DE3007256C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage der im Oberbegriff des Anspruchs beschriebenen Art.

Anlagen dieser Art sind bereits von der DE-OS 26 47 216 her bekannt.

Es ist jedoch festzustellen, daß die bekannten Anla­ gen noch nicht geeignet sind, den bestmöglichen Ener­ giewirkungsgrad zu erhalten. Insbesondere nutzen die klassischen Heizkessel von Zentralheizungen die Ener­ gie des Brennstoffes nicht optimal aus. Sie verwenden nur den unteren Heizwert des Brennstoffes, anstelle den oberen Heizwert zu verwenden. Insbesondere verwen­ den die klassischen Heizkessel, ob sie nun allein oder in Kombination mit anderen infrage kommenden Wärme­ quellen verwendet werden, nicht die latente Wärme der Verdampfung des in den Verbrennungsgasen enthalte­ nen Wassers, denn der Dampf wird zum großen Teil zusammen mit den Abgasen in die Atmosphäre entlas­ sen. Sie verwenden daher nur die Eigenwärme der Ver­ brennungsgase, und diese noch unvollkommen. Denn die Verbrennungsgase werden in den Kamin bei einer noch relativ hohen Temperatur ausgestoßen, was be­ deutet, daß Kalorien verloren gehen. Schließlich gibt es im allgemeinen noch eine Luftzufuhr zu den Brennern, die gegenüber dem Bedarf für eine stöchiometrische Verbrennung zu hoch ist.

All dies bewirkt, daß nur 80 bis 85% des oberen Heiz­ wertes des Brenngases bei derartigen Anlagen ausge­ nutzt werden.

Es ist ebenfalls zu beachten, daß die Temperatur des Wärmeträger-Fluides bei klassischen Heizkesseln oft viel höher ist, als es für die Zentralheizung nötig ist, aufgrund der zur Erzeugung von sanitärem oder indu­ striellem Warmwasser notwendigerweise erhöhten Temperatur. Dies macht die relativ schwache Ausnut­ zung des Heizkessels während der Zeiten eingeschränk­ ter Heizung noch fühlbarer.

Wenn man darüber hinaus nicht nur den bzw. die Heizkessel und ihren Nutzungsgrad betrachtet, sondern bei den infrage kommenden Anlagen auch ihre Assozi­ ierung mit den anderen Wärmequellen vom Wärme­ pumpentyp, stellt man ganz allgemein ein schlechtes Zusammenwirken dieser beiden Arten von Wärmequel­ len fest, da sie getrennt entworfen und auf eine Art zusammengeschaltet sind, die aus dem Gesichtswinkel des energetischen Nutzungsgrades und ihrer gegenseiti­ gen Ergänzung weit davon entfernt ist, ideal zu sein, mindestens während eines beachtlichen Teiles des jah­ res, insbesondere in der kalten jahreszeit.

Was die Wärmepumpen angeht, so weiß man, durch Theorie und Praxis, daß ihr globaler energetischer Nut­ zungsgrad abnimmt, wenn der Temperaturunterschied zwischen der kalten Quelle und der warmen Quelle sich erhöht, d. h. insbesondere, wenn die Temperatur der kalten Quelle sich verringert, was im Prinzip im Winter der Fall ist, genauer gesagt dann, wenn der Kalorienbe­ darf für die Heizung von Räumen am höchsten ist. Übri­ gens muß man für die Erzeugung von sanitärem Warm­ wasser am Kondensator der betreffenden Wärmepum­ pe eine Temperatur von 60 bis 65° erhalten, unter der Voraussetzung, daß die Kalorien für die Erzeugung die­ ses warmen Wassers direkt dem Kondensator und nicht dem Heizkessel entnommen werden, was für niedrige Temperaturen des Verdampfers nur die Erzielung eines mäßigen Wirkungsgrades für die Wärmepumpe zuläßt. Die ideale Temperaturdifferenz zwischen dem Ver­ dampfer und dem Kondensator liegt nämlich bei etwa 40 bis etwa 45°C. Wenn man als kalte Quelle atmosphä­ rische Luft verwendet, macht die Verminderung der Enthalpie dieser Luft im Winter diese Verringerung des Wirkungsgrades der Wärmepumpe besonders deutlich.

Ein zusätzliches wichtiges Problem stellt sich übri­ gens häufig im Winter ein, wenn man Wärmepumpen mit Kompressionszyklus verwendet: Das ist das Problem der Vereisung des Verdampfers, bzw. der Verdampfer, dessen Enteisung die Inbetrieb­ setzung einer zugehörigen Wärmequelle erfordern kann, manchmal einer elektrischen Heizeinrichtung, und die, welche Lösung auch immer man wählt, dazu beiträgt, weiter den Wirkungsgrad der Wärmepumpe zu verrin­ gern, da ein Teil der Wärme des Kondensators zum Enteisen entnommen wird.

Schließlich ist zu bemerken, daß man, was die Lei­ stung der Kompressoren angeht, relativ beschränkt ist, da die Intensität des beim Starten der Kompressoren verbrauchten elektrischen Stromes einen relativ hohen Wert annimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anlage der eingangs genannten Art den Abgasverlust des Heizkessels zu reduzieren und den Wirkungsgrad der Wärmepumpen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Hauptanspruchs angegebene Ausbildung der Anlage gelöst.

Aufgrund dieser Anordnung und Ausbildung gelan­ gen die Verbrennungsgase des Heizkessels über den bzw. die Verdampfer der Wärmepumpe bzw. der Wär­ mepumpen und kühlen sich dabei ab, wobei sie den Verdampfern Wärme abgeben, und zwar unter Konden­ sation des Wasserdampfes, den sie enthalten. Es wird daher die gesamte Wärme der Abgase vor ihrem Ent­ weichen mit niedriger Temperatur in die Atmosphäre möglichst gut verwendet. Daher werden die üblichen Wärmeverluste in beachtlichem Ausmaß verringert und der obere Heizwert des Brennstoffes möglichst gut ver­ wendet.

Übrigens wird die Enthalpie der Außenluft unter we­ sentlich besseren Bedingungen als vorher verwendet, ebenso wie bei den Abgasen, indem ihre Eigenwärme und die latente Wärme des Wasserdampfes, den sie ent­ hält, zur Erwärmung des bzw. der Verdampfer und zur Erzeugung der Verdampfung des Kältemittel-Fluides verwendet wird. Denn es ist aufgrund der oben genann­ ten erfindungsgemäßen Anordnung möglich, wenig­ stens einige der Wärmepumpen mit einer höheren Ver­ dampfertemperatur als bei den bekannten Anlagen zu betreiben, aufgrund der Tatsache, daß die frische, von außen kommende Luft sich mit den wärmeren Abgasen vermischt, bevor sie an den bzw. die Verdampfer ge­ langt. Darüber hinaus ist es leicht, die Vereisung der Verdampfer zu vermeiden, eine Gefahr, die besonders im Winter auftritt, da genau in dieser Jahreszeit der bzw. die Heizkessel in Betrieb sind. Es muß daher keine zu­ sätzliche Energie aufgebracht werden, um die Enteisung durchzuführen. Die genannten Einrichtungen zur Rege­ lung der Durchflußmenge erlauben es, nach Wunsch den Anteil des direkt von dem Heizkessel kommenden thermischen Flusses und des Flusses von thermodyna­ mischem Ursprung zu regeln, d. h. die Menge der von der Außenluft stammenden Wärme, und zwar als Funk­ tion gewisser äußerer Bedingungen, beispielsweise kli­ matischer oder Benutzungsbedingungen (mehr oder weniger starker Bedarf an sanitärem oder industriellem Warmwasser in Relation zu dem Wärmebedarf der Zen­ tralheizung usw.).

Die bei der Anlage verwendete Außenluft besteht, sobald der Heizkessel in Betrieb ist, im wesentlichen aus zwei Anteilen. Der erste Teil gelangt durch den Heiz­ kessel und wird als stöchiometrische Luft und selbst im Übermaß gegenüber den stöchiometrischen Bedingun­ gen verwendet, was eine vollständige Verbrennung des Brennstoffes gewährleistet und unter Auflösung der Abgase die Verschmutzung der Abführleitung vermei­ det. Der zweite Teil durchquert nicht den Heizkessel, sondern gelangt stromabwärts von dem klassischen Teil des Heizkessels in eine Art Umleitung direkt in die Ab­ führleitung zur Erzeugung von Kalorien durch den bzw. die thermodynamischen Kreisläufe. Diese zweite Luft­ menge ist im allgemeinen wesentlich größer, beispiels­ weise 20 bis 50 mal größer, als die Menge der zur stö­ chiometrischen Verbrennung des Brennstoffs notwendi­ gen Luft, diese insbesondere dann, wenn die jahreszeit oder die klimatischen Bedingungen die Enthalpie der Außenluft erhöhen und diese Energiequelle interessan­ ter machen.

Sobald diese Bedingungen besonders günstig sind, kann der Heizkessel abgeschaltet werden, und dieser zweite Anteil an Luft, dessen Durchflußmenge ggf. er­ höht wird, kann die einzige Wärmequelle zur Erzeugung von sanitärem oder industriellem Warmwasser und ggf. sogar zur Heizung von Räumen bilden.

Durch den im vorgehenden verwendeten Ausdruck ′′Außenluft′′ soll nicht nur atmosphärische Luft bezeich­ net werden, sondern ganz allgemein Luft, die außerhalb der Anlage vorhanden ist, d. h. außerhalb des Heizkes­ selteils und des thermodynamischen Teils davon. Insbe­ sondere ist es nicht ausgeschlossen, daß ein Teil dieser Luft, im Prinzip ein ziemlich geringer Anteil davon, ver­ brauchte und feuchte, in den geheizten Räumen durch eine geregelte mechanische Ventilation entnommene Luft ist. Daher kann die aufgrund der menschlichen oder tierischen Atmung erzeugte Wärme des Dampfes eben­ falls für die Wärmepumpe bzw. Wärmepumpen der An­ lage ausgenutzt werden.

Bei jeder gewählten Ausführungsform kann man im­ mer, aufgrund einer erfindungsgemäßen Anlage, unter allen Umständen, allen jahreszeiten und selbst in jedem Augenblick des Tages einen energetischen Wirkungs­ grad erreichen, und zwar unter den besten Funktionsbe­ dingungen, der deutlich höher ist als bei den bekannten Anlagen.

Es kann im allgemeinen sehr vorteilhaft sein, obwohl dies nicht eine notwendige Eigenschaft der Erfindung darstellt, vorzusehen, daß die Abführleitung mehrere unabhängige Verdampfer enthält, die in Austrittsrich­ tung der Gase (Luft, Wasserdampf und ggf. Verbren­ nungsgase) gesehen abnehmenden Temperaturen un­ terworfen sind, wobei jeder Verdampfer einem Kon­ densator in einem thermischen Kreis mit einer Kom­ pressions-Wärmepumpe zugeordnet ist, so daß die Temperaturdifferenz zwischem jedem Verdampfer und dem ihm zugeordneten Kondensator relativ niedrig ist, etwa in der Größenordnung von 40 bis 45°C.

Aufgrund dieser Anordnung kann man in großem Maßstab die Temperaturdifferenz zwischen dem Ver­ dampfer und dem Kondensator jeder Wärmepumpe verringern und dadurch beachtlich den thermodynami­ schen Wirkungsgrad jeder von ihnen erhöhen, mit ab­ nehmenden Temperaturen, sowohl für die Verdampfer als auch für die Kondensatoren, in der Richtung des Austretens der Gase und der Luft in der Abführleitung.

Diese zusätzliche Anordnung nach der Erfindung er­ fordert offensichtlich eine zusätzliche Investition in Ma­ terial gegenüber einer Anlage, die nur eine Wärmepum­ pe enthält, bei gleichem Heizwert thermodynamischen Ursprungs, aber die beachtliche Erhöhung des Wir­ kungsgrades jeder Wärmepumpe (man kann damit rechnen, eine Wirkungsgraderhöhung um 50 bis 100% zu erhalten), bildet den vorteilhaften Gegenwert. Dar­ über hinaus können die Kompressoren um den gleichen Betrag weniger leistungsfähig, flexibler im Gebrauch und wirtschaftlicher zu unterhalten sein, als leistungsfä­ higere Kompressoren, die übrigens weniger gängig sind.

Die fragliche Anordnung, die darin besteht, mehrere bei unterschiedlichen, abgestuften Temperaturen arbei­ tende Wärmepumpen in Gang zu setzen, besitzt dar­ über hinaus und insbesondere den sehr großen Vorteil, daß sie es zuläßt, in beachtlichem Maße die Flexibilität des Arbeitens des thermodynamischen Teils der Anlage zu erhöhen, indem sie es zuläßt, die Bestimmung und die Aufteilung der verschiedenen in Gang gesetzten Flüsse von Fluiden zu verfeinern: In der Abführleitung als Funktion der Temperatur und der relativen Strommengen der Verbrennungsgase des Heizkessels und der Außenluft über den Kreis der Verdampfer; und auf gleicher Höhe mit den Kondensa­ toren, nämlich dem Wärmeaustausch mit dem, was wei­ ter oben "die Zirkulationskreise des Wärmeträgerflui­ des und zur Erzeugung von sanitärem oder industriel­ lem Warmwasser" genannt wurde.

Zur Vervollständigung der oben definierten Anord­ nung, deren wesentliche Vorteile gerade aufgezählt wurden, kann eine erfindungsgemäße Anlage vorteil­ hafterweise dadurch gekennzeichnet sein, daß der elek­ trische Stromversorgungskreise für die Kompressoren mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die derart ausgebildet ist, daß sie es verhindert, daß zwei oder mehr Kompressoren gleichzeitig die beim Starten auf­ tretende Intensitätsspitze absorbieren.

Es kann sich um eine geeignete Anordnung handeln, insbesondere um eine elektronische. Diese zusätzliche Anordnung erlaubt es, einen hohen Stromverbrauch zu vermeiden, was die elektrischen Versorgungs- und Schutzeinrichtungen der Kompressoren weniger lästig und weniger kostspielig macht, ebenso wie in gewissen Fällen die Versorgung mit elektrischer Energie.

Was den Bau einer erfindungsgemäßen Anlage an­ langt, so ist es vorteilhaft vorzusehen, daß die Abführlei­ tung für Verbrennungsgase des Heizkessels, in der die Verdampfer der Wärmepumpe angeordnet sind, axial gegenüber dem Körper des Heizkessels versetzt ist und sich nach unten in einen unteren Teil der Leitung verlän­ gert, der seitlich gegenüber dem Körper des Heizkes­ sels angeordnet ist, mit oder ohne Zwischenraum zwi­ schen diesen beiden, wobei der untere seitliche Teil der Abführleitung den Einlaß bzw. die Einlässe für Außen­ luft aufweist, ebenso wie die Regelungseinrichtungen für den Durchsatz, die Filter, Ventilatoren mit veränder­ barer Drehzahl o. dgl., eine Auslaßleitung für Kondensat oder für zur Reinigung der Verdampfer verwendete Produkte, ggf. ein Mannloch und andere Organe oder Elemente, die zur Unterhaltung oder zur Besichtigung der Leitung nötig sind.

Man sieht, daß eine erfindungsgemäße Anlage zwei funktionell unterschiedliche Teile aufweist: Den klassi­ schen Heizkessel-Teil, mit seinem Heizkörper, und den thermodynamischen Teil mit seiner Abführleitung, der den bzw. die Verdampfer der Wärmepumpe bzw. der Wärmepumpen enthält, ebenso die Lufteinlässe, die Ventilatoren und das Zubehör. Diese Ausführungsform hat den Vorteil der Einfachheit und macht die Entfer­ nung der Kondensate und der ggf. zur Reinigung der Verdampfer vewendeten Produkte sehr einfach, da die­ se Flüssigkeiten in den unteren seitlichen Teil der Ab­ führleitung hinablaufen, mit Abstand von dem Heizkör­ per.

Diese Anordnung erlaubt es insbesondere, eine sehr große Menge von Außenluft direkt an die Verdampfer der Abführleitung gelangen zu lassen, ohne daß diese Menge den Heizkessel durchqueren muß, indem man sie die Ableitung benutzen läßt, die der untere Teil der Abführleitung bildet, was es vermeidet, den volumetri­ schen Wirkungsgrad des Heizkörpers zu beeinträchti­ gen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann bei der Anlage die Abführleitung wenigstens eine, sich über einen wesentlichen Teil des Querschnitts erstrek­ kende Hindernisbarriere o. dgl. enthalten, die etwa in Höhe der Verbindung der Ableitung mit dem Ausgang der Verbrennungsgase aus dem Heizkessel angeordnet ist. Dadurch wird die Vermischung zwischen den Ver­ brennungsgasen des Heizkessels (selbstverständlich nur dann, wenn dieser in Betrieb ist) und der unten in die Abführleitung eingeführten Außenluft homogenisiert, und zwar bevor dieser Gasstrom den ersten Verdamp­ fer erreicht.

In einer bevorzugten aber nicht zwingenden Ausfüh­ rungsform, bei der die Abführleitung mehrere (wenig­ stens zwei) Verdampfer aufweist, kann die Anlage erfin­ dungsgemäß dadurch gekennzeichnet sein, daß die Ab­ führleitung wenigstens eine Umwegleitung mit regelba­ rem Durchsatz aufweist, die es ermöglicht, den bzw. die Einlässe für Außenluft direkt mit dem zwei aufeinander folgende Verdampfer trennenden Raum in Verbindung zu setzen.

Die Regelungseinrichtung für den Durchsatz in der Umwegleitung kann ein einfacher Schieber sein. Diese erfindungsgemäße Anordnung gibt noch eine weitere Möglichkeit der Regulierung, insbesondere erlaubt sie es, die Funktionstemperatur eines Verdampfers gegen­ über dem oder denjenigen zu erhöhen, die stromab an­ geordnet sind, indem der Durchsatz der Umwegleitung erhöht wird, oder umgekehrt.

Schließlich kann man in der Abführleitung oberhalb des bzw. der Verdampfer eine oder mehrere Beriese­ lungsschienen anordnen. Man kann dadurch mit Leich­ tigkeit die Verdampfer und die Hinternisbarrieren reini­ gen. Das Reinigungswasser wird auf dem Boden der Leitung zusammen mit dem Kondensat wieder gesam­ melt. Man kann daher einen wichtigen Teil der Anlage reinigen, ohne deren Funktion zu unterbrechen.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen mit Bezugnahme auf die Abbildung erklärt, die eine Ausbil­ dungsform der Erfindung darstellt.

Die dargestellte Anlage enthält einen Heizkessel 1 mit einem Heizkörper, der dem Heizkörper eines klassi­ schen Heizkessels entspricht. Er besitzt eine Zuleitung 2 für Fluidic-Brennstoff und eine Zuleitung 3 für Verbren­ nungsluft. Die Zuleitungen 2 und 3 sind regelbar, und wie oben angezeigt, wird die Luftzuleitung 3 auf einen Durchsatz eingestellt, der wesentlich höher ist als für eine stöchiometrische Verbrennung des Brennstoffs nö­ tig wäre. In Form einer Schlange 4 ist die Leitung zur Erzeugung von warmem Wasser in dem Heizkessel dar­ gestellt, wobei dieses Wasser durch den Ausgang 5 aus­ tritt und abgekühlt nach seiner Verwendung in die Lei­ tung durch den Eingang 6 zurückkehrt.

Der Ausgang 7 für die Verbrennungsgase des Heiz­ kessels 1 steht mit einer Abführleitung 8 in Verbindung, die ihrerseits in ihrem oberen Abschnitt mit einem Gas­ auslaßkanal 9 in Verbindung steht. Von dem Ausgang 7 an verlängert sich die Leitung 8 nach unten in einen unteren Abschnitt 10, der mit einem abfallenden Abfluß­ boden 11 und einem Auslaß für Flüssigkeit 12 versehen ist. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Lochstein für den Wasserablauf oder irgendeine Ablaßrinne. Wie in der Figur zu sehen ist, ist die Leitung 8 gegenüber dem Körper des Heizkessels 1 derart versetzt, daß der untere Abschnitt 10 sich neben dem Heizkessel seitlich befindet und daß die gesamte Leitung 8 von dem Kanal 9 bis zum Boden 11 die Form einer geraden und senk­ rechten Säule aufweisen kann.

Diese Säule oder Leitung enthält in ihrem oberen Abschnitt zwei übereinander angeordnete Verdampfer 14 a, b, die zusammen mit zwei Kompressoren 15 a, b, zwei Kondensatoren 16 a, b und zwei Entspannern 17 a, b einen Kompressonskreislauf einer Wärmepumpe bildet, der von einem Kältemittel-Fluid, z. B. Freon, durch­ strömt wird und nach einem bekannten Kreisprozeß derart arbeitet, daß er die Wärme dem Verdampfer 14 entnimmt und sie an dem Kondensator 16 wieder frei­ gibt. Der untere seitliche Abschnitt 10 der Abführlei­ tung 8 ist darüber hinaus mit Einlässen 18 für feuchte Außenluft versehen, die bei 19 gefiltert und in die Lei­ tung jeweils mit Hilfe eines Ventilators 20 eingesaugt wird. Die Einrichtungen zur Regelung der Durchstrom­ menge an Luft sind nicht dargestellt, es kann zu diesem Zweck ein Ventilator mit mehreren Drehgeschwindig­ keiten verwendet werden.

In der Höhe, in der der Auslaß 7 der Verbrennungsga­ se des Heizkessels 1 in die Leitung 8 mündet, sowie zwischen den beiden Verdampfern 14 a, b, enthält diese eine Hindernisschranke 21 a bzw. 21 b, die dazu dienen, die Mischung dieser Gase und der bei 18 eingeführten Luft zu homogenisieren. Die zweite Schranke 21 b liegt in der Höhe des Ausgangs einer seitlichen Umweglei­ tung 44, die an ihrem Eingang mit einer Durchflußrege­ lungsklappe 45 versehen ist. Diese erlaubt es, die Anteile der Außenluft zwischen den Verdampfern zu regulieren, um deren Betriebstemperatur einzustellen. Schließlich enthält die Leitung 8 oberhalb der Verdampfer 14 a, b eine Berieselungsschiene 22, die intermittierend zur Rei­ nigung des Verdampfers und der Hindernisse betätigbar ist. Das Wasser und die anderen Reinigungsprodukte können ebenso wie bei der 18 in die Leitung 8 eingeführ­ ten feuchten Außenluft enthaltenen Wasserdampfes an dem Verdampfer 14 entstehenden Kondensate nach ih­ rem Abfließen auf dem geneigten Boden 11 die Leitung durch den Auslaß 12 verlassen.

Was nun die äußeren Leitungen anlangt, so können sie eine Zentralheizungsleitung mit nicht dargestellten Warmwasserradiatoren enthalten, die am Ausgang 5 der Heizleitung 4 des Heizkessels 1 über eine Pumpe 23 und eine Leitung 24 mit einem Schieber 25 angeschlos­ sen sind. Die Rückkehrleitung der Radiatoren enthält eine Leitung 26 mit einem Schieber 27, die mit dem Rückkehreingang 6 des Heizkessels 1 über das Tausch­ volumen 28 b des Kondensators 16 b, eine Leitung 29 sowie einen Verteiler 31 in Verbindung steht, der eben­ falls über eine Leitung 32 mit dem Ausgang 5 verbunden ist. Das Tauschvolumen 28 b des Kondensators 16 b ar­ beitet bei tiefster Temperatur. Der Verteiler 31 erlaubt es, dank der Leitung die Wärmemengen des Heizkessels einerseits und des Kondensators andererseits je nach dem Bedarf und der Temperatur zu ändern. Weiterhin verbindet eine Leitung 35 mit einem Schieber 36 die Leitung 24 stromauf des Schiebers 25 mit der Leitung 26 stromab des Schiebers 27, in der durch die Pfeile darge­ stellten Zirkulationsrichtung des Wassers betrachtet.

Die äußeren Leitungskreise können zusätzlich eine Leitung zur Erzeugung von sanitärem oder industriel­ lem Warmwasser enthalten. Die Anlage enthält daher einen Apparat zur Erzeugung von Warmwasser, in des­ sen Tauschvolumen 37 das kalte Wasser bei 38 einge­ führt und das warme Wasser bei 39 entnommen wird. Dieser Apparat enthält einen ersten Tauscher 40, der mit dem Tauschvolumen 28 a des Kondensators 16 a über eine Leitung 41 verbunden ist, in der das Wasser in Richtung der Pfeile zirkuliert, ggf. mit Hilfe einer Pumpe 42. Das Tauschvolumen 28 a des Kondensators 16 a arbei­ tet bei der höchsten Temperatur. Der Apparat besitzt einen zweiten Tauscher 43, der parallel zur Rückkehrlei­ stung des äußeren Kreises dient und die Vorwärmung des kalten Wassers gewährleistet. Die Umleitungen 46-47-48 und 35-36 ermöglichen es, die Wärmepro­ duktion des Kondensators 16 a zur Erwärmung des Was­ sers des äußeren Kreises zu verwenden, wenn der Be­ darf an sanitärem Warmwasser dies zuläßt oder den äußeren Kreis kurzzuschließen.

Die eben beschriebene Anlage arbeitet folgenderma­ ßen. Sobald die Heizung von Räumen durch die Zentral­ heizung erforderlich ist, und angenommen, daß der Schieber 36 geschlossen und die Schieber 25, 27 geöff­ net sind, werden die Pumpen 23 und 42 in Betrieb ge­ setzt und die Stellung des Verteilers 31 wird automa­ tisch gesteuert, beispielsweise als Funktion der Tempe­ ratur in den zu heizenden Räumen. Das lauwarme Rück­ kehrwasser der Zentralheizung in der Leitung 26 besitzt die Temperatur t₁. Es wird in dem Tauschvolumen 28 b des Kondensators 16 b wieder erwärmt und verläßt die­ ses durch die Leitung 29 mit der Temperatur t₂. Wenn diese Temperatur t₂ zur Zentralheizung nicht ausreicht, leitet der Verteiler 31 die ganze Wassermenge der Lei­ tung 29 oder einen Teil von ihr in den Wärmetauscher 4 des Heizkessels 1. Das Wasser verläßt den Heizkessel bei 5 mit der Temperatur t₃ und vermischt sich mit dem ggf. durch die Leitung 32 gelangenden Wasser. Das der­ art mit gewünschter Temperatur t₄ erhaltene Wasser (wobei t₄ im Prinzip zwischen den Temperaturen t₂ und t₃ liegt) wird in die Zuführleitung 24 der Zentralheizung geschickt, wobei die Zirkulation durch die Pumpe 23 gewährleistet wird.

Das sanitäre oder industrielle Warmwasser wird bei 39 mit der Temperatur t₅ erhalten.

Die Wärmemenge wird dem Tauschvolumen 37 des Heizapparates mit hoher Temperatur von dem Tau­ scher 40 und mit niedrigerer Temperatur durch die Um­ leitung 43 zugeführt. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, wird die den Tauscher 40 versorgende Wärme vollstän­ dig dem Tauschvolumen 28 a des Kondensators 16 a über die Leitung 41 und die Pumpe 42 entnommen. Während dieser Benutzungsperiode der Anlage wird der Brenn­ stoff für den Heizkessel nur in dem Maße verwendet, indem die Enthalpie der bei 18 zugeführten Luft nicht ausreicht, um die notwendige Wärmeenergie über Wär­ mepumpe den Kondensatoren 16 a und 16 b zuzuführen. jedenfalls erlaubt es die Erfindung, wie weiter oben ge­ zeigt wurde, den oberen Heizwert des Brennstoffes zu verwenden, denn man kann an dem Verdampfer 14 die Verdampfungswärme des in den Abgasen enthaltenen Wasserdampfes wiedergewinnen, wodurch sich diese Wärme der Eigenwärme und der gesamten Wärme der entnommenen Außenluft hinzufügt.

Wenn die Temperatur t₅ des am Ausgang 39 entnom­ menen Wassers zu hoch ist, erlaubt es die Umleitung 46-47-48 den Überschuß an Wärmemenge des Ver­ dampfers 16 a zur Heizung des äußeren Heizungskreises zu verwenden.

Während der Perioden, in denen die Zentralheizung nicht nötig ist, kann der Leitungskreis der Radiatoren durch Schließen der Schieber 25 und 27 und Öffnen des Schiebers 36 isoliert werden, und der Heizkessel 1 kann außer Betrieb genommen werden. Da die Enthalpie der Außenluft in diesen Zeiten besonders hoch ist, reicht sie ggf. mit einer erhöhten Durchflußmenge zur Erzeugung von sanitärem oder industriellem Warmwasser aus, wo­ bei nur die Wärmepumpen in Betrieb genommen wer­ den.

Es ist als besondere Eigenschaft dieser Ausführungs­ form festzustellen, daß die beiden Kompressoren 15 a und 15 b einer elektronischen Steuerschaltung 49 zuge­ ordnet sind, die derart ausgebildet ist, daß sie das gleich­ zeitige Starten verhindert, um Stromverbrauchsspitzen zu begrenzen.

Mit diesen Anordnungen kann man, mit ungefähren Werten, bei dem Verdampfer 14 a eine Temperatur von 20°C, bei dem Kondensator 16 a eine Temperatur von 65°C, bei dem Verdampfer 14 b eine Temperatur von 0 bis 5°C und bei dem Kondensator 16 b eine Temperatur von 40 bis 45°C versehen, was es ermöglicht, für jede der beiden Wärmepumpen einen ausgezeichneten Wir­ kungsgrad zu erhalten, indem der Temperaturunter­ schied zwischen dem Verdampfer und dem Kondensa­ tor bei jeder Wärmepumpe begrenzt wird.

Weiterhin ist es möglich, daß die durch eine der Ein­ lässe 18 eintretende Luft von einer unterschiedlichen Quelle als die durch den anderen Einlaß eintretende Luft stammen kann. Bei dem einen Einlaß kann es sich beispielsweise um Außenluft und bei dem anderen um aus geheizten Räumen stammende Luft handeln, oder auch um Luft, die aus landwirtschaftlich oder industriell genutzten Räumen stammt, in denen große Mengen an Dampf erzeugt werden. Die Durchsätze dieser beiden Einlässe 18 können übrigens unabhängig voneinander regelbar sein.

Es versteht sich von selbst, daß sich die Erfindung nicht auf die im einzelnen dargestellten Ausführungsfor­ men beschränkt, sie umfaßt im Gegenteil alle Varianten. Insbesondere kann man für die äußeren Kreisläufe der Zentralheizung und der Erzeugung von sanitärem oder industriellem Warmwasser ebenso andere Schemata vorsehen, als das dargestellte. So kann man vorsehen, daß die beiden Tauschvolumina 28 a und 28 b der Kon­ densatoren in Reihe zwischen den Leitungen 24 und 29 geschaltet werden, anstatt an getrennte Leitungen an­ geschlossen zu sein.

Was die Abführleitung 8 angeht, so könnte man sie auch horizontal und nicht vertikal anordnen, insbeson­ dere dann, wenn man wie bei der Heizung von Gebäu­ den durch die Höhe der Räume begrenzt ist und trotz­ dem eine relative große Heizleistung braucht.

Selbstverständlich kann man auch in verschiedener Art die Inbetriebnahme mehrerer Heizkessel mit der Inbetriebnahme mehrerer mit Verdampfern ausgestat­ teter Abführleitungen kombinieren und jedes Mal nach Belieben die Anteile der verschiedenen von den Heiz­ kesseln und der Außenluft stammenden Wärmemengen regeln.

Claims (6)

1. Anlage zur Zentralheizung und/oder Warmwas­ sererzeugung mit mindestens einem mit fossilen Brennstoffen beheizten Heizkessel und mit minde­ stens einer Wärmepumpe, deren geschlossener Kältemittel-Kreislauf einen Verdampfer, einen Kompressor, einen Kondensator und ein Entspan­ nungsorgan für das kondensierte Kältemittel-Fluid enthält, wobei mindestens ein Kreislauf für die Zir­ kulation des Wärmeträger-Fluids für die Zentral­ heizung und/oder Warmwassererzeugung vorgese­ hen und der Verdampfer in einer Abführleitung für die Verbrennungsgase des Heizkessels angeordnet ist, in Verbindung mit der stromauf des Verdamp­ fers mindestens ein Einlaß für Außenluft mit regel­ barem Durchsatz angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abführleitung (8) mehrere unab­ hängige Verdampfer (14 a, 14 b) enthält, die in Aus­ trittsrichtung der Gase (Luft, Wasserdampf und ggf. Verbrennungsgas) gesehen hintereinander an­ geordnet sind, und daß jeder Verdampfer (14 a, 14 b) einem Kondensator (16 a, 16 b) in einem thermi­ schen Kreis mit einer Kompressionswärmepumpe (15 a, 15 b) zugeordnet ist, derart, daß der Tempera­ turunterschied zwischen jedem Verdampfer (14 a, 14 b) und dem zugeordneten Kondensator (16 a, 16 b) in der Größenordnung von etwa 40 bis 45°C liegt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die elektrische Stromversorgungsschal­ tung für die Kompressoren (15 a, 15 b) einer Steuer­ einrichtung zugeordnet ist, die verhindert, daß zwei oder mehr Kompressoren gleichzeitig die Intensi­ tätsspitze beim Start absorbieren.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abführleitung (8) der Verbren­ nungsgase des Heizkessels (1), in der die Verdamp­ fer (14 a, 14 b) angeordnet sind, axial gegenüber dem Körper des Heizkessels (1) versetzt ist und sich nach unten in einen anderen Abschnitt (10) der Lei­ tung (8) verlängert, der seitlich gegenüber dem Körper des Heizkessels (1) mit oder ohne Zwi­ schenraum zu diesem zu liegen kommt, wobei die­ ser untere, seitliche Teil der Abführleitung (8) den bzw. die Einlässe (18) für Außenluft mit ihren Ein­ richtungen zur Regelung der Durchflußmenge, Fil­ tern (19), Ventilatoren (20) mit regelbarer Dreh­ zahl, Ableitungen für Kondensat oder zur Reini­ gung der Verdampfer verwendeter Erzeugnisse, sowie Organe oder Elemente aufweist, die zur War­ tung und Besichtigung der Leitung (8) notwendig sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (8) wenigstens eine sich über einen wesentlichen Teil ihres Querschnitts erstreckende Hinternisbarriere (21) aufweist, die etwa in der Höhe der Verbindung der Leitung (8) mit dem Ausgang der Verbren­ nungsgase aus dem Heizkessel (1) angeordnet ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (8) wenigstens eine Umwegleitung (44) mit regelba­ rem Durchsatz aufweist, die es ermöglicht, den Ein­ laß (18) bzw. die Einlässe für Außenluft direkt mit dem zwei aufeinander folgende Verdampfer (14 a, 14 b) trennenden Raum zu verbinden.

6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der höch­ sten Temperatur arbeitende Wärmequelle (4, 16 a, 16 b) mit einem Wärmetauscher (40) zur Erzeugung von sanitärem und/oder industriellem Warmwasser über Leitungskreise für Wärmeträger-Fluide ver­ bunden ist, die eine Einrichtung zum Aufteilen der Durchflüsse aufweisen.