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DE102017107394A1 - heat pump system - Google Patents

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DE102017107394A1
DE102017107394A1 DE102017107394.9A DE102017107394A DE102017107394A1 DE 102017107394 A1 DE102017107394 A1 DE 102017107394A1 DE 102017107394 A DE102017107394 A DE 102017107394A DE 102017107394 A1 DE102017107394 A1 DE 102017107394A1
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DE
Germany
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air
heat
pump system
heat pump
buffer
Prior art date
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Pending
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DE102017107394.9A
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German (de)
Inventor
Michael Schaumlöffel
Markus Benning
Michael Hess
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Original Assignee
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Stiebel Eltron GmbH and Co KG filed Critical Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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Abstract

Somit wird eine Wärmepumpenanlage mit einem Kältemittelkreislauf (100), einem Ladekreislauf (700), einem ersten Wärmetauscher (170) zum Übertragen von Wärme aus dem Kältemittelkreislauf (100) auf das Wärmeträgermedium des Ladekreises (700) vorgesehen. Ferner ist ein Warmwasserspeicher (300) vorgesehen, wobei das Wasser in dem Warmwasserspeicher (300) mittels des Wärmeträgermedium und eines zweiten Wärmetauschers (330) erwärmbar ist. Ferner ist ein Pufferspeicher (610) als Heizpufferschichtspeicher vorgesehen. Das Medium in dem Pufferspeicher (610) wird mittels des Wärmeträgermediums des Ladekreises (100) erwärmt. Ferner ist eine Lufterhitzereinheit (230) zum Erhitzen von Luft für eine Raumheizung basierend auf Wärme, die in dem Pufferspeicher (610) gespeichert ist, vorgesehen.Thus, a heat pump system with a refrigerant circuit (100), a charging circuit (700), a first heat exchanger (170) for transferring heat from the refrigerant circuit (100) to the heat transfer medium of the charging circuit (700) is provided. Further, a hot water tank (300) is provided, wherein the water in the hot water tank (300) by means of the heat transfer medium and a second heat exchanger (330) is heated. Further, a buffer memory (610) is provided as a heating buffer layer memory. The medium in the buffer memory (610) is heated by means of the heat transfer medium of the charging circuit (100). Further, an air heater unit (230) for heating air for space heating based on heat stored in the buffer memory (610) is provided.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmepumpenanlage sowie einen Pufferspeicher für eine Wärmepumpenanlage.The present invention relates to a heat pump system and a buffer for a heat pump system.

Wärmepumpenanlagen sind in unterschiedlichen Variationen bekannt.Heat pump systems are known in different variations.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmepumpenanlage vorzusehen, welche einen flexiblen Einsatz ermöglicht. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmepumpenanlage für ein Passivhaus vorzusehen.It is an object of the present invention to provide a heat pump system which allows flexible use. In particular, it is an object of the present invention to provide a heat pump system for a passive house.

Diese Aufgabe wird durch eine Wärmepumpenanlage nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a heat pump system according to claim 1.

Somit wird eine Wärmepumpenanlage mit einem Kältemittelkreislauf, einem Ladekreislauf, einem ersten Wärmetauscher zum Übertragen von Wärme aus dem Kältemittelkreislauf auf das Wärmeträgermedium des Ladekreises vorgesehen. Ferner ist ein Warmwasserspeicher vorgesehen, wobei das Wasser in dem Warmwasserspeicher mittels des Wärmeträgermedium und eines zweiten Wärmetauschers erwärmbar ist. Ferner ist ein Pufferspeicher als Heizpufferschichtspeicher vorgesehen. Das Medium in dem Pufferspeicher wird mittels des Wärmeträgermediums des Ladekreises erwärmt. Ferner ist eine Lufterhitzereinheit zum Erhitzen von Luft für eine Raumheizung basierend auf Wärme, die in dem Pufferspeicher gespeichert ist, vorgesehen.Thus, a heat pump system is provided with a refrigerant circuit, a charging circuit, a first heat exchanger for transferring heat from the refrigerant circuit to the heat transfer medium of the charging circuit. Furthermore, a hot water tank is provided, wherein the water in the hot water tank by means of the heat transfer medium and a second heat exchanger can be heated. Furthermore, a buffer memory is provided as Heizpufferschichtspeicher. The medium in the buffer memory is heated by means of the heat transfer medium of the charging circuit. Further, an air heater unit for heating air for space heating based on heat stored in the buffer memory is provided.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Pufferspeicher einen Innendurchmesser und eine Höhe auf, deren Verhältnis kleiner als 0,4, insbesondere kleiner als 0,2 ist.According to one aspect of the present invention, the buffer memory has an inner diameter and a height whose ratio is less than 0.4, in particular less than 0.2.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Warmwasserspeicher einen Durchmesser zwischen 400 und 500 mm sowie eine Höhe zwischen 1600 und 1700 mm auf.According to one aspect of the present invention, the hot water storage has a diameter between 400 and 500 mm and a height between 1600 and 1700 mm.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Wärmepumpe ein Heizungsmodul sowie ein Speichermodul auf. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Speichermodul eine Breite von ca. 580 mm aufweisen. Das Gesamtgerät bzw. die Wärmepumpenanlage kann eine Breite von optional 1430 mm aufweisen. Die Höhe der Wärmepumpenanlage bzw. des Speichermoduls kann 1850 mm betragen. Die Tiefe des Speichermoduls und der Wärmepumpenanlage kann beispielsweise 812 mm betragen.According to one aspect of the present invention, the heat pump has a heating module and a memory module. According to one aspect of the present invention, the memory module may have a width of about 580 mm. The total unit or the heat pump system may have a width of optionally 1430 mm. The height of the heat pump system or the storage module can be 1850 mm. The depth of the storage module and the heat pump system can be for example 812 mm.

Zwischen dem Lufterhitzer und einer Außenwandung des Speichermoduls kann ein Bauraum mit einer Breite von 150 mm vorgesehen sein.Between the air heater and an outer wall of the memory module can be provided with a width of 150 mm.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wärmepumpenanlage gemäß der Erfindung,
  • 2 zeigen verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Wärmebis 5 pumpenanlage, und
  • 6A-D zeigt jeweils verschiedene Ansichten eines Lufterhitzers einer Wärmepumpenanlage gemäß der Erfindung.
Advantages and embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing.
  • 1 shows a schematic representation of a heat pump system according to the invention,
  • 2 show different views of a heat of the invention 5 pumping system, and
  • 6A-D shows in each case different views of an air heater of a heat pump system according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wärmepumpenanlage gemäß der Erfindung. 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Wärmepumpe. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Wärmepumpe. 4 zeigt eine Ansicht der Wärmepumpe von unten und 5 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Wärmepumpe. 1 shows a schematic representation of a heat pump system according to the invention. 2 shows a further schematic representation of the heat pump. 3 shows a perspective view of the heat pump. 4 shows a view of the heat pump from below and 5 shows a side view of the heat pump according to the invention.

Die Wärmepumpenanlage gemäß der Erfindung stellt eine Kombination aus einem Wärmeerzeuger zur Heizung, zur Kühlung und einer Lüftungsanlage zur Temperierung von Räumen und/oder Gebäuden dar. Die Wärmepumpenanlage 1 weist einen Kältemittelkreislauf 100, einen Luft/Luft-Wärmeübertrager 200, einen Warmwasserbehälter bzw. Warmwasserspeicher 300 und einen Pufferspeicher 610 auf. In einem Ladekreislauf 700 kann über ein Dreiwegeventil 710 eine Warmwasserbereitung (in dem Warmwasserspeicher 310) oder eine Heizung/Kühlung von Räumen mittels des Pufferspeichers 610 und einem Lufterhitzer 230 erfolgen.The heat pump system according to the invention represents a combination of a heat generator for heating, for cooling and a ventilation system for temperature control of rooms and / or buildings. The heat pump system 1 has a refrigerant circuit 100 , an air / air heat exchanger 200 , a hot water tank or hot water tank 300 and a buffer memory 610 on. In a charging cycle 700 can be via a three-way valve 710 a hot water (in the hot water tank 310 ) or a heating / cooling of rooms by means of the buffer memory 610 and an air heater 230 respectively.

Insbesondere eine Solaranlage 400 und/oder ein Elektroheizer 500 können an die Wärmepumpenanlage anschließbar bzw. integrierbar sein.In particular, a solar system 400 and / or an electric heater 500 can be connected to the heat pump system or integrated.

Die Wärmepumpenanlage 1 kann aus zwei Einheiten zusammensetzt werden: einem Heizungsmodul 2 und einem Speichermodul 3. Die beiden Module 2,3 werden in einem Gebäude/Raum zusammengebaut und bilden die Wärmepumpenanlage zur Heizung, zur Warmwasserbereitung, zur Lüftung und optional auch zum Kühlen.The heat pump system 1 can be composed of two units: a heating module 2 and a memory module 3 , The two modules 2,3 are assembled in a building / room and form the heat pump system for heating, hot water preparation, ventilation and optionally also for cooling.

Die Wärmepumpenanlage 1 weist einen Kältemittelkreislauf 100 mit einem Verdichter 110, einem Dreiwegeventil 120, einem Gaskühler 130, einem Kältemittelunterkühler 140, einer Drossel 150 und einem Verdampfer 160 auf. Weiterhin kann ein Gaskühler 170 vorgesehen sein, der einen Wärmeaustauscher 171 für einen Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel des Kältemittelkreislaufs 100 und dem Wärmeträgermedium eines Ladekreises 700 aufweist. Weiterhin weist der Kältemittelkreislauf Leitungen 180, 181, 182, 183, 184 und 185 auf. Dem Verdampfer 160 ist eine Öffnung 161 zugeordnet, über die der Verdampfer 160 mit einer Außenluft AU verbunden ist.The heat pump system 1 has a refrigerant circuit 100 with a compressor 110 , a three-way valve 120 , a gas cooler 130 , a refrigerant subcooler 140 , a throttle 150 and an evaporator 160 on. Furthermore, a gas cooler 170 be provided, which is a heat exchanger 171 for a heat exchange between a refrigerant of the refrigerant circuit 100 and the heat transfer medium of a charging circuit 700 having. Furthermore, the refrigerant circuit lines 180 . 181 . 182 . 183 . 184 and 185 on. The evaporator 160 is an opening 161 assigned over which the evaporator 160 is connected to an outside air AU.

Die durch den Luft/Luftwärmeübertrager 200 erwärmte Außenluft AU strömt als Zuluft ZU durch einen Zuluftkanal 220 zu dem Lufterhitzer 230.The through the air / air heat exchanger 200 heated outside air AU flows as supply air ZU through a supply air duct 220 to the air heater 230 ,

In dem Lufterhitzer 230 wird die Zuluft ZU auf eine Solltemperatur angehoben. Ein durch den Lufterhitzer strömendes Wärmeträgermedium weist Temperaturen von vorzugsweise 30-60 °C auf, womit der Zuluftstrom ZU auf eine Temperatur von vorzugsweise unter 60°, insbesondere unter 50 °C angehoben wird.In the air heater 230 the supply air ZU is raised to a setpoint temperature. A flowing through the air heater heat transfer medium has temperatures of preferably 30-60 ° C, whereby the supply air flow ZU is raised to a temperature of preferably below 60 °, in particular below 50 ° C.

Die Wärmepumpenanlage 1 weist ferner einen Wasserbehälter 300 als Warmwasserspeicher auf (z. B. mit einem Volumen von 200 I). Das Wasser in dem Speicher 300 wird vorzugsweise über einen Warmwasser-Wärmeaustauscher 330 erwärmt. Mittels einer Umwälzpumpe 320 wird das im Warmwasserbehälter befindliche Trinkwasser durch den Warmwasser-Wärmeaustauscher 330 gepumpt. Dabei fließt das Trinkwasser vorzugsweise durch die Wasserleitungen 341 und 342 zum Warmwasser-Wärmeaustauscher 330, der in einem Korpus 310 angeordnet ist. Weiterhin ist an den Warmwasser-Wärmeaustauscher 330 eine Warmwasservorlaufleitung 350 und eine Warmwasserrücklaufleitung 360 angeschlossen.The heat pump system 1 also has a water tank 300 as a hot water storage tank (eg with a volume of 200 l). The water in the store 300 is preferably via a hot water heat exchanger 330 heated. By means of a circulating pump 320 The water in the hot water tank is through the hot water heat exchanger 330 pumped. The drinking water preferably flows through the water pipes 341 and 342 to the hot water heat exchanger 330 who is in a corpus 310 is arranged. Furthermore, to the hot water heat exchanger 330 a hot water supply line 350 and a hot water return line 360 connected.

Ferner ist ein Pufferspeicher 610 vorgesehen, an den ein Wärmeträgerkreislauf 600 angeschlossen ist. Eine Fluidleitung 612 führt zum Luft/Luft-Wärmeübertrager 230. Im Pufferspeicher 610 ist ein erstes Pufferrohr 6110 vorgesehen. Der Pufferspeicher 610 weist einen ersten Eintritt 6111 und einen ersten Austritt 6112 auf.Further, a buffer memory 610 provided to the a heat transfer circuit 600 connected. A fluid line 612 leads to the air / air heat exchanger 230 , In the cache 610 is a first buffer tube 6110 intended. The cache 610 has a first entry 6111 and a first exit 6112 on.

Der Pufferspeicher 610 ist sehr schlank ausgebildet, d. h. das Verhältnis des Pufferspeicherdurchmessers D zur Höhe H des Pufferspeichers ist gering. Der Pufferspeicher 610 hat einen Durchmesser von vorteilhaft ca. 15-25 cm, wobei die Höhe vorteilhaft zwischen ca. 80 cm und 200 cm liegt, wobei das Behältnis aus Durchmesser und Höhe D/H vorzugsweise kleiner als 0,2 ist.The cache 610 is designed very slim, ie the ratio of the buffer diameter D to the height H of the buffer memory is low. The cache 610 has a diameter of advantageously about 15-25 cm, the height is advantageously between about 80 cm and 200 cm, wherein the container of diameter and height D / H is preferably less than 0.2.

Der Durchmesser D kann in anderen Ausführungsbeispielen auch noch kleiner als 15 cm sein sein und die Höhe kann auch noch höher sein als 200 cm. Je nachdem wie hoch die Höhe H ausfällt, kann auch der Durchmesser D größer ausfallen. Soweit die Höhe über 200 cm ausfällt, kann der Durchmesser D auch über 25 cm sein, wobei das Verhältnis aus Durchmesser und Höhe vorzugsweise kleiner als 0,3 bleibt.The diameter D may also be smaller than 15 cm in other embodiments and the height may be even higher than 200 cm. Depending on how high the height H fails, the diameter D can also be larger. As far as the height over 200 cm fails, the diameter D may be over 25 cm, wherein the ratio of diameter and height preferably remains smaller than 0.3.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Durchmesser D des Pufferspeichers ca. 18 cm und die Höhe ca. 150 cm. Somit beträgt das Verhältnis des Pufferspeicherdurchmessers D zur Höhe H des Pufferspeichers etwa 0,12. Vorteilhaft werden derartige Verhältnisse des Durchmessers zur Höhe unter 0,4 liegen, insbesondere Verhältnisse zwischen 0,2 und 0,08, oder etwa 0,1-0,14.According to one aspect of the invention, the diameter D of the buffer is about 18 cm and the height about 150 cm. Thus, the ratio of the buffer memory diameter D to the height H of the buffer memory is about 0.12. Such ratios of diameter to height will advantageously be below 0.4, in particular ratios between 0.2 and 0.08, or about 0.1-0.14.

Das erste Pufferrohr 6110 ist mit einer ersten Rohröffnung 6113 ausgestattet. Die erste Rohröffnung 6113 ist nach oben zu einem oberen Klöpperboden 6130 gerichtet. Das erste Pufferrohr 6110 selbst ist gegenüber der ersten Rohröffnung 6113 durchgehend, sodass ein durch das erste Pufferrohr 6110 strömendes Wärmeträgermedium mit dem im Pufferspeicher 610 befindlichen Wärmeträgermedium über die zum oberen Klöpperboden 6130 befindliche erste Rohröffnung 6113 in Verbindung steht.The first buffer tube 6110 is with a first pipe opening 6113 fitted. The first pipe opening 6113 is up to an upper dished bottom 6130 directed. The first buffer tube 6110 itself is opposite the first pipe opening 6113 through, so one through the first buffer tube 6110 flowing heat transfer medium with that in the buffer tank 610 located heat transfer medium on the upper dished bottom 6130 located first pipe opening 6113 communicates.

Der Pufferspeicher weist optional ein zweites Pufferrohr 6120 auf. Der Pufferspeicher 610 ist mit einem zweiten Eintritt 6121 und einem zweiten Austritt 6122 ausgestattet. Das zweite Pufferrohr 6120 weist eine zweite Rohröffnung 6123 auf, die hin zu einem unteren Klöpperboden 6150 gerichtet ist und somit das zweite Pufferrohr 6120 zum unteren Klöpperboden 6150 hin offen ist. Gegenüber der zweiten Rohröffnung 6123 ist das zweite Pufferrohr 6120 durchgängig.The buffer memory optionally has a second buffer tube 6120 on. The cache 610 is with a second entry 6121 and a second exit 6122 fitted. The second buffer tube 6120 has a second pipe opening 6123 on, leading to a lower dished bottom 6150 is directed and thus the second buffer tube 6120 to the lower dished bottom 6150 is open. Opposite the second pipe opening 6123 is the second buffer tube 6120 continuously.

Das erste Pufferrohr 6110 ist in einer oberen Zone ZO des Pufferspeicher 610 angeordnet. Das zweite Pufferrohr 6120 ist in einer unteren Zone ZU des Pufferspeichers 610 angeordnet.The first buffer tube 6110 is in an upper zone ZO of the buffer memory 610 arranged. The second buffer tube 6120 is in a lower zone to the buffer tank 610 arranged.

Das erste Pufferrohr 6110 befindet sich in der oberen Zone ZO. Die obere Zone ZO macht vorteilhaft ein Volumen von weniger als 25 % des Pufferspeichers 610 aus.The first buffer tube 6110 is located in the upper zone ZO. The upper zone ZO advantageously makes a volume of less than 25% of the buffer memory 610 out.

Der erste Eintritt 6111, der erste Austritt 6112, der zweite Eintritt 6121 und der zweite Austritt 6122 können aber auch an einem beliebigen Punkt des Pufferspeichers 610 angebracht sein, beispielsweise im oberen Klöpperboden 6130, oder im unteren Klöpperboden 6150 und/oder irgendwo in der Behälterwand 6140.The first entry 6111 , the first exit 6112 , the second entry 6121 and the second exit 6122 but also at any point of the buffer memory 610 be appropriate, for example, in the upper dished bottom 6130 , or in the lower dished bottom 6150 and / or somewhere in the container wall 6140 ,

Vorteilhaft sind dann im Inneren des Pufferspeichers 610 Rohre angebracht, mit denen die Eintritte und Austritte 6111, 6112, 6121, 6122 verlängert sind, wobei die Rohre dann in einem vorgesehenen Bereich des Pufferspeichers 610 enden. So kann der erste Eintritt 6111 im unteren Klöpperboden angeordnet sein und ein Rohr im Pufferspeicher 610 bis oben in den Bereich des oberen Klöpperbodens 6130 geführt sein, wo dann das Wärmeträgermedium in den inneren Raum des Pufferspeichers 610 eintreten kann. Physikalisch entspricht dies der Anordnung, als wenn der erste Eintritt 6111 an einer entsprechenden Stelle im oberen Klöpperboden 6130 angebracht ist.Are then advantageous in the interior of the buffer memory 610 Pipes attached, with which the entrances and exits 6111 . 6112 . 6121 . 6122 are extended, the pipes then being in a designated area of the buffer tank 610 end up. So the first entry 6111 be arranged in the lower dished bottom and a tube in the buffer memory 610 up to the top of the upper dished bottom 6130 be guided, where then the heat transfer medium in the inner space of the buffer tank 610 can occur. Physically, this corresponds to the arrangement, as when the first entry 6111 at a corresponding point in the upper dished bottom 6130 is appropriate.

Der Pufferrohrabstand R ist vorteilhaft möglichst groß. Aus fertigungstechnischen Gründen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das erste Pufferrohr 6110 und das zweite Pufferrohr 6120 in der Behälterwand 6140 angeordnet sind und dabei einen möglichst großen Pufferrohrabstand R haben. Vorteilhaft, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, ist das erste Pufferrohr 6110 nahe des oberen Klöpperboden 6130, aber noch in der Behälterwand 6140 angeordnet und auch das zweite Pufferrohr 6120 ist in der Nähe des unteren Klöpperbodens 6150, aber noch in der Behälterwand 6140 angeordnet.The buffer tube distance R is advantageously as large as possible. For manufacturing reasons, it has proved to be advantageous that the first buffer tube 6110 and the second buffer tube 6120 in the container wall 6140 are arranged and thereby have the largest possible R buffer pipe distance. Advantageously, as shown in the embodiment, the first buffer tube 6110 near the upper dished bottom 6130 but still in the container wall 6140 arranged and also the second buffer tube 6120 is near the lower dished bottom 6150 but still in the container wall 6140 arranged.

Auch eine Anordnung des ersten Pufferrohrs 6110 und des zweiten Pufferrohrs 6120 in einem Klöpperboden 6130, 6150 kann vorteilhaft sein, insbesondere aus fertigungstechnischen Gedanken heraus. So brauchen in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel jeweils nur gleiche Klöpperböden 6130, 6150 mit einem Pufferrohr (6110, 6120) gefertigt werden, die dann unten und oben jeweils auf die Behälterwand 6140 gesetzt werden.Also an arrangement of the first buffer tube 6110 and the second buffer tube 6120 in a dished bottom 6130 . 6150 may be advantageous, especially from production engineering thought out. Thus, in an advantageous embodiment, only the same dished ends are needed 6130 . 6150 with a buffer tube ( 6110 . 6120 ) are made, then the bottom and top of each on the container wall 6140 be set.

Im Wärmeträgerkreis 600 ist eine Pufferpumpe 620 vorgesehen, die das Wärmeträgermedium zunächst zum Lufterhitzer 230 und danach zu einem Heizkreiswärmeübertrager 632 umtreibt. Der Heizkreiswärmeübertrager 632 ist Bestandteil eines Heizkreises 630. Der Heizkreis 630 ist von einem flüssigen Wärmeträgermedium durchflossen, angetrieben von einer Heizkreispumpe 631. Hiermit können eine Fußbodenheizung und/oder auch Radiatoren mit Wärme/Kälte versorgt werden.In the heat transfer circuit 600 is a buffer pump 620 provided, the heat transfer medium first to the air heater 230 and then to a Heizkreiswärmeübertrager 632 haunts. The heating circuit heat exchanger 632 is part of a heating circuit 630 , The heating circuit 630 is traversed by a liquid heat transfer medium, driven by a heating circuit pump 631 , This can be a floor heating and / or radiators are supplied with heat / cold.

Im Bereich der Wasserhydraulik des Pufferspeichers 610 ist ein Pufferbypass 703 vorgesehen, der von der primären Vorlaufleitung 701 mittels eines Bypassdreiwegeventils 702 abgezweigt wird.In the area of water hydraulics of the buffer tank 610 is a buffer bypass 703 provided by the primary flow line 701 by means of a bypass three-way valve 702 is branched off.

Der Pufferspeicher 610 weist zwischen dem oberen Klöpperboden 6130 und dem unteren Klöpperboden 6150 eine Behälterwand 6140 auf. Der Pufferspeicher 610 hat dabei einen Innendurchmesser D und eine Höhe H. Weiterhin ist die Zylinderwand durch eine Höhe HZ der Zylinderwand 6140 definiert. Der Abstand des ersten Pufferrohrs 6110 zum zweiten Pufferrohr 6120 ist über einen Pufferrohrabstand R definiert.The cache 610 points between the upper dished bottom 6130 and the lower dished bottom 6150 a container wall 6140 on. The cache 610 it has an inner diameter D and a height H. Furthermore, the cylinder wall by a height HZ of the cylinder wall 6140 Are defined. The distance of the first buffer tube 6110 to the second buffer tube 6120 is defined by a buffer pipe distance R

Vorteilhaft weist der Pufferspeicher 610 am oberen Klöpperboden 6130 einen Entlüftungsanschluss 6131 oder ein Entlüftungsventil auf.Advantageously, the buffer memory 610 at the upper dished bottom 6130 a vent port 6131 or a vent valve on.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Solltemperatur des Zuluftstroms ZU abhängig von einer Außentemperatur und/oder einer Raumtemperatur gesteuert. Entsprechend wird entweder der Massenstrom des Wärmeträgermediums durch den Lufterhitzer 230 und/oder die Temperatur des Wärmeträgermediums durch den Luft/Luft-Wärmeübertrager 200 gesteuert, um die Solltemperatur der Zuluft ZU zu erreichen. Vorzugsweise ist ein Zulufttemperatursensor in einem Zuluftanschluss 240 vorgesehen, der die Zulufttemperatur erfasst. Abhängig von einem Temperatursignal der Zuluft und/oder der Raumtemperatur und/oder der Außentemperatur wird die Temperatur des Wärmeträgerfluid-Mediums und oder der Massenstrom des Wärmeträgermediums gesteuert.According to one aspect of the invention, the setpoint temperature of the supply air flow ZU is controlled as a function of an outside temperature and / or a room temperature. Accordingly, either the mass flow of the heat transfer medium through the air heater 230 and / or the temperature of the heat transfer medium through the air / air heat exchanger 200 controlled to reach the setpoint temperature of the supply air ZU. Preferably, a supply air temperature sensor is in a supply air connection 240 provided that detects the supply air temperature. Depending on a temperature signal of the supply air and / or the room temperature and / or the outside temperature, the temperature of the heat transfer fluid medium and / or the mass flow of the heat transfer medium is controlled.

Bei Außentemperaturen der Luft im Bereich von -20° wird die Zuluft auf ca. 50° erwärmt. Bei Temperaturen von um die 0° erfolgt eine Erwärmung der Zuluft auf etwa 35 °C.With outside air temperatures in the range of -20 °, the supply air is heated to approx. 50 °. At temperatures of around 0 °, the supply air warms up to around 35 ° C.

In einen Kühlfall, wenn das Gebäude gekühlt werden soll, wird die Zuluft ZU in der Temperatur gesenkt, auf einen Wert, der unter der Soll-Raumtemperatur liegt. Dies erfolgt solange, bis der Sollwert der Raumtemperatur erreicht wird. In vielen Fällen ist es erforderlich, dass die Zulufttemperatur zu Kühlzwecken längere Zeiten, insbesondere über mehrere Stunden, bei denen die Außentemperatur insbesondere über 25 °C liegt oder ein starker Wärmeeintrag durch Sonneneinstrahlung erfolgt, unter der Solltemperatur des Raumes gehalten und das Wärmeträgermedium gekühlt. Dazu wird auch der Kältemittelkreislauf 100 derart betrieben, dass der Gaskühler als Gasheizer oder Verdampfer dient, wo das Kältemittel Wärme vom Wärmeträgermedium aufnimmt und somit das Wärmeträgermedium kühlt.In a cooling case, when the building is to be cooled, the supply air ZU is lowered in temperature, to a value that is below the set room temperature. This takes place until the setpoint of the room temperature is reached. In many cases, it is necessary that the supply air temperature for cooling longer times, especially over several hours, in which the outside temperature is above 25 ° C or a strong heat input by solar radiation, kept below the set temperature of the room and the heat transfer medium cooled. This is also the refrigerant circuit 100 operated in such a way that the gas cooler serves as a gas heater or evaporator, where the refrigerant absorbs heat from the heat transfer medium and thus cools the heat transfer medium.

Der Abluftstrom AB, der durch den Abluftkanal 210 zum Luft/Luft-Wärmeübertrager 200 strömt, wird im Heizfall durch den kühlen Außenluftstrom, der vorzugsweise mit -3° zum Luft/Luft-Wärmeübertrager 200 strömt, auf Temperaturen unter der Raumtemperatur abgekühlt. Je nach Außentemperatur erfolgt eine Abkühlung auf einen Temperaturwert, der ca. 2 K bis 7 K über der Außenlufttemperatur oder der Temperatur der Luft, die dem Luft/Luft-Wärmeübertrager 200 zugeführt wird, liegt. Die Abluft strömt somit abgekühlt als Fortluft aus dem Luft/Luft-Wärmeübertrager 200 aus und wird im Ausführungsbeispiel vorzugsweise durch den Fortluftlüfter gefördert.The exhaust air flow AB, through the exhaust air duct 210 to the air / air heat exchanger 200 flows in the heating case by the cool outside air flow, preferably with -3 ° to the air / air heat exchanger 200 flows, cooled to temperatures below room temperature. Depending on the outside temperature, cooling takes place to a temperature value which is approx. 2 K to 7 K above the outside air temperature or the temperature of the air which is the air / air heat exchanger 200 is supplied, is. The exhaust air thus flows cooled as exhaust air from the air / air heat exchanger 200 and in the exemplary embodiment is preferably conveyed by the exhaust fan.

Die so geförderte Fortluft FO wird über einen Fortluftkanal 250 einem Verdampfer 160 des Kältemittelkreislaufs 100 zugeführt. Da die Fortluft mit etwa 2 K bis 7 K wärmer als die Außenluft ist, wird dem Verdampfer 160 durch die Fortluft relativ energiereiche Luft zugeführt, die vorzugsweise eine Temperatur über dem Gefrierpunkt aufweist.The thus extracted exhaust air FO is via an exhaust air duct 250 an evaporator 160 of the refrigerant circuit 100 fed. Since the exhaust air is about 2 K to 7 K warmer than the outside air, the evaporator 160 supplied by the exhaust air relatively high-energy air, which preferably has a temperature above freezing.

In einem Ausführungsbeispiel kann eine Solaranlage 400 an die Wärmepumpenanlage angeschlossen werden. Die Solaranlage 400 besteht aus einem Solarkollektor 410, einer Solarpumpe 420, einem Solarwärmeaustauscher 430 sowie einem Solarwärmeträgermediumkühler 431. Der Solarwärmeträgermediumkühler 431 ist vorzugsweise in eine Rücklaufleitung 730 eines Ladekreislaufs 700 eingebunden.In one embodiment, a solar system 400 be connected to the heat pump system. The solar system 400 consists of a solar collector 410 , a solar pump 420 . a solar heat exchanger 430 as well as a solar heat transfer medium cooler 431 , The solar heat transfer medium cooler 431 is preferably in a return line 730 a charging circuit 700 involved.

Ein Elektroheizer 500 mit einem Elektroheizkörper 510 und einem Elektroanschluss 520 kann optional vorgesehen sein, um elektrischen Direktstrom in Wärme zu wandeln und diese Wärme an den Ladekreislauf 700 abgeben zu können.An electric heater 500 with an electric radiator 510 and an electrical connection 520 may optionally be provided to convert direct electrical current into heat and transfer this heat to the charging circuit 700 to be able to deliver.

In 1 ist weiterhin ein Luft/Luft-Wärmeübertrager 200 in der Wärmepumpenanlage 1 eingebunden. Der Luft/Luft-Wärmeübertrager 200 ist an einen Abluftkanal 210, einen Zuluftkanal 220, einen Fortluftkanal 250 und einen Außenluftkanal 280 angeschlossen. Im Zuluftkanal 220 kann optional ein Zuluftventilator 221 angeordnet sein. Ein Fortluftlüfter 251 kann optional im Fortluftkanal 250 angeordnet sein.In 1 is still an air / air heat exchanger 200 in the heat pump system 1 involved. The air / air heat exchanger 200 is to an exhaust duct 210 , a supply air duct 220 , an exhaust duct 250 and an outside air duct 280 connected. In the supply air duct 220 can optionally have a supply air fan 221 be arranged. An exhaust fan 251 can optionally in the exhaust air duct 250 be arranged.

Außenluft wird dem Luft/Luft-Wärmeübertrager 200 über einen Vorheizer 270 zugeführt. Im Vorheizer 270 wird die Außenluft AU vorzugsweise auf einen Mindesttemperaturwert von ca. -3° erwärmt, zumindest aber auf etwa -5 °C oder auf einen Wert zwischen -5 °C und +1 °C, wenn die Zuluft ZU kälter als insbesondere ca. -3° oder ca. 0 °C ist. Der Mindesttemperatur sollte vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen -5 °C und 0 °C liegen und kann abhängig von der Temperatur der Außenluft sein. Bei sehr niedrigen Temperaturen und einer sehr geringen Feuchte kann die Mindesttemperatur eher abgesenkt werden, während sie bei hohen Feuchtegehalten eher etwas anzuheben ist. Über den Außenluftkanal 280 strömt die Luft dann weiter vom Vorheizer 270 zum Luft/Luft-Wärmeübertrager 200.Outside air is the air / air heat exchanger 200 via a preheater 270 fed. In the preheater 270 the outside air AU is preferably heated to a minimum temperature value of about -3 °, but at least to about -5 ° C or to a value between -5 ° C and +1 ° C, when the supply air to colder than in particular about -3 ° or about 0 ° C is. The minimum temperature should preferably be in a temperature range between -5 ° C and 0 ° C and may be dependent on the temperature of the outside air. At very low temperatures and with very low humidity, the minimum temperature may be lowered, while at high humidity levels, it tends to be somewhat higher. About the outside air duct 280 the air then flows further from the preheater 270 to the air / air heat exchanger 200 ,

Im Luft/Luft-Wärmeübertrager 200 wird die Außenluft AU weiter von der Wärme von durch den Luft/Luft-Wärmeübertrager 200 strömender Abluft AB eines Raumes erwärmt. Die Abluft AB des Raumes beträgt ca. 15-25°, insbesondere ca. 20° und erwärmt die mit vorzugsweise wenigstens der Mindesttemperatur von ca. -5 °C bis 0 °C, insbesondere -3 Celsius, in den Luft/Luft-Wärmeübertrager 200 einströmende Außenluft AU auf Temperaturen zwischen wenigstens 12 bis ca. 20 Grad Celsius auf. Die Außenluft AU wird im Gegenstrom vorzugsweise auf eine Temperatur angehoben, die ca. 2 K bis 5 K unter der Temperatur der Abluft AB liegt.In the air / air heat exchanger 200 the outside air AU is further from the heat from passing through the air / air heat exchanger 200 flowing exhaust air AB of a room heated. The exhaust air AB of the room is about 15-25 °, in particular about 20 ° and heated with preferably at least the minimum temperature of about -5 ° C to 0 ° C, in particular -3 Celsius, in the air / air heat exchanger 200 incoming outside air AU to temperatures between at least 12 to about 20 degrees Celsius. The outside air AU is preferably raised countercurrently to a temperature which is approximately 2 K to 5 K below the temperature of the exhaust air AB.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Wärmepumpenanlage gemäß der Erfindung. Hierbei ist insbesondere zu sehen, dass die Wärmepumpenanlage 1 aus einem Speichermodul 3 und einem Heizmodul 2 zusammengesetzt wird. In dem Speichermodul 3 ist der Warmwasserspeicher 300, der Pufferspeicher 610 sowie die Lufterhitzereinheit 230 vorgesehen. Die Lufterhitzereinheit 230 weist eine Höhe auf, die größer ist als die Breite der Lufterhitzereinheit 230. Die Lufterhitzereinheit 230 ist an einer Seite des Speichermoduls 300 vorgesehen. Die Lufterhitzereinheit 230 weist eine Breite 230a und eine Höhe 230b auf. Hierbei ist die Höhe 230b größer als die Breite 230a. Die Lufterhitzereinheit 230 ist im Wesentlichen parallel zu einem äußeren Ende bzw. einer äußeren Wandung des Speichermoduls 300 vorgesehen. Durch die Lufterhitzereinheit 230 fließt das Medium aus dem Pufferspeicher 610 und erwärmt die daran vorbeiströmende Luft. 3 shows a perspective view of the heat pump system according to the invention. It can be seen in particular that the heat pump system 1 from a memory module 3 and a heating module 2 is composed. In the memory module 3 is the hot water tank 300 , the cache 610 as well as the air heater unit 230 intended. The air heater unit 230 has a height that is greater than the width of the air heater unit 230 , The air heater unit 230 is on one side of the memory module 300 intended. The air heater unit 230 has a width 230a and a height 230b on. Here's the height 230b larger than the width 230a , The air heater unit 230 is substantially parallel to an outer end or an outer wall of the memory module 300 intended. Through the air heater unit 230 the medium flows out of the buffer memory 610 and heats the air flowing past it.

4 zeigt eine Ansicht insbesondere des Speichermoduls 3 von unten. Hierbei ist insbesondere der Warmwasserspeicher 300 und der Pufferspeicher 610 gezeigt. 4 shows a view in particular of the memory module 3 from underneath. Here, in particular, the hot water tank 300 and the cache 610 shown.

In 5 ist eine Seitenansicht der Wärmepumpenanlage dargestellt. Hierbei ist insbesondere die Lufterhitzereinheit 230 zu sehen, welche in dem Speichermodul 3 vorgesehen ist.In 5 is a side view of the heat pump system shown. In this case, in particular, the air heater unit 230 to see which ones in the memory module 3 is provided.

6A-D zeigt jeweils eine Ansicht eines Wärmeerhitzers gemäß der Erfindung. In 6A ist eine perspektivische Ansicht gezeigt, in 6B ist eine Seitenansicht gezeigt, in 6C ist ein Schnitt entlang A-A gezeigt und in 6D ist ein Schnitt B-B gezeigt. Der Lufterhitzer 230 ist als ein Wärmeübertrager mit einem Soleeinlauf 231 und einem Soleauslauf 232 ausgestaltet. Ferner weist der Lufterhitzer 230 eine Mehrzahl von Rohren 233 auf, durch welche die Sole fließen kann. Desweiteren ist ein erstes Blech 234 an einem ersten Ende und ein zweites Blech 235 an einem zweiten Ende des Wärmeübertragers vorgesehen. 6A-D each shows a view of a thermal heater according to the invention. In 6A is a perspective view shown in FIG 6B is a side view shown in 6C is a section shown along AA and in 6D is shown a section BB. The air heater 230 is as a heat exchanger with a brine inlet 231 and a brine spout 232 designed. Furthermore, the air heater 230 a plurality of pipes 233 on, through which the brine can flow. Furthermore, a first sheet 234 at a first end and a second sheet 235 provided at a second end of the heat exchanger.

Die Sole fließt durch die Rohre 233 und erwärmt die an dem Lufterhitzer vorbeiströmende Luft. Optional kann die Strömgeschwindigkeit der vorbeistreichenden Luft entgegengesetzt zu der Strömrichtung der Sole in den Rohren 233 sein.The brine flows through the pipes 233 and heats the air flowing past the air heater. Optionally, the flow velocity of the passing air may be opposite to the flow direction of the brine in the tubes 233 be.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können luftseitig Volumenströme von 60 bis 350 m3/h, Temperaturen ein = 15 bis 25°C, Temperaturen aus 30 bis 55°C und Druckverluste von 10 bis 100 Pa realisiert werden.According to one aspect of the present invention, air flows of 60 to 350 m 3 / h, temperatures of one = 15 to 25 ° C, temperatures of 30 to 55 ° C and pressure losses of 10 to 100 Pa can be realized.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann soleseitig Volumenströme von 0,5 bis 5 Liter pro Minute, Temperaturen ein von 35 bis 65°C, Temperaturen aus von 25 bis 55°C und Druckverluste von 10 bis 500 mwar realisiert werden. Der Rohrdurchmesser kann beispielsweise 9,52 mm betragen. Das Verhältnis der Geometrie des Lamellenpaketes (somit zwei Einzel-WAT) = kann 260 mm x 150 mm x 899 mm betragen. Diese Größenverhältnisse sind so gewählt, dass eine Maximalleistung von 4 kW bei maximalen Druckverlusten mit Standardumwälzpumpen und Lüftern für diese Leistungsgröße übertragen werden kann.According to one aspect of the present invention, volume flows of 0.5 to 5 liters per minute, temperatures of 35 to 65 ° C, temperatures of 25 to 55 ° C and pressure losses of 10 to 500 m could be realized on the liquid side. The pipe diameter can be 9.52 mm, for example. The ratio of the geometry of the disk pack (thus two single WAT) = can be 260 mm x 150 mm x 899 mm. These proportions are chosen so that a maximum power of 4 kW at maximum pressure losses can be transmitted with standard circulation pumps and fans for this power size.

Optional kann ein optimaler Betrieb bei Nennbedingungen (1,5 kW Heizleistung des Luftübertragers und 160 m3/h Lüftungsvolumen) gewährleistet werden. Hierbei kann 2% Hilfsenergie für die Umweltpumpe und ca. 3% Hilfsenergie für Wohnungslüfters vorgesehen sein. Damit können die geforderten Gebrauchstauglichkeitswerte mit vertretbaren Kosten optimale SCOP-Werte gemäß der Europäischen Energiekennzeichnungsrichtlinie erreicht werden.Optionally, optimum operation can be ensured under nominal conditions (1.5 kW heating capacity of the air exchanger and 160 m 3 / h ventilation volume). Here, 2% auxiliary power for the environmental pump and about 3% auxiliary power for home fans can be provided. Thus, the required usability values can be achieved with reasonable costs optimal SCOP values according to the European Energy Labeling Directive.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können Lamellen 236 im Bereich des zweiten Bleches 235 vorgesehen sein. Der Abstand der Lamellen kann beispielsweise 2,5 mm betragen. Die Dicke der Lamellen kann 0,15 mm betragen. Die Anzahl der Lamellen kann beispielsweise 358 betragen.According to one aspect of the present invention, fins 236 in the area of the second sheet 235 be provided. The distance between the slats can be, for example, 2.5 mm. The thickness of the slats can be 0.15 mm. The number of lamellae may be 358, for example.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Höhe der Rohrbögen ca. 80 mm betragen.According to one aspect of the present invention, the height of the pipe bends may be about 80 mm.

Claims (4)

Wärmepumpenanlage, mit einem Kältemittelkreislauf (100) mit einem Kältemittel, einem Ladekreislauf (700) mit einem Wärmeträgermedium und einer primären Vorlaufleitung (701), einem ersten Wärmetauscher (170) zum Übertragen von Wärme aus dem Kältemittelkreislauf (100) auf das Wärmeträgermedium des Ladekreislaufes (700), einem Warmwasserspeicher (300), wobei das Wasser in dem Warmwasserspeicher (300) mittels des Wärmeträgermediums und eines zweiten Wärmetauschers (330) erwärmbar ist, einem Pufferspeicher (610) als Heiz-Pufferschichtspeicher, wobei das Medium in dem Pufferspeicher (610) mittels des Wärmeträgermediums des Ladekreislaufes (100) erwärmbar ist, und einer Lufterhitzereinheit (230) zum Erhitzen von Luft für eine Raumheizung basierend auf Wärme, die in dem Pufferspeicher (610) gespeichert ist.Heat pump system, with a refrigerant circuit (100) with a refrigerant, a charging circuit (700) having a heat transfer medium and a primary supply line (701), a first heat exchanger (170) for transferring heat from the refrigerant circuit (100) to the heat transfer medium of the charging circuit (700), a hot water storage tank (300), wherein the water in the hot water storage tank (300) can be heated by means of the heat transfer medium and a second heat exchanger (330), a buffer memory (610) as a heating buffer layer memory, wherein the medium in the buffer memory (610) by means of the heat transfer medium of the charging circuit (100) is heated, and an air heater unit (230) for heating air for space heating based on heat stored in the buffer memory (610). Wärmepumpenanlage nach Anspruch 1, wobei der Pufferspeicher (610) einem Innendurchmesser (D) und eine Höhe (H) aufweist, deren Verhältnis kleiner als 0,4, insbesondere kleiner als 0,2 ist.Heat pump system after Claim 1 wherein the buffer memory (610) has an inner diameter (D) and a height (H) whose ratio is less than 0.4, in particular less than 0.2. Wärmepumpenanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem Heizungsmodul (2) mit einem Gehäuse, das den Kältekreislauf (100) und den Wärmetauscher (170) aufweist, und einem Speichermodul (3) mit einem Gehäuse, das den Warmwasserspeicher (300), den Pufferspeicher (610) und die Lufterhitzereinheit (230) aufweist, wobei das Heizungsmodul (2) und das Speichermodul (3) zusammen die Wärmepumpanlage bilden, wobei sich der Ladekreislauf (700) durch das Heizungsmodul (2) und durch das Speichermodul (3) erstreckt.Heat pump system (1) after Claim 1 or 2 , further comprising a heating module (2) having a housing having the refrigeration circuit (100) and the heat exchanger (170), and a storage module (3) having a housing housing the hot water storage tank (300), the buffer storage tank (610) and the storage tank Air heater unit (230), wherein the heating module (2) and the memory module (3) together form the heat pump system, wherein the charging circuit (700) through the heating module (2) and through the memory module (3). Pufferschichtspeicher (610) für eine Wärmepumpenanlage, mit einem Innendurchmesser (D) und einer Höhe (H), wobei das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser (D) und der Höhe (H) kleiner als 0,4, insbesondere kleiner als 0,2 ist.Buffer layer memory (610) for a heat pump system, with an inner diameter (D) and a height (H), wherein the ratio between the inner diameter (D) and the height (H) is less than 0.4, in particular less than 0.2.
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