgelassen wird.To use an air conditioning or partial air conditioning or ventilation system for heating if one or more heat generators are required, these can be oil and Gas fired boilers or electric heaters, which heat the generated heat  Release the air heater to the air in the air conditioning system and this heated supply air is transported to the destinations via the supply air line and there given off as useful heat via outlet channels. Via the line for exhaust air the exhaust air is disposed of again, as a rule for cooling the exhaust air and Preheating the supply air via a cross-flow heat exchanger or with Water circulation system will be sent before the still existing one Thermal energy is released to the outside air.

Weiterhin ist unter dem Gebrauchsmuster DE 297 06 131 U1, des gleichen hier genannten Erfinder, eine Wärmepumpe/Klima-Anlage mit Wärmerückgewinnung bekannt, wobei der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 eine Beimischluftkammer vorgeschaltet ist, welche die Aufgabe übernimmt, die Zuluft für die Luft/Wasser- Wärmepumpe mit der energiehaltigen Abluft der Klimaanlage und der Umgebungsluft beizumischen, wodurch eine Temperaturerhöhung der zugeführten Außenluft erfolgt, bevor diese dem Verdampfer im Niedertemperaturkreislauf zugeführt wird und somit einen höheren Wirkungsgrad erzielt.Furthermore, under the utility model DE 297 06 131 U1, by the same inventor mentioned here, a heat pump / air conditioning system with heat recovery is known, the air / water heat pump 1 being connected upstream of an admixing air chamber which takes on the task of supplying the air to the air / Mix the water heat pump with the energy-containing exhaust air from the air conditioning system and the ambient air, which causes the temperature of the supplied outside air to rise before it is fed to the evaporator in the low-temperature circuit and thus achieves a higher degree of efficiency.

Nachteilig ist dass in diesem außenluftabhängigen Verfahren, die Außenluft, welche dem Verdampfer im Niedertemperaturkreislauf zugeführt wird, an kälteren Tagen durch die Beimischung zwar erhöht wird, jedoch, je nach Außentemperatur auch der Wirkungsgrad der Luft/Wasser-Wärmepumpe schwankt.The disadvantage is that in this process, which is dependent on the outside air, the outside air, which is fed to the evaporator in the low-temperature circuit, on colder ones Days through the admixture is increased, however, depending on the outside temperature the efficiency of the air / water heat pump also fluctuates.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpen-Klima-Anlage der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß der Wärmeerzeuger ohne jegliche Außenluft auskommt und nur die wärmeenergiehaltige Abluft wiederverwertet, stetig einen hohen Wirkungsgrad erzielt, dass sie monovalent ganzjährig einsetzbar ist, eine lange Lebensdauer hat, kostengünstig in Herstellung und Betrieb ist und räumlich in einem Gebäude angeordnet werden kann.The present invention has for its object a Heat pump air conditioning system of the type mentioned above to further develop that the heat generator does not need any outside air and only recycles the heat-containing exhaust air, constantly high Efficiency achieved that it can be used monovalently all year round, one has a long service life, is inexpensive to manufacture and operate, and can be spatially arranged in a building.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahren sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. This object is achieved by the method specified in claim 1. Advantageous developments of the method according to the invention are in the dependent claims described.  

Eine Vorrichtung zur Steuerung der Luft/Wasser-Wärmepumpe ist in Patentanspruch 4 angegeben.A device for controlling the air / water heat pump is in Claim 4 specified.

Entscheidend ist, dass die aus den zu beheizenden Räumen stammende Abluft durch die Leitung der Abluft dem Niedertemperaturkreislauf zugeführt wird, so dass die erzeugte Wärme nicht verloren geht und ein besonders geringes Temperaturgefälle zwischen der Wärmepumpenanlage zugeführten Luft und dem angestrebten Temperaturniveau besteht.It is crucial that the exhaust air coming from the rooms to be heated is fed to the low-temperature circuit through the ducting of the exhaust air, so that the heat generated is not lost and a particularly low one Temperature difference between the air supplied to the heat pump system and the target temperature level exists.

Die wärmeenergiehaltige Abluft wird also im Niedertemperaturkreislauf der Luft/Wasser-Wärmepumpe wiederverwertet und somit stetig ein hoher Wirkungsgrad errreicht. Die Anlage ist daher monovalent ganzjährig einsetzbar, hat eine lange Lebensdauer und ist kostengünstig in Herstellung und Betrieb. Die Anlage kann auch räumlich in einen Gebäude angeordnet werden.The heat-containing exhaust air is therefore in the low-temperature cycle Air / water heat pump recycled and thus constantly high Efficiency achieved. The system can therefore be used all year round, has a long lifespan and is inexpensive to manufacture and operate. The The system can also be arranged spatially in a building.

In der/n Leitung/en der Abluft der Anlage, die, die warme Abluft unter anderem zu dem Verdampfer des Niedertemperaturkreislaufes führen, ist bevorzugter Weise eine Abluftverteilungskammer angeordnet, die so geregelt ist, dass die energiehaltige Abluft bei Wärmeerzeugung vollständig genutzt wird. Das heißt, dass diese Abluftverteilungskammer verhindert, dass wärmeenergiehaltige Abluft zu ca. 50% von der Abluftverteilerkammer einer Mischkammer zugeführt und über die Milchkammer zusammen mit Frischluft den zu heizenden Räumen zugeführt wird.In the duct (s) of the exhaust air of the system, the warm exhaust air among other things the evaporator of the low-temperature circuit is preferred an exhaust air distribution chamber is arranged, which is controlled so that the exhaust air containing energy is fully used for heat generation. This means, that this exhaust air distribution chamber prevents heat energy-containing exhaust air about 50% from the exhaust air distribution chamber to a mixing chamber and over the milk chamber is fed to the rooms to be heated together with fresh air becomes.

Die weiteren ca. 50% der wärmeenergiehaltigen Abluft werden über der Abluft­ verteilungskammer dem Verdampfer im Nierdertemperaturkreislauf zugeführt, wobei dieser wärmeenergiehaltigen Abluft Wärmeenergie entzogen und an den Wärmespeicher weitergegeben wird. Nach der gewünschten Aufheizung bzw. nach Aufheitzung des Wärmespeichers ändert sich die Einstellung der Abluftverteilungskammer. In dem Fall, dass kein Heizbedarf besteht oder der Wärmespeicher aufgeheizt worden ist, ist die Abluftverteilungskammer so gesteuert, dass etwa ein Viertel der wärmeenergiehaltigen Abluft über ein Kreuzstromwärmestauscher, nach außen abgegeben wird, wobei kältere Zuluft mit der wärmeenergiehaltigen Abluft gekreuzt und die kältere Zuluft erwärmt wird. The remaining approx. 50% of the exhaust air containing thermal energy is above the exhaust air distribution chamber fed to the evaporator in the low temperature circuit, heat energy is extracted from this heat-containing exhaust air and sent to the Heat storage is passed on. After the desired heating or after Heating up the heat store changes the setting of the Air distribution chamber. In the event that there is no heating requirement or the Heat storage has been heated up, the exhaust air distribution chamber is like this controlled that about a quarter of the heat-containing exhaust air over a Cross-flow heat exchanger is released to the outside, with colder supply air the exhaust air containing thermal energy is crossed and the colder supply air is heated.  

Diese kältere und nunmehr erwärmte Zuluft wird einer Mischkammer zugeleitet und mit den übrigen etwa drei Vierteln der wärmeenergiehaltigen Abluft gemischt und in die zu erwärmenden Räume geleitet. Auf diese Weise ist eine besonders effiziente Ausnutzung der Wärmeenergie gewährleistet und es wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht. Dazu Fig. 1 bis 3, drei Diagramme zur Darstellung der Leistungsfähigkiet der erfindungsgemäßen Luft/Wasser-Wärmepumpe und Fig. 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Luft/Wasser-Wärmepumpe.This colder and now heated supply air is fed to a mixing chamber and mixed with the remaining about three quarters of the heat-containing exhaust air and passed into the rooms to be heated. In this way, a particularly efficient utilization of the thermal energy is guaranteed and a high degree of efficiency is achieved. For this purpose, Fig. 1 to 3, three diagrams illustrating the Leistungsfähigkiet invention the air / water heat pump and Fig. 4 is a schematic representation of the air / water heat pump according to the invention.

Wesentliche Merkmale für die Erfindung sind dabei insgesamt, dass bei Energiebedarf der Luft/Wasser-Wärmepumpe im Niedertemperaturkreislauf über das Umschalten der Abluftverteilungskammer nur die energiehaltige Abluft Energie entzogen wird, welche im Hochtemperaturkreislauf auf ein höheres Wärmeenergieniveau kommt, wobei diese Wärmeenergiedifferenz als Heizenergie über den Kondensator im Hochtemperaturkreislauf an den dort befindlichen Wärmespeicher abgegeben wird und vom Wärmespeicher geregelt nach Energiebedarf über den Lufterhitzer an die Zuluft abgibt und diese erwärmt.Overall, essential features for the invention are that at Energy requirement of the air / water heat pump in the low temperature circuit via switching the exhaust air distribution chamber only the energy-containing exhaust air Energy is withdrawn, which in the high-temperature circuit to a higher one Thermal energy level comes, this thermal energy difference as heating energy via the capacitor in the high-temperature circuit to those located there Heat storage is emitted and regulated by the heat storage Gives energy demand to the supply air via the air heater and heats it.

Diese erwärmte Zuluft wird mechanisch durch die Leitung für Zuluft zu ihrem Bestimmungsort transportiert und tritt an den Auslaßkanälen als Nutzwärme in den Raum bzw. die Räume ein. Über die Leitung für Abluft wird die wärmeenergiehaltige Abluft abgesaugt, wobei diese teilweise nach Filterung erneut über die Mischkammer in der Leitung für Zuluft der Zuluft beigemischt wird. Der Teil der nicht benötigten Restwärme der Abluft wird bei Bedarf der Energieerzeugung durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe weiter über die Abluftverteilungskammer in der Leitung für Abluft dem Verdampfer im Niedertemperaturkreislauf der Luft/Wasser-Wärmepumpe zugeführt, wobei der energiehaltigen Abluft im Niedertemperaturkreilauf Energie entzogen wird. Nach Energieentzug im Niedertemperaturkreislauf durch den Verdampfer der Luft/Wasser-Wärmepumpe wird die abgekühlte Abluft über die Fortluftseite in die Umwelt wieder abgegeben.This heated supply air is mechanically fed to the supply air line Destination transported and enters the outlet channels as useful heat in the Room or rooms. Via the line for exhaust air exhaust air containing heat energy is extracted, some of which after filtering added to the supply air again via the mixing chamber in the supply air line becomes. The part of the residual heat of the exhaust air that is not required becomes the Energy generation by the air / water heat pump continues via the Exhaust air distribution chamber in the line for exhaust air to the evaporator in the Low temperature circuit of the air / water heat pump supplied, the energy-containing exhaust air is extracted in the low-temperature circuit. To Withdrawal of energy in the low temperature circuit by the evaporator Air / water heat pump is the cooled exhaust air on the exhaust air side in the Environment released again.

Bei Nichtbedarf der energiehaltigen Abluft durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe wird ein Teil die energiehaltige Abluft durch die Abluftverteilerkammer über einen Kreuzstromwärmetauscher geleitet, wobei hier die wärmeenergiehaltige Abluft abgekühlt und die kältere Zuluft vorgewärmt wird. Nach dem Wärmeener­ gieaustausch wird die abgekühlte Abluft der Umwelt wieder zugeführt.When the exhaust air from the air / water heat pump is not required part of the energy-containing exhaust air is passed through the exhaust air distribution chamber a cross-flow heat exchanger passed, here the thermal energy  Exhaust air is cooled and the colder supply air is preheated. After the heat The cooled exhaust air is then returned to the environment.

Dies hat den Vorteil, dass die sonst noch wärmeenergiehaltige Abluft nicht ungenutzt an die Umwelt wieder abgegeben wird, dass die Wärmeverluste auf ein Minimum reduziert werden, dass die Luft/Wasser-Wärmepumpenanlage im außenluftunabhängigen Verfahren ganzjährig monovalent gefahren werden kann und einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweist, da in diesem außenluftunabhängigen Verfahren die sonst benötigte unterschiedliche temperierte Außenluft, welche die Leistungsaufnahme und die Wärmeleistung stark beeinflußt, nicht zum Tragen kommt.This has the advantage that the exhaust air, which otherwise contains thermal energy, does not unused to the environment is released again that the heat loss on one Minimum that the air / water heat pump system in the air-independent processes can be carried out monovalently all year round and has a very high efficiency, since it is independent of outside air Process the otherwise required different tempered outside air, which the Power consumption and the thermal output strongly influenced, not to wear comes.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen:The invention based on a preferred Embodiment explained further. In detail show the schematic representations:

Bild 1 bis 3: drei Diagramme zur Darstellung der Leistungs­ fähigkeit der erfindungsgemäßen Luft/Wasser- Wärmepumpe und Image 1 to 3: three diagrams to show the performance of the air / water heat pump according to the invention and

Bild 4: eine schematische Darstellung der erfindungs­ gemäßen Luft/Wasser-Wärmepumpen-Klima-Anlage. Figure 4: a schematic representation of the air / water heat pump air conditioning system according to the invention.

In Bild 4 ist eine erfindungsgemäße Luft/Wasser- Wärmepumpenanlage dargestellt. Sie weist eine mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Luft/Wasser-Wärmepumpe auf. Ein Wärmepumpenkreislauf 2 in der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 verbindet einen Verdampfer 3 und einen Kondensator 6 wärmetechnisch miteinander. Der Verdampfer 3 liegt in einem Niedertemperaturkreislauf 4, der der Leitung für Abluft 24 zugeordnet ist. Über diese Leitung für Abluft 24 wird im Niedertemperaturkreislauf 4 der Abluft über den Verdampfer 3 Wärmeenergie entzogen, die im Verdampfer 3 ein Kältemittel im Wärmepumpenkreislauf 2 zum Verdampfen bringt. Dieses Kältemittel wird in dem Wärmepumpenkreislauf 2 der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 komprimiert und damit auf ein höheres Wärmeenergieniveau gebracht. Im Hochtemperaturkreislauf wird über den Kondensator 6 diese Wärmedifferenz an einen im Hochtemperaturkreislauf befindlichen Kopplungskreislauf 7, dem der Wärmespeicher 8 zugeordnet ist, abgegeben und gespeichert. Vom Wärme­ speicher 8 wird bei Anforderung von Warmluftenergie für die Zuluft 12, welche über das Zuluftgitter 11 eintritt und durch den Kreuzstromwärmetauscher 13, Schalldämpfer 14 und Jalousieklappe 15, welche bei Rückstau der Luft schließt, weitergeleitet, wobei die Zuluft durch die Leitung für Zuluft 12 in die Mischkammer 16 eintrifft. Hier wird ein Teil von der wärmeenergiehaltigen Abluft in der Leitung für Abluft 24 mit der vorerwärmten oder unvorerwärmten Zuluft, gemischt und in der Leitung für Zuluft 12, durch das Luftfilter 17 weitergeführt. Figure 4 shows an air / water heat pump system according to the invention. It has an air / water heat pump identified by reference number 1 . A heat pump circuit 2 in the air / water heat pump 1 connects an evaporator 3 and a condenser 6 with each other in terms of heat technology. The evaporator 3 is in a low-temperature circuit 4 , which is assigned to the line for exhaust air 24 . Via this line for exhaust air 24 in the low-temperature circuit 4, the exhaust air is withdrawn via the evaporator 3 , which causes a refrigerant in the heat pump circuit 2 to evaporate in the evaporator 3 . This refrigerant is compressed in the heat pump circuit 2 of the air / water heat pump 1 and thus brought to a higher thermal energy level. In the high-temperature circuit, this heat difference is emitted and stored via the capacitor 6 to a coupling circuit 7 in the high-temperature circuit, to which the heat accumulator 8 is assigned. From the heat store 8 , when warm air energy is requested for the supply air 12 , which enters through the supply air grille 11 and through the cross-flow heat exchanger 13 , muffler 14 and louvre flap 15 , which closes when the air is backflow, the supply air is passed through the line for supply air 12 arrives in the mixing chamber 16 . Here, part of the heat-containing exhaust air in the line for exhaust air 24 is mixed with the preheated or unheated supply air, and passed on in the line for supply air 12 through the air filter 17 .

Über den Kopplungskreislauf 9 im Hochtemperaturkreislauf zum Lufterhitzer 10, wird die vorerwärmte Zuluft auf die erforderliche Heiztemperatur temperiert, welche durch die Leitung der Zuluft 12 weiter durch den Luftkühler 18, der über den Kopplungkreislauf 19, die Verbindung zur Kältemaschine 20 darstellt, in dem Leitung für Zuluft 12 weitergeleitet und durch den Zuluftventilator 21, den Schalldämpfer 22 und der Brandschutzklappe 23 zum Bestimmungsort, Raum -A- weitergeleitet und als Nutzwärme dort austritt.Via the coupling circuit 9 in the high-temperature circuit to the air heater 10 , the preheated supply air is tempered to the required heating temperature, which through the line of the supply air 12 through the air cooler 18 , which via the coupling circuit 19 , the connection to the refrigerator 20 , in the line for Supply air 12 passed on and passed through the supply air fan 21 , the muffler 22 and the fire damper 23 to the destination, room -A- and exits there as useful heat.

Die wärmeenergiehaltige Abluft in der Leitung der Abluft 24 wird durch eine Brandschutzklappe 25, Schalldämpfer 26, Abluftventilator 27, Luftfilter 28 sowie einer Jalousieklappe 29, welche bei Rückstau der Abluft schließt, zur Mischkammer 16 abgezogen, wobei die Mischkammer 16 die Aufgabe übernimmt ein Teil der wärmeenergiehaltigen Abluft in der Leitung für Abluft 24 der befindlichen Zuluft in der Leitung für Zuluft 12 beizumischen, wobei sich die anteilige Frischluft durch die Beimischung, der energiehaltigen Abluft erhöht. Die in der Leitung für Abluft befindliche nichtbeigemischte wärmeenergiehaltige Abluft, wird durch die Abluftverteilerkammer 30 in den Kreuzstromwärme­ tauscher 13 geleitet, wobei hier der benötigte Anteil den Frischluft, welche über das Zuluftgitter 11 eingebracht wird, vorerwärmt wird.The heat energy-containing air in the direction of the exhaust 24 is withdrawn by a fire damper 25, muffler 26, exhaust fan 27, air filter 28 and a damper 29 which closes when the backflow of the exhaust air to the mixing chamber 16, wherein the mixing chamber 16, the object takes a part of the Add heat-containing exhaust air in the line for exhaust air 24 to the existing supply air in the line for supply air 12 , the proportionate fresh air being increased by the admixture of the energy-containing exhaust air. The non-admixed heat energy-containing exhaust air in the line for exhaust air is passed through the exhaust air distribution chamber 30 into the cross-flow heat exchanger 13 , the required proportion of the fresh air, which is introduced via the supply air grille 11 , being preheated here.

Bei Energiebedarf des Verdampfers 3 im Niedertemperaturkreislauf 4, der Luft/Wasser-Wärmepume 1, wird das durch Schließen der Abluftverteilerkammer 30, die in der Leitung für Abluft 24 befindliche energiehaltige Abluft gesplittet, wobei in verschiedenen Anteilen, je Bauvolumen, energiehaltige Abluft über die Mischkammer 16 der Zuluft in der Leitung für Zuluft 12 zugeführt wird sowie der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 im Niedertemperaturkreislauf 4 und nach Wärme­ entzug durch den Verdampfer 3 über das Fortluftgitter 5 an die Umwelt abgelassen wird. When energy is required from the evaporator 3 in the low-temperature circuit 4 , the air / water heat pump 1 , the energy-containing exhaust air, which is in the line for exhaust air 24, is split by closing the exhaust air distribution chamber 30 , with energy-containing exhaust air via the mixing chamber in various proportions, depending on the construction volume 16 of the supply air is supplied in the line for supply air 12 and the air / water heat pump 1 in the low-temperature circuit 4 and after heat is removed by the evaporator 3 via the exhaust air grille 5 to the environment.

Die Grafik von Bild 1 stellt die Leitungsaufnahme und Energieerzeugung, wasserseitig, der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 im außenluftabhängigen Verfahren sowie im außenluftunabhängigen Verfahren dar.The graphic in Figure 1 shows the line intake and energy generation, water-side, of the air / water heat pump 1 using the outside air-dependent method and the outside air-independent method.

Die Grafik von Bild 2 stellt die Energie, wasserseitig und die Wärmeleistung der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 im außenluftabhängigen Verfahren sowie im außenluftunhängigen Verfahren dar.The graphic in Figure 2 shows the energy, water side and the heat output of the air / water heat pump 1 in the outside air-dependent process and in the outside air-independent process.

Die Grafik von Bild 3 stellt die Leistungsaufnahme und Wärmeleistung der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 im außenluftabhängigen Verfahren sowie im außenluftunabhängigen Verfahren dar. The graphic in Figure 3 shows the power consumption and heat output of the air / water heat pump 1 using the outside air-dependent method and the outside air-independent method.

Farblich zu unterscheiden sind:
There are two different colors:

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Luft/Wasser-Wärmepumpe
Air Water heatpump

22

Wärmepumpenkreislauf
Heat pump cycle

33

Verdampfer
Evaporator

44

Niedertemperaturkreislauf
Low-temperature circuit

55

Fortluftgitter
Exhaust air grille

66

Kondensator
capacitor

77

Kopplungskreislauf
Coupling circuit

88th

Wärmespeicher
heat storage

99

Kopplungskreislauf
Coupling circuit

1010

Lufterhitzer
Air heaters

1111

Zuluftgitter
supply air

1212

Leitung für Zuluft
Supply air duct

1313

Kreuzstromwärmetauscher
Cross-flow heat exchanger

1414

Schalldämpfer
silencer

1515

Jalousieklappe
damper

1616

Mischkammer
mixing chamber

1717

Luftfilter
air filter

1818

Luftkühler
air cooler

1919

Kopplungskreislauf
Coupling circuit

2020

Kältemaschine
refrigeration machine

2121

Zuluftventilator
supply air fan

2222

Schalldämpfer
silencer

2323

Brandschutzklappe
Fire damper

2424

Leitung für Abluft
Exhaust air line

2525

Brandschutzklappe
Fire damper

2626

Schalldämpfer
silencer

2727

Abluftventilator
exhaust fan

2828

Luftfilter
air filter

2929

Jalousieklappe
damper

3030

Abluftverteilungskammer
Air distribution chamber

3131

Abluftgitter
Abluftgitter

Claims (4)

1. Verfahren zum Betreiben einer Luft/Wasser-Wärmepumpenanlage zum Heizen und zur Warmwasserversorgung von Gebäuden mit folgenden Merkmalen:
im Heizfall wird der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) bei geschlossener Abluftver­ teilungskammer (30) energiehaltige Abluft aus der Leitung für Abluft (24) aus dem Raum (A) zugeführt,
dieser Abluft (24) wird im Niedertemperaturkreislauf (4) durch einen Verdampfer (3) der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) Wärme entzogen und im Hochtemperaturkreislauf über einen Kondensator (6) und einen Kopplungskreislauf (7) an einen Wärmespeicher (8) abgegeben,
vom Wärmespeicher (8) wird der Lufterhitzer (10) über einen Kopplungskreislauf (9) mit Heizenergie beschickt, wodurch die über ein Zuluftgitter (11) und einen im Heizfall inaktiven Kreuztromwärmetauscher (13) in den Leitungen für Zuluft (12) geführte Zuluft erwärmt wird,
durch teilweises Öffnen der Abluftverteilungskammer (30) wird bei Nichtbedarf von Energieerzeugung durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) ein Teil (20%- 25%) der in der Leitung für Abluft (24) befindlichen Abluft über den Kreuzstrom­ wärmetauscher (13) geleitet und so die in die Leitung für Zuluft (12) eintretende kältere Zuluft erwärmt,
die in der Leitung für Zuluft (12) erwärmte Zuluft wird einer Mischkammer (16) zugeleitet und mit dem vor der Abluftverteilungskammer (30) abgezweigten Teil der in der Leitung für Abluft (24) befindlichen Abluft (80%-75%) vermischt,
die so in der Leitung für Zuluft (12) befindliche Zuluft wird durch den über den Kopplungs­ kreislauf (9) beschickten Lufterhitzer (10) auf die benötigte Temperatur gebracht und mittels eines Zuluftventilators (21) in den zu erwärmenden Raum (A) eingespeist,
falls der Wärmespeicher (8) aufgeheizt werden muß, wird durch das Schließen der Abluftverteilungskammer (30) die in der Leitung für Abluft (24) befindliche Abluft derart gesplittet dass der Wärmeenergiebedarf des im Niedertemperatur­ kreislauf (4) der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) angeordneten Verdampfers (3) zu 100% abgedeckt ist, wozu im Durchschnitt 50% des Abluftvolumens ausreichen,
die verbleibenden restlichen 50% des Abluftvolumens werden vor der Abluftver­ teilungskammer (30) abgezweigt und in der Mischkammer (16) mit der über das Zuluftgitter (11) und den inaktiven Kreuzstromwärmetauscher (13) in die Leitung für Zuluft (12) eintretenden Zuluft gemischt durch den Lufterhitzer (10) auf die benötigte Temperatur gebracht und dem Raum (A) zugeführt,
nach erfolgter Aufheizung des Wärmespeicher (8) kommt die Luft/Wasser- Wärmepumpe (1) zum Stillstand und die Abluftverteilungskammer (30) wird wieder geöffnet.1. Method for operating an air / water heat pump system for heating and hot water supply of buildings with the following features:
in the case of heating, the air / water heat pump ( 1 ) with the exhaust air distribution chamber ( 30 ) closed is supplied with exhaust air containing energy from the line for exhaust air ( 24 ) from the room (A),
This exhaust air ( 24 ) is extracted from the air / water heat pump ( 1 ) in the low-temperature circuit ( 4 ) by an evaporator ( 3 ) and given off in the high-temperature circuit via a condenser ( 6 ) and a coupling circuit ( 7 ) to a heat accumulator ( 8 ) .
From the heat accumulator ( 8 ), the air heater ( 10 ) is supplied with heating energy via a coupling circuit ( 9 ), which heats the supply air conducted through a supply air grille ( 11 ) and a cross flow heat exchanger ( 13 ), which is inactive in the heating case, in the lines for supply air ( 12 ) .
by partially opening the exhaust air distribution chamber ( 30 ), a portion (20% - 25%) of the exhaust air in the line for exhaust air ( 24 ) via the cross-flow heat exchanger ( 13 ) is generated when the air / water heat pump ( 1 ) does not require energy generation. and thus heats the colder supply air entering the supply air line ( 12 ),
the supply air heated in the supply air line ( 12 ) is fed to a mixing chamber ( 16 ) and mixed with the part of the exhaust air (80% -75%) located in the supply air line ( 24 ) which is branched off in front of the exhaust air distribution chamber ( 30 ),
the supply air thus located in the line for supply air ( 12 ) is brought to the required temperature by the air heater ( 10 ) fed via the coupling circuit ( 9 ) and fed into the room (A) to be heated by means of a supply air fan ( 21 ),
If the heat accumulator ( 8 ) has to be heated, the exhaust air in the line for exhaust air ( 24 ) is split by closing the exhaust air distribution chamber ( 30 ) in such a way that the heat energy requirement of the low-temperature circuit ( 4 ) of the air / water heat pump ( 1 ) arranged evaporator ( 3 ) is 100% covered, for which an average of 50% of the exhaust air volume is sufficient,
the remaining 50% of the exhaust air volume are branched off in front of the exhaust air distribution chamber ( 30 ) and mixed in the mixing chamber ( 16 ) with the incoming air via the supply air grille ( 11 ) and the inactive cross-flow heat exchanger ( 13 ) into the supply air line ( 12 ) the air heater ( 10 ) brought to the required temperature and fed to the room (A),
After the heat accumulator ( 8 ) has heated up, the air / water heat pump ( 1 ) comes to a standstill and the exhaust air distribution chamber ( 30 ) is opened again. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) ohne Abtauautomatik betrieben wird und ganzjährig als monovalentes Heizsystem eingesetzt werden kann. 2. The method according to claim 1, characterized in that the air / water heat pump ( 1 ) is operated without automatic defrost and can be used all year round as a monovalent heating system. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei abgeschalteter Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) bei geöffneter Abluft­ verteilungskammer (30) ein Teil (etwa 20%-25%) der in der Leitung für Abluft (24) befindlichen Abluft über den Kreuzstromwärmetauscher (13) abgeführt wird, die über die Leitung für Zuluft (12) eintretende Zuluft so erwärmt und in der Mischkammer (16) mit der vor der Abluftverteilungskammer (30) abgezweigten restlichen (80%-75%) Abluft aus der Leitung für Abluft (24) vermischt einem Luftkühler (18), der über einen Kopplungskreislauf (19) mit einer Kältemaschine (20) verbunden ist gekühlt dem Raum (A) zugeführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that when the air / water heat pump ( 1 ) is switched off with the exhaust air distribution chamber open ( 30 ) a part (about 20% -25%) of the in the line for exhaust air ( 24 ) Exhaust air is discharged via the cross-flow heat exchanger ( 13 ), the incoming air entering via the line for supply air ( 12 ) is heated and in the mixing chamber ( 16 ) with the remaining (80% -75%) exhaust air branched off in front of the exhaust air distribution chamber ( 30 ) Line for exhaust air ( 24 ) mixes an air cooler ( 18 ), which is connected to a refrigeration machine ( 20 ) via a coupling circuit ( 19 ) and is supplied cooled to room (A). 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) eine Abluftverteilungskammer (30) vorge­ schaltet ist, durch die die in der Leitung für Abluft (24) befindliche Abluft im Niedertemperaturkreislauf (4) steuerbar ist.4. An apparatus for performing the method according to one or more claims 1 to 3, characterized in that the air / water heat pump ( 1 ) an exhaust air distribution chamber ( 30 ) is pre-switched through which the in the line for exhaust air ( 24 ) Exhaust air in the low-temperature circuit ( 4 ) is controllable.
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