DE212022000172U1 - Wärmepumpeneinheiten mit Wasseraustauscher - Google Patents

Wärmepumpeneinheiten mit Wasseraustauscher Download PDF

Info

Publication number
DE212022000172U1
DE212022000172U1 DE212022000172.9U DE212022000172U DE212022000172U1 DE 212022000172 U1 DE212022000172 U1 DE 212022000172U1 DE 212022000172 U DE212022000172 U DE 212022000172U DE 212022000172 U1 DE212022000172 U1 DE 212022000172U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exchanger
heat pump
water
pump unit
condensate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE212022000172.9U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innova SRL
Original Assignee
Innova SRL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innova SRL filed Critical Innova SRL
Publication of DE212022000172U1 publication Critical patent/DE212022000172U1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D15/00Other domestic- or space-heating systems
    • F24D15/04Other domestic- or space-heating systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/00073Indoor units, e.g. fan coil units comprising a compressor in the indoor unit housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0003Exclusively-fluid systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0096Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater combined with domestic apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/06Air heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12Heat pump
    • F24D2200/123Compression type heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/22Means for preventing condensation or evacuating condensate
    • F24F13/222Means for preventing condensation or evacuating condensate for evacuating condensate
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2203/00Devices or apparatus used for air treatment
    • F24F2203/02System or Device comprising a heat pump as a subsystem, e.g. combined with humidification/dehumidification, heating, natural energy or with hybrid system
    • F24F2203/021Compression cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/54Heating and cooling, simultaneously or alternatively
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/003Indoor unit with water as a heat sink or heat source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04Details of condensers
    • F25B2339/047Water-cooled condensers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Devices For Blowing Cold Air, Devices For Blowing Warm Air, And Means For Preventing Water Condensation In Air Conditioning Units (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

Wärmepumpeneinheit (13), vorzugsweise für Anlagen des Wasserkreislauftyps, umfassend einen ersten Austauscher (12), der zum Betätigen als Wasser/Gas-Kondensator konfiguriert ist, und einen zweiten Austauscher (14), der zum Betätigen als Gas/Luft-Verdampfer konfiguriert ist, einen wasserseitigen Kreislauf des ersten Austauschers (12) mit einer Einlassleitung (10) und einer Auslassleitung (11) für das Wasser, einen Kondensatsammler (16) des zweiten Austauschers (14) und eine Kondensatauslassvorrichtung des Kondensatsammlers (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatauslassvorrichtung ein Pumpsystem für das Kondenswasser aufweist, dessen Auslass mit der Einlassleitung (10) und/oder mit der Auslassleitung (11) des ersten Austauschers (12) verbunden ist, um das Kondenswasser durch den wasserseitigen Kreislauf des ersten Austauschers (12) auszulassen, wobei das Pumpsystem eine Pumpe (20) des peristaltischen oder zentrifugalen Typs oder des Rotations- oder Vibrationstyps aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft das allgemeine Gebiet der Wärmepumpeneinheiten mit Wasseraustauscher und ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, für die Implementierung von WLHP (Wasser-Kreislauf-Wärmepumpe) -Klimasystemen geeignet. Im folgenden Text ist mit dem Begriff „Wasseraustauscher“ ein Kältemittel-Gas/Wasser-Austauscher-Spirale in einer Wärmepumpe gemeint, deren übrige Austauscher-Spirale von beliebiger Art ist, z.B. Luftaustauscher. Normalerweise handelt es sich um den Kondensationsaustauscher, wenn die Pumpe im Kühlmodus betrieben ist, und um den Verdunstungsaustauscher, wenn die Pumpe im Heizmodus betrieben ist.
  • WLHP-Systeme basieren auf der Verwendung von autonomen Wärmepumpeneinheiten, die durch einen Wasserkreislauf (primären Kreislauf) verbunden sind, der sowohl im Winterheizkreislauf als auch im Sommerkühlkreislauf als Wärmequelle mit niedriger/mittlerer Temperatur wirkt. Das Wasserkreislaufsystem ist besonders geeignet, wenn Grundwasser zur Verfügung steht, dessen Temperatur das ganze Jahr über bemerkenswert konstant ist und einen einfachen Wärmeaustausch mit den individuellen Einheiten ermöglicht, oder wenn andere kostengünstige Energiequellen zur Verfügung stehen, wie Wärmepumpen, die in der Nähe der Raumtemperatur wirken, Verdunstungstürme, geothermische Quellen oder solarthermische Panels. Bei hohen Wärmeeingaben durch den primären Kreislauf bei einer Temperatur, die im Allgemeinen zwischen 10 und 30°C liegt, ist es möglich, die Rohre in einem Gebäude für die traditionelle Radiatorheizanlage sehr gut zu nutzen, indem die Radiatoren durch Wärmepumpeneinheiten ersetzt werden, die thermische Energie mit der im primären Kreislauf zirkulierenden Flüssigkeit austauschen, sodass eine vorteilhafte Anlage möglich ist, die sowohl für Sommerkühlung als auch für Winterheizung geeignet ist, und zwar mit einem sehr kostengünstigen Energievorteil und mit der Möglichkeit, jede der Wärmepumpeneinheiten in der Anlage unabhängig zu regulieren.
  • Das System ist besonders für Benutzer geeignet, die bereits eine Radiatorheizanlage haben, sodass diese in dem Fall leicht umgerüstet werden kann, um eine hohe Energieeinsparung zu erreichen, z. B. in Mehrfamilienhäusern, Büros, Hotels und Einkaufszentren. Bei Temperaturen in der Größenordnung von 10-30 °C bewirkt das im primären Kreislauf zirkulierende Wasser tatsächlich keine Probleme mit Kondensation an den Wänden oder übermäßigen Wärmeverlusten, sodass diese Art der Anlage für die energetische Umstellung von Gebäuden sehr wirtschaftlich ist.
  • In solchen Anlagen ist das Problem vom Sammeln und Entsorgen des Kondenswassers, das in den Verdunstungseinheiten als Ergebnis von Niedrigtemperaturkühlung von feuchter Luft erzeugt wird, ein wichtiges Thema.
  • Das aus der Kondensation von Wasserdampf in der Luft resultierende Kondenswasser wird in der Regel durch Schwerkraft oder durch Hebesysteme (Pumpen) in speziell gestaltete Entwässerungssysteme abgeführt.
  • Es ist auch bekannt, beispielsweise in einigen technischen Anwendungen (die auch von der Anmelderin vorgeschlagen werden), in denen Luft-/Gas-Lamellenkondensatoren verwendet werden, das Kondenswasser an oder in der Nähe der Austauscherspirale, die als Kondensator wirkt, zu verdampfen oder zu vernebeln. In vielen Fällen ist diese Betätigung jedoch mit einem hohen Energieverbrauch verbunden, oder sie ist in anderen Fällen nur für bestimmte Typen von Klimaanlagen durchführbar (im Allgemeinen wenn Luft für die Wärmeübertragung nach außen verwendet wird).
  • Die Erfindung ist stattdessen geeignet, Wärmepumpeneinheiten mit einem Wasseraustauscher zu versehen und ermöglicht insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine Realisierung von WLHP-Wasserkreislauf-Klimasystemen. Vorzugsweise ist die Erfindung geeignet, um Systeme, die Klimaanlagen verwenden, auch mit Umkehrkreislauf-Wärmepumpen zu versehen, indem sie mit den Rohrleitungsnetzen bestehender Heizsysteme (im Allgemeinen mit Radiatoren im Inneren der Räume) zum Ersetzen der Radiatoren selbst verbunden werden. Der Wärmeaustausch erfolgt durch den Wasseraustauscher der Einheiten mit dem Wasser, das im primären Kreislauf des Wasserkreislaufs zirkuliert. Diese Wärme wird wiederum durch zentrale Maschinen, vor allem durch Umkehrkreislauf-Wärmepumpen, Verdunstungstürme, geothermische Quellen oder solarthermische Panels evakuiert (wenn individuelle Klimaanlagen die Räume kühlen) oder regeneriert (wenn sie die Räume heizen).
  • In diesen Systemen ist die hydraulische Verbindung der individuellen Klimaanlageneinheiten (oder Systemanschlüsse) mittels zweier Verbindungen für den Ein- und Auslass des Wassers aus dem Wärmeaustauscher hergestellt, ähnlich der Verbindung, die bei Heizradiatoren oder Radiatoreneinheiten hergestellt ist.
  • Es ist sehr vorteilhaft, die vorhandenen Rohre (z.B. von Radiatoren) zu verwenden, um die Klimaanlagen (Sommerklimaanlagen/Winterwärmepumpen) zu verbinden. Dies vermeidet schwere Maurer- und Klempnerarbeiten mit hohen Kosten zur energetischen Verbesserung von Gebäuden und zur Integrierung eines Sommerklimasystems ohne zusätzliche Anlagen.
  • In diesen bekannten Systemen (bekannt als bestehende Kreislaufsysteme) bedingt das Sammeln und Entfernen von Kondenswasser die Anordnung eines speziellen Abflussrohres. In den meisten Fällen kann eine solche Verrohrung mit größeren Arbeiten verbunden sein (Abdecken dieser neuen Rohre, Maurerarbeiten zum Erzeugen von Schlitzen in Wänden oder Bohrlöchern, Klempnerarbeiten zum Verbinden dieser Abflussrohre mit dem bestehenden Abflussnetz).
  • Einige Beispiele von Wärmepumpeneinheiten sind in CN 105605712 A oder WO 2016/051336 A1 beschrieben.
  • Die technische Aufgabe, die durch die vorliegende Erfindung angegangen und gelöst wird, besteht darin, eine Wärmepumpeneinheit mit einem Wasseraustauscher bereitzustellen, der strukturell und funktionell eingerichtet ist, um mindestens einen oder mehrere der Nachteile, die unter Bezugnahme auf die oben genannte bekannte Technik bemängelt sind, zu beseitigen. In diesem Zusammenhang ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Installationsprobleme zu eliminieren, die die Entsorgung von Kondenswasser, das durch Wärmepumpeneinheiten erzeugt ist, betreffen.
  • In einer Ausführungsform umfasst eine Wärmepumpeneinheit einen ersten Wasser/Gas-Austauscher und einen zweiten Austauscher, vorzugsweise vom Gas/Luft-Typ, der jedoch auch durch unterschiedliche Austauscher ersetzt werden könnte, z. B. Gas/diathermisches Fluid, das anschließend für den Luftaustausch verwendet wird, vorzugsweise einen wasserseitigen Kreislauf des ersten Austauschers mit einem Wassereinlassrohr und einem Wasserauslassrohr, vorzugsweise einen Kondensatsammler vom zweiten Austauscher und vorzugsweise eine Kondensatauslassvorrichtung vom Kondensatsammler, vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatauslassvorrichtung ein Kondenswasser-Pumpsystem aufweist, dessen Zuführung mit dem wasserseitigen Kreislauf des ersten Austauschers verbunden ist, um das Kondenswasser durch den wasserseitigen Kreislauf des ersten Austauschers auszulassen.
  • Auf diese Weise wird das Auslassen des Kondenswassers unter Verwendung der vorhandenen Rohrleitungen durchgeführt, was besonders vorteilhaft ist, wenn die Wärmepumpeneinheit den wasserseitigen Kreislauf des ersten Austauschers aufweist, der mit dem Wasserkreislauf eines Wasserkreislaufsystems verbunden ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Pumpsystem eine Pumpe auf, die aus einer Reihe von Peristaltik-, Zentrifugal-, Rotations- oder Vibrationstypen ausgewählt ist. Diese Pumpen kombinieren eine einfache Struktur und niedrige Kosten mit einer Durchfluss-/Förderkennlinie, die zur Verarbeitung der für eine Einheit dieses Typs typischen geringen Durchflussmengen geeignet ist, indem der im primären Wasserkreislauf eingestellte Druck ausgeglichen wird.
  • In einer Ausführungsform weist die Auslassvorrichtung einen Kondenswassersammler, der unterhalb des zweiten Austauschers positioniert ist, und ein Kondensatauslassrohr auf, das sich zwischen dem Sammler und der Wasserseite des ersten Austauschers erstreckt. Auf diese Weise kann der gesamte Kondenswasser-Auslasskreislauf in die Struktur der Wärmepumpeneinheit integriert sein, sodass sie völlig autonom und besonders einfach angeordnet werden kann.
  • Es ist auch vorgesehen, dass die Auslassvorrichtung anstelle oder zusätzlich zur Pumpe einen Ejektor, insbesondere einen Einschnürungsejektor, z.B. einen Venturi-Effekt-Ejektor oder Coanda-Effekt-Ejektor, aufweist, der vorzugsweise entlang der Wasserseite angeordnet ist und an dessen Einschnürung das Kondensatauslassrohr vorzugsweise angebunden ist. Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Zusammenhang „Einschnürung" (oder „Verengung“) eine Verengung und, genauer gesagt, eine örtliche Verkleinerung des Durchflussquerschnitts des Ejektors bedeutet, der zum Beschleunigen der Strömung durch ihn konfiguriert ist.
  • In einem weiteren bevorzugten Beispiel ist die Kondensatauslasspumpe entlang des Kondensatauslassrohrs eingebunden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, ein Einwegeventil (Rückschlagventil) einzusetzen, das in der Richtung der Strömung vom Sammler zur Wasserseite des ersten Austauschers entlang dieses Kondensatabflussrohrs offen ist.
  • Die somit definierte Einheit ist geeignet und hauptsächlich dazu bestimmt, in Wasserkreislaufanlagen angeordnet zu werden. Dabei ist die Wasserseite des ersten Austauschers mit der Anlage verbunden.
  • Vorteilhafterweise weist die Wasserkreislaufanlage mindestens eine Wärmepumpeneinheit auf. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt weist die Wasserkreislaufanlage einen primären Kreislauf auf, der einen Wärmeeinlass und einen Wärmeauslass aufweist und mit dem die Wasserseite des ersten Wärmeaustauschers vorzugsweise verbunden ist, sodass das Kondenswasser des zweiten Wärmeaustauschers in den genannten primären Kreislauf eingespeist wird.
  • Vorzugsweise ist in der Wasserkreislaufanlage ein Druckbegrenzer im primären Kreislauf vorgesehen, um die Zufuhr von Kondenswasser durch partiellen Abfluss des primären Kreislaufs zu kompensieren. Dadurch kann das an den individuellen Einheiten geformte Kondenswasser unbegrenzt ausgelassen und durch Abfluss vom primären Kreislauf in leicht zugängliche Abflüsse entsorgt werden.
  • Der primäre Kreislauf der Wasserkreislaufanlage weist einen Zuführungszweig und einen Rücklaufzweig auf und der erste Austauscher jeder Einheit ist am Einlass mit dem Zuführungszweig und am Auslass mit dem Rücklaufzweig verbunden, sodass die Austauscher vorzugsweise parallel zum primären Kreislauf angeordnet sind. In bestehenden Kreislaufsystemen können dieselben Zuführungszweige und Rückführungszweige, die ursprünglich dieselbe Funktion durchführen, verwendet werden, um Zuführung und Rückführung von Radiatoraustauschern (Radiatoren) zu sammeln.
  • Es ist vorgesehen, dass mehrere Einheiten in Serie miteinander verbunden sein können und dass die Einheiten oder Serien von Einheiten wiederum mittels des primären Kreislaufs parallel zueinander verbunden sein können. Das System mit der parallelen Zuführung der individuellen Wärmepumpeneinheiten (und genauer gesagt der Wasserkühlungsaustauscher dieser Einheiten) weist eine größere Einfachheit bei Regulierung der korrekten Wasserströmungsraten des Kreislaufs auf. Bei der Lösung mit mehreren Einheiten, die in Reihe verbunden sind, sind die Wasserströmungsraten im Kreislauf komplexer zu regulieren.
  • Schließlich ist ein Teil der Erfindung ein Verfahren zum Auslassen von Kondenswasser in einer Wärmepumpeneinheit, die einen ersten Austauscher, der angeordnet ist, um als Wasser/Gas-Kondensator zu wirken, und einen zweiten Austauscher aufweist, der angeordnet ist, um als Gas/Luft-Verdampfer zu wirken, einen Kreislauf der Wasserseite des ersten Austauschers mit einem Wassereinlassrohr und einem Wasserauslassrohr, wobei das durch die Einheit erzeugte Kondenswasser durch Einspritzen in die Wasserseite des ersten Austauschers ausgelassen wird.
  • Das obige Verfahren in einer wasserkreislauftypischen Anlage mit einem primären Kreislauf, mit dem die Wasserseite jeder Wärmepumpeneinheit verbunden ist, ermöglicht, dass das Kondenswasser aus jeder Einheit durch den primären Kreislauf entfernt werden kann.
  • Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Beispiels einer Wärmepumpeneinheit, einer damit in Zusammenhang stehenden Wasserkreislaufanlage und eines Verfahrens zur praktischen Nutzung, die durch ein nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht wird, deutlicher, wobei:
    • - 1 eine perspektivische Ansicht einer Wärmepumpeneinheit gemäß der Erfindung zeigt;
    • - 2 eine vergrößerte Detaildarstellung von 1 zeigt;
    • - 3 eine schematische Ansicht eines Gebäudes mit einer Wasserkreislaufanlage zum Heizen und Kühlen zeigt;
    • - 4 dasselbe Gebäude wie in 3 zeigt, das mit einer Haushaltswasseranlage versehen ist;
    • - 5 einen Schaltplan der Einheit aus den 1 und 2 zeigt.
  • Die Figuren zeigen ein Gebäude 1 mit einer Mehrzahl von Räumen 2, z. B. einer Mehrzahl von Wohnungen, die wiederum mehrere Abteile aufweisen, die zur Vereinfachung der Zeichnung nicht individuell dargestellt sind. Es ist beispielsweise denkbar, dass jedes Abteil schematisch mit jedem Raum 2 identisch ist.
  • Das Gebäude weist ferner ein technisches Abteil 3 auf, in dem ein Wärmeerzeuger 4 angeordnet ist, beispielsweise eine Wärmepumpe, ein Grundwasser-Pumpsystem, ein Kühlturm, eventuell kombiniert mit einem solarthermischen Erhitzer oder ähnlichem.
  • Der Wärmeerzeuger 4 ist mit einem primären Kreislauf 5 verbunden, beispielsweise dem typischen bestehenden oder speziell angefertigten primären Kreislauf, der zur Zirkulation von Warmwasser in einem Radiator-Heizsystem verwendet wird.
  • In dem primären Kreislauf 5 ist jeweils ein Zuführungszweig 6 und ein Rücklaufzweig 7 vorgesehen, von denen die jeweiligen Zuführungs- und Rücklaufverteiler 8, 9 abzweigen.
  • Die Einlassleitungen 10 und die Auslassleitungen 11 eines ersten Wärmeaustauschers 12, der zu einer Wärmepumpeneinheit 13 gehört, sind mit den Verteilern 8, 9 verbunden.
  • Der erste Austauscher 12 ist ein Wasseraustauscher und insbesondere ein Wasser/Kältemittel-Gasaustauscher. Das Beispiel zeigt einen Plattenwärmeaustauscher, aber es versteht sich von selbst, dass unterschiedliche Typen von Wärmeaustauschern verwendet werden können, z. B. Rohrbündel- oder andere in der Branche bekannte Wärmeaustauscher.
  • Die Wärmepumpeneinheit 13 weist auch einen zweiten Austauscher 14 auf, beispielsweise vom Kältemittel-Gas/Luft-Typ, vorzugsweise einen Lamellen-Spiral-Austauscher. Ein Ventilator 15 sorgt für die Zwangsluftförderung an der Spirale des zweiten Austauschers 14; ein Kondenswassersammler 16 ist unter dem zweiten Austauscher 14 angeordnet, um das Kondensat zu sammeln, das an der Spirale des zweiten Austauschers generiert ist.
  • Die Einheit 13 weist ferner einen Kompressor 17 für das Kältemittel-Gas auf, der mit dem ersten und dem zweiten Austauscher 12, 14 verbunden ist, um einen Kühlungskreislauf zwischen dem ersten und dem zweiten Austauscher in reversibler Weise durch ein Ventil 18 zu ermöglichen, sodass sowohl die Funktion der Winterheizung der Räume 2 als auch der Sommerkühlung durchführbar ist. Die Funktion, die die vorliegende Erfindung am meisten betrifft, ist diejenige im Zusammenhang mit der Sommerkühlung, da sie diejenige ist, bei der der zweite Austauscher 14 als Verdampfer wirkt, sich abkühlt und auf ihm das Kondenswasser aufgrund der in der behandelten Luft vorhandenen Feuchtigkeit abgelagert wird.
  • In diesem Schritt des Kreislaufs wirkt der erste Austauscher 12 als Kondensator, um das durch den Kompressor 17 komprimierte Kältemittel-Gas zu kühlen und zu kondensieren, indem Wärme an das im primären Kreislauf 5 zirkulierende Fluid übertragen wird, wie weiter unten erläutert wird.
  • Der Kompressor 17 ist vorzugsweise vom Typ mit variabler Geschwindigkeit, insbesondere vom Typ, der zum Anpassen seiner Leistung gemäß den Ausbreitungen und/oder der Umgebungswärmebelastung und/oder der Verfügbarkeit von Leistung und/oder Temperaturschwankungen am primären Kreislauf 5 konfiguriert ist. Dank dieser Konfiguration ist es möglich, die Leistung der individuellen Raumklimaanlageneinheiten 13 nicht zum Ungleichgewicht des Systems einzustellen, sodass die Vorrichtungen, die die Temperatur des primären Kreislaufs 5 regeln (Wärmeerzeuger 4 oder andere Maschinen/Systeme zur Kühlung oder Erwärmung des Anlagenwassers), nicht ausreichen, um den Bedarf zu decken.
  • Der erste Austauscher 12 ist mit dem Kompressor 17 durch Rohre 19 an der Gasseite und vorzugsweise mit den Verteilern 8, 9 durch die Einlassleitungen 10 und die Auslassleitungen 11 verbunden, die beide vorzugsweise mit Verbindern angeschlossen sind, die es ermöglichen, ihn einfach direkt mit den Verteilern 8, 9 zu verbinden, beispielsweise anstelle der bereits vorhandenen Radiatoren, in dem Fall der Umstellung des Systems von Heizung durch Boiler und Radiatoren auf Heizung und Kühlung durch Wärmepumpen.
  • Der Sammler 16, im Allgemeinen in Form einer Wanne unterhalb der Spirale des zweiten Austauschers 14, leitet das gesammelte Wasser über eine spezielle Saugleitung an eine Pumpe 20 weiter, deren Förderung durch ein Kondensatauslassrohr 21 mit der aus dem ersten Austauscher 12 kommenden Auslassleitung 11 verbunden ist. Bei der Pumpe 20 handelt es sich vorzugsweise um eine Peristaltik-, Kreisel- oder Vibrationspumpe mit ausreichender Förderhöhe, um das Kondenswasser in den primären Kreislauf 5 zu übertragen.
  • Das akkumulierte Kondenswasser im primären Kreislauf 5 kann dann über einen Auslass 22, beispielsweise gesteuert durch einen Druckregler 23, abgeführt werden.
  • Auf diese Weise wird das Kondenswasser an jeder Wärmepumpeneinheit 13 mit Hilfe eines Sammlers, beispielsweise einer herkömmlichen Auffangwanne, effizient gesammelt und direkt durch den primären Kreislauf 5 ausgelassen, ohne dass zusätzliche Auslasskreisläufe benötigt sind.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass mehrere Wärmepumpeneinheiten parallel mit Verteilern 8, 9 verbunden sein können oder in Reihe geschaltet sein können, je nach den am besten geeigneten thermotechnischen Auswahlkriterien.
  • Es ist auch vorgesehen, dass die Kondenswasser-Auslassvorrichtung anstelle oder zusätzlich zu der Pumpe 20 einen Ejektor aufweist, der vorzugsweise vom Einschnürungstyp ist, d.h. eine örtliche Verkleinerung seines Durchgangsabschnitts aufweist, die auf die Beschleunigung des durch ihn strömenden Fluids abzielt, beispielsweise einen Venturi-Effekt-Ejektor oder einen Coanda-Effekt-Ejektor, der entlang der Wasserseite und an der Einschnürung oder Verengung angeordnet ist, an der das Kondensatauslassrohr 21 verbunden ist. Vorzugsweise ist die Kondensatauslasspumpe entlang des Kondensatauslassrohres 21 verbunden. In dem Fall ist es bevorzugt, dass entlang des Kondensatauslassrohrs ein in Richtung des Strömens vom Sammler zur Wasserseite des ersten Austauschers offenes Einwegventil 24 (Rückschlagventil) eingesetzt ist. Gegebenenfalls speichert ein Tank 25 das Kondenswasser, um es durch Niveau-Steuerungen 26, 27 der Pumpe 20 zuzuführen, um die Pumpe 20 zu aktivieren und jeweils einen Alarm bei übermäßigem Kondensatniveau im Tank 25 auszulösen.
  • Operativ stellt die Erfindung ein Verfahren zum Auslassen von Kondenswasser in einer Wärmepumpeneinheit bereit, die einen ersten Austauscher, der konfiguriert ist, um als Wasser/Gas-Kondensator zu wirken, und einen zweiten Austauscher aufweist, der konfiguriert ist, um als Gas/Luft-Verdampfer zu wirken, wobei das von der Wärmepumpeneinheit erzeugte Kondenswasser ausgelassen wird, indem es in die Wasserseite des ersten Austauschers eingespritzt wird.
  • Das Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn im Wasserkreislaufanlagen verwendet, die einen primären Kreislauf aufweisen, mit dem die Wasserseite jeder Wärmepumpeneinheit verbunden ist und in denen das Kondenswasser von jeder Einheit durch den primären Kreislauf abgeführt wird.
  • Dieselbe Art von Anlage ist auch zur Erzeugung von Haushaltswarmwasser geeignet, wie in gezeigt.
  • Das zu diesem Zweck verwendete Gerät umfasst einen Sättigungsdampf-Kompressions-Kühlungskreislauf nach einem ähnlichen Schema wie in (wobei jedoch beide Austauscher vom Kältemittel-Gas/Wasser-Typ sind), der die Wärme aus dem primären Wasserkreislauf (oder Kreislauf) absorbiert, um sie durch Erhöhung des Temperaturniveaus in einem Haushaltswasserspeicher mit Hilfe eines zweiten Wärmeaustauschers zu bringen.
  • Dieses Prinzip ermöglicht es also auch, Haushaltswasser aus dem Primärkreislauf zu erwärmen.
  • Im Sommer führt die kombinierte Betätigung der Wärmepumpeneinheiten zur Raumkühlung und der Haushaltswassererwärmungseinheiten zu einem erheblichen Energievorteil. Die durch die Wärmepumpeneinheiten in den primären Kreislauf ausgelassene Wärme wird durch die Haushaltswarmwasser-Heizeinheiten weitgehend zurückgewonnen (und im Temperaturniveau erhöht).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 105605712 A [0011]
    • WO 2016/051336 A1 [0011]

Claims (23)

  1. Wärmepumpeneinheit (13), vorzugsweise für Anlagen des Wasserkreislauftyps, umfassend einen ersten Austauscher (12), der zum Betätigen als Wasser/Gas-Kondensator konfiguriert ist, und einen zweiten Austauscher (14), der zum Betätigen als Gas/Luft-Verdampfer konfiguriert ist, einen wasserseitigen Kreislauf des ersten Austauschers (12) mit einer Einlassleitung (10) und einer Auslassleitung (11) für das Wasser, einen Kondensatsammler (16) des zweiten Austauschers (14) und eine Kondensatauslassvorrichtung des Kondensatsammlers (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatauslassvorrichtung ein Pumpsystem für das Kondenswasser aufweist, dessen Auslass mit der Einlassleitung (10) und/oder mit der Auslassleitung (11) des ersten Austauschers (12) verbunden ist, um das Kondenswasser durch den wasserseitigen Kreislauf des ersten Austauschers (12) auszulassen, wobei das Pumpsystem eine Pumpe (20) des peristaltischen oder zentrifugalen Typs oder des Rotations- oder Vibrationstyps aufweist.
  2. Wärmepumpeneinheit (13) nach Anspruch 1, wobei die Kondensatauslassvorrichtung einen Kondenswassersammler (16), der unterhalb des zweiten Austauschers (14) angeordnet ist, und eine Kondensatauslassleitung (21) aufweist, die sich zwischen dem Sammler (16) und der Wasserseite des ersten Austauschers (12) erstreckt.
  3. Wärmepumpeneinheit (13) nach Anspruch 2, wobei die Auslassvorrichtung einen Einschnürungsejektor aufweist, der entlang der Wasserseite angeordnet ist und an dessen Einschnürung die Kondensatauslassleitung (21) angebunden ist.
  4. Wärmepumpeneinheit (13) nach Anspruch 3, wobei die Einschnürung eine örtliche Verkleinerung des Durchflussquerschnitts des Ejektors ist, die zum Beschleunigen der Strömung durch ihn konfiguriert ist.
  5. Wärmepumpeneinheit (13) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Ejektor ein Venturi-Effekt-Ejektor ist.
  6. Wärmepumpeneinheit (13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Pumpe (20) entlang der Kondensatauslassleitung (21) angebunden ist.
  7. Wärmepumpeneinheit (13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, wobei entlang der Kondensatauslassleitung (21) ein Einwegeventil (24) eingeführt ist, das in Richtung der Strömung vom Sammler (16) zur Wasserseite des ersten Austauschers (12) offen ist.
  8. Wärmepumpeneinheit (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Tank (25), der konfiguriert ist, um Kondenswasser zu akkumulieren, um es der Pumpe (20) zuzuführen, und zwar durch Niveau-Steuerungen (26, 27), die jeweils die Pumpe (20) aktivieren und einen Alarm im Falle eines übermäßigen Kondensatniveaus im Tank (25) erzeugen.
  9. Wärmepumpeneinheit (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wasserseite des ersten Austauschers (12) mit einem wasserkreislauftypischen System verbunden ist.
  10. Wärmepumpeneinheit (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der gesamte Kondenswasser-Auslasskreislauf in die Struktur der Wärmepumpeneinheit (13) integral angeordnet ist.
  11. Wärmepumpeneinheit (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Kompressor (17) für Kältemittel-Gas, der mit dem ersten und dem zweiten Austauscher (12, 14) verbunden ist, um einen Kühlungskreislauf zwischen dem ersten und dem zweiten Austauscher in reversibler Weise über ein Ventil (18) zu ermöglichen, sodass sowohl eine Winterraumheizfunktion (2) als auch eine Sommerkühlfunktion durchführbar ist.
  12. Wärmepumpeneinheit (13) nach Anspruch 11, wobei bei der Sommerkühlfunktion der zweite Austauscher (14) als Verdampfer wirkt, kühlt und auf ihm das Kondenswasser aufgrund der in der behandelten Luft vorhandenen Feuchtigkeit abgelagert wird, wobei der erste Austauscher (12) als Kondensator wirkt, um das durch den Kompressor (17) komprimierte Kältemittel-Gas zu kühlen und zu kondensieren, um Wärme an das im primären Kreislauf (5) zirkulierende Fluid zu übertragen.
  13. Wärmepumpeneinheit (13) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Kompressor (17) vom Typ mit variabler Geschwindigkeit ist.
  14. Wärmepumpeneinheit (13) nach Anspruch 13, wobei der Kompressor (17) konfiguriert ist, um seine Leistung gemäß der Ausbreitung und/oder der Umgebungswärmebelastung und/oder der Verfügbarkeit von Leistung und/oder Temperaturschwankungen im primären Kreislauf (5) anzupassen.
  15. Wärmepumpeneinheit (13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, wobei der erste Austauscher (12) mit dem Kompressor (17) mittels Leitungen (19) an der Gasseite verbunden ist.
  16. Wärmepumpeneinheit (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einlassleitung (10) und die Auslassleitung (11) des ersten Austauschers (12) beide mit Verbindern angeschlossen sind, die eine einfache Verbindung direkt mit Zuführungs- und Rücklaufverteilern (8, 9) eines primären Wasserkreislaufs (5) ermöglichen.
  17. Anlage, die mindestens eine Wärmepumpeneinheit (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche und einen primären Kreislauf (5) aufweist, der einen Wärmeeinlass und einen Wärmeauslass aufweist und mit dem die Wasserseite des ersten Austauschers der mindestens einen Wärmepumpeneinheit (12) verbunden ist, sodass das Kondenswasser des zweiten Austauschers (14) mittels des Pumpsystems in den primären Kreislauf (5) eingespritzt wird.
  18. Anlage nach Anspruch 17, wobei in dem primären Kreislauf (5) ein Druckbegrenzer vorgesehen ist, um die Zufuhr von Kondenswasser durch teilweises Auslassen des primären Kreislaufs (5) auszugleichen.
  19. Anlage nach Anspruch 17 oder 18, wobei der primäre Kreislauf (5) einen Zuführungszweig (6) und einen Rückführungszweig (7) aufweist und der erste Austauscher (12) jeder Einheit (13) den Zuführungszweig (6) mit dem Rückführungszweig (7) verbindet.
  20. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei eine Mehrzahl von Wärmepumpeneinheiten (13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 miteinander in Reihe verbunden sind.
  21. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei eine Mehrzahl von Wärmepumpeneinheiten (13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 mittels des primären Kreislaufs (5) parallel miteinander verbunden sind.
  22. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 21, wobei das im primären Kreislauf (5) akkumulierte Kondenswasser durch einen Abfluss (22) auslassbar ist.
  23. Anlage nach Anspruch 22, wobei der Abfluss (22) durch einen Druckregler (23) betätigbar ist.
DE212022000172.9U 2021-04-08 2022-04-08 Wärmepumpeneinheiten mit Wasseraustauscher Active DE212022000172U1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102021000008819A IT202100008819A1 (it) 2021-04-08 2021-04-08 Unità a pompa di calore con scambiatore ad acqua
IT102021000008819 2021-04-08
PCT/IB2022/053309 WO2022215044A1 (en) 2021-04-08 2022-04-08 Heat pump units with water exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE212022000172U1 true DE212022000172U1 (de) 2024-02-19

Family

ID=76921107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE212022000172.9U Active DE212022000172U1 (de) 2021-04-08 2022-04-08 Wärmepumpeneinheiten mit Wasseraustauscher

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE212022000172U1 (de)
IT (1) IT202100008819A1 (de)
WO (1) WO2022215044A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016051336A1 (en) 2014-10-03 2016-04-07 Manfroi Giovanni System for winter heating and summer cooling of environments
CN105605712A (zh) 2016-03-04 2016-05-25 陈昀 具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调***

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202011004012U1 (de) * 2011-03-15 2012-07-05 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Haustechnikgerät zur Aufstellung in einem Gebäude mit einer Kombination aus einer Wärmepumpe und einem Lüftungsteil

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016051336A1 (en) 2014-10-03 2016-04-07 Manfroi Giovanni System for winter heating and summer cooling of environments
CN105605712A (zh) 2016-03-04 2016-05-25 陈昀 具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调***

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022215044A1 (en) 2022-10-13
IT202100008819A1 (it) 2022-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3209761A1 (de) Waermepumpenanlage
DE202009006988U1 (de) Warmwasserversorgungsanlage mit einem Warmwasserspeicher
DE3027356A1 (de) Kompakte waermepumpeneinheit
DE3301303C2 (de)
DE102006007848B4 (de) Anlage zum Erwärmen einer Einrichtung wie einer Halle mit hohem Temperaturniveau, die entfeuchtet werden muss, insbesondere einer Schwimmhalle
DE202008002015U1 (de) Modulare klimatechnische Anlage
DE102007063009B4 (de) Verfahren zur Belüftung von Objekten und Vorrichtung zur Belüftung von Objekten, insbesondere raumlufttechnische Anlage
EP2406552A1 (de) Vorrichtung zur wärmerückgewinnung in einer wärmeaustauscheranlage mit energieeinkoppelung in lüftungsgeräten
DE102018215026A1 (de) Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem einen zweiflutigen Wärmeübertrager aufweisenden Kältemittelkreislauf sowie Wärmeübertrager und Verfahren zum Betreiben der Kälteanlage
DE202009016576U1 (de) Vorrichtung zur Wärmegewinnung umfassend zwei Wärmepumpen
EP2965020B1 (de) Anlage zum konditionieren der luft in einem gebäude
DE212022000172U1 (de) Wärmepumpeneinheiten mit Wasseraustauscher
EP2204619A2 (de) Vorrichtung und Verfahren für einen optimierten Betrieb eines Klimatisierungssystem und Klimatisierungssystem
DE3411710A1 (de) Waermeuebertragungsvorrichtung
DE2219208C3 (de) Anlage zum Temperieren von Räumen mit einer umschaltbaren Wärmepumpe
EP0637722B1 (de) Verfahren zur Temperaturregelung von Räumen in Gebäuden und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19622609A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe
EP1259769B1 (de) Vorrichtung zum erzeugen von kaltwasser für raumkühlung
DE202007018258U1 (de) Anordnung zur Gewinnung von Wärme oder Kälte mit einer Luftwärmepumpe
DE102019001642A1 (de) Heizungs-und/oder Warmwasserbereitungssystem
DE102005040456A1 (de) Kältemittelkreislauf für eine Wärmepumpe
DE202009003128U1 (de) Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung in einer Wärmeaustauscheranlage mit Energieeinkoppelung in Lüftungsgeräten
AT525994B1 (de) Wärmenergieregelungssystem zur Verbesserung des Wärmehaushaltes eines Hauses
DE202012010335U1 (de) Mehrwegkondensator einer luftgekühlten Dampfturbinenanlage mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit eines Dampfluftgemisches ABC GI
DE102010051868A1 (de) Wärmepumpenanlage, insbesondere zur Klimatisierung eines Gebäudes

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification