DE20102610U1 - Heat source for solar-powered heating and hot water systems in buildings - Google Patents

Heat source for solar-powered heating and hot water systems in buildings

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Description

GebrauchsmusteranmeldungUtility model application

Andreas Kopatschek
Heinrich-Heine-Straße 15
01589 Riesa
20
Andreas Kopatschek
Heinrich-Heine-Strasse 15
01589 Riesa
20

Wärmequelle für solarbetriebene Heiz- und Warmwasseranlagen in GebäudenHeat source for solar-powered heating and hot water systems in buildings

Die Erfindung betrifft eine Wärmequelle für solarbetriebene Heiz- und Warmwasseranlagen in Gebäuden, enthaltend eine Wärmepumpe und mindestens einen im zugehörigen Solarkreislauf eingebundenen Anlagenspeicher niedriger umweltabhängiger Temperaturebene, wobei die Kälteseite der Wärmepumpe an den Anlagenspeicher niedriger Temperaturebene und die Heizseite der Wärmepumpe an ein konventionelles Heiz- und Warmwassersystem der Heiz- und Warmwasseranlage zur wahlweisen Abgabe von Heizenergie angeschlossen ist.The invention relates to a heat source for solar-powered heating and hot water systems in buildings, comprising a heat pump and at least one system storage tank with a low, environmentally dependent temperature level integrated in the associated solar circuit, wherein the cold side of the heat pump is connected to the system storage tank with a low temperature level and the heating side of the heat pump is connected to a conventional heating and hot water system of the heating and hot water system for the optional release of heating energy.

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Eine derartige Wärmequelle ist aus der Druckschrift DE 298 Ol 126.3 Ul bekannt, die in einer solarenergieversorgten Heiz- und Warmwasseranlage für Gebäude eingebracht ist. Die Heiz- und Warmwasseranlage enthält mindestens einen Solarkollektor mit einem hydraulischen, die Solarenergie in Wärmetauscher transportierenden Solarverteiler, einen daran angeschlossenen Kombispeicher höchster Temperaturebene mit einem Warmwasserbereiter und mit einer Fußboden-/Innenwandheizung sowie mehrere im Gebäudebodenbereich befindliche, energieauf- und -entladbare Anlagenspeicher nachgestufter Temperaturebenen zum Eintrag, zur Speicherung und zum Austrag der Solarenergie, eine mit einem der Anlagenspeicher in Verbindung stehende Außenwandheizung, mindestens eine thermosensorengestützte Regelungsanlage sowie eine zugeordnete Sicherheitstechnik.Such a heat source is known from the publication DE 298 Ol 126.3 Ul, which is installed in a solar energy-supplied heating and hot water system for buildings. The heating and hot water system contains at least one solar collector with a hydraulic solar distributor that transports the solar energy to heat exchangers, a combined storage tank connected to it at the highest temperature level with a hot water heater and with a floor/interior wall heating system, as well as several energy-charging and discharging system storage tanks located in the building floor area with successive temperature levels for the input, storage and discharge of solar energy, an external wall heating system connected to one of the system storage tanks, at least one thermosensor-supported control system and associated safety technology.

Der Solarkollektor und der Solarverteiler bilden mit vorlauf- und rücklaufseitigen Verteilerrohren einen durchgängigen Flüssigkeitskreislauf. Der Kombispeicher und die Anlagenspeicher der nachgestuften Temperaturebenen sind über den jeweils eigenen Vor- und Rücklauf an den Solarverteiler seriell hintereinander eingeschaltet angeschlossen. Der Anlagenspeicher mit der höchsten nachgestuften Temperaturebene ist wärmeaustragsseitig wahlweise indirekt mit dem Kombispeicher und/oder mit der Fußboden-/Innenwandheizung verbunden.The solar collector and the solar distributor form a continuous liquid circuit with distribution pipes on the flow and return sides. The combination storage tank and the system storage tanks of the subsequent temperature levels are connected in series to the solar distributor via their own flow and return lines. The system storage tank with the highest subsequent temperature level is connected indirectly on the heat output side to the combination storage tank and/or to the underfloor/interior wall heating.

Der Anlagenspeicher mit einer der mittleren Temperaturebenen ist wärmeaustragsseitig direkt mit der Außenwandheizung verbunden. Der Anlagenspeicher mit der niedrigsten Temperaturebene ist wärmeaustragsseitig wahlweise direkt mit einer Wärmepumpe verbunden, die den Kombispeicher wärmeeintragend unterstützt.The system storage tank with one of the middle temperature levels is directly connected to the external wall heating on the heat output side. The system storage tank with the lowest temperature level is optionally directly connected to a heat pump on the heat output side, which supports the combination storage tank by adding heat.

Die Regelungsanlage ist mit den den Speichern zugeordneten Verteilern des Solarverteilers und den Pumpen-/Mischer-Baugruppen der Heizungen signaltechnisch derart verbunden, dass ein rangvorgegebenes Zusammenspiel zwischen den Speichern bezogen auf die bereitgestellte Solarenergie und die abgeforderte Speicherenergie besteht, wobei die jeweilsThe control system is connected to the solar distributors assigned to the storage tanks and the pump/mixer assemblies of the heaters in such a way that there is a priority interaction between the storage tanks in relation to the solar energy provided and the storage energy required, whereby the respective

den vorhergehenden Speicher verlassende, in der Solarverteilerflüssigkeit verbleibende Solarenergie in mindestens einem der nachfolgenden Anlagenspeicher gleichzeitig oder zeitversetzt eintragbar und je nach Bedarf wärmeaustragsseitig in die Speicher bzw. Heizungen übertragbar ist.Solar energy leaving the previous storage tank and remaining in the solar distribution fluid can be entered into at least one of the subsequent system storage tanks simultaneously or at a later time and, as required, can be transferred to the storage tanks or heaters on the heat output side.

Die Außenwandheizung ist innerhalb der Außenwände enthalten, in deren Kernbereich eine nach außen gerichtet wärmeisolierende, vertikale Dämmschicht, mindestens ein verlegtes, solarenergietransportierendes Rohrsystem sowie rohrsystemumgebend verfüllter Beton für gebäudetragende Außenwände vorhanden sind.The external wall heating is contained within the external walls, in the core area of which there is an outward-facing, heat-insulating, vertical insulation layer, at least one laid pipe system that transports solar energy, and concrete filled around the pipe system for building-supporting external walls.

Das Problem der Verbindung der Wärmepumpe nur mit einem Erdspeicher/Erdkollektor und somit dem Anlagenspeicher mit der niedrigsten Temperaturebene besteht darin, dass die Wärmepumpe, die an den mit einem Erdspeicher/-kollektor angeschlossen ist, somit im Wesentlichen mit Erdreichtemperatur betrieben werden kann und nur den herkömmlichen Wirkungsgrad hat und somit die herkömmlichen Arbeitszahlen erreichen kann. Wird aber andererseits dieThe problem of connecting the heat pump only to a ground storage tank/ground collector and thus to the system storage tank with the lowest temperature level is that the heat pump, which is connected to the system with a ground storage tank/collector, can thus essentially be operated at ground temperature and only has the conventional efficiency and can therefore achieve the conventional performance figures. On the other hand, if the

Wärmepumpe nur über einen Anlagespeicher höherer Temperaturebene betrieben, dann wird die gesamte, von der Wärmepumpe benötigte Wärmeenergie aus dem Anlagenspeicher entzogen, so dass dieser schnell entladen ist und den weiteren Wärmebedarf nicht ergänzen kann.If the heat pump is only operated via a system storage tank at a higher temperature level, then all of the heat energy required by the heat pump is extracted from the system storage tank, so that it is quickly discharged and cannot supplement the further heat requirement.

Dabei sind schon häufig Bodenplatten eingefroren.Floor slabs have often frozen over.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmequelle für solarbetriebene Heiz- und Warmwasseranlagen in Gebäuden anzugeben, die derart geeignet ausgebildet ist, dass die Arbeitstemperatur der Wärmepumpe optimal eingestellt werden kann, um die maximale Arbeitszahl der zugehörigen Wärmepumpe zu erhalten.The invention is based on the object of specifying a heat source for solar-powered heating and hot water systems in buildings, which is designed in such a way that the working temperature of the heat pump can be optimally adjusted in order to obtain the maximum performance factor of the associated heat pump.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst. In der Wärmequelle für solarbetriebene Heiz- und Warmwasseranlagen in Gebäuden gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 ist dem Anlagenspeicher niedriger Temperaturebene mindestens ein der Wärmepumpe zugeordneter, saisonaler Anlagenspeicher höherer Temperaturebene beigeordnet, wobei dem Soleeingang der Wärmepumpe ein Solemischer vorgeschaltet angeordnet ist, der auf die Mischung der unterschiedlich temperierten Flüssigkeitsmengen aus den miteinander kombinierten Speichern unterschiedlicher Temperaturebenen derart einstellbar ist, dass am Soleeingang der Wärmepumpe eine für die Einstellung der Arbeitszahl der Wärmepumpe zugeordnete temperierte Flüssigkeitsmischung mit optimaler Arbeitstemperatur anliegt.The problem is solved by the features of claim 1. In the heat source for solar-powered heating and hot water systems in buildings according to the preamble of claim 1, at least one seasonal system storage tank of a higher temperature level assigned to the heat pump is assigned to the system storage tank of a low temperature level, with a brine mixer being arranged upstream of the brine inlet of the heat pump, which can be adjusted to the mixture of the differently tempered liquid quantities from the combined storage tanks of different temperature levels in such a way that a tempered liquid mixture with an optimal working temperature assigned for setting the performance factor of the heat pump is present at the brine inlet of the heat pump.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben.Further developments and advantageous embodiments of the invention are described in further subclaims.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels mittels einer Zeichnung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an embodiment example and a drawing.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer solarbetriebenen Heiz- und Warmwasseranlage mit der erfindungsgemäßen Wärmequelle für ein konventionelles Heiz- und Warmwassersystem.Fig. 1 is a schematic representation of a solar-powered heating and hot water system with the heat source according to the invention for a conventional heating and hot water system.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Wärmequelle 2 für ein konventionelles Heiz- und Warmwassersystem 3 in einer solarbetriebenen Heiz- und Warmwasseranlage 1 eines Gebäudes gezeigt. Die Wärmequelle 2 enthält eine WärmepumpeIn Fig. 1, the heat source 2 according to the invention is shown for a conventional heating and hot water system 3 in a solar-powered heating and hot water system 1 of a building. The heat source 2 contains a heat pump

7 und einen in einem zugehörigen Solarkreislauf 31 eingebundenen Anlagenspeicher 9 mit einer niedrigen umweitabhängigen Temperaturebene, wobei die Kälteseite der Wärmepumpe 7 an den Anlagenspeicher 9 niedriger Temperaturebene und die Heizseite der Wärmepumpe an das konventionelle Heiz- und Warmwassersystem 3 der Heiz- und Warmwasseranlage 1 angeschlossen ist.7 and a system storage tank 9 integrated in an associated solar circuit 31 with a low, environmentally dependent temperature level, wherein the cold side of the heat pump 7 is connected to the system storage tank 9 of low temperature level and the heating side of the heat pump is connected to the conventional heating and hot water system 3 of the heating and hot water system 1.

Erfindungsgemäß ist dem Anlagenspeicher 9 niedriger Temperarturebene, vorzugsweise einem Erdkollektor mindestens ein saisonaler, dem Solarkreislauf 31 zugeordneter Anlagenspeicher 8 höherer Temperaturebene beigeordnet, wobei dem Soleeingang der Wärmepumpe 7 ein Solemischer 20 vorgeschaltet angeordnet ist, der auf die Mischung von unterschiedlich temperierten Flüssigkeitsmengen aus den angeschlossenen Speichern 9,8 unterschiedlicher Temperaturebenen derart einstellbar ist, dass am Soleeingang der Wärmepumpe 7 eine für die Einstellung der Arbeitszahl der Wärmepumpe 7 zugeordnete temperierte Flüssigkeitsmischung mit optimaler Arbeitstemperatur anliegt.According to the invention, at least one seasonal system storage tank 8 of a higher temperature level assigned to the solar circuit 31 is assigned to the system storage tank 9 of a low temperature level, preferably a ground collector, wherein a brine mixer 20 is arranged upstream of the brine inlet of the heat pump 7, which can be adjusted to the mixture of differently tempered liquid quantities from the connected storage tanks 9,8 of different temperature levels in such a way that a tempered liquid mixture with an optimal working temperature assigned for setting the performance factor of the heat pump 7 is present at the brine inlet of the heat pump 7.

Der saisonale Anlagenspeicher 8 höherer Temperaturebene und der Anlagenspeicher 9 niedriger Temperaturebene sind in Reihe über einen Rückflussverhinderer 19 miteinander verbunden, wobei ladeausgangsseitig der saisonale Anlagenspeicher 8 über ein drittes Umschaltventil 18 mit dem Ladeeingang des Erdkollektors 9 niedriger Temperaturebene verbunden ist. Der Rückflussverhinderer 19 öffnet beim Entladen die Verbindung zwischen den beiden Speichern 9,8 und schließt die gleiche Verbindung beim Laden mit Solarenergie. Der Rückflussverhinderer 19 verhindert somit einen Wärmestrom vom Anlagenspeicher 8The seasonal system storage tank 8 at a higher temperature level and the system storage tank 9 at a lower temperature level are connected in series via a non-return valve 19, with the seasonal system storage tank 8 being connected to the charging inlet of the ground collector 9 at a lower temperature level via a third switching valve 18 on the charging output side. The non-return valve 19 opens the connection between the two storage tanks 9,8 during discharging and closes the same connection when charging with solar energy. The non-return valve 19 thus prevents a heat flow from the system storage tank 8.

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höherer Temperaturebene zum Anlagenspeicher 9 niedriger Temperaturebene und hat somit eine diodenartige Wirkung.higher temperature level to the system storage 9 lower temperature level and thus has a diode-like effect.

In Fig. 1 ist die Richtung der Ladung mit Solarenergie durch gestrichelten Pfeil und mit dem Bezugszeichen L dargestellt. Die Richtung (Kreislauf) der Entladung, d.h. der Entnahme von Energie durch die Wärmepumpe 7, ist durch den strich-punktierten Pfeil mit dem Bezugszeichen E vorgegeben.In Fig. 1, the direction of charging with solar energy is shown by a dashed arrow and the reference symbol L. The direction (circuit) of discharging, i.e. the extraction of energy by the heat pump 7, is indicated by the dash-dotted arrow with the reference symbol E.

Das im Bereich des Rückflussverhinderers 19 eingebrachte vierte Umschaltventil 17 ist ein Sicherheitsventil, ein Frostschutzventil, das in den Anlagenspeicher 8 höherer Temperaturebene einen Frosteinbruch verhindern soll.The fourth changeover valve 17, which is installed in the area of the non-return valve 19, is a safety valve, an anti-freeze valve, which is intended to prevent frost from entering the system storage tank 8 at a higher temperature level.

Der saisonale Anlagenspeicher 8 höherer Temperaturebene ist ladeeingangsseitig über ein zweites Umschaltventil 16 im Vorlauf 5 des Solarkreislaufs 31 zugeschaltet. Ebenso ist der Erdkollektor 9 ladeeingangsseitig über ein drittes Umschaltventil 18 in den Vorlauf 5 eingeschaltet.The seasonal system storage tank 8 of higher temperature level is connected on the charging inlet side via a second switching valve 16 in the flow line 5 of the solar circuit 31. The ground collector 9 is also connected on the charging inlet side via a third switching valve 18 in the flow line 5.

Der Eingang des Erdkollektors 9 ist über den Solemischer 20 und nachfolgend mit einer Solepumpe 21 mit dem Eingang der Wärmepumpe 7 verbunden. Der Solemischer 20 steht mit dem Ladeeingang des saisonalen Anlagenspeichers 8 höherer Temperaturebene in Verbindung. Zur Wärmequelle 2 gehört im wesentlichen noch ein Sicherungsmischer 15 im Vorlauf 5, der zumindest drei Anschlüsse hat und zum Schutz des saisonalen Anlagenspeichers 8 höherer Temperaturebene vor allzu hohen Temperaturen aus einem Solarkollektor 4 dient.The input of the ground collector 9 is connected to the input of the heat pump 7 via the brine mixer 20 and then to a brine pump 21. The brine mixer 20 is connected to the charging input of the seasonal system storage tank 8 of higher temperature level. The heat source 2 essentially also includes a safety mixer 15 in the flow line 5, which has at least three connections and serves to protect the seasonal system storage tank 8 of higher temperature level from excessively high temperatures from a solar collector 4 .

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Zum Solarkreislauf 31 der Heiz- und Warmwasseranlage 1 gehören im Wesentlichen der Solarkollektor 4, ein Vorlauf 5 ein Rücklauf 6 sowie eine Solarkollektorpumpe 23.The solar circuit 31 of the heating and hot water system 1 essentially includes the solar collector 4, a flow line 5, a return line 6 and a solar collector pump 23.

Die Wärmequelle 2 dient zur Übergabe von Wärmeenergie in Form von Flüssigkeit hoher Temperaturen an das konventionelle Heiz- und Warmwassersystem 3, das eine Wärmesenke darstellt. Das konventionelle Warmwassersystem 3 kann einen Pufferspeicher 10 und eine Warmwasseraufbereitung 11 enthalten, die in der genannten Reihenfolge hauptsächlich über eine Warmwasserladepumpe 28 hintereinandergeschaltet verbunden sind. Der Pufferspeicher 10 ist mit seinem Solarenergieaustauscher 32 in den Vorlauf 5 geschaltet, wobei ein erstes Umschaltventil 14 eingangsseitig die Verbindung herbeiführt. Eine andere Ausbildung der Wärmesenke ist auch möglich.The heat source 2 is used to transfer heat energy in the form of high-temperature liquid to the conventional heating and hot water system 3, which represents a heat sink. The conventional hot water system 3 can contain a buffer storage tank 10 and a hot water preparation system 11, which are connected in series in the order mentioned, mainly via a hot water charging pump 28. The buffer storage tank 10 is connected with its solar energy exchanger 32 in the flow line 5, with a first changeover valve 14 establishing the connection on the inlet side. Another design of the heat sink is also possible.

Parallel zum Pufferspeicher 10 kann heizseitig eine Fußboden-/Innenwandheizung 12 über einen Heizungsmischer 24 und eine Heizungspumpe 27 angeschlossen sein, deren Rücklauf in den Rücklauf des Pufferspeichers 10 mündet·Parallel to the buffer tank 10, a floor/interior wall heating 12 can be connected on the heating side via a heating mixer 24 and a heating pump 27, the return flow of which flows into the return flow of the buffer tank 10.

Die Heizseite der Wärmepumpe 7 ist im Vorlauf über die zugehörige Ladepumpe 22 jeweils eingangsseitig mit dem Pufferspeicher 10 und dem Warmwasserspeicher 11 über ein sechstes Umschaltventil 2 6 verbunden. Rücklaufseitig sind sowohl Pufferspeicher 10 als auch Warmwasserspeicher 11 über ein gemeinsames fünftes Umschaltventil 25 mit der Heizkreisseite der Wärmepumpe 7 verbunden. Der Kälteausgang der Wärmepumpe 7 ist an den Ausgang des Erdkollektors 9 und an den Rücklauf 6 des Solarkreislaufes 31 angeschlossen.The heating side of the heat pump 7 is connected in the flow via the associated charging pump 22 on the inlet side to the buffer tank 10 and the hot water tank 11 via a sixth changeover valve 26. On the return side, both the buffer tank 10 and the hot water tank 11 are connected to the heating circuit side of the heat pump 7 via a common fifth changeover valve 25. The cold outlet of the heat pump 7 is connected to the outlet of the ground collector 9 and to the return 6 of the solar circuit 31.

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An die Wärmequelle 2, insbesondere parallel zum saisonalen Anlagenspeicher 8 höherer Temperaturebene ist zur thermischen Isolation des Innenraums des Gebäudes eine Außenwandheizung 13 angeschlossen, der ein Mischer 29 für die Außenwandheizung mit einer nachgeschalteten Außenwandheizungspumpe 30 zugeordnet ist, wobei der Mischer 29 für die Außenwandheizung mit dem Ladeeingang des saisonalen Anlagenspeichers 8 höherer Temperaturebene und der Rücklauf der Außenwandheizung 13 mit dem Vorlauf 5 verbunden sind. Der Mischer 29 für die Außenwandheizung stellt die Vorlauftemperatur in der Außenwandheizung 13 derart ein, dass zum Innenraum des Gebäudes ein konstantes Temperatur-Schutzschild (Thermoisolation) aufgebaut wird.An external wall heating system 13 is connected to the heat source 2, in particular parallel to the seasonal system storage tank 8 of higher temperature level, for thermal insulation of the interior of the building, to which a mixer 29 for the external wall heating with a downstream external wall heating pump 30 is assigned, wherein the mixer 29 for the external wall heating is connected to the charging input of the seasonal system storage tank 8 of higher temperature level and the return of the external wall heating system 13 is connected to the flow 5. The mixer 29 for the external wall heating sets the flow temperature in the external wall heating system 13 in such a way that a constant temperature protective shield (thermal insulation) is built up to the interior of the building.

Die Umschaltventile 14,16,17,18 und/oder die Mischer 20,24,29 können mit zugehörigen Regelungseinrichtungen verbunden sein, die in einer vorgegebenen Rangfolge die Ausgänge für die jeweils von Speicher zu Speicher weniger Solarenergie enthaltende Flüssigkeitsströmung schalten.The changeover valves 14, 16, 17, 18 and/or the mixers 20, 24, 29 can be connected to associated control devices which switch the outputs for the liquid flow containing less solar energy from storage tank to storage tank in a predetermined order.

In den Bereichen vor den Umschaltventilen 14,16,17,18 und/oder den Mischern 20,24,29 und den unmittelbaren Bereichen der Speicher bzw. Heizungen können jeweils Temperaturmeßstellen t mit Thermosensoren vorhanden sein, die die momentanen Rücklauf- bzw. Speichertemperaturen messen und die zu deren signaltechnischen Weiterleitung mit den Regeleinrichtungen bzw. der Regelungsanlage verbunden sind, die die den jeweiligen Speichern bzw. Heizungen zuzuordnenden Temperaturdifferenzen derart auswerten, daß je nach Solarenergieangebot die zugehörigen Umschaltventile und/oder Mischer umschalten.In the areas in front of the changeover valves 14, 16, 17, 18 and/or the mixers 20, 24, 29 and the immediate areas of the storage tanks or heaters, temperature measuring points t with thermal sensors can be present which measure the current return or storage tank temperatures and which are connected to the control devices or the control system for signal transmission, which evaluate the temperature differences attributable to the respective storage tanks or heaters in such a way that the associated changeover valves and/or mixers switch over depending on the solar energy supply.

Die saisonalen Anlagenspeicher höherer Temperaturebenen sind in der Regel unterirdisch angeordnet. DerThe seasonal plant storage facilities for higher temperature levels are usually located underground.

Anlagenspeicher 8 mit höherer Temperaturebene kann z.B. ein Bodenplattenspeicher (vorzugsweise als Solespeicher ausgebildet) mit höherer Temperaturebene oder ein gebäudezentraler Erdwärmespeicher mit mittlerer Temperaturebene (vorzugsweise als Solespeicher ausgebildet) sein, wobei der Erdkollektor 9 als Anlagenspeicher niedriger Temperaturebene vorzugsweise gebäudeseitlich unterirdisch im Erdreich angeordnet ist.System storage 8 with a higher temperature level can be, for example, a floor slab storage (preferably designed as a brine storage) with a higher temperature level or a building-central geothermal storage with a medium temperature level (preferably designed as a brine storage), wherein the ground collector 9 as a system storage with a low temperature level is preferably arranged underground in the ground on the side of the building.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1 Heiz- und Warmwasseranlage1 heating and hot water system

2 Wärmequelle2 Heat source

3 Konventionelles Heiz- und Warmwassersystem
4 Solarkollektor
3 Conventional heating and hot water system
4 Solar collector

5 Vorlauf5 Lead-in

6 Rücklauf6 Return

7 Wärmepumpe7 Heat pump

8 saisonaler Anlagenspeicher8 seasonal plant storage

9 Anlagenspeicher niedriger Temperaturebene9 Low temperature system storage

10 Pufferspeicher10 buffer storage

11 Warmwasserspeieher/-aufbereiter11 Hot water storage tanks/heaters

12 Fußboden-/Innenwandheizung12 Underfloor/interior wall heating

13 Außenwandheizung13 External wall heating

14 Erstes Umschaltventil14 First changeover valve

15 Sicherheitsmischer15 Safety mixers

16 Zweites Umschaltventil16 Second changeover valve

17 Viertes Umschaltventil17 Fourth changeover valve

18 Drittes Umschaltventil
19 Rückflussverhinderer
18 Third changeover valve
19 Backflow preventer

20 Solemischer20 Solemischer

21 Solepumpe der Wärmepumpe21 Brine pump of the heat pump

22 Ladepumpe der Wärmepumpe22 Heat pump charging pump

23 Solarkollektorpumpe/Umwälzpumpe23 Solar collector pump/circulation pump

24 Heizungsmischer24 Heating mixer

25 Fünftes Umschaltventil25 Fifth changeover valve

26 Sechstes Umschaltventil26 Sixth changeover valve

27 Heizungspumpe27 Heating pump

28 Warmwasserladepumpe28 Hot water charging pump

29 Mischer für die Außenwandheizung29 Mixer for external wall heating

30 Außenwandheizungspumpe30 External wall heating pump

31 Solarkreislauf31 Solar cycle

32 Solarenergietauscher t Temperaturmessstellen32 solar energy exchangers t temperature measuring points

L Laderichtung für SolarenergieL Charging direction for solar energy

E Entnahmerichtung für SpeicherenergieE Withdrawal direction for stored energy

• ··

Claims (10)

1. Wärmequelle für solarbetriebene Heiz- und Warmwasseranlagen in Gebäuden, enthaltend eine Wärmepumpe und mindestens einen im zugehörigen Solarkreislauf eingebundenen Anlagenspeicher niedriger umweltabhängiger Temperaturebene, wobei die Kälteseite der Wärmepumpe an den Anlagenspeicher niedriger Temperaturebene und die Heizseite der Wärmepumpe an ein konventionelles Heiz- und Warmwassersystem der Heiz- und Warmwasseranlage zur wahlweisen Abgabe von Heizenergie angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anlagenspeicher (9) niedriger Temperaturebene mindestens ein der Wärmepumpe (7) zugeordneter, saisonaler Anlagenspeicher (8) höherer Temperaturebene beigeordnet ist, wobei dem Soleeingang der Wärmepumpe (7) ein Solemischer (20) vorgeschaltet angeordnet ist, der auf die Mischung der unterschiedlich temperierten Flüssigkeitsmengen aus den miteinander kombinierten Speichern (9, 8) unterschiedlicher Temperaturebenen derart einstellbar ist, dass am Soleeingang der Wärmepumpe (7) eine für die Einstellung der Arbeitszahl der Wärmepumpe (7) zugeordnete temperierte Flüssigkeitsmischung mit optimaler Arbeitstemperatur anliegt. 1. Heat source for solar-powered heating and hot water systems in buildings, containing a heat pump and at least one system storage tank with a low, environmentally dependent temperature level integrated in the associated solar circuit, the cold side of the heat pump being connected to the system storage tank with a low temperature level and the heating side of the heat pump being connected to a conventional heating and hot water system of the heating and hot water system for the optional release of heating energy, characterized in that the system storage tank ( 9 ) with a low temperature level is assigned to at least one seasonal system storage tank ( 8 ) with a higher temperature level assigned to the heat pump ( 7 ), a brine mixer ( 20 ) being arranged upstream of the brine inlet of the heat pump (7), which can be adjusted to the mixture of the differently tempered liquid quantities from the combined storage tanks ( 9 , 8 ) with different temperature levels in such a way that a tempered liquid mixture with an optimal working temperature assigned to the setting of the performance factor of the heat pump ( 7 ) is available at the brine inlet of the heat pump ( 7 ). is present. 2. Wärmequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der saisonale Anlagenspeicher (8) höherer Temperaturebene/die saisonalen Anlagenspeicher höherer Temperaturebenen und der Anlagenspeicher (9) niedriger Temperaturebene in Reihe über einen Rückflussverhinderer (19) miteinander verbunden sind, wobei der Rückflussverhinderer (19) die Verbindung zwischen den Speichern (8, 9) beim Entladen (E) von Energie durch die Wärmepumpe (7) öffnet und die gleiche Verbindung beim Laden (L) mit Solarenergie schließt. 2. Heat source according to claim 1, characterized in that the seasonal system storage ( 8 ) of higher temperature level/the seasonal system storages of higher temperature levels and the system storage ( 9 ) of lower temperature level are connected in series via a backflow preventer ( 19 ), wherein the backflow preventer ( 19 ) opens the connection between the storages ( 8 , 9 ) when discharging (E) energy by the heat pump ( 7 ) and closes the same connection when charging (L) with solar energy. 3. Wärmequelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der saisonale Anlagenspeicher (8) mittels eines zweiten Umschaltventils (16) im Vorlauf (5) des Solarkreislaufs (31) zugeschaltet ist. 3. Heat source according to at least one of the preceding claims, characterized in that the seasonal system storage tank ( 8 ) is connected by means of a second changeover valve ( 16 ) in the flow line ( 5 ) of the solar circuit ( 31 ). 4. Wärmequelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenspeicher (9) niedriger Temperaturebene vorzugsweise ein Erdkollektor und eingangsseitig über ein Umschaltventil (18) in den Vorlauf (5) eingeschaltet ist. 4. Heat source according to at least one of the preceding claims, characterized in that the system storage tank ( 9 ) of low temperature level is preferably a ground collector and is connected on the inlet side via a changeover valve ( 18 ) into the flow line ( 5 ). 5. Wärmequelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdkollektor (9) über den Solemischer (20) und nachfolgend mit einer Solepumpe (21) mit dem Soleeingang der Wärmepumpe (7) verbunden ist. 5. Heat source according to at least one of the preceding claims, characterized in that the ground collector ( 9 ) is connected to the brine inlet of the heat pump ( 7 ) via the brine mixer ( 20 ) and subsequently to a brine pump ( 21 ). 6. Wärmequelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Eingang des Solemischers (20) mit dem Ladeeingang des saisonalen Anlagenspeichers (8) höherer Temperaturebene in Verbindung steht. 6. Heat source according to at least one of the preceding claims, characterized in that a further input of the brine mixer ( 20 ) is connected to the charging input of the seasonal system storage ( 8 ) of higher temperature level. 7. Wärmequelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Solarkreislauf (31) der Heiz- und Warmwasseranlage (1) im Wesentlichen mindestens ein Solarkollektor (4), der Vorlauf (5), ein Rücklauf (6) sowie eine Umwälzpumpe (23) gehören. 7. Heat source according to at least one of the preceding claims, characterized in that the solar circuit ( 31 ) of the heating and hot water system ( 1 ) essentially includes at least one solar collector ( 4 ), the flow line ( 5 ), a return line ( 6 ) and a circulation pump ( 23 ). 8. Wärmequelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizseite der Wärmepumpe (7) über eine Ladepumpe (22) jeweils vorlaufsseitig mit dem Pufferspeicher (10) und dem Warmwasserspeicher (11) des konventionellen Heiz- und Warmwassersystems (3) und über ein sechstes Umschaltventil (26) verbunden ist und rücklaufseitig sowohl Pufferspeicher (10) als auch Warmwasserspeicher (11) über ein gemeinsames fünftes Umschaltventil (25) mit der Heizseite der Wärmepumpe (7) verbunden sind, wobei der Kälteausgang der Wärmepumpe (7) sowohl an den Ausgang des Erdkollektors (9) als auch an den Rücklauf (6) des Solarkreislaufes (31) angeschlossen ist. 8. Heat source according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heating side of the heat pump ( 7 ) is connected via a charging pump ( 22 ) on the flow side to the buffer storage tank ( 10 ) and the hot water storage tank ( 11 ) of the conventional heating and hot water system ( 3 ) and via a sixth changeover valve ( 26 ), and on the return side both the buffer storage tank ( 10 ) and the hot water storage tank ( 11 ) are connected to the heating side of the heat pump ( 7 ) via a common fifth changeover valve ( 25 ), wherein the cold outlet of the heat pump ( 7 ) is connected both to the outlet of the ground collector ( 9 ) and to the return ( 6 ) of the solar circuit ( 31 ). 9. Wärmequelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem saisonalen Anlagenspeicher (8) höherer Temperaturebene die Außenwandheizung (13) zur thermischen Isolation des Innenraums des Gebäudes zugeordnet ist, wobei der Außenwandheizung (13) ein Mischer (29) für die Außenwandheizung mit einer nachgeschalteten Heizungspumpe (30) zugeordnet sind, wobei der Mischer (29) für die Außenwandheizung mit dem Ladeeingang des saisonalen Anlagenspeichers (8) höherer Temperaturebene und der Rücklauf der Außenwandheizung (13) mit dem Vorlauf (5) verbunden ist, und wobei der Mischer (29) für die Außenwandheizung die Vorlauftemperatur in der Außenwandheizung (13) derart einstellt, dass zum Innenraum des Gebäudes ein konstantes Temperatur-Schutzschild (Thermoisolation) aufgebaut wird. 9. Heat source according to at least one of the preceding claims, characterized in that the seasonal system storage tank ( 8 ) of higher temperature level is assigned to the external wall heating ( 13 ) for thermal insulation of the interior of the building, wherein the external wall heating ( 13 ) is assigned a mixer ( 29 ) for the external wall heating with a downstream heating pump ( 30 ), wherein the mixer ( 29 ) for the external wall heating is connected to the charging input of the seasonal system storage tank ( 8 ) of higher temperature level and the return of the external wall heating ( 13 ) is connected to the flow ( 5 ), and wherein the mixer ( 29 ) for the external wall heating sets the flow temperature in the external wall heating ( 13 ) in such a way that a constant temperature protective shield (thermal insulation) is built up to the interior of the building. 10. Wärmequelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die saisonalen Anlagenspeicher (8) höherer Temperaturebenen vorzugsweise als Solespeicher ausgebildet sind und untereinander temperaturabgestuft jeweils eine höhere Temperaturebene als der Anlagenspeicher (9) niedriger Temperaturebene aufweisen, wobei die niedrige Temperaturebene der Umwelt-Temperatur, insbesondere der Temperatur im Erdreich zugeordnet werden kann. 10. Heat source according to at least one of the preceding claims, characterized in that the seasonal system storage units ( 8 ) of higher temperature levels are preferably designed as brine storage units and, temperature-graded among one another, each have a higher temperature level than the system storage unit ( 9 ) of lower temperature level, wherein the low temperature level can be assigned to the ambient temperature, in particular the temperature in the ground.
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