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  • 类似技术
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1980000490A1
    申请号:PCT/DE1979/000095
    申请日:1979-08-23
    公开日:1980-03-20
    发明作者:H Crede
    申请人:H Crede；
    IPC主号:F25B30-00
    专利说明:
    [0001] Vorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme nach dem Wärmepumpenprinzip
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme nach dem Wärmepumpenprinzip aus umgebenden Wärmequellen, wie Außenluft, Sonneneinstrahlung usw., Hausabwässern und aus der Abwärme eines Wärmepumpen-Antriebsverbrennungsmotors.
    [0003] In den Deutschen Patentanmeldungen P 26 34 233.6-13 und P 27 15 075.0 sind Wärmepumpenanlagen zur Gewinnung von Heizwärme aus umgebenden Wärmequellen beschrieben, die mit einem Wasserspeicher arbeiten, der einerseits mit den umgebenden Wärmequellen und andererseits über einen Verdampfer mit dem Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe in Wärmetausch steht. Durch den Entzug von Wärme aus dem Wasserspeicher in den Kältemittelkreislauf steht dieser Wasserspeicher ständig auf einem sehr niedrigen Temperaturniveau, im all-gemeinen 0ºC, so daß im Winter fast immer, außer in Frostperioden, ein Wärmetransport von den wärmeren Wärmequellen in den Wasserspeicher möglich ist. Da die über den Kältemittelkreislauf in einen Heizungskreislauf überführte Wärmemenge im wesentlichen ausschließlich dem Wasserspeicher entzogen wird, ist bereits zur Beheizung eines Einfamilienhauses ein relativ großer Wasserspeicher erforderlich.
    [0004] Eine Verkleinerung des Wasserspeichers ist möglich, wenn nach der Lehre von "Öl + Gasfeuerung 12/ 1976" Seite 676 als Wärmepumpenantrieb ein Diesel-Motor eingesetzt wird, dessen Abgaswärme und Kühlwasserwärme zumindest teilweise in den Heizungskreislauf überführt werden,welche Wärmemengen durch die Wärmepumpe nicht mehr aufgebracht zu werden brauchen.
    [0005] Die Wärmepumpenanlage nach der US-PS 3 563 304 ver- wendet zwei Kältemittelverdampfer, von denen der erste mit der umgebenden Luft und der zweite mit einem Wasserspeich in Wärmetausch steht. Über den ersten Verdampfer erfolgt die Hauptwärmezufuhr, solange die Umgebungstemperaturen wesentlich über 0°C liegen. Bei geringeren Außentemperaturen, insbesondere während Frostperioden, wird dem Wasserspeicher unter Eisbildung die benötigte Wärme durch den zweiten Verdampfer entzogen. Das Zurückschmelzen des Eises erfolgt zu Zeiten billigen Nachtstroms durch elektrische Widerstandsheizung. Nachteilig ist der dennoch relativ hohe Stromverbrauch durch die elektrische Widerstandsheizung, die sehr häufig eingeschaltet werden muß, da bereits bei Außentemperaturen von etwa 5 - 8°C der Außenluft-Verdampfer aufgrund Vereisung nicht mehr die zur Beheizung erforderliche Wärmemenge heranschaffen kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme nach dem Wärmepumpenprinzip aus umgebenden Wärmequellen zu schaffen, die mit einem relativ kleinen Wasserspeicher auskommt. Die zu schaffende Vorrichtung soll zudem ohne elektrische Zusatzheizung auskommen und umweltfreundlich arbeiten.
    [0006] Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch einen Kältemittelkreislauf mit einem ersten, mit der Außenluft in Wärmetausch stehenden Verdampfer und mit einem nachgeordneten zweiten, mit einem Wasserspeicher in Wärmetausch stehenden Verdampfer, welcher Wasserspeicher seinerseits mit Wärmequellen, wie Sonneneinstrahlung, Hausabwässer, in Wärmetausch steht sowie einen Kältemittelverflüssiger enthält , der bei warmer Witterung vorübergehend in den Kältemittelkreislauf einschaltbar ist.
    [0007] Der die Außenluftwärme nutzende erste Verdampfer ist im Kältemittelkreislauf unmittelbar hinter dem Expansionsventil angeordnet. Bei kaltem Wetter und/oder weitgehender Windstille wird darin weniger Kältemittel verdampfen als bei warmer und/oder stark windiger Witterung. Der nach Durchlaufen des Außenluft-Verdampfers noch flüssige Teil des Kältemittels wird beim anschließenden Durchgang durch die im Wasser- bzw. Latentwärmespeicher befindliche Kältemittelleitung verdampft. Durch dieses sich selbst regulierende
    [0008] Zusammenwirken beider Verdampfer wird die nach der jeweiligen Witterung gerade verfügbare Außenluftwärme zur Kältemittelverdampfung genutzt. Reicht diese dafür nicht vollständig aus, wird die jeweilige Restflüssigkeit durch Energieentnahme aus dem Latentspeicher verdampft. Die Größe des Außenluft-Verdampfers und des Latentwärmespeichers sind in einer wirtschaftlich optimalen Weise aufeinander abzustimmen, wobei zu berücksichtigen ist, daß nicht immer Platz für das Aufstellen eines größeren Speicherbeckens vorhanden ist. Ferner ist in solche Betrachtungen miteinzubeziehen, daß es doch einmal lange kalt sein kann und dann nach Vereisung des Speicherbeckens nicht mehr genügend Verdampfungswärme entzogen werden kann. Dieses Problem kann man, ohne den Außenluft-Verdampfer überdimensionieren zu müssen, dadurch lösen, daß dem Außenluft-Verdampfer ein oder mehrere Gebläse zugeordnet werden, die unter der Kontrolle eines Außenluft-Temperaturfühlers und evtl. eines Windmessers stehen. Dieser Außenluft-Temperaturfühler setzt das bzw. die Gebläse erst ab Unterschreitung einer einstellbaren Außenlufttemperatur, z.B. -10°C, in Betrieb, um für eine durch das Gebläse bestimmbare Mindestluft— geschwindigkeit zu sorgen. Damit läßt sich für diese Zeiten der Spitzenbelastung Außenluft-Verdampferfläche sparen, die in wärmeren Zeiten nicht benötigt wird. Auch der Latent-wärmespeicher kann kleiner gehalten werden.
    [0009] Das zuschaltbare Gebläse kann für eine bestimmte konstante Mindestluftgeschwindigkeit ausgelegt sein oder aber einen unter der Kontrolle des Außenluft-Temperaturfühlers stehenden Drehzahlregler aufweisen, um die Gebläsedrehzahl mit fallender Außenlufttemperatur zu steigern.
    [0010] Wie ausgeführt, wird während ungünstiger Witterungsbedingungen der Wärmevorrat des Latentwärmespeichers, notfalls bis hin zur teilweisen Vereisung des Wasserinhalts, herangezogen. Umgekehrt kann der Außenluft-Verdampfer in Perioden warmen Wetters, z.B. ab einer Außentemperatur von + 10ºC, zur Regenierierung des Energievorrats im Latentwärmespeicher genutzt werden. Bei derart warmem Wetter reichen Motorabwärme und die Wärme der Auspuffgase für die Beheizung des Hauses aus. Der Wärmepumpenprozeß wird dann mittels temperaturgesteuerter automatischer Umschaltung benutzt, um mit hohem Wirkungsgrad Außenluftwärme über einen zusätzlichen, im Latentwärmespeicher befindlichen Verflüssiger in den Latentwärmespeicher zu bringen.
    [0011] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnung näher beschrieben, die schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme zeigt.
    [0012] Der Kältemittelkreislauf der Vorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme setzt sich, wie z.B. in den Patentanmeldungen P 26 34 233.6-13 und P 27 15 075.0 beschrieben, aus einem Kompressor 1, einem mit dem Heizungskreislauf 2 in Wärmetausch stehenden Kondensator 3, einem Entspannungsventil 4 und aus einem in einen Wasserspeicher 5 eingetauchten Kältemittelverdampfer 6 zusammen. Dem in den Wasserspeicher ein— getauchten Kältemittelverdampfer 6 ist jedoch ein Außenluft- Verdampfer 7 vorgeschaltet, der je nach Außenwitterung einen mehr oder minder großen Teil des Kältemittels verdampft und damit den Wasserspeicher 5 entlastet. Der Außenluft-Verdampfer 7 hat die weitere Aufgabe, bei verhältnismäßig warmerWitterung zur Regenerierung des Wasserspeichers Außenluftwärme verstärkt in den Wasserspeicher zu überführen. Hierzu ist in den Kältemittelkreislauf unmittelbar nach dem Kompressor 1 ein Zwei-Wege-Magnetventil 8 eingeschaltet, das bei entsprechend warmer Witterung den aus dem Kompressor kommenden Kältemitteldampf nicht in den Kondensator 3 des Heizungkreislaufs 2 leitet, sondern in den in den Wasserspeicher eingetauchten Verflüssiger oder Kondensator 9. Die durch den Außenluftverdampfer 7 aufgenommene Außenluftwärme und die in Wärme verwandelte Verdichtungsarbeit des Kompressors dient dann ausschließlich der Erwärmung des Wasserspeichers , während die Aufheizung des Heizkreislaufs 2 durch die Abwärme des zum Antrieb des Kompressors 1 vorgesehenen Dieselmotors 10 erfolgt. Hierzu stehen einerseits der Kühlwasserkreis lauf 11 und andererseits die Auspuffleitung 12 des Die -selmotors im Tausch mit parallel geschalteten Zweigen der Rücklaufleitung des Heizungskreislaufs 2.
    [0013] Der Außenluft-Verdampfer 7 weist vorteilhaft eine Batterie parallel verlaufender Verdampferrohre auf, die unter einem Schrägwinkel im Wärmeaufwind eines Hauses angeordnet sind. Zur Sicherstellung einer den Verdampfer 7 durchsetzenden Mindestluftmenge bei kalter und ruhiger Witterung sind dem Verdampfer Gebläse 16 zugeordnet, die unter der Kontrolle eines Außenluft-Temperaturfühlers 17 stehen, der die Gebläse ab Unterschreitung einer einstellbaren Außenlufttemperatur in Betrieb setzt. Die Wärmezufuhr in den Wasserspeicher 5 zum Ersatz der durch den Verdampfer 6 entzogenen Wärme erfolgt im dargestellten Fall durch
    [0014] - Sonnenkollektoren 13 über einen in den Wasserspeicher eingetauchten Wärmetauscher 14, wobei der Wirkungsgrad der Sonnenkollektoren aufgrund der niedrigen Temperatur des Wasserspeichers sehr hoch ist,
    [0015] - Hausabwässer, die in einen mit dem Wasserspeicher in Wärmetausch stehenden Behälter 15 eingeleitet werden,
    [0016] - Erdwärme und Umgebungsluftwärme, wie durch Pfeile dar gestellt, die über die Wandung des Wasserspeichers bzw. durch die Wasseroberfläche einfließen können.
    权利要求:
    Claims

    P a t e n t a n s p r ü c h e ;
    I.Vorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme nach dem Wärmepumpenprinzip aus umgebenden Wärmequellen, wie Außenluft, Sonneneinstrahlung usw., Hausabwässern, der Abwärme eines Wärmepumpen-Antriebsverbrennungsmotors, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Kältemittelkreislauf mit einem ersten, mit der Außenluft in Wärmetausch stehenden Verdampfer (7) und mit einem nachgeσrdneten zweiten, mit einem Wasserspeicher (5) in Wärmetausch stehenden Verdampfer (6), welcher Wasserspeicher seinerseits mit Wärmequellen, wie Sonnenein- strahlung, Hausabwässern, Motorwärme in mittelbarem Wärmetausch steht, sowie einen Kältemittel-Verflüssiger (9) enthält, der bei warmer Witterung vorübergehend in den Kältemittelkreislauf einschaltbar ist.
    2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auspuffleitung (12) und der Kühlkreislauf (11) des Wärmepumpen-Antriebsverbrennungsmotors (10) in mittelbarem Wärmetausch mit dem Heizungskreislauf (2) stehen.
    3.Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t durch ein nach dem Kältemittelkompressor (1) in den Kältemittelkreislauf eingeschaltetes Zwei-Wege-Magnetventil (8), das in Abhängigkeit der Außenlufttemperatur den in den Wasserspeicher eingetauchten Kältemittel-Verflüssiger (9) in den Kältemittelkreislauf einschaltet.
    4.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Außenluft-Verdampfer (7) eine Batterie parallel verlaufender Verdampfer rohre aufweist, die unter einem Schrägwinkel im Wärmeauf-wind eines Hauses angeordnet sind.
    5.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Außenluft- Verdampfer (7) ein oder mehrere Gebläse zugeordnet sind, die unter der Kontrolle eines Außenluft-Temperaturfühlers (17) stehen, der das bzw. die Gebläse erst ab Unterschrei tung einer einstellbaren Außenlufttemperatur in Betrieb setzt..
    6.Vorrichtung nach Anspruch 5, g e k e n n z e i chn e t durch ein unter der Kontrolle des Außenluft—Temperaturfühlers (17) bestehenden Drehzahlregler des bzw. der Gebläse (16) zwecks Steigerung der Gebläsedrehzahl mit fallender Außenlufttemperatur.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1980-03-20| AK| Designated states|Designated state(s): DK JP SU US |
    1980-03-20| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): AT CH DE FR GB NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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