HEAT PUMP HEATING DEVICE WITH A FLUE GAS OR AN EXHAUST GAS COOLER

Abstract: 1. A heat pump heating installation, in which flue gas or exhaust gas (R) from a boiler (1) is passed through a heat exchanger (8), through which a heat transfer medium circuit also passes which is passed through a radiator (87, 87b) which on the other side is an evaporator (7, 7b) of a compressor-heat pump (52), via the condenser (5) of which the return of a heating circuit (2) also passes, and which includes an air heat exchanger (6) which is coupled on the evaporator side to the heat pump (52), characterized in that the evaporator (7, 76) forms with the radiator (87, 87b) a common air heat exchanger (100) through which the circuit of the heat pump (52) and the heat transfer medium circuit pass separated from one another in respect of their flow but thermally coupled.

Description: " Wärmepumpenheizvorrichtung mit Rauch- oder Abgaskühler Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenheizvorrichtung, bei der Rauch- oder Abgas vorzugsweise von einem Heizkessel durch einen Kühler geführt ist, und der eine Wärmepumpenanlage mit einem Kühlmittelkreislauf, der über einen Kompressor, zur Heizwärmeabgabe über einen Verflüssigerwärmetauscher und über einen Verdampfer eines Kühlers geführt ist, enthält und bei der die Wärme, die aus dem Rauchgas entzogen wird, verdampferseitig der Wärme pumpenankge zugeführt wird. Es ist bekannt, sogenannte bivalente Heizvorrichtungen, die eine Wärmepumpenanlage und einen Heizkessel beinhalten, mit einem Kühler zur Abkühlung des Rauchgases des Heizkessels, zwecks Gewinnung der dem Rauchgas entzogenen Wärme zu Heizzwecken über die Wärmepumpen, auszurüsten, wobei aus sicherheitstechnischen Gründen der Kühler nicht voll mit Rauchgas beaufschlagt wird, sondern eine Zumischung des Mehrfachen an Zuluft zum Rauchgas vorgenommen wird. Hierdurch wird die Energie im Rauchgas zum Teil mit der erhöhten zunge Abluft des Kühlers abgeführt, wodurch sie dem Heizzweck verloren geht, und die Entropie im Rauchgas geht durch den Mischvorgang verlustia, wodurch der Wirkungsgrad der Wärmepumpe bei der Rückgewinnung verringert ist verglichen zu einer Zuführung bei Rauchgastemperatur. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung vorgenannter Art zu offenbaren, bei der ein Energie- und Entropieverlust durch Zumischung von Zuluft vermieden wird und die sicherheitstechnischen Forderungen erfüllt werden. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass der Kühler des Verdampfers ein erster Kühler ist und der Kühler des Rauchgases ein zweiter Kühler ist und die beiden Kühler durch einen zweiten Kühimitteikreislauf verbunden sind und der erste Kühimittelkreislauf durch die Wärmepumpenanlage führt. Zur Erfüllung der sicherheitstechnischen Anforderung, dass ein Verdampfungskühler nicht voll mit Rauchgas beaufschlagt wird, ist ein zusätzlicher Flüssigkeits-Kühlmittelkreislauf durch den Rauchgaskühler geführt, der weiterhin durch einen Kühler mit einem Verdampfer des Wärmepumpenkreislaufs führt. Die Kühlmittelflüssigkeit, die zum Beispiel ein bekanntes Frostschutzmittel ist und etwa aus Glykolen oder Sole besteht, entzieht aus den Rauchgasen, die etwa mit einer Temperatur von 2500 C einen Heizkessel verlassen und dann zum Beispiel unter den Taupunkt abgekühlt werden, bei dieser entsprechenden Temperatur die Wärmeenergie, wodurch diese mit extrem hohem Wirkungsgrad von der Wärmepumpe abgeführt wird. Da das abgekühlte Rauchgas zu geringen Auftrieb besitzt, wird es mit Hilfe eines Ventilators durch ein Kaminrohr abgeführt. Der Querschnitt des Kaminrohres kann allerdings relativ klein gehalten werden, da keine Zuluft beigemischt wird. Eine vorteilhafte Anordnlmg des Rauchgaskühlers ergibt die Anbringung oberhalb des Kamins, da dann der Rauchgasventilator erübrigt wird und ein Versotten des Kamins lurch Kondensation ausgeschloassen ist. Für die Zuführung der Wärmeenergie im zweiten Kühlmittelkreislauf sind zwei vorteilhafte Ausführungen dargestellt. Im einen Fall ist der Verdampfer des 1. Kühimitteikreislaufes des Kühlers im 2. Kühimitteikreislauf parallel zu dem Verdampfer der Wärmepumpenanlage geschaltet, über den der Aussenluft oder dem Grundwasser Wärmeenergie entzogen wird und im anderen Fall ist der Kühler des 2. Kühlmittelkreislaufs direkt thermisch gekoppelt mit dem Verdampfer, mit dem der Aussenluft Wärmeenergie entzogen wird. Letztere Ausführung führt zu einer Vereinfachung, da der zweite Verdampfer und Steuerelemente für die Verdampfer entfallen. Die Steuerung der parallelen Verdampfer bzw. der Arbeitsweise des kombinierten Kühlers ist vorteilhaft so vorgesehen, dass die Wärmepumpe in dem Umfang dem Rauchgas Wärmeenergie entzieht, wie der entsprechende Wirkungsgrad günstiger ist als bei Wärmegewinnung aus der Aussen luft bzw. dem Grundwasser oder ähnlichem. Die Steuerung geschieht über einen entsprechenden Temperaturvergleich. Eine vorteilhafte Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades der Vorrichtung ist dadurch erreicht, dass im zweiten Kühlmittelkreislauf ein Kühlmittelspeicher vorgesehen ist, der es ermöglicht, die Wärmeenergie, die laufend aus dem Rauchgas entzogen wird und nicht laufend von der Wärmepumpenanlage abgeführt werden kann, zwischenzuspeichern, so dass sie in der Betriebspause des Brenners des Heizkessels von der Wärmepumpe aus dem Kühimittelspeicher entnommen werden kann. Das in der Pause heruntergekühlte Kühlmittel senkt die Abgastemperatur vorteilhaft entsprechend weit ab. Das Volumen bzw. die Wärmekapazität des Speichers ist den üblichen Einschaltzeiten des Brenners vorteilhaft angepasst. Für die Steuerung der Vorrichtung ist vorteilhaft eine zentrale Steuervorrichtung vorgesehen, der die notwendigen Temperatur signale zugeführt werden, und die die Ventilatoren, Antriebe der Ventile, Mischer und Luftklappen sowie den Brenner und die Wärmepumpenanlage entsprechend der Optimierungsvorgaben steuert. Die Ausgestaltung der Vorrichtung und des Verfahrens zur Steuerung in vorteilhafter Weise ist im einzelnen anhand der Fig. 1 bis 7 dargestellt: Fig. 1 zeigt eine Blockschaltung einer Vorrichtung mit zwei Ver dampfern in Parallelschaltung, zeigt 2 zeigt einen Luftwärmetauscher kombiniert mit dem Kühler des zweiten Kühlmittelkreislaufs, Fig. 3 zeigt eine Anordnung des Luftwärmetauschers nach Fig. 2 im Gehäuse (geöffnet) von der Seite, Fig. 4 zeigt eine Alternative zu Fig. 3 als Schnitt durch Fig. 5, Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf ein Gehäuse zum Luftwärme- tauscher, Fig. 6 zeigt einen Rauchgaskühler auf einem Kamin angeordnet von der Seite, Fig. 7 zeigt einen horizontalen Schnitt durch Fig. 6. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bivalenten lleiz- vorrichtung. Wie bekannte Anlagen dieser Art besitzt diese eine Wärmepumpenanlage 52,4,6 mit einem Kühlmittelkreislauf mit einem Kompressor 52, einem Verflüssiger 5 eines Verflüssiger Wärmetauschers 4, über den die Wärme abgeführt wird, und einen Verdampfer 6, der Aussenluft Wärme entzieht, die mit einem Ventilator 51 durch die Rippen des Verdampfers 6 gezogen wird Aus dem Wärmetauscher 4 wird mit einer Pumpe 42 über ein Rück- schlagventil 41 der Heizkreislauf 2 und/oder der l3rauchwasser- Wätmetauscher 31 je narh der Stellung des Mischers 43 und ggf. dem Betrieb der Pumpe 32 mit dem erwärmten Wasser im Wasserkreislauf beaufschlagt. Die Steuerung der Pumpe 32 und des Mischers 43 geschieht in bekannter Weise abhängig von vorgegebenen Temperaturen fiir (las Brauchwasser im Speicher 3 untl im Vorlauf des Heizkreises, in denen jeweils Temperaturmelder 3m,13m angeordnet sind. Irn Heizkreis-Kreislauf ist für eine intensive Durchströmung eine wejtere Pumpe 22 mit einem Rückschlagventil 21 vorgesehen, und ein Rückschlagventil 23 führt über eine Riicklaufleiturlg 24 unten einen Mischer 12 zur Pumpe 22 zurück. Auf diese Weise wird der Wärmetauscher 4 über die Utnlaufleitung 44 stets nur von einem zulässigen Teilstroln les Kreislaufwasser durchströmt, so dass eine Zerstörung verhinrlert will. Reicht die Leistilng der Wärmepumpenanlage nicht aus, um den Wärmebedarf zu decken, das heisst sinken die Temperaturen im Speicher 3 und/oder Vorlauf 13 unter untere Grenzwerte ab, so wird der Heizkessel l durch die Brennersteuerung Bs in Betrieb gesetzt. Dieser ist mit seinem Ileizregister einerseits über ein Rückschlagventil 11 am Vorlauf 13 des Heizkreises und andererseits am zweiten Aiispang des Mischers 12 sowie parallel dazu arn Rücklauf des Brauchwasser-Wärmetauschers 31 angeschlossen. Der Mischer 12 wird durch den Mischerantrieb 12a so betätigt, dass jeweils eine vorgegebene Vorlauftemperatur erhalten bleibt. Wird dem Kessel keine Wärme mehr entzogen, so schaltet die flrenner- steuerung bei überschreiten einer vorgegebenen Kesseltempratur in bekannter Weise ab. Die Temperatur des Rauchgases R ist üblich heim Verlassen des Kessels 2500 C. Dieses Rauchgas wird erfindungsgemäss über einen Rauchgaskühler 8 geleitet und mit einem Abgasventilator 81 als ge kühltes Abgas A durch einen Kamin abgefiihrt. Der Rauchgaskühler 8 ist von einem eigenen Kiihlmittelkreisla,if der über Leitung 84, Pumpe 82, Leitung 85, Kühler 87, Leitung 85 Kühler 87, Leitung 86 mit dem Druck- und/oder Druckflussmesser 86pv , einen Speicher 83 für Kühlmittel und vorbei an einem Temperaturmelder 86m zurück zum Rauchgaskühler 8 führt. Der Kühler87 erhält einen Verdampfer 7, der im Wärmepumpenkreis- lauf parallel zum Verdampfer 6 liegt. Die Verteilung des Kondensats, das dem Kühlmittelkreislauf der Wärmepumpenanlage vom Verflüssiger 5 über Leitung 55 den Verdampfern 6 und 7 parallel zugeführt wird, geschieht einmal über jeweils vorgeschaltete steuerbare Kondensatventile 56,57 und Kondensatumleitungen 62,64,65;72,74,75, die jeweils aus einem Umlaufsteuerventil 62,72, einer Umleitung 64,74 einem Temperaturfühler 66t,76t an den Dampfaustrittsleitungen 66,76 und einer Umlaufsteuerung 65,75, die aufgrund der Temperatur am Temperaturfühler und jeweils vorgegebener Vergleichswerte dem Antrieb 62a,72a des Umlaufsteuerventils 62,72 betätigt, so dass jeweils ein unabhäniger geschlossener Regelkreis vorliegt. Die Vergleichswerte sind jeweils so gewählt, dass ein optimaler Wirkungsgrad der Wärmepumpe erreicht wird und jeweils am Temperaturfühler 66t O0 w herrscht, wenn die Zulufttemperatur 70 C beträgt und am Temperaturfühler 76t + 10 C herrscht, wenn die Temperatur des gekühlt auftretenden Kühlmittels in Leitung 86 + 10 C beträgt. Diese Einstellung der Referenz der Regler erfolgt jeweils beim Betrieb der beteiligten Kreislaufbauteile, das beisst von Wärmepumpe, Heizkessel, Ventilatoren 61,91, Pumpe 82 usw. Die Kondensatventile 56,57 werden jeweils parallel zum entsprechen- den Ventilator 61 bzw. der Pumpe 82 durch rien Magneten 56a, 57a betätigt. Für die Stellerunq der Heizvorrichtung ist eine Steuervorrichtung ST vorgesehen, die als Mikroprozessor ausgeführt sein kann, der die Signale der Temperaturmelder Tm für unter anderem Zuluft 9m, Kaltluft 6m, Küblmittel 86m, Vorlauf 13m,Brauchwassor 3m und des Druck- oder Durchlaufmelders 86 pv sowie Eingabedaten für den Grenzwertvergleich oder Betriebszustände mit einer Eingabevotrichtung E zum Beispiel einer Tastatur oder Wählschaltern zugeleitet werden. Weiterhin enthält sie zweckmässig einen Zeit geber zur Steuerung der Betriebszustände abhängig von der Tageszeit unil zur nlinrlest- und Maximalzeitüberwachungen oder Steue- rungen der Einschaltperioden der Wärmepumpe und des Heizkessels. Abhängig von den genannten Ausgangswerten werden jeweils Ausgänge (jeweils mit Index "s" hezeichnet) aktiviert, die im einzelnen folgende Antriebe (jeweils rnit Index "a" " bezeichnet) ansteuern: - Kondensatventile KVs - Antriebsmagnete 56a,57a fiir Kondensats ventile 56,57 - Stellantriebe Ss - Antriebsmotore 12a,43a für steuerbar 3-Wege Stellventile 12,43 - Koinpressorantrieb Ks - Antriebsmotor - Kompressor S2 - Pumpenantriebe Ps - Pumpenmotore - Pumpen 22,32,42 - Ventilatorantriebe Vs - Ventilatoren 61,81 - Brennersteuerung fls des Heizkessels 1 - Umluftlappenantrieb UKs - Antrieb 91a der Kaltluftklappe 91 (Fig. 3). Die Signalausgänge sind jeweils entsprechend der Anzahl der ange- schlossenen Antriebe mehrfach ausgeführt. Der Antrieb des Ventilators 61b bzw. 61c in Fig. 3,4,5 ist durch entsprechende Steuersignale der Steuervorrichtung ST - wie unten ausgeführt - in der Geschwindigkeit regelbar. Die Steuerung arbeitet folgendermassen: Sobald die Brennersteuerung Bs bei entsprechendem Energiebedarf eingeschaltet ist, der von der Wärmepumpenanlage bei zu niedriger Temperatur ner Zuluft ZL nicht bereitgestellt werden kann, das heisst die Vorlauftemperatur zu niedrig ist, wird auch die Pumpe 82 und ggf. das Kondensatventil 57a aktiviert. I)as Kondensatzventil 56a kann während dieser Zeit ausgeschaltet sein. Das Rauchgas R wird dadurch unter den Kondensationspunkt ahgekühlt, was einen weitgehenden Energieentzug bedeutet. Soweit die Leistung der Wärmepumpenanlage nichr ausreicht, die gesamte Energie laufend dem Heizkreis zuzführen, erwärmt sich rias Kühlmittel, dessen Volumen durch den Speicher 83 I)estirnint ist, < 1er vorteilhaft so gross ausgelegt ist, dass eine Temperaturerhöhrung von naximal 200 C während der normalen Einschaltdauer des Brenners auftritt. Nach Abschalten des Brenners, wenn also eine ausreichende Nachheizung erfolgte, arbeitet die Pumpe 82 so lange weiter, bis die Kühimitteltemperatur am Temperaturmelder 86m auf die Temperatur der Zuluft am Temperaturmelder 9m abgesunken ist. Dann wird die Pumpe 82 abgeschaltet, und die Kondensatventile 57a, 56a werden umgeschaltet, so dass der normale Wärmepumpenbetrieb stattfindet. Das Signal des Druck- oder Durchflussmessers 86pv dient zur Über- wachung des Kühlers 87, indem bei Druck- oder Durchflussabfall unter einen vorgegebenen Wert, was ein Anzeichen für eine beginnende Vereisung oder Undichtigkeit des Kreislaufs sein kann, das Kondensatzventil 57 geschlossen gesteuert wird sowie vorzugsweise eine netriebsalarmmeldung von der Steuervorrichtung angezeigt wird. Im allgemeinen ist mit einer Vereisung nicht zu rechnen, so lange der Gefrierpunkt des Kühimittels durch Frostschutzmittelanteile zum Reispiel auf -20 oder -30 C abgesenkt ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung ist in Fig. 2 und 3 dargestellt. Hierbei ist der Kühler 87b, der den Kühler 87 ersetzt, direkt thermisch gekoppelt mit dem Verdampfer 7bl der die Funktion der Verdampfer 7 und 6 der Fig. 1 übernimmt, und zu einem gemeinsamen Luftwärmetauscher 100 zusammengebaut. Der aus Rippen oder parallelen Kühlflächen aufgebaute Wärmetauscher wird einerseits quer von Zuluft ZL oder Um luft UL durchströmt und ist andererseits an die Leitungen 85,86 des einen Kiihlmittelkreislaufs und ausserdem an die Kondensatleitung 55 und nampfleitung 53 des Wärmepumpen-Kühlmittelkreislaufs mit je einer Rohrschleife bzw. einem Verdampferraum angeschlosen. Eine bevorzugte Art des Einbauens dieses Luftwärmetauschers ist in Fig. 3 dargestellt, die einen senkrechten Schnitt zeigt, rlamit die funktionswesentlichen Bauelemente erkennbar sinn. er Luftwärme- tauscher loo ist senkrecht in einem Gehäuse 9 dieses in der IJähe ausfüllend montiert. In dieses C;eh'ise 9 fahrt zustromseitig über eine Zuluftpendelklappe 93 die Zuluft ZL und eine Umluftpendelklappe 92 eine Umluftleitung 98 Abstromseitig ist hinter dem Abluftrauxn 99 ein Ventilator 61b, der bevorzugt ein radìallüfter ist, angeordnet, der die gekühlte Luft je nach Stellung der steuerbaren Kaltluftklappe 91 durch die Umluftleitung 98 oder zum Kaltluftaustritt treibt. Ist die Kaltluftklappe 91 geschlossen,öffnet sich die Umluftpendelklappe 92, die: über eine Klappenkopplung 94 die Zuluftpendelklappe schliesst. Es ist selbstverständlich auch möglich,auch eine der anderen Klappen oder alle zu steuern anstatt Pendelklappen zu verwenden. Vor dem Luftwärmetauscher loo ist zweckmässig ein t.iiftleitblech 95 angeordnet, das eine gleichmässige Beaufschlagung der Zustromseite bewirkt. Unterhalb des Luftwärmetauschers ist eine Kondensatwanne 96 rnit einem Kondensatablass 97 angebracht. Die thermische Kopplung der beiden Kühlerhälften 7b,87b, kann somit einmal unmittelbar über gemeinsame Kühlbleche oder -Rippen geschehen, und sie geschieht weiterhin über die C'mluft UL. Die Steuerung der Urnluftführung bzw. Kaltluftklappe 91 geschieht von der Steuervorrichtung ST in der Weise, dass,so lange die Temperatur am Temperaturmelder 99m im Abluftraum 99 höher ist als die Temperatur der Zuluft ZL am Temperaturmelder 9m,die Kaltiuftklappe geschlossen wird. Weiterhin erfolgt die Steuerung der Drehzahl oder Leistung des Ventilators 61b in der Weise, dass bei Umluftbetrieb die Temperatur im Abluftraum 99 einer vorgegebenen Temperatur zum beispiel 400 C entspricht und dass bei Zuluftbetrieb, das heisst bei geöffneter Kaltluftklappe 91,die Temperatur im Abluftraum 99 um eine vorgegebene Temperaturdifferenz unter der Zulufttemperatur liegt. Durch die Kombination der beiden Kühler in dem einen Luftwärme tauscher werden die Kondensatventile 56,57 tind eine Kondensatum- leitung sowie die entsprechenden Steuermittel erübrigt. Weiterhin ist der zusätzliche grosse Vorteil gegeben, dass bei solchen Betriebsverhältnissesn insbesondere in der sogenannten Übergangszeit, in der Temperaturen nahe Null Grad und hohe Luftfeuchtigkeit herrschen und somit Vereisung am Kühler auftritt, die Wärme aus dem Rauchgas das Eis abtauen, sobald der Heizkessel zugeschaltet ist. Eine zusätzliche Enteisungssteuerung erübrigt sich, und der Luftkühler arbeitet, da er kaum vereist und immer wieder abgetaut und getrocknet wird, mit maximalem Wärmeübergang. Eine andere Anordnung des Luftwärmetauschers too im Gehäuse 9a zeigt Fig. 4, die ein schematischer senkrechter Schnitt ist. Hierbei ist der Luftwärmetauscher loo etwa diagonal in dem Gehäuse 9a montiert, so dass der Zuluftraum 99z unten etwa der Breite des Gehäuses entspricht und der Abluftraum 99 oben etwa dem Durchmesser der Eintrittsöffnung des Ventilators 61b entspricht. Auf diese Weise kann der Querschnitt des Gehäuses 9a geringer gehalten werden als beim Gehäuse 9, Fig. 3. Die Umluftleitung ist nicht dargestellt. Das Gehäuse 99a ist in Fig. 5 im Grundriss gezeigt. In Normalausführung hat das Gehäuse nur die halbe Länge bis zur Symmetrielinie H und besitzt einen Ventilator 61b. Bei grossem Leistungshedarf ist der Ausbau mit zwei Ventilatoren 61b,6ic vorgesehen. Der zweite Ventilator wird jeweils bei grösserem Wärmebedarf zuge- schaltet. Die dadurch erreichte relativ geringe Bauhöhe ermöglicht die Aufstellung in Kellerräumen. Da ausser bei sehr niedriger 7u- lufttemperatur die Ventilatoren relativ langsam laufen, tritt nur eine geringe Lärmbelästigung auf, was wiederum bei Aufstellung in Gebäuden vorteilhaft ist. Fine der Fig. 4 entsprechende Gestaltung ist auch fiir das Gehäuse 89 des Kühlers 8 vorteilhaft vorgesehen, so dass unmittelbar eine Anordnung hinter einem Heizkessel vorgenommen werden kann. Auf diese Weise ist sehr einfach eine Nachrüstung vorhandener Heizungs- anlagen mögich. Da keine zusätzliche sauersteffh:lltifTe Luft mit dem Rauchgas den Kühler 8 beaufschlagr, ist die Agressivität des Kondensats, das am Kühler aus dem Rauchgas thgeschieden wird1 begrenzt, was dessen Haltbarkeit gegenüber den bekannten Vorrichtungen verlängert. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Kiihlers 8 bzw. 8a,b,c,d zeigen Fig. 6 und 7, wobei der Abgasventilator 81 erübrigt wird, da der Kühler atif dem Kamin 88a angeordnet ist und das Rauchgas durch den eigenen thermischen Auftrieb durch den Kamin aufsteigt. hierbei kühlt es sich zwar durch Ausdehnung ab, aber die Ventilatorantriebsenergie wird gespart. Auf dem Karnin 88a ist mit einer Kaminrnuffe lol eine Konden- satwanne 1o2 montiert, auf der der Kühler 8a,b,c,d um die Kamin öffnung 88 herum in Blöcken oder kreisförmig angeordnet ist, so < lass die gekühlte Abluft A seitlich ausströmt. Mit Stützen 1o3 ist über dem Kühler und der Kaminöffnung 88 eine Abdeckhaube 1o4 angebracht. Es liegt im Rahmen der Erfindung, andere Gestaltungen der Kühler vorzusehen und den Rauchgaskühler anstelle hinter einem heizkessel nn andere Rauch- oder Abgasleitungen anzuschliessen. Weiterhin kann der Luftwärmetauscher loo auch durch einen Wnsserwärmetauscher ersetzt werden, das heisst von Wasser statt von Luft durchströmt werden. Anstelle der Kaltluftklappe 91 wird dann die Wasserzufuhr entsprechend gesteuert. Weiterhin kann als Zuluft sowohl Aussenluft dienen als auch warme oder feuchte Luft in Arbeitsräumen dienen. In diesem Fall wird zweckmässig vom reinen Wärmepumpenbetrieb auf zusätzlichen Kesselbetrieb umgeschaltet, wenn die Zulufttemperatur unter 15 C liegt. Der Luftwärmetauscher loo oder der Kühler 6 kann unmittelbar in den Arbeitsräumen aufgestellt werden, so dass lange Luftzuund -ableitirnen entfallen.

Claims: Patentansprüche 1. Wärmepumpenheizvorrichtung, bei der Rauch- oder Abgas (R) vorzugsweise von einem Heizkessel (1) durch einen Kühler ge führt ist, durch den andererseits ein Kühlmitteikreislauf ge führt ist, und der eine Wärmepumpenanlage (52,4,6) mit einem Kühimitteikreislauf, der über einen Kompressor (52), zur Heizwärm eabgabe über einen Verflüssigerwärmetauscher (4) und über einen Verdampfer (6,7) eines Kühlers geführt ist, enthält und bei der die Wärme, die aus dem Rauchgas entzogen wird, verdampferseitig der Wärmepumpenanlage zugeführt wird, dadurch gekenzeichnet, d a ss der Kühler des Verdampfers (7,7b) ein erster Kühler (87,87b) ist und der Kühler des Rauchgases (R) ein zweiter Kühler (8) ist und die beiden Kühler (87,8;87b,8) durch einen zweiten Kühlmittelkreislauf verbunden sind und der erste Kühlmittel kreislauf durch die Wärmepumpenanlage führt. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, d a ss strömungsmässig hinter dem Rauchgaskühler (8) ein Abgas ventilator (81) angeordnet ist, der ahluftseitig an ein Ah gasrohr (Kamin) angeschlossen ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchgasköhler (8) oberhalb eines an den leizkessel (1) angeschlossenen Kamins (88a) angeordnet ist und das aus tretende Abgas (A) vorzugsweise horizoutal abgeführt ist und < las Rauchgas (R) vorzugsweise zentral zugeführt ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet1 d a ss der Rauchgaskühler (8a,b,c,d) mit einer Kaminmuffe (101) an den Kamin (88a) angeschlassen ist, auf der sich eine Kondensatwanne (102) befindet, auf der um eine Kamin öffnung (88) herum der Rauchgaskühler (8a,b,c,d) montiert ist, über den eine Abdeckhaube (1o4), die auch die Kamin öffnung (88) abdeckt, vorzugsweise mit Stützen (1o3) an der Kondensatwanne (1o2) montiert ist. 5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, d a ss in dem ersten Kühlmittelkreislauf parallel zu dem genannten Verdampfer (7) ein zweiter Ver dampfer (6) in einem Wasser- oder vorzugsweise Luftwärme tauscher angeordnet ist und dass vor den Verdampfern (6,7) jeweils ein steuerbares Kondensatventil (56,57) angeordnet ist und dass vorzugsweise um die Verdampfer (6,7) jeweils temperaturgesteuerte Kondensatumleitungen (62,64,65,72,74, 75) geführt sind, deren Steuertemperatur jeweils an der Dampfaustrittsleitung (66,76) durch einen Teinperaturfühler (66t,76t) gemessen wird und wobei die Menge des dem Ver dampfer (6,7) zugeführten Kondensats so bemessen wird, dass die Temperatur am Temperaturfühler (66t) 0 C be trägt, wenn die Temperatur der Zuluft (ZL) des Wärme tauschers (6) + 70 C beträgt, bzw. die Temperatur am Temperaturfühler (76t) + 10 C beträgt, wenn die Tempera tur des gekühlten Kühlmittels im zweiten Kühlmitteikreis- lauf + 10 C beträgt. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch ge kennzeichnet, d a ss der erste und der zweite Kühlmittel- kreislauf jeweils getrennt aber thermisch gekoppelt durch einen Luftwärmetatischer (loo) geführt sind. 7. Vorrichtung nach Anspruch fi, rlariiirch gekennzeichnet, d a ss < 1er Luftwätmetauscher (loo) in einem Gehäuse (9) ange ordnet ist, in dem vorzugsweise abstromseitig des Luft wärrnetauschers ein Ventilator (fi1h), vorzugsweise ein Radiallüfter angeordnet ist, an den abstromseitig eine Urn lnftleitung (98) und über eine Steuerklappe (91) ein Kaltluftaustritt angeschlossen ist, und in dos zustromseitig des Luftwärmetauschers (100) vorzugsweise über wechsel seitig geöffnete Steuerklappen (92,93) die U in luftlei tung (98) und die Zuluftöffniing führt. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, d a ss der Luftwärmetauscher (too) in dem Gehäuse (9a) gegen die Vertikale um ca. 300 geneigt angeordnet ist, so dass der Zuluftraum (99z) untenseitig etwa der Breite des Gehäuses (9a) und der Abluftraum (99) obenseitig dem Durchmesser der Lufteintrittsöffnung des Ventilators (61b) entsprechen und dass ggf. mehrere Ventilatoren (61b,61c) von Seiten des Lufteintritts der Zuluft (ZL) gesehen neben einander angeordnet sind und das Gehäuse (9a) von Seiten des genannten Lufteintritts etwa so doppelt so hreit wie hoch ist. 9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, d a ss in dem zweiten Kühlmittelkreislauf ein Kühlmittelspeicher (83), vorzugsweise abstromseitig des Kühlers (87.87b) angeordnet ist, dessen Wärmekapazität vor zugsweise so hemessen ist, dass während der mittleren Ein schaltdauer des Brenners des lleizkessels (1) eine Tempe raturerhöliiing des Kühlmittels von maximal 200 C auftritt. io. Vorrichtung nach eine in der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, d a ss das Kiihlmittel im zweiten Kühlmittel kreislauf ein Frostschutzmittel ist und einen Gefrierpunkt tiefer als 300 C hat iiiid vorzugsweise aus Glykolen oder Sole besteht. 11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, d a ss in einP Steuervorrichtung (ST), vor zugsweise einen Prozessor, Temperaturmeldesignale (Tm) von einem Zulufttemperaturmelder (9m), einem Soletemperatur melder (86m): einem Kaltlufttemperaturmelder (6m), einem Umlufttemperaturmelder (99m), einem Vorlauftemperatur melder (13m) und/oder einem Brauchwrssertemperatur- melder (3rn) zugeführt sind und eine Eingabevorrichtung (E) für Steuer- und Vergleichsgrössen und ein Zeitgeber (CL) an tlie Steuervorrichtung (ST) eingangsseitig angeschlossen ist und an sie ausgangsseitig Ventilatorantriebe (Vs) des Ventilators (61 ,61b) und/oder eines Abgasventilators (81), Pumpenantriebe (Ps) einer Solepumpe (92), von Heizkreis puinpen (22,42) und ggf. eine Brauchwasserheizkreispumpe (32), der Antrieb (Ks) des Kompressors (52), Stellantriebe (Ss) von Stellmotor (12a,43a) von Mischern (12,43) ein Umluftklappenantrieb (UKs) eines Kaltluftklappenantriebes (91a) der Kaltluftklappe (91) eine Brennersteuerung (Bs) und/oder Kondensatventilantriebe (K Vs) von Antriebsmagneten (56a,57a) der Kondensatventile (56,57) angeschlosen sind und die Steuerung (ST) die genannten Ausgänge abhängig von den Temperaturmeldesignalen und Zeitgebersignalen gemäss den Steuer- und Vergleichsgrössen aktiviert. 12. Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung gemäss Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, d a ss abhängig von der Aussen temperatur oder der Zulufttemperaturmeldung (9m) und der Vorlauf und/eder Brauchwassertmperaturmelung (13m, 3m) die Wärmepumpe (52) und/oder die Brennersteuerung (Bs) und jeweils die zugehörigen Mischer (12,43) und Bauch- wasser- und Heizkreispumpen (42,22,32) in bekannter Weise aktiviert bzw. gesteuert werden und dass ausserdem dann, wenn die Brennersteuerung (Bs) aktiviert ist, die Wärme pumpe (52), die Solepumpe (82) und ggf. der Abgasven tilator (81) oder der Umluftventilator (61b) und ggf. das Kondensatventil (57) aktiviert ist und dass jeweils mit Ab schalten der Brennersteuerung (Bs) nur der Abgasventi lator (81) abgeschaltet wird und die Solepumpe (82) und das Kondensatventil (57) so lange aktiviert bleiben, bis die Temperatur am Soletemperaturmelder (86m) die Tempe ratur des Zuluftmellers (9tn) oder einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, und dann abgeschaltet werden und dass die Wärmepumpe (52) und die Heizkreispumpe (42) mindestens bis zu diesen zeitpunkt aktiviert sintl. 13. Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung gemass Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, d a ss abhängig von der Aussen temperatur oder der Zulufttemperaturmeldung (9m) und der Vorlauf und/oder Brauchwassertemperaturmeldung (13m, 3m) die Wärmepumpe (52) und/oder die Brennersteuerung (Bs) und jeweils die zugehörigen Mischer (12,43) und fleiz- kreispumpem (42,22,32) in bekannter Weise aktiviert bzw. gesteuert werden und < lass ausserdem dann, wenn die Brennersteuerung aktiviert ist, die Wärmepumpe (52), die Solepumpe (82), ggf. der Abgasventilator (81) und der Um luftventilator (61b,61c) und ggf. das entsprechende Kon densatventil (56) aktiviert sind und die Kaltiuftklappe (91) geschlossen ist und dadurch die Umluftpendelklappe (92) geöffnet und die Zuluftpendelklappe (93) geschlossen ist und daS jeweils mit Abschalten der Brennersteuerung (Rs) nur der Abgasventilator (81) abgeschaltet wird und die Solepumpe (82) so lange aktiviert bleibt und die Kaltluft klappe (91) geschlossen bleibt, bis die Temperatur am Um- lufttemperaturmelder (99m) kleiner oder gleich der Tem peratur am Zulufttemperaturmelder (9m) ist,und dann ab geschaltet bzw. geöffnet werden, wodurch auch die Umluft- und Zuluftpendelklappen (92,93) die jeweils andere Stellung einnehmen. 1@. Verfahren nach Anspruch 13 dadurch gek@nnzeich@et, d a ss die Geschwindigkeit oder Leistung des Ventilators (61b,61,) bei geschlossener Kaltluftklappe (91) derart gesteuert wird, dass die Temperatur an dem Temperaturmelder (99m) einen vorgegebenen Wert hat, und bei geöffneter Kaltluftklappe derart gesteuert wird, dass zwischen den Temperaturen an den Temperaturmeldern (99m) und (9m) einem vorgegebenen Wert entspricht.

Inventors: ROSENOW, ALBERT
Applicants: ROSENOW, ALBERT
Application year: 1984
Main classification: F24D3
IPC codes: F24H4, F25B5, F24D19