DE2919237A1

DE2919237A1 - Waermepumpenaggregat

Info

Publication number: DE2919237A1
Application number: DE19792919237
Authority: DE
Inventors: Klaus Geert Dr Ing Heyne; Winfried Ing Grad Wassmann; Friedemann Dr Ing Zacharias
Original assignee: Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1979-05-12
Filing date: 1979-05-12
Publication date: 1980-11-27

Description

PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU

D-8500 NORNBERG ESSENWEINSTRASSE 4-6 TELEFON 0? 11 /203727 TELEX Oi/23135

Nürnberg, 11.05.1979 18/48

MOTOREN-WERKE MANNHEIM AG, vorm. BENZ, Abt. stat. Motorenbau, Carl-Benz-Straße 5, 6 8oo Mannheim 1

"Warmepumpenaggregat"

Die Erfindung betrifft ein Warmepumpenaggregat gemäß dem Oberbegriff des ,Patentanspruches 1. .

Es sind Wärmepumpenaggregate bekannt, deren Kompressor entweder von einem Elektromotor oder einem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Derartige Aggregate benötigen, auch wenn als Antriebsmotor ein Verbrennungsmotor eingesetzt wird. Strom zur Versorgung der Regelungs- und Steuerungseinrichtungen sowie des Verdampfergebläses und der Heizwasserumwälzpumpe, der aus dem normalen Stromnetz entnommen wird. _ . -

Weiterhin ,ist es bekannt, zur Stromversorgung bei Netzaus-

fällen von einem notstaftfähigen Verbrennungsmotor angetriebene Notstromgeneratoren,'sogenannte Notstromaggregate, vorzusehen, die vorhandenen Heizungsanlagen, wie öl-, Gas-, Solar-, Koks-Zentralheizungen öder sonstigen Zentralheizungsanlagen beigestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmepumpenaggregat nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so

030048/0040

ORIGINAL INSPECTED

auszugestalten, daß es bei Netzausfall die Versorgung eines Wohnhauses mit Wärme und elektrischer Energie zumindest teilweise sicherstellt.

Diese Aufgabe wird bei einem Wärmepumpenaggregat nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die Merkmale von dessen Kennzeichnungsteil gelöst.

Das Wesen der Erfindung liegt also darin, daß dem ohnehin zum Antrieb des Kompressors der Wärmepumpe vorhandenen Verbrennungsmotor noch ein Generator fest zugeordnet wird, der zweckmäßigerweise bei normaler Stromversorgung durch das Stromnetz im Leerlauf mitläuft. Hierbei wird also praktisch die volle Leistung des Verbrennungsmotors an den Kompressor abgegeben. Wenn dagegen die Stromversorgung durch einen Netzausfall zusammenbricht, wird der Generator auf Last geschaltet, erzeugt also entsprechend seiner Belastung Strom. Der Kompressor dagegen wird auf Teillast oder auf Leerlauf geschaltet, so daß die Wärmepumpe nur noch die Abwärme des Motors und des Generators und höchstens einen Teil der Wärme des Kältekreislaufes der Wärmepumpe als Nutzwärme abgibt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Wärmepumpenaggregat in Seiten-Längs-Ansicht in schematischer Darstellung und

Fig. 2 eine Stirnansicht des Aggregats nach Fig. 1.

Auf einem Grundrahmen 1 sind ein Kompressor 2 einer Wärmepumpe mit Kompressionskältekreislauf, ein als Diesel- oder

030048/0040

Gas-Motor ausgebildeter Verbrennungsmotor 3 und ein Wechselstrom-Generator 4 angebracht. Der Grundrahmen 1 wiederum ist über Dämpfungselemente 5 gegenüber einem Fundament 6 abgestützt.

Der Kompressor 2 ist unter Zwischenschaltung einer Kupplung 7 starr an den Verbrennungsmotor 3 gekoppelt. Der Generator 4 ist auf der dem Kompressor 2 abgewandten Seite ebenfalls starr an den Verbrennungsmotor 3 gekoppelt.

Am Verbrennungsmotor 3 ist ein nur gestrichelt angedeuteter Anlaßmotor 8 angeordnet, der von einer netzunabhängigen Stromquelle, nämlich einer ebenfalls auf dem Grundrahmen angebrachten Batterie 9, zum Starten des Verbrennungsmotors 3 mit Strom versorgt wird. Alternativ kann eine Handkurbel 1o als Andrehvorrichtung für den Verbrennungsmotor 3 vorgesehen sein.

Auf dem Grundrahmen 1 ist weiterhin der Kondensator 11 der Wärmepumpe angeordnet, in dem die Kondensationswärme des vom Kompressor komprimierten Mediums an den Wärmeträger einer Zentralheizungsanlage abgegeben wird. Dieser Wärmeträger, beispielsweise Wasser, fließt zuerst durch diesen Kondensator 11, anschließend als Kühlmedium durch den Verbrennungsmotor 3 und im Anschluß daran durch einen ebenfalls auf dem Grundrahmen 1 angebrachten Abgaswärmetauscher 12 des Verbrennungsmotors 3. Von hier aus fließt dieser Wärmeträger dann durch die wärmeabgebenden Stellen, also die Heizkörper der Zentralheizμngsanlage. Das durch die auf dem Grundrahmen 1 aufgebauten Teile gebildete Aggregat ist vollständig von einem schalldämmenden Gehäuse 13 umgeben.

Bei Normalbetrieb, wenn also die Stromversorgung vom Netz her funktioniert, läuft der Generator 4 nur im Leerlauf

030048/0040

mit, die gesamte LSisfeüng des Verbrennungsmotors 3 wird an den Kompressor 2 der Wärmepumpe abgegeben. Wenn ein Stromausfall im Netz auftritt, wird das Hausnetz durch Betätigung eines üblichen Hauptschalters vom öffentlichen Netz getrennt, anschließend wird der Generator von Hand auf Last geschaltet, während gleichzeitig, ebenfalls in bekannter Weise, der Kompressor 2, beispielsweise durch Abheben seiner Saugventile, auf Teillast oder auf Leerlauf geschaltet wird. In diesem Fall wird an den Wärmeträger der Zentralheizungsanlage nur noch die Kühlwasserwärme und die Abgaswärme des Verbrennungsmotors 3, die Verlustwärme des Generators 4 und höchstens ein Teil der Kältekreislaufwärme der Wärmepumpe abgegeben, d. h. die Zentralheizungsanlage wird nur noch teilweise mit Wärme versorgt. Die Wärmeversorgung fällt aber nicht völlig aus.

Andererseits wird über den Generator 4 eine Notstromquelle zur Verfügung gestellt, durch die die Stromversorgung einer eventuell parallel zur Wärmepumpe betriebenen konventionellen stromabhängigen Zentralheizungsanlage, wie sie eingangs bereits erläutert wurden, und/oder von Tiefkühltruhen, Kochgeräten, medizinischen Geräten, Notbeleuchtungen und sonstiger lebenswichtiger elektrischer Haushaltsgeräte sichergestellt werden kann. Ein Zahlenbeispiel mag dies verdeutlichen: Der Verbrennungsmotor 3 habe eine Leistung von 3,3 KW bei einer Generatordrehzahl von 15oo UpM, der Generator 4 habe eine Nennleistung von 2,5 KW. Der Verbrennungsmotor 3 gibt eine Gesamtabwärme (Kühlwasser und Abgas) von 4 KW ab. Die gesamte Heizleistung, d.h. die Heizleistung der Wärmepumpe zuzüglich der Abwärme des Verbrennungsmotors 3 betrage 2o KW. Bei Ausfall des Stromnetzes wird der normalerweise nur im Leerlauf angetriebene Generator auf Last geschaltet, während umgekehrt der Kompressor 2 auf Leerlauf geschaltet wird. Hierdurch entfällt die Leistung der Wärmepumpe, d. h. den Verbrauchern

030048/00UiO

der Zentralheizüngsanlage wird nur noch die Abwärme des Verbrennungsmotors 3 in Höhe von 4 KW zugeführt. Andererseits gibt der Generator elektrische Energie in Höhe seiner Nennleistung von 2,5 KW ab. Die Verlustleistung des Generators 4 von o,8 KW kann ebenfalls weitgehend als Verlustwärme über einen der Wärmetauscher dem Wärmeträgerkreislauf der Zentralheizungsanlage zugeführt werden. Durch diese Ausgestaltung ist ein außerordentlich flexibles und kompakt realisierbares Aggregat zur Wärme- und Notstromversorgung eines Wohnhauses geschaffen.

030048/0040

-S-

Leerseite

Claims

PAl ENTANWÄLTE
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU

D-8500 Nürnberg essenweinstrasse*-« telefon 0911/203727 telex 00/23135

Nürnberg, den 11.05.1979 18/Ka

MOTOREN-WERKE MANNHEIM AG, vorm. BENZ, Abt. stat. Motorenbau, Carl-Benz-Straße 5, 6800 Mannheim 1

Ansprüche

(1 .)') Wärmepumpenaggregat, insbesondere für Wohnhäuser, mit einem Kompressor und einem mit diesem als Antriebsmotor gekoppelten Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verbrennungsmotor (3) zusätzlich ein als Notstromerzeuger dienender Generator (4) drehantreibbar verbunden ist.
2.) Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (4) starr mit dem Verbrennungsmotor (3) gekoppelt ist und bei Stromnetzausfall auf Last schaltbar ist.
3.) Aggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (4) auf der dem Kompressor (2) abgewandten Seite an den Verbrennungsmotor (3) angekuppelt ist.
4.) Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (3) ein Dieselmotor ist.
5.) Aggregat, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (3) ein Gasmotor ist.

O30CK8/QQ4Q
6.) Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Generator (4) ein Wechselstrom-Generator ist.
7.) Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Verbrennungsmotor (3) mit einem batteriegespeisten Anlaßmotor (8) versehen ist.
8.) Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (3) mit einer Hand-Andrehvorrichtung versehen ist.
9.) Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß dem Verbrennungsmotor (3) mit Kompressor (2) und Generator (4) der Kondensator (11) der Wärmepumpe und ein Abgaswärmetauscher (12) zugeordnet ist.

1o.) Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (3), der Kompressor (2) und der Generator (4) von einem schalldämmenden Gehäuse (13) umgeben sind.

030048/0040