DE3140003C2

DE3140003C2 - Heizungsanlage

Info

Publication number: DE3140003C2
Application number: DE3140003A
Authority: DE
Inventors: Gero 6330 Wetzlar Frischmann; Rolf Dr.-Ing. Noack
Original assignee: Buderus AG
Current assignee: Buderus AG
Priority date: 1981-10-08
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1984-07-05
Also published as: DE3140003A1

Abstract

Um die Leistung einer Absorptionswärmepumpe zur Raumheizung auch bei niedrigen Außentemperaturen optimal auszunutzen, wird ab einem bestimmten Wert der Außentemperatur die von der Feuerung erzeugte Wärmemenge in Abhängigkeit von der Außentemperatur nur teilweise für den Betrieb der Wärmepumpe benutzt und der andere Teil dem Heizmittelkreislauf (7) über einen nicht im Wärmepumpkreislauf liegenden Wärmeaustauscher (9, 15) zugeführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage, welche aus einer Absorptionswärmepumpe sowie einem in Ab hängigkeit von der Außentemperatur über ein Regelorgan gesteuerten Heizmitteikreislauf besteht, wobei die vom Brenner erzeugte Wärmemenge über ein Stellorgan sowohl dem Austreiber als auch einem dem Heizmitteikreislauf zugeordneten Wärmetauscher zuführbar ist. Die Erfindung geht demgemäß von einer Heizungs anlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Oberbegriffs des Patentanspruchs 2 aus.

Um eine Heizungsanlage möglichst energiesparend zu betreiben werden zunehmend Wärmepumpen eingesetzt, mit welchen Wärme niedrigen Temperaturniveaus, z. B. aus der Außenluft auf ein für Heizzwecke ausreichendes Temperaturniveau gebracht wird. Bei Wärmepumpen besteht aber ganz, allgemein ein Problem darin, daß mil sinkender Außentemperatur der Wärmebedarf der zu beheizenden Räume größer wird, während die Lcisiun;rsziffer. d. h. das Hei/vermögender Wärmepumpe abnimmt und bei einer bestimmten Umgebungstemperatur nicht mehr zufriedenstellen arbeitet.

Zur Lösung dieses Problems wird bei Elektro-Wärmepumpen ein bivalent-alternativer Betrieb vorgesehen. Eine Wärmepumpe ist dabei mit einem Heizkessel konventioneller Art so zusammengeschaltet, daß vorrangig die Wärmepumpe zur Aufheizung des Wassers eingesetzt wird. Bei Absinken der Außentemperatur auf einen vorher eingestellten Wert wird die Wärmepumpe abgeschaltet und dafür der Heizkessel eingeschaltet. Gegenüber einer Elektrowärmepumpe hat die bren nerbeheizte Absorptionswärmepumpe den Vorteil, daß für den Betrieb des Ausireibers bereits eine Feuerung in dem Gerät vorhanden ist. Es bietet sich daher an, bei steigendem Wärmebedarf und Nachlassen der Wärmepumpenleistung diese Feuerung in ihrer Leistung so hoch zu regeln, daß das Defizit an Wärme von der Feuerung im Direktheizbetrieb, d. h. ähnlich wie bei einem Heizungskessel aufgebracht werden kann.

Es ist zwar bekann·, den Kreislauf von Absorptionswärmepumpen so umzuschalten bzw. zusätzliche Wär- metauscher so anzuordnen, daß es möglich ist die im Austreiber erzeugte Zusatzwärme in den Heizungskreislauf einzukoppeln. Die sich ergebenden Schaltungen sind kompliziert und regelungstechnisch nur schwer zu erfassen. Insbesondere ist es schwierig dem eigentli chen Wärmepumpenteil genau so viel Wärme zuzufüh ren, wie zur Aufrechterhaltung des Wärmepumpenprozesses unter den gegebenen Betriebsbedingungen notwendig ist, unter gleichzeitiger Einhaltung der gewünschten Vorlauftemperatur am Heizkreis.

In der DE-OS 26 59 641 wird eine Heizanlage für Zentralheizungen beschrieben, bei welcher die Brennkammer in zwei parallele Heizgasführungen unterteilt ist. Während in der einen Heizgasführung ein mit den Zentralheizkörpern verbundener Wärmetauscher ange ordnet ist, befindet sich in der anderen Heizgasrührung der Austreiber einer Absorptionswärmepumpe. Mit derselben Feuerung ist wahlweise ein normaler Heizbetrieb oder Wärmepumpenbetrieb möglich, in dem die Heizgase wahlweise durch eine der beiden Heizgasfüh rungen geleitet werden. Eine Anpassung der durch die Heizgasführungen geleiteten Heizgase an die Außentemperatur, indem unterschiedliche Anteile der Heizgase in Abhängigkeil von der Außentemperatur über den Austreiber bzw. den Wärmetauscher für die Zentral heizkörper geleitet werden, ist dort nicht vorgesehen. Für einen optimalen Betrieb ist es aber wichtig, daß in den Wärmepumpenkreislauf immer nur so viel Wärme eingespeist wird, wie bei einer gegebenen Außentemperatur von der Wärmepumpe noch nutzbringend verwer- tet werden kann. Der dann noch fehlende Wärmebedarf der Heizanlage ist ergänzend über den Wärmetauscher des Heizungskreislaufes in das System einzubringen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in der Feuerung zum Betrieb der Wärme- pumpe und im Bedarfsfalle zur ergänzenden Aufhei zung des Heizmittels erzeugte Wärme optimal und auf einfache Weise einzusetzen. Hierzu werden die im kennzeichnenden Teil der beiden nebengeordneten Patentansprüche enthaltenen Maßnahmen vorgeschlagen.

Während die Höhe der Feuerungsleistung wie bei jedem konventionellen Heizkessel entsprechend dem Heizwärmebedarf, z. B. über die Vorlauftemperatur des Heizungswassers geregelt wird, wird erfindungsgemäß von der erzeugten Wärmemenge der Feuerung der Ab-

b) sorptionswärmepumpe mit sinkender Außentemperatur ab einem bestimmten Wert weniger Antriebsenergie zugeführt, da das zugehörige Außengerat auch weniger Verdanipfungsleistung erbringt. Gleichzeitig wird die

benötigte Zusatzwärme von der Feuerung in das Heizwasser unter Umgehung des Wärmepumpenkreislaufes eingekoppelt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Heizungsanlage dargestt ilt Es zeigt

Fi g. 1 die Prinzipskizze einer Heizungsanlage mit einer Möglichkeit zur Aufteilung der Voiumenströme des von dem Austreiber kommenden Betriebsmittelstromes,

Fig.2 eine Heizungsanlage mit einem Brenner ."iir den Austreiber und einem Brenner zum Erhitzen des Heizmittels.

Nach F i g. 1 wird mit dem Brenner 1 der Austreiber 2 der schematisch angedeuteten Absorptionswärmepumpe beheizt. Dabei wird das Kältemittel, z. B. Ammoniak, aus dem Betriebsmittel ausgetrieben, in bekannter Weise über den Kondensator 3 verflüssigt, im Verdampfer 4 durch die Außenluft unter Wärmeaufnahme wieder verdampft und im Absorber 5 wieder vom kältemittelarmen Lösungsmittel aufgenommen. Die Lösungsmittelpumpe 6 sorgt dafür, daß der Wärmepumpkreislauf aufrecht erhalten wird. Je niedriger die Temperatur der Außenluft wird, um so weniger Kältemittel kann im Verdampfer 4 verdampfen. Es würde also genügen eine geringe Menge Kältemittel umzuwälzen, was allerdings zur Folge hat, daß dem Heizmittelkreislauf 7 mit den Heizkörpern 8 zur Raumheizung beispielsweise im Kondensator und dem Absorber durch Wärmetausch weniger Wärme übertragen werden könnte, obwohl mit sinkender Außentemperatur der Heizwärmebedarf größer wird. Diese fehlende Wärmemenge wird dem Heizmittelkreislauf im Wärmeaustauscher 9 übermittelt, welcher in einer Bypassleitung 10 liegt, die vor dem Kondensator 3 abzweigt und hiner dem Absorber 5 wieder in die Rücklaufleitung des Austreibers 2 mündet. Das außentemperaturgesteuerte Regelventil 11 bewirkt, daß mit sinkender Außentemperatur dem Verdampfer 4 weniger Kältemittel zugeleitet wird und dafür mehr im Austreiber erhitztes Betriebsmittel über den Wärmetauscher 9 fließt um das Heizmittel auf die notwendige Temperatur zu erwärmen. Dabei wird außerdem die Brennerleistung des Brenners 1 abhängig vom Wärmebedarf des Heizmittelkreislaufs geregelt.

Wie F i g. 2 zeigt kann die Wärmeaufteiiung auch über zwei getrennte Brenner la und Xb erfolgen, von denen der eine Xb den Austreiber 2 und der andere den Wärmeaustauscher 15 für das Heizmittel beheizt. Mit sinkender Außentemperatur wird die Leistung des Brenners Xb reduziert und die des Brenners Ia so erhöht, daß die zur Raumheizung noch fehlende Wärme dem Heizmittel zum Wärmeaustauscher 15 zugeführt wird.

Die erfindungsgemäße Aufteilung der Wärmeströme erlaubt es, die Heizungsanlage einerseits der Leistung des Absorptionswärmepumpen-Verdampfers und andererseits dem Wärmebedarf der Raumheizung optimal anzupassen, ohne komplizierte und damit störanfällige Schaltungen im Wärmepumpenkreislauf vornehmen zu müssen. Der Wärmepumpenkreislauf ist in den Figuren nur schematisch dargestellt, soweit es für das Verstand- t>o nis notwendig ist. Drosselventile, Abscheider oder gegebenenfalls ein Rektifikator sowie sonstige übliche Bauteile, welche mit dem Erfindungsgedanken nichts zu tun haben, sind nicht in das Prinzipschema aufgenommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heizungsanlage, bestehend aus einer Absorptionswärmepumpe mit einem brennerbeheizten Austreiber, Kondensator, Verdampfer und Absorber sowie einem in Abhängigkeit von der Außentemperatur über ein Regelorgan gesteuerten Heizmittelkreislauf, wobei die vom Brenner erzeugte Wärmemenge über ein Stellorgan sowohl dem Austreiber ais auch einem dem Heizmitteikreislauf zugeordneten Wärmeaustauscher zuführbar ist, der außerhalb des Wärmepumpenkreislaufes liegt, d a -durch gekennzeichnet, daß der dem Heizmittelkreislauf (7) zugeordnete Wärmeaustauscher (9) in einer Bypassleitung (10) des Wärmepumpenkreislaufes angeordnet ist, die vor dem Kondensator (3) abzweigt und hinter dem Absorber (5) über ein Dreiwegeventil (11) in die Rücklaufleitung des Wärmepumpenkreislaufes mündet, das in Abhängigkeit von der Außentemperatur steuerbar ist.

2. Heizungsanlage, bestehend aus einer Absorptionswärmepumpe mit einem brennerbeheizten Austreiber, Kondensator, Verdampfer und Absorber sowie einem in Abhängigkeit von der Außentemperatur über ein Regelorgan gesteuerten Heizmittelkreislauf, wobei die vom Brenner erzeugte Wärmemenge über ein Stellorgan sowohl dem Austreiber als auch einem dem Heizmittelkreislauf zugeordneten Wärmeaustauscher zuführbar ist, der außerhalb des Wärmepumpenkreislaufes liegt, und wobei in der Brennkammer zwei nebeneinanderliegende Heizgaszüge vorgesehen sind, in denen im einen Heizgaszug der Austreiber und im anderen Heizgaszug der dem Heizmittelkreislauf zugeordnete Wärmeaustauscher angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für den Austreiber (2) als auch für den dem Heizmitteikreislauf (7) zugeordneten Wärmeaustauscher (15) je ein Brenner (la, \b) vorgesehen ist und das Leistungsverhältr.is der beiden Brenner (la, \b) in Abhängigkeit von der Außentemperatur variierbar ist.