EP2449313A2 - Heizungsanlage und verfahren zum betreiben - Google Patents

Heizungsanlage und verfahren zum betreiben

Info

Publication number
EP2449313A2
EP2449313A2 EP10742413A EP10742413A EP2449313A2 EP 2449313 A2 EP2449313 A2 EP 2449313A2 EP 10742413 A EP10742413 A EP 10742413A EP 10742413 A EP10742413 A EP 10742413A EP 2449313 A2 EP2449313 A2 EP 2449313A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit
heat pump
heating
working medium
additional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10742413A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vinko Mucic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KOM-Solution GmbH
Original Assignee
KOM-Solution GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KOM-Solution GmbH filed Critical KOM-Solution GmbH
Publication of EP2449313A2 publication Critical patent/EP2449313A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F24D11/0235—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system with recuperation of waste energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F24D19/1039—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating the system uses a heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1091—Mixing cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/18—Hot-water central heating systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12—Heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16—Waste heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/02—Compression-sorption machines, plants, or systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency

Definitions

  • the invention relates to a heating system and a method for operating. Background of the invention
  • Heating systems are used in particular for room air temperature control. It is known to use so-called heating circuits in which a Walkerniklauf- working medium is transported via a flow and a return. Such heating circuits are known, for example, in connection with space heaters in buildings, although an embodiment may also be provided as underfloor heating.
  • heat pumps For heating systems, the use of heat pumps is known. As a heat source for the operation of the heat pump here, for example, heat from exhaust air, the soil, sewage or groundwater used. Heat pumps represent the technical application of the same thermodynamic cycle, the reversal of the heat engine. In the power balance, the heat pump is usually supplied with electrical power for the compressor drive and the heat extracted from the environment. At the outlet of the heat pump, the supplied power is available as heat at a higher level.
  • the object of the invention is to provide an improved heating system, in which the interaction of a plurality of heat-energetic circulation processes is optimized.
  • the proposed heating system uses the heat pump cycle as a heat source, the heating circuit, ie from the heating circuit working fluid heat energy is transferred to the heat pump working fluid, so it is not in contrast to the prior art it is necessary to provide a separate heat source such as geothermal or exhaust heat for the heat pump cycle.
  • a separate heat source such as geothermal or exhaust heat for the heat pump cycle.
  • additional heat energy is provided by means of the additional circuit.
  • the heating circuit working fluid is set to the temperature necessary for the flow.
  • the heating circuit may be, for example, a heater with radiators or a floor heating for Kunststoff Kunststofftempermaschine.
  • the additional energy fed into the heating circuit is at least partially taken from the heat pump cycle by transferring heat energy from the heat pump working medium to the additional cycle working medium.
  • the additional circuit thermally couples to an absorber / capacitor device of the heat pump cycle.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the heating circuit and the additional circuit are coupled via a mixing device, in which mix for the heat energy exchange the Schuniklauf- working fluid from the heating circuit and the additional circuit working fluid from the additional circuit.
  • the mixing device is, for example, a volume in a container in which the two working media are mixed with one another, so that a mixing temperature is created, with which the heating circuit working medium is then fed into the flow of the heating circuit.
  • the additional circuit working fluid is then fed back into the additional circuit with the mixing temperature.
  • a temperature measuring device can be provided in order to monitor the temperature of the mixed working media in the mixing device, so that depending on this, a connection or disconnection of the heat pump cycle can take place.
  • another measuring device may be provided to control the connection or disconnection of the heat pump cycle, for example a time measurement. In this way, the mixing device also serves to store in the flow of the heating circuit.
  • the heat pump cycle is formed with a two-component heat pump.
  • the heat pump cycle may be formed with a single-fluid heat pump.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a circuit diagram of a known heating system
  • FIG. 2 is a schematic representation of a circuit diagram of a heating system with heat pump cycle, heating circuit and auxiliary circuit,
  • Fig. 3 is a schematic representation of a circuit diagram of another heating system with heat pump cycle, heating circuit and auxiliary circuit, and
  • Fig. 4 is a schematic representation of part of the further heating system according to Fig. 3 in an operation without heat pump.
  • Fig. 1 shows for comparison a schematic representation of a circuit diagram of a known heating system with a single-material heat pump.
  • a condenser 1 couples to a heating circuit with a consumption source 4.
  • the evaporator 2 couples to the geothermal energy.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a circuit diagram of a heating system with a heat pump cycle 10, a heating circuit 20 and an additional circuit 30.
  • the heating installation initially comprises the heat pump cycle 10 with an absorber 11, a desorber 12 and a compressor 13, which is operated by means of an electric motor 14.
  • the heat pump cycle 10 operates according to the principle of a heat pump. In the illustrated embodiment, it is a two-material heat pump, which means that two working media are used, for example, water and ammonia. Alternatively, a single-material heat pump can be used (see Fig. 3 below), which then has a condenser and an evaporator.
  • the heating circuit 20 is further formed with a flow 21 and a return 22, wherein between the flow 21 and the return 22, a heat-emitting heater 23 is arranged, for example, one or more radiators and / or underfloor heating.
  • the additional circuit 30 is formed, in which a transport device 31 serves for transporting an auxiliary cycle working medium, for example an electrically operated pump.
  • the heating cycle working fluid In the return 22 of the heating circuit 20 enters the heating cycle working fluid, which has given the amount of heat per unit time Q D to the heat pump working fluid, then to a mixing device 40, in which it is mixed with the auxiliary circuit working fluid, so that a mixing temperature. Due to this mixing process, a quantity of thermal energy is transferred to the heating cycle working medium, which leads to setting a temperature of the heating cycle working medium for the flow 21 of the heating circuit 20.
  • To control the heating system during operation can be provided to monitor the temperature in the mixing device 40 so that the heat pump cycle 10 can be switched on or off.
  • the connection of the heat pump cycle 10 takes place when the temperature in the mixing device 40 falls below a predetermined value. As long as the temperature in the mixing device 40 is above the predetermined value, the heat pump cycle 10 is turned off.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a circuit diagram of another heating system with heat pump cycle 10, which is formed with a single-material heat pump, heating circuit 20 and auxiliary circuit 30.
  • the heat pump cycle 10 coupled via an evaporator 50 to the flow 21 of the heating circuit 20.
  • the heat pump cycle in One- Cloth embodiment also has a capacitor 51 which couples to the auxiliary circuit 30.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage mit einem Wärmepumpenkreislauf (10) mit einem Wärmepumpen-Arbeitsmedium, einem Heizkreislauf (20) mit einem Heizkreislauf-Arbeitsmedium und einem Zusatzkreislauf (30) mit einem Zusatzkreislauf-Arbeitsmedium, wobei der Heizkreislauf (20) wärmetechnisch an den Wärmepumpenkreislauf (10) koppelt, so dass in einer Desorbereinrichtung (12) / Verdampfereinrichtung (50) Wärmeenergie von dem Heizkreislauf-Arbeitsmedium auf das Wärmepumpen-Arbeitsmedium ϋbertragbar ist, der Zusatzkreislauf (30) wärmetechnisch an den Wärmepumpenkreislauf (10) koppelt, so dass Wärmeenergie von dem Wärmepumpen-Arbeitsmedium auf das Zusatzkreislauf-Arbeitsmedium ϋbertragbar ist, und der Zusatzkreislauf (30) wärmetechnisch an den Heizkreislauf (20) koppelt, so dass nach dem Übertragen von Wärmeenergie von dem Heizkreislauf-Arbeitsmedium auf das Wärmepumpen-Arbeitsmedium Wärmeenergie von dem Zusatzkreislauf-Arbeitsmedium auf das Heizkreislauf-Arbeitsmedium ϋbertragbar ist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Heizanlage.

Description

Heizungsanlage und Verfahren zum Betreiben
Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben. Hintergrund der Erfindung
Heizungsanlagen werden insbesondere zur Raumlufttemperierung eingesetzt. Hierbei ist bekannt, so genannte Heizkreisläufe zu verwenden, bei denen ein Heizkreislauf- Arbeitsmedium über einen Vorlauf und einen Rücklauf transportiert wird. Bekannt sind derartige Heizkreis- laufe zum Beispiel in Verbindung mit Raumheizungen in Gebäuden, wobei auch eine Ausführung als Fußbodenheizung vorgesehen sein kann.
Für Heizungsanlagen ist die Nutzung von Wärmepumpen bekannt. Als Wärmequelle für den Betrieb der Wärmepumpe kommt hierbei zum Beispiel Wärme aus Abluft, dem Erdboden, Abwasser oder Grundwasser zum Einsatz. Wärmepumpen stellen die technische Anwendung desselben thermodynamischen Kreisprozesses, der Umkehrung der Wärmekraftmaschine, dar. In der Leistungsbilanz wird der Wärmepumpe üblicherweise elektrische Leistung für den Verdichterantrieb und die der Umwelt entzogene Wärme zugeführt. Am Austritt der Wärmepumpe steht die zugeführte Leistung als Wärme auf höherem Niveau zur Verfügung.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es eine verbesserte Heizungsanlage zu schaffen, bei der das Zusammenwirken mehrerer wärmeenergetischer Kreislaufprozesse optimiert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizungsanlage nach dem unabhängigen Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage nach dem unabhängigen Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
Die vorgeschlagene Heizungsanlage nutzt der Wärmepumpenkreislauf als Wärmequelle den Heizkreislauf, d.h. vom Heizkreislauf- Arbeitsmedium wird Wärmeenergie auf das Wärmepumpen-Arbeitsmedium übertragen, sodass es im Unterschied zum Stand der Technik nicht notwendig ist, eine separate Wärmequelle wie Erdwärme oder Abluftwärme für den Wärme- pumpenkreislauf bereitzustellen. Für den Heizkreislauf wird ergänzend Wärmeenergie mit Hilfe des Zusatzkreislaufes bereitgestellt. Hierdurch wird das Heizkreislauf-Arbeitsmedium auf die für den Vorlauf notwendige Temperatur eingestellt. Bei dem Heizkreislauf kann es sich zum Beispiel um eine Heizung mit Heizkörpern oder auch eine Fußbodenheizung zur Raumlufttemperierung handeln.
In der Anlage wird die in den Heizkreislauf eingespeiste zusätzliche Energie zumindest teilweise aus dem Wärmepumpenkreislauf entnommen, indem Wärmeenergie vom Wärmepum- pen- Arbeitsmedium auf das Zusatzkreislauf- Arbeitsmedium übertragen wird.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zusatzkreislauf wärmetechnisch an eine Absorbereinrichtung / Kondensatoreinrichtung des Wärmepumpenkreislaufes koppelt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Heizkreislauf und der Zusatzkreislauf über eine Mischeinrichtung gekoppelt sind, in welcher sich zum Wärmeenergieaustausch das Heizkreislauf- Arbeitsmedium aus dem Heizkreislauf und das Zusatzkreislauf-Arbeitsmedium aus dem Zusatzkreislauf mischen. Bei der Mischeinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Volumen in einem Behälter, in welchem die beiden Arbeitsmedien miteinander vermischt werden, so dass eine Mischtemperatur entsteht, mit der das Heizkreislauf-Arbeitsmedium dann in den Vorlauf des Heizkreislaufes eingespeist wird. Auch das Zusatzkreislauf-Arbeitsmedium wird dann mit der Mischtemperatur zurück in den Zusatzkreislauf eingespeist. Es kann eine Temperaturmesseinrichtung vorgesehen sein, um die Tempera- tur der gemischten Arbeitsmedien in der Mischeinrichtung zu überwachen, so dass hiervon abhängig eine Zu- oder Abschaltung des Wärmepumpenkreislaufes erfolgen kann. Alternativ oder ergänzend kann eine andere Messeinrichtung vorgesehen sein, um die Zu- oder Abschaltung des Wärmepumpenkreislaufes zu steuern, beispielsweise eine Zeitmessung. Auf diese Weise dient die Mischeinrichtung auch der Speicherung im Vorlauf des Heizkreislaufes.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Wärmepumpenkreislauf mit einer Zweistoff- Wärmepumpe gebildet ist. Alternativ kann der Wärmepumpenkreislauf mit einer Einstoff- Wärmepumpe gebildet sein. In Verbindung mit vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens zum Betreiben der Heizungsanlage ergeben sich die im Zusammenhang mit zugehörigen Fortbildungen der Heizungsanlage angegebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten und Vorteile entsprechend.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer bekannten Heizungsanlage
(Stand der Technik),
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer Heizungsanlage mit Wärmepumpenkreislauf, Heizkreislauf sowie Zusatzkreislauf,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer weiteren Heizungsanlage mit Wärmepumpenkreislauf, Heizkreislauf sowie Zusatzkreislauf, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teils der weiteren Heizungsanlage nach Fig. 3 bei einem Betrieb ohne Wärmepumpe.
Fig. 1 zeigt zum Vergleich eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer bekannten Heizungsanlage mit einer Einstoff- Wärmepumpe. Es sind ein Kondensator 1, ein Verdampfer 2 sowie ein Kompressor 3 vorgesehen. Der Kondensator 1 koppelt an einen Heizkreislauf mit einer Verbrauchsquelle 4. Der Verdampfer 2 koppelt an die Erdwärme.
Für die technischen Parameter der Heizungsanlage in Fig. 1 ergeben sich in einer Beispiel- rechnung die folgenden Werte: Qκ = 1.324 kW, Qv = 997 kW und QKo = 327 kW, wobei die Indizes K, V und Ko für den Kondensator, den Verdampfer und den Kompressor stehen. Q bezeichnet die übertragene Wärmeenergiemenge pro Zeiteinheit (Wärmeleistung) in dem jeweiligen Anlagenelement. Für die Temperaturwerte gilt in Fig. 1 bei dem Berechnungsbeispiel: tl = 00C, t2 = -3°C, t3 = 500C und t4 = 400C. Das Berechnungsbeispiel geht weiterhin von einer Durchflussmenge von 1 kg/s am Kompressor 3 aus. Die Drücke am Kompressor 3 betragen bei dem Berechnungsbeispiel pv = 3,3bar und PK = 23bar. Die Leistungsziffer für die bekannte Heizungsanlage in Fig. 1 EM ergibt sich dann zu EM = QK / QK0 = 4,049. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer Heizungsanlage mit einem Wärmepumpenkreislauf 10, einem Heizkreislauf 20 sowie einem Zusatzkreislauf 30.
Gemäß Fig. 2 umfasst die Heizungsanlage zunächst den Wärmepumpenkreislauf 10 mit ei- nem Absorber 11, einem Desorber 12 sowie einen Kompressor 13, der mittels eines Elektromotors 14 betrieben wird. Der Wärmepumpenkreislauf 10 arbeitet dem Prinzip einer Wärmepumpe entsprechend. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine Zweistoff-Wärmepumpe, was bedeutet, dass zwei Arbeitsmedien zum Einsatz kommen, zum Beispiel Wasser und Ammoniak. Alternativ kann auch eine Einstoff- Wärmepumpe verwendet werden (vgl. Fig. 3 unten), die dann einen Kondensator und einen Verdampfer aufweist.
Gemäß Fig. 2 ist weiterhin der Heizkreislauf 20 mit einem Vorlauf 21 und einem Rücklauf 22 gebildet, wobei zwischen dem Vorlauf 21 und dem Rücklauf 22 eine Wärme abgebende Heizeinrichtung 23 angeordnet ist, zum Beispiel ein oder mehrere Heizkörper und / oder eine Fußbodenheizung.
Schließlich ist gemäß Fig. 2 der Zusatzkreislauf 30 gebildet, bei dem eine Transporteinrichtung 31 zum Transportieren eines Zusatzkreislauf- Arbeitsmediums dient, zum Beispiel eine elektrisch betriebene Pumpe.
Im Folgenden wird nun eine Ausführungsform des Betriebs der Heizungsanlage beschrieben, in welchem der Wärmepumpenkreislauf 10, der Heizkreislauf 20 sowie der Zusatzkreislauf 30 zusammenwirken. Nachdem das Heizkreislauf- Arbeitsmedium, bei dem es sich beispielsweise um Wasser handelt, in der Heizeinrichtung 23 Wärmeenergie pro Zeiteinheit QH abgegeben hat, gelangt das Heizkreislauf- Arbeitsmedium im Rücklauf 22 zum Desorber 12 des Wärmepumpenkreislaufes 10. Der Rücklauf 22 ist wärmetechnisch an den Desorber 12 gekoppelt, so dass bei der dargestellten Ausführungsform Wärmeenergie pro Zeiteinheit QD vom Heizkreislauf-Arbeitsmedium auf das Wärmepumpen-Arbeitsmedium übertragen wird. So dient das Heizkreislauf- Arbeitsmedium im Rücklauf 22 des Heizkreislaufes 20 als Wärmequelle für den Wärmepumpenkreislauf 10. Im Wärmepumpenkreislauf 10 wird weiterhin Energie pro Zeiteinheit QK0 am Kompressor 13 zugeführt. Im Rücklauf 22 des Heizkreislaufes 20 gelangt das Heizkreislauf- Arbeitsmedium, welches die Wärmemenge pro Zeiteinheit QD an das Wärmepumpen- Arbeitsmedium abgegeben hat, anschließend zu einer Mischeinrichtung 40, in welcher es mit dem Zusatzkreislauf-Arbeitsmedium vermischt wird, so dass eine Mischtemperatur entsteht. Aufgrund dieses Mischvorgan- ges wird eine Wärmeenergiemenge auf das Heizkreislauf- Arbeitsmedium übertragen, was zum Einstellen einer Temperatur des Heizkreislauf- Arbeitsmediums für den Vorlauf 21 des Heizkreislaufes 20 führt.
Vor dem Mischen in der Mischeinrichtung 40 nimmt das Zusatzkreislauf- Arbeitsmedium in dem Zusatzkreislauf 30 zusätzliche Wärmeenergie pro Zeiteinheit QA vom Wärmepumpen- Arbeitsmedium auf, indem der Zusatzkreislauf 30 an den Absorber 11 des Wärmepumpenkreislaufes 10 wärmetechnisch gekoppelt ist. Mit der hierdurch für das Zusatzkreislauf- Arbeitsmedium eingestellten Temperatur gelangt dieses dann in die Mischeinrichtung 40, um sich dort mit dem Heizkreislauf- Arbeitsmedium aus dem Rücklauf 22 zu vermischen. Hierbei ist der Massenstrom, mit dem das Zusatzkreislauf- Arbeitsmedium der Mischeinrichtung 40 zugeführt wird, um ein Vielfaches höher als der Massenstrom, mit dem das Heizkreislauf- Arbeitsmedium aus dem Rücklauf 22 in die Mischeinrichtung 40 gelangt.
Zur Regelung der Heizungsanlage im Betrieb kann vorgesehen sein, die Temperatur in der Mischeinrichtung 40 zu überwachen, so dass der Wärmepumpenkreislauf 10 zu- oder abgeschaltet werden kann. Die Zuschaltung des Wärmepumpenkreislaufes 10 erfolgt, wenn die Temperatur in der Mischeinrichtung 40 einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Solange die Temperatur in der Mischeinrichtung 40 oberhalb des vorgegebenen Wertes liegt, wird der Wärmepumpenkreislauf 10 abgeschaltet.
Die Energiebilanz der Heizungsanlage kann beispielhaft für eine normale Raumheizung (vgl. Fig. 2, 3 und 4) berechnet werden. Raumheizungen arbeiten üblicherweise mit höheren Temperaturen als Bodenheizungen. Für gleiche Merkmale werden in den Fig. 3 und 4 die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet. Für die folgenden Berechnungsbeispiele zu den Hei- zungsanlagen in den Fig. 2 bis 4 wird angenommen, dass die Durchflussmenge am Kompressor 13 einheitlich 1 kg/s beträgt. Es gilt: QA= QD + QK0 (H - Heizkreislauf, D - Desorber, A - Absorber). Für die Leistungsziffer ε gilt hier: ε = QH/ QK0.
Für das Ausführungsbeispiel einer Raumheizung betragen in einem Berechnungsbeispiel die in Fig. 2 angegebenen Temperaturwerte ti (i = 1, 2, 3, 4), Massenstromwerte mj (j = 1, 2) sowie die Wärmeenergiemengen pro Zeiteinheit QH, QD, QA, QK0: tl = 400C, t2 = 310C, t3 = 50,90C, t4 = 51°C, ml = 40,18 kg/s, m2 = 3.951,3 kg/s, QH = 1.816,67 kW, QD = 1.500 kW, QA = 1.639 kW und QK0 = 139 kW. Für die Drücke am Kompressor 13 wird in Fig. 2 bei dem Berechnungsbeispiel weiterhin angenommen: PA = 6,0 bar und po = 2,5 bar. Der Temperatur- abfall im Heizkreislauf 20 beträgt etwa 10 Grad von t3 = 50,90C vor der Heizeinrichtung 23 auf tl = 400C nach der Heizeinrichtung 23.
Für die Leistungsziffer ε gilt: ε = QH / QK0. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ergibt sich ein Wert von 13,07, welcher um ein Vielfaches höher ist im Vergleich zur bekannten Nutzung von Erdwärme als Wärmequelle für den Wärmepumpenkreislauf (vgl. Fig. 1 oben).
Anhand des Ausführungsbeispiels für eine Heizungsanlage in Fig. 2 kann auch ein Berechnungsbeispiel für eine Bodenheizung betrachtet werden. Es wird bei dem Beispiel angenommen, dass der Temperaturabfall im Heizkreislauf 20 etwa 5 Grad von t3 = 30,30C auf tl = 25°C beträgt. Für die Drücke am Kompressor 13 gelten bei diesem Berechnungsbeispiel die folgenden Werte: PA = 4,5 bar und po = 2,0 bar. Für die weiteren technischen Parameter der Heizungsanlage in Fig. 2 ergeben sich in dem Berechnungsbeispiel für eine Bodenheizung die folgenden Werte: tl = 25°C, t2 = 200C, t3 = 30,30C, t4 = 30,40C, ml = 68,74 kg/s, m2 = 3.719,10 kg/s, QH = 1.511,25 kW, QD = 1.425,71 kW, QKo = 117 kW und QA = 1.542,71 kW.
Als Leistungsziffer ε = QH / QK0 ergibt sich in diesem Fall ein Wert von 12,92, welcher etwa doppelt so hoch ist (= 200%) wie im Fall der Nutzung von Erdwärme als Wärmequelle für den Wärmepumpenkreislauf. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer weiteren Heizungsanlage mit Wärmepumpenkreislauf 10, der mit einer Einstoff- Wärmepumpe gebildet ist, Heizkreislauf 20 sowie Zusatzkreislauf 30. Der Wärmepumpenkreislauf 10 koppelt über einen Verdampfer 50 an den Vorlauf 21 des Heizkreislaufes 20. Der Wärmepumpenkreislauf in Ein- Stoff- Ausführung weist weiterhin einen Kondensator 51 auf, der an den Zusatzkreislauf 30 koppelt.
Für technischen Parameter der Heizungsanlage in Fig. 3 ergeben sich für ein Berechnungsbei- spiel abweichend die folgenden Werte: Qv = 1.036 kW, QKo = 28 kW, Qκ = 1.064 kW, QH = 0, tl = 50 0C, t2 = 48 0C, t3 = tl = 50 0C, ml = 123,02 kg/s, m2 = 12.736,11 kg/s, tm = 500C und Qp = 3,54kW. Für die Drücke am Kompressor 13 in Fig. 3 gilt bei dem Berechnungsbeispiel weiterhin angenommen: pκ = 23,0 bar und pv = 18,0 bar. Als Leistungsziffer ε = QK / (QK0 + Qp) ergibt sich in diesem Fall ein Wert von 33,74.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der weiteren Heizungsanlage nach Fig. 3 bei einem Betrieb ohne Wärmepumpe. Es ergibt sich abweichend von Fig. 3 QH = 5.153kW. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

Claims

Ansprüche
1. Heizungsanlage, mit:
- einem Wärmepumpenkreislauf (10) mit einem Wärmepumpen- Arbeitsmedium, - einem Heizkreislauf (20) mit einem Heizkreislauf- Arbeitsmedium und
- einem Zusatzkreislauf (30) mit einem Zusatzkreislauf- Arbeitsmedium,
wobei
- der Heizkreislauf (20) wärmetechnisch an den Wärmepumpenkreislauf (10) koppelt, so dass in einer Desorbereinrichtung (12) / Verdampfereinrichtung (50) Wärmeenergie von dem Heizkreislauf- Arbeitsmedium auf das Wärmepumpen- Arbeitsmedium übertragbar ist,
- der Zusatzkreislauf (30) wärmetechnisch an den Wärmepumpenkreislauf (10) koppelt, so dass Wärmeenergie von dem Wärmepumpen- Arbeitsmedium auf das Zusatzkreislauf-Arbeitsmedium übertragbar ist, und
- der Zusatzkreislauf (30) wärmetechnisch an den Heizkreislauf (20) koppelt, so dass nach dem Übertragen von Wärmeenergie von dem Heizkreislauf- Arbeitsmedium auf das Wärmepumpen-Arbeitsmedium Wärmeenergie von dem Zusatzkreislauf-Arbeitsmedium auf das Heizkreislauf- Arbeitsmedium übertragbar ist.
2. Anlage nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Zusatzkreislauf (30) wärmetechnisch an eine Absorbereinrichtung (11) / Kondensatoreinrichtung (51) des Wärmepumpenkreislaufes (10) koppelt.
3. Anlage nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e nn - z e i c hn e t, dass der Heizkreislauf (20) und der Zusatzkreislauf (30) über eine Mischeinrichtung (40) gekoppelt sind, in welcher sich zum Wärmeenergieaustausch das Heizkreislauf-Arbeitsmedium aus dem Heizkreislauf (20) und das Zusatzkreislauf- Arbeitsmedium aus dem Zusatzkreislauf (30) mischen.
4. Anlage nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e nn z e i c hn e t, dass der Wärmepumpenkreislauf (10) mit einer Zweistoff- Wärmepumpe gebildet ist.
5. Verfahren zum Betreiben einer Heizanlage, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Betreiben eines Wärmepumpenkreislaufes (10) mit einem Wärmepumpen- Arbeitsmedium,
- Betreiben eines Heizkreislaufes (20) mit einem Heizkreislauf- Arbeitsmedium, welcher mit einem Vorlauf (21) und einem Rücklauf (22) für das Heizkreislauf- Arbeitsmedium gebildet ist,
- Betreiben eines Zusatzkreislaufes (30) mit einem Zusatzkreislauf- Arbeitsmedium,
- wärmetechnisches Koppeln des Heizkreislaufes (20) an den Wärmepumpenkreislauf (10)? so dass in einer Desorbereinrichtung (12) / Verdampfereinrichtung (50) Wärmeenergie von dem Heizkreislauf-Arbeitsmedium auf das Wärmepumpen-Arbeitsmedium übertragen wird, und
- wärmetechnisches Koppeln des Zusatzkreislaufes (30) an den Wärmepumpenkreislauf (10), so dass Wärmeenergie von dem Wärmepumpen- Arbeitsmedium auf das Zusatz- kreislauf- Arbeitsmedium übertragen wird,
- wärmetechnisches Koppeln des Zusatzkreislaufes (30) an den Heizkreislauf (20), so dass nach dem Übertragen von Wärmeenergie von dem Wärmepumpen-Arbeitsmedium auf das Zusatzkreislauf- Arbeitsmedium Wärmeenergie von dem Zusatzkreislauf-Arbeitsmedium auf das Heizkreislauf- Arbeitsmedium im Heizkreislauf (20) über- tragen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Zusatzkreislauf (30) wärmetechnisch an eine Absorbereinrichtung (11) / Kondensatoreinrichtung (51) des Wärmepumpenkreislaufes (10) gekoppelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Heizkreislauf (20) und der Zusatzkreislauf (30) über eine Mischeinrichtung (40) gekoppelt werden, in welcher zum Wärmeenergieaustausch das Heizkreislauf- Arbeitsmedium aus dem Heizkreislauf (20) und das Zusatzkreislauf- Arbeitsmedium aus dem Zusatzkreislauf (30) ge- mischt werden.
EP10742413A 2009-06-29 2010-06-29 Heizungsanlage und verfahren zum betreiben Withdrawn EP2449313A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009031094A DE102009031094B4 (de) 2009-06-29 2009-06-29 Heizungsanlage und Verfahren zum Betreiben
PCT/DE2010/075056 WO2011000372A2 (de) 2009-06-29 2010-06-29 Heizungsanlage und verfahren zum betreiben

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2449313A2 true EP2449313A2 (de) 2012-05-09

Family

ID=43217976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10742413A Withdrawn EP2449313A2 (de) 2009-06-29 2010-06-29 Heizungsanlage und verfahren zum betreiben

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2449313A2 (de)
DE (1) DE102009031094B4 (de)
WO (1) WO2011000372A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109442553B (zh) * 2018-09-07 2020-08-28 江苏九州电器有限公司 一种多片平板式发热结构

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3044898A1 (de) * 1980-11-28 1982-07-01 Fichtel & Sachs Ag, 8720 Schweinfurt Waermepumpenanlage
AT505065B1 (de) * 2007-04-12 2009-08-15 Kirnich Walter Dr Verfahren zur bereitstellung von thermischer energie
DE202008014878U1 (de) * 2008-11-10 2009-02-19 Comfort Sinusverteiler Gmbh Pufferspeicher

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011000372A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011000372A3 (de) 2011-11-10
DE102009031094A1 (de) 2010-12-30
WO2011000372A2 (de) 2011-01-06
DE102009031094B4 (de) 2013-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013006155A1 (de) Heizsystem und Verfahren zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums eines eine Brennkraftmaschine aufweisenden Fahrzeugs
EP3667182B1 (de) Wärmepumpenanlage
DE102020206268A1 (de) Thermomanagementsystem für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs und Verfahren für ein Thermomanagement für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs
DE102009050068A1 (de) Verbrennungsmotor
DE102015114474A1 (de) Wärmepumpenanlage und Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage
EP2287547A1 (de) Wärmepumpe und Verfahren zur Regelung der Quelleneintrittstemperatur an der Wärmepumpe
EP2449313A2 (de) Heizungsanlage und verfahren zum betreiben
DE102006028521A1 (de) Heizanlage und Verfahren zum Betreiben einer solchen Heizanlage
EP3488152B1 (de) Wärmepumpenheizung und verfahren zum betreiben einer derartigen wärmepumpenheizung
DE102011106022A1 (de) Warmwassererzeugungs-, Speicher- und Abgabevorrichtung
DE102020117660A1 (de) Mobiler Systemsatz zur Warmwassererzeugung, Heizung und/oder Kühlung
DE102013201903A1 (de) Wärmepumpenvorrichtung, Verwendung einer Pumpe mit beheizbarer Pumpenkammer in einer Wärmepumpenvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenvorrichtung
DE20004881U1 (de) Vorrichtung zur Temperierung von Gebäude-Innenräumen
DE102015208582B4 (de) Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines entsprechenden Kraftfahrzeugs
WO2023138732A1 (de) Wärmeversorgungsnetz für eine prozessanlage und verfahren zum betreiben eines solchen wärmeversorgungsnetzes
DE112022000907T5 (de) Wohnmobil-heizungssystem
DE10360580B4 (de) Wärmerückgewinnungsgerät mit Solarwärmetauscher
DE102008058933A1 (de) System zur Versorgung eines Wärmeverbrauchers und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Systems
DE102013110597A1 (de) Anlage zur Erzeugung von Strom sowie Druckluft, Wärme und Kälte
DE10253650B3 (de) Verfahren zur Pufferung von Wärmepumpenleistung in einem Trinkwasserspeicher und Anlage zu dessen Durchführung
DE102016003675A1 (de) System zur thermischen Kopplung
DE102023103083A1 (de) System und Verfahren zum Heizen oder Kühlen einer Immobilie
DE102011116276B4 (de) Dampfkreisprozessvorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer solchen und Fahrzeug
DE102008028375A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Regeln des Volumenstroms eines Übergabemediums einer Heiz- oder Kühlanlage
DE102021211128A1 (de) Hybridheizsystem zum Bereitstellen von Brauchwasser und Heizungswärme

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20120127

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

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 SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: F24D 3/18 20060101ALI20150114BHEP

Ipc: F24D 3/10 20060101ALI20150114BHEP

Ipc: F25B 30/00 20060101ALI20150114BHEP

Ipc: F24D 11/02 20060101ALI20150114BHEP

Ipc: F24D 19/10 20060101ALI20150114BHEP

Ipc: F25B 25/02 20060101AFI20150114BHEP

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20150210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20150623