DE3037446A1 - Heizeinrichtung - Google Patents

Description

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KÜPPERSBUSCH AKTIENGESELLSCHAFT Gelsenkirchen

Heizeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Bei einer bekannten Heizeinrichtung dieser Art (DE-OS 26 38 357) ist der sekundäre Wärmeübertrager der Wärmepumpe in Serie mit dem Pufferspeicher geschaltet, von welchem eine Vorlaufleitung zum Wärmeverbraucher führt. Die Rücklaufleitung ist dabei über Ventile wieder mit dem Eingang des sekundären Wärmeübertragers der Wärmepumpe verbunden. Sobald hierbei die Wärmepumpe Wärme liefert, wird das erwärmte Wasser in den Pufferspeicher geleitet. Nachdem das Einschalten der Wärmepumpe in der Regel nur dann vorgenommen wird, wenn der Solarkollektor keine ausreichende Wärmemenge liefert und eine Raumbeheizung daher nur durch das von der Wärmepumpe gelieferte Warmwasser möglich ist, muß der Wärmetransport vom Solarkollektor zum Pufferspeicher unterbrochen wer-

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den, weil sonst zumindest ein Teil der von der Wärmepumpe gewonnenen Wärme über den Solarkollektorkreislauf abgeführt werden würde _o

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs zu schaffen, die auch bei Betrieb der Wärmepumpe eine Nutzung der am Solarkollektor erzeugten Wärme ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs.

Bei der Ausgestaltung gemäß der Erfindung kann somit bei ausreichender Wärmeerzeugung durch den Solarkollektor über den Pufferspeicher der Heizkreislauf des Wärmeverbrauchers direkt gespeist werden· Erbringt dagegen eine direkte Nutzung der Wärme aus dem Kollektor keinen Heizeffekt mehr, reicht also die vom Solarkollektor erzeugte Wärmemenge nicht zur Deckung des Wärmebedarfs aus und ist das Temperaturniveau für die Beheizung zu niedrig, dann kann die trotzdem vom Solarkollektor aufgebrachte Wärmemenge zum primären Wärmeübertrager der Wärmepumpe geführt werden, wo sie auf ein für Heizzwecke ausreichendes Temperaturniveau angehoben wird. Eine Schaltung ist dabei in einfacher Weise ausführbar und in Verbindung mit einer herkömmlichen Wärmenutzungsanlage ohne weiteres anwendbar=

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

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Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Prinzipskizzen von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Heizeinrichtung mit indirekter Wärmekopplung zwischen dem Solarkreislauf und dem Speisekreislauf der Wärmepumpe,

Figur 2 eine Heizeinrichtung mit direkter Wärmekopplung zwischen dem Solarkreislauf und dem Speisekreislauf der Wärmepumpe und

Figur 3 eine Heizeinrichtung gemäß Figur 1 mit einem aus dem Solarkreislauf gespeisten Brauchwasserspeichere

Ein Solarkollektor 1 oder Solarkonvektor ist über Rohrleitungen 2 in einen ein flüssiges Wärmeträgermittel führenden Solarkreislauf eingeschaltet, der einen Solarwärmeübertrager enthält. Der Solarwärmeübertrager 3 befindet sich im unteren Abschnitt eines Pufferspeicherbehälters 4, in dessen oberen Abschnitt ein zusätzlicher Nutzwärmeübertrager 5 angeordnet ist. Vom oberen Abschnitt des Pufferspeicherbehälters 4 führt außerdem eine Vorlaufleitung 6 zu einem ersten Anschluß eines Dreiwegeventils 7, dessen zweiter Anschluß über eine Zwischenleitung 8 an einen vierten Anschluß eines Vierwegeventils 9 und dessen dritter Anschluß über eine Vorlaufleitung 10 an den Ausgang eines Zusatzheizkessels 11 geführt ist. Eine gemeinsame Rücklaufleitung 12 für den Heizkessel 11 und den Pufferspeicher 4 ist an einen dritten Anschluß des Vierwegeventils 9 gelegt, während an dessen ersten Anschluß eine Vorlaufleitung 13 geführt ist, aus welcher Heizkörper 14 und 15 als Wärmeverbraucher für die Raumluft- oder Fußbodenbehexzung gespeist werden. Eine

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gemeinsame Rücklaufleitung 16 der Heizkörper 14, 15 ist an den Eingang eines sekundären Wärmeübertragers 17 einer Wärmepumpe 18 angeschlossen, dessen Ausgang über eine Rohrleitung 19 mit dem zweiten Anschluß des Vierwegeventils 9 verbunden ist. Ein primärer Wärmeübertrager 20 der Wärmepumpe 18 wird über eine Förderpumpe 21 und eine Zulaufleitung 22 mit einem Wärmeträgermittel· gespeist, das aus Außenluft, dem Erdreich oder einem Wasserreservoir Wärme entzieht. In die Zulaufleitung 22 ist ein Absperrventil 2 3 gelegt, zu dem der Nutzwärmeübertrager 5 über Rohrleitungen 24 parallel liegt. Das Wärmeträgermittel fließt über eine Ablaufleitung 25 aus dem primären Wärmeübertrager 20 ab. Im übrigen sorgt eine Umwälzpumpe 26 in der Vorlaufleitung 13 für den Umlauf des Wärmeträgermittels im Heizungskreislauf und eine Förderpumpe 27 für den Transport eines Wärmeträgermittels im Solarkreislauf.

Bei Sonnenschein verläßt das Wärmeträgermittel den Solarkollektor 1 mit relativ hoher Temperatur, die von einem Thermostat 28 erfaßt wird, und gibt seine Wärme über den Solarwärmeübertrager 3 im unteren kalten Bereich an den Pufferspeicher 4 ab. Erreicht die von einem Thermostat 29 oben am Pufferspeicher 4 erfaßte Temperatur des vom Solarwärmeübertrager 3 aufgeheizten Wärmeträgermittels im Heizungskreislauf einen für die Raumbeheizung ausreichenden Wert, der von einem Thermostat 32 an der Vorlauflei— tung 13 vorgegeben wird, dann werden am Dreiwegeventil 7 der erste mit dem· zweiten Anschluß durchgeschaltet, so daß bei Wärmebedarf über den vierten und ersten Anschluß des Vierwegeventils 9 das Wärmeträgermittel zu den Heizkörpern 14, 15 gefördert werden kann. Eine Einschaltung der

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Wärmepumpe 18 ist dabei nicht erforderlich, so daß über die Rücklaufleitungen 16, 19, 12 der Heizkreislauf ohne zusätzliche Beheizung geschlossen ist. Die Raumerwärmung erfolgt dann ausschließlich durch Solarwärme.

Fällt dagegen die Temperatur im Pufferspeicher 4 unter einen vom Thermostat 29 vorgegebenen Wert und wird die Heizenergie angefordert,dann wird die Wärmepumpe 18 eingeschaltet sowie das Vierwegemischventil 9 auf Durchgang für seinen ersten und zweiten Anschluß gestellt. Gleichzeitig wird die Förderpumpe 21 in Gang gesetzt, wodurch der primäre Wärmeübertrager 20 der Wärmepumpe 18 mit dem aus Luft, Wasser oder Erdreich vorgewärmten Wärmeträgermittel beaufschlagt wird. In diesem Speise- Wärmeträgermittelkreislauf liegt auch der Nutzwärmeübertrager 5, wenn das Absperrventil 23 geschlossen ist. Dann wird dem Pufferspeicher 4 die noch vom Solarkollektor gelieferte Wärme entzogen und „über die Wärmepumpe 18 dem Heizkreislauf zugeführt. Eine Einschaltung des .Nutzwärmeübertragers 5 ist dabei solange zweckmäßig, wie die Temperatur des Heizkreis- Wärmeträgermittels im Pufferspeicher 4 höher als die Temperatur des Speise- Wärmeträgermittelkreislaufs am Eingang des primären Wärmeübertragers 20 ist. Hierfür ist an diesem Eingang ein Thermostat 30.vorgesehen, der dann das Absperrventil 23 öffnet, wenn die von ihm erfaßte Temperatur höher als die am Thermostat 29 ist. Dadurch wird der Strömungswiderstand im Speise- Wärmeträgermittelkreislauf vermindert. Selbstverständlich ist es auch möglich, unmittelbar das Heizkreis- Wärmeträgermittel aus dem Pufferspeicher 4 in den Speise- Wärmeträgermittelkreislauf einzuführen. Gleiches trifft auch auf den Solarkreis-

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lauf zu. Es entfallen dann ggf. die Wärmeübertrager 3 bzw. 5. Sinkt im übrigen die vom Thermostat 28 erfaßte Temperatur des Solarkreis-Wärmeträgermittels unter die von einem im unteren Bereich des Pufferspeichers 4 angeordneten Thermostaten 31 erfaßte Temperatur ab, so daß Wärme in den Solarkreislauf gelangen könnte, dann wird die Förderpumpe 27 abgeschaltet. Es ist somit auch möglich, die vom Solarkollektor 1 gelieferte Wärmemenge dem Heizkreislauf bis zu einem relativ niedrigen Temperaturniveau des Solarkreislaufs zuzuführen, ohne dazu aufwendige elektrische oder mechanische Schaltungen vorsehen zu müssen oder ein bestehendes Heizsystem wesentlich umzugestalten. Dieses Heizsystem mit dem Heizkessel 11 ist bei einer Durchschaltung des Dreiwegeventils 7 auf den zweiten und dritten Anschluß bereits voll betriebsfähig.

Gemäß Figur 2 ist der Solarwärmeübertrager 3 nicht nur in die Rohrleitung 2 gelegt, sondern gleichzeitig parallel an die Rohrleitungen 24 angeschlossen, so daß der Nutzwärmeübertrager 5 entfallen und die Wärmeenergie aus dem Solarkreis unmittelbar in den Speise- Wärmeträgermittelkreislauf der Wärmepumpe 18 geführt werden kann.

Schließlich ist gemäß Figur 3 parallel zum Solarwärmeübertrager 3 ein Brauchwasserwärmeübertrager 33 geschaltet, der vorrangig bei hohem Temperaturniveau im Solar— kreislauf über einen Thermostat 34 eingeschaltet wird. Der Brauchwasserwärmeübertrager 33 und der Thermostat sind dabei einem Brauchwasserspeicher 35 zugeordnet.

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Bei diesem Aufbau ist somit die Verwendung von Sonnenenergie in einen multivalenten Heiz- und Brauchwassersystem möglich, wobei aus wirtschaftlichen Gründen und zur Einsparung von Primarenergiearten vorzugsweise die Reihenfolge Sonnenkollektor, Wärmepumpe und Zusatzheizkessel als Wärmequellen durch eine einfache Schaltung erreicht wird. Der Inhalt des Pufferspeichers kann dabei vorzugsweise so bemessen sein, daß einerseits die Umschaltintervalle . nicht zu häufig sind, andererseits hinreichend oft eine Möglichkeit für die Nutzung von Sonnenwärme besteht. Ist der Pufferspeicher nämlich zu qroß, dann kommt wertvolle kurzfristige Sonneneinwirkung nicht unmittelbar zur Geltung. Der Pufferspeicher kann dagegen auch so groß ausgelegt werden, daß die Sonnenwärme über einen längeren Zeitraum, wie z.B. in den Sommer- und Herbstmonaten, gespeichert wird, so daß die Wärmepumpe wirtschaftlicher betrieben und der Einsatz von Primärenergie auf ein Min-imum beschränkt werden kann.

L e e r s e i t e

Claims (5)

Κ-168 30.09.1980 Bt/gf Ansprüche

1.) Heizeinrichtung mit einem von einem Solarkollektor gespeisten Pufferspeicher, mit einer primär aus Umweltenergie gespeisten Wärmepumpe und einem Zusatzheizkessel, an welche ein gemeinsamer Wärmeverbraucher über Ventile •angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher (4) in Wärmeaustausch mit dem primären Wärmeübertrager (20) der Wärmepumpe (18) bringbar und dabei vom direkten Wärmekreislauf des Wärmeverbrauchers (14, 15) abgeschaltet ist.

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Pufferspeicher (4) ein Nutzwärmeübertrager (5) angeordnet ist, der in den primären Kreislauf (22, 25) des primären Wärmeübertragers (20) der Wärmepumpe (18) schaltbar ist.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zulaufleitung (22) ein Absperrventil (23) gelegt ist und daß an die Zulaufleitung (22) vor und hinter dem Absperrventil (23) je ein Rohranschluß (24) des Nutzwärmeübertragers (5) angeschlossen ist.

4. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutzwärmeübertrager (5) mit dem Solarkollektor (1) in Wärmeaustauschverbindung steht.

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5. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Wärmeübertrager (17) der Wärmepumpe (18) in die Rücklaufleitung (16) des Wärmeverbrauchers (14, 15) geschaltet ist, daß die Vorlaufleitungen (6, 10) des Pufferspeichers (4) und eines Zusatzheizkessels (11) an je einem Anschluß eines Dreiwegeventils angeschlossen sind,dessen dritter Anschluß mit einem Anschluß eines Vierwegeventils (9) verbunden ist und daß die Vorlaufleitungen (19, 13) des sekundären Wärmeübertragers (17) und des Wärmeverbrauchers (14, 15) an je einen weiteren Anschluß des Vierwegeventils (9) gelegt sind, an dessen vierten Anschluß die Rücklaufleitung (12) zum Zusatzheizkessel (ll) und zum Pufferspeicher (4) angeschlossen ist.

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