DE10205740A1

DE10205740A1 - Method for heating a room with a heat pump, has two circulation pumps one of which feeds the boiler at a lower rate than the room circulation pump

Info

Publication number: DE10205740A1
Application number: DE10205740A
Authority: DE
Inventors: Erich Ott
Original assignee: Individual
Current assignee: Ott Barica 65189 Wiesbaden De
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-21

Abstract

The boiler (4) is supplied with water by a first pump (5) in parallel with a back pressure valve (6) as a second pump (3) circulates water through the heat exchanger circuit (2). When the boiler thermostat closes the first pump the second pump operates at the full rate.

Description

Allgemein:

1. Heizkörper haben heute sehr geringes Wasservolumen (Rohrleitungssystem hat oft mehr Wasser als die Heizkörper)
2. Bei der Inbetriebnahme (Wassertemperatur gleich der Umgebungstemperatur) muß das Wasser erwärmt werden. Dadurch Verzögerung der Wärmeabgabe.
3. Die Wassermenge bei Heizungen mit Wärmepumpen hat ein Verhältnis Heizkreis zu Kessel von 1 : 3 bis 1 : 10 (Kessel muß die Schalthäufigkeit der Wärmepumpe im Dauerbetrieb so klein wie möglich halten).
4. Bei Heizungen mit Wärmepumpen ist der Leistungsüberschuß zur benötigten Dauerleistung gering. Geringer als bei Gas- oder Ölheizungen.

Generally:

1. Radiators today have a very low water volume (piping system often has more water than the radiators)
2. The water must be warmed up during commissioning (water temperature equal to the ambient temperature). This delays the heat emission.
3. The amount of water in heaters with heat pumps has a heating circuit to boiler ratio of 1: 3 to 1:10 (the boiler must keep the switching frequency of the heat pump as low as possible in continuous operation).
4. In heaters with heat pumps, the excess power to the required continuous output is low. Less than with gas or oil heating.

Besondere Bedingungen zum Beispiel in einer klimatische Zone mit:

A) Außentemperaturänderung von 3 bis 7°K innerhalb 1-2 Std. bei Tagestemperaturen von 18 bis 24°C. Dabei Luftfeuchte bis zu 95%. (Fenster und Türen werden zu spät geschlossen)
B) Luftfeuchte bei ungeheizten Räumen im Winter erreicht häufig 94% bei Raumtemperatur von 17°C.
C) Betriebszeit im Winter normal ca. 3 Stunden abends und 1 Std. früh.

Special conditions, for example in a climatic zone with:

A) Outside temperature change from 3 to 7 ° K within 1-2 hours at daytime temperatures from 18 to 24 ° C. Humidity up to 95%. (Windows and doors are closed too late)
B) Humidity in unheated rooms in winter often reaches 94% at room temperature of 17 ° C.
C) Operating time in winter normally approx. 3 hours in the evening and 1 hour early.

Daraus ergibt sich, wenn ein solche Betriebsart einer Heizungsanlage gegeben ist, die täglich fast nur aus Inbetriebnahme besteht und damit ein schnell Bereitstellung von Wärme in den Räumen erfordert, liegt den Patenantrag die Erkenntnis zu Grunde, die Anlage in Hinsicht Wassererwärmung (Kessel kalt Heizkreis kalt, da sonst zu großer Wärmebedarf für Stillstandserhaltung gegeben ist.) in 2 Teile zu unterteilen:

A) Erst aufheizen der Heizkörper und die Räume bis die Heizkörperthermoste den Durchfluß des Wassers drosseln.
B) Danach, wenn es überhaupt erforderlich ist, das Kesselwasser zu erwärmen. Möglichst nicht, da Energievergeudung und nur dann, wenn die Betriebszeit zeitlich in die Größenordnung kommt, die einen Dauerbetrieb ähnlich ist.

This means that if there is such a mode of operation for a heating system, which consists almost exclusively of commissioning every day and therefore requires the rapid provision of heat in the rooms, the application for a patent is based on the knowledge that the system with regard to water heating (boiler cold heating circuit cold , because otherwise there is too much heat required to maintain standstill.) divided into 2 parts:

A) First heat up the radiators and the rooms until the radiator thermostats throttle the flow of water.
B) Then, if it is necessary at all, to heat the boiler water. If possible, not because energy is wasted and only when the operating time is of the order of magnitude that is similar to continuous operation.

Minimierung der Systemverluste, wie mitunter nur ein zehntel der Wassermenge erwärmt werden muß und dadurch ein schnelleres Aufheizen der Räume erzielt wird, zeigt die Erfindung nach Anspruch 1. System losses are minimized, sometimes just a tenth of the amount of water must be heated and the rooms can be heated up more quickly, shows the invention according to claim 1.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Komponenten für eine Heizungsanlage mit Wärmepumpe, die für die beschriebenen besondere klimatische Bedingungen geeignet ist, wobei ein schnelles Aufheizen der Heizkörper gewährleistet ist und nicht die herkömmlichen Einrichtungen mit anheben und absenken der Wassertemperatur der gesamten Heizungsanlage und der damit verbundenen Trägheit der Erwärmung und Sstemerhaltene Wärmeverluste aufweist und damit unwirtschaftlich ist, dies zeigt diese Erfindung. The invention relates to an arrangement of components for a heating system Heat pump suitable for the special climatic conditions described is, with a rapid heating of the radiators is guaranteed and not the conventional devices with raising and lowering the water temperature of the entire heating system and the associated inertia of heating and Has system-retained heat losses and is therefore uneconomical, this invention shows.

Mittels Wärmepumpe läßt sich der kWh-Preis gegenüber Gas bis auf unter 35% reduzieren, unter der Voraussetzung, daß keine langen Aufheizzeiten gegeben sind und nur der Teil der Anlage auf einen höheren Temperaturniveau erwärmt wird, der hierfür benötigt wird und die übrige Heizungsanlage keine systemerhaltende Leistung verbraucht. Bei üblichen Anlagen ist die Kesseltemperatur kleiner oder gleich der Rücklauftemperatur, wird von vornherein mit aufgeheizt, dadurch ist die Vorlauftemperatur niedriger und steigt zu langsam an. Das dies nicht auftritt wird durch die Erfindung nach Anspruch 1 gelöst. Die lange Aufheizzeit, die im Wesentlichen durch den Kessel, der für den Betrieb mit Wärmepumpen erforderlich ist, verursacht wird, wird vermieden. Using a heat pump, the kWh price compared to gas can be reduced to below 35% reduce, provided that there are no long heating times and only the Part of the system is heated to a higher temperature level, which is required for this and the rest of the heating system does not consume any system-preserving power. at in conventional systems, the boiler temperature is less than or equal to the return temperature, is heated from the start, which means that the flow temperature is lower and rises too slowly. That this does not occur is achieved by the invention according to claim 1 solved. The long heating-up time, which is essentially due to the boiler, which is responsible for the operation is required with heat pumps, is avoided.

Heizungsanlage nach nachstehender Zeichnung die der Erfindung zu Grunde liegt. 1 Wärmepumpe
2 Heizkörper (mehrere)
3 Umwälzpumpe (Leistung entspricht 100%
4 Kessel (in der Regel 5 mal soviel Wasserinhalt wie die Heizkörper)
5 Ladepumpe Kessel (Leistung < 30% von der Umwälzpumpe)
6 Rückschlagklappe (ermöglicht volle Leistung der Umwälzpumpe)

Heating system according to the drawing below which is the basis of the invention. 1 heat pump
2 radiators (several)
3 circulation pump (output corresponds to 100%
4 boilers (usually 5 times as much water as the radiators)
5 Boiler loading pump (output <30% from the circulation pump)
6 non-return valve (enables full performance of the circulation pump)

Wartungsarmatur, Sicherheitseinrichtungen, Stellorgane, Windkessel und Temperatursensoren unterscheiden sich je nach Anwendungsfall und sind deshalb nicht dargestellt.

Maintenance fittings, safety devices, actuators, air tanks and temperature sensors differ depending on the application and are therefore not shown.

Zwei Pumpen (3 + 5) sorgen für die Umwälzung des Wassers (Umwälzpumpe und Ladepumpe in Reihe), wovon parallel zur Ladepumpe (5) eine Rüchschlagklappe (6) den Kurzschluß derselben beim Laden des Kessel verhindert. Die Förderleistung der Umwälzpumpe (3) Q1max ist größer als die der Ladepumpe (5) Q2max bei offenen Termostatventilen an den Heizkörpern. Wenn der Durchfluß von einen Systemwiderstand kv- Wert = 100%, bedingt durch die einsetzende Regelung der Termostatventile an den Heizkörper absinkt, wird die Fördermenge durch die Umwälzpumpe (3) reduziert. Erreicht der Systemwiderstand einen kv Wert von kleiner kvb wird der Kessel mit den Förderüberschuß der Ladepumpe (5) geladen. Es wird also zuerst das Warmwasser des Vorlaufs nur den Heizkörpern zugeführt und danach die Differenz zwischen Ladepumpenförderleistung (5) und dem momentanen Durchfluß durch die Umwälzpumpe (3), der Kessel (4) geladen. (Zeichnung 1 und Diagramm 1). Wann, bestimmt die Auslegung der zwei Pumpen. Two pumps ( 3 + 5 ) ensure the circulation of the water (circulation pump and charge pump in series), of which a non-return valve ( 6 ) in parallel to the charge pump ( 5 ) prevents the short-circuiting of the same when loading the boiler. The delivery rate of the circulation pump ( 3 ) Q1max is greater than that of the charge pump ( 5 ) Q2max with open thermostatic valves on the radiators. If the flow of a system resistance kv value = 100% drops due to the onset of regulation of the thermostatic valves on the radiator, the flow rate is reduced by the circulation pump ( 3 ). If the system resistance reaches a kv value of less than kvb, the boiler is charged with the excess flow of the charge pump ( 5 ). So first the hot water of the flow is fed only to the radiators and then the difference between the charge pump delivery rate ( 5 ) and the current flow through the circulation pump ( 3 ), the boiler ( 4 ). (Drawing 1 and diagram 1). When determines the design of the two pumps.

Die Stellung und damit die Funktion der Rückschlagklappe zeigt Diagramm 1 in Abhängigkeit des Durchflusses durch die Heizungsanlage. Diagram 1 shows the position and thus the function of the non-return valve depending on the flow through the heating system.

Dieser Anlagentyp wird vorzugsweise so ausgelegt, daß die Ladepumpe gewährleistet, daß eine die Vorlauftemperatur nach Austritt aus der Wärmepumpe noch ein Verhältnis aufgenommener elektrisch Leistung zur Kälteleistung > 2,2 ist. Das kann durch Auslegung der Bauteile erreicht werden oder durch Einfügen von Stellorganen (3 Wegeventile), die über einen Temperatursensor im Vorlauf, eventuell zusätzlich im Rücklauf und je nach Anwendungsfall auch im Kessel (4), gesteuert werden. Wobei die Kesseltemperatur z. B. auf 32°C laufen kann und die Vorlauftemperatur der Heizung auf 45°C, wenn z. B. die Wärmepumpe (1) gleichzeitig zur Schwimmbadbeheizung genutzt werden soll. This type of system is preferably designed in such a way that the charge pump ensures that the flow temperature after exiting the heat pump is still a ratio of the electrical power consumed to the cooling power> 2.2. This can be achieved by designing the components or by inserting control elements (3 way valves) that are controlled via a temperature sensor in the flow, possibly additionally in the return and, depending on the application, also in the boiler ( 4 ). Where the boiler temperature z. B. can run to 32 ° C and the flow temperature of the heater to 45 ° C when z. B. the heat pump ( 1 ) is to be used simultaneously for swimming pool heating.

Claims

1.Heating for special climatic conditions by means of a heat pump ( 1 ) according to drawing 1 , with and without connection for swimming pool heating, the circulation of the water by 2 pumps ( 3 + 5 ), the circulation pump ( 3 ) and the boiler charging pump ( 5 ), thereby characterized in that both pumps are connected in series for the flow of the heating circuit ( 2 ), so that the hot water is only supplied to the radiators by this circuit arrangement until the hot water requirement drops for operational reasons so that the delivery rate of the charge pump ( 5 ) is greater than that If the radiator ( 2 ) is closed, the parallel check valve ( 6 ) is closed. The check valve thus has the function, on the one hand, of allowing the full flow of the circulating pump ( 3 ) and, on the other hand, of allowing the boiler ( 4 ) to be charged if the flow of the heating circuit ( 2 ) is too low.

2. Device according to 1, however, characterized in that a check valve or a solenoid valve is used instead of the check valve ( 6 ).

3. Device according to 1 or 2, however, characterized in that the solenoid valve ( 6 ) and or the charge pump ( 5 ) is controlled as a function of the current consumption of the circulation pump ( 3 ).

4. Device according to 1, 2 or 3, however, characterized in that the system can alternately be used to heat a swimming pool, the Flow temperature for the swimming pool can also be chosen lower the one for home heating.