EP4086524B1 - Trinkwarmwasser-erzeugungsanlage - Google Patents

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EP4086524B1
EP4086524B1 EP22171751.5A EP22171751A EP4086524B1 EP 4086524 B1 EP4086524 B1 EP 4086524B1 EP 22171751 A EP22171751 A EP 22171751A EP 4086524 B1 EP4086524 B1 EP 4086524B1
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EP
European Patent Office
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heating
unit
drinking water
room
hot drinking
Prior art date
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EP22171751.5A
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EP4086524A1 (de
EP4086524C0 (de
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Lucas RUPP
Dietmar EBERLE
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REKS GmbH
Original Assignee
REKS GmbH
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Publication date
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Publication of EP4086524B1 publication Critical patent/EP4086524B1/de
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    • F24D2220/08—Storage tanks

Definitions

  • the invention relates to a domestic hot water generation system.
  • heating and air conditioning systems In residential construction, especially in multi-story low-energy residential buildings, very high costs are currently and even more so in the future due to work to prepare heating and air conditioning systems. This includes the complex installation of piping systems for air, heating, and hot water. Heating and domestic hot water are prepared separately by a central heating system and then pumped separately to the consumers.
  • the costs for structural engineering, such as plumbing and heat supply amount to approximately 7.5% of the construction costs for new buildings, and can sometimes reach up to 12.5% when using controlled living space ventilation.
  • the costs of building extensions will continue to rise in the future due to the use of new, more environmentally friendly technologies, as the installation of piping is resource-intensive.
  • the owner or builder of a new building is required to purchase various services and products from different suppliers. These include, for example, a heat generator, water heater, heat distribution system (e.g., radiators or underfloor heating), optional cooling, individual room control, water heater, heating circuit manifold, heat meter, and the installation of these components.
  • a heat generator e.g., water heater, heat distribution system (e.g., radiators or underfloor heating), optional cooling, individual room control, water heater, heating circuit manifold, heat meter, and the installation of these components.
  • TTA hot water heat pump For example, a so-called “TTA hot water heat pump” from tecalor is already available. This includes a hot water boiler or hot water storage tank whose drinking water can be heated using a small heat pump. For this purpose, ambient air is drawn in, and its thermal energy is used by a heat exchanger to heat the stored drinking water or hot water.
  • This hot water generator is usually located in the basement and often draws in outside air or basement air, which is then used as a heat source or cooled down and released into the atmosphere via air ducts/pipes.
  • the hot water generated centrally or in the basement is then piped to the individual floors or rooms via a house plumbing system and used at the individual water taps of the existing sinks, showers, bathtubs, or kitchen faucets.
  • Such a domestic hot water generator is made of DE19702903 A1 known.
  • the object of the invention is to propose a domestic hot water production system which at least partially improves the disadvantages of the prior art.
  • a domestic hot water generation system is characterized in that at least one building space heating surface for heating/warming the building space is provided at least on the housing and/or the casing.
  • the building space can be heated directly by the casing and/or the cladding, i.e., the one present on the contour/cladding/shell/housing or that encloses the domestic hot water generation unit.
  • the building space preferably a living space, in which the domestic hot water generation unit or a so-called "room unit” is installed or arranged, can be heated directly by the domestic hot water generation unit or without (long or complex) heating pipes and/or without underfloor heating or underfloor heating loops, or without radiators or the like. Accordingly, complex radiators, radiators, or underfloor heating can be omitted in this room and possibly also in neighboring rooms of the apartment/residential unit.
  • the invention also advantageously reduces the time required for installation, i.e., the construction time.
  • the domestic hot water generation unit according to the invention is designed as a room heating element of the building/living space.
  • a domestic hot water generation unit according to the invention is located in each building space that is to be heated or where heating is required, e.g., in the living room and/or bathroom and/or kitchen and/or study, or the like. It is preferred to provide only a single domestic hot water generation unit per residential unit or apartment. This is cost-effective, space-saving, and sufficient in terms of the required heating energy.
  • At least one heating water heat exchanger unit comprises the building space heating surface, wherein the heating water heat exchanger unit is arranged within the housing and/or the casing. This advantageously allows heat exchange between the domestic hot water generation unit and the building space/living space to be realized.
  • At least one heating unit is provided for heating the building's heating surface.
  • this unit is designed as a heat pump, in particular a brine heat pump, an air heat pump, a condensing boiler, a district heating system, a gas burner, or the like.
  • the heating unit is arranged/housed as a separate device or in a separate device housing.
  • an air-source heat pump can be installed on a building's roof, or a brine heat pump with a geothermal heat exchanger can be installed in the basement or garden of the building. District heating or an external heat source can also be used to generate energy. Accordingly, a particularly efficient energy supply can be achieved.
  • the heating unit is designed as an external energy source for generating thermal energy, so that at least the domestic hot water storage tank and the domestic hot water heat exchanger device can be heated with the thermal energy of the external energy source/heating unit.
  • This advantageously implements a dual use of the domestic hot water generation unit according to the invention, namely a single device or unit that is used to heat the domestic hot water or the domestic hot water storage tank and, at the same time, Heating of the building space or as apartment/building heating, using an external energy/heat source.
  • the flexibility with regard to the energy/heating sources used or usable such as district heating/network, wood or gas/oil heating, or heat pump heating such as air-water and/or brine and/or geothermal heat pump heating, etc.
  • the domestic hot water generation unit according to the invention can be adapted to a wide variety of needs and/or conditions. This allows for use in both new buildings and existing buildings, as well as renovations or retrofits.
  • a heating fluid unit and/or at least two heating fluid lines are provided/arranged between the housing/casing and the heating unit and/or the separate device and/or the separate device housing.
  • a central heating unit can be provided for several domestic hot water generation units and/or apartments/residential units in a building, which can be connected to the aforementioned heating fluid unit and/or at least two heating fluid lines.
  • a separate/specific domestic hot water generation unit can be used/provided for each apartment/residential unit.
  • a building preferably comprises several residential units/apartments with at least one building room and/or living space, wherein each of the several residential units/apartments comprises a domestic hot water generation unit and a residential heating unit designed as the heating unit (19) and/or separate device and/or external energy source (19) and/or Residential heat pump unit and/or residential cooling unit. This further improves adaptability to a wide range of conditions.
  • the housing and/or casing comprises at least one air inlet opening for the inflow of room air from the building space and at least one air outlet opening for the outflow of room air into the building space. This allows for the generation of a beneficial (active or passive) air flow and/or convection flow through the domestic hot water generation unit or along/on the building space heating surface, thereby heating the building space.
  • the heating water heat exchanger unit has at least one blower and/or a fan for generating an airflow and/or for drawing in room air from the building, particularly through the air inlet opening, and/or for expelling room air into the building, particularly through the air outlet opening. This further advantageously improves the energy transfer between the domestic hot water generation unit and the building/living space.
  • this measure can also be advantageously used, for example, to electrically heat the heating fluid in the event of a failure of the usual heating source. This is done by extracting the energy introduced by the electric heating element via the water-water heat exchanger integrated in the drinking water tank and using it for space heating. This is particularly advantageous as an emergency operation in the event of a failure of the conventional energy source, e.g., failure of the district heating or heat pump.
  • At least one cooling unit is provided for cooling a cooling surface.
  • a heat pump in particular a brine heat pump or preferably an air heat pump, is provided, which can be configured/used either as a heating unit or as a cooling unit.
  • the building space heating surface is designed as a cooling surface of the cooling unit.
  • thermal energy can be supplied to the building space via the building space heating surface, ie for heating/warming the building space, and on the other hand, thermal energy can be supplied to the building space via be taken/removed from the building space heating/cooling surface.
  • control elements such as valves or the like and/or advantageous sensors, in particular temperature, pressure, flow, or quantity sensors, etc., can advantageously be provided.
  • advantageous monitoring or control of the system or system unit according to the invention in particular an electrical and/or electronic and/or semi-automated/automated mode of operation. This allows for optimized, energy-saving, and climate-friendly energy use.
  • blower and/or fan and/or electric heating element and/or heating unit and/or cooling unit and/or cooling surface are arranged within the housing and/or casing. This allows for a particularly compact/space-saving room unit or domestic hot water generation unit in which all essential components for heating/cooling are integrated.
  • a domestic hot water production plant is provided with at least one building room, with at least one outlet fitting such as a faucet and/or shower head, and with a domestic hot water generation unit of the aforementioned type.
  • the building space is designed as a living space, so that the domestic hot water generation unit is set up/arranged in the living space, and wherein the outlet fitting is arranged in a kitchen space and/or bathroom/washroom and/or toilet room.
  • the heat pump unit has a heat pump housing, wherein fluid lines, in particular water lines, of a heating and/or cooling circuit are provided between the heat pump unit and the domestic hot water generation unit and/or the housing, wherein in particular the heat pump unit is arranged at least partially on an outer shell such as on an outer wall and/or a roof of the building and/or is located in the building, e.g. in the boiler room and/or basement or the like.
  • the latter is particularly advantageous, for example, in the case of indoor air-to-water heat pumps and/or brine heat pumps and/or water-to-water heat pumps and/or district heating transfer stations and/or condensing boilers or the like.
  • a building has several residential units/apartments with at least one building room and/or living space, wherein each of the several residential units/apartments advantageously has a domestic hot water generation unit.
  • a separate or specific heating unit/energy source can be allocated/provided in each residential unit/apartment.
  • a single/common heating unit/energy source and/or heat pump unit and/or cooling unit and/or electrical or electronic control unit for the domestic hot water generation units can be used. which is intended for several residential units/apartments.
  • FIG. 1 A hydraulic diagram of a room unit 1 with a housing 2 is shown schematically.
  • a hot water tank 3 Within the housing 2 there is a hot water tank 3 and a heat exchanger 4 with a (finned) heat exchanger surface 5, wherein the heat exchanger 4 advantageously comprises a fan converter 6.
  • the fan converter 6 With the fan converter 6, room air is sucked in through a lower inlet opening 7 of the housing 2 and directed to an upper outlet opening 8 and discharged from the housing 2.
  • Drinking water, thermal energy, and wastewater are supplied to and removed from the room unit 1 via connections 9.
  • Various valves 10, some of which are electrically/motorically controlled, are provided for advantageous hydraulic guidance or piping.
  • a heat exchanger 11 is provided for heating the drinking water of the storage tank 3, e.g. as a coiled tube heat exchanger 11 according to Figure 1 or as plate heat exchanger 11 according to Figure 2
  • an electric heating element 12 can optionally be provided for heating the drinking water in the storage tank 3.
  • One of the heat exchangers 4 is designed as an optionally installable housing wall heater 40, which heats the (metallic) wall of the housing 2 and thus the room air.
  • temperature sensors 30, 31 are shown schematically, with which the temperature of the drinking water storage tank 3 and the room air or the interior (through which room air can flow) of the housing 2 or the unit 1 can be determined and can be used advantageously for monitoring, controlling or regulating the heating system.
  • the room unit 1 can advantageously be designed with switching between hot water operation and heating operation both by surface heating 40 and by two air-water heat exchangers 4 equipped with a compact fan 6 and connected hydraulically in parallel, which are designed, for example, in the form of finned tube heat exchangers 4.
  • a display 13 can be provided, with which, for example, the room unit 1 can be configured or parameterised (cf. Figure 3 ).
  • FIG 4 An example of the installation and use of the room unit 1 in a two-room apartment is illustrated, which is used both for cooling and for heating the living room 14 and, if necessary, indirectly from adjacent rooms 15, for example by means of a ventilation fan 23, 24 or the like.
  • a corridor/hallway 16 may not be heatable.
  • one of the adjacent rooms 15 can be a bathroom/WC and, among other things, have a shower 17.
  • the shower 17 draws its hot water from the room unit 1 in the living room 14 via corresponding water pipes, whereby, if necessary, an underfloor heating system 18 or heating loops in the floor of the bathroom 15 also receives heat energy from the room unit 1 and is advantageously connected to the room unit 1 via heating pipes/lines.
  • FIG 4 Optionally installable and/or combinable (active, electric) blowers 23, 24 or so-called “overflow” 23, 24 or fans 23, 24 are schematically shown, which can be provided to increase or improve the air exchange or air movement in the apartment and thus to improve the heat supply to rooms 14, 15, 16. These can be installed optionally in a wall of room 14, 15, 16 and/or a door of room 14, 15, 16. Alternatively, the fans 23, 24 can also be designed as passive or pressure-controlled fan valves, through openings, or the like.
  • the above-mentioned active transfer devices or fans 23, 24 advantageously enable air exchange with another room and thus, for example, maintain a living unit at a certain temperature level.
  • active "transfer devices" 23, 24 or zone fans are already available on the market, but are currently mostly used only to improve indoor air quality by regulating CO2 levels and relative humidity, e.g., in rooms without windows or bathrooms.
  • these or fans 23, 24 in general are advantageously used for heat distribution with selective heat input, without the use of a water- or air-guided piping system.
  • the heat is distributed by the fans or ventilators 23, 24 installed in the doors/walls, which distribute or exchange the warm air and thus ensure that only one heating heat output is necessary per residential unit.
  • a building 22 is shown schematically in a sectional side view, which has, for example, four floors or residential units/apartments, each with a separate/own room unit 1.
  • the heat source 19 in the embodiment according to Figure 5 An air-source heat pump 19 (AHP) is used, which extracts heat energy from atmospheric air and supplies it to a (closed) heating circuit 20.
  • the heating circuit 20 essentially comprises a heating flow line and a heating return line (two-pipe system), which supplies heat energy to each room unit 1 of each residential unit.
  • a control unit 21 or a control device 21 is provided, which, among other things, includes the electronic/electrical control/regulation of the system.
  • Figure 6 is similar or alternative to the variant according to Figure 4 a second, exemplary installation or use of the room unit 1 in a two-room apartment is illustrated, which is used both for cooling and for heating the living room 14 and here also directly from adjacent rooms 15, for example by means of heating pipes 26, ie heating flow and heating return.
  • a corridor/hallway 16 may not be heated.
  • one of the adjacent rooms 15 may be a bathroom/WC and, among other things, include a shower 17.
  • the shower 17 draws its hot water from the room unit 1 of the living room 14 via a corresponding water pipe 25, whereas a sink 29 in the room 14 or the living/kitchen area 14 receives hot drinking water via a hot water pipe 25.
  • underfloor heating 18 or heating loops in the floor of the bathroom 15 are provided, which also receives heat energy from the room unit 1 and is advantageously connected to the room unit 1 via heating pipes/lines 26. Additionally or optionally, the room 15 or a bedroom 15 has a so-called radiator 32 or heating element 32, which in turn receives heat energy via lines 26 from the room unit 1.
  • a corresponding hydraulic circuit can be provided in a room unit 1 with a decentralised air-water heat pump 27 (cf. Figure 6 ), such as those used for renovation or in It can be used in new buildings.
  • Room unit 1 serves as the indoor unit for the heat pump 27 and, in addition to space heating and cooling, hot water preparation, and heating circuit distribution, also advantageously controls the heat pump 27 via a bus system.
  • Unit 1 is a so-called "all-in-one solution" for cost-effective renovation.
  • the UWP, diaphragm expansion tank, and safety valve, etc., required for heating, can also be integrated.
  • a control device 21 or the control unit 21 in the room unit 1 or on the separate or own energy source 27 or heat pump 27, e.g. outside on the outer wall of the apartment or building.
  • a room unit 1 according to the invention is a complete solution for hot water preparation, heating, and cooling.
  • the room unit 1 is advantageously designed as a heating and cooling center 1 in a residential unit, is installed directly in the living space 14, and releases heat there or extracts heat from the room, namely via an integrated heat exchanger 4, e.g., in the form of a fan coil unit 6 with heat exchanger surface 5 or the like.
  • a so-called integrated register boiler 3 or, alternatively, a plate heat exchanger 11 with a hot water tank 3 generates and stores domestic hot water at specific times. Additional rooms 15 can be heated with hot water via the connection 9 of a heating circuit distributor or additional heat distributors. or cooled.
  • An air-to-water heat pump, brine-to-water heat pump, gas heater, or district heating transfer station can be used as the energy source.
  • the room unit 1 also advantageously offers the possibility of, for example, an integrated heat meter for automatic heating billing within a residential building.
  • domestic hot water can be prepared electrically via an optional additional electric heating element 12 integrated in the water heater 3 as an additional heater or the like, e.g. with a photovoltaic system to use your own solar power or to increase the self-consumption of a PV system.
  • the room unit 1 can be installed on a wall with the appropriate connecting cables or in the corner of a room. Air is preferably drawn in from the lower area/section of the room unit or at floor level (opening 7) and heated/cooled and discharged into the room from the upper or, if applicable, the middle area/section of the unit, either frontally or from the top or upper end of the unit, i.e., the top view surface (opening 8).
  • the room temperature target and/or time programs, etc. can be advantageously set and, if necessary, energy consumption or other/additional data/information can be read.
  • Additional room thermostats, etc. can be connected to a suitable control or monitoring unit, i.e., the so-called “electronics" of room unit 1.
  • This "electronics" of room unit 1 For example, it distributes/controls the heating water accordingly in additional, optional heat distributors 18 of other rooms 15.
  • the room units 1 can be operated with various heat/cooling generators 19. Brine-water heat pumps, air-water heat pumps 19, or other heat pumps are suitable for supplying heating and cooling water. For pure heating, district heating with a transfer station or a condensing boiler of any type can be used.
  • a two-pipe system 20 is advantageously sufficient for all operating conditions, e.g., consisting of one heating flow and one heating return. This advantageously separates heating/cooling and hot water operation, e.g., two hours of hot water preparation per day, with heating/cooling operation in between. If hot water is insufficient in between, storage tank 3 or register boiler 3 can be advantageously reheated electrically (heating element 12). Due to the decentralized hot water preparation in the residential unit, a circulation line is not necessary, which saves both structural and financial effort.
  • An advantageous control unit 21 is, for example, an electronic unit 21 in the part of the heat generator's hydraulics located in the house, which controls the heat generator and the room units 1 in each residential unit.
  • the control unit 21 preferably communicates with the individual devices/components 1 via a bus system.
  • an existing building management system can also be integrated via a bus system.
  • the control unit 21 coordinates, among other things, the hot water preparation, which is temporally separate from the heating/cooling operation, with the individual Room units 1, e.g. hot water preparation twice a day, with heating or cooling operation in between.
  • connection 9 of the device 1 is preferably made on the rear side of the housing 2, e.g. via eight connections described in the hydraulic plan (cf. Figures 1-3 ).
  • a connection is established with the bus system to control unit 21 and an electrical power supply. Device 1 is then ready for operation.
  • the advantageous apartment stations/room units 1 for hot water preparation and heating/cooling have the function of dissipating heat and cold into the installation room 14. They are installed as directly/immediately as possible in the building room 14 or living space 14 to be heated for optimal heat distribution.
  • a system can be implemented, wherein the system advantageously consists of a control unit 21 and a plurality of room units 1.
  • the control unit 21 is preferably an electronic control unit 21 and advantageously specifies to the individual room units 1 via a bus system (not shown in detail) whether they should hydraulically switch to hot water preparation mode or whether they can/should heat or cool depending on the room temperature.
  • the control unit 21 or the control system also consists of a specially developed hydraulic circuit with several switching valves that, in combination with a heat pump, allow the following operating modes, for example:
  • the hydraulic circuit ensures that storage tank 3 or buffer tank 3 can be loaded at different heights with heating water heated to different temperatures.
  • buffer tank 3 is short-circuited or cold water is loaded into a separate cooling buffer tank.
  • the room unit 1 is typically designed such that it does not generate heat; it does not contain a refrigeration unit; it does not utilize waste heat for heat recovery; instead, it utilizes the thermal energy contained in the heating water for hot water preparation and space heating.
  • the hot water is (always) kept at >50°C, as otherwise hygiene standards would not be met.
  • the integrated space heating in room unit 1 is supplied with heating water and not with refrigerant to heat rooms 14, 15, and 16.
  • Room unit 1 generates hot water through hydraulic connection between the heat exchanger for space heating and the heat exchanger in the hot water tank, and not through the waste heat of a refrigeration circuit.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage.
    • Stand der Technik
  • In Zeiten des Klimawandels und der Notwendigkeit Energie effizient zu wohnen bzw. zu bauen, werden immer höhere Anforderungen vom Gesetzgeber an den Energieverbrauch im Gebäudesektor gestellt. Zugleich treten immer häufiger sehr hohe Temperaturen im Sommer auf, d.h. Zunahme von sog. "Hitzetagen" über 35°C, was u.a. zu einer zunehmenden Verbreitung einer Klimatisierung bzw. Kühlung der Wohnräume führt.
  • Darüber hinaus wird in Zukunft der Anteil der städtischen Bevölkerung immer weiter steigen. Daher werden in Zukunft immer mehr Menschen im mehrgeschossigen Wohnbau leben.
  • So ergeben sich im Wohnungsbau, insb. im mehrgeschossigen Niedrigenergiewohnbau, heutzutage und erst recht in Zukunft sehr hohe Ausgaben durch Arbeiten zur Vorbereitung von Heizungs- und Klimasystemen. Dazu gehören die aufwändige Verlegung von Leitungssystemen für Luft-, Heiz- und Warmwasser. Meistens wird dabei durch eine zentrale Heizung Heiz- und Trinkwarmwasser separat bereitet, um danach separat zu den Verbrauchen gepumpt zu werden. Die Kosten für Bauwerktechnik wie Sanitärinstallationen und Wärmeversorgung betragen im Neubau ca. 7,5% der Errichtungskosten und zum Teil bis zu 12,5% bei einem Einsatz kontrollierter Wohnraum-Be- und Entlüftung. Die Kosten für den Ausbau von Gebäuden erhöhen sich durch den Einsatz neuer umweltfreundlicherer Technologien auch in Zukunft, da die Installation von Verrohrungen ressourcenintensiv ist.
  • Darüber hinaus machen erneuerte Vorschriften zur Verhinderung von Legionellen im Trinkwarmwasser die Errichtung von warmgehaltenen Trinkwarmwasserzirkulationsleitungen bei zentraler Warmwasserbereitung notwendig, was die Kosten zusätzlich erhöht.
  • Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Eigentümer bzw. Errichter eines Neubaus verpflichtet ist, verschiedene Leistungen und Produkte von unterschiedlichen Anbietern zu erwerben. Dazu gehören z.B. ein Wärmeerzeuger, Warmwasserbereiter, Wärmeverteilsystem, z.B. Heizkörper oder Fußbodenheizung, optionale Kühlung, Einzelraumsteuerung, Warmwasserbereiter, Heizkreisverteiler, Wärmemengenzähler und die Installation dieser Komponenten. Die Beschaffung, Abstimmung und die Installation der unterschiedlichen Komponenten verursachen zusammen einen enormen Aufwand bzw. die o.g. Kosten.
  • So ist beispielsweise bereits eine sog. "Warmwasser-Wärmepumpe TTA" der Firma tecalor erhältlich, die einen Warmwasserboiler bzw. Warmwasserspeicher umfasst, dessen Trinkwasser mittels einer kleinen Wärmepumpe erwärmt werden kann. Hierfür wird Umgebungsluft angesaugt und deren Wärmeenergie mittels Wärmetauscher zur Erwärmung des gespeicherten Trinkwassers bzw.
  • Warmwassers verwendet. Dieses Warmwassererzeugungsgerät steht üblicherweise im Keller und saugt oftmals Außenluft oder Kellerluft an, die dann als Wärmequelle genützt bzw. entspr. abgekühlt über Luftkanäle/-leitungen nach außen an die Atmosphäre abgegeben wird. Das hierbei zentral bzw. im Keller erzeugte Warmwasser wird dann wiederum über ein Hausinstallationssystem in die einzelnen Stockwerke bzw. Räume geleitet und an den einzelnen Wasserarmaturen der vorhandenen Waschbecken, Duschen, Badewannen oder Küchenhähne verbraucht. Eine solche Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage ist aus DE19702903 A1 bekannt.
    • Aufgabe und Vorteile der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage vorzuschlagen, die wenigstens teilweise die Nachteile des Standes der Technik verbessert.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
  • Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage dadurch aus, dass zumindest an dem Gehäuse und/oder der Ummantelung wenigstens eine Gebäuderaum-Heizfläche für ein Heizen/Erwärmen des Gebäuderaumes vorgesehen ist.
  • Mit Hilfe derartigen Gebäuderaum-Heizfläche der Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit, die an dem Gehäuse und/oder der Ummantelung, d.h. die an der Kontur/Ummantelung/Hülle/Gehäuse vorhanden ist bzw. die die Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit umfasst, kann/wird der Gebäuderaum direkt beheizbar. Das bedeutet, dass der Gebäuderaum, vorzugsweise ein Wohnraum, in dem die Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit bzw. ein sog. "Raumgerät" aufgestellt bzw. angeordnet ist, direkt von der Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit bzw. ohne (lange bzw. aufwändige) Heizungsleitungen und/oder ohne Fußbodenheizung bzw. Fußbodenheizschleifen oder ohne Radiatoren oder dergleichen beheizbar ist. Dementsprechend können aufwändige Heizkörper, Radiatoren Fußbodenheizungen in diesem Raum und ggf. auch in benachbarten Räumen der Wohnung/Wohneinheit entfallen. So verringern sich nicht nur der Installationsaufwand bzw. die Anzahl der notwendigen Heizkomponenten wie Heizleitungen, Thermostate und/oder Heizkörper/Fußbodenheizungen etc., sondern v.a. auch der finanzielle Aufwand bzw. die Baukosten. Auch kann mittels der Erfindung der Zeitaufwand für die Installation, d.h. die Bauzeit, in vorteilhafter Weise verringert werden.
  • Demzufolge ist die erfindungsgemäße Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit bzw. ein sog. "Raumgerät" als Raumheizelement des Gebäuderaumes/Wohnraumes ausgebildet. Gegebenenfalls steht in jedem Gebäuderaum, in dem geheizt werden soll bzw. Bedarf besteht, eine Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit gemäß der Erfindung, z.B. im Wohnraum und/oder Bad und/oder Küche und/oder Arbeitszimmer oder dergleichen. Es wird hierbei bevorzugt, lediglich eine einzige Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit je Wohneinheit bzw. Wohnung vorzusehen. Dies ist kostengünstig, platzsparend und bzgl. notwendiger Heizenergie ausreichend.
  • Vorzugsweise umfasst wenigstens eine Heizwasser-Wärmetauschereinheit die Gebäuderaum-Heizfläche, wobei die Heizwasser-Wärmetauschereinheit innerhalb des Gehäuses und/oder der Ummantelung angeordnet ist. Hiermit kann in vorteilhafter Weise ein Wärmetausch zwischen der Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit und dem Gebäuderaum/Wohnraum realisiert werden.
  • Vorteilhafterweise ist wenigstens eine Heizeinheit zum Beheizen der Gebäuderaum-Heizfläche vorgesehen. Beispielsweise ist diese als Wärmepumpe, insb. Sole-Wärmepumpe, Luft-Wärmepumpe, als Brennwertgerät, Fernwärmeanlage, Gasbrenner oder dergleichen ausgebildet.
  • In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Heizeinheit als separates Gerät bzw. in einem separaten Gerätegehäuse angeordnet/untergebracht. So kann in vorteilhafter Weise eine größere Flexibilität bzgl. der Wärme-/Energiequelle verwirklicht werden. Beispielsweise kann eine Luft-Wärmepumpe auf ein Gebäudedach oder eine Sole-Wärmepumpe mit Erdwärmetauscher im Keller oder im Garten des Gebäudes angeordnet werden. Auch kann eine Fernheizung bzw. gebäudefremde Wärmequelle genutzt werden zur Energiegewinnung. Dementsprechend kann eine besonders effiziente Energieversorgung verwirklicht werden.
  • Vorteilhafterweise ist die Heizeinheit als externe Energiequelle zum Erzeugen von Wärmeenergie ausgebildet, so dass wenigstens der Trinkwarmwasserspeicher und die Trinkwasser-Wärmetauschervorrichtung mit der Wärmeenergie der externen Energiequelle/Heizeinheit erwärmbar ist. Hiermit wird in vorteilhafter Weise eine Doppelnutzung der erfindungsgemäßen Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit umgesetzt, nämlich ein einziges Gerät bzw. Einheit, das/die zur Erwärmung des Trinkwassers bzw. des Trinkwasserspeichers und zugleich zur Erwärmung des Gebäuderaumes bzw. als Wohnungs-/Gebäudeheizung, wobei eine externe Energie-/Wärmequelle verwendet wird.
  • Gemäß der Erfindung kann u.a. die Flexibilität in Bezug auf die verwendeten bzw. einsetzbaren Energie-/Heizquellen wie Fernwärme/-netz, Holz- oder Gas-/Ölheizung oder Wärmepumpenheizung wie Luft-Wasser- und/oder Sole- und/oder Erdwärme-Wärmepumpenheizung etc., in besonderem Maß erhöht bzw. verbessert werden. Demzufolge kann die erfindungsgemäße Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit an unterschiedlichste Bedürfnisse und/oder Rahmenbedingungen anpassbar. Dies ermöglicht sowohl einen Einsatz bei Neubauten als auch bei Altbauten bzw. Sanierungen oder Nachrüstungen.
  • In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist/sind eine Heizfluideinheit und/oder wenigstens zwei Heizfluidleitungen zwischen dem/der Gehäuse/Ummantelung und der Heizeinheit und/oder dem separaten Gerät und/oder dem separaten Gerätegehäuse vorgesehen/angeordnet. So kann einerseits eine zentrale Heizeinheit für mehrere Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheiten und/oder Wohnungen/Wohneinheiten in einem Gebäude vorgesehen werden, die mit der/den vorgenannten Heizfluideinheit und/oder wenigstens zwei Heizfluidleitungen verbunden bzw. angeschlossen werden können.
  • Andererseits kann je Wohnung/Wohneinheit jeweils eine separate/spezifische Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheiten gemäß der Erfindung verwendet/vorgesehen werden. Vorzugsweise weist hierfür ein Gebäude mehrere Wohneinheiten/Wohnungen mit wenigstens einem Gebäuderaum und/oder Wohnraum auf, wobei jede der mehreren Wohneinheiten/Wohnungen jeweils eine Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit und jeweils eine als die Heizeinheit (19) und/oder separates Gerät und/oder externe Energiequelle (19) ausgebildete Wohnungsheizeinheit und/oder Wohnungswärmepumpeneinheit und/oder Wohnungskühleinheit aufweist. Dies verbessert zusätzlich die Anpassbarkeit an unterschiedlichste Bedingungen.
  • Gemäß der Erfindung umfasst das Gehäuse und/oder die Ummantelung wenigstens eine Lufteinströmöffnung zum Einströmen von Raumluft des Gebäuderaumes und wenigstens eine Luftausströmöffnung zum Ausströmen von Raumluft in den Gebäuderaum. Hiermit kann eine vorteilhafte (aktive oder passive) Luftströmung und/oder Konvektionsströmung durch die Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit bzw. entlang/an der Gebäuderaum-Heizfläche generiert werden, wodurch der Gebäuderaum erwärmbar ist.
  • Gerade für eine vorteilhafte aktive Luftströmung weist die Heizwasser-Wärmetauschereinheit wenigstens ein Gebläse und/oder einen Ventilator zum Erzeugen eines Luftstromes und/oder zum Ansaugen von Raumluft des Gebäuderaumes, insb. durch die Lufteinströmöffnung, und/oder zum Ausblasen von Raumluft in den Gebäuderaum, insb. durch die Luftausströmöffnung, auf. Dies verbessert die Energieübertragung zwischen Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit und Gebäuderaum/Wohnraum nochmals in vorteilhafter Weise.
  • In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist wenigstens eine (interne/integrierte) Zusatzheizung mit einem elektrischen Heizelement zum Erwärmen des Trinkwassers des Trinkwarmwasserspeichers vorgesehen, wobei die Zusatzheizung in vorteilhafter Weise zumindest innerhalb und/oder an und/oder in dem Gehäuse und/oder der Ummantelung angeordnet ist und/oder wobei das elektrische Heizelement insbesondere mittels einem externen, elektrischen Steuersignal, z.B. einer Photovoltaikanlage und/oder einem Strommessgerät, einschaltbar und/oder ausschaltbar ist. Diese vorteilhafte, optionale Maßnahme ermöglicht bei Bedarf ein separates und/oder direktes Erhitzen des Trinkwassers/Warmwassers im Speicher, z.B. mit (sog. "überschüssigem") PV-Strom, d.h. zur Erhöhung eines vorteilhaften PV-Strom-Eigenverbrauchs. Dies verbessert einerseits die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems und andererseits wird die Flexibilität der Warmwassererzeugung zusätzlich erhöht. Außerdem kann diese Maßnahme in vorteilhafter Weise auch genutzt werden um z.B. bei Ausfall der üblichen Heizwärmequelle das Heizfluid elektrisch zu erwärmen indem über den im Trinkwarmwasserbehälter integrierten Wasser-WasserWärmetauscher die durch das E-Heiz-Element eingebrachte Energie entzogen und zur Raumheizung verwendet wird. Dies ist vor allem bei Ausfall der herkömmlichen Energiequelle, z.B. Ausfall der Fernwärme oder Wärmepumpe, als Notbetrieb von besonderem Vorteil.
  • Gemäß der Erfindung ist wenigstens eine Kühleinheit zum Kühlen einer Kühlfläche vorgesehen. So kann auch eine Kühlung bzw. Klimatisierung des Gebäuderaumes/Wohnraumes verwirklicht werden. Beispielsweise ist eine Wärmepumpe, insb. Sole-Wärmepumpe oder vorzugsweise Luft-Wärmepumpe, vorgesehen, die wahlweise bzw. einerseits als Heizeinheit und andererseits als Kühleinheit ausgebildet/eingesetzt werden kann.
  • Gemäß der Erfindung ist die Gebäuderaum-Heizfläche als Kühlfläche der Kühleinheit ausgebildet.
  • Dementsprechend kann hierbei einerseits Wärmeenergie dem Gebäuderaum über die Gebäuderaum-Heizfläche zugeführt, d.h. zum Heizen/Erwärmen des Gebäuderaumes, und andererseits kann hierbei Wärmeenergie dem Gebäuderaum über der Gebäuderaum-Heizfläche/Kühlfläche entnommen/entzogen werden.
  • Diese zuvor aufgeführten Varianten der Erfindung verringern nicht nur den konstruktiven, sondern auch den wirtschaftlichen/finanziellen Aufwand, insb. durch Doppelnutzung der Wärmepumpe für zwei Funktionalitäten der Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit gemäß der Erfindung.
  • Hierfür oder auch grundsätzlich bzw. allgemein können in vorteilhafter Weise Stellelemente wie Ventile oder dergleichen und/oder vorteilhafte Sensoren, insb. Temperatur-, Druck-/ Strömungs-/Mengen-Sensoren etc. vorgesehen werden. Dies ermöglicht u.a. eine vorteilhafte Kontrolle bzw. Steuerung/Regelung der erfindungsgemäßen Anlage bzw. Systemeinheit, insb. eine elektrische und/oder elektronische und/oder halb-/automatisierte Betriebsweise. Hiermit kann ein optimierter, energiesparender und klimaschonender Energieeinsatz umgesetzt werden.
  • Vorteilhafterweise ist/sind das Gebläse und/oder der Ventilator und/oder das elektrische Heizelement und/oder die Heizeinheit und/oder die Kühleinheit und/oder die Kühlfläche innerhalb des Gehäuses und/oder der Ummantelung angeordnet. So ist ein besonders kompaktes/platzsparendes Raumgerät bzw. eine Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit umsetzbar, in dem alle wesentlichen Komponenten für Heizen/Kühlen integriert sind.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage mit wenigstens einem Gebäuderaum, mit wenigstens einer Auslaufarmatur wie ein Wasserhahn und/oder Duschkopf, und mit einer Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit der vorgenannten Art verwirklicht.
  • Gemäß der Erfindung ist der Gebäuderaum als Wohnraum ausgebildet, so dass die Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit im Wohnraum aufgestellt/angeordnet ist, und wobei die Auslaufarmatur in einem Küchenraum und/oder Bad/Waschraum und/oder Toilettenraum angeordnet ist.
  • In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung weist die Wärmepumpeneinheit ein Wärmepumpen-Gehäuse auf, wobei zwischen der Wärmepumpeneinheit und der Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit und/oder des Gehäuses Fluidleitungen, insb. Wasserleitungen, eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufes vorgesehen sind, wobei insbesondere die Wärmepumpeneinheit wenigstens teilweise an einer Außenhülle wie an einer Außenwand und/oder einem Gebäudedaches des Gebäudes angeordnet ist und/oder sich im Gebäude befindet, z.B. im Heizraum und/oder Keller oder dergleichen. Letzteres ist z.B. bei innen aufgestellten Luft-Wasser-Wärmepumpen und/oder Sole-Wärmepumpen und/oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen und/oder Fernwärmeübergabestationen und/oder Brennwertgeräte oder dergleichen von besonderem Vorteil. Beispielsweise weist ein Gebäude mehrere Wohneinheiten/Wohnungen mit wenigstens einem Gebäuderaum und/oder Wohnraum auf, wobei in vorteilhafter Weise jede der mehreren Wohneinheiten/Wohnungen jeweils eine Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit aufweist. Vorteilhafterweise kann hierbei in jeder Wohneinheit/Wohnung eine separate bzw. spezifische Heizeinheit/Energiequelle zugeordnet/vorgesehen werden. Alternativ hierzu kann eine einzige/gemeinsame Heizeinheit/Energiequelle und/oder Wärmepumpeneinheit und/oder Kühleinheit und/oder elektrische bzw. elektronische Kontrolleinheit für die Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheiten der mehreren Wohneinheiten/Wohnungen vorgesehen ist.
    • Ausführungsbeispiel
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
  • Im Einzelnen zeigt:
    • Figur 1
    einen ersten, schematischen Hydraulikplan eines ersten Raumgerätes gemäß der Erfindung,
    Figur 2
    einen zweiten, schematischen Hydraulikplan eines zweiten Raumgerätes gemäß der Erfindung,
    Figur 3
    schematische Seitenansichten eines dritten Raumgerätes gemäß der Erfindung,
    Figur 4
    einen schematischen, ersten Grundriss einer ersten Wohneinheit mit einem vierten Raumgerät gemäß der Erfindung,
    Figur 5
    einen schematischen Gebäudeplans mit mehreren Wohneinheiten und mit je einem Raumgerät gemäß der Erfindung,
    Figur 6
    einen schematischen, zweiten Grundriss einer zweiten Wohneinheit mit einem fünften Raumgerät gemäß der Erfindung sowie mit einer zugeordneten Wohnungsenergiequelle und
    Figur 7
    einen dritten, schematischen Hydraulikplan eines sechsten Raumgerätes gemäß der Erfindung.
  • In den Figuren 1, 2 und 3 ist jeweils ein Hydraulikplan eines Raumgerätes 1 mit Gehäuse 2 schematisch dargestellt. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Warmwasserspeicher 3 sowie ein Wärmetauscher 4 mit einer (gerippten) Wärmetauscherfläche 5 vorhanden, wobei der Wärmetauscher 4 in vorteilhafter Weise einen Gebläsekonverter 6 umfasst. Mit dem Gebläsekonverter 6 wird Raumluft durch eine untere Einlassöffnung 7 des Gehäuses 2 eingesaugt und zu einer oberen Auslassöffnung 8 geleitet und aus dem Gehäuse 2 ausgeleitet.
  • Trinkwasser sowie Wärmeenergie als auch Abwasser wird über Anschlüsse 9 dem Raumgerät 1 zu- und abgeführt. Diverse Ventile 10, die zum Teil elektrisch/motorisch steuerbar sind, sind zur vorteilhaften hydraulischen Führung bzw. Leitung vorgesehen.
  • Weiterhin ist ein Wärmetauscher 11 zur Erwärmung des Trinkwassers des Speichers 3 vorgesehen, z.B. als Rohrwendel-Wärmetauscher 11 gemäß Figur 1 oder als Plattenwärmetauscher 11 gemäß Figur 2 ausgebildet. Zudem kann optional ein elektrischer Heizstab 12 zur Erwärmung des Trinkwassers des Speichers 3 vorgesehen werden.
  • In der vorteilhaften, alternativen Variante gemäß Figur 7 ist einer der Wärmetauscher 4 als eine optional einbaubare Gehäusewand-Heizung 40 ausgebildet, die die (metallische) Wand des Gehäuses 2 erwärmt und somit die Raumluft.
  • Darüber hinaus sind in der Variante gemäß Figur 7 zudem Temperatursensor 30, 31 schematisch dargestellt, womit die Temperatur des Trinkwasserspeichers 3 und der Raumluft bzw. des (von Raumluft durchströmbaren) Innenraumes des Gehäuses 2 bzw. der Einheit 1 ermittelbar und in vorteilhafter Weise zur Kontrolle, Steuerung bzw. Regelung des Heizsystems verwendbar ist.
  • Gemäß dem schematisch dargestellten Hydraulikschema kann das Raumgerät 1 in vorteilhafter Weise mit Umschaltung zwischen Warmwasserbetrieb und Heizbetrieb sowohl durch Oberflächenheizung 40 als auch durch zwei mit einem Kompaktventilator 6 ausgestattete und hydraulisch parallel geschaltete Luft-Wasserwärmetauscher 4 die z.B. in Form von Rippenrohrwärmetauscher 4 ausgeführt werden.
  • Zur Steuerung bzw. Kontrolle und Information kann ein Display 13 vorgesehen werden, mit dem z.B. das Raumgerät 1 konfiguriert bzw. parametrisiert werden kann (vgl. Figur 3).
  • In Figur 4 wird eine beispielhafte Aufstellung bzw. Nutzung des Raumgerätes 1 in einer Zwei-Zimmerwohnung veranschaulicht, das sowohl zur Kühlung als auch zur Beheizung des Wohnraumes 14 und ggf. indirekt von benachbarten Räumen 15, beispielsweise mittels eines Lüftungsgebläses 23, 24 oder dergleichen. Ein Gang/Flur 16 ist ggf. nicht beheizbar. Dagegen kann einer der benachbarten Räume 15 ein Bad/WC sein und u.a. eine Dusche 17 aufweisen. Die Dusche 17 bezieht ihr Warmwasser vom Raumgerät 1 des Wohnraumes 14 mittels entspr. Wasserleitungen, wobei ggf. zusätzlich und optional eine Fußbodenheizung 18 bzw. Heizschleifen im Fußboden des Bades 15 ebenfalls Wärmeenergie vom Raumgerät 1 erhält und hierfür in vorteilhafter Weise über Heizungsrohre/-leitungen mit dem Raumgerät 1 verbunden ist.
  • Darüber hinaus sind in Figur 4 optional einbaubare und/oder kombinierbare (aktive, elektrische) Gebläse 23, 24 bzw. sog. "Überströmer" 23, 24 bzw. Lüfter 23, 24 schematisch dargestellt, die zur Verstärkung bzw. Verbesserung des Luftaustausches bzw. der Luftbewegungen in der Wohnung und damit zur Verbesserung der Wärmeversorgung der Räume 14, 15, 16 vorgesehen werden können. Diese können wahlweise in eine Wand des Raumes 14, 15, 16 und/oder eine Tür eines Raumes 14, 15, 16 eingebaut werden. Alternativ können die Lüfter 23, 24 auch als passive bzw. druckgeführte Lüfter-Ventile, Durchgangsöffnungen oder dergleichen ausgebildet werden.
  • System REKS mit punktueller Wärmeeinbringung in die Wohneinheit durch den im REKS Raumgerät und Wärmeverteilung über sogenannte Die o.g. aktiven Überströmer bzw. Lüfter 23, 24 ermöglichen in vorteilhafter Weise einen Luftaustausch mit einem weiteren Raum und halten so z.B. eine Wohneinheit auf ein Temperaturniveau. Derartige, aktive "Überströmer" 23, 24 bzw. Zonenlüfter sind bereits am Markt verfügbare Produkte, werden jedoch aktuell meist nur zur Verbesserung der Raumluftqualität durch Regelung des CO2-Gehalts und der relativen Feuchte eingesetzt, z.B. bei Räumen ohne Fenstern oder Bädern. Gemäß der Erfindung werden diese bzw. allgemein Lüfter 23, 24 in vorteilhafter Weise zur Wärmeverteilung bei punktueller Wärmeeinbringung verwendet, ohne ein wassergeführtes oder luftgeführtes Verrohrungsystem zu verwenden. Die Wärmeverteilung erfolgt durch die in den Türen/Wänden eingebauten Ventilatoren bzw. Lüfter 23, 24, die die warme Luft verteilen bzw. austauschen und so dazu führen, dass nur eine Heizwärmeabgabe pro Wohneinheit notwendig ist.
  • Vorzugsweise erfolgt ein Druckausgleich zum peripheren Raum über einen Lüfter 23, 24 in aktiver und/oder passiver Weise bzw. Komponenten über die Türe oder in der Wand eingesetzten aktiven Überströmern 23 ,24 ohne festinstalliertes Rohrsystem. Besondere Vorteile sind z.B.:
    • Alternative zu wassergeführter Wärmeverteilung z.B. Fußbodenheizung 18 oder Heizkörper 32,
    • geringere bauliche Installationen notwendig gegenüber Installation eines wassergeführten Wärmeverteilsystem,
    • z.B. in der Sanierung von Gebäuden 22 ohne wassergeführte Wärmeverteilung.
  • In Figur 5 ist schematisch ein Gebäude 22 in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellt, das z.B. vier Stockwerke bzw. Wohneinheiten/Wohnungen mit je einem separaten/eigenen Raumgerät 1 aufweist.
  • Als Wärmequelle 19 wird bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 eine Luft-Wärmepumpe 19 (LWP) verwendet, die aus atmosphärischer Luft Wärmeenergie entnimmt und einem (geschlossenen) Heizkreislauf 20 zuführt. Der Heizkreislauf 20 umfasst im Wesentlichen eine Heizungsvorlaufleitung und eine Heizungsrücklaufleitung (Zwei-Leiter-System), die Wärmeenergie jedem Raumgerät 1 jeder Wohneinheit zuführt. Hierbei ist in vorteilhafter Weise eine Regeleinheit 21 bzw. ein Regelgerät 21 vorhanden, das u.a. die elektronische/elektrische Kontrolle/Steuerung des System umfasst.
  • In Figur 6 wird ähnlich bzw. alternativ zur Variante gemäß Figur 4 eine zweite, beispielhafte Aufstellung bzw. Nutzung des Raumgerätes 1 in einer Zwei-Zimmerwohnung veranschaulicht, das sowohl zur Kühlung als auch zur Beheizung des Wohnraumes 14 und hier zudem auch direkt von benachbarten Räumen 15, beispielsweise mittels Heizungsleitungen 26, d.h. Heizungsvorlauf und Heizungsrücklauf.
  • Ein Gang/Flur 16 ist wiederum ggf. nicht beheizbar. Dagegen kann einer der benachbarten Räume 15 ein Bad/WC sein und u.a. eine Dusche 17 aufweisen. Die Dusche 17 bezieht ihr Warmwasser vom Raumgerät 1 des Wohnraumes 14 mittels einer entspr. Wasserleitung 25, wogegen ein Waschbecken 29 des Raumes 14 bzw. der Wohn-/Küche 14 über eine Warmwasserleitung 25 warmes Trinkwasser erhält.
  • Gemäß Figur 6 zusätzlich eine Fußbodenheizung 18 bzw. Heizschleifen im Fußboden des Bades 15 vorgesehen, womit diese ebenfalls Wärmeenergie vom Raumgerät 1 erhält und hierfür in vorteilhafter Weise über Heizungsrohre/-leitungen 26 mit dem Raumgerät 1 verbunden ist. Zusätzlich bzw. optional weist der Raum 15 bzw. ein Schlafzimmer 15 einen sog. Radiator 32 bzw. Heizkörper 32 auf, der wiederum Heizenergie mittels Leitungen 26 vom Raumgerät 1 erhält.
  • Bei der in Figur 6 schematisch dargestellten Variante umfasst jede Wohneinheit/Wohnung, d.h. die dargestellte Wohnung, eine separate bzw. eigene Energiequelle 27 bzw. eine separate bzw. eigene Wärmepumpe 27, die außen an der Außenwand der Wohnung bzw. des Gebäudes angeordnet/fixiert/aufgehängt ist. Dies erhöht die Flexibilität und/oder verbessert die Möglichkeiten für eine Nachrüstung bzw. eine Heizungssanierung ohne großen Aufwand.
  • Grundsätzlich kann anstatt einer zentralen Wärmequelle 19 (vgl. Figur 5) eine komplett dezentrale Lösung umgesetzt werden, wie dies in Figur 6 schematisch angedeutet ist.
  • Eine entsprechende Hydraulikverschaltung kann bei einem Raumgerät 1 mit einer dezentralen Luft-Wasser-Wärmepumpe 27 aufweisen (vgl. Figur 6), wie sie z.B. für die Sanierung oder im Neubau verwendet werden kann. Dabei dient das Raumgerät 1 als Innengerät für die WP 27 und übernimmt in vorteilhafter Weise neben der Raumheizung und Kühlung, Warmwasserbereitung und Heizkreisverteilung auch die Steuerung der Wärmepumpe 27 über ein Bussystem. Das Gerät 1 ist eine sog. "All-in-one-Lösung" für die kostengünstige Sanierung. Die für die Heizung notwendige UWP, Membranausdehungsgefäß und Sicherheitsventil etc. können ebenfalls integriert werden.
  • Besondere Vorteile hierbei sind u.a.: kein Lärm durch WP an der Fassade, minimale Verrohrung und Installationsaufwand, einfacher Austausch, alle sonst in Unterputz oder zusätzlichen Geräten installierte Komponenten können integriert bzw. vermieden werden.
  • Ohne nähere Darstellung kann ein Regelgerät 21 bzw. die Regeleinheit 21 (vgl. Figur 5) im Raumgerät 1 oder an der separaten bzw. eigenen Energiequelle 27 bzw. Wärmepumpe 27 z.B. außen an der Außenwand der Wohnung bzw. des Gebäudes angeordnet/fixiert/aufgehängt werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Raumgerät 1 ist eine komplette Lösung für Warmwasserbereitung, Heizung und Kühlung. Das Raumgerät 1 ist in vorteilhafter Weise als Wärme- und Kältezentrale 1 in einer Wohneinheit ausgebildet, wird direkt im Wohnraum 14 aufgestellt und gibt dort Wärme ab oder entzieht Wärme dem Raum, nämlich über einen integrierten Wärmetauscher 4, z.B. in Form eines Gebläsekonvektors 6 mit Wärmetauscherfläche 5 oder dergleichen.
  • Ein sog. integrierter Registerboiler 3 oder ggf. alternativ ein Plattenwärmetauscher 11 mit Warmwasserbehälter 3 erzeugt und speichert zu bestimmten Zeiten Trinkwarmwasser. Über den Anschluss 9 eines Heizkreisverteilers oder weiterer Wärmeverteiler können weitere Räume 15 mit Heizwasser geheizt oder gekühlt werden. Zum Betrieb kann als Energiequelle 19 eine Luft-Wasser Wärmepumpe 19, Sole-Wasser Wärmepumpe, Gasheizgerät oder Fernwärmeübergabestation verwendet werden.
  • Das Raumgerät 1 bietet in vorteilhafter Weise außerdem die Möglichkeit z.B. eines integrierten Wärmemengenzählers zur automatischen Heizwärmeabrechnung innerhalb eines Wohngebäudes.
  • Über einen ggf. optional vorzusehenden, zusätzlichen, im Warmwasserbereiter 3 integrierten, elektrischen Heizstab 12 als Zusatzheizung oder dergleichen lässt sich darüber hinaus Trinkwarmwasser elektrisch bereiten, z.B. mit einer Photovoltaikanlage zur Nutzung von eigenem Solarstrom bzw. zur Erhöhung des Eigenverbrauchs einer PV-Anlage.
  • Das Raumgerät 1 kann an einer Wand mit den entsprechenden Anschlussleitungen oder im Eck eines Raumes aufgestellt werden. Dabei wird Luft vorzugsweise im unteren Bereich/Abschnitt des Raumgerätes bzw. auf Bodenhöhe angesaugt (Öffnung 7) und erwärmt/gekühlt am oberen oder ggf. mittleren Bereich/Abschnitt des Geräts frontal oder auf der Oberseite bzw. der oberen Stirnseite des Gerätes, d.h. der Draufsichtfläche, in den Raum ausgeblasen (Öffnung 8).
  • Beispielsweise über ein im Gerät 1 integriertes Userinterface 13, z.B. Touchscreen und/oder Handschalter, kann in vorteilhafter Weise die Raumsoll-Temperatur und/oder Zeitprogramme etc. eingestellt werden und ggf. der Energieverbrauch oder andere/weitere Daten/Informationen abgelesen werden. An eine vorteilhafte Steuerung bzw. Kontrolleinheit, d.h. sog. "Elektronik" des Raumgeräts 1 können weitere Raumthermostate etc. angeschlossen werden. Diese "Elektronik" des Raumgeräts 1 verteilt/kontrolliert beispielsweise das Heizwasser entsprechend in weiteren, optionalen Wärmeverteilern 18 anderer Räume 15.
  • Die Raumgeräte 1 können mit verschiedenen Wärme-/Kälteerzeugern 19 betrieben werden. Es bieten sich Sole-Wasserwärmepumpen, Luft-Wasserwärmepumpen 19 oder andere Wärmepumpen an für die Versorgung mit Heiz- und Kühlwasser. Für den reinen Heizbetrieb kann Fernwärme mit einer Übergabestation oder ein Brennwertgerät jeglicher Art genutzt werden.
  • Für alle Betriebszustände ist in vorteilhafter Weise ein Zweileitersystem 20 ausreichend, z.B. bestehend aus 1x Heizungsvorlauf, 1x Heizungsrücklauf. Dabei wird in vorteilhafter Weise der Heiz-/Kühl- und Warmwasserbetrieb zeitlich getrennt verwirklicht, z.B. zwei Mal täglich mehrere Stunden Warmwasserbereitung, dazwischen Heiz-/Kühlbetrieb. Sollte dazwischen das Warmwasser nicht ausreichen, kann ggf. der Speicher 3 bzw. Registerboiler 3 in vorteilhafter Weise elektrisch nachgeheizt werden (Heizstab 12). Durch die dezentrale Warmwasserbereitung in der Wohneinheit ist es nicht notwendig eine Zirkulationsleitung einzurichten, was sowohl konstruktiven als auch finanziellen Aufwand einspart.
  • Eine vorteilhafte Regeleinheit 21 ist beispielsweise eine Elektronikeinheit 21 bei dem sich im Haus befindlichen Teil der Hydraulik des Wärmeerzeugers, die den Wärmeerzeuger und die Raumgeräte 1 in jeder Wohneinheit steuert. Die Regeleinheit 21 kommuniziert dabei vorzugsweise über ein Bussystem mit den einzelnen Geräten/Komponenten 1. Außerdem kann ebenfalls über ein Bussystem ein vorhandenes Hausleitsystem eingebunden werden. Die Regeleinheit 21 koordiniert u.a. die zeitlich vom Heiz-/ Kühlbetrieb getrennte Warmwasserbereitung mit den einzelnen Raumgeräten 1, z.B. täglich zwei Mal Warmwasserbereitung, dazwischen Heiz- oder Kühlbetrieb.
  • Der Anschluss 9 des Geräts 1 erfolgt vorzugsweise auf einer Rückseite des Gehäuses 2, z.B. über acht im Hydraulikplan beschriebene Anschlüsse (vgl. Figuren 1-3). Außerdem wird eine Verbindung mit dem Bus-System zur Regeleinheit 21 und einer elektrischen Spannungsversorgung hergestellt. Das Gerät 1 ist dann betriebsbereit.
  • Die vorteilhaften Wohnungsstationen/Raumgeräte 1 für Warmwasserbereitung und Heizung/Kühlung weisen erfindungsgemäß die Funktion der Wärme- und Kälteabgabe in den Aufstellungsraum 14 auf. Die Aufstellung erfolgt möglichst direkt/unmittelbar im zu beheizenden Gebäuderaum 14 bzw. Wohnraum 14 für die optimale Wärmeverteilung.
  • Gemäß der Erfindung ist es möglich eine komplette Lösung "plug&play" für z.B. den Niedrigst- und Passivhausstandard zu realisieren, da dort die punktuelle Einbringung von Wärme und Kälte ohne weitere Wärmeverteiler für die ganze Wohneinheit von besonderem Vorteil sein kann.
  • Einige, wesentliche Vorteile der Erfindung sind z.B.:
    • □ vereint Heizen, Kühlen, Warmwasserbereitung und
    • □ keine Wärmeverteilung im Wohnraum notwendig,
    • □ funktioniert mit vielen Heizwärmequellen,
    • □ keine Hygieneprobleme und Warmwasserzirkulationsleitungen durch dezentrale Warmwasserbereitung,
    • □ spart erheblich Installationskosten durch Nutzung eines Zweileitersystems und Integration aller notwendigen Komponenten in ein Gerät 1, d.h. innerhalb eines Gerätegehäuses 2,
    • □ für Neubau und Sanierung im mehrgeschossigen Wohnbau geeignet,
    • □ kann in der Endphase des Bauvorhabens eingebaut werden,
    • □ kann weitere Heizwärmeverteiler versorgen, abrechnen und steuern.
  • So kann gemäß der Erfindung ein System umgesetzt werden, wobei in vorteilhafter Weise das System aus einer Regeleinheit 21 und mehreren Raumgeräten 1 besteht. Die Regeleinheit 21 ist vorzugsweise ein elektronisches Steuergerät 21 und gibt in vorteilhafter Weise den einzelnen Raumgeräten 1 über ein nicht näher dargestelltes Bussystem vor, ob diese hydraulisch in den Warmwasserbereitungsmodus verfallen sollen oder je nach Raumtemperatur heizen oder kühlen können/sollen.
  • Die Regeleinheit 21 bzw. das Regelsystem besteht außerdem aus einer eigens entwickelten Hydraulikschaltung mit mehreren Umschaltventilen die in Kombination mit einer Wärmepumpe z.B. folgende Betriebsmodi erlauben: Die Hydraulikschaltung sorgt dafür, dass der Speicher 3 bzw. Pufferspeicher 3 auf verschiedenen Höhen mit auf verschiedenem Temperaturniveau erwärmten Heizungswasser beladen werden kann. Für den Kühlmodus wird der Pufferspeicher 3 kurzgeschlossen oder es wird Kaltwasser in einen separaten Kühlpufferspeicher geladen.
  • Die Regeleinheit 21 gibt über ein Bussystem der Wärmepumpen die gewünschte Vorlauftemperatur vor dadurch kann zwischen verschiedenen Temperaturniveaus zwischen Heizbetrieb, Warmwasserbetrieb und Kühlbetrieb variiert werden. Dies kann z.B. folgender Maßen umgesetzt werden:
    1. 1. Heizbetrieb, z.B. Vorlauftemperatur zwischen 30°C und 60°C,
    2. 2. Warmwasserbereitungsbetrieb, z.B. >55°C,
    3. 3. Kühlbetrieb, wobei der Pufferspeicher 3 im Bypassmodus ist, z.B. 10-18°C.
  • Allgemeine Vorteile des Systems gemäß der Erfindung:
    • Heizen, Kühlen und Warmwasserbereitung in einem ZweiLeitersystem (1x Heizwasservorlauf und 1x Heizwasserrücklauf) möglich (normalerweise 4-Leitersystem: 2x für Heizungsvorlauf und Rücklauf und 2x für Trinkwarmwasserzirkulation zu den Zapfstellen),
    • Heizen, Warmwasser und Kühlen nur in Kombination mit einer Wärmepumpe möglich,
    • Heizen, Warmwasser auch mit z.B. Fernwärmeübergabestation oder Brennwertkessel etc. möglich.
  • In vorteilhafter Weise wird gemäß der Erfindung das Raumgerät 1 üblicherweise derart ausgebildet, dass es keine Wärme erzeugt, es beinhaltet keine Kältemaschine, es nutzt keine Abwärme zur Wärmegewinnung, sondern nutzt die im Heizungswasser befindliche Wärmeenergie zur Warmwasserbereitung und Raumheizung. Das Warmwasser wird (immer) >50°C warm gehalten, da sonst die Hygienenormen nicht eingehalten werden.
  • Die integrierte Raumheizung im Raumgerät 1 wird über Heizungswasser und nicht mit Kältemittel versorgt, um den Raum 14, 15, 16 zu heizen. Das Raumgerät 1 erzeugt Warmwasser durch hydraulische Verschaltung zwischen dem Wärmetauscher zur Raumheizung und dem Wärmetauscher im Warmwasserbehälter und nicht, durch die Abwärme eines Kältekreises.
  • Das Raumgerät 1 kann nicht nur den Raum 14, 15, 16 heizen, sondern auch kühlen. Durch die vorteilhafte hydraulische Schaltung ist eine Umschaltung zwischen Warmwasserbereitung und Heiz-/Kühlbetrieb möglich. So sind die besonderen Vorteile und/oder Merkmale des Raumgeräts 1 gemäß der Erfindung einzeln oder in Kombination miteinander umsetzbar:
    • Bewusst kein Kältekreis mit Kompressor integriert, daher auch kein tiefen Geräusche die sonst wie beim Stand der Technik durch einen Kompressor erzeugt werden,
    • es können verschiedene Leistungen durch eine Variation der Wassertemperatur erzielt werden,
    • durch Zuführung von kaltem Heizungswasser kann auch eine Raumkühlung erfolgen,
    • Es ist kein Lüftungssystem mit Verbindung bzw. Verrohrung zum Außenbereich im Raumgerät 1 vorhanden,
    • schnelle Installation durch keine zusätzlichen Wärmetauscher im Aufstellungsraum des Raumgeräts 1 bzw. in der gesamten Wohneinheit beim Einsatz aktiver Überströmer 23, 24. Vorteilhafte Voraussetzung dafür ist möglichst ein entsprechend geringer Heizwärmebedarf, wie es z.B. beim Bau nach Passivhausstandard vorhanden ist,
    • durch die dezentrale Warmwasserbereitung kann in vielen Fällen auf eine Zirkulation verzichtet werden,
    • gemäß der Erfindung ist z.B. eine Trinkwarmwassererzeugungseinheit vorgesehen, die eine Gebäuderaumheizung beinhaltet, die die Wärmeenergie aus dem Heizwasser über einen Wasser-Luft-Wärmetauscher direkt in den zu beheizenden Raum 14, 15, 16 abgibt,
    • das Raumgerät 1 verwendet in einer vorteilhaften Variante sowohl einen Rippenrohrwärmetauscher 4 mit aufgesetztem Gebläse 6 als auch zumindest ein hydraulisch parallel geschaltetes Wandheizungspaneel, das/die z.B. in das Gehäuse 2 eingelassen sind, beispielsweise als wassergeführte Heizschlangen in ein Wärmeleitbleich eingelassen. Dies führt zu einem erhöhten Anteil an Strahlungswärme und soll dazu beitragen ein vorteilhaft angenehmes "Raumgefühl" zu realisieren,
    • beim Raumgerät 1 werden Wärmetauscher für die Raumheizung hydraulisch zugeschalten. Dies erfolgt in vorteilhafter Weise abhängig von der Vorlauftemperatur und der Raumtemperatur, z.B. in einem Thermostatbetrieb.

Claims (12)

  1. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage mit wenigstens einem Gebäuderaum, mit wenigstens einer Auslaufarmatur (17) wie ein Wasserhahn und/oder Duschkopf und mit einer Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit (1) zum Aufstellen/Anordnen in dem Gebäuderaum (14) und zum Erzeugen von Trinkwarmwasser mit einem Trinkwarmwasserspeicher (3) zum Speichern und Abgeben von Trinkwarmwasser, insb. Brauchwasser, an die Auslaufarmatur (17), wobei wenigstens eine Trinkwasser-Wärmetauschervorrichtung (11) zum Erwärmen des Trinkwassers des Trinkwarmwasserspeichers (3) vorgesehen ist, wobei innerhalb eines Gehäuses (2) und/oder einer Ummantelung (2) wenigstens der Trinkwarmwasserspeicher (3) und die Trinkwasser-Wärmetauschervorrichtung (11) angeordnet sind, wobei zumindest an dem Gehäuse (2) und/oder der Ummantelung (2) wenigstens eine Gebäuderaum-Heizfläche (5) für ein Heizen/Erwärmen des Gebäuderaumes (14) vorgesehen ist, wobei das Gehäuse (2) und/oder die Ummantelung (2) wenigstens eine Lufteinströmöffnung (7) zum Einströmen von Raumluft des Gebäuderaumes (14) und wenigstens eine Luftausströmöffnung (8) zum Ausströmen von Raumluft in den Gebäuderaum (14) umfasst, wobei die Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit (1) als Raumheizelement des Gebäuderaumes/Wohnraumes (14) ausgebildet ist, wobei wenigstens eine Kühleinheit (4, 19) zum Kühlen einer Kühlfläche (5) vorgesehen ist, wobei die Gebäuderaum-Heizfläche (5) als die Kühlfläche (5) der Kühleinheit (4, 19) ausgebildet ist und dass der Gebäuderaum (14) als Wohnraum (14) ausgebildet ist, so dass die Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit, Wohnraum (14, 15, 16) aufgestellt/angeordnet ist, und wobei die Auslaufarmatur in einem Küchenraum (14) und/oder Bad/Waschraum (14, 15) und/oder Toilettenraum (14, 15) angeordnet ist.
  2. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Heizwasser-Wärmetauschereinheit (4) die Gebäuderaum-Heizfläche (5) umfasst, wobei die Heizwasser-Wärmetauschereinheit (4) innerhalb des Gehäuses (2) und/oder der Ummantelung (2) angeordnet ist.
  3. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Heizeinheit (19) zum Beheizen der Gebäuderaum-Heizfläche (5) vorgesehen ist.
  4. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheit (19) als separates Gerät (19) ausgebildet und/oder in einem separaten Gerätegehäuse angeordnet ist.
  5. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheit als externe Energiequelle zum Erzeugen von Wärmeenergie ausgebildet ist, so dass wenigstens der Trinkwarmwasserspeicher (3) und die Trinkwasser-Wärmetauschervorrichtung (11) mit der Wärmeenergie der externen Energiequelle/Heizeinheit erwärmbar ist.
  6. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizfluideinheit und/oder wenigstens zwei Heizfluidleitungen zwischen dem/der Gehäuse/Ummantelung (2) und der Heizeinheit (19) und/oder dem separaten Gerät (19) und/oder dem separaten Gerätegehäuse vorgesehen/angeordnet ist/sind.
  7. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwasser-Wärmetauschereinheit als Kühleinheit ausgebildet ist.
  8. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Heizeinheit zum Erzeugen von Heizenergie für den Gebäuderaum und/oder für das Trinkwarmwasser des Trinkwarmwasserspeichers ausgebildet ist und/oder dass wenigstens eine Kühleinheit zum Kühlen einer Kühlfläche und/oder des Gebäuderaums vorgesehen ist.
  9. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wärmepumpeneinheit die Heizeinheit und/oder die Kühleinheit umfasst.
  10. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpeneinheit ein Wärmepumpen-Gehäuse aufweist, wobei zwischen der Wärmepumpeneinheit und der Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit und/oder des Gehäuses Fluidleitungen, insb. Wasserleitungen, eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufes vorgesehen sind, wobei insbesondere die Wärmepumpeneinheit wenigstens teilweise an einer Außenhülle wie an einer Außenwand und/oder einem Gebäudedaches des Gebäudes und/oder in einem Heizraum und/oder einem Kellerraum des Gebäudes angeordnet ist.
  11. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebäude mehrere Wohneinheiten/Wohnungen mit wenigstens einem Gebäuderaum und/oder Wohnraum (14) aufweist, wobei jede der mehreren Wohneinheiten/Wohnungen (14) jeweils eine Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit (1) und jeweils eine als die Heizeinheit (19) und/oder separates Gerät (19) und/oder externe Energiequelle (19) ausgebildete Wohnungsheizeinheit (19) und/oder Wohnungswärmepumpeneinheit (19) und/oder Wohnungskühleinheit (19) aufweist.
  12. Trinkwarmwasser-Erzeugungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebäude mehrere Wohneinheiten/Wohnungen (14) mit wenigstens einem Gebäuderaum und/oder Wohnraum (14) aufweist, wobei jede der mehreren Wohneinheiten/Wohnungen (14) jeweils eine Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheit (1) aufweist und wobei insbesondere eine als die Heizeinheit (19) und/oder separates Gerät (19) und/oder externe Energiequelle (19) ausgebildete, einzige/gemeinsame Heizeinheit (19) und/oder Wärmepumpeneinheit (19) und/oder Kühleinheit (19) für die Trinkwarmwasser-Erzeugungseinheiten der mehreren Wohneinheiten/Wohnungen vorgesehen ist.
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