DE2112362A1

DE2112362A1 - Hintereinanderschaltung von Waermepumpenkreislaeufen zur Erzeugung verschiedener Temperaturen in den einzelnen Stufen

Info

Publication number: DE2112362A1
Application number: DE19712112362
Authority: DE
Inventors: Hugo Dipl-Ing Schantz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-03-15
Filing date: 1971-03-15
Publication date: 1972-09-28

Description

Hintereinanderschaltung von Wärmepumpenkreisläufen zur Erzeugung verschiedener Temperaturen in den einzelnen Stufen

Die zunehmende Verschmutzung der Umwelt durch unvollkommene Verbrennung von Heizölen und Heizgasen veranlaßt verantwortliche Planer zur Suche nach neuen Verfahren zur Gewinnung von thermischer Energie für Heizzwecke und zur Temperierung von Luft λ und Wasser, ohne daß dabei eine Umweltverschmutzung in Kauf genommen werden muß. Die Ansprüche an Heizung und Raumklimatisierung steigen mit zunehmendem Lebensstandard.

So benötigt z.B. ein Hallenbadkomplex eine tägliche Wärmemenge von ca. 20 000 000 kcal in Form von Warmwasser und Warmluft verschiedener Temperaturstufen. Wird diese Wärmemenge durch Öl erzeugt, so ergibt sich ein täglicher Ölverbrauch von ca. 3 000 1. ™

Zwangsläufig entsteht bei der Verbrennung dieser Ölmonge eine entsprechend große Abgasmenge sowie ein gewisser Prozentsatz an unverbrannten Dämpfen. Andererseits ergeben sich gewisse Probleme bei der Lagerung solch großer Ölmengen.

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Als bekannt -wird vorausgesetzt der Betrieb von Wärmepumpen mit Umweltwärme aus der Luft, des Wassers oder aus dem Erdboden und der Erdoberfläche.

Weiterhin ist bekannt der Einsatz einer Wärmepumpe zur Abkühlung oder Heizung eines Schwimmbeckens mit Verwertung der anfallenden Wärmemenge zu Heizzwecken bei einem Optimum an Wirtschaftlichkeit. Sowie Verwendung von Wärmepumpen für den Betrieb von Heizungen.

Aufgabe der Erfindung ist die wirtschaftliche Erzeugung von Wärmemengen verschieden hoher Temperaturen für die Klimatisierung und Heizung von Gebäudekomplexen. So hat, um nur das Beispiel eines Sportzentrums herauszugreifen, die kombinierte Anlage eines Hallenbades mit gedeckter Kunsteisbahn und Sporthalle für die Fußbodenheizung Wärme von ca. 30 ⁰C, für die Belüftung der Sporthalle eine solche von 22 - 24 °C, für die Bereitung von Duschwasser eine Wärme von ca. 50 ⁰C und für die Radiatoren Heißwasser von 70 - 90 °C nötig.

Die Veränderlichkeit von Temperaturen des Heizmittels wird in der konventionellen Heizung durch getrennte Kreisläufe bei verschieden hoher Temperatur entweder durch Kaitwasserbe!mischung oder bei Luftheizung durch Frischluftbeimischung erreicht.

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Da aber bei konventionellen Heizanlagen die Kessel mit konstanter Temperatur, nämlich mit der höchst verlangten, betrieben werden müssen, gestaltet sich der Betrieb unwirtschaftlich. Wirtschaftlicher ist, die Wärme mit der jeweils verlangten Temperatur zu erzeugen.

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde vorhandene Umweltwärme stufenförmig auf höhere Temperatur zu bringen, unter Berücksichtigung der Zwisdienentnalime von Wärme aus den einzelnen Stufen, so daß nur die Wärme auf die höchste Temperaturstufe gebracht wird die mit dieser Temperatur benötigt wird.

Für die Durchführung dieses Prozeßes werden Wärmepumpen herangezogen und stufenförmig aneinandergereiht, daß jede nachgeschaltete Wärmepumpenstufe als Ausgangsbasis die warme Seite der nächsttieferen Wärmepumpenstufe hat. So ergibt sich eine Aufteilung des Gesanitwärmegefälles in mehrere kleine Druck- und Temperaturstufen mit dem Vorteil, daß aus jeder Stufe die Wärmemenge mit der jeweils gewünschten Temperatur entnommen werden kann. Die in der Stufe verbleibende llestwarmemenge dient sowohl in der Menge als auch in der Temperatur als Ausgangsbasis für die nächsthöhere Stufe der Wärmepumpenanlage.

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Auf diese Weise wird verhindert, daß die mit niedriger Temperatur benötigte Wärme auf Höchsttemperatur gebracht werden muß.

Der Aufbau der Anlage wird wie folgt beschrieben:

Aus dem Wärmevorkommen (Grundwasser, Seewasser, Luftwärme oder Bodenwärme) 1 fördert, im gezeichneten Beispiel ist Oberflächenwasser angenommen, die Pumpe 2 eine entsprechende Wassermenge über den Verdampfer 5·

Von hier ab übernimmt die Wärmepumpenanlage 4 der 1. Stufe, welche hier nicht näher beschrieben werden soll da eine solche Anlage als bekannt vorausgesetzt wird, die aus dem Oberflächenwasser entnommene Wärme und überträgt sie auf den Wasserkreislauf der 1. Stufe. Dieser Wasserkreislauf besteht aus einer Ringleitung, welche den Kondensator 6 der Wärmepumpe der 1. Stufe mit dem Verdampfer 0 der Wärmepumpe 9 der 2. Stufe verbindet und einer Umwälzpumpe 7· In diesen Wasser-

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kreislauf sind die Verbraucher von Wärmemengen

niedriger Temperatur geschaltet.

Die Wärmepumpe der 2. Stufe ist mit dem Wasserkreislauf 11 der 2. Stufe über iliren Kondensator 12 und dem Verdampfer 13 der Ji. Stufe verbunden.

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BAD ORIGINAL

Dieser Wasserkreislauf enthält eine Umwälzpumpe l4, welche entsprechend der höheren Temperatur als Heißwasserpumpe ausgebildet ist.

Der Verdampfer 15 der 3- Stufe ist wiederum über eine Wärmepumpe 15 mit dem Kondensator l6 der 5- Stufe verbunden, so daß sich eine Kette von Wärmepumpen mit immer höheren Temperaturen ergibt. Im Wasserkreislauf 11 sind die Wärmeverbraucher 17 mit höherer Temperatrir eingeschaltet.

Claims

Patentansprüche;

Hintereinanderschaltung mehrerer Wärmepumpenanlagen zur Erzeugung höherer Temperaturen derart, daß jede nächstfolgende Wärmepumpe mittels eines Wärmeträgerkreislaufes mit der vorherigen gekoppelt ist, wobei die nachfolgende Wärmepumpenanlage jeweils von der gelieferten Endtemperatur der vorgeschalt eten ausgeht und so eine immer höherliegende Temperatur erreicht wird.

Für die Koppelung der einzelnen Stufen können sowohl Warmwasser als auch Luftströme oder beliebige andere Wärmeträgerstrome Verwendung finden.
2. Entnahme von Wärmemengen aus den verschiedenen , Stufen für Verbraucher niedriger ader höhrerer Temperaturen.

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