DE2637583A1

DE2637583A1 - Waermetauschsystem

Info

Publication number: DE2637583A1
Application number: DE19762637583
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hahn
Original assignee: Individual
Current assignee: Hahn Geb Essebier Marion Hahn Stephan 8201 Gr
Priority date: 1976-08-20
Filing date: 1976-08-20
Publication date: 1978-02-23
Also published as: DE2637583C2

Description

München 09-08.76

HN 7608 P

Gerhard Hahn
Franziskanerstr. i 5
8000 München 80

Wärmetauschsystem

Die Erfindung bezieht sieh auf ein Wärmetauschsystem zum Nutzen in einem gegebenen, fließfähigen Medium, wie Abwasser, vorhandener (Ab-)Wärme mit einer Wärmepumpe, einem Kreislauf mit einem Kältemittel und einem Wärmetauscher gegenüber dem gegebenen Medium und einem zweiten Kreislauf mit einem Wärmeübertrager und einem Wärmetauscher, wie das Eohrsystem einer Fußbodenheizung, gegenüber dem bzw. den in dem zu beheizenden Baum befindlichen Medien.

Wärmetauschsysteme dieser Art sind für unterschiedliche Heizzwecke bekannt. Sie eignen sich insbesondere für Anwendungsfälle, in denen zur Wärmeabgabe an einen Baum pder Gegenstand verhältnismäßig große Wärmetauschflächen zur Verfugung stehen, dies sind beispielsweise Fußboden- Wand-und/oder Deckenheizungen.

Entscheidend für den Einsatz eines solchen Wärmetauschsystems ist die Frage der Wirtschaftlichkeit. Diese Frage erhebt sich vorrangig bei verhältnismäßig kleinen zu versorgenden Objekten, wie es denkbar ein Wohnhaus sein kann. Selten wird ein derartiges Wärmetauschsystem allein ausreichen, um - zumal in der kalten

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Jahreszeit - den gesamten Wärmebedarf zu decken. Es kann jedoch, ggf. in Verbindung mit der Nutzung von Sonnenenergie, einen Beitrag zur Schonung anderer Energiequellen darstellen. Wenn es beispielsweise - in Zonen mit gemäßigtem Klima - darum geht, in einem Raum die Behaglichkeitstemperatur für Menschen einzustellen, so ergibt sich für ein Wärmetauschsystem dieser Art eine Einsatzzeit von nur wenig mehr als einem hfelben Jahr.

Die Problemstellung liegt darin, de*n technischen Nutzen des Warmetauschsystems und dadurch seine Wirtschaftlichkeit zu erhöhen.

Bei einem Wärmetauschsystem zum Nutzen in einem gegebenen, fließfähigen Medium, wie Abwasser, vorhandener (Ab-)Wärme mit einer Wärmepumpe, einem Kreislauf mit einem Kältemittel und einem Wärmetauscher gegenüber dem gegebenen Medium und einem zweiten Kreislauf mit einem Wärmeübertrager und einem Wärmetauscher, wie das Rohrsystem einer Fußbodenheizung, gegenüber dem bzw. den in dem zu beheizenden Raum befindlichen Medien, besteht die erfindungsgemäße Lösung des Problems in der. Stellung der Aufgabe, das Wärmetauschsystem für einen reversiblen Prozeß auszugestalten, m.a.W. derart, daß dem zu "beheizenden" Raum - um ihn zu kühlen -mittels der Wärmepumpe Wärme entnommen und die entnommene Wärme dem gegebenen Medium aufgegeben werden.

Als eine Lösung zu der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung wird nach der Erfindung bei einem Wärmetauschsystem zum Nutzen in einem gegebenen, fließfähigen

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Medium, wie Abwasser, vorhandener (Ab-)Wärme mit einer Wärmepumpe, einem Kreislauf mit einem Kältemittel' und einem Wärmetauscher gegenüber dem gegebenen Medium und einem zweiten Kreislauf mit einem Wärmeübertrager und einem Wärmetauscher, wie das Rohrsystem einer Fußbodenheizung, gegenüber dem bzw. den in dem zu beheizenden Raum befindlichen Medien vorgeschlagen, daß zwischen dem Kreislauf mit dem Kältemittel - ztl dessen erstem Wärmetauscher umschaltbar und dein Kreislauf mit dem Wärmeträger - im Austausch zu der Wärmepumpe umschaltbar - ein dritter Wärmetauscher und zwischen dem Wärmeteil der Wärmepumpe und dem gegebenen Medium - umschaltbar - ein vierter Wärmetauscher vorgesehen sind.

Neben dem Vorteil eines höheren Nutzungsgrades bzw. einer besseren Kapazitätsauslastung bieten die erfindungsgemäße Lösung des Problems und die erfindungsgemäße Ausbildung den nicht unerheblichen Vorteil, daß eine bisher erforderliche, oft nicht zur Hälfte der Zeit ihrer Verfügbarkeit genutzte und verhältnismäßig aufwendige Kühleinrichtung mit einem eigenen Wärmetauschersystem eingespart wird. Ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Wärmetauschsystem reicht, auch dank verhältnismäßig großer Wärmetauschflächen gegenüber dem zu kühlenden Objekt völlig aus, um dort die Temperatur soweit zu senken, daß sich die Behaglichkeitstemperatur einstellt. Diese kann sich selbstverständlich bei einem Raum mit Fußbodenheizung in einem etwaigen Mittelwert zwischen Raumlufttemperatur und Oberflächentemperatur des Fußbodens darstellen, wobei zumeist eine verhältnismäßig geringe Kühlwirkung - um wenige Grade oder sogar Bruchteile eines Grades 0 -

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völlig ausreicht. Es versteht sich, daß die Einsatzmöglichkeiten eines Wärmetauschsystems mit Wärmepumpe und· der Möglichkeit eines reversiblen Prozesses nicht auf die Herstellung der Behaglichkeitstemperatur beschränkt sind sondern daß sich zahlreiche Anwendungen anbieten.

In der Zeichnung ist das Wesen der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eines Wärmetauschsystems veranschaulicht, das in Fig. 1 in der Winterschaltung bzw. in der Heizschaltung und in Fig. 2 in der Sommerschaltung bzw. in der Kühlschaltung gezeigt ist.

Nach der Zeichnung besteht ein Wärmetauschsystem herkömmlicher Art aus einer Wärmepumpe WP mit einem Kälteteil K und einem Wärmeteil W, einem Kreislauf - in Fig. 1 mit 1 bezeichnet - mit einem in Pfeilrichtung fließenden Kältemittel, der den Kälteteil K der Wärmepumpe WP und einen Wärmetauscher WTI enthält, und einem Kreislauf - in Fig. 1 mit 2 bezeichnet - mit einem darin in Pfeilrichtung fließenden Wärmeträger, der den Wärmeteil W der Wärmepumpe WP und einen Wärmetauscher WTII sowie eine Umlaufpumpe UP enthält. Der Wärmetauscher WTI ist in einem, von einem gegebenen, fließfähigen Medium in Pfeilrichtung durchflossenen Becken B angeordnet, um in diesem enthaltene Ab-

zu.

wärme mittels der Wärmepumpeν kumulieren und dem Wärmetauscher WTII aufzugeben, über den sodann Wärme beispielsweise an einen Raum bzw. Flächen daran und die Luft darin getauscht wird, eben um 'diesen Raum zu beheizen. Weiter sind - nun nach der Erfindung und zum Zweck eines reversiblen Prozesses - zwischen dem ersten

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Kreislauf 1 - zu dessen erstem Wärmetauscher WTI mittels Dreiwegeumschaltventilen 11, 12 umschaltbar und dem zweiten Kreislauf 2 mit dem Wärmeträger - im Austausch zu der Wärmepumpe WP mittels Dreiwegeumschaltventilen 13, 14 umschaltbar - ein dritter Wärmetauscher WTIII und zwischen dem Wärmeteil W der. Wärmepumpe WP und dem gegebenen Medium in dem Becken B - mittels Dreiwegeumschaltventilen 15, 16 umschaltbar ein viertel Wärmetauscher WTIV vorgesehen. In Fig. 1 sind diese Anordnungen in unterbrochenen Linien dargestellt.

Werden nun die Dreiwegeumschaltventile 11 bis 16 betätigt, so ergibt sich ein Schaltbild, wie es in Fig. 2 in ununterbrochenen Linien dargestellt ist, während die nun außer Betrieb befindlichen Teile der Anordnung in unterbrochenen Linien wiedergegeben sind. Damit ergibt sich ein umgekehrter Prozeß. Über den Wärmetauscher WTIII wird dem nun mit Kreislauf 3 bezeichneten Kreislauf über den Kreislauf 4· und den Kälteteil K der Wärmepumpe WP Wärme entnommen und mittels der Wärmepumpe WP über den Wärmetauscher WTIV in dem Becken B dem gegebenen Medium, beispielsweise Haushaltabwasser, aufgegeben. Auf diese Weise ist erreicht, daß der nach Fig. 1 als Heizkörper dienende Wärmetauscher WTII bei der Schaltstellung nach Fig. die Funktion eines Kühlkörpers hat bzw. als solcher dient. Während die Ausgangstemperatur ta nach Fig. 1 geringer ist, als die Eingangstemperatur te ist demgegenüber nach Fig. 2 die Ausgangstemperatur ta größer als die Eingangstemperatur.

Patentansprüche: - 6 -

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L e e V s e i t e

Claims

München

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Patentansprüche:

hΛ Wärmetauschsystem zum Nutzen in einem gegebenen, fließfähigen Medium, wie Abwasser, vorhandener (Ab-)Wärme mit einer Wärmepumpe, einem Kreislauf mit einem Kältemittel und einem Wärmetauscher gegenüber dem gegebenen Medium und einem zweiten Kreislauf mit einem Wärmeübertrager und einem Wärmetauscher, wie das Rohrsystem'einer Fußbodenheizung, gegenüber dem bzw. den in dem zu beheizenden Raum befindlichen Medien, dadurch gekennzeichnet , daß das WärmetausciLsystem für einen reversiblen Prozeß ausgestaltet ist, m.a.W. derart, daß dem zu "beheizenden" Raum - um ihn zu kühlen - mittels der Wärmepumpe Wärme entnommen und die entnommene Wärme dem gegebenen Medium aufgegeben werden.
2. Wärmetauschsystem zum Nutzen in einem gegebenen, fließfähigen Medium, wie Abwasser, vorhandener (Ab-)Wärme mit einer Wärmepumpe, einem Kreislauf mi.t einem Kältemittel und einem Wärmetauscher gegenüber dem gegebenen Medium und einem zweiten Kreislauf mit einem Wärmeübertrager und einem Wärmetauscher, wie das Rohrsystem einer Fußbodenheizung, gegenüber dem bzw. den in dem zu beheizenden Raum befindlichen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kreislauf mit dem Kältemittel (1 bzw. 4-) zu dessen erstem Wärmetauscher (WTI) umschaltbar- und dem Kreislauf (2 bzw.3)

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mit dem Wärmeträger - im Austausch zu der Wärmepumpe (WP) umschaltbar - ein dritter Wärmetauscher (WTIII) und zwischen dem Wärmeteil (V/) der Wärmepumpe (WP) und dem gegebenen Medium - um schaltbar - ein vierter Wärmetauscher (WTIV) vorgesehen sind.

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