DE2112362A1 - Series connection of heat pump circuits to generate different temperatures in the individual stages - Google Patents

Description

Hintereinanderschaltung von Wärmepumpenkreisläufen zur Erzeugung verschiedener Temperaturen in den einzelnen StufenSeries connection of heat pump circuits to generate different temperatures in the individual stages

Die zunehmende Verschmutzung der Umwelt durch unvollkommene Verbrennung von Heizölen und Heizgasen veranlaßt verantwortliche Planer zur Suche nach neuen Verfahren zur Gewinnung von thermischer Energie für Heizzwecke und zur Temperierung von Luft λ und Wasser, ohne daß dabei eine Umweltverschmutzung in Kauf genommen werden muß. Die Ansprüche an Heizung und Raumklimatisierung steigen mit zunehmendem Lebensstandard.The increasing pollution of the environment through incomplete combustion of heating oils and heating gases prompts responsible planners to search for new methods of generating thermal energy for heating purposes and for controlling the temperature of air λ and water without environmental pollution having to be accepted. The demands on heating and air conditioning increase as the standard of living increases.

So benötigt z.B. ein Hallenbadkomplex eine tägliche Wärmemenge von ca. 20 000 000 kcal in Form von Warmwasser und Warmluft verschiedener Temperaturstufen. Wird diese Wärmemenge durch Öl erzeugt, so ergibt sich ein täglicher Ölverbrauch von ca. 3 000 1. ™For example, an indoor swimming pool complex requires a daily amount of heat of approx. 20,000,000 kcal in the form of warm water and warm air of different temperature levels. If this amount of heat is generated by oil, then results daily oil consumption of approx. 3,000 1. ™

Zwangsläufig entsteht bei der Verbrennung dieser Ölmonge eine entsprechend große Abgasmenge sowie ein gewisser Prozentsatz an unverbrannten Dämpfen. Andererseits ergeben sich gewisse Probleme bei der Lagerung solch großer Ölmengen.Inevitably, this amount of oil is produced during the combustion a correspondingly large amount of exhaust gas and a certain percentage of unburned vapors. on the other hand there are certain problems with storing such large quantities of oil.

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Als bekannt -wird vorausgesetzt der Betrieb von Wärmepumpen mit Umweltwärme aus der Luft, des Wassers oder aus dem Erdboden und der Erdoberfläche.The operation of heat pumps is assumed to be known with environmental heat from the air, water or from the ground and the surface of the earth.

Weiterhin ist bekannt der Einsatz einer Wärmepumpe zur Abkühlung oder Heizung eines Schwimmbeckens mit Verwertung der anfallenden Wärmemenge zu Heizzwecken bei einem Optimum an Wirtschaftlichkeit. Sowie Verwendung von Wärmepumpen für den Betrieb von Heizungen.It is also known to use a heat pump for cooling or heating a swimming pool Utilization of the resulting amount of heat for heating purposes with optimum economic efficiency. As well as use of heat pumps for the operation of heating systems.

Aufgabe der Erfindung ist die wirtschaftliche Erzeugung von Wärmemengen verschieden hoher Temperaturen für die Klimatisierung und Heizung von Gebäudekomplexen. So hat, um nur das Beispiel eines Sportzentrums herauszugreifen, die kombinierte Anlage eines Hallenbades mit gedeckter Kunsteisbahn und Sporthalle für die Fußbodenheizung Wärme von ca. 30 ⁰C, für die Belüftung der Sporthalle eine solche von 22 - 24 °C, für die Bereitung von Duschwasser eine Wärme von ca. 50 ⁰C und für die Radiatoren Heißwasser von 70 - 90 °C nötig.The object of the invention is the economical generation of heat quantities of different high temperatures for the air conditioning and heating of building complexes. Thus, by pick out only the example of a sports center, the combined system of an indoor swimming pool with covered ice rink and sports halls for the floor heating heat of about 30 ⁰ C, for the ventilation of the sports hall such 22-24 ° C, for the preparation of shower water heat of about 50 ⁰ C and the radiators hot water 70-90 ° C necessary.

Die Veränderlichkeit von Temperaturen des Heizmittels wird in der konventionellen Heizung durch getrennte Kreisläufe bei verschieden hoher Temperatur entweder durch Kaitwasserbe!mischung oder bei Luftheizung durch Frischluftbeimischung erreicht.The variability of temperatures of the heating medium is in the conventional heating by separate Circuits at different high temperatures either by mixing whitewater or by air heating Fresh air admixture reached.

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Da aber bei konventionellen Heizanlagen die Kessel mit konstanter Temperatur, nämlich mit der höchst verlangten, betrieben werden müssen, gestaltet sich der Betrieb unwirtschaftlich. Wirtschaftlicher ist, die Wärme mit der jeweils verlangten Temperatur zu erzeugen.But since in conventional heating systems the boiler has a constant temperature, namely the highest required to be operated, the operation turns out to be uneconomical. Is more economical to generate the heat at the required temperature.

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde vorhandene Umweltwärme stufenförmig auf höhere Temperatur zu bringen, unter Berücksichtigung der Zwisdienentnalime von Wärme aus den einzelnen Stufen, so daß nur die Wärme auf die höchste Temperaturstufe gebracht wird die mit dieser Temperatur benötigt wird.The present invention is based on the idea of existing environmental heat in steps to higher levels Temperature, taking into account the intermediate times of heat from the individual stages, so that only the heat at the highest temperature level that is needed at this temperature.

Für die Durchführung dieses Prozeßes werden Wärmepumpen herangezogen und stufenförmig aneinandergereiht, daß jede nachgeschaltete Wärmepumpenstufe als Ausgangsbasis die warme Seite der nächsttieferen Wärmepumpenstufe hat. So ergibt sich eine Aufteilung des Gesanitwärmegefälles in mehrere kleine Druck- und Temperaturstufen mit dem Vorteil, daß aus jeder Stufe die Wärmemenge mit der jeweils gewünschten Temperatur entnommen werden kann. Die in der Stufe verbleibende llestwarmemenge dient sowohl in der Menge als auch in der Temperatur als Ausgangsbasis für die nächsthöhere Stufe der Wärmepumpenanlage.To carry out this process, heat pumps are used and lined up in stages, that every downstream heat pump stage as a starting point has the warm side of the next lower heat pump stage. This results in a division of the Health gradient in several small pressure and temperature levels with the advantage that the amount of heat from each stage is at the desired temperature can be taken. The residual heat amount remaining in the stage serves both in the amount and in the temperature as the starting point for the next higher level of the heat pump system.

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Auf diese Weise wird verhindert, daß die mit niedriger Temperatur benötigte Wärme auf Höchsttemperatur gebracht werden muß.This way it will prevent that with lower Temperature required heat must be brought to the maximum temperature.

Der Aufbau der Anlage wird wie folgt beschrieben:The structure of the system is described as follows:

Aus dem Wärmevorkommen (Grundwasser, Seewasser, Luftwärme oder Bodenwärme) 1 fördert, im gezeichneten Beispiel ist Oberflächenwasser angenommen, die Pumpe 2 eine entsprechende Wassermenge über den Verdampfer 5·From the heat deposits (groundwater, lake water, air heat or ground heat) 1, in the example shown surface water is assumed, the pump 2 a corresponding amount of water via the evaporator 5

Von hier ab übernimmt die Wärmepumpenanlage 4 der 1. Stufe, welche hier nicht näher beschrieben werden soll da eine solche Anlage als bekannt vorausgesetzt wird, die aus dem Oberflächenwasser entnommene Wärme und überträgt sie auf den Wasserkreislauf der 1. Stufe. Dieser Wasserkreislauf besteht aus einer Ringleitung, welche den Kondensator 6 der Wärmepumpe der 1. Stufe mit dem Verdampfer 0 der Wärmepumpe 9 der 2. Stufe verbindet und einer Umwälzpumpe 7· In diesen Wasser-From here on, the heat pump system 4 of the 1st Stage, which should not be described in more detail here, as such a system is assumed to be known, the heat extracted from the surface water and transfers it to the first stage water cycle. This water circuit consists of a ring line, which the condenser 6 of the heat pump of the 1st stage connects to the evaporator 0 of the heat pump 9 of the 2nd stage and a circulation pump 7In this water

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kreislauf sind die Verbraucher von Wärmemengen10
cycle are the consumers of heat

niedriger Temperatur geschaltet.switched to a lower temperature.

Die Wärmepumpe der 2. Stufe ist mit dem Wasserkreislauf 11 der 2. Stufe über iliren Kondensator 12 und dem Verdampfer 13 der Ji. Stufe verbunden.The heat pump of the 2nd stage is connected to the water circuit 11 of the 2nd stage via iliren condenser 12 and the evaporator 13 of the Ji. Level connected.

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Dieser Wasserkreislauf enthält eine Umwälzpumpe l4, welche entsprechend der höheren Temperatur als Heißwasserpumpe ausgebildet ist.This water circuit contains a circulation pump l4, which corresponds to the higher temperature than the hot water pump is trained.

Der Verdampfer 15 der 3- Stufe ist wiederum über eine Wärmepumpe 15 mit dem Kondensator l6 der 5- Stufe verbunden, so daß sich eine Kette von Wärmepumpen mit immer höheren Temperaturen ergibt. Im Wasserkreislauf 11 sind die Wärmeverbraucher 17 mit höherer Temperatrir eingeschaltet.The evaporator 15 of the 3-stage is in turn via a Heat pump 15 with the 5-stage condenser l6 connected, so that there is a chain of heat pumps with ever higher temperatures. In the water cycle 11, the heat consumers 17 are switched on with a higher temperature.

Claims (2)

Patentansprüche;Claims; Hintereinanderschaltung mehrerer Wärmepumpenanlagen zur Erzeugung höherer Temperaturen derart, daß jede nächstfolgende Wärmepumpe mittels eines Wärmeträgerkreislaufes mit der vorherigen gekoppelt ist, wobei die nachfolgende Wärmepumpenanlage jeweils von der gelieferten Endtemperatur der vorgeschalt eten ausgeht und so eine immer höherliegende Temperatur erreicht wird.Series connection of several heat pump systems to generate higher temperatures in such a way that each subsequent heat pump by means of a heat transfer circuit is coupled to the previous one, the subsequent heat pump system in each case is based on the delivered final temperature of the upstream and thus an ever higher temperature is achieved. Für die Koppelung der einzelnen Stufen können sowohl Warmwasser als auch Luftströme oder beliebige andere Wärmeträgerstrome Verwendung finden.For the coupling of the individual stages, both hot water and air flows or any find other heat transfer streams use. 2. Entnahme von Wärmemengen aus den verschiedenen , Stufen für Verbraucher niedriger ader höhrerer Temperaturen.2. Withdrawal of heat from the various levels for consumers lower or higher Temperatures. 209840/0234209840/0234 Le e rs eι teEmpty page