WÄRMEÜBERGABESTATION

Abstract

 Bei einer Wärmeübergangstation (1) mit einem Wärmeübertrager (2), welcher mit vier Anschlüssen (3, 4, 5, 6) verbunden ist, bei denen es sich einer ersten Eingang (3), einen ersten Ausgang (4), einen zweiten Eingang (5) und einen zweiten Ausgang (6) handelt, wobei der erste Eingang (3) fluidführend über den Wärmeübertrager (2) mit dem ersten Ausgang (4) und der zweite Eingang (5) fluidführend über den Wärmeübertrager (2) mit dem zweiten Ausgang (6) verbunden ist, sind stromauf des zweiten Eingangs (5) in einer Zuführleitung (7) ein Umschaltventil (8), eine Umwälzpumpe (9) und ein Mischventil (10) angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeübergabestation, welche bedarfsgerecht Wärme von Wärmequellen auf unterschiedlichem Temperaturniveau auf Wärmesenken mit unterschiedlichen Temperaturvorgaben überträgt.

[0002] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bedarfsgerecht mit möglichst geringen Energieverlusten Brauchwasser und Heizungswärme zur Verfügung zu stellen.

[0003] Dies wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.

[0004] Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert. Hierbei zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Wärmeübergabestation,

Figur 2 eine erfindungsgemäße Wärmeübergabestation in einer Etageninstallation und

Figur 3 eine Gebäudeinstallation mit mehreren erfindungsgemäßen Wärmeübergabestationen.

[0005] Figur 1 zeigt eine Wärmeübergangstation 1 mit einem Wärmeübertrager 2, welcher mit vier Anschlüssen 3, 4, 5, 6 verbunden ist, bei denen es sich einer ersten Eingang 3, einen ersten Ausgang 4, einen zweiten Eingang 5 und einen zweiten Ausgang 6 handelt. Der erste Eingang 3 ist fluidführend über den Wärmeübertrager 2 mit dem ersten Ausgang 4 verbunden. Hiervon über die Wärmetauscherfläche des Wärmeübertragers 2 getrennt, ist der zweite Eingang 5 fluidführend über den Wärmeübertrager 2 mit dem zweiten Ausgang 6 verbunden. Stromauf des zweiten Eingangs 5 sind hintereinander in einer Zuführleitung 7 ein Umschaltventil 8, eine in der Förderleistung regelbare Umwälzpumpe 9 und ein Mischventil 10 angeordnet ist. Die Umwälzpumpe 9 verfügt ferner über einen integrierten Volumenstromsensor. Das Mischventil 10 ist mit je einem Anschluss mit dem zweiten Eingang 5, dem zweiten Ausgang 6, einer ersten Wärmequellen-Vorlaufleitung 11 und einer zweiten Wärmequellen-Vorlaufleitung 12 verbunden. Der zweite Ausgang 6 ist mit einer Wärmequellen-Rücklaufleitung 13 verbunden. Das Umschaltventil 8 ist mit je einem Anschluss mit dem zweiten Eingang 5, der Zuführleitung 7 und einem Heizkreisvorlauf 15 verbunden. Der zweiten Ausgang 6 ist mit einem Heizkreisrücklauf 16 verbunden. Das Mischventil 10 ist stets zum zweiten Eingang 5 geöffnet, während die Zuführungen zum zweiten Ausgang 6, der ersten Wärmequellen-Vorlaufleitung 11 und der zweiten Wärmequellen-Vorlaufleitung 12 stetig verriegelbar.

[0006] Figur 2 zeigt die Einbindung der Wärmeübergangsstation 1 mit einem Regler 20 in ein System. An den ersten Eingang 3 ist eine Frischwasserzuführung (KW=Kaltwasser), an den ersten Ausgang 4 ist mindestens eine Warmwasserszapfstelle 14 (WW=Warmwasser) angeschlossen. Zwischen dem Anschluss für den Heizkreisvorlauf 15 und dem Anschluss für den Heizkreisrücklauf 16 sind zwei Wärmesenken 17 in Form von Heizkörpern in zu beheizenden Räumen angeschlossen.

[0007] Ein erster Schichtenspeicher 18.1 ist mit seinem oberen Bereich mit der ersten Wärmequellen-Vorlaufleitung 11 und mit seinem unteren Bereich mit der Wärmequellen-Rücklaufleitung 13 verbunden. Ein zweiter Schichtenspeicher 18.2 ist mit seinem oberen Bereich mit der zweiten Wärmequellen-Vorlaufleitung 12 und mit seinem unteren Bereich ebenfalls mit der Wärmequellen-Rücklaufleitung 13 verbunden. Der zweite Ausgang 6 des Wärmeübertragers 2 ist über eine Bypassleitung 19 mit einem Eingang des Mischventils 10 verbunden.

[0008] Bei Brauchwasserzapfung wird das Umschaltventil 8 in die Position gebracht, dass die Zuführleitung 7 mit dem zweiten Eingang 5 verbunden ist. Die Umwälzpumpe 9 fördert das Fluid zum Wärmeübertrager 2, wo es thermische Energie auf Brauchwasser, welches über die Frischwasserzuführung des Eingang 3 durch den Wärmeübertrager 2 und den ersten Ausgang 4 zur Warmwasserszapfstelle 14 strömt, überträgt.

[0009] Der erste Schichtenspeicher 18.1 befindet sich auf einem höheren Temperaturniveau als der zweite Schichtenspeicher 18.2. Das Fluid, welches zum zweiten Eingang 5 des Wärmeübertrager 2 strömt, wird im Mischventil 10 bedarfsgerecht aus Fluid aus der ersten Wärmequellen-Vorlaufleitung 11, der zweiten Wärmequellen-Vorlaufleitung 12 und / oder Rücklauf aus der Bypassleitung 17 gemischt. Je höher die benötigte Temperatur ist, desto mehr Fluid aus der ersten Wärmequellen-Vorlaufleitung 11 wird verwendet, da dort die höchste Temperatur aus dem ersten Schichtenspeicher 18.1 abgezogen wird. Mit fallender benötigter Temperatur wird weniger Fluid aus der ersten Wärmequellen-Vorlaufleitung 11 und mehr Fluid aus der zweiten Wärmequellen-Vorlaufleitung 12 und dem zweiten Schichtenspeicher 18.2 im Mischventil 10 zugemischt. Bei noch geringeren benötigten Temperaturen kann Fluid aus der zweiten Wärmequellen-Vorlaufleitung 12 im Mischventil 10 mit Fluid aus der Bypassleitung 19 vermischt werden.

[0010] Ohne Brauchwasseranforderung, wenn Heizwärme benötigt wird, wird das Umschaltventil 8 derart geschaltet, dass die Zuführleitung 7 mit dem Heizkreisvorlauf 15 verbunden ist. Die Umwälzpumpe 9 übernimmt die Förderung des Fluids, das über die Wärmesenke 17 und den Heizkreisrücklauf 16 zur Wärmequellen-Rücklaufleitung 13 führt. Auf der Wärmequellenseite erfolgt die Schaltung anlog zur Brauchwasseranforderung.

[0011] Figur 3 zeigt eine Gebäudeinstallation mit mehreren erfindungsgemäßen Wärmeübergabestationen 1. Mehrere Wärmeübergabestationen 1 verfügen hier über gemeinsam über einen ersten Schichtenspeicher 18.1 auf einem höheren Temperaturniveau und einem zweiten Schichtenspeicher 18.2 auf einem niedrigerem Niveau. Eine Wärmepumpe 21 verfügt über eine Umweltwärmequelle 23 zur Übertragung von thermischer Energie aus Umgebungsluft auf einen Solekreislauf 22. Bei der Umweltwärmequelle 23 kann es sich um einen Luftwärmetauscher, einem Erdwärmetauscher, einem Grundwasserwärmetauscher oder einer andern Quelle handeln. Der Solekreislauf 22 kann einerseits den Verdampfer der Wärmepumpe 21 bedienen. Andererseits kann auch über einen Solewärmetauscher 24 Wärme aus dem Solekreislauf 22 auf den zweiten Schichtenspeicher 18.2 übertragen werden.

[0012] Zum Kühlen von Räumen kann Wärme von einem Heizkörper, der dann als Kühlkörper 17 agiert über eine Wärmeübergabestation 1 an den zweiten Schichtenspeicher 18.2 übertragen werden. Die so gespeicherte Wärme kann später wieder über die Wärmeübergabestation 1 zur Brauchwassererwärmung genutzt werden. Kann die gespeicherte Wärme nicht sinnvoll genutzt werden, so kann die Wärme über den Solewärmetauscher 24 auf den Solekreislauf 22 übertragen und in der Umweltwärmequelle 23, beispielsweise einem Luftwärmetauscher an die Umgebung abgegeben werden. Die Wärmepumpe 21 kann auch mit umgedrehter Prozessführung als Klimaanalage verwendet werden; auch in diesem Fall kann letztendlich Wärme über die Umweltwärmequelle 23, die in diesem Fall eine Wärmesenke ist, an die Umgebung abgegeben werden.

Ansprüche

1. Wärmeübergangstation (1) mit einem Wärmeübertrager (2), welcher mit vier Anschlüssen (3, 4, 5, 6) verbunden ist, bei denen es sich einer ersten Eingang (3), einen ersten Ausgang (4), einen zweiten Eingang (5) und einen zweiten Ausgang (6) handelt, wobei der erste Eingang (3) fluidführend über den Wärmeübertrager (2) mit dem ersten Ausgang (4) und der zweite Eingang (5) fluidführend über den Wärmeübertrager (2) mit dem zweiten Ausgang (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des zweiten Eingangs (5) in einer Zuführleitung (7) ein Umschaltventil (8), eine Umwälzpumpe (9) und ein Mischventil (10) angeordnet ist.

2. Wärmeübergangstation (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischventil (10) mit je einem Anschluss mit dem zweiten Eingang (5), dem zweiten Ausgang(6), einer ersten Wärmequellen-Vorlaufleitung (11) und einer zweiten Wärmequellen-Vorlaufleitung (12) verbunden ist.

3. Wärmeübergangstation (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (8) mit je einem Anschluss mit dem zweiten Eingang (5), der Zuführleitung (7) und einem Heizkreisvorlauf (15) verbunden ist.

4. Wärmeübergangstation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Ausgang (6) mit einem Heizkreisrücklauf (16) verbunden ist.

5. Wärmeübergangstation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischventil (10) zum zweiten Eingang (5) stets geöffnet ist, während die Zuführungen zum zweiten Ausgang(6), der ersten Wärmequellen-Vorlaufleitung (11) und der zweiten Wärmequellen-Vorlaufleitung (12) verriegelbar, vorzugsweise stetig verriegelbar sind.

Zeichnung