AT528156B1 - Sole-wasser-wärmepumpe - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (1) zum Erwärmen einer Heizflüssigkeit mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe (15) umfassend einen Sole-Vorlauf-Anschluss (10), einen Sole-Rücklauf-Anschluss (11), einen Verdampfer (17) zum Verdampfen von Kältemittel, einen Verdichter (18) mit einem Verdichtergehäuse (7) zur Verdichtung des gasförmigen Kältemittels, einen Verflüssiger (19), um Wärme vom verdichteten, gasförmigen Kältemittel auf eine Heizflüssigkeit zu übertragen und das Kältemittel zu verflüssigen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein das Verdichtergehäuse zumindest abschnittsweise umgebender, zusätzlicher Wärmeübertrager (8) für die Heizflüssigkeit vorgesehen ist, die Vorrichtung weiters umfassend einen doppelwandigen Speicher (21) mit einer inneren Kammer (22) für die Heizflüssigkeit und einer äußeren Kammer (23) für eine weitere Flüssigkeit, wobei Wärme zwischen der Heizflüssigkeit und der weiteren Flüssigkeit übertragbar ist, sowie mit einem ersten Eingang (31) und einem ersten Ausgang (32), die mit der äußeren Kammer fluidisch verbunden sind, wobei der erste Ausgang mit dem Sole-Vorlauf-Anschluss fluidisch verbunden ist und der erste Eingang mit dem Sole-Rücklauf-Anschluss.

Description

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Beschreibung

SOLE-WASSER-WÄRMEPUMPE

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Heizflüssigkeit, insbesondere Wasser, umfassend eine Sole-Wasser-Wärmepumpe, die Sole-Wasser-Wärmepumpe umfassend einen Sole-Vorlauf-Anschluss, einen Sole-Rücklauf-Anschluss, einen mit dem Sole-Vorlauf-Anschluss und dem Sole-Rücklauf-Anschluss fluidisch verbundenen Verdampfer, um Kältemittel zu verdampfen und in einen gasförmigen Zustand überzuführen, einen Verdichter zur Verdichtung des in den gasförmigen Zustand übergeführten Kältemittels, einen Verflüssiger, um Wärme vom verdichteten, gasförmigen Kältemittel auf eine Heizflüssigkeit zu übertragen und das Kältemittel zu verflüssigen, einen ersten Ausgang für die Heizflüssigkeit, der dem Verflüssiger nachgeschaltet und mit diesem fluidisch verbunden ist, und einen mit dem Verflüssiger fluidisch verbundenen und diesem vorgeschalteten Heizungsrücklaufanschluss für die Heizflüssigkeit, wobei der Verdichter ein Verdichtergehäuse aufweist.

STAND DER TECHNIK

[0002] Die Verwendung von Wärmepumpen für Heizzwecke ist an sich bekannt, vgl. z.B. https://de.wikipedia.org/wiki/V%C3%A4rmepumpenheizung. Erdwärmepumpen nutzen die thermische Energie eines Erdkörpers als Energiequelle. Um diese thermische Energie abzugreifen, können eine oder mehrere Erdsonden zum Einsatz kommen, wobei für jede Erdsonde ein Loch ins Erdreich gebohrt wird, welches bis zu mehrere hundert Meter tief sein kann. Entsprechend hoch sind die Kosten für derlei Erdsonden. Alternativ können Erdwärmekollektoren vorgesehen sein, die flächig in geringer Tiefe von typischerweise 1 m bis 1,5 m in Schlangen verlegt werden, wobei relativ große Flächen vorzusehen sind, was mit erheblichem Platzbedarf und Grabungsarbeiten einhergeht und daher ebenfalls kostenintensiv ist.

[0003] Andererseits sind Bohrungen und Grabungen oft (z.B. mangels eines geeigneten Grundstücks) überhaupt nicht möglich. Auch in solchen Fällen, wäre der Betrieb einer Wärmepumpe wünschenswert.

[0004] Als Medium zur Gewinnung bzw. Übertragung der thermischen Energie aus dem Erdreich wird üblicherweise eine Sole, d.h. eine wässrige Salzlösung, verwendet. Aufgeheizt wird mit der Wärmepumpe ein Medium bzw. eine Heizflüssigkeit, das bzw. die in weiterer Folge einem Heizungssystem bzw. einer Heizung zugeführt wird. Als Heizflüssigkeit kommt typischerweise Wasser zum Einsatz. Daher werden Erdwärmepumpen oft auch als Sole-Wasser-Wärmepumpen bezeichnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter Sole-Wasser-Wärmepumpe eine Wärmepumpe zu verstehen, die als Erdwärmepumpe verwendet werden kann, wobei die tatsächliche Verwendung von Sole und Wasser als Medien für den Betrieb nicht zwingend notwendig ist, sondern auch alternative Medien bzw. Flüssigkeiten verwendet werden können.

[0005] Generell ist es aus Gründen der Ökonomie sowie des Umweltschutzes wünschenswert, die Effizienz von Wärmepumpen, insbesondere von Erdwärmepumpen bzw. Sole-Wasser-Wärmepumpen, zu verbessern.

[0006] Aus der US 2018/0347911 A1 ist eine Luftwärmepumpe bekannt, die einen zusätzlichen Wärmeübertrager umfasst, der Rohre aufweist, die spiralförmig um ein Gehäuse eines Verdichters der Luftwärmepumpe angeordnet sind, um Wasser im zusätzlichen Wärmeübertrager zusätzlich anwärmen zu können.

AUFGABE DER ERFINDUNG

[0007] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit verbesserter Effizienz zur Verfügung zu stellen und einen effizienten Betrieb einer solchen SoleWasser-Wärmepumpe auch dann zu ermöglichen, wenn keine Erdsonde und kein Erdwärmekol-

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lektor vorhanden sind.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0008] Zur Lösung der genannte Aufgabe ist es bei einer Vorrichtung zum Erwärmen einer Heizflüssigkeit, insbesondere Wasser, umfassend eine Sole-Wasser-Wärmepumpe, die Sole-Wasser-Wärmepumpe umfassend einen Sole-Vorlauf-Anschluss, einen Sole-Rücklauf-Anschluss, einen mit dem Sole-Vorlauf-Anschluss und dem Sole-Rücklauf-Anschluss fluidisch verbundenen Verdampfer, um Kältemittel zu verdampfen und in einen gasförmigen Zustand überzuführen, einen Verdichter zur Verdichtung des in den gasförmigen Zustand übergeführten Kältemittels, einen Verflüssiger, um Wärme vom verdichteten, gasförmigen Kältemittel auf eine Heizflüssigkeit zu übertragen und das Kältemittel zu verflüssigen, einen ersten Ausgang für die Heizflüssigkeit, der dem Verflüssiger nachgeschaltet und mit diesem fluidisch verbunden ist, und einen mit dem Verflüssiger fluidisch verbundenen und diesem vorgeschalteten Heizungsrücklaufanschluss für die Heizflüssigkeit, wobei der Verdichter ein Verdichtergehäuse aufweist, erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein das Verdichtergehäuse zumindest abschnittsweise umgebender, zusätzlicher Wärmeübertrager vorgesehen ist, wobei der zusätzliche Wärmeübertrager einen Eingang für die Heizflüssigkeit aufweist, der mit dem ersten Ausgang fluidisch verbunden ist, und einen zweiten Ausgang für die Heizflüssigkeit, der einen Heizungsvorlaufanschluss zur fluidischen Verbindung mit einer Heizung ausbildet, die Vorrichtung weiters umfassend einen doppelwandigen Speicher mit einer inneren Kammer für die Heizflüssigkeit und einer äußeren Kammer für eine weitere Flüssigkeit, wobei Wärme zwischen der Heizflüssigkeit in der inneren Kammer und der weiteren Flüssigkeit in der äußeren Kammer übertragbar ist, wobei der Speicher einen ersten Eingang und einen ersten Ausgang aufweist, die mit der äußeren Kammer fluidisch verbunden sind, wobei der erste Ausgang mit dem Sole-Vorlauf-Anschluss fluidisch verbunden ist und der erste Eingang mit dem Sole-Rücklauf-Anschluss fluidisch verbunden ist.

[0009] Der Verdampfer, der Verdichter und der Verflüssiger sind übliche Elemente einer Wärmepumpe, insbesondere Sole-Wasser-Wärmepumpe, wobei der Verdampfer und der Verflüssiger Wärmeübertrager (oft auch Wärmetauscher genannt) ausbilden. Zur Funktionsweise einer Wärmepumpe siehe z.B. https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmepumpe.

[0010] Über den Sole-Vorlauf-Anschluss und den Sole-Rücklauf-Anschluss kann eine Flüssigkeit dem Verdampfer zugeführt werden, welche im Verdampfer Wärme an das dem Verdampfer ebenfalls zugeführte, flüssige Kältemittel abgibt, wodurch letzteres verdampft, also vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht. Mittels des Verdichters wird dem gasförmigen Kältemittel mechanische Arbeit zugeführt, wobei das gasförmige Kältemittel erwärmt und typischerweise überhitzt wird. Anschließend gelangt das noch immer gasförmige Kältemittel in den Verflüssiger, in dem es unter Abgabe von Nutzwärme kondensiert. Dabei wird die Wärme an die dem Verflüssiger ebenfalls zugeführte Heizflüssigkeit abgegeben, wobei die Heizflüssigkeit über den Heizungsrücklaufanschluss dem Verflüssiger zugeführt wird und diesen nach der geschilderten Wärmeübertragung über den ersten Ausgang wieder verlässt.

[0011] Üblicherweise wird in weiterer Folge die Heizflüssigkeit sodann einem Heizsystem bzw. einer Heizung, genauer einem Heizungsvorlauf, zugeführt, um diese(s) zu betreiben.

[0012] In der Wärmepumpe wird das flüssige Kältemittel nach dem Verflüssiger in einer Drossel entspannt, bevor es wieder dem Verdampfer zugeführt wird, wo der beschriebene Prozess von Neuem beginnt.

[0013] Gemäß dem oben Gesagten ist „fluidisch verbunden“ so zu verstehen, dass ein Fluid, insbesondere ein Gas oder eine Flüssigkeit, zwischen den fluidisch verbundenen Punkten strömen kann. Entsprechend können z.B. Rohr- oder Schlauchleitungen zur Verwirklichung von fluidischen Verbindungen vorgesehen sein.

[0014] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Heizflüssigkeit nach dem ersten Ausgang nicht gleich der Heizung bzw. dem Heizungsvorlauf zugeführt, sondern gelangt über den Eingang des zusätzlichen Wärmeübertragers in selbigen, um weiter angewärmt zu werden und so die Effizienz weiter zu steigern. Hierbei wird die Erwärmung des Verdichtergehäuses bei des-

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sen Betrieb ausgenutzt. Der zusätzliche Wärmeübertrager kann dabei einfach durch ein Rohr oder einen Schlauch ausgebildet werden, welches/welcher rund um das Verdichtergehäuse in mehreren Schleifen bzw. Windungen unter Kontaktierung des Verdichtergehäuses angeordnet wird. Die Kontaktierung gewährleistet eine Wärmeleitung vom Verdichtergehäuse zum Rohr oder Schlauch und damit zu der darin geführten Heizflüssigkeit.

[0015] Um dabei eine optimale Wärmeleitung und Effizienz zu gewährleisten, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der zusätzliche Wärmeübertrager ein Metallrohr, insbesondere Kupferrohr, umfasst, welches in mehreren Windungen rund um das Verdichtergehäuse angeordnet ist und das Verdichtergehäuse kontaktiert. Hierbei werden die guten Wärmeleitungseigenschaften von Metall, insbesondere Kupfer, ausgenutzt.

[0016] Um soweit wie möglich zu verhindern, dass das Verdichtergehäuse Wärme ungenutzt an die Umgebung abgibt, und so die Effizienz weiter zu steigern, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass eine thermische Isolierung für den zusätzlichen Wärmeübertrager vorgesehen ist. Die thermische Isolierung kann dabei auf verschiedenste Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise durch eine Abschirmung mittels einer Folie, was besonders einfach und kostensparend zu realisieren ist. Es kann aber beispielsweise auch ein festes Gehäuse aus einem oder mehreren isolierenden Materialien vorgesehen sein, um die thermische Isolierung zu verwirklichen.

[0017] Um den Betrieb der Sole-Wasser-Wärmepumpe auch dann zu ermöglichen, wenn keine Erdsonde und kein Erdwärmekollektor vorhanden sind, ist, wie bereits erwähnt, eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Heizflüssigkeit, insbesondere Wasser, vorgesehen, welche die Sole-Wasser-Wärmepumpe umfasst sowie einen doppelwandigen Speicher mit einer inneren Kammer für die Heizflüssigkeit und einer äußeren Kammer für eine weitere Flüssigkeit, wobei Wärme zwischen der Heizflüssigkeit in der inneren Kammer und der weiteren Flüssigkeit in der äußeren Kammer übertragbar ist, wobei der Speicher einen ersten Eingang und einen ersten Ausgang aufweist, die mit der äußeren Kammer fluidisch verbunden sind, wobei der erste Ausgang mit dem Sole-Vorlauf-Anschluss fluidisch verbunden ist und der erste Eingang mit dem Sole-Rücklauf-Anschluss fluidisch verbunden ist.

[0018] Im Vergleich zu einer Erdsonde oder einem Erdwärmekollektor weist der Speicher minimale Abmessungen auf, kann daher problemlos in einem Haus untergebracht werden und ist mit dramatisch geringeren Anschaffungskosten verbunden.

[0019] Die weitere Flüssigkeit übernimmt dabei die Funktion der Sole.

[0020] Hierdurch wird auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein geeignetes Anschlussschema für die Sole-Wasser-Wärmepumpe realisiert, um diese effizient betreiben zu können.

[0021] Die genannte Kostenersparnis im Vergleich zu Varianten mit Erdsonde(n) oder Erdwärmekollektoren ermöglicht anderweitige Investitionen, beispielsweise in eine Photovoltaikanlage, was im Hinblick auf Umweltschutz und Energieautarkie extrem attraktiv ist und hilft, laufende Energiekosten weiter zu vermindern.

[0022] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Speicher einen zweiten Eingang und einen zweiten Ausgang aufweist, die mit der inneren Kammer fluidisch verbunden sind, wobei der zweite Ausgang über ein erstes Verbindungsstück mit dem Heizungsrücklaufanschluss fluidisch verbunden ist, wobei das erste Verbindungsstück dazu eingerichtet ist, die vom zweiten Ausgang kommende Heizflüssigkeit mit Heizflüssigkeit von einem Heizungsrücklauf zu vereinen und gemeinsam zum Heizungsrücklaufanschluss zu leiten, wobei der zweite Eingang über ein zweites Verbindungsstück mit dem ersten Ausgang fluidisch verbunden ist, wobei das zweite Verbindungsstück dazu eingerichtet ist, einen ersten Teil der vom ersten Ausgang kommenden Heizflüssigkeit zum zusätzlichen Wärmeübertrager zu leiten und einen kleineren, zweiten Teil der vom ersten Ausgang kommenden Heizflüssigkeit zum zweiten Eingang.

[0023] „Zu leiten“ ist dabei jeweils so zu verstehen, dass durch das jeweilige Verbindungsstück

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eine Leitung in Richtung und nicht tatsächlich bis zum Heizungsrücklaufanschluss / zum zusätzlichen Wärmeübertrager / zum zweiten Eingang erfolgt, da klarerweise jeweils eine Leitung bzw. jeweils ein oder mehrere Leitungsrohre oder -schläuche für die Leitung bis zum Heizungsrücklaufanschluss / zum zusätzlichen Wärmeübertrager / zum zweiten Eingang vorgesehen sind.

[0024] Das erste Verbindungsstück und/oder das zweite Verbindungsstück können z.B. einfach jeweils durch ein T-Stück ausgebildet werden.

[0025] Durch das erste Verbindungsstück wird eine Vermischung der Heizflüssigkeit im Heizungsrücklauf mit der Heizflüssigkeit aus der inneren Kammer erreicht, wobei dieses Gemisch der Sole-Wasser-Wärmepumpe über deren Heizungsrücklaufanschluss zugeführt wird.

[0026] Durch das zweite Verbindungsstück wird erreicht, dass ein gewisser, relativ kleiner Teil der im Verflüssiger angewärmten Heizflüssigkeit wieder der inneren Kammer zugeführt wird, wohingegen der größere Teil der im Verflüssiger angewärmten Heizflüssigkeit dem zusätzlichen Wärmeübertrager zugeführt wird, um dort nochmals weiter erwärmt zu werden. Um entsprechend unterschiedliche Mengen pro Zeit zu gewährleisten, können z.B. zumindest abschnittsweise unterschiedlich große Leitungsquerschnitte für die Leitungen vom zweiten Verbindungsstück zum zusätzlichen Wärmeübertrager einerseits und zum zweiten Eingang andererseits vorgesehen sein. Denkbar wären aber z.B. auch mehrere Pumpen mit unterschiedlichen Pumpraten.

[0027] Die Temperatur der Heizflüssigkeit in der inneren Kammer sinkt durch diese Maßnahmen nicht zu stark ab, obgleich Wärme an die weitere Flüssigkeit in der äußeren Kammer übertragen werden kann bzw. wird, was sich insgesamt günstig auf die Effizienz bzw. Energiebilanz auswirkt.

[0028] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die fluidischen Verbindungen zwischen dem zweiten Verbindungsstück und dem Eingang des zusätzlichen Wärmeübertragers einerseits und zwischen dem zweiten Verbindungsstück und dem zweiten Eingang andererseits derart ausgelegt sind, um ein Aufteilungsverhältnis von Mengen an vom ersten Ausgang kommender Heizflüssigkeit pro Zeit im Verhältnis von mindestens 2:1, vorzugsweise im Bereich von 2:1 bis 2,5:1, zu gewährleisten. Ein solches Verhältnis, insbesondere von 2,25:1, hat sich in aufwendigen Versuchen als besonders günstig im Hinblick auf die Effizienz bzw. Energiebilanz erwiesen. Gemäß dem oben Gesagten kann ein solches Verhältnis z.B. mit einer Pumpe und unterschiedlichen Leitungsquerschnitten, insbesondere von 4/4“ und 1/2“, einfach realisiert werden.

[0029] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass eine erste Umwälzpumpe vorgesehen ist, die vorzugsweise zwischen dem Sole-Rücklauf-Anschluss und dem ersten Eingang geschaltet ist, um die weitere Flüssigkeit aus der äußeren Kammer vom ersten Ausgang zum Sole-Vorlauf-Anschluss und vom Sole-Rücklauf-Anschluss zum ersten Eingang umwälzen zu können, dass eine zweite Umwälzpumpe vorgesehen ist, die vorzugsweise unmittelbar vor dem Heizungsrücklaufanschluss geschaltet ist, um die Heizflüssigkeit vom ersten Ausgang zum Heizungsrücklaufanschluss umwälzen zu können, wobei eine erste Steuereinheit vorgesehen ist, um die erste Umwälzpumpe und die Sole-Wasser-Wärmepumpe in Abhängigkeit von einer Temperatur des Verdichtergehäuses und/oder des verdichteten gasförmigen Kältemittels wahlweise ein- und auszuschalten.

[0030] Das Umwälzen der weiteren Flüssigkeit mit der ersten Umwälzpumpe bewirkt natürlich auch ein Umwälzen durch den Verdampfer in der Sole-Wasser-Wärmepumpe. Die angegebene Umwälzung der weiteren Flüssigkeit vom ersten Ausgang zum Sole-Vorlauf-Anschluss und vom Sole-Rücklauf-Anschluss zum ersten Eingang beschreibt dabei die Flussrichtung der weiteren Flüssigkeit.

[0031] Das Umwälzen der Heizflüssigkeit mit der zweiten Umwälzpumpe bewirkt natürlich auch ein Umwälzen durch das ganze Heizungssystem bzw. durch die Heizung, wenn diese(s) mit der Vorrichtung verbunden ist, und durch die innere Kammer des Speichers.

[0032] Die Temperatur des verdichteten gasförmigen Kältemittels ist ein Maß für die Temperatur des Verdichtergehäuses. Es sei bemerkt, dass die Temperatur des verdichteten gasförmigen Kältemittels nicht zwangsläufig direkt gemessen werden muss, sondern dass besagte Abhängigkeit

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auch indirekt bestimmt werden kann, z.B. indem die Temperatur einer Leitung, in der das verdichtete gasförmige Kältemittel strömt, bestimmt wird.

[0033] Es kann vorgesehen sein, dass die Temperatur des Verdichtergehäuses bzw. des verdichteten gasförmigen Kältemittels mit der ersten Steuereinheit bestimmt wird, wobei die erste Steuereinheit einen entsprechenden Temperaturfühler umfassen oder mit einem separaten Temperaturfühler zusammenarbeiten kann.

[0034] Durch die zwei Umwälzpumpen wird ermöglicht, dass die weitere Flüssigkeit und die Heizflüssigkeit unabhängig voneinander umgewälzt werden können, um so die Vorrichtung bzw. die Vorrichtung mit einer daran angeschlossenen Heizung besonders energieeffizient betreiben zu können. Dies wird insbesondere durch das Ausnutzen der Wärmekapazität des Verdichtergehäuses möglich, wobei das Verdichtergehäuse auch dann noch eine Zeit lang hinreichend warm bleibt, nachdem der Verdichter bzw. die Wärmepumpe ausgeschaltet wird oder worden ist. Sohin kann dann trotz ausgeschalteter Wärmepumpe Heizflüssigkeit noch über den zusätzlichen Wärmeübertrager angewärmt werden, ohne dass es zuvor zu einem nennenswerten Wärmeaustausch mit der weiteren Flüssigkeit kommt.

[0035] Genauer kann, wenn die Temperatur des Verdichtergehäuses hoch genug ist, die Wärmepumpe abgeschaltet werden (d.h. insbesondere deren Verdichter). Da das Gehäuse des Verdichters eine gewisse Zeit lang warm bleibt, auch wenn der Verdichter nicht mehr läuft, kann die Sole-Wasser-Wärmepumpe - sowie die erste Umwälzpumpe - typischerweise ca. 10 min bis 15 min ausgeschaltet bleiben. Elektrische Energie kann somit für den Verdichter bzw. die Sole-Wasser-Wärmepumpe sowie für die erste Umwälzpumpe eingespart werden. Dann genügt ein zeitlich befristetes Einschalten der Sole-Wasser-Wärmepumpe bzw. des Verdichters - sowie der ersten Umwälzpumpe - von in der Praxis typischerweise ca. 2 min, um wieder eine hinreichende Temperatur des Verdichtergehäuses zu erreichen, sodass insbesondere mittels des zusätzlichen Wärmeübertragers die Heizflüssigkeit auf eine hinreichend hohe Temperatur für den Heizungsvorlauf (auch als Vorlauftemperatur bezeichnet) gebracht werden kann.

[0036] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist entsprechend vorgesehen, dass eine zweite Steuereinheit vorgesehen ist, um die zweite Umwälzpumpe in Abhängigkeit von einer Temperatur der Heizflüssigkeit nach dem Heizungsvorlaufanschluss wahlweise ein- und auszuschalten, wobei die zweite Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die zweite Umwälzpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur der Heizflüssigkeit nach dem Heizungsvorlaufanschluss eingeschaltet zu lassen, selbst wenn die erste Umwälzpumpe ausgeschaltet ist.

[0037] Auch die Temperatur der Heizflüssigkeit, insbesondere im Heizungsvorlauf, muss nicht zwangsläufig direkt gemessen werden, sondern kann besagte Abhängigkeit auch indirekt bestimmt werden, z.B. indem die Temperatur einer Leitung, in der die Heizflüssigkeit strömt, bestimmt wird. Eine außerhalb der Leitung bestimmte Temperatur ist dabei jedenfalls ein Maß für die Temperatur der Heizflüssigkeit in der Leitung.

[0038] Es kann vorgesehen sein, dass die Temperatur der Heizflüssigkeit nach dem Heizungsvorlaufanschluss mit der zweiten Steuereinheit bestimmt wird, wobei die zweite Steuereinheit einen entsprechenden Temperaturfühler umfassen oder mit einem separaten Temperaturfühler zusammenarbeiten kann.

[0039] Wie gesagt, kann die zweite Umwälzpumpe somit unabhängig von der ersten Umwälzpumpe betrieben werden, d.h. insbesondere unabhängig davon, ob die erste Umwälzpumpe eingeschaltet ist oder nicht.

[0040] Die Heizflüssigkeit kann dabei solange weiter gefördert werden, solange die Heizflüssigkeit warm genug ist, um die Heizung nicht „abzukühlen“, solange also eine gewisse, insbesondere vorgebbare, Temperatur der Heizflüssigkeit nach, insbesondere unmittelbar nach, dem Heizungsvorlaufanschluss bzw. im Heizungsvorlauf nicht unterschritten wird. Wie oben bereits erläutert, führt dies zu einer Einsparung an elektrischer Energie betreffend den Betrieb der ersten Umwälzpumpe und der Sole-Wasser-Wärmepumpe bzw. des Verdichters.

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[0041] Darüberhinaus kann elektrische Energie betreffend die zweite Umwälzpumpe eingespart werden, indem diese nur dann eingeschaltet wird, wenn die Heizflüssigkeit nach, insbesondere unmittelbar nach, dem Heizungsvorlaufanschluss bzw. im Heizungsvorlauf hinreichend hoch ist, sodass sichergestellt ist, dass die nachgeschaltete Heizung nicht „abgekühlt“, sondern tatsächlich erwärmt wird.

[0042] Analog zum oben Gesagten ist erfindungsgemäß ein System vorgesehen, das System umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie eine Heizung mit Heizflüssigkeit, wobei die Heizung über einen Heizungsvorlauf fluidisch mit dem Heizungsvorlaufanschluss verbunden ist und über einen Heizungsrücklauf fluidisch mit dem Heizungsrücklaufanschluss verbunden ist. Entsprechend kann die Heizung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung betrieben werden.

[0043] Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass die weitere Flüssigkeit durch Heizflüssigkeit ausgebildet ist. Dies stellt eine besonders einfache und kostengünstige Alternative zur Sole dar.

[0044] Analog zum oben Gesagten ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems vorgesehen, dass der Heizungsrücklauf mit dem ersten Verbindungsstück fluidisch verbunden ist, wobei das System eine oben geschilderte Ausführungsform der Vorrichtung mit dem ersten Verbindungsstück und dem zweiten Verbindungsstück aufweist.

[0045] Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass in einem Betriebszustand des Systems die weitere Flüssigkeit zwischen dem ersten Ausgang des Speichers und dem Sole-Vorlauf-Anschluss eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 25°C bis 35°C, vorzugweise bei 30°C, liegt, und dass die weitere Flüssigkeit zwischen dem Sole-Rücklauf-Anschluss und dem ersten Eingang des Speichers eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 20°C bis 30°C, vorzugweise bei 25°C, liegt. In aufwendigen Versuchen hat sich dies im Hinblick auf eine optimale Energieeffizienz als besonders günstig erwiesen.

[0046] „Zwischen“ ist hier und im Folgenden immer als „zumindest an einem Punkt irgendwo dazwischen“ zu verstehen und nicht etwa so, dass überall zwischen den angegebenen Punkten genau die genannte Temperatur vorherrschen muss.

[0047] Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass in einem Betriebszustand des Systems die Heizflüssigkeit zwischen dem ersten Ausgang und dem Eingang des zusätzlichen Wärmeübertragers eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 30°C bis 40°C, vorzugweise bei 35°C, liegt, und dass die Heizflüssigkeit zwischen dem Heizungsvorlaufanschluss und dem Heizungsvorlauf eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 40°C bis 50°C, vorzugweise bei 45°C, liegt. Entsprechend weist die Heizflüssigkeit insbesondere beim zweiten Verbindungsstück eine Temperatur auf, die im Bereich von 30°C bis 40°C, vorzugweise bei 35°C, liegt, und hat auch die von dort zur zentralen Kammer des Speichers fließende Heizflüssigkeit diese Temperatur.

[0048] In aufwendigen Versuchen hat sich gezeigt, dass eine solche Konfiguration sich nochmals begünstigend auf die Energieeffizienz auswirkt.

[0049] Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass in einem Betriebszustand des Systems die Heizflüssigkeit in der inneren Kammer des Speichers zumindest im Bereich eines zweiten Ausgangs eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 30°C bis 40°C, vorzugweise bei 35°C, liegt, wobei vorzugsweise die Heizflüssigkeit im Bereich des Heizungsrücklaufs eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 30°C bis 40°C, vorzugweise bei 35°C, liegt.

[0050] „Zumindest im Bereich des zweiten Ausgangs“ schließt nicht aus, dass die Temperatur der Heizflüssigkeit in der gesamten inneren Kammer im angegebenen Bereich liegt.

[0051] Die Temperatur der Heizflüssigkeit im Bereich des zweiten Ausgangs bzw. in der inneren Kammer ist ähnlich zur Temperatur der Heizflüssigkeit, wenn diese aus dem ersten Ausgang austritt bzw. ist in der Praxis etwas verringert aufgrund von Wärmeverlusten beim Transport in die innere Kammer einerseits und durch den Wärmeaustausch mit der weiteren Flüssigkeit in der

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äußeren Kammer andererseits. Bzw. ist die Temperatur der Heizflüssigkeit in der inneren Kammer höchstens so groß wie die Temperatur nach dem bzw. beim ersten Ausgang.

[0052] Vorzugsweise weist auch die Heizflüssigkeit im Heizungsrücklauf bzw. in dessen Bereich eine ähnliche Temperatur wie die Heizflüssigkeit in der inneren Kammer auf.

[0053] In aufwendigen Versuchen hat sich gezeigt, dass eine solche Konfiguration sich nochmals begünstigend auf die Energieeffizienz auswirkt.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0054] Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung ist beispielhaft und soll den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.

[0055] Dabei zeigt:

[0056] Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. in einem erfindungsgemäßen System

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0057] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe 15 in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bzw. in einem erfindungsgemäßen System aus der Vorrichtung 1 und einer damit verbundenen Heizung 2. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe 15 umfasst einen Sole-Vorlauf-Anschluss 10, einen Sole-Rücklauf-Anschluss 11, einen mit dem Sole-VorlaufAnschluss 10 und dem Sole-Rücklauf-Anschluss 11 fluidisch verbundenen Verdampfer 17, um Kältemittel zu verdampfen und in einen gasförmigen Zustand überzuführen, einen Verdichter 18 zur Verdichtung des in den gasförmigen Zustand übergeführten Kältemittels, einen Verflüssiger 19, um Wärme vom verdichteten, gasförmigen Kältemittel auf eine Heizflüssigkeit zu übertragen und das Kältemittel zu verflüssigen, einen ersten Ausgang 12 für die Heizflüssigkeit, der dem Verflüssiger 19 nachgeschaltet und mit diesem fluidisch verbunden ist, und einen mit dem Verflüssiger 19 fluidisch verbundenen und diesem vorgeschalteten Heizungsrücklaufanschluss 13 für die Heizflüssigkeit, wobei der Verdichter 18 ein Verdichtergehäuse 7 aufweist.

[0058] Bei der Heizflüssigkeit handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um Wasser.

[0059] Die fluidischen Verbindungen sind im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Rohr- oder Schlauchleitungen verwirklicht.

[0060] Über den Sole-Vorlauf-Anschluss 10 und den Sole-Rücklauf-Anschluss 11 kann eine weitere Flüssigkeit dem Verdampfer 17 zugeführt werden, welche im Verdampfer 17 Wärme an das dem Verdampfer 17 ebenfalls zugeführte, flüssige Kältemittel abgibt, wodurch letzteres verdampft, also vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht. Die weitere Flüssigkeit übernimmt dabei die Funktion einer Sole, wie sie bei Erdwärmepumpen bzw. Sole-Wasser-Wärmepumpen vorgesehen ist, die mit Erdsonden oder Erdwärmekollektoren zusammenarbeiten. Mittels des Verdichters 18, der mit dem Verdampfer 17 über eine Kältemittelleitung 37a fluidisch verbunden ist, wird dem gasförmigen Kältemittel mechanische Arbeit zugeführt, wobei das gasförmige Kältemittel erwärmt und typischerweise überhitzt wird. Anschließend gelangt das noch immer gasförmige Kältemittel über eine Kältemittelleitung 37b vom Verdichter 17 in den Verflüssiger 19, in dem es unter Abgabe von Nutzwärme kondensiert. Dabei wird die Wärme an die dem Verflüssiger 19 ebenfalls zugeführte Heizflüssigkeit abgegeben, wobei die Heizflüssigkeit über den Heizungsrücklaufanschluss 13 dem Verflüssiger 19 zugeführt wird und diesen nach der geschilderten Wärmeübertragung über den ersten Ausgang 12 wieder verlässt.

[0061] In der Sole-Wasser-Wärmepumpe 15 wird das flüssige Kältemittel nach dem Verflüssiger 19 in einer Drossel 16 entspannt, bevor es wieder dem Verdampfer 17 zugeführt wird, wo der beschriebene Prozess von Neuem beginnt.

[0062] Der erste Anschluss 12 ist nun jedoch nicht direkt mit der Heizung 2 bzw. einem Heizungsvorlauf 3 fluidisch verbunden, sondern mit einem Eingang 20 eines zusätzlichen Wärmeübertra-

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gers 8. Der zusätzliche Wärmeübertrager 8 umgibt das Verdichtergehäuse 7 zumindest abschnittsweise und weist den Eingang 20 für die Heizflüssigkeit auf, der mit dem ersten Ausgang 12 fluidisch verbunden ist, und einen zweiten Ausgang für die Heizflüssigkeit, der einen Heizungsvorlaufanschluss 14 zur fluidischen Verbindung mit der Heizung 2 ausbildet bzw. der mit dem Heizungsvorlauf 3 fluidisch verbunden ist. D.h. die Heizflüssigkeit wird im zusätzlichen Wärmeübertrager 8 mittels der Abwärme des Verdichtergehäuses 7 nochmals bzw. weiter angewärmt, bevor sie der Heizung 2 zugeführt wird.

[0063] Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der zusätzliche Wärmeübertrager 8 ein Metallrohr, insbesondere Kupferrohr, welches in mehreren Windungen rund um das Verdichtergehäuse 7 angeordnet ist und das Verdichtergehäuse 7 kontaktiert, um eine optimale Wärmeübertragung sicherzustellen.

[0064] Darüberhinaus ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine thermische Isolierung 9 für den zusätzlichen Wärmeübertrager 8 vorgesehen, die diesen umgibt, um Wärmeverluste nach außen zu minimieren.

[0065] Die Vorrichtung 1 des gezeigten Ausführungsbeispiels umfasst neben der Sole-WasserWärmepumpe 15 einen doppelwandigen Speicher 21 mit einer inneren Kammer 22 für die Heizflüssigkeit und einer äußeren Kammer 23 für die weitere Flüssigkeit, wobei Wärme zwischen der Heizflüssigkeit in der inneren Kammer 22 und der weiteren Flüssigkeit in der äußeren Kammer 23 übertragbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird auch als weitere Flüssigkeit Wasser verwendet. Der Speicher 21 weist einen ersten Eingang 31 und einen ersten Ausgang 32 auf, die mit der äußeren Kammer 23 fluidisch verbunden sind, wobei der erste Ausgang 32 mit dem SoleVorlauf-Anschluss 10 fluidisch verbunden ist und der erste Eingang 31 mit dem Sole-RücklaufAnschluss 11 fluidisch verbunden ist. Hierdurch wird auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein geeignetes Anschlussschema für die Sole-Wasser-Wärmepumpe 15 realisiert, um diese effizient betreiben zu können, wobei der Speicher 21 problemlos in einem Haus untergebracht werden kann und im Vergleich zu Erdsonden oder Erdwärmekollektoren verschwindende Kosten verursacht.

[0066] Weiters weist der Speicher 21 im gezeigten Ausführungsbeispiel einen zweiten Eingang 33 und einen zweiten Ausgang 34 auf, die mit der inneren Kammer 22 fluidisch verbunden sind. Der zweite Ausgang 34 ist über ein erstes Verbindungsstück 35 mit dem Heizungsrücklaufanschluss 13 fluidisch verbunden, wobei das erste Verbindungsstück 35 dazu eingerichtet ist, die vom zweiten Ausgang 34 kommende Heizflüssigkeit mit Heizflüssigkeit von einem Heizungsrücklauf 4 der Heizung 2 zu vereinen und gemeinsam zum Heizungsrücklaufanschluss 13 zu leiten.

[0067] Der zweite Eingang 33 ist über ein zweites Verbindungsstück 36 mit dem ersten Ausgang 12 fluidisch verbunden, wobei das zweite Verbindungsstück 36 dazu eingerichtet ist, einen ersten Teil der vom ersten Ausgang 12 kommenden Heizflüssigkeit zum zusätzlichen Wärmeübertrager 8 zu leiten und einen kleineren, zweiten Teil der vom ersten Ausgang 12 kommenden Heizflüssigkeit zum zweiten Eingang 33.

[0068] Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsstücke 35, 36 durch T-Stücke ausgebildet.

[0069] Durch das erste Verbindungsstück 35 wird eine Vermischung der Heizflüssigkeit im Heizungsrücklauf 4 mit der Heizflüssigkeit aus der inneren Kammer 22 erreicht, wobei dieses Gemisch der Sole-Wasser-Wärmepumpe 15 über deren Heizungsrücklaufanschluss 13 zugeführt wird.

[0070] Durch das zweite Verbindungsstück 36 wird erreicht, dass ein gewisser, relativ kleiner Teil der im Verflüssiger 19 angewärmten Heizflüssigkeit wieder der inneren Kammer 22 zugeführt wird, wohingegen der größere Teil der im Verflüssiger 19 angewärmten Heizflüssigkeit dem zusätzlichen Wärmeübertrager 8 zugeführt wird, um dort nochmals weiter erwärmt zu werden. Um entsprechend unterschiedliche Mengen an Heizflüssigkeit pro Zeit zu gewährleisten, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel unterschiedlich große Leitungsquerschnitte für die Leitungen vom zweiten Verbindungsstück 36 zum zusätzlichen Wärmeübertrager 8 einerseits und zum zweiten

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Eingang 33 andererseits vorgesehen.

[0071] Konkret ist es im dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die fluidischen Verbindungen bzw. Leitungen zwischen dem zweiten Verbindungsstück 36 und dem Eingang 20 des zusätzlichen Wärmeübertragers 8 einerseits und zwischen dem zweiten Verbindungsstück 36 und dem zweiten Eingang 33 andererseits derart ausgelegt sind, um ein Aufteilungsverhältnis von Mengen an vom ersten Ausgang 12 kommender Heizflüssigkeit pro Zeit im Verhältnis von 2,25:1 zu gewährleisten. Hierzu ist zwischen dem zweiten Verbindungsstück 36 und dem Eingang 20 des zusätzlichen Wärmeübertragers 8 eine Leitung 25 mit einem zweiten Durchmesser von 3/4“ als fluidische Verbindung vorgesehen, wohingegen zwischen dem zweiten Verbindungsstücke 36 und dem zweiten Eingang 33 eine Leitung 24 mit einem ersten Durchmesser von 1/2“ als fluidische Verbindung vorgesehen ist.

[0072] Die Temperatur der Heizflüssigkeit in der inneren Kammer 22 sinkt durch diese Maßnahmen nicht zu stark ab, obgleich Wärme an die weitere Flüssigkeit in der äußeren Kammer 23 übertragen werden kann bzw. wird, was sich insgesamt günstig auf die Effizienz bzw. Energiebilanz auswirkt.

[0073] Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Heizungsrücklauf 4 und dem ersten Verbindungsstück 35 ebenfalls eine Leitung 25 mit dem zweiten Durchmesser von 3/4“ als fluidische Verbindung vorgesehen. Wie gesagt, vereinigt das erste Verbindungsstück 35 die Heizflüssigkeit, die durch diese Leitung 25 vom Heizungsrücklauf 4 kommt, mit der Heizflüssigkeit aus der inneren Kammer 22. Daher ist zwischen dem ersten Verbindungsstück 35 und dem Heizungsrücklaufanschluss 13 der Sole-Wasser-Wärmepumpe 15 eine Leitung 26 mit einem dritten Durchmesser von 4/4“ vorgesehen.

[0074] Auch die fluidischen Verbindungen zwischen dem ersten Ausgang 32 und dem Sole-Vorlauf-Anschluss 10 einerseits sowie zwischen dem ersten Eingang 31 und dem Sole-RücklaufAnschluss 11 andererseits sind durch Leitungen 26 mit dem dritten Durchmesser von 4/4“ im gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet.

[0075] Das Metallrohr des zusätzlichen Wärmetauschers 8 weist ebenso einen Durchmesser von 3/4“ auf wie die Leitung 25 zwischen dem Heizungsvorlaufanschluss 14 und dem Heizungsvorlauf 3.

[0076] Die Pfeile in Fig. 1 symbolisieren dabei die jeweilige Flussrichtung der Heizflüssigkeit bzw. der weiteren Flüssigkeit.

[0077] Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist zum Umwälzen der weiteren Flüssigkeit aus der äußeren Kammer 23 vom ersten Ausgang 32 zum Sole-Vorlauf-Anschluss 10 und vom SoleRücklauf-Anschluss 11 zum ersten Eingang 31 eine erste Umwälzpumpe 5 vorgesehen, die zwischen dem Sole-Rücklauf-Anschluss 11 und dem ersten Eingang 31 geschaltet ist. Zum Umwälzen der Heizflüssigkeit vom ersten Ausgang 12 zum Heizungsrücklaufanschluss 13 ist eine zweite Umwälzpumpe 6 vorgesehen, die unmittelbar vor dem Heizungsrücklaufanschluss 13 geschaltet ist.

[0078] Weiters ist dabei eine erste Steuereinheit 27 vorgesehen, um die erste Umwälzpumpe 5 und die Sole-Wasser-Wärmepumpe 15 bzw. den Verdichter 18 in Abhängigkeit von einer Temperatur des Verdichtergehäuses 7 und/oder des verdichteten gasförmigen Kältemittels wahlweise ein- und auszuschalten. Eine zweite Steuereinheit 28 ist schließlich vorgesehen, um die zweite Umwälzpumpe 6 in Abhängigkeit von einer Temperatur der Heizflüssigkeit nach dem Heizungsvorlaufanschluss 14 wahlweise ein- und auszuschalten, wobei die zweite Steuereinheit 28 dazu eingerichtet ist, die zweite Umwälzpumpe 6 in Abhängigkeit von der Temperatur der Heizflüssigkeit nach dem Heizungsvorlaufanschluss 14 eingeschaltet zu lassen, selbst wenn die erste Umwälzpumpe 5 ausgeschaltet ist.

[0079] Ein besonders stromsparender und energieeffizienter Betrieb der Vorrichtung 1 bzw. des Systems wird so ermöglicht, wobei insbesondere die Wärmekapazität des Verdichtergehäuses 7 ausgenutzt werden kann. Wenn die Temperatur des Verdichtergehäuses 7 hoch genug ist, kann die Sole-Wasser Wärmepumpe 15 abgeschaltet werden (d.h. insbesondere deren Verdichter 18).

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[0080] Die Temperatur des Verdichtergehäuses 7 bzw. des verdichteten gasförmigen Kältemittels wird im dargestellten Ausführungsbeispiel mit der ersten Steuereinheit 27 bestimmt, wobei die erste Steuereinheit 27 einen entsprechenden Temperaturfühler umfassen oder mit einem separaten Temperaturfühler (nicht dargestellt) zusammenarbeiten kann. Da das Verdichtergehäuse 7 eine gewisse Zeit lang warm bleibt, auch wenn der Verdichter 18 nicht mehr läuft, kann die Sole-Wasser-Wärmepumpe 15 - sowie die erste Umwälzpumpe 5 - typischerweise ca. 10 min bis 15 min ausgeschaltet bleiben. Elektrische Energie kann somit für den Verdichter 18 bzw. die SoleWasser-Wärmepumpe 15 sowie für die erste Umwälzpumpe 5 eingespart werden. Dann genügt ein zeitlich befristetes Einschalten der Sole-Wasser-Wärmepumpe 15 bzw. des Verdichters 18 sowie der ersten Umwälzpumpe 5 - von in der Praxis typischerweise ca. 2 min, um wieder eine hinreichende Temperatur des Verdichtergehäuses 7 zu erreichen, sodass insbesondere mittels des zusätzlichen Wärmeübertragers 8 die Heizflüssigkeit auf eine hinreichend hohe Temperatur für den Heizungsvorlauf 3 (auch als Vorlauftemperatur bezeichnet) bzw. die Heizung 2 gebracht werden kann.

[0081] Die Heizflüssigkeit kann dabei solange weiter gefördert werden, solange die Heizflüssigkeit warm genug ist, um die Heizung 2 nicht „abzukühlen“, solange also eine gewisse, insbesondere vorgebbare, Temperatur der Heizflüssigkeit nach, insbesondere unmittelbar nach, dem Heizungsvorlaufanschluss 14 bzw. im Heizungsvorlauf 3 nicht unterschritten wird. Wie oben bereits erläutert, führt dies zu einer Einsparung an elektrischer Energie betreffend den Betrieb der ersten Umwälzpumpe 5 und der Sole-Wasser-Wärmepumpe 15 bzw. des Verdichters 18.

[0082] Darüberhinaus kann elektrische Energie betreffend die zweite Umwälzpumpe 6 eingespart werden, indem diese nur dann eingeschaltet wird, wenn die Heizflüssigkeit nach, insbesondere unmittelbar nach, dem Heizungsvorlaufanschluss 14 bzw. im Heizungsvorlauf 3 hinreichend hoch ist, sodass sichergestellt ist, dass die nachgeschaltete Heizung 2 nicht „abgekühlt“, sondern tatsächlich erwärmt wird.

[0083] Als Maß für die Temperatur bzw. zur indirekten Bestimmung der Temperatur der Heizflüssigkeit oder der weiteren Flüssigkeit können die an den entsprechenden Leitungen gemessenen Temperaturen herangezogen werden. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass in einem Betriebszustand des Systems die weitere Flüssigkeit zwischen dem ersten Ausgang 32 des Speichers 21 und dem Sole-Vorlauf-Anschluss 10 eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 25°C bis 35°C, vorzugweise bei 30°C, liegt, wobei diese Temperatur mittels eines Temperaturfühlers 29a bestimmt wird. Die weitere Flüssigkeit weist im Betriebszustand zwischen dem Sole-Rücklauf-Anschluss 11 und dem ersten Eingang 31 des Speichers 21 eine Temperatur auf, die im Bereich von 20°C bis 30°C, vorzugweise bei 25°C, liegt, wobei diese Temperatur mittels eines Temperaturfühlers 29b bestimmt wird.

[0084] Weiters ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass im Betriebszustand des Systems die Heizflüssigkeit zwischen dem ersten Ausgang 12 und dem Eingang 20 des zusätzlichen Wärmeübertragers 8 eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 30°C bis 40°C, vorzugweise bei 35°C, liegt, wobei diese Temperatur mittels eines Temperaturfühlers 29d bestimmt wird. Eine analoge oder zumindest ähnliche Temperatur weist die Heizflüssigkeit auch zwischen dem ersten Ausgang 12 bzw. dem zweiten Verbindungsstück 36 und dem zweiten Eingang 33 des Speichers 21 auf, wobei diese Temperatur mittels eines Temperaturfühlers 29h bestimmt wird.

[0085] Zwischen dem Heizungsvorlaufanschluss 14 und dem Heizungsvorlauf 3 weist die Heizflüssigkeit eine Temperatur auf, die im Bereich von 40°C bis 50°C, vorzugweise bei 45°C, liegt, wobei diese Temperatur mittels eines Temperaturfühlers 29e und eines Temperaturfühlers 29f bestimmt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die zweite Steuereinheit 28 die Information über die Temperatur der Heizflüssigkeit nach dem Heizungsvorlaufanschluss 14 von den beiden Temperaturfühlern 29e, 29f oder zumindest von einem dieser beiden Temperaturfühler 29e, 29f beziehen.

[0086] Schließlich ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass im Betriebszustand des Systems die Heizflüssigkeit in der inneren Kammer 22 des Speichers 21 zumindest im Bereich des zweiten Ausgangs 34 eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 30°C bis 40°C,

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vorzugweise bei 35°C, liegt, wobei diese Temperatur mittels eines Temperaturfühlers 29c bestimmt wird. Im Bereich des Heizungsrücklaufs 4 weist die Heizflüssigkeit eine Temperatur auf, die im Bereich von 30°C bis 40°C, vorzugweise bei 35°C, liegt, wobei diese Temperatur mittels eines Temperaturfühlers 29g bestimmt wird.

[0087] Besagte Temperaturen gewährleisten einen effizienten Betrieb.

[0088] Schließlich kann auch zumindest ein Wärmezähler 30 vorgesehen sein (in Fig. 1 strichliert angedeutet), um die erzeugte bzw. der Heizung 2 zugeführte Wärme messen zu können. Ebenso kann die dafür benötigte elektrische Energie, die von den Umwälzpumpen 5, 6 und der SoleWasser-Wärmepumpe 15 mit dem Verdichter 18 verbraucht wird, in an sich bekannter Weise mit geeigneten Messgeräten (nicht dargestellt) bestimmt werden. In weiterer Folge kann dann beispielsweise ein Verhältnis von erzeugter bzw. der Heizung zugeführter Wärme zur aufgewendeten elektrischen Energie ermittelt werden, um sich von der effizienten Energieverwendung beim dargestellten System zu überzeugen.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 Vorrichtung

2 Heizung

3 Heizungsvorlauf

4 Heizungsrücklauf

5 Erste Umwälzpumpe

6 Zweite Umwälzpumpe

7 Verdichtergehäuse

8 Zusätzlicher Wärmeübertrager

9 Thermische Isolierung des zusätzlichen Wärmeübertragers

10 Sole-Vorlauf-Anschluss

11 Sole-Rücklauf-Anschluss

12 Erster Ausgang

13 Heizungsrücklaufanschluss

14 Heizungsvorlaufanschluss

15 Sole-Wasser-Wärmepumpe

16 Drossel

17 Verdampfer

18 Verdichter

19 Verflüssiger

20 Eingang des zusätzlichen Wärmeübertragers 21 Doppelwandiger Speicher

22 Innere Kammer

23 Äußere Kammer

24 Leitung mit ersten Durchmesser (1/2“) 25 Leitung mit zweitem Durchmesser (3/4) 26 Leitung mit drittem Durchmesser (4/4) 27 Erste Steuereinheit

28 Zweite Steuereinheit

29a,b,c,d,e,f,g,h Temperaturfühler

30 Wärmezähler

31 Erster Eingang des Speichers

32 Erster Ausgang des Speichers

33 Zweiter Eingang des Speichers

34 Zweiter Ausgang des Speichers

35 Erstes Verbindungsstück

36 Zweites Verbindungsstück

37a,b Kältemittelleitung

Claims (14)

A ‚hes AT 528 156 B1 2025-09-15 Ss N Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) zum Erwärmen einer Heizflüssigkeit, insbesondere Wasser, umfassend eine Sole-Wasser-Wärmepumpe (15), die Sole-Wasser-Wärmepumpe (15) umfassend einen Sole-Vorlauf-Anschluss (10), einen Sole-Rücklauf-Anschluss (11), einen mit dem Sole-Vorlauf-Anschluss (10) und dem Sole-Rücklauf-Anschluss (11) fluidisch verbundenen Verdampfer (17), um Kältemittel zu verdampfen und in einen gasförmigen Zustand überzuführen, einen Verdichter (18) zur Verdichtung des in den gasförmigen Zustand übergeführten Kältemittels, einen Verflüssiger (19), um Wärme vom verdichteten, gasförmigen Kältemittel auf eine Heizflüssigkeit zu übertragen und das Kältemittel zu verflüssigen, einen ersten Ausgang (12) für die Heizflüssigkeit, der dem Verflüssiger (19) nachgeschaltet und mit diesem fluidisch verbunden ist, und einen mit dem Verflüssiger (19) fluidisch verbundenen und diesem vorgeschalteten Heizungsrücklaufanschluss (13) für die Heizflüssigkeit, wobei der Verdichter (18) ein Verdichtergehäuse (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Verdichtergehäuse (7) zumindest abschnittsweise umgebender, zusätzlicher Wärmeübertrager (8) vorgesehen ist, wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (8) einen Eingang für die Heizflüssigkeit aufweist, der mit dem ersten Ausgang (12) fluidisch verbunden ist, und einen zweiten Ausgang für die Heizflüssigkeit, der einen Heizungsvorlaufanschluss (14) zur fluidischen Verbindung mit einer Heizung (2) ausbildet, die Vorrichtung weiters umfassend einen doppelwandigen Speicher (21) mit einer inneren Kammer (22) für die Heizflüssigkeit und einer äußeren Kammer (23) für eine weitere Flüssigkeit, wobei Wärme zwischen der Heizflüssigkeit in der inneren Kammer (22) und der weiteren Flüssigkeit in der äußeren Kammer (23) übertragbar ist, wobei der Speicher (21) einen ersten Eingang (31) und einen ersten Ausgang (32) aufweist, die mit der äußeren Kammer (23) fluidisch verbunden sind, wobei der erste Ausgang (32) mit dem Sole-Vorlauf-Anschluss (10) fluidisch verbunden ist und der erste Eingang (31) mit dem Sole-Rücklauf-Anschluss (11) fluidisch verbunden ist.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Wärmeübertrager (8) ein Metallrohr, insbesondere Kupferrohr, umfasst, welches in mehreren Windungen rund um das Verdichtergehäuse (7) angeordnet ist und das Verdichtergehäuse (7) kontaktiert.

3. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine thermische Isolierung (9) für den zusätzlichen Wärmeübertrager (8) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (21) einen zweiten Eingang (33) und einen zweiten Ausgang (34) aufweist, die mit der inneren Kammer (22) fluidisch verbunden sind, wobei der zweite Ausgang (34) über ein erstes Verbindungsstück (35) mit dem Heizungsrücklaufanschluss (13) fluidisch verbunden ist, wobei das erste Verbindungsstück (35) dazu eingerichtet ist, die vom zweiten Ausgang (34) kommende Heizflüssigkeit mit Heizflüssigkeit von einem Heizungsrücklauf (4) zu vereinen und gemeinsam zum Heizungsrücklaufanschluss (13) zu leiten, wobei der zweite Eingang (33) über ein zweites Verbindungsstück (36) mit dem ersten Ausgang (12) fluidisch verbunden ist, wobei das zweite Verbindungsstück (36) dazu eingerichtet ist, einen ersten Teil der vom ersten Ausgang (12) kommenden Heizflüssigkeit zum zusätzlichen Wärmeübertrager (8) zu leiten und einen kleineren, zweiten Teil der vom ersten Ausgang (12) kommenden Heizflüssigkeit zum zweiten Eingang (33).

5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidischen Verbindungen zwischen dem zweiten Verbindungsstück (36) und dem Eingang (20) des zusätzlichen Wärmeübertragers (8) einerseits und zwischen dem zweiten Verbindungsstück (36)

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und dem zweiten Eingang (33) andererseits derart ausgelegt sind, um ein Aufteilungsverhältnis von Mengen an vom ersten Ausgang (12) kommender Heizflüssigkeit pro Zeit im Verhältnis von mindestens 2:1, vorzugsweise im Bereich von 2:1 bis 2,5:1, zu gewährleisten.

6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Umwälzpumpe (5) vorgesehen ist, die vorzugsweise zwischen dem Sole-Rücklauf-Anschluss (11) und dem ersten Eingang (31) geschaltet ist, um die weitere Flüssigkeit aus der äußeren Kammer (23) vom ersten Ausgang (32) zum Sole-Vorlauf-Anschluss (10) und vom Sole-Rücklauf-Anschluss (11) zum ersten Eingang (31) umwälzen zu können, dass eine zweite Umwälzpumpe (6) vorgesehen ist, die vorzugsweise unmittelbar vor dem Heizungsrücklaufanschluss (13) geschaltet ist, um die Heizflüssigkeit vom ersten Ausgang (12) zum Heizungsrücklaufanschluss (13) umwälzen zu können, wobei eine erste Steuereinheit (27) vorgesehen ist, um die erste Umwälzpumpe (5) und die Sole-Wasser-Wärmepumpe (15) in Abhängigkeit von einer Temperatur des Verdichtergehäuses (7) und/oder des verdichteten gasförmigen Kältemittels wahlweise ein- und auszuschalten.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Steuereinheit (28) vorgesehen ist, um die zweite Umwälzpumpe (6) in Abhängigkeit von einer Temperatur der Heizflüssigkeit nach dem Heizungsvorlaufanschluss (14) wahlweise ein- und auszuschalten, wobei die zweite Steuereinheit (28) dazu eingerichtet ist, die zweite Umwälzpumpe (6) in Abhängigkeit von der Temperatur der Heizflüssigkeit nach dem Heizungsvorlaufanschluss (14) eingeschaltet zu lassen, selbst wenn die erste Umwälzpumpe (5) ausgeschaltet ist.

8. System umfassend eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, sowie eine Heizung (2) mit Heizflüssigkeit, wobei die Heizung (2) über einen Heizungsvorlauf (3) fluidisch mit dem Heizungsvorlaufanschluss (14) verbunden ist und über einen Heizungsrücklauf (4) fluidisch mit dem Heizungsrücklaufanschluss (13) verbunden ist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Flüssigkeit durch Heizflüssigkeit ausgebildet ist.

10. System nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 umfasst, wobei der Heizungsrücklauf (4) mit dem ersten Verbindungsstück (35) fluidisch verbunden ist.

11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebszustand des Systems die weitere Flüssigkeit zwischen dem ersten Ausgang (32) des Speichers (21) und dem Sole-Vorlauf-Anschluss (10) eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 25°C bis 35°C, vorzugweise bei 30°C, liegt, und dass die weitere Flüssigkeit zwischen dem Sole-Rücklauf-Anschluss (11) und dem ersten Eingang (31) des Speichers (21) eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 20°C bis 30°C, vorzugweise bei 25°C, liegt.

12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebszustand des Systems die Heizflüssigkeit zwischen dem ersten Ausgang (12) und dem Eingang (20) des zusätzlichen Wärmeübertragers (8) eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 30°C bis 40°C, vorzugweise bei 35°C, liegt, und dass die Heizflüssigkeit zwischen dem Heizungsvorlaufanschluss (14) und dem Heizungsvorlauf (3) eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 40°C bis 50°C, vorzugweise bei 45°C, liegt.

13. System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebszustand des Systems die Heizflüssigkeit in der inneren Kammer (22) des Speichers (21) zumindest im Bereich eines zweiten Ausgangs (34) eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 30°C bis 40°C, vorzugweise bei 35°C, liegt, wobei vorzugsweise die Heizflüssigkeit im Bereich des Heizungsrücklaufs (4) eine Temperatur aufweist, die im Bereich von 30°C bis 40°C, vorzugweise bei 35°C, liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Fig. 1