EP2781858A1 - Wärmepumpe mit mindestens zwei Wärmequellen - Google Patents
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- F25B31/00—Compressor arrangements
- F25B31/006—Cooling of compressor or motor
Definitions
- the invention relates to a compression heat pump.
- heat In compression heat pumps, heat is raised from a low temperature level to a higher temperature level in the heat pump cycle for heating purposes, or extracted from and discharged to a high-level room for cooling purposes.
- a refrigerant is compressed in a compressor, whereby it heats up.
- the refrigerant is deprived of heat, causing it to condense.
- the refrigerant is then expanded in an expansion valve, causing it to cool.
- the refrigerant is supplied to the refrigerant in an evaporator heat, whereby it evaporates.
- heat pumps are aggregates, such as the compressor, the control or control and possibly a circulation pump used, the waste heat usually remains unused. Further, in heating operation, there is a problem that below a certain temperature, the environmental heat source can not economically introduce heat into the system because a heat exchanger for economical operation needs a certain temperature difference. As the power consumption of the heat pump is also at sinking temperature difference remains approximately constant, decreases with the temperature difference between the source temperature and the refrigerant temperature, the efficiency.
- DE 30 14 029 A1 and DE 30 05 910 A1 show heat pumps with 2 heat sources in the brine circuit of the environmental heat source.
- Out DE 10 2009 004 501 A1 is known a heat pump in which in the heat pump cycle, both an evaporator for the use of solar heat, and an evaporator for the use of geothermal energy are integrated.
- the invention has for its object to design a heat pump such that the waste heat from aggregates can be used meaningfully and a heat pump operation is energetically possible even at low temperatures of the heat source.
- a further heat source which is not an environmental heat source is integrated.
- This may be a heat exchanger for discharging the waste heat of at least one electrical or electronic component, preferably a control or control, a power supply, the compressor, an electric heater and / or a circulating pump.
- a further heat source can also be arranged additionally in the brine circuit of a heat pump.
- waste heat from components of the heat pump is preferably used here as well.
- Claim 5 protects a method for operating a heat pump according to one of claims 1 to 4.
- the figure shows a heat pump cycle 8 with an evaporator 1, a compressor 2, a condenser 3 and an expansion valve 4.
- the evaporator 1 is connected via a brine circuit 9, in which a circulating pump 7 is connected to an environmental heat source 5.
- Both in the heat source circuit 8, as well as in the brine circuit 9 each have a further heat source 6 is arranged.
- the further heat source 6 is arranged downstream of the evaporator 1.
- the further heat source 6 is arranged between the evaporator 1 and the compressor 2.
- the heat pump circuit 8 is connected to a heating circuit 10.
- this heating circuit 10 is a circulating pump 11, at least one heat sink 12, preferably Bankungsradiatoren and hot water tank, and optionally another heat source. 6
- the environmental heat source 5 may be, for example, an air heat exchanger in which ambient air flows through the heat exchanger or act as a ground probe.
- the circulation pump 7 conveys the brine to the evaporator 1, where heat is transferred to the heat pump cycle 8, so that the refrigerant evaporates in the heat pump cycle 8.
- the refrigerant is then sucked by the compressor 2 and compressed, whereby it heats up.
- the condenser 3 heat is transferred to the heating circuit 10 and thus heat is removed from the refrigerant, whereby it condenses.
- the refrigerant is then expanded in the expansion valve 4, whereby it cools. Subsequently, the refrigerant is returned to the evaporator 1.
- heat is transported from the evaporator 3 to the heat sink 12.
- the refrigerant between evaporator 1 and compressor 2 is additionally supplied with heat via the further heat source 6.
- the further heat source 6 are, for example, the waste heat of the compressor 2 and the control, not shown.
- the heat in the heating circuit 10 can be supplied.
- Heat is also supplied via a further heat source 6 in the brine circuit 9.
- a further heat source 6 in the brine circuit 9.
- This is, for example, the waste heat of the circulation pump 7, the power supply of the system and / or an electric heater. Since the further heat source 6 is arranged upstream of the environmental heat source 5, it can be used to prevent icing of the environmental heat source 5 at very low outside temperatures.
- the further heat source 6 is arranged downstream of the environmental heat source 5 and upstream of the evaporator 1, which is not shown in the figure, then more heat can be made available to the evaporator 1.
- heat input can be used more efficiently.
- the heat input can be varied continuously. For this purpose, appropriate temperature measurements in the circuits 8, 9 and shut-off before the other heat sources 6 are necessary. If there is a risk of icing of the environmental heat source 5, heat is introduced into the brine circuit 9. If, on the other hand, this is at a high temperature level, then the heat input in the heat pump cycle 8 is appropriate. For particularly hot components, their waste heat can be discharged directly into the heating circuit be involved. Optionally, this heat can also be transferred to a service water pipe.
- the heat pump can manage without a brine circuit 9, if in the evaporator 1 directly waste heat can be introduced.
- the invention relates only to the integration of a further heat sources 6 in the heat pump cycle.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Kompressionswärmepumpe.
- Bei Kompressionswärmepumpen wird im Wärmepumpenkreislauf Wärme von einem niedrigen Temperaturniveau auf ein höheres Temperaturniveau zu Heizzwecken gehoben oder einem Raum auf einem hohen Niveau zu Kühlzwecken entzogen und abgeführt.
- Hierbei wird ein Kältemittel in einem Kompressor verdichtet, wodurch es sich erwärmt. In einem Kondensator wird dem Kältemittel Wärme entzogen, wodurch es kondensiert. Das Kältemittel wird anschließend in einem Expansionsventil entspannt, wodurch es sich abkühlt. Anschließend wird dem Kältemittel in einem Verdampfer Wärme zugeführt, wodurch es verdampft.
- Bei Wärmepumpen kommen Aggregate, wie zum Beispiel der Kompressor, die Regelung oder Steuerung und gegebenenfalls eine Umwälzpumpe zum Einsatz, deren Abwärme in der Regel ungenutzt bleibt. Ferner besteht im Heizbetrieb das Problem, dass unterhalb einer bestimmten Temperatur die Umweltwärmequelle keine Wärme wirtschaftlich in das System einbringen kann, da ein Wärmetauscher zum wirtschaftlichen Betrieb eine bestimmte Temperaturdifferenz benötigt. Da die Leistungsaufnahme der Wärmepumpe auch bei sinkender Temperaturdifferenz annähernd konstant bleibt, sinkt mit der Temperaturdifferenz zwischen der Quellentemperatur und der Kältemitteltemperatur der Wirkungsgrad.
-
DE 30 14 029 A1 undDE 30 05 910 A1 zeigen Wärmepumpen mit jeweils 2 Wärmequellen im Solekreislauf der Umweltwärmequelle. AusDE 10 2009 004 501 A1 ist einen Wärmepumpe bekannt, bei der in den Wärmepumpenkreislauf sowohl ein Verdampfer zur Nutzung von Solarwärme, als auch ein Verdampfer zur Nutzung von Erdwärme integriert sind. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpe derart zu gestalten, dass auch die Abwärme von Aggregaten sinnvoll genutzt werden kann und ein Wärmepumpenbetrieb auch bei niedrigen Temperaturen der Wärmequelle energetisch sinnvoll möglich ist.
- Dies wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass bei einer Wärmepumpe in den Wärmepumpenprozess eine weitere Wärmequelle, bei der es sich um keine Umweltwärmequelle handelt, integriert wird. Dabei kann es sich gemäß Anspruch 2 um einen Wärmetauscher zur Abgabe der Abwärme mindestens eines elektrischen oder elektronischen Bauteils, vorzugsweise einer Regelung beziehungsweise Steuerung, eines Netzteils, des Kompressors, ein elektrischer Heizer und / oder einer Umwälzpumpe handeln.
- Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 3 kann auch zusätzlich im Solekreislauf einer Wärmepumpe eine weitere Wärmequelle angeordnet sein. Gemäß Anspruch 4 wird auch hier vorzugsweise Abwärme von Komponenten der Wärmepumpe genutzt.
- Anspruch 5 schützt ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
- Die Erfindung wird nun anhand der Figur detailliert erläutert.
- Die Figur zeigt einem Wärmepumpenkreislauf 8 mit einem Verdampfer 1, einem Kompressor 2, einem Kondensator 3 und einem Expansionsventil 4. Der Verdampfer 1 ist über einen Solekreislauf 9, in dem sich eine Umwälzpumpe 7 befindet, mit einer Umweltwärmequelle 5 verbunden. Sowohl im Wärmequellenkreislauf 8, als auch im Solekreislauf 9 ist jeweils eine weitere Wärmequelle 6 angeordnet. Im Solekreislauf 9 ist die weitere Wärmequelle 6 stromab des Verdampfers 1 angeordnet. Im Wärmepumpenkreislauf 5 ist die weitere Wärmequelle 6 zwischen dem Verdampfer 1 und dem Kompressor 2 angeordnet. Über den Kondensator 3 ist der Wärmepumpenkreislauf 8 mit einem Heizkreislauf 10 verbunden. In diesem Heizkreislauf 10 befindet sich eine Umwälzpumpe 11, mindestens eine Wärmesenke 12, vorzugsweise Heizungsradiatoren und Warmwasserspeicher, sowie optional eine weitere Wärmequelle 6.
- Beim Betrieb der Wärmepumpe wird zunächst im Wärmetauscher der Umweltwärmequelle 5 Wärme auf den Solekreislauf 9 übertragen. Bei der Umweltwärmequelle 5 kann es sich beispielsweise um einen Luftwärmetauscher, bei dem Umgebungsluft den Wärmetauscher durchströmt oder eine Erdsonde handeln. Die Umwälzpumpe 7 fördert die Sole zum Verdampfer 1, wo Wärme auf den Wärmepumpenkreislauf 8 übertragen wird, so dass das Kältemittel im Wärmepumpenkreislauf 8 verdampft. Das Kältemittel wird anschließend von dem Kompressor 2 angesaugt und verdichtet, wodurch es sich erwärmt. In dem Kondensator 3 wird Wärme auf den Heizkreislauf 10 übertragen und somit dem Kältemittel Wärme entzogen, wodurch es kondensiert. Das Kältemittel wird anschließend in dem Expansionsventil 4 entspannt, wodurch es sich abkühlt. Anschließend wird das Kältemittel wieder dem Verdampfer 1 zugeführt. Im Heizungskreislauf 10 wird Wärme vom Verdampfer 3 zu der Wärmesenke 12 transportiert.
- Erfindungsgemäß wird im Wärmepumpenkreislauf 8 dem Kältemittel zwischen Verdampfer 1 und Kompressor 2 zusätzlich Wärme über die weitere Wärmequelle 6 zugeführt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die Abwärme des Kompressors 2 und der nicht dargestellten Regelung. Auch kann die Wärme im Heizungskreislauf 10 zugeführt werden.
- Auch im Solekreislauf 9 wird zusätzlich Wärme über eine weitere Wärmequelle 6 zugeführt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die Abwärme der Umwälzpumpe 7, des Netzteils der Anlage und / oder einen elektrischen Heizer. Da die weitere Wärmequelle 6 stromauf der Umweltwärmequelle 5 angeordnet ist, kann mit ihr ein Vereisen der Umweltwärmequelle 5 bei sehr niedrigen Außentemperaturen verhindert werden.
- Es ist darauf zu achten, dass bei dieser Positionierung der weiteren Wärmequelle 6 bei sehr niedriger Temperatur der Umweltwärmequelle 5 in deren Wärmetauscher Wärme aus dem Solekreislauf 9 auf die Umgebung übertragen werden kann.
- Ist die weitere Wärmequelle 6 stromab der Umweltwärmequelle 5 und stromauf des Verdampfers 1 angeordnet, was in der Figur nicht dargestellt ist, so kann damit dem Verdampfer 1 mehr Wärme zur Verfügung gestellt werden.
- Sind in beiden Kreisläufen 8, 9 weitere Wärmequelle 6 angeordnet, so kann bedarfsgerecht entschieden werden, wo die Wärmezufuhr effizienter eingesetzt werden kann. Gegebenenfalls kann auch die Wärmezufuhr stufenlos variiert werden. Hierzu sind entsprechende Temperaturmessungen in den Kreisläufen 8, 9 sowie Absperrmittel vor den weiteren Wärmequellen 6 notwendig. Droht ein Vereisen der Umweltwärmequelle 5, so wird Wärme in den Solekreislauf 9 eingebracht. Ist dieser hingegen auf einem hohen Temperaturniveau, so bietet sich der Wärmeintrag im Wärmepumpenkreislauf 8 an. Bei besonders heißen Komponenten kann deren Abwärme direkt in den Heizungskreislauf eingebunden werden. Optional kann diese Wärme auch auf eine Brauchwasserleitung übertragen werden.
- Erfindungsgemäß kann die Wärmepumpe auch ohne Solekreislauf 9 auskommen, wenn im Verdampfer 1 unmittelbar Abwärme eingebracht werden kann. In diesem Fall bezieht sich die Erfindung nur auf die Integration einer weiteren Wärmequellen 6 im Wärmepumpenkreislauf.
-
- Verdampfer 1
- Kompressor 2
- Kondensator 3
- Expansionsventil 4
- Umweltwärmequelle 5
- weitere Wärmequelle 6
- Umwälzpumpe 7
- Wärmepumpenkreislauf 8
- Solekreislauf 9
- Heizkreislauf 10
- Umwälzpumpe 11
- Wärmesenke 12
Claims (5)
- Wärmepumpe mit mindestens einem Verdampfer (1), einem Kompressor (2), Kondensator (3) und einem Expansionsventil (4), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verdampfer (1) und dem Kompressor (2) mindestens eine weitere Wärmequelle (6), bei der es sich um keine Umweltwärmequelle handelt, angeordnet ist und / oder stromauf oder stromab des Kondensators (3) in einem Heizungskreislauf (10) oder einer Brauchwasserleitung eine weitere Wärmequelle (6) angeordnet ist.
- Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Wärmequelle (6) ein Wärmetauscher zur Abgabe der Abwärme mindestens eines elektrischen oder elektronischen Bauteils, vorzugsweise einer Regelung beziehungsweise Steuerung, eines Netzteils, des Kompressors (2), ein elektrischer Heizer und / oder einer Umwälzpumpe (7) ist.
- Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zwischen einer Umweltwärmequelle (5) und dem Verdampfer (1) in einem Solekreislauf (9) stromauf- oder stromab des Verdampfers (1) eine weitere Wärmequelle (6) angeordnet ist.
- Wärmepumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Wärmequelle (6) ein Wärmetauscher zur Abgabe der Abwärme mindestens eines elektrischen oder elektronischen Bauteils, vorzugsweise einer Regelung beziehungsweise Steuerung, eines Netzteils, des Kompressors (2), ein elektrischer Heizer und / oder einer Umwälzpumpe (7) ist.
- Verfahren zum Betrieben einer Wärmepumpe mit mindestens einem Verdampfer (1), einem Kompressor (2), Kondensator (3) und einem Expansionsventil (4), wobei zwischen dem Verdampfer (1) und dem Kompressor (2) mindestens eine weitere Wärmequelle (6) angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreitung einer vorgegebenen Temperatur zwischen dem Verdampfer (1) und dem Kompressor (2) Wärme über die weitere Wärmequelle (6) eingebracht wird.
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EP13160113.0A EP2781858A1 (de) | 2013-03-20 | 2013-03-20 | Wärmepumpe mit mindestens zwei Wärmequellen |
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AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: BA ME |
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R17P | Request for examination filed (corrected) |
Effective date: 20150304 |
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RBV | Designated contracting states (corrected) |
Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
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17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20160223 |
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STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED |
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18R | Application refused |
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