DE10106975A1 - Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Wärmerückgewinnung Zuluftvorerwärmung und Kühlung - Google Patents
Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Wärmerückgewinnung Zuluftvorerwärmung und KühlungInfo
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Wobei die vorhandene energiehaltige Fortluft, welche bei Energieerzeugung der
Luft/Wasser-Wärmepumpe ensteht ungenutzt wieder an die Umwelt abgegeben
wird.
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.
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.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahren sind in den
anhängigen Ansprüchen beschrieben.
Weitere Vorrichtungen zur Steuerung der Restwärme aus dem Niedertempera
turkreislauf der Luft/Wasser-Wärmepumpe sowie der Zuluft ist in Patentanspruch
13 bis 18 angegeben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Unter diesen Merkmalen wird auch die Heißwasseraufbereitung betrieben, wobei
der Energieaustausch mit Wärmeaustauschspeicher (ölbefüllt) und dem
Brauchwasserspeicher (wasserbefüllt) stattfindet.
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.
Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Luft/Wasser-Wärmepumpe
für den Heizbetrieb und Brauchwasseraufbereitung ist in der Figur dargestellt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
1
Luft/Wasser-Wärmepumpe
2
Wärmepumpenkreislauf
3
Verdampfer
4
Niedertemperaturkreislauf
5
Leitung für Fortluft
5
a Fortlufverteilungskammer
5
b Fortluftfilter
5
c Fortluftrückschlagklappe
5
d Fortluftregelungskammer
6
Kondensator
7
Kopplungskreislauf
8
Wärmeaustauschspeicher
8
a Kopplungskreislauf
8
b Brauchwasserspeicher
9
Kopplungskreislauf
10
Lufterwärmer
11
Zulufigitter
11
a Zuluftleitung vom Erdwärmetauscher
12
Leitung für Zuluft
13
Zuluftregelungskammer
14
Schalldämpfer
15
Kreuzstromwärmetauscher
16
Mischkammer
17
Beimischkammer
18
Kombibox mit Jalousieklappe, Zuluftfilter und Zuluftventilator
19
Schalldämpfer
20
Brandschutzklappe
21
Leitung für Abluft
22
Brandschutzklappe
23
Schalldämpfer
24
Kombigerät mit Jalousieklappe, Abluftfilter und Abluftventilator
25
Verteilungskammer für rückführende Nutzwärme
26
Schalldämpfer
27
Ablufigitter
28
Außenluftgitter für Luft/Wasser-Wärmepumpe
29
Leitung für Außenluft zum Niedertemperaturkreislauf
30
Rückschlagklappenbox
31
Niedertemperaturregelungskammer
32
Rückschlagklappenbox
Claims (18)
1. Verfahren zum Betreiben einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mit Wärmerückge
winnung der Fortluft und Klimatisierung durch Erwärmung und Kühlung der
Nutzwärme,
2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass im Heizfall durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) die entstehende Fortluft
wiederverwertet wird, wobei die in der Leitung für Fortluft (5) befindliche Fortluft
in eine Fortluftverteilungskammer (5a) geleitet wird, die in der Fortluftver
teilungskammer (5a) befindliche Fortluft wird in den unteren Temperaturbereichen
bis ca. + 10°C. gesplittet, wobei ca. 60% der Fortluft durch die Leitung der
Fortluft (5) über ein Luftfilter (5b) und einer Rückschlagklappenbox (5c) in die
Leitung für Fortluft (5) und der Leitung für Zuluft (12) angeordneten
Beimischkammer (17) gelangt und die Temperatur der Zuluft erhöht,
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2
dadurch gekennzeichnet,
dass im Heizfall durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) die in der Fortluftverteil
ungskammer (5a) noch 40% befindliche Fortluft durch die Leitung für Fortluft (5)
weiter in die Fortluftregelungskammer (5d) geleitet wird. Liegt die
Lufteintrittstemperatur der Zuluft in die Leitung für Zuluft (12) unterhalb der
Fortlufttemperatur, wird die Fortluft aus der Fortluftregelungskammer (5d) in die
Leitung der rückführende Nutzwärme (21) vor dem Kreuzstromwärmetauscher
(15) eingeleitet, wobei die anteilige Frischluft durch die einströmende kältere
Zuluft in der Leitung für Zuluft (12) im
Kreuzstromwärmetauscher (15) erwärmt wird und die Fortluft nach dem
Wärmeaustausch durch das Ablufigitter (27) an die Umwelt abgegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3
dadurch gekennzeichnet,
dass im Heizfall durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) die Zuluftregelungs
kammer (13) in den unteren Außentemperaturbereichen (-20°C. bis -5°C.) den
eintretenden Frischluftanteil der Zuluft in die Leitung für Zuluft (12) durch das
Zuluftgitter (11) schließt und je nach Außentemperatur (von 0°C. bis +3°C.)
erwärmten Frischluftanteil der Zuluft durch den Erdwärmetauscher (11a) nutzt,
welche in die Leitung für Zuluft (12) eintritt und im Kreuzstromwärmetauscher
(IS), bei Energieerzeugung durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) durch die in
die Leitung für Fortluft (5) befindliche anteilmäßige Fortluft der Luft/Wasser-
Wärmepumpe (1) weiter erwärmt wird und in der Mischkammer (16) der
anteilmäßigen rückführende Nutzwärme (21) beigemischt wird, weiter in der
Leitung für Zuluft (12) zur Beimischkammer (17) geführt wird, 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. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 und 4
dadurch gekennzeichnet,
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.
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.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5
dadurch gekennzeichnet,
dass bei Stillstand der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) die Zuluftregelungskammer
(13) in den unteren Außentemperaturbereichen (-20°C. bis -5°C.) den
eintretenden Frischluftanteil der Zuluft in die Leitung für Zuluft (12) durch das
Zuluftgitter (11) schließt und den je nach Außentemperatur (von 0°C. bis +3°C.)
erwärmten Frischluftanteil der Zuluft durch den Erdwärmetauscher (11a) nutzt,
welche in die Leitung für Zuluft (12) eintritt und im Kreuzstromwärmetauscher
(15), durch die ca. 20%-tige anteilige ca. +23°C. energiehaltige in der Leitung für
rückführende Nutzwärme (21) befindliche Nutzwärme mit dem 20%-tigen Frisch
luftanteil der Zuluft in die Leitung für Zuluft (12) befindliche Zuluft erwärmt wird
und in der Mischkammer (16) der anteilmäßigen rückführende Nutzwärme (21)
beigemischt wird, weiter in der Leitung für Zuluft (12) zur Beimsichkammer (17)
geführt wird, wobei eine Nacherwännung 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.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6
dadurch gekennzeichnet,
dass im Heizfall durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) die entstehende Fortluft
wiederverwertet, wobei die in der Leitung für Fortluft (5) befindliche Fortluft in
eine Fortluftverteilungskammer (5a) geleitet wird, die in der Fortluftverteilungs
kammer (5a) befindliche Fortluft wird in den oberen Temperaturbereichen bis ca.
+38°C. gesplittet, wobei ca. 60% der Fortluft durch die Leitung der Fortluft (5)
über ein Luftfilter (5b) und einer Rückschlagklappenbox (5c) in die Leitung für
Fortluft (5) und der Leitung für Zuluft (12) angeordneten Beimischkammer (17)
gelangt und die Temperatur der Zuluft abkühlt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7
dadurch gekennzeichnet,
dass im Heizfall durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) die in der Fortlufiverteil
ungskammer (5a) noch 40% befindliche Fortluft durch die Leitung für Fortluft (5)
weiter in die Fortluftregelungskammer (5d) geleitet wird. Liegt die
Lufteintrittstemperatur der Zuluft in die Leitung für Zuluft (12) oberhalb der
geforderten Temperatur im Raum (A), wird die Fortluft aus der
Fortluftregelungskammer (5d) in die Leitung der rückführende Nutzwärme (21)
vor dem Kreuzstromwärmetauscher (15) eingeleitet, wobei die anteilige Frischluft
durch die einströmende wärmere Zuluft in der Leitung für Zuluft (12) im
Kreuzstromwärmetauscher (15) abgekühlt wird, wird die Fortluft nach dem
Wärmeaustausch durch das Abluftgitter (27) an die Umwelt wieder abgegeben.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8
dadurch gekennzeichnet,
dass im Heizfall durch die Luft/Wasser-Wärmepumpe die Zuluftregelungskammer
(13) in den oberen Außentemperaturbereichen (+25°C. bis +38°C.) den
eintretenden Frischluftanteil der Zuluft in die Leitung für Zuluft (12) durch das
Zulufigitter (11) schließt und je nach Außentemperatur (von ca. 17°C. bis ca.
+25°C.) abgekühlten Frischluftanteil der Zuluft durch den Erdwärmetauscher
(11a) nutzt, welche in die Leitung für Zuluft (12) eintritt und im
Kreuzstromwärmetauscher (15), bei Energieerzeugung durch die Luft/Wasser-
Wärmepumpe (1) durch die in die Leitung für Fortluft (5) befindliche
anteilmäßige Fortluft der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) weiter abgekühlt wird
und in der Mischkammer (16) der anteilmäßigen rückführende Nutzwärme (21)
beigemischt wird, weiter in der Leitung für Zuluft (12) zur Beimsichkammer (17)
geführt wird, wobei eine Nachkühlung auf die geforderte Temperatur der
Nutzwärme durch die eintretende Fortluft (5) erfolgt bevor die Zuluft durch die
Zuluftkombibox (I 8) durch den Lufterwärmer (10) und durch den Schalldämpfer
(19) und Brandschutzklappe (20) aus der Leitung für Zuluft (12) als Nutzwärme
im Raum (A) austritt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9
dadurch gekennzeichnet,
dass bei Stillstand der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) die Zuluftregelungskammer
(13) in den oberen Außentemperaturbereichen (+25°C. bis +38°C.) den
eintretenden Frischluftanteil der Zuluft in die Leitung für Zuluft (12) durch das
Zulufigitter (11) schließt und den je nach Außentemperatur (von ca. 15°C. bis
+25°C.) abgekühlten Frischluftanteil der Zuluft durch den Erdwärmetauscher
(11a) nutzt, welche in die Leitung für Zuluft (12) eintritt und im
Kreuzstromwärmetauscher (15), durch die ca. 20%-tige anteilige ca. +23°C. in der
Leitung für rückführende Nutzwärme (21) befindliche Nutzwärme mit dem 20%-
tigen Frischluftanteil der Zuluft in die Leitung für Zuluft (12) befindliche Zuluft
abgekühlt wird und in der Mischkammer (16) der anteilmäßigen rückführende
Nutzwärme (21) beigemischt wird, weiter in der Leitung für Zuluft (12) zur
Beimischkammer (17) geführt wird, bevor die Zuluft durch die Zuluftkombibox
(18) den Lufterwärmer (10) durch den Schalldämpfer (19) und Brandschutzklappe
(20) aus der Leitung für Zuluft (12) als Nutzwärme im Raum (A) austritt.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10
dadurch gekennzeichnet,
dass im Heizfall der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1), die Temperatur am
Verdampfer (3) im Niedertemperaturkreislauf (4) der Luft/Wasser-Wärmepumpe
(1) entscheident ist, ob die, in die Leitung für die rückführende Nutzwärme (21a),
genutzt wird. Ist die Temperatur der rückführende Nutzwärme (21a) höher als die
Außentemperatur, wird durch die Niedertemperaturregelungskämmer (31) der
Luftzugang über das Außenluftgitter (28) gesperrt und die in der Leitung für Nutz
wärme (21a) befindliche Nutzwärme kann durch eine davor angeordnete
Rückschlagklappenbox (32) in den Niedertemperaturkreislauf (4) eingespeißt
werden. Ist die Außentemperatur höher als die rückführende Nutzwärmetemperatur,
so wird der Luftzugang von der rückführende Leitung für Nutzwärme (21a)
befindliche Nutzwärme durch die Nutzwärmeregelungskammer (31) gesperrt und
die höhere temperierte Außenluft über das Außenluftgitter (28) dem
Niedertemperaturkreislauf (4) der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) durch die
Leitung für Außenluft (29) und einer angeordneten Rückschlagklappenbox (30)
zugeführt.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11
dadurch gekennzeichnet,
dass im Hochtemperaturkreislauf der Kopplungskreislauf (7) geschlossen und
wasserbefüllt ist und der Wärmeaustauschspeicher (8) eine Ölbefüllung hat,
welche über den geschlossenen Kopplungskreislauf (8a) den Brauchwasser
speicher (8b) aufheizt sowie über den geschlossenen Kopplungskreislauf (9) zum
Lufterwärmer (10) führt.
13. Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren
Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) in der Leitungs für Fortluft (5) eine
Fortlufverteilungskammer (5a) nachgeschaltet ist durch die, die anteilige
Verteilung der Fortluft steuerbar ist.
14. Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren
Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass, in der Leitung für Fortluft (5) der Zuluft (29) und rückführenden Nutzwärme
eine (21a) Rückschlagklappenbox (5c), (30) und (32) angeordnet ist, welche ein
Gegenströmen verhindert.
15. Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren
Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Leitung für Fortluft (5) und der Leitung für Zuluft (12) eine
Beimischbox (17) angeordnet ist, in der je nach Wärme- oder Kältebedarf die
Beimischung der Fortluft steuert.
16. Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren
Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Leitung für Fortluft (5) eine Fortluftregelungskammer angeordnet ist,
die, die Fortluft je nach Anforderung, den Einlass der Fortluft aus der Leitung für
Fortluft (5) vor oder hinter dem Kreuzstromwärmetauscher steuert.
17. Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren
Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Leitung für Zuluft (12) hinter dem Zulufigitter (11) eine Zuluftre
gelungskammer (13) angeordnet ist, die, die Zuluft je nach Außentemperatur
zwischen den Erdwärmetauscher (11a) und Außenluft steuert.
18. Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren
Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) im Niedertemperaturkreislauf (4) eine
Niedertemperaturregelungskammer (31) vorgeschaltet ist, wodurch die Nutzung
zwischen Außenluft, welche über das Außenluftgitter (28) eintritt und
rückführende Nutzwärme (21a) steuerbar ist.
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