DE3105373A1

DE3105373A1 - Heizungsanlage

Info

Publication number: DE3105373A1
Application number: DE19813105373
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ing.(grad.) 8520 Erlangen Seidel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1982-11-11

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT "* Unser Zeichen Berlin und München VPA gj P 4 0 1 0 DE

Heizungsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bereits eine Heizungsanlage der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art bekannt. Die bekannte Anlage arbeitet im bivalenten Parallelbetrieb. Oberhalb eines vorgegebenen sogenannten Bivalenzpunktes, wird der flüssige Wärmeträger von der Wärmepumpe allein aufgeheizt. Unterhalb des Bivalenzpunktes heizen die Wärmepumpe und die zweite Wärmequelle den flüssigen Wärmeträger gemeinsam auf. Als Bivalenzpunkt wird hierbei derjenige Punkt verstanden, bei dem der anstehende Wärmebedarf gerade noch von der Wärmepumpe alleine gedeckt werden kann. Die bekannte Heizungsanlage ist jedoch vornehmlich für Niedertemperaturheizungen vorgesehen, beispielsweise für Fußbodenheizungen, bei welchen die Temperatur des flüssigen Wärmeträgers im Vorlaufstrang nicht wesentlich höher liegt als die von der Wärmepumpe höchstens erzeugbare Temperatur des flüssigen Wärmeträgers, beispielsweise + 55⁰C

Die Umwälzpumpe ist von Hand nur zu dem Zweck stufenlos regelbar, um die maximal mögliche Umwälzmenge unterhalb des Strömungsrauschens einstellen zu können (Siemens Luft- Wasser- Wärmepumpe, Technische Information, IKVK/6/11, September 198o).

Es ist auch bereits bekannt, die Regelung der Pumpenleistung einer Heizungsanlage durch Drosselung der

Bee 2b Bes / o9.o1.1981

- sr- - VPA 81 P h 0 1 0 DE

Wassermenge mittels eines Absperrorgans in der Druckleitung oder in der Pumpe vorzunehmen und ferner durch Änderung der Drehzahl mittels polumschaltbarer Elektromotore oder durch gruppenweisen Betrieb mehrerer Pumpen (Recknagel, Sprenger, Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, 6o. Jahrgang 79/80, Seite 599, Verlag R. Oldenbourg, München, Wien).

Bei einer bekannten Warmwasser-Heizungsanlage ist zwischen Vorlauf und Rücklauf ein Differenzdruckregler vorgesehen, der ein Überströmventil enthält. Das Überströmventil öffnet beim Überschreiten eines vorgegebenen Ansprechpunktes des Differenzdruckes (EP-OOO1826).

Es ist ferner bekannt, eine Heizfeuerung abhängig vom Druck- oder der Temperatur des Kältemittels im Verdampfer einer Wärmepumpe ein- und auszuschalten. (DE-OS 28 55 485).

Weiterhin ist bei einer Zentralheizung mit einer Wärmepumpe und einem Warmwasserspeicher bekannt, der Wärmepumpe eine Umgehungsleitung mit einem in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur des Wassers betätigbaren Ventil parallel zu schalten, das geöffnet ist, wenn die Rücklauftemperatur nur wenig unterhalb der mit der Wärmepumpe erreichbaren Vorlauftemperatur liegt. Bei geschlossenem Ventil ist die Wärmepumpe abgeschaltet (DE-OS 25 58 511).

Aufgabe der Erfindung ist es, die Heizungsanlage der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art auf besonders einfache Weise so auszubilden, daß sie über den Niedertemperaturbereich hinaus im bivalenten Parallelbetrieb betreibbar ist.

- -y- VPA 81 Ρ40 1 ODE

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebene Ausbildung gelöst.

Durch diese Ausbildung ist es möglich, bei hoher Vorlauftemperatur im Vorlaufstrang, durch Drosselung der Förderleistung der Umwälzpumpe, eine solche Temperaturspreizung in der Wärmeabgabeeinrichtung zu erreichen, daß sich in der Rücklaufleitung eine Rücklauftemperatür ergibt, welche die Wärmepumpe noch auf ein höheres Niveau anzuheben vermag, bei welcher also die Wärmepumpe noch imstande ist, Heizarbeit zu leisten. Hohe, die Wärmepumpe beaufschlagende Rücklauftemperatüren des flüssigen Wärmeträgers würden im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe zu unzulässig hohen Drücken bzw. Temperaturen des Kältemittels führen, bei welchen Betriebswerten die Sicherheitseinrichtungen der Wärmepumpe ansprechen und den Heizbetrieb der Wärmepumpe stillsetzen wurden.

Zweckmäßige Aus- und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel wird an Hand der Zeichnung beschrieben, die ein Schema einer Heizungsanlage zeigt.

In einem ersten Heizkreis für einen flüssigen Wärmeträger ist eine Wärmepumpe 1 über eine Vorlaufleitung 2 und eine Rücklaufleitung 3 mit einem Pufferspeicher 4 verbunden.

In einem zweiten Heizkreis ist der flüssige Wärmeträger aus dem Pufferspeicher 4 über einen Vorlaufstrang 5 einer Wärmeabgabeeinrichtung 6 zuführbar

- k. - VPA 81 P ** 0 1 0 DE

und über einen Rücklaufstrang 7 zum Pufferspeicher 4 zurückführbar.

Im Vorlaufstrang 5 ist eine in ihrer Förderleistung stufenlos regelbare Umwälzpumpe 8 angeordnet und ferner ein Mehrwegemischer 9, von dem eine Verbindungsleitung 1o zum Rücklaufstrang 7 führt.

In den zweiten Heizkreis 4 bis 1o ist für einen bivalenten Parallelbetrieb mit der Wärmepumpe 1 eine

zweite Wärmequelle 11 einbeziehbar und einschaltbar. Die zweite Wärmequelle 11 kann beispielsweise ein handelsüblicher, mit fossilen Brennstoffen beheizbarer Heizkessel sein. Eine Leitung 12 verbindet die Wärmequelle 11 mit einem Dreiwegeventil 13, das sich im Vorlaufstrang 5 befindet. Eine Leitung 14 verbindet die Wärmequelle 11 direkt mit dem Abschnitt des VorlaufStranges 5, der hinter dem Dreiwegeventil 12 liegt.
2o

Wirkungsweise:

Solange die Wärmepumpe 1 den Wärmebedarf an der Wärmeabgabeeinrichtung 6 alleine zu decken vermag, ist die zweite Wärmequelle 11 außer Betrieb.

Gleich jedoch, ob die zweite Wärmequelle 11 eingeschaltet ist oder nicht, wird in jedem Fall der von der Wärmepumpe 1 aufgeheizte flüssige Wärmeträger über die Vorlaufleitung 2 dem Pufferspeicher 4 zugeführt und zwar ziemlich weit oben, um eine Temperaturschichtung im Pufferspeicher 4 zu erreichen.

Die durch die Vorlaufleitung 2 abfließende Menge flüssigen Wärmeträgers wird aus dem unteren und somit kälteren Bereich des Pufferspeichers 4 über die

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Rücklaufleitung 3 ersetzt.

Im Maße des an der Wärmeabgabeeinrichtung 6 auftretenden Wärmebedarfs, wird aus dem oberen Bereich des Pufferspeichers 4 mittels der Umwälzpumpe 8 flüssiger Wärmeträger entnommen und über den Vorlaufstrang 5 der Wärmeabgabeeinrichtung 6 zugeführt. Der unter mehr oder minder großer Wärmeabgabe in der Wärmeabgabeeinrichtung 6 abgekühlte Wärmeträger fließt durch den Rücklaufstrang 7 in den Pufferspeicher 4 zurück. Der Rücklauf erfolgt in den unteren, kühleren Bereich des Pufferspeichers 4.

Reicht die Heizarbeit der Wärmepumpe 1 nicht mehr aus, den Wärmebedarf an der Wärmeabgabeeinrichtung 6 zu decken, wird die zweite Wärmequelle 11 eingeschaltet und in den zweiten Heizkreis 4 bis 1o einbezogen. Zu diesem Zweck wird das Dreiwegeventil 13 so gestellt, daß der flüssige Wärmeträger durch die Leitung 12 der zweiten Wärmequelle 11 zufließt und durch die Leitung 14 in den Vorlaufstrang 5 zurückfließt.

Je nach mindestens einem im ersten Heizkreis herrsehenden Betriebswert, wird die Förderleistung der Umwälzpumpe 8 in der Weise gesteuert, daß die Wärmepumpe 1, bei eingeschalteter und in den zweiten Heizkreis 4 bis 1o einbezogener zweiter Wärmequelle 11, noch Heizarbeit leisten kann, 3o

Es ist möglich, die Förderleistung der Umwälzpumpe 8 abhängig von der Temperatur des Wärmeträgers in der Vorlaufleitung 2, in der Rücklaufleitung 3 oder einen Wert zu regeln, der von der Temperatur in der Vorlaufleitung 2 und der Rücklaufleitung 3 bestimmt ist.

- « - VPA 81 P ^ °■ 1

Zum Regeln der Förderleistung der Wärmepumpe 1 kann auch die Temperatur mindestens einer ausgewählten Stelle im Pufferspeicher 4 herangezogen werden.

Es ist ferner möglich, die Förderleistung der Umwälzpumpe 1 abhängig von einem Wert zu regeln, der aus den Temperaturen in der Vorlaufleitung 2, in der Rücklaufleitung 3 und im Pufferspeicher gebildet ist.
1o

Der Kondensationsdruck und/oder die Kondensationstemperatur im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe 1 können ebenfalls zur Regelung der Förderleistung der Umwälzpumpe 8 verwendet werden.

Die Förderleistung der Umwälzpumpe 8, gleich nach welchen Betriebswerten die Regelung erfolgt, muß so geregelt werden, daß die Wärmepumpe 1 noch betriebsfähig bleibt.

Wenn also beispielsweise der Betriebsdruck oder die Temperatur im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe vorgegebene Grenzwerte erreichen, wird die Förderleistung der Umwälzpumpe 8 herabgesetzt. Hierdurch ergibt sich ein höherer Auskühlungsgrad des flüssigen Wärmeträgers in der Wärmeabgabeeinrichtung Von der Wärmeabgabeeinrichtung 6 fließt demnach kühlerer Wärmeträger als zuvor in den Pufferspeicher 4 zurück und somit kühlerer Wärmeträger aus dem Pufferspeicher 4 der Wärmepumpe 1 zu. Hierdurch erhöht sich die Wärmeabfuhr am Kondensator der Wärmepumpe 1. Die Folge davon ist, daß, wie ge-• wollt, die Kondensationstemperatur und damit der Kondensationsdruck im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe 1 auf Werte sinkt, bei welchen die Wärmepumpe 1 weiter betrieben werden kann.

Die Schaltung ist lediglich so zu treffen, daß steigenden Betriebswerten im ersten Heizkreis 1 bis 4, sinkende Förderleistungen der Umwälzpumpe 8 entsprechen.

6 Patentansprüche
1 Figur

AO

Leerseite

Claims

- er - VPA 81 ρ 4 o 1 0 DE Patentansprüche 1 .^/Heizungsanlage mit den Merkmalen:

1.1. in einem ersten Heizkreis für einen flüssigen Wärmeträger ist eine Wärmepumpe (1) über eine Vor- und eine Rücklaufleitung (2 bzw.3) mit einem Pufferspeicher (4) verbunden,

1.2. in einem zweiten Heizkreis ist der flüssige Wärmeträger vom Pufferspeicher (4) über einen Vorlaufstrang (5) einer Wärmeabgabeeinrichtung (6) zuführbar und über einen Rücklaufstrang (7) zum Pufferspeicher (4) zurückführbar,

1.3. im Vorlaufstrang (5) befindet sich eine in ihrer Förderleistung stufenlos regelbare Umwälzpumpe (8) und ein Mehrwegemischer (9), von dem eine Verbindungsleitung (1o) zum Rücklaufstrang (7) geführt ist,

1.4. in den zweiten Heizkreis (4 bis 1o) ist für einen bivalenten Parallelbetrieb mit der Wärmepumpe

(1) eine zweite Wärmequelle (11) einbeziehbar und einschaltbar,

gekennzeichnet durch die Merkmale:

1.5. die Förderleistung der Umwälzpumpe (8) ist abhängig von wenigstens einem im ersten Heizkreis (1 bis 4) herrschenden Betriebswert regelbar.

2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Umwälzpumpe (8) abhängig von der von der Wärmepumpe (1) erzeugten Temperatur des flüssigen Wärmeträgers in der Vorlaufleitung (2) regelbar ist.

3. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Umwälzpumpe (1) abhängig von der Kondensations-

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temperatur oder dem Kondensationsdruck in der Wärmepumpe (1) regelbar ist.

4. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Umwälzpumpe (8) abhängig von einem Wert regelbar ist, der aus der Temperatur in der Vorlaufleitung (2) und der Temperatur in der Rücklaufleitung (3) gebildet ist.

5. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Umwälzpumpe (8) abhängig von der Temperatur mindestens einer ausgewählten Stelle im Pufferspeicher (4) regelbar ist.

6. Heizungsanlage nach Anspruch 1, 2, 4 und 5, da durch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Umwälzpumpe (8) abhängig von einem Wert regelbar ist, der aus der Temperatur in der Vorlaufleitung (2), in der Rücklaufleitung (3) und im Pufferspeicher (4) gebildet ist.