DE10106975A1 - Air-water heat pump with heat recovery, supply air preheating and cooling - Google Patents
Air-water heat pump with heat recovery, supply air preheating and coolingInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpen/Klima-Anlage mit Wärmerückgewinnung und Zuluftvorerwärmung sowie Zuluftkühlung, bestehend aus Luft/-Wasser-Wärmepumpe (1), Fortluftverteilungskammer 5a, Fortluftregelungkammer 5d, Beimischkammer 17, Niedertemperaturregelungskammer 31 und Zuluftregelungskammer 13 sowie aus Leitungen für Zuluft 12, der rückführenden Nutzwärme 21 und rückführenden Nutzwärme 21a zum Niedertemperaturkreislauf 4 sowie der Leitung für Außenluft 29 zum Niedertemperaturkreislauf 4 und der Leitung für Fortluft 5 und der Leitung für Erdwärmetauscher 11a, wobei je nach Außentemperatur über die Zuluftregelungskammer 13 geregelt wird, ob die Zuluft im Erdwärmetauscher 11a erwärmt oder abgekühlt wird oder die Außenluft direkt über das Zuluftgitter 11 in die Leitung für Zuluft 12 eintritt und als Nutzwärme im Raum A austritt. Im Heizfall durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 wird die in die Leitung für Fortluft 5 zur Erwärmung oder Kühlung der Zuluft 12 verwendet, wobei die Fortluft gesplittet über die Fortluftverteilungskammer 5a anteilsmäßig in der Beimischkammer 17 der Zuluft zugeführt wird. Ein weiterer Teil der Fortluft wird durch Fortluftregelungskammer 5d je nach Temperaturbedarf vor oder hinter dem Kreuzstromwärmetauscher in die Leitung der rückführenden Nutzwärme eingelassen.The invention relates to a heat pump / air conditioning system with heat recovery and supply air preheating and supply air cooling, consisting of air / water heat pump (1), exhaust air distribution chamber 5a, exhaust air control chamber 5d, admixing chamber 17, low-temperature control chamber 31 and supply air control chamber 13 and from lines for supply air 12, the returning useful heat 21 and returning useful heat 21a to the low-temperature circuit 4 and the line for outside air 29 to the low-temperature circuit 4 and the line for exhaust air 5 and the line for geothermal heat exchanger 11a, whereby depending on the outside temperature it is regulated via the supply air control chamber 13 whether the supply air in the geothermal heat exchanger 11a is heated or is cooled or the outside air enters the line for supply air 12 directly via the supply air grille 11 and exits as useful heat in room A. In the case of heating by the air / water heat pump 1, the air used in the exhaust air 5 is used to heat or cool the supply air 12, the exhaust air being split in the exhaust air distribution chamber 5a and fed proportionately to the supply air in the mixing chamber 17. Another part of the exhaust air is admitted into the duct of the returning useful heat through exhaust air control chamber 5d, depending on the temperature requirement, upstream or downstream of the cross-flow heat exchanger.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Luft/Wasser-Wärmepumpenanlage mit Wärmerückgewinnung insbesondere zum Beheizen und zur Warmwasserversorgung, zur Klimatisierung von Gebäuden sowie eine dazu nötige Vorrichtung.The present invention relates to a method for operating a Air / water heat pump system with heat recovery especially for Heating and hot water supply, air conditioning of buildings as well as a necessary device.
Nach dem Stand der Technik ist bekannt, als Wärmespeicher im Niedertemperaturkreislauf beispielsweise Grundwasser einzusetzen, dabei wird das Grundwasser aus großen Tiefen, wo im allgemeinen ein höheres Temperaturniveau als an der Oberfläche herrscht, gefördert und dem Verdampfer der Wärmepumpe im Niedertemperaturkreislauf zugeführt, wo dem Grundwasser Wärme entzogen, und es dann wieder ins Erdreich zurückgeleitet wird. Hierzu ist ein umfangreiches Rohrleitungssystem notwendig, welches aufwendig und kostspielig in der Planung und der Verlegung ist. Außerdem werden, bedingt durch die meist geringe Temperaturdifferenz zwischen Grundwasser und Erdoberfläche, große Mengen an Grundwasser benötigt, um diesem die nötige Wärmeenergie zu entziehen um in dem Hochtemperaturkreislauf die gewünschte Temperatur zu erzielen. Dies hat zur Folge, dass das Rohrsystem des Niedertemperaturkreislaufes relativ schnell mit Kalk oder anderen im Grundwasser enthaltenen Verunreinigungen zusetzt. Ein Reinigen oder sogar Erneuern des Rohrleitungssystem ist zwangsläufig die Folge, was jedoch sehr aufwendig und teuer ist.According to the prior art, it is known to store heat in To use low-temperature circuit, for example, groundwater the groundwater from great depths, where generally a higher one Temperature level than prevails on the surface, promoted and the evaporator fed to the heat pump in the low temperature circuit, where the groundwater Heat is extracted, and then it is returned to the ground. This is an extensive piping system necessary, which is complex and is expensive to plan and install. In addition, due to the mostly small temperature difference between groundwater and the surface of the earth, large amounts of groundwater are required to provide the necessary thermal energy withdraw to the desired temperature in the high temperature circuit achieve. This has the consequence that the pipe system of the low temperature circuit relatively quickly with lime or other contained in the groundwater Impurities. A cleaning or even renewing the Piping system is inevitably the result, but this is very complex and is expensive.
Als Wärmespeicher kann die Erdwärme auch indirekt genutzt werden. Dazu wird ein weit verzweigtes Rohrleitungssystem im Erdreich verlegt, in welchem in einem geschlossenen Flüssigkeitskreislauf, dem Niedertemperaturkreislauf die Erd wärme über einen Verdampfer an den Wärmepumpenkreislauf abgegeben wird. Dies hat den Vorteil, daß sich das Rohrsystem des Niedertemperaturkreislaufes nicht mehr mit Kalk oder anderen im Grundwasser enthaltenen Verunreinigungen zusetzen kann, es setzt aber ein äußerst weit verzweigtes Rohrleitungssystem im Erdreich voraus. In der Planung und in der Konstruktion ist dieses sehr aufwendig und teuer. Darüber hinaus kühlt sich nach einem langen kontinuierlichen Einsatz der Wärmepumpe das Erdreich im Bereich des dort vorhandenen Rohrsystems ab. Die Temperaturdifferenz zwischen Erdoberfläche und Erdwärme sinkt und damit auch der Wirkungsgrad der Wärmepumpe.Geothermal energy can also be used indirectly as a heat store. This will a widely branched piping system in the ground, in which in one closed liquid circuit, the low-temperature circuit the earth heat is transferred to the heat pump circuit via an evaporator. This has the advantage that the pipe system of the low-temperature circuit no longer with lime or other contaminants contained in the groundwater can clog, but it uses an extremely extensive piping system in the Soil ahead. This is very complex in planning and construction and expensive. It also cools down after a long period of continuous use the heat pump removes the soil in the area of the existing pipe system. The temperature difference between the earth's surface and geothermal energy decreases and therefore also the efficiency of the heat pump.
Es sind außerdem Wärmepumpenanlagen bekannt, die, die Sonnenenergie über Sonnenkollektoren als Wärmespeicher nutzen. Diese Sonnenkollektoren sind meist auf Gebäudedächer angeordnet. Dort sind sie den Witterungen, Hitze, Sonne, Regen und Schnee ausgesetzt. Eine hohe Wartungsanfälligkeit ist die Folge.There are also known heat pump systems that use solar energy Use solar panels as heat storage. These are solar panels mostly arranged on building roofs. There they are the weather, heat, sun, Exposed to rain and snow. The result is a high level of maintenance.
Weiterhin sind Luft/Wasser-Wärmepumpen bekannt diese kann man in Gebäuden aufstellen und auch davor und haben den Vorteil, daß nicht wie bei der Wasser/Wasser-Wärmepumpe, Brunnen gebohrt werden oder Rohrleitungssysteme im Erdreich verlegt werden müssen, da die Luft/Wasserwärmepumpe die Wärmeenergie aus der vorhandenen Luft im Niedertemperaturkreislauf dem Verdampfer zuführt, der dort die Wärme energie entzieht und diese über den Kondensator, der die Verbindungsstelle zu den Hochtemperaturkreislauf darstellt, abgibt. Da im Hochtemperaturkreislauf ein höheres Wärmeenergieniveau erzeugt wird und diese Wärmeenergiedifferenz als Nutzwärme über den Wärmeverbraucher im Hochtemperaturkreislauf abgegeben wird. Da die Luft/Wasser-Wärmepumpe wirkungsgradmäßig sehr abhängig von der temperierten Außenluft ist, ist eine optimale Nutzung sehr schwierig, da bei Wärmeenergiebedarf an kälteren und an kalten Tagen, die Luft/Wasser- Wärmepumpe einen schlechten Wirkungsgrad aufweist und bei Vereisungsgefahr schaltet die Luft/Wasser-Wärmepumpe komplett ab und ein zusätzlicher Wärmeenergieaufbereiter wird erforderlich. Dadurch ist die Luft/Wasser- Wärmepumpe nicht ganzjährig als monovalentes Heizsystem zu verwenden und nur ein bivalentes Heizsystem. Air / water heat pumps are also known and can be used in buildings set up and also in front of it and have the advantage that it is not like the Water / water heat pumps, wells are drilled or Pipe systems must be laid in the ground because the Air / water heat pump the heat energy from the existing air in the The low-temperature circuit feeds the evaporator, which supplies the heat there withdraws energy and this via the capacitor, which is the connection point to the Represents high-temperature circuit, emits. Because in the high temperature circuit higher thermal energy level is generated and this thermal energy difference than Useful heat emitted via the heat consumer in the high-temperature circuit becomes. Since the air / water heat pump is very dependent on the efficiency the tempered outside air, optimal use is very difficult because Thermal energy requirements on colder and cold days, the air / water Heat pump has poor efficiency and when there is a risk of icing switches off the air / water heat pump completely and an additional one Heat energy conditioner is required. This means that the air / water Heat pump not to be used as a monovalent heating system all year round and just a bivalent heating system.
Die Luft/Wasser-Wärmepumpe hat im Sommer und an wärmeren Tagen den Vorteil, daß zum Beispiel für die Warmwasserautbereitung die Wärmeenergie aus der Luft nutzt und hier einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweist, der jedoch mit zunehmender Kaltluft stetig abnimmt.The air / water heat pump has it in summer and on warmer days Advantage that, for example for hot water preparation, the thermal energy uses the air and has a very high degree of efficiency here, which, however, also increasing cold air steadily decreases.
Ein weiteres bekanntes Heiz- und Lüftungs-System sind Klimaanlagen, welche aus Zuluft- und Abluftleitung bestehen, ergänzend je nach Anforderung kommen weitere technische Mittel (Bauelemente) zu der Anlage hinzu, diese können sein; Schalldämpfer, Wärmetauscher, Misch- und Verteilerkammern, Luftfilter, Radialventilatoren, Wärmetauscher, Tropfenabscheider, Brandschutzklappen, Lufterwärmer, Jalousien, Lufteinlaß- und Luftauslaßteller oder Leisten, Kältemaschine und Luftkühler.Another well-known heating and ventilation system are air conditioning systems, which are made of There are supply air and exhaust air lines, and come in addition depending on the requirement additional technical means (components) to the system, these can be; Silencers, heat exchangers, mixing and distribution chambers, air filters, Radial fans, heat exchangers, droplet separators, fire dampers, Air heaters, blinds, air inlet and outlet plates or strips, Chiller and air cooler.
Der Vorteil einer Klimaanlage besteht in der Reinhaltung der zugeführten Luft, da in der Luft vorhandene Verunreinigungen durch das Luftfilter herausgefiltert werden. Besonders für Allergiker kommt eine Klimaanlage hier zugute. Gleiche Gesamtluftmengen für Zuluft und Abluft bewirken eine zugfreie Luftbewegung innerhalb den Räumen und stetig frische Luft. Nutzbar wird auch durch die passive Solarwärme in den Fensterbereichen und je nach Aufstellungsort, beispielsweise, Dachbereich.The advantage of an air conditioning system is that the air supplied is kept clean Any airborne contaminants are filtered out by the air filter become. Air conditioning is particularly beneficial for allergy sufferers. Same Total air volumes for supply air and extract air result in draft-free air movement inside the rooms and constantly fresh air. It can also be used by passive solar heat in the window areas and depending on the installation site, for example, roof area.
Ein weiterer Vorteil der Klimaanlage ist, daß die Nutzwärme, nicht wie bei einer herkömmlichen Heizungsanlage mit Radiatoren oder Plattenheizkörper, trockene Luft in den Räumen abgibt, sondern durch den Umlaufluftbefeuchter die Luftfeuchte nach Bedarf angefordert werden kann, was zum Wohlsein des Menschen beiträgt, ebenso wie das ständige Be- und Entlüften der Wohnräume, wobei bei herkömmlichen Heizmethoden mit Radiatoren zur Be- und Entlüften der Wohnräume Fenster, oder Balkontüren geöffnet werden, was mit sehr hohen Energieverlust (ca. 25-30% der aufbereiteten Energie) verbunden ist.Another advantage of the air conditioning system is that the useful heat, not as with a conventional heating system with radiators or panel radiators, dry Emits air in the rooms, but through the circulating air humidifier Humidity can be requested as needed, which is good for the Contributes to people, as does the constant ventilation of living spaces, with conventional heating methods with radiators for ventilation the living room windows, or balcony doors are opened, which with very high Energy loss (approx. 25-30% of the processed energy) is connected.
Um eine Klima bzw. Teilklima- oder Lüftungsanlage zum Heizen zu benutzen bedarf es einen oder mehrere Wärmeerzeuger, dieses können sein, Öl - und Gasfeuerungskessel oder Elektroerhitzer, welche die erzeugte Wärme über den Lufterhitzer an die Luft in der Klimaanlage abgeben und diese erwärmte Zuluft wird über die Leitung für Zuluft zu den Bestimmungsorten transportiert und dort über Auslaßkanäle als Nutzwärme abgegeben. Über die Leitung für Abluft wird die Abluft wieder entsorgt, wobei im Regelfall zur Abkühlung der Abluft und Vorerwärmung der Zuluft diese über einen Kreuzstromwärmetauscher oder mit ein Wasserumlaufsystem geschickt werden, bevor die noch vorhandene Wärmeernergie an die Außenluft abgelassen wird.To use an air conditioning or partial air conditioning or ventilation system for heating if one or more heat generators are required, these can be oil and Gas fired boilers or electric heaters, which heat the generated heat Release the air heater to the air in the air conditioning system and this heated supply air is transported to the destinations via the supply air line and there given off as useful heat via outlet channels. Via the line for exhaust air the exhaust air is disposed of again, as a rule for cooling the exhaust air and Preheating the supply air via a cross-flow heat exchanger or with Water circulation system will be sent before the still existing one Thermal energy is released to the outside air.
Weiterhin ist unter dem Gebrauchsmuster DE 29 70 6131 U1, des gleichen hier genannten Erfinder, eine Wärmepumpe/Klima-Anlage mit Wärmerückgewinnung bekannt, wobei der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 eine Beimischluftkammer vorgeschaltet ist, welche die Aufgabe übernimmt, die Zuluft für die Luft/Wasser- Wärmepumpe mit der energiehaltigen Abluft der Klimaanlage und der Umgebungsluft beizumischen, wodurch eine Temperaturerhöhung der zugeführten Außenluft erfolgt, bevor diese dem Verdampfer im Niedertemperaturkreislauf zugeführt wird und somit einen höheren Wirkungsgrad erzielt.Furthermore, under the utility model DE 29 70 6131 U1, by the same inventor mentioned here, a heat pump / air conditioning system with heat recovery is known, the air / water heat pump 1 being connected upstream of an admixing air chamber which takes on the task of supplying the air to the air / Mix the water heat pump with the energy-containing exhaust air from the air conditioning system and the ambient air, which causes the temperature of the supplied outside air to rise before it is fed to the evaporator in the low-temperature circuit and thus achieves a higher degree of efficiency.
Nachteilig ist, dass in diesem außenluftabhängigen Verfahren, die Außenluft, welche dem Verdampfer im Niedertemperaturkreislauf zugeführt wird, an kälteren Tagen durch die Beimischung zwar erhöht wird, jedoch, je nach Außentemperatur auch der Wirkungsgrad der Luft/Wasser-Wärmepumpe schwankt.The disadvantage is that in this process, which is dependent on the outside air, the outside air, which is fed to the evaporator in the low-temperature circuit, on colder ones Days through the admixture is increased, however, depending on the outside temperature the efficiency of the air / water heat pump also fluctuates.
Eine verbesserte Version der Erfindung wurde unter dem Gebrauchsmuster 297 20 577.3 sowie Patenanmeldung 198 51 889. 7-16 eingereicht, wobei in diesen Verfahren bei Energieerzeugung durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe 50% der energiehaltigen Abluft der Zuluft direkt wieder zugeführt wird sowie ca. 50% dem Verdampfer im Niedertemperaturkreislauf der Luft/Wasser-Wärmepumpe, welche aus der energiehaltigen Abluft einen höheren Wirkungsgrad erzielt und außenluftunabhängig ganzjährig monovalent einsetzbar ist.An improved version of the invention was under the utility model 297 20 577.3 and patent application 198 51 889. 7-16 filed, in which Procedure for energy generation by the air / water heat pump 50% of the energy-containing exhaust air is directly fed back into the supply air and approx. 50% of the Evaporators in the low temperature circuit of the air / water heat pump, which achieves a higher efficiency from the energy-containing exhaust air and can be used all year round regardless of outside air.
Wobei die vorhandene energiehaltige Fortluft, welche bei Energieerzeugung der Luft/Wasser-Wärmepumpe ensteht ungenutzt wieder an die Umwelt abgegeben wird. The existing energy-containing exhaust air, which is used to generate energy Air / water heat pumps are released unused and released back into the environment becomes.
Des weiteren sind Erdwärmetauscher bekannt, wobei in der Regel KG-Rohre in verschiedenen Dimissionen je nach Bodenbeschaffenheit in unterschiedlichen Tiefen, jedoch in der Regel zwischen 1,20 m bis 1,70 m Tiefe in der Erde verlegt werden. Durch diese Rohre wird die Außenluft mechanisch transportiert, wobei diese Luft je nach Eintrittstemeperatuc unterschiedlich erwärmt oder abkühlt. Bei Eintrittstemperatur von ca. -20°C erwärmt sich die Luft auf einer Rohrlänge von ca. 42 m auf ca. 0°C. sowie von ca. -15°C. auf ca. +3°C. Im Sommer kühlt bei einer Eintrittstemperatur der Luft von ca. +30°C. auf ca. +17°C. sowie von ca. +25°C. auf ca. +15°C ab. Somit können die Erdwärmetauscher in bestimmten Außentemperaturbereichen sowohl zum Beheizen, Vorerwärmung der Luft und zur Kühlung von Luft kostengünstig eingesetzt und genutzt werden. Wobei bekannt ist, um den Wirkungsgrad von Luft/Wasser-Wärmepumpen zu erhöhen, Außenluft in bestimmten Temperaturbereichen durch den Erdwärmetauscher vorzuerwärmen und diese erwärmte Zuluft den Verdampfer im Niedertemperaturkreislauf der Luft- Wasser-Wärmepumpe direkt zuzuführen. Weiterhin ist auch bekannt, die vorerwärmte Luft einen Wärmetauscher zuzuführen in Verbindung mit kontrol lierter Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung. Es ist auch bekannt zu einer bestehenden Heizungsanlage eine kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerück gewinnung in Verbindung mit Erdwärmetauscher.Furthermore, geothermal heat exchangers are known, with KG pipes in different dimensions depending on the soil conditions in different Depths, but usually between 1.20 m to 1.70 m deep in the ground become. The outside air is mechanically transported through these pipes, whereby this air is heated or cooled differently depending on the entry temperature. at Entry temperature of approx. -20 ° C warms the air over a tube length of approx. 42 m to approx. 0 ° C. and from approx. -15 ° C. to approx. + 3 ° C. Cools in summer an air inlet temperature of approx. + 30 ° C. to approx. + 17 ° C. and from approx. + 25 ° C. to approx. + 15 ° C. Thus, the geothermal heat exchanger can be used in certain Outside temperature ranges for both heating, preheating the air and Air cooling can be used and used inexpensively. Whereby known is to increase the efficiency of air / water heat pumps, outside air preheat in certain temperature ranges by the geothermal heat exchanger and this warmed supply air to the evaporator in the low-temperature circuit of the air Feed water heat pump directly. It is also known that supply preheated air to a heat exchanger in conjunction with control gated ventilation with heat recovery. It is also known to be one existing heating system controlled ventilation with heat return extraction in connection with geothermal heat exchangers.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpen-Klima-Anlage der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Restwärme der Fortluft der Luft/Wasser- Wärmepumpe zur Erwärmung und Kühlung der Nutzwärme steuerbar wiederverwertet, sowie steuerbare Vorerwärmung und Abkühlung der Zuluft auf der Klimaseite durch Erdwärmetauscher, wobei eine Klimatisierung möglich ist ohne Kühlaggregat und chemische Mittel und Öl als Wärmeenergieträger zu nutzen, stetig einen hohen Wirkungsgrad erzielt, dass sie monovalent ganzjährig einsetzbar ist, eine lange Lebensdauer hat, kostengünstig in Herstellung und Betrieb ist und die Wärmepumpen- Klima-Anlage selbst räumlich in einem Gebäude angeordnet werden kann. The present invention has for its object a Heat pump air conditioning system of the type mentioned above to further develop that the residual heat of the exhaust air of the air / water Controllable heat pump for heating and cooling the useful heat recycled, as well as controllable preheating and cooling of the Supply air on the climate side through geothermal heat exchangers, one Air conditioning is possible without cooling unit and chemical agents and oil To use it as a heat energy source, constantly high efficiency achieves that it can be used monovalently all year round, long life has, is inexpensive to manufacture and operate, and the heat pump Air conditioning system itself can be arranged spatially in a building.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahren sind in den anhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by the method specified in claim 1. Advantageous developments of the method according to the invention are in the pending claims described.
Weitere Vorrichtungen zur Steuerung der Restwärme aus dem Niedertempera turkreislauf der Luft/Wasser-Wärmepumpe sowie der Zuluft ist in Patentanspruch 13 bis 18 angegeben.Other devices for controlling the residual heat from the low temperature The circuit of the air / water heat pump and the supply air is claimed 13 to 18 specified.
Entscheidend ist, dass die energiehaltige Restwärme der Fortluft aus dem Nieder temperaturkreislauf der Luft/Wasser-Wärmepumpe bei Energieerzeugung der Luft/Wasser-Wärmepumpe an kalten Tagen zur Zuluftvorerwärmung sowie an warmen Tagen zur Zuluftabkühlung beigesteuert wird.It is crucial that the energy-containing residual heat of the exhaust air from the low Temperature cycle of the air / water heat pump when generating energy Air / water heat pump on cold days for supply air preheating and on warm days to cool down the supply air.
Weiterhin wird durch Erdwärmetauscher in bestimmten kalten Außentempe raturbereichen, die kalte Außenluft, wie zum Beispiel von minus 20°C. auf 0°C. oder minus 15°C auf plus 3°C. der Zuluft vorerwärmt. Diese Temperaturdifferenz der Zuluft braucht vom Lufterwärmer und der Luft/Wasser-Wärmepumpe als Energieerzeuger nicht mehr aufbereitet zu werden, wobei ein besonders geringes Temperaturgefälle zwischen der zugeführten Zuluft und dem angestrebten Temperaturniveau besteht, was die Kosten der Engergieaufbereitung senkt.Furthermore, geothermal heat exchangers in certain cold outdoor temperatures areas, the cold outside air, such as from minus 20 ° C. to 0 ° C. or minus 15 ° C to plus 3 ° C. the supply air is preheated. This temperature difference the supply air from the air heater and the air / water heat pump as Energy producers no longer need to be processed, a particularly low one Temperature differences between the supply air and the target Temperature level exists, which lowers the costs of energy processing.
Im Umkehrmodus wird durch Erdwärmetauscher in bestimmten warmen Außen temperaturbereichen, die warme Außenluft, wie zum Beispiel von plus 30°C. auf 17°C. oder plus 25°C. auf 15°C. der Zuluft abgekühlt, was zu einer kostengünstigen Klimatisierung führt.In reverse mode is by geothermal heat exchangers in certain warm outside temperature ranges, the warm outside air, such as from plus 30 ° C. on 17 ° C. or plus 25 ° C. to 15 ° C. the supply air cooled, resulting in a low-cost air conditioning.
Es ist also vorteilhaft, an kalten Tagen bei Außentemperaturen von über minus 20°C. bis minus 5°C. den anteiligen Frischluftbedarf von nur noch ca. 20% für die Zuluft, bei Energieaufbereitung durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe benötigt wird, die Zuluft über den Erdwärmetauscher auf minus 0°C. bis plus 3°C. vorzuerwärmen. It is therefore advantageous to use it on cold days with outside temperatures above minus 20 ° C. down to minus 5 ° C. the proportionate fresh air requirement of only approx. 20% for the Supply air, required for energy processing by the air / water heat pump the supply air via the geothermal heat exchanger to minus 0 ° C. up to plus 3 ° C. preheat.
Falls der Wärmeaustauschspeicher durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe aufgeheizt werden muß, wird bei Rückführung der Nutzwärme diese Wärmeenergie zu jeweils ca. 50% gesplittet, wobei der Zuluft ca. 50% der Wärmeenergie direkt wieder zugeführt wird und ca. 50% dem Verdampfer im Niedertemperaturkreislauf der Luft/Wasser-Wärmepumpe. Die nach Wärmeentzug der Luft/Wasser-Wärmepumpe durch den Verdampfer im Niedertempe raturkreislauf abgekühlte, jedoch noch energiehaltige Fortluft, welche ca. plus 10°C. hat, wird zur weiteren Vorerwärmung der Zuluft genutzt, wobei ca. 60% der energiehaltigen Fortluft, der Zuluft direkt zugeführt wird, womit der Frischluftanteil für die Zuluft gewährleistet ist. Die verbleibenen ca. 40% der energiehaltigen Fortluft wird vor dem Kreuzstromwärmetauscher der Leitung für rückführende Nutzwärme zugeführt, wobei sich der ankommende Frischluftanteil der Zuluft im Kreuzstromwärmetauscher weiter erwärmt. Dies hat den Vorteil, dass in den unteren Temperaturbereichen bis ca. plus 10°C. unabhängig davon, ob die Luft/Wasser-Wärmepumpe Heizenergie erzeugt oder auch nicht, der Frischluftanteil der eintretenden Zuluft in die Leitung für Zuluft konstant 20% beträgt, was die Kosten der Energieaufbereitung senkt.If the heat exchange storage is by the air / water heat pump must be heated, this is when the useful heat is returned Approx. 50% of the thermal energy is split, with the supply air approx. 50% of the Thermal energy is supplied directly and about 50% to the evaporator in the Low temperature circuit of the air / water heat pump. The after heat removal the air / water heat pump through the evaporator at low temperature cooled, but still energy-containing exhaust air, which approx. plus 10 ° C. is used to further preheat the supply air, whereby approx. 60% of the energy-containing exhaust air that is fed directly into the supply air, which means the fresh air percentage for the supply air is guaranteed. The remaining approx. 40% of the Energy-containing exhaust air is piped in front of the cross-flow heat exchanger returning useful heat supplied, with the incoming fresh air the supply air in the cross-flow heat exchanger is further heated. This has the advantage that in the lower temperature ranges up to approximately plus 10 ° C. independent of the air / water heat pump generates heating energy or not, the Fresh air percentage of incoming air entering the supply air line constant 20% is what lowers the cost of energy processing.
Bei äußeren Temperaturanstieg, wobei die Außenluft den Wert übersteigt, der sich im Kreuzstromwärmestauscher mit dem ca. 40%-tigen Anteil der Fortluft der Luft/Wasser-Wärmepumpe erzielen läßt, wird die Fortluft hinter dem Kreuzstromwärmetauscher in die Leitung für Abluft umgeleitet und an die Umwelt abgegeben und die höhere temperierte Außenluft genutzt, welche über die Leitung für die Zuluft eintritt.When the outside temperature rises, where the outside air exceeds the value that in the cross-flow heat exchanger with the approx. 40% share of the exhaust air Air / water heat pump can be achieved, the exhaust air is behind the Cross-flow heat exchanger redirected to the duct for exhaust air and to the environment emitted and the higher tempered outside air used, which via the line for the supply air.
Die restlichen ca. 60% der energiehaltigen Fortluft wird solange der Zuluft beigesteuert, bis die Außentemperatur, die rückführende Nutzwärme am Verdampfer im Niedertemperaturkreislauf der Luft/Wasser-Wärmepumpe nicht übersteigt. Bei höherer Außentemperatur wird die Fortluft über die Leitung der rückführende Nutzwärme an die Umwelt abgegeben und die höhere temperierte Außenluft genutzt, was zu einer optimalen Ausnutzung der energiehaltigen Fortluftabwärme führt, den Wirkungsgrad der Luft/Wasser-Wärmepumpe erhöht und zu einer besseren, konstanten Wirtschaftlichkeit. The remaining approx. 60% of the energy-containing exhaust air remains as long as the supply air contributed until the outside temperature, the returning useful heat on Evaporator in the low temperature circuit of the air / water heat pump is not exceeds. At higher outside temperatures, the exhaust air is ducted through the returning useful heat to the environment and the higher tempered Outside air used, which leads to optimal use of the energy-containing Exhaust air heat leads, the efficiency of the air / water heat pump increases and for a better, constant economy.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich auch aus der Nutzung des Erdwärmetauscher im Sommer, wenn keine Energieaufbereitung durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe zum Heizen erfolgt, wie zum Beipiel bei einer plus 30°C. warmen Außenluft, die Zuluft bis auf ca. plus 17°C. abkühlen läßt, bei einer Außentemperatur plus 25°C. wird die Zuluft auf ca. 15°C. abgekühlt. Die Wirkungsweise ist, dass sich eine Vollklimatisierung ohne zusätzliches Kühlaggregat erstellen läßt, wobei die Ausnutzung erneuerbare Energie zum tragen kommt und kostengünstig in der Herstellung und Verbrauch ist.Another advantage is the use of the geothermal heat exchanger in the Summer when there is no energy treatment by the air / water heat pump for heating, as for example at a plus 30 ° C. warm outside air Supply air up to approx. Plus 17 ° C. allows to cool, at an outside temperature plus 25 ° C. the supply air is approx. 15 ° C. cooled. The mode of action is that one Fully air conditioning can be created without an additional cooling unit, the Utilization of renewable energy comes into play and is inexpensive Manufacturing and consumption is.
Um die Kosten der Heißwasseraufbereitung zu senken und zur Schonung der Umwelt, bietet sich an, die Aufbereitung des Heißwasser mit dem hier genannten Verfahren durchzuführen, wobei diese Aufgabe, die Luft/Wasser-Wärmepumpe als Energieaufbereiter während der gesamten Heizperiode mit den zuvor aufgeführten Merkmalen übernimmt.To reduce the costs of hot water preparation and to protect the Environment, lends itself to the treatment of hot water with the here mentioned Procedure to perform this task, the air / water heat pump as an energy processor during the entire heating period with the previous ones characteristics listed takes over.
Wenn durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe keine Heizenergie mehr erzeugt wird und die Außentemperatur höher ist als die Temperatur der rückgeführten Nutz wärme zu dem Verdampfer im Niedertemperaturkreislauf der Luft/Wasser wärmepumpe, nutzt die Luft/Wasser-Wärmepumpe direkt die höhere Außentemperatur, und erzielt so ein besseren Wirkungsgrad und senkt dadurch gleichzeitig die Kosten für die Heißwasseraufbereitung, was zu einer besseren, konstanten Wirtschaftlichkeit führt.When the air / water heat pump no longer generates heating energy and the outside temperature is higher than the temperature of the returned utility heat to the evaporator in the low temperature circuit of air / water heat pump, the air / water heat pump uses the higher one directly Outside temperature, and thus achieves a better efficiency and thereby lowers at the same time the cost of hot water preparation, resulting in a better, leads to constant economy.
Die bei der Energieaufbereitung durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe für die Heißwasseraufbereitung nicht benötigte Fortluf, wird über die Leitung der rückführende Nutzwärme hinter dem Kreuzstromwärmetauscher an die Umwelt wieder abgegeben.The energy treatment by the air / water heat pump for the Hot water preparation not required, is carried over the line of the returning useful heat behind the cross flow heat exchanger to the environment returned again.
Dies hat den Vorteil, dass an heißen Tagen, die durch den Erdwärmetauscher abgekühlte Zuluft zur Klimatisierung in der Leitung für Zuluft befindliche Mischbox auf die eingestellte Raumteperatur temperiert werden kann, wobei die rückgeführte Nutzwärme mit der ankommenden abgekühlten Zuluft so gemischt wird, dass die angestrebte Raumtemperatur erreicht wird. Um eine eventuelle schnellere, beziehungsweise höhere Abkühlung zu erreichen, kann während der Heißwasserautbereitung durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe, die vorhandene ca. plus 10°C. warme Fortluft für die zusätzliche Kühlung der Zuluft eingesetzt werden, indem zu der anteiligen 50%-tigen rückgeführten Nutzwärme, welche der Zuluft direkt zugeführt wird, 30% der Fortluft und 20% der Zuluft beigemischt werden.This has the advantage that on hot days through the geothermal heat exchanger cooled supply air for air conditioning in the supply air duct Mixing box can be tempered to the set room temperature, the returned useful heat mixed with the incoming cooled supply air is that the desired room temperature is reached. To a possible to achieve faster or higher cooling can during the Hot water preparation by the air / water heat pump, the existing approx. plus 10 ° C. warm exhaust air is used for additional cooling of the supply air by adding to the proportionate 50% recycled useful heat which the Supply air is fed directly, 30% of the exhaust air and 20% of the supply air are added become.
Zur weiteren Energieeinsparung bei der Energieaufbereitung für die Heizung wird der Wärmeaustauschspeicher mit ein Öl befüllt, um einerseits eine schnellere Aufheizung und zur Einsparung von Wärmeenergie zu gewährleisten und anderseits bei Wärmeabgabe an die Zuluft durch den Lufterwärmer und Abkühlung im Wärmeaustauschspeicher selbst eine langsamere Abkühlung des Stoffes zu erreichen.To further save energy when preparing energy for heating the heat exchange storage is filled with an oil, on the one hand, for a faster To ensure heating and to save thermal energy and on the other hand, when heat is given off to the supply air by the air heater and Cooling in the heat exchange memory itself slows the cooling of the To achieve material.
Unter diesen Merkmalen wird auch die Heißwasseraufbereitung betrieben, wobei der Energieaustausch mit Wärmeaustauschspeicher (ölbefüllt) und dem Brauchwasserspeicher (wasserbefüllt) stattfindet.The hot water preparation is also operated under these features, whereby the energy exchange with heat exchange storage (oil filled) and the Domestic water storage (filled with water) takes place.
Das hat den Vorteil, dass sich die Laufzeit der Luft/Wasser-Wärmepumpe für die Energieaufbereitung verringert und somit weniger Energie durch die Luft/Wasser- Wärmepumpe aufgenommen wird und eine bessere, konstante Wirtschaftlichkeit mit sich bringt.This has the advantage that the runtime of the air / water heat pump for the Reduced energy processing and thus less energy through the air / water Heat pump is absorbed and better, constant economy brings with it.
Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Luft/Wasser-Wärmepumpe für den Heizbetrieb und Brauchwasseraufbereitung ist in der Figur dargestellt.A schematic representation of the air / water heat pump according to the invention for heating and domestic water treatment is shown in the figure.
Wesentliche Merkmale der Erfindung sind dabei insgesamt, dass durch die Nutzung der energiehaltigen Fortluft der Luft/Wasser-Wärmepumpe durch das Umschalten der Fortluftverteilungskammer bei den unteren Außentemperaturen bis ca. plus 10°C. werden ca. 60% der Zuluft über eine in der Leitung für Fortluft und Leitung für Zuluft angeordnete Beimischkammer zur Temperaturerhöhung beigemischt, eine vor der Beimischkammer in die Leitung für Fortluft angeordnete Rückschlagklappenbox verhindert, dass ein Gegenstrom entsteht, wobei ein geringeres Temperaturgefälle zwischen geforderte Nutzwärme und der Nacherwärmung durch den Lufterwärmer besteht. Für den Zeitraum der Energieaufbereitung durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe und Beisteuerung der anteiligen energiereichen Fortluft in die Zuluft wird die anteilige Frischluft die in die Leitung für Zuluft eintretende Zuluft von ca. 50% auf ca. 20% reduziert. Durch das Umschalten der in der Leitung für Fortluft angeordnete Fortluftregelungskammer werden ca. 40% der energiehaltigen Fortluft vor dem Kreuzstromwärmetauscher in die Leitung der rückführende Nutzwärme eingeleitet und die, in die Leitung für Zuluft eintretende Zuluft wird im Kreuzstromwärmetauscher erwärmt, was insgesamt zu einer geringeren mengenmäßigen Anteil der Zuluft und temperaturmäßigen Erwärmung in der Leitung für Zuluft befindlichen Zuluft durch den Lufterwärmer führt. Bei Temperaturanstieg der Außenluft über den Wert der rückführenden Nutzwärme im Kreuzstromwärmetauscher, schaltet die in der Leitung der Fortluft befindliche Fortluftreglungskammer so, dass die Fortluft hinter dem Kreuzstromwärme tauscher in die Leitung der rückführende Nutzwärme eingeleitet und durch das Ablufigitter an die Umwelt abgegeben wird. In die Leitung für Zuluft ist bevorzugter Weise eine Zuluftreglungskammer angeordnet, diese regelt so, dass bei Außentemperaturen von minus 20°C. bis minus 5°C. der ca. 20%-tigen eintretende Frischluftanteil, bei Energieerzeugung durch die Luft/Wasser- Wärmepumpe, in die Leitung für Zuluft, die Zuluft über den Erdwärmetauscher je nach Eintritt der Temperatur der Außenluft auf minus 0°C. bis plus 3°C. erwärmt, die erwärmte Zuluft wird mechansich durch die Leitung der Zuluft transportiert, wobei ca. 60% der Fortluft in der Leitung für Fortluft und Zuluft befindliche Beimischkammer die energiehaltige Fortluft bis ca. plus 10°C. zur Temperaturerhöhung beigemischt wird. An warmen Tagen, wobei die Außenluft über die geforderte Raumtemperatur liegt und es der Kühlung der Zuluft bedarf, wird die, in die Leitung für Zuluft befindliche Zuluftreglungsklappe so gesteuert, dass die Außenluft durch die Leitung der Zuluft die eintretende Zuluft durch den Erdwärmetauscher geführt wird, wodurch eine Abkühlung je nach Außentempe ratur bis plus 15°C erfolgt. Diese wird mechanisch in die Zuleitung für Zuluft transportiert, wobei in der Mischkammer die abgekühlte Zuluft mit der rückführende Nutzwärme so gemischt wird, dass die geforderte Raumtemperatur erreicht ist. Während der Zeit, wo durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe Energie für die Brauchwasserautbereitung und durch abkühlungbedingtes Aufheizen des Wärmeaustauschspeicher erzeugt wird, kann auch die Fortluft zur Abkühlung genutzt werden, indem ein Teil der Fortluft über die Leitung der Fortluft angeordnete Fortluftverteilungskammer zur Leitung für Zuluft umgeleitet wird und in der Leitung für Fort- und Zuluft zugeordneten Beimsichkammer beigemischt wird. Ein weiterer Teil der in der Leitung für Fortluft befindliche Fortluft wird der dort angeordneten Fortluftreglungskammer zugeführt, die so gesteuert ist, dass die Fortluft vor dem Kreuzstromwärmetauscher in die Leitung der rückfihrende Nutzwärme eingeleitet wird und über den Kreuzstromwärmetauscher, wobei durch die Leitung für Zuluft einströmende Zuluft sich abkühlt und zwar solange bis die Außentemeperatur niedriger ist, als die Temperatur, der sich im Kreuzstrom wärmetauscher erzielen läßt. Ist die Außentemperatur niedriger als die Temperatur im Kreuzstromwärmetauscher und der Fortluft zur Beimischkammer, leitet die Fortluftverteilungskammer, die Fortluft so um, dass diese hinter dem Kreuzstromwärmetauscher in die Leitung der rückführende Nutzwärme eingeleitet und an die Umwelt wieder abgegeben wird.Essential features of the invention are overall that by Use of the energy-containing exhaust air from the air / water heat pump through the Switching the exhaust air distribution chamber at the lower outside temperatures up to approx. plus 10 ° C. about 60% of the supply air is in the duct for exhaust air and Line for supply air arranged mixing chamber for increasing the temperature admixed, one arranged in front of the mixing chamber in the duct for exhaust air Non-return valve box prevents a counterflow from occurring, whereby a lower temperature gradient between the required useful heat and the Reheating by the air heater exists. For the period of Energy treatment by the air / water heat pump and contribution of the proportionate energy-rich exhaust air into the supply air, the proportionate fresh air becomes the in the line for incoming air entering incoming air is reduced from approx. 50% to approx. 20%. By switching the one arranged in the duct for exhaust air Exhaust air control chamber is about 40% of the energy-containing exhaust air before the Cross-flow heat exchanger introduced into the line of the returning useful heat and the incoming air entering the supply air line is in the Cross-flow heat exchanger heats up, resulting in a lower overall quantitative proportion of the supply air and temperature rise in the Line for supply air through the air heater. at Outside air temperature rises above the value of the returning useful heat in the cross-flow heat exchanger, switches the one in the exhaust air duct Exhaust air control chamber so that the exhaust air is behind the cross-flow heat exchanger introduced into the pipe of the returning useful heat and through the Exhaust grille is released to the environment. In the duct for supply air is preferably arranged a supply air control chamber, this regulates that at outside temperatures of minus 20 ° C. down to minus 5 ° C. of the approx. 20% fresh air entering, in the case of energy generation by the air / water Heat pump, in the line for supply air, the supply air via the geothermal heat exchanger after entering the temperature of the outside air to minus 0 ° C. up to plus 3 ° C. heated the heated supply air is mechanically transported through the supply air duct, 60% of the exhaust air is in the duct for exhaust air and supply air Mixing chamber the energy-containing exhaust air up to approx. Plus 10 ° C. to Temperature increase is admixed. On warm days, the outside air is above the required room temperature and the supply air has to be cooled, the supply air control damper located in the supply air line is controlled so that the outside air through the duct of the supply air and the incoming supply air through the Geothermal heat exchanger is performed, which causes cooling depending on the outside temperature temperature up to plus 15 ° C. This is mechanically fed into the supply air supply line transported, the cooled supply air in the mixing chamber with the returning useful heat is mixed so that the required room temperature is reached. During the time when energy is generated by the air / water heat pump for hot water preparation and by heating the Heat exchange storage is generated, the exhaust air for cooling be used by a part of the exhaust air via the duct of the exhaust air arranged exhaust air distribution chamber is diverted to the line for supply air and added to the mixing chamber assigned to the duct for exhaust and supply air becomes. Another part of the exhaust air in the duct for exhaust air is the there arranged exhaust air control chamber supplied, which is controlled so that the Exhaust air in front of the cross flow heat exchanger in the line of the return Useful heat is introduced and through the cross-flow heat exchanger, whereby by the line for incoming air flowing in cools down until the Outdoor temperature is lower than the temperature that is in the cross flow heat exchanger can achieve. The outside temperature is lower than the temperature in the cross-flow heat exchanger and the exhaust air to the mixing chamber, directs the Exhaust air distribution chamber, the exhaust air so that this behind the Cross-flow heat exchanger introduced into the line of the returning useful heat and is released to the environment again.
Bei höherer Außentemperatur, wenn keine Energieerzeugung durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe für den Heizbedarf erzeugt wird und über die Klimaanlage die Nutzwärme im Raum der Kühlung bedarf, wird bei Aufheizung des Brauchwasser die höhere temperierte Außenluft genutzt, (Normalbetrieb) welche über das Außenluftgitter in der Leitung der Außenluft des Niedertempe raturkreislaufes der Luft/Wasser-Wärmepumpe dem eine Rückschlagklappenbox, als Gegenstromsicherung und eine Niedertemperaturreglungskammer angeordnet ist, direkt dem Verdampfer zugeführt. Die durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe entstehende Fortluft, kann bei weiteren Kühlbedarf über die Leitung der Fortluft der eine Fortluftverteilungskammer angeordnet ist an die angeordnete Beimischkammer in der Leitung für Fort- und Zuluft anteilsmäßig zu der rückführende Nutzwärme zur Kühlung zugeführt werden. Über die, die in der Leitung für Fortluft angeordnete Fortluftreglungskammer wird je nach Eintrittstemperatur der Zuluft ein Teil der Fortluft vor dem Kreuzstrom wärmetauscher eingeleitet und zur weiteren Kühlung genutzt, wobei im Kreuzstromwärmetauscher ein Energieaustausch mit der über die in die Leitung für Zuluft eintretenden wärmere Zuluft stattfindet, und die wärmere Zuluft abgekühlt oder hinter den Kreuzstromwärmetauscher über die Leitung der rückführende Nutzwärme an die Umwelt wieder abgegeben wird. Sinkt die Außentemperatur unter den Temperaturwert der Nutzwärme schließt die Außenluftreglungsklappe und die Luft/Wasser-Wärmepumpe nutzt zur Energieaufbereitung die rückführende Nutzwärme.At higher outside temperatures, when no energy is generated by the Air / water heat pump is generated for heating needs and over the Air conditioning that needs useful heat in the room for cooling is when heating of the process water uses the higher tempered outside air, (normal operation) which via the outside air grille in the line of the outside air of the low temperature air / water heat pump which has a check valve box, arranged as a counterflow fuse and a low temperature control chamber is fed directly to the evaporator. The through the air / water heat pump Exhaust air generated can, if there is a further cooling requirement, via the duct of the exhaust air which is arranged an exhaust air distribution chamber to the arranged Mixing chamber in the duct for exhaust and supply air proportional to the returning useful heat can be supplied for cooling. About those in the Line for exhaust air arranged exhaust air control chamber is depending on Entry temperature of the supply air is part of the exhaust air before the cross flow initiated heat exchanger and used for further cooling, being in Cross-flow heat exchanger exchanges energy with the one in the line for warmer supply air entering and the warmer supply air cooled or behind the cross-flow heat exchanger via the line of returning useful heat is released to the environment. Sinks Outside temperature below the temperature value of the useful heat closes the Outside air control flap and the air / water heat pump are used for Energy processing the returning useful heat.
Der Wärmeaustauschspeicher selbst ist mit ein bestimmtes umweltverträgliches Öl befüllt, was zu einen schnelleren Energieaustausch im Hochtemperaturkreislauf führt. Der geschlossene Kopplungskreislauf zwischen Wärmeaustauschspeicher und Lufterhitzer wird mit dem Energieträger Öl betrieben, wobei im Wärmeaustausch mit dem Lufterhitzer die Abkühlung langsamer erfolgt als mit Wasser.The heat exchanger itself is made with a certain environmentally friendly oil filled, resulting in faster energy exchange in the high temperature circuit leads. The closed coupling circuit between heat exchange storage and air heater is operated with the energy source oil, whereby in Heat exchange with the air heater cooling is slower than with Water.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden, anhand der Figur näher erläutert. Es ist eine erfindungsgemäße Luft/Wasser- Wärmepumpenanlage, dargestellt. Sie weist eine mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Luft/Wasser-Wärmepumpe auf. Ein Wärmepumpenkreislauf 2 in der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 verbindet einen Verdampfer 3 und einen Kondensator 6 wärmetechnisch miteinander. Der Verdampfer 3 liegt in einen Niedertemperaturkreislauf 4, der an die Leitung für rückfihrende Nutzwärme 21a angeordnet ist. Über die Leitung für rückführendne Nutzwärme 21a, wird im Niedertemperaturkreislauf 4, der rückführendene Nutzwärme über den Verdampfer 3, Wärmeenergie entzogen, die im Verdampfer 3 ein Kältemittel im Wärmepumpenkreislauf 2 zum Verdampfen bringt. Dieses Kältemittel wird in dem Wärmepumpenkreislauf 2 der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 komprimiert und damit auf ein höheres Wärmeenergieniveau gebracht. Im Hochtemperaturkreislauf wird über den Kondensator 6 diese Wärmedifferenz an einen im Hochtemperatur kreislauf befindlichen geschlossenen Kopplungskreislauf 7, dem der Wärmeaustauschspeicher 8 angeordnet ist, abgegeben und gespeichert. Vom Wärmeaustauschspeicher 8 welcher mit Öl befüllt ist wird bei Anforderung von Warmluftenergie der Zuluft, welche über das Zuluftgitter 11 eintritt oder je nach Außentemperatur durch den Erdwärmetauscher 11a, was die Zuluftregelungs kammer 13 steuert, durch den Schalldämpfer 14, den Kreuzstromwärmetauscher 15 weitergeleitet, wobei die Zuluft durch die Leitung für Zuluft 12 in die Mischkammer 16 eintrifft. Hier wird ein Teil von der wärmeenergiehaltigen rückgeführten Nutzwärme in der Leitung für die rückführende Nutzwärme 21 mit der vorerwärmten oder unvorerwärmten in die Leitung für Zuluft befindlichen Zuluft gemischt und in der Leitung für Zuluft 12, durch die Beimischkammer 17, der Kombibox 18, den Zulufterwärmer 10 zugeleitet.A preferred embodiment of the invention is explained below with reference to the figure. An air / water heat pump system according to the invention is shown. It has an air / water heat pump identified by reference number 1 . A heat pump circuit 2 in the air / water heat pump 1 connects an evaporator 3 and a condenser 6 with each other in terms of heat technology. The evaporator 3 is in a low temperature circuit 4 , which is arranged on the line for recirculating useful heat 21 a. Via the line for recirculating useful heat 21 a, thermal energy is withdrawn in the low-temperature circuit 4 , the recirculating useful heat via the evaporator 3 , which causes a refrigerant in the heat pump circuit 2 to evaporate in the evaporator 3 . This refrigerant is compressed in the heat pump circuit 2 of the air / water heat pump 1 and thus brought to a higher thermal energy level. In the high-temperature circuit, this heat difference is emitted and stored via the condenser 6 to a closed coupling circuit 7 in the high-temperature circuit, to which the heat exchange memory 8 is arranged. From the heat exchange memory 8 which is filled with oil, the supply air which enters via the supply air grille 11 or, depending on the outside temperature through the geothermal heat exchanger 11 a, which controls the supply air control chamber 13 , is passed on through the muffler 14 , the cross-flow heat exchanger 15 , upon request of warm air energy the supply air arrives through the supply air line 12 into the mixing chamber 16 . Here, part of the recycle useful heat containing thermal energy in the line for the recycle useful heat 21 is mixed with the preheated or preheated supply air in the supply air line and in the supply air line 12 through the mixing chamber 17 , the combi box 18 , the supply air heater 10 fed.
Über den geschlossenen Kopplungskreislauf 9, im Hochtemperaturkreislauf, der als Energieträger ölbefüllt ist, zum Lufterwärmer 10, wird die vorerwärmte Zuluft auf die erforderliche Heiztemperatur temperiert, welche durch die Leitung der Zuluft 12 weiter durch den Schalldämpfer 19 und der Brandchutzklappe 20 zum Bestimmungsort, Raum -A- weitergeleitet wird und als Nutzwärme dort austritt.Via the closed coupling circuit 9 , in the high-temperature circuit, which is filled with oil as an energy source, to the air heater 10 , the preheated supply air is tempered to the required heating temperature, which is passed on through the line of the supply air 12 through the silencer 19 and the fire damper 20 to the destination, room - A- is forwarded and exits there as useful heat.
Die wärmeenergiehaltige Nutzwärme in der Leitung der rückführende Nutzwärme 21 wird durch eine Brandschutzklappe 22, Schalldämpfer 23 Kombibox 24, zur Mischkammer 16 abgezogen, wobei die Mischkammer 16 die Aufgabe übernimmt ein Teil der wärmeenergiehaltigen rückführende Nutzwärme in der Leitung für die rückführende Nutzwärme 21 der befindlichen Zuluft in der Leitung für Zuluft 12 beizumischen, wobei sich die anteilige Frischluft durch die Beimischung, der energiehaltigen rückführende Nutzwärme erhöht. Die in der Leitung für die rückführende Nutzwärme 21 befindliche nichtbeigemischte wärmeenergiehaltige Nutzwärme, wird durch die Ablufiverteilerkammer 25 in den Kreuzstromwärme tauscher 15 geleitet, wobei unterschiedliche Außentemperaturen entscheident sind, ob hier der benötigte Anteil der Frischluft, welche über das Zulufigitter ii oder über den Erdwärmetauscher 11a, eintreten, wobei in den Außentempera turbereichen von ca. -20°C. bis ca. -5°C. durch die Zuluftreglungskammer 13, die Zuluftzufuhr über das Zulufigitter 11 schließt und die eintretende Zuluft in die Leitung für Zuluft über den Erdwärmetauscher 11a nutzt, welche, je nach Außentemperatur zwischen 0°C. bis +3°C. erwärmt am Kreuzstromwärme tauscher 15 ankommt und im Kreuzstromwärmetauscher 15 durch den Wärmeaus tausch weiter erwärmt. Bei einer Außentemperatur ab +3°C. schließt die Zuluftreglungsammer 13 den Zugang des Erdwärmetauscher 11a und der benötigte Frischluftanteil der Zuluft tritt über das Zulufigitter 11 in die Leitung für Zuluft ein.The heat energy-containing useful heat in the line of the back leading useful heat 21 is withdrawn by a fire damper 22, muffler 23 Kombibox 24 to the mixing chamber 16, wherein the mixing chamber 16, the object takes a part of the heat energy-containing back leading useful heat in the line for the back leading useful heat 21 of the supply air disposed to be mixed in the line for supply air 12 , the proportion of fresh air being increased by the admixture of the energy-containing returning useful heat. The non-admixed useful heat contained in the line for the returning useful heat 21 is passed through the exhaust air distribution chamber 25 into the cross-flow heat exchanger 15 , different outside temperatures being decisive, whether the required proportion of fresh air here, which is via the supply air grid ii or via the geothermal heat exchanger 11 a, occur in the outside temperature ranges of approx. -20 ° C. down to approx. -5 ° C. by the Zuluftreglungskammer 13, the air supply via the Zulufigitter 11 closes and the supply air entering the duct for supply air through the geothermal heat exchanger 11 a uses, which, depending on the outside temperature of between 0 ° C. up to + 3 ° C. warms up on the cross-flow heat exchanger 15 arrives and in the cross-flow heat exchanger 15 further heated by the heat exchange. At an outside temperature of + 3 ° C. the supply air control chamber 13 closes the access of the geothermal heat exchanger 11 a and the required fresh air portion of the supply air enters via the supply air grille 11 into the supply air line.
Bei Energiebedarf des Verdampfers 3 im Niedertemperaturkreislauf 4, der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1, wird durch das Schließen der Abluftverteilerkammer 25, die in der Leitung für die rückführende Nutzwärme 21 befindliche energiehaltige Nutzwärme gesplittet, wobei in verschiedenen Anteilen, je Bauvolumen, die energiehaltige rückführende Nutzwärme über die Mischkammer 16 der Zuluft in die Leitung für Zuluft 12 zugeführt wird sowie der Luft/Wasser- Wärmepumpe 1, wobei in der Leitung für die rückführende Nutzwärme 21b, die angeordnete Rückschlagklappenbox 32 und eine Niedertemperaturregelungs kammer 31 geleitet wird, zum Niedertemperaturkreislauf 4 und nach Wärme entzug durch den Verdampfer (3) wird die Fortluft in der Leitung für Fortluft 5 in den unteren Außentemperaturen bis ca. +10°C. der Fortluftverteilungskammer 5a zugeleitet, wobei die Fortluft in verschiedenen Anteilen über ein Luftfilter 5b, einer Fortluftrückschlagklappenbox 5c weitergeführt und der Beimischkammer 17 mit der kälteren Zuluft 12 zugeführt, wobei sich die in den Leitungen für Zuluft befindliche Zuluft weiter erwärmt. Der noch vorhandene Anteil der Fortluft wird durch die Fortluftverteilungskammer 5a in die Leitung der Fortluft 5 der Fortluftregelungskammer 5d zugeführt, wobei die Fortluftregelungskammer so gesteuert ist, dass bei einer Eintrittstemperatur bis ca. +7°C. der Zuluft, welche bei extremer Kälte z. B. -20°C. durch den Erdwärmetauscher 1 1a auf 0°C. vorerwärmt wird, dass die Fortluft in die Leitung für die rückführende Nutzwärme 21 vor dem Kreuzstromwärmetauscher 15 eingeleitet wird und im Kreuzstromwärmetauscher 15 die, in die Leitung für Zuluft einströmenden kalte Zuluft weiter erwärmt wird und nach Wärmeaustausch wird die Fortluft durch das Ablufigitter 27 an die Umwelt wieder abgegeben wird.If energy is required from the evaporator 3 in the low-temperature circuit 4 , the air / water heat pump 1 , by closing the exhaust air distribution chamber 25 , the energy-containing useful heat in the line for the returning useful heat 21 is split, the energy-containing returning energy being present in different proportions, depending on the construction volume Useful heat via the mixing chamber 16 of the supply air is fed into the line for supply air 12 and the air / water heat pump 1 , the arranged check valve box 32 and a low-temperature control chamber 31 being passed in the line for the returnable useful heat 21 b to the low-temperature circuit 4 and after heat is removed by the evaporator ( 3 ), the exhaust air in the duct for exhaust air 5 is in the lower outside temperatures up to approx. + 10 ° C. fed to the exhaust air distribution chamber 5 a, the exhaust air in various proportions via an air filter 5 b, an exhaust air check valve box 5 c and fed to the mixing chamber 17 with the colder supply air 12 , with the supply air in the supply air being heated further. The remaining portion of the exhaust air is fed through the exhaust air distribution chamber 5 a into the duct of the exhaust air 5 of the exhaust air control chamber 5 d, the exhaust air control chamber being controlled so that at an inlet temperature of up to approx. + 7 ° C. the supply air, which in extreme cold z. B. -20 ° C. through the geothermal heat exchanger 1 1a to 0 ° C. is preheated so that the exhaust air is introduced into the line for the returning useful heat 21 upstream of the cross-flow heat exchanger 15 and in the cross-flow heat exchanger 15 the cold supply air flowing into the line for supply air is further heated and after heat exchange the exhaust air is released to the environment through the exhaust air grille 27 is released again.
Wenn die Außenlufttemeperatur höher als ca. +10°C. ist, schließt die Fortluftverteilungskammer und leitet die Fortluft durch die Leitung der Fortluft 5 zu der Fortluftregelungskammer 5d, wobei diese bei einer Außentemperatur von über ca. +7°C. die Fortluft in die Leitung für die rückführende Nutzwärme 21 hinter dem Kreuzstromwärmetauscher 13 einleitet und über dass Abluftgitter 27 an die Umwelt wieder abgibt, wobei dann wieder die höhere temperierte Außenluft für die Zuluft nutzt.If the outside air temperature is higher than approx. + 10 ° C. is, the exhaust air distribution chamber closes and directs the exhaust air through the duct of the exhaust air 5 to the exhaust air control chamber 5 d, this at an outside temperature of about + 7 ° C. introduces the exhaust air into the line for the returning useful heat 21 behind the cross-flow heat exchanger 13 and releases it via the exhaust air grille 27 to the environment, again using the higher tempered outside air for the supply air.
Bei ansteigender Außentemperatur, wobei es der Kühlung bedarf, schließt die Niedertemperaturregelungskammer 31 die Leitung 21a zum Niedertemperatur kreislauf 4 und öffnet die Leitung für die Außenluft 29, welche über das Außenluftgitter 28 eintritt, wenn eine Aufheizung des Brauchwasserspeicher 8b oder abkühlbedingtes Aufheizen des Wärmeaustauschspeicher 8 gefordert wird, wird dem Verdampfer 3 der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 über die Leitung der Außenluft 29, der eine Rückschlagklappenbox 30 und eine Niedertemperatur regelungskammer 31 angeordnet ist, die energiehaltige Außenluft in den Niedertemperaturkreislauf 4 geleitet, und nach Wärmeentzug durch den Verdampfer 3 wird die Fortluft in der Leitung für Fortluft 5 in den oberen Außentemperaturen der Fortluftverteilungskammer 5a zugeleitet, wobei die Fortluft in verschiedenen Anteilen über ein Luftfilter 5b, einer Fortluftrückschlagklappenbox 5c weitergeführt und der Beimischkammer 17 mit der wärmeren Zuluft zugeführt, wobei sich die in den Leitungen für Zuluft 12 befindliche Zuluft weiter abkühlt. Der noch vorhandene Anteil der Fortluft wird durch die Fortluftverteilungskammer 5a in die Leitung der Fortluft 5 der Fortluftregelungskammer 5d zugeführt, wobei die Fortluftregelungskammer 5d, so gesteuert ist, dass bei einer hoher Eintrittstemperatur der Zuluft, welche bei extremer Wärme z. B. +38°C. durch den Erdwärmetauscher 11a auf ca. 25°C. abgkühlt wird, kann die Fortluft in die Leitung für die rückführende Nutzwärme 21 vor dem Kreuzstromwärmetauscher 15 eingeleitet werden und im Kreuzstromwärmetauscher 15 die, in die Leitung für Zuluft (12) einströmenden warme Zuluft wird weiter abgekühlt und nach Wärmeaustausch wird die Fortluft durch das Ablufigitter 27 an die Umwelt wieder abgegeben wird.When the outside temperature rises, which requires cooling, the low-temperature control chamber 31 closes the line 21 a to the low-temperature circuit 4 and opens the line for the outside air 29 , which enters through the outside air grille 28 when the hot water tank 8 b is heated or the heat exchange store is heated up due to cooling 8 is demanded, the evaporator 3 of the air / water heat pump 1 via the line of outside air 29 , a check valve box 30 and a low-temperature control chamber 31 is arranged, the energy-containing outside air is fed into the low-temperature circuit 4 , and after heat is removed by the evaporator 3 the exhaust air is supplied in the pipe for exhaust air 5 in the upper outer temperatures of the exhaust air distribution chamber 5 a, wherein the exhaust air in various proportions through an air filter 5 b, a Fortluftrückschlagklappenbox 5 continued c and Beimischkammer 17 with the warmer air supply to led, the supply air located in the lines for supply air 12 continues to cool. The remaining portion of the exhaust air is fed through the exhaust air distribution chamber 5 a into the duct of the exhaust air 5 of the exhaust air control chamber 5 d, the exhaust air control chamber 5 d being controlled in such a way that at a high inlet temperature of the supply air, which in extreme heat, for. B. + 38 ° C. through the geothermal heat exchanger 11 a to approx. 25 ° C. is cooled, the exhaust air can be introduced into the line for the returning useful heat 21 upstream of the cross-flow heat exchanger 15 and in the cross-flow heat exchanger 15 the warm supply air flowing into the line for supply air ( 12 ) is further cooled and after heat exchange, the exhaust air is exhausted through the exhaust air grille 27 is released to the environment again.
Wenn die Außenlufttemperatur kühler wird schließt die Fortluftverteilungs kammer 5a und leitet die Fortluft durch die Leitung der Fortluft 5 zu der Fortluftregelungskammer 5d, wobei in die Leitung für die rückführende Nutzwärme 21 hinter dem Kreuzsrtromwärmetauscher 13 einleitet und über dass Ablufigitter 27 an die Umwelt wieder abgibt, wobei dann wieder die kühlere temperierte Außenluft für die Zuluft nutzt. When the outside air temperature becomes cooler, the exhaust air distribution chamber 5 a closes and directs the exhaust air through the duct of the exhaust air 5 to the exhaust air control chamber 5 d, whereby the duct for the returning useful heat 21 initiates behind the cross-flow heat exchanger 13 and via the exhaust air grille 27 to the environment again emits, which then uses the cooler tempered outside air for the supply air.
11
Luft/Wasser-Wärmepumpe
Air Water heatpump
22
Wärmepumpenkreislauf
Heat pump cycle
33
Verdampfer
Evaporator
44
Niedertemperaturkreislauf
Low-temperature circuit
55
Leitung für Fortluft
Exhaust air duct
55
a Fortlufverteilungskammer
a exhaust air distribution chamber
55
b Fortluftfilter
b Exhaust air filter
55
c Fortluftrückschlagklappe
c Exhaust air check valve
55
d Fortluftregelungskammer
d Exhaust air control chamber
66
Kondensator
capacitor
77
Kopplungskreislauf
Coupling circuit
88th
Wärmeaustauschspeicher
Heat exchange memory
88th
a Kopplungskreislauf
a Coupling circuit
88th
b Brauchwasserspeicher
b Domestic hot water tank
99
Kopplungskreislauf
Coupling circuit
1010
Lufterwärmer
air heater
1111
Zulufigitter
Zulufigitter
1111
a Zuluftleitung vom Erdwärmetauscher
a Supply air line from the geothermal heat exchanger
1212
Leitung für Zuluft
Supply air duct
1313
Zuluftregelungskammer
Zuluftregelungskammer
1414
Schalldämpfer
silencer
1515
Kreuzstromwärmetauscher
Cross-flow heat exchanger
1616
Mischkammer
mixing chamber
1717
Beimischkammer
Beimischkammer
1818
Kombibox mit Jalousieklappe, Zuluftfilter und Zuluftventilator
Combo box with louvre flap, supply air filter and supply air fan
1919
Schalldämpfer
silencer
2020
Brandschutzklappe
Fire damper
2121
Leitung für Abluft
Exhaust air line
2222
Brandschutzklappe
Fire damper
2323
Schalldämpfer
silencer
2424
Kombigerät mit Jalousieklappe, Abluftfilter und Abluftventilator
Combined device with a shutter, exhaust air filter and exhaust fan
2525
Verteilungskammer für rückführende Nutzwärme
Distribution chamber for recycle useful heat
2626
Schalldämpfer
silencer
2727
Ablufigitter
Ablufigitter
2828
Außenluftgitter für Luft/Wasser-Wärmepumpe
Outside air grille for air / water heat pumps
2929
Leitung für Außenluft zum Niedertemperaturkreislauf
Line for outside air to the low temperature circuit
3030
Rückschlagklappenbox
Rückschlagklappenbox
3131
Niedertemperaturregelungskammer
Lower temperature control chamber
3232
Rückschlagklappenbox
Rückschlagklappenbox
Claims (18)
dass im Heizfall durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe bei Zulufteintrittstempe raturen von +4°C. bis +24°C. in die Leitung für Zuluft (12), die Zuluftregelungs kammer (13) den Zugang für den Erdwärmetauscher (11a) schließt und der Frischluftanteil der Zuluft über das Zulufigitter (11) in die Leitung für Zuluft (12) eintritt, im Kreuzstromwärmetauscher (15) wird bis zu einer Außentemperatur von ca. +7°C. durch die in die Leitung für Fortluft (5) befindliche anteilsmäßige Fortluft, der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) weiter erwärmt. Über die Außentemperatur von ca. +7°C. schließt die in der Leitung für Fortluft (5) angeordnete
Fortluftregelungskammer (5d) den Zugang zum Kreuzstromwärmetauscher (15) und leitet die Fortluft in der Leitung für Fortluft (5) hinter dem Kreuzstromwärmestauscher (15) in die rückführende Leitung für Nutzwärme (21) ein und gibt diese durch das Ablufigitter (27) an die Umwelt wieder ab. Die erwärmte Zuluft wird durch die Leitung für Zuluft (12) zu der Mischkammer (16) weitergeleitet und der anteilmäßigen rückführende Nutzwärme (21) beigemischt, und zur Beimsichkammer (17) geführt, wobei eine Nacherwärmung durch die eintretende Fortluft (5) erfolgt, bevor die Zuluft durch die Zuluftkombibox (18) am Lufterwärmer (10) auf die geforderte Nutzwärme der Zuluft temperiert wird und durch den Schalldämpfer (19) und Brandschutzklappe (20) aus der Leitung für Zuluft (12) als Nutzwärme im Raum (A) austritt.5. The method according to claim 1, 2, 3 and 4, characterized in
that in the case of heating by the air / water heat pump at supply air inlet temperatures of + 4 ° C. up to + 24 ° C. in the line for supply air ( 12 ), the supply air control chamber ( 13 ) closes the access for the geothermal heat exchanger ( 11 a) and the fresh air portion of the supply air via the supply air grille ( 11 ) enters the line for supply air ( 12 ) in the cross-flow heat exchanger ( 15 ) up to an outside temperature of approx. + 7 ° C. the air / water heat pump ( 1 ) is further heated by the proportional exhaust air in the exhaust air line ( 5 ). About the outside temperature of approx. + 7 ° C. closes the one arranged in the duct for exhaust air ( 5 )
Exhaust air control chamber ( 5 d) gives access to the cross-flow heat exchanger ( 15 ) and directs the exhaust air in the exhaust air line ( 5 ) behind the cross-flow heat exchanger ( 15 ) into the return line for useful heat ( 21 ) and indicates this through the exhaust air grille ( 27 ) the environment again. The heated supply air is passed through the supply air line ( 12 ) to the mixing chamber ( 16 ) and admixed with the proportionate returning useful heat ( 21 ), and to the mixing chamber ( 17 ), with reheating by the incoming exhaust air ( 5 ) before the supply air is tempered to the required useful heat of the supply air by the supply air combi box ( 18 ) on the air heater ( 10 ) and exits from the supply air line ( 12 ) as useful heat in room (A) through the silencer ( 19 ) and fire damper ( 20 ).
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