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EP0009786A1 - Heating system comprising a heating pump - Google Patents

Heating system comprising a heating pump Download PDF

Info

Publication number
EP0009786A1
EP0009786A1 EP79103715A EP79103715A EP0009786A1 EP 0009786 A1 EP0009786 A1 EP 0009786A1 EP 79103715 A EP79103715 A EP 79103715A EP 79103715 A EP79103715 A EP 79103715A EP 0009786 A1 EP0009786 A1 EP 0009786A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat pump
electrical
heating system
machine
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP79103715A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Theodor Prof. Dr.-Ing. Rummel
Franz Dr. Dipl.-Ing. Bogdanski
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.)
Kueppersbusch AG
Original Assignee
Kueppersbusch AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kueppersbusch AG filed Critical Kueppersbusch AG
Publication of EP0009786A1 publication Critical patent/EP0009786A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/02Heat pumps of the compression type

Definitions

  • the invention relates to a heat pump heating system with a compressor of a heat pump circuit which can be driven by means of the energy of an internal combustion engine via coupling means.
  • the present invention is intended to achieve the object of designing a heat pump heating system of the type described at the outset in such a way that a high degree of smoothness is achieved.
  • the coupling means mentioned are formed by a first electrical or hydraulic machine coupled to the internal combustion engine, which can be operated as a generator or pump, and a second electrical or hydraulic machine which is coupled to the compressor and operated as a motor, which are formed with the first machine can only be coupled electrically or hydraulically, but not mechanically.
  • the first and the second machine are preferably each an electrical machine. It can be seen that by separating the shaft between the internal combustion engine and the compressor and interposing a generator-motor unit, the machine which generates vibrations to a particular degree is decoupled from one another. At the same time, there are further possibilities for the designer for the mutual spatial arrangement of the internal combustion engine and the compressor in a heating system such that, for example, the internal combustion engine and the associated electrical machine on the one hand and the compressor of the heat pump circuit with the associated electrical machine on the other are arranged one above the other can, which results in a cheaper use of space in many cases and also the utilization of the heat loss of the above-mentioned machines is facilitated by heat exchangers arranged in the convection air flow.
  • the electrical machines of the coupling means are connected to a regulating and control unit, which also contains corresponding switching means, the regulating and control unit also having a connection to the electrical supply network, to electrical capacitor banks and to electrical heating devices, for example in the form of large immersion heaters there is a remarkable variety of modes of operation that can be realized with the heat pump heating system proposed here.
  • a regulating and control unit which also contains corresponding switching means
  • the regulating and control unit also having a connection to the electrical supply network, to electrical capacitor banks and to electrical heating devices, for example in the form of large immersion heaters
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 with which an electrical asynchronous machine 2 is coupled.
  • the asynchronous machine has a squirrel-cage squirrel-cage rotor and its stator winding is connected via lines 3 to a control and regulating unit 4. With this control and regulating unit, the stator winding of another electrical machine 6 is connected via lines 5, the squirrel-cage squirrel-cage rotor of which is coupled to the compressor 7 of a heat pump circuit 8.
  • the lost heat transferred to the cooling water circuit 11 of the internal combustion engine 1 is removed from the cooling water circuit by means of a heat exchanger 12 and, as indicated by a dash-dotted line 13, indirectly or directly supplied to the heat pump circuit 8 or a secondary heat exchange medium circuit coupled thereto.
  • a heat exchanger 12 As indicated by a dash-dotted line 13, indirectly or directly supplied to the heat pump circuit 8 or a secondary heat exchange medium circuit coupled thereto.
  • This residual heat is extracted from the exhaust gases by means of a heat exchanger 14 and reaches the heat pump circuit or a secondary circuit coupled to it via a transmission connection 15.
  • the radiated and emitted heat which is emitted by convection and exits through the surface of the machine 2, 6 and 7, can be collected and used by means of a heat exchanger.
  • the regulating and control unit 4 is connected to the electrical supply network 17 via a switch 16.
  • the regulating and control unit 4 has a connection to a capacitor bank 18.
  • FIG. 1 only a single connecting line between the unit 4 and the capacitor bank 18 is shown. In practice, however, there is a connection in a large number of individual lines in such a way that the effective capacity can be increased or decreased in steps by selecting a specific line by means of the regulating and control unit 4.
  • a line connection leads from the regulating and control unit 4 to an electrical immersion heater 19, which is only indicated symbolically in FIG. 1 and can practically have three phase strands.
  • the electrical machine 2 is first connected to the supply network 17 by the regulating and control unit 4 and used as a starter motor for the internal combustion engine 1.
  • the regulating and control unit 4 realizes one Circuit connection that the capacitor bank 18 provides the reactive power for the motor operation of the electrical machine 2, so that the asynchronous motor advantageously consumes a low current during start-up and the fuse 20 can be of comparatively small size.
  • the control and control unit 4 connects the asynchronous machines 2 and 6 to one another, with the connection of the capacitor bank 18 and the speed-dependent selection of the respective capacitance being achieved in compliance with certain currents on the Lines 3 and 5 during start-up and continuous operation of the electrical machine 6, which runs as an asynchronous motor, while the electrical machine 2 is operated as an asynchronous generator and is driven by the internal combustion engine 1.
  • the regulating and control unit 4 also offers the possibility of feeding the asynchronous motor 6 from the supply network 17 while improving the power factor through the capacitor battery 18. In this operating state, the internal combustion engine 1 with the generator 2 coupled to it can be stopped .
  • FIG. 2 shows the spatial assignment of the system parts of a heat pump heating system of the type proposed here, omitting pipeline connections and electrical line connections.
  • the internal combustion engine 1 to which the electrical machine 2 is flanged is set up on the foundation 21 using oscillating metal blocks 22.
  • a frame 23 is also mounted on the foundation 21 with the interposition of vibrating metal blocks, which supports the compressor 7 and the associated electric motor 6, the compressor motor unit being arranged above the machine set formed by the machines 1 and 2.
  • the frame 23 also carries the evaporator 24 of the heat pump circuit, an auxiliary heat exchange medium being passed through this evaporator, which produces the coupling to the utilized heat reservoir. Finally, there is a further heat exchanger 25 on the frame 23 above the evaporator 24 for utilizing the heat losses which are emitted via the surface of the machines 1, 2, 6 and 7.
  • the entire arrangement is placed under an insulation and sound absorption hood 26, which in its entirety can be pulled off the foundation 21 if maintenance or repair work has to be carried out.
  • the sound absorption hood 26 can also be provided with corresponding access openings, which are closed off by insulating flaps.

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Abstract

In a heating system comprising a heating pump with a compressor (7) of a heating pump circuit, which compressor can be driven via coupling means using the energy of a combustion engine (1), the coupling means are formed by a first hydraulic or electric machine (2) which is coupled to the combustion engine (1) and can be operated as generator or pump, and by a second electric or hydraulic machine (6) which is coupled to the compressor (7), operated as an engine and which can be coupled to the first electric machine or first hydraulic machine only electrically or hydraulically but not mechanically. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmepumpenheizungssystem mit einem mittels der Energie eines Verbrennungsmotors über Kopplungsmittel antreibbaren Verdichter eines Wärmepumpenkreislaufes.The invention relates to a heat pump heating system with a compressor of a heat pump circuit which can be driven by means of the energy of an internal combustion engine via coupling means.

Aus der deutschen Auslegeschrift 27 05 869 ist es bekannt, als Kopplungsmittel eine Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Verdichter des Wärmepumpenkreislaufs vorzusehen, welche nur oberhalb einer bestimmten Drehzahl des Verbrennungsmotors diesen mit dem Verdichter kuppelt, welcher in niedrigen Drehzahlbereichen durch einen gesonderten Elektromotor angetrieben werden kann. Bei diesem an sich sehr vorteilhaften Wärmepumpenheizungssystem zeigt es sich, daß während der Betriebsphasen einer unmittelbaren Kopplung zwischen Verbrennungsmotor und Verdichter die Gesamtanordnung zu Schwingungen neigt, so daß die Geräuschdämpfung einen beträchtlichen technischen Aufwand erfordert. Auch treten an den vergleichsweise langgestreckten Maschinensätzen mit durchgehender Welle mitunter Pendelungen auf, die sich über die durchgehende Welle des Maschinensatzes übertragen. Schließlich müssen besondere Vorkehrungen bei der Regel.ung getroffen werden, um die Trägheit des gesamten Maschinensatzes gegenüber Regeleingriffen zu überwinden.From German specification 27 05 869 it is known to provide a coupling between the internal combustion engine and the compressor of the heat pump circuit as a coupling means, which only couples the latter to the compressor above a certain speed of the internal combustion engine, which can be driven in low speed ranges by a separate electric motor . This heat pump heating system, which is very advantageous per se, shows that during the operating phases of a direct coupling between the internal combustion engine and the compressor, the overall arrangement tends to vibrate, so that the noise damping requires a considerable technical outlay. Also, on the comparatively elongated machine sets with a continuous shaft, oscillations sometimes occur, which extend over the continuous shaft of the machine set transfer. Finally, special precautions must be taken with the control system in order to overcome the inertia of the entire machine set compared to control interventions.

Durch die vorliegende Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Wärmepumpenheizungssystem der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß ein hohes Maß an Laufruhe erzielt wird.The present invention is intended to achieve the object of designing a heat pump heating system of the type described at the outset in such a way that a high degree of smoothness is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erwähnten Kopplungsmittel von einer mit dem Verbrennungsmotor gekuppelten, als Generator bzw. Pumpe betreibbaren ersten elektrischen oder hydraulischen Maschine und einer mit dem Verdichter gekuppelten, als Motor betriebenen, zweiten elektrischen oder hydraulischen Maschine gebildet sind, welche mit der ersten Maschine nur elektrisch bzw. hydraulisch, nicht jedoch mechanisch koppelbar ist.This object is achieved in that the coupling means mentioned are formed by a first electrical or hydraulic machine coupled to the internal combustion engine, which can be operated as a generator or pump, and a second electrical or hydraulic machine which is coupled to the compressor and operated as a motor, which are formed with the first machine can only be coupled electrically or hydraulically, but not mechanically.

Bevorzugtermaßen handelt es sich bei der ersten und der zweiten Maschine jeweils um eine elektrische Maschine. Es zeigt sich, daß durch die Auftrennung der Welle zwischen Verbrennungsmotor und Verdichter und Zwischenschaltung einer Generator- Motoreinheit die in besonderem Maße Schwingungen erzeugenden Maschine voneinander entkoppelt werden. Gleichzeitig ergeben sich für den Konstrukteur weitere Möglichkeiten für die gegenseitige räumliche Anordnung der Verbrennungskraftmaschine und des Verdichters in einem Heizungssystem dergestalt, daß beispielsweise' die Verbrennungskraftmaschine und die zugehörige elektrische Maschine zum einen und der Verdichter des Wärmepumpenkreislaufs mit der zugehörigen elektrischen Maschine zum anderen übereinander angeordnet werden können, was in vielen Fällen eine-günstigere Raumausnutzung ergibt und auch die Ausnützung der Verlustwärmen der genannten Maschinen durch darüber angeordnete Wärmetauscher, welche im Konvektionsluftstrom liegen, erleichtert.The first and the second machine are preferably each an electrical machine. It can be seen that by separating the shaft between the internal combustion engine and the compressor and interposing a generator-motor unit, the machine which generates vibrations to a particular degree is decoupled from one another. At the same time, there are further possibilities for the designer for the mutual spatial arrangement of the internal combustion engine and the compressor in a heating system such that, for example, the internal combustion engine and the associated electrical machine on the one hand and the compressor of the heat pump circuit with the associated electrical machine on the other are arranged one above the other can, which results in a cheaper use of space in many cases and also the utilization of the heat loss of the above-mentioned machines is facilitated by heat exchangers arranged in the convection air flow.

Während die Anordnung mit zwei die Kopplungsmittel bildenden, elektrisch zusammenschließbaren elektrischen Maschinen zunächst aufwendig erscheint, ergibt sich, daß als elektrische Maschinen beispielsweise handelsübliche, aufgrund der Serienfertigung preiswerte Asynchronmaschinen verwendet werden können, deren Preis insgesamt mit demjenigen elektrischer Kupplungen oder mechanischer Kupplungen oder Getriebe vergleichbar ist.While the arrangement with two electrically interconnectable electrical machines that form the coupling means initially appears to be complex, it follows that commercially available asynchronous machines, which are inexpensive due to series production, can be used as electrical machines, the price of which is comparable overall to that of electrical clutches or mechanical clutches or gears .

Sind die elektrischen Maschinen der Kopplungsmittel an eine Regel- und Steuereinheit, welche auch entsprechende Schaltmittel enthält, angeschlossen, wobei die Regel- und Steuereinheit außerdem Verbindung mit dem elektrischen Versorgungsnetz, mit elektrischen Kondensatorbatterien und mit elektrischen Heizvorrichtungen, etwa in Gestalt großer Tauchsieder hat, so ergibt sich eine bemerkenswerte Vielseitigkeit von Betriebsweisen, die mit dem hier vorgeschlagenen Wärmepumpenheizungssystem verwirklicht werden können. Hierzu sei ausdrücklich auf die anliegenden Ansprüche verwiesen, deren Inhalt hiermit zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne ihren Wortlaut jedoch im einzelnen zu wiederholen.If the electrical machines of the coupling means are connected to a regulating and control unit, which also contains corresponding switching means, the regulating and control unit also having a connection to the electrical supply network, to electrical capacitor banks and to electrical heating devices, for example in the form of large immersion heaters there is a remarkable variety of modes of operation that can be realized with the heat pump heating system proposed here. In this regard, reference is expressly made to the appended claims, the contents of which are hereby made part of the description, but without repeating their wording in detail.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

  • Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Wärmepumpenheizungssystems,wobei zur Darstellung bestimmter Anlageteile Block--symbole verwendet sind und
  • Fig. 2 eine Schnitt- Seitenansicht eines Wärmepumpenheizungssystems zur Verdeutlichung der räumlichen gegenseitigen Zuordnung der Anlageteile.
Exemplary embodiments are explained in more detail below with reference to the attached drawing. They represent:
  • 1 shows a schematic view of a heat pump heating system, block symbols being used to represent certain parts of the system, and
  • Fig. 2 is a sectional side view of a heat pump heating system to illustrate the spatial mutual assignment of the system parts.

Figur 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1, mit welchem eine elektrische Asynchronmaschine 2 gekuppelt ist. Die Asynchronmaschine besitzt einen Kurzschlußkäfigläufer und ist mit ihrer Ständerwicklung über Leitungen 3 an eine Steuer-und Regeleinheit 4 angeschlossen. Mit dieser Steuer- und Regeleinheit hat über Leitungen 5 die Ständerwicklung einer weiteren elektrischen Maschine 6 Verbindung, deren Kurzschlußkäfigläufer mit dem Verdichter 7 eines Wärmepumpenkreislaufs 8 gekuppelt ist.FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 with which an electrical asynchronous machine 2 is coupled. The asynchronous machine has a squirrel-cage squirrel-cage rotor and its stator winding is connected via lines 3 to a control and regulating unit 4. With this control and regulating unit, the stator winding of another electrical machine 6 is connected via lines 5, the squirrel-cage squirrel-cage rotor of which is coupled to the compressor 7 of a heat pump circuit 8.

Aus Figur 1 ist zu erkennen, daß der Verbrennungsmotor 1 und die elektrische Maschine 2 einerseits und die elektrische Maschine 6 sowie der Verdichter 7 andererseits auf jeweils gesonderten, nicht mechanisch verbundenen Fundamenten oder Gestellen 9 bzw. 10 montiert sind. Dies erleichtert die Montage der Maschinensätze, nachdem eine gegenseitige Ausrichtung des Verbrennungsmotors 1 und des Verdichters 7 auf eine koaxiale Lage ihrer Wellen nicht erforderlich ist, und die elektrischen Maschinen 2 und 6 praktisch ohnedies an die jeweils zugehörige Antriebs- bzw. Abtriebsmaschine angeflanscht werden. Die mechanische Entkopplung der Gestelle 9 und 10 bewirkt, daß sich die jeweiligen schwingfähigen Systeme nicht beeinflussen und auch nicht gegenseitig in Resonanz treten, so daß die gesamte Anlage sehr laufruhig arbeitet.From Figure 1 it can be seen that the internal combustion engine 1 and the electrical machine 2 on the one hand and the electrical machine 6 and the compressor 7 on the other hand are each mounted on separate, non-mechanically connected foundations or frames 9 and 10, respectively. This facilitates the assembly of the machine sets after a mutual alignment of the internal combustion engine 1 and the compressor 7 to a coaxial position of their shafts is not required, and the electrical machines 2 and 6 are practically flanged to the associated drive or driven machine anyway. The mechanical decoupling of the frames 9 and 10 has the effect that the respective oscillatable systems do not influence one another and do not resonate with one another, so that the entire system operates very smoothly.

Die auf den Kühlwasserkreislauf 11 des Verbrennungsmotors 1 = übertragene Verlustwärme wird mittels eines Wärmetauschers 12 dem Kühlwasserkreislauf entzogen und, wie durch eine strichpunktierte Linie 13 angedeutet ist, mittelbar oder unmittelbar dem Wärmepumpenkreislauf 8 oder einem damit gekoppelten Sekundär- Wärmetauschmittelkreislauf zugeführt. Ähnliches geschieht, wie aus Figur 1 ebenfalls ohne weiteres zu ersehen, mit der nutzbaren Rest- Abwärme der Abgase des Verbrennungsmotors 1. Diese Restwärme wird den Abgasen mittels eines Wärmetauschers 14 entzogen und gelangt über eine Übertragungsverbindung 15 zu dem Wärmepumpenkreislauf oder einem damit gekoppelten Sekundärkreislauf. Schließlich kann noch, was jedoch in Figur 1 nicht gezeigt ist, die abgestrahlte und durch Konvektion abgegebene Wärme, die über die Oberfläche der Maschinell, 2, 6 und 7 austritt, mittels eines Wärmetauschers aufgefangen und nutzbar gemacht werden.The lost heat transferred to the cooling water circuit 11 of the internal combustion engine 1 = is removed from the cooling water circuit by means of a heat exchanger 12 and, as indicated by a dash-dotted line 13, indirectly or directly supplied to the heat pump circuit 8 or a secondary heat exchange medium circuit coupled thereto. The same happens, as can also be seen from FIG. 1, with the usable residual waste heat from the exhaust gases of the internal combustion engine 1. This residual heat is extracted from the exhaust gases by means of a heat exchanger 14 and reaches the heat pump circuit or a secondary circuit coupled to it via a transmission connection 15. Finally, what is not shown in FIG. 1, however, the radiated and emitted heat, which is emitted by convection and exits through the surface of the machine 2, 6 and 7, can be collected and used by means of a heat exchanger.

Die Regel- und Steuereinheit 4 ist über einen Schalter 16 an das elektrische Versorgungsnetz 17 angeschlossen. Außerdem hat die Regel- und Steuereinheit 4 Verbindung zu einer Kondensatorbatterie 18. In Figur 1 ist nur eine einzige Verbindungsleitung zwischen der Einheit 4 und der Kondensatorbatterie 18 gezeigt. Praktisch besteht jedoch die Verbindung in einer Vielzahl einzelner Leitungen derart, daß die wirksame Kapazität durch Anwahl einer bestimmten Leitung vermittels der Regel- und Steuereinheit 4 stufenweise vergrößert oder verkleinert werden kann.The regulating and control unit 4 is connected to the electrical supply network 17 via a switch 16. In addition, the regulating and control unit 4 has a connection to a capacitor bank 18. In FIG. 1, only a single connecting line between the unit 4 and the capacitor bank 18 is shown. In practice, however, there is a connection in a large number of individual lines in such a way that the effective capacity can be increased or decreased in steps by selecting a specific line by means of the regulating and control unit 4.

Von der Regel- und Steuereinheit 4 führt schließlich noch eine Leitungsverbindung zu einem elektrischen Tauchsieder 19, der in Figur 1 nur symbolisch angegeben ist und praktisch drei Phasenstränge aufweisen kann.Finally, a line connection leads from the regulating and control unit 4 to an electrical immersion heater 19, which is only indicated symbolically in FIG. 1 and can practically have three phase strands.

Zur Inbetriebnahme der gesamten Anlage wird zunächst die elektrische Maschine 2 von der Regel- und Steuereinheit 4 mit dem Versorgungsnetz 17 verbunden und als Anlaßmotor für den Verbrennungsmotor 1 verwendet. In diesem Betriebszustand verwirklicht die Re-gel- und Steuereinheit 4 eine solche Schaltungsverbindung, daß die Kondensatorbatterie 18 für den Motorbetrieb der elektrischen Maschine 2 die Blindleistung liefert, so daß der Asynchronmotor in vorteilhafter Weise im Anlauf einen geringen Strom aufnimmt und die Sicherung 20 vergleichsweise klein bemessen sein kann. Ist dann der aus den Maschinen 1 und 2 gebildete Maschinensatz angelaufen, so verbindet die Regel- und Steuereinheit 4 die Asynchronmaschinen 2 und 6 miteinander, wobei durch Zuschaltung der Kondensatorbatterie 18 und drehzahlabhängige Wahl der jeweiligen Kapazitätsgröße erreicht wird, daß unter Einhaltung bestimmter Ströme auf den Leitungen 3 und 5 während des Anlaufes und des Dauerbetriebes der elektrischen Maschine 6 diese als Asynchronmotor läuft, während die elektrische Maschine 2 als Asynchrongenerator betrieben und von dem Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird.To start up the entire system, the electrical machine 2 is first connected to the supply network 17 by the regulating and control unit 4 and used as a starter motor for the internal combustion engine 1. In this operating state, the regulating and control unit 4 realizes one Circuit connection that the capacitor bank 18 provides the reactive power for the motor operation of the electrical machine 2, so that the asynchronous motor advantageously consumes a low current during start-up and the fuse 20 can be of comparatively small size. Then the machine set formed from the machines 1 and 2 has started up, the control and control unit 4 connects the asynchronous machines 2 and 6 to one another, with the connection of the capacitor bank 18 and the speed-dependent selection of the respective capacitance being achieved in compliance with certain currents on the Lines 3 and 5 during start-up and continuous operation of the electrical machine 6, which runs as an asynchronous motor, while the electrical machine 2 is operated as an asynchronous generator and is driven by the internal combustion engine 1.

Die Regel- und Steuereinheit 4 bietet aufgrund der in ihr vorgesehenen Schaltmittel ferner die Möglichkeit einer Speisung des Asynchronmotors 6 von dem Versorgungsnetz 17 her unter Verbesserung des Leistungsfaktors durch die Kondensatorbatterie 18. In diesem Betriebszustand kann der Verbrennungsmotor 1 mit dem damit gekuppelten Generator 2 stillgesetzt werden.Due to the switching means provided in it, the regulating and control unit 4 also offers the possibility of feeding the asynchronous motor 6 from the supply network 17 while improving the power factor through the capacitor battery 18. In this operating state, the internal combustion engine 1 with the generator 2 coupled to it can be stopped .

Es ist jedoch auch möglich, in diesem Betriebszustand den Asynchrongenerator 2 mittels des Verbrennungsmotors 1 anzutreiben und die Leistung des Generators in der Tauchsiederanordnung in Wärme umzuwandeln, die zu Zeiten besonders hohen Wärmebedarf mittelbar oder unmittelbar in den NutzHeizkreislauf eingespeist wird. Es steht also praktisch für , solche Zeiten erhöhten Wärmebedarfes die doppelte Ausgangsleistung des Wärmepumpen-Heizungssystemes zur Verfügung, ohne daß hierzu besonders hohe Anlagekosten investiert zu werden brauchen.However, it is also possible in this operating state to drive the asynchronous generator 2 by means of the internal combustion engine 1 and to convert the power of the generator in the immersion heater arrangement into heat which is fed directly or indirectly into the useful heating circuit at times of particularly high heat demand. It is therefore practically available for times of increased heat demand such as twice the output power of the heat pump heating system, without the need to invest particularly high system costs.

Während zur Verwirklichung des Generatorbetriebes des Asynchronmotors als die mit 2 bezeichnete elektrische Maschine und zur Verbesserung des Leistungsfaktors eine verhältnismäßig große Kondensatorbatterie 18 erforderlich ist, kann diese Kondensatorbatterie verkleinert werden oder ganz entfallen, wenn anstelle der Asynchronmotoren Reluktanzmotoren verwendet werden, insbesondere solche mit Kobalt-Samarium-Magnetläufern.While a relatively large capacitor bank 18 is required to implement the generator operation of the asynchronous motor as the electrical machine designated as 2 and to improve the power factor, this capacitor bank can be reduced in size or eliminated entirely if reluctance motors are used instead of the asynchronous motors, especially those with cobalt samarium -Magnet rotor.

Figur 2 zeigt unter Weglassung von Rohrleitungsverbindungen und elektrischer Leitungsverbindungen die räumliche Zuordnung der Anlageteile eines Wärmepumpenheizungssystems der hier vorgeschlagenen Art. Auf dem Fundament 21 ist unter Verwendung von Schwingmetallblöcken 22 der Verbrennungsmotor 1 aufgestellt, an welchen die elektrische Maschine 2 angeflanscht ist. Außerdem ist auf- dem Fundament 21 ein Rahmengestell 23 ebenfalls unter Zwischenschaltung von Schwingmetallblöcken montiert, das den Verdichter 7 und den zugehörigen Elektromotor 6 abstützt, wobei die Verdichter-Motoreinheit oberhalb des aus den Maschinen 1 und 2 gebildeten Maschinensatzes angeordnet ist.FIG. 2 shows the spatial assignment of the system parts of a heat pump heating system of the type proposed here, omitting pipeline connections and electrical line connections. The internal combustion engine 1 to which the electrical machine 2 is flanged is set up on the foundation 21 using oscillating metal blocks 22. In addition, a frame 23 is also mounted on the foundation 21 with the interposition of vibrating metal blocks, which supports the compressor 7 and the associated electric motor 6, the compressor motor unit being arranged above the machine set formed by the machines 1 and 2.

Das Gestell 23 trägt weiter den Verdampfer 24 des Wärmepumpenkreislaufes, wobei durch diesen Verdampfer ein Hilfs-Wärmetauschmittel geleitet wird, welches die Kopplung zu dem ausgenützten Wärmereservoir herstellt. Schließlich befindet sich oberhalb des Verdampfers 24 an dem Gestell 23 ein weiterer Wärmetauscher 25 zur Ausnützung der Verlustwärmen, die über die Oberfläche der Maschinen 1, 2, 6 und 7 abgegeben wird.The frame 23 also carries the evaporator 24 of the heat pump circuit, an auxiliary heat exchange medium being passed through this evaporator, which produces the coupling to the utilized heat reservoir. Finally, there is a further heat exchanger 25 on the frame 23 above the evaporator 24 for utilizing the heat losses which are emitted via the surface of the machines 1, 2, 6 and 7.

Die gesamte Anordnung ist unter eine Isolations- und Schallschluckhaube 26 gesetzt, welche in ihrer Gesamtheit von dem Fundament 21 abgezogen werden kann, falls Wartungs-oder Reparaturarbeiten durchgeführt werden müssen. Die Schallschluckhaube 26 kann jedoch auch mit entspr. Zugangsöffnungen versehen sein, welche durch isolierende Klappen abgeschlossen werden.The entire arrangement is placed under an insulation and sound absorption hood 26, which in its entirety can be pulled off the foundation 21 if maintenance or repair work has to be carried out. However, the sound absorption hood 26 can also be provided with corresponding access openings, which are closed off by insulating flaps.

Claims (9)

1. Wärmepumpenheizungssystem mit einem mittels der Energie eines Verbrennungsmotors über Kopplung<mittel antreibbaren Verdichter eines Wärmepumpenkreislaufs,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kopplungsmittel von einer mit dem Verbrennungsmotor (1) gekuppelten, als Generator bzw. Pumpe betreibbaren ersten hydraulischen bzw. elektrischen Maschine (2) und einer mit dem Verdichter (7) gekuppelten, als Motor betriebenen zweiten elektrischen oder hydraulischen Maschine (6) gebildet sind, welche mit der ersten elektrischen Maschine bzw. ersten hydraulischen Maschine nur elektrisch bzw. hydraulisch, nicht jedoch mechanisch kuppelbar ist.
1. heat pump heating system with a compressor of a heat pump circuit that can be driven by means of the energy of an internal combustion engine via coupling,
characterized,
that the coupling means are formed by a first hydraulic or electrical machine (2) which is coupled to the internal combustion engine (1) and can be operated as a generator or pump, and a second electrical or hydraulic machine (6) which is coupled to the compressor (7) and is operated as a motor are which can only be coupled electrically or hydraulically, but not mechanically, to the first electrical machine or first hydraulic machine.
2. Wärmepumpenheizungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und die zweite elektrische Maschine jeweils Asynchronmaschinen (2, 6),insbesondere mit Kurzschlußläufer, sind und daß eine Kondensatorbatterie (18) vorzugsweise veränderbarer Kapazität an mindestens eine der Asynchronmaschinen anschließbar ist.
2. Heat pump heating system according to claim 1,
characterized,
that the first and second electrical machines are each asynchronous machines (2, 6), in particular with squirrel-cage rotors, and that a capacitor bank (18), preferably of variable capacity, can be connected to at least one of the asynchronous machines.
3. Wärmepumpenheizungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und die zweite elektrische Maschine jeweils ein Reluktanzmotor, insbesondere mit Kobalt-Samarium-Magnet läufer, ist.
3. Heat pump heating system according to claim 1,
characterized,
that the first and the second electric machine are each a reluctance motor, in particular with a cobalt samarium magnet.
4. Wärmepumpenheizungssystem nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrischen Maschinen mit einer Regel- und Steuereinheit (4) verbunden sind, welche zur insbesondere drehzahlabhängigen Zuschaltung bzw. Abschaltung der Kondensatorbatterie (18) oder von Teilen derselben dient.
4. Heat pump heating system according to claim 2 or 3,
characterized,
that the electrical machines with a rule and control Unit (4) are connected, which is used in particular for speed-dependent connection or disconnection of the capacitor bank (18) or parts thereof.
5. Wärmepumpenheizungssystem nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit der Regel- und Steuereinheit (4) die Kopplung zwischen den elektrischen Maschinen (2, 6) auftrennbar und die erste elektrische Maschine (2) zum Anlaßbetrieb an ein elektrisches Netz (17) anschließbar ist.
5. Heat pump heating system according to claim 4,
characterized,
that with the regulating and control unit (4) the coupling between the electrical machines (2, 6) can be disconnected and the first electrical machine (2) can be connected to an electrical network (17) for starting operation.
6. Wärmepumpenheizungssystem nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels der Regel- und Steuereinheit (4) die zweite elektrische Maschine (6) an ein bzw. das elektrische Versorgungsnetz (17) anschließbar ist, derart, daß der Antrieb des Wärmepumpensystems vom Netz gespeist wird.
6. Heat pump heating system according to claim 4 or 5,
characterized,
that the second electrical machine (6) can be connected to or the electrical supply network (17) by means of the regulating and control unit (4) in such a way that the drive of the heat pump system is fed by the network.
7. Wärmepumpenheizungssystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Abdeckung eines erhöhten Wärmebedarfs während der Speisung des Antriebs der Wärmepumpe vom Netz die Regel- und Steuereinheit (4) die vom Verbrennungsmotor (1) angetriebene elektrische Maschine (2) mit einer elektrischen Heizeinrichtung, insbesondere einer Tauchsiederanordnung .(19) verbindet, welche ein Wärmetauschmittel, insbesondere das im Nutzheizkreislauf umgewälzte Wärmetauschmittel zusätzlich erwärmt.
7. Heat pump heating system according to claim 6,
characterized,
that to cover an increased heat requirement while feeding the drive of the heat pump from the network, the regulating and control unit (4) connects the electric machine (2) driven by the internal combustion engine (1) to an electric heating device, in particular an immersion heater arrangement (19), which a heat exchange medium, in particular the heat exchange medium circulated in the useful heating circuit is additionally heated.
8. Wärmepumpenheizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbrennungsmotor (1) und die erste elektrische Maschine (2) einerseits und der Verdichter (7) und die zweite elektrische Maschine (6) andererseits übereinander angeordnet und jeweils gesondert gegen ein Fundament (21) abgestützt sind.
8. Heat pump heating system according to one of claims 1 to 7,
characterized,
that the internal combustion engine (1) and the first electrical machine (2) on the one hand and the compressor (7) and the second electrical machine (6) on the other hand are arranged one above the other and are each separately supported against a foundation (21).
9. Wärmepumpenheizungssystem nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich mindestens ein Wärmetauscher (24, 25) des Systems, wovon mindestens einer ein Verdampfer sein kann, über dem Verbrennungsmotor und der ersten elektrischen Maschine einerseits und dem Verdichter und der zweiten elektrischen Maschine andererseits befindet.
9. heat pump heating system according to claim 8,
characterized,
that at least one heat exchanger (24, 25) of the system, of which at least one can be an evaporator, is located above the internal combustion engine and the first electrical machine on the one hand and the compressor and the second electrical machine on the other.
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