[0001] Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung gemäß Patentanspruch 1, ein Heizsystem
gemäß Patentanspruch 11 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12.
Stand der Technik
[0002] Aus der
EP 2 853 844 A1 ist ein Verfahren zum Enteisen einer Wärmepumpe, die einen Kältemittelkreislauf mit
einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer aufweist, bekannt. Dem Verdampfer
ist ein steuerbarer, drehzahlvariabler Ventilator zugeordnet.
Offenbarung der Erfindung
[0003] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Heizeinrichtung, ein verbessertes
Heizsystem und ein verbessertes Verfahren zum Enteisen einer Heizeinrichtung bereitzustellen.
[0004] Diese Aufgabe wird mittels einer Heizeinrichtung gemäß Patentanspruch 1, eines Heizsystems
gemäß Patentanspruch 11 und eines Verfahrens gemäß Patentanspruch 12 gelöst.
[0005] Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0006] Es wurde erkannt, dass eine verbesserte Heizeinrichtung zum Beheizen eines Gebäudes
dadurch bereitgestellt werden kann, dass die Heizeinrichtung eine Wärmepumpe mit einem
ersten Wärmetauscher aufweist. Ferner weist die Heizeinrichtung eine Wärmefluidtransporteinrichtung
mit einer Primärkreispumpe, wenigstens einem ersten Heizkreisanschluss und einem zweiten
Heizkreisanschluss auf. Die Wärmefluidtransporteinrichtung ist mit einem Wärmefluid
füllbar. Die Wärmefluidtransporteinrichtung ist ausgebildet, das Wärmefluid zu transportieren
und zu verteilen. Eine erste Sekundärseite des ersten Wärmetauschers ist mit dem ersten
und/oder zweiten Heizkreisanschluss fluidisch verbunden. Ferner weist die Wärmefluidtransporteinrichtung
einen Kleinspeicher zum Zwischenspeichern des Wärmefluids auf. Der Kleinspeicher ist
fluidisch mit dem ersten Heizkreisanschluss und/oder mit der ersten Sekundärseite
des ersten Wärmetauschers verbunden. Die Primärkreispumpe ist ausgebildet, das Wärmefluid
zwischen der ersten Sekundärseite und dem Kleinspeicher zu fördern.
[0007] Der Kleinspeicher hat den Vorteil, dass zusätzlich zu einem an dem ersten Heizkreisanschluss
anschließbaren ersten Heizkreis eine zweite Wärme in dem Kleinspeicher mittels des
Wärmefluids zwischengespeichert werden kann, sodass auch bei einem geschlossenen ersten
Heizkreis oder bei einem geringfügig geöffneten ersten Heizkreis hinreichend zweite
Wärme zum Enteisen eines ersten Wärmetauschers in der Wärmepumpe bereitgestellt werden
kann.
[0008] Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn der Kleinspeicher parallel zu dem ersten
Heizkreis und dem zweiten Heizkreisanschluss angeordnet ist. Dadurch wird eine sichere
Durchströmung des Kleinspeichers mit warmem Wärmefluid auch bei einem geschlossenen
ersten Heizkreis und/oder geringfügig geöffneten ersten Heizkreis sichergestellt.
[0009] In einer weiteren Ausführungsform ist der Kleinspeicher zwischen dem ersten Heizkreisanschluss
und der ersten Sekundärseite des ersten Wärmetauschers seriell angeordnet. Dabei kann
bezogen auf eine Förderrichtung des Wärmefluids der Kleinspeicher dem ersten Heizkreisanschluss
vorgeschaltet sein. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Wärmefluid auf dem
Weg zum ersten Heizkreisanschluss den Kleinspeicher durchströmen muss und dadurch
der Kleinspeicher frühzeitig mit warmem Wärmefluid befüllt ist. Diese Ausgestaltung
hat den Vorteil, dass beim Enteisen des zweiten Wärmetauschers hinreichend zweite
Wärme von dem Kleinspeicher auch sehr frühzeitig bereitgestellt werden kann, um so
zum einen eine Abkühlung des Gebäudes zu vermeiden, gleichzeitig aber ein zuverlässiges
Enteisen des zweiten Wärmetauschers sicherzustellen.
[0010] In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Kleinspeicher und dem ersten Heizkreisanschluss
mindestens eine erste Sekundärkreispumpe angeordnet. Die erste Sekundärkreispumpe
ist ausgebildet, das Wärmefluid zwischen dem Kleinspeicher und dem ersten Heizkreisanschluss
zu fördern. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass hinreichend Druck für das Wärmefluid
am ersten Heizkreisanschluss bereitgestellt werden kann. Dadurch wird in montiertem
Zustand der Heizeinrichtung im Gebäude zu dem Heizsystem ein ausreichend hoher Massenstrom
über den ersten Heizkreis mit dem Wärmefluid sichergestellt.
[0011] In einer weiteren Ausführungsform weist die Wärmefluidtransporteinrichtung ein Überströmventil
auf, wobei das Überströmventil eine Schließstellung und eine Offenstellung aufweist.
Das Überströmventil ist bei Unterschreiten eines vordefinierten Öffnungsdrucks an
dem Überströmventil in die Schließstellung geschalten. Das Überströmventil ist bei
Überschreiten des vordefinierten Öffnungsdrucks am Überströmventil in die Offenstellung
geschalten. Das Überströmventil ist parallel zu dem ersten Heizkreisanschluss und
dem zweiten Heizkreisanschluss angeordnet. Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass
eine hinreichende Strömung von Wärmefluid auch bei einem geschlossenen ersten Heizkreis
oder einem nur geringfügig geöffneten ersten Heizkreis innerhalb der Wärmefluidtransporteinrichtung
sichergestellt ist, sodass zuverlässig der Kleinspeicher mit warmem Wärmefluid befüllt
ist. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere, wenn der Kleinspeicher seriell
dem ersten Heizkreisanschluss und dem Überströmventil vorgeschaltet ist.
[0012] In einer weiteren Ausführungsform weist die Heizeinrichtung einen Warmwasserspeicher
mit einem Speichertank und einem im Speichertank angeordneten Warmwasserwärmetauscher
auf. Der Speichertank ist ausgebildet, Warmwasser zu speichern. Die Wärmefluidtransporteinrichtung
weist ein Drei-Wege-Ventil auf, wobei ein erster Ventilanschluss des Drei-Wege-Ventils
mit dem zweiten Heizkreisanschluss und ein zweiter Ventilanschluss des Drei-Wege-Ventils
mit der Primärkreispumpe fluidisch verbunden ist. Eine erste Seite des Warmwasserwärmetauschers
ist mit einer zwischen der ersten Sekundärseite und dem Kleinspeicher angeordneten
ersten Verzweigung fluidisch verbunden. Eine zweite Seite des Warmwasserwärmetauschers
ist mit einem dritten Ventilanschluss des Drei-Wege-Ventils fluidisch verbunden. Das
Drei-Wege-Ventil weist eine erste Ventilstellung und wenigstens eine zur ersten Ventilstellung
unterschiedliche zweite Ventilstellung auf. In der ersten Ventilstellung verbindet
das Drei-Wege-Ventil den zweiten Heizkreisanschluss mit der Primärkreispumpe fluidisch.
In der zweiten Ventilstellung verbindet das Drei-Wege-Ventil die zweite Seite des
Warmwasserwärmetauschers mit der Primärkreispumpe fluidisch. Diese Ausgestaltung hat
den Vorteil, dass, sollte nicht hinreichend Wärme durch den Kleinspeicher und den
ersten Heizkreis zum Enteisen des zweiten Wärmetauschers der Wärmepumpe bereitgestellt
werden können, durch Verstellung des Drei-Wege-Ventils von der ersten Ventilstellung
in die zweite Ventilstellung zusätzlich ein zweiter Anteil der zweiten Wärme aus dem
Warmwasserspeicher entnommen werden kann, um den zweiten Wärmetauscher zu enteisen.
[0013] In einer weiteren Ausführungsform weist der Kleinspeicher einen ersten Speicheranschluss
und einen zweiten Speicheranschluss auf, wobei der erste Speicheranschluss zwischen
der ersten Verzweigung und dem ersten Heizkreisanschluss angeschlossen ist. Der zweite
Speicheranschluss ist zwischen dem zweiten Heizkreisanschluss und dem Drei-Wege-Ventil
angeschlossen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein zirkulierendes Volumen
des Wärmefluids in der ersten Ventilstellung besonders groß ist und dadurch besonders
viel zweite Wärme zum Enteisen des zweiten Wärmetauschers bereitgestellt werden kann.
[0014] In einer weiteren Ausführungsform weist der Kleinspeicher einen ersten Speicheranschluss
und einen zweiten Speicheranschluss auf, wobei der erste Speicheranschluss mit der
ersten Verzweigung und der zweite Speicheranschluss mit dem ersten Heizkreisanschluss
fluidisch verbunden ist, wobei der Kleinspeicher die erste Verzweigung mit dem ersten
Heizkreisanschluss fluidisch verbindet. Dadurch wird eine frühzeitige Erwärmung des
Kleinspeichers sichergestellt, sodass, sollte bei ungünstigen Umweltbedingungen ein
frühzeitiges Enteisen, beispielsweise nach Erwärmung des Wassers im Warmwasserspeicher,
notwendig sein, genügend zweite Wärme von dem Kleinspeicher entnommen werden kann,
auch wenn der erste Heizkreis beispielsweise noch nicht im Wesentlichen vollständig
erwärmt ist.
[0015] In einer weiteren Ausführungsform weist die Heizeinrichtung eine Außeneinheit und
eine Inneneinheit auf, wobei die Wärmepumpe in der Außeneinheit angeordnet ist und
wenigstens einen zweiten Wärmetauscher aufweist, wobei der zweite Wärmetauscher fluidisch
mit dem ersten Wärmetauscher zum Wärmeaustausch verbunden ist. In der Inneneinheit
sind die Wärmefluidtransporteinrichtung und der Kleinspeicher angeordnet. Diese Ausgestaltung
stellt sicher, dass die Außeneinheit besonders kompakt ausgebildet sein kann und gleichzeitig,
dass ein zuverlässiges Enteisen sichergestellt ist.
[0016] In einer weiteren Ausführungsform weist die Heizeinrichtung eine Fluidleitung zur
Führung des Wärmefluids auf, wobei die Fluidleitung wenigstens einen Bogenabschnitt
aufweist. Der Bogenabschnitt schließt zumindest einen Winkel von wenigstens 45°, vorzugsweise
wenigstens 90°, ein. Die Fluidleitung weist wenigstens einen Kunststoff auf und ist
vorgeformt. Vorzugsweise ist die Fluidleitung spannungsfrei oder spannungsarm angeordnet.
Dadurch kann die Fluidleitung in besonders geringem Abstand geführt werden. Ferner
sind Geometrien, die mit herkömmlichen Kupferrohren zur Ausbildung der Fluidleitung
nicht hergestellt werden können, mittels der Fluidleitung aus vorgeformtem Kunststoff
möglich.
[0017] Es wurde erkannt, dass ein verbessertes Heizsystem dadurch bereitgestellt werden
kann, dass das Heizsystem eine Heizeinrichtung und wenigstens einen ersten Heizkreis
aufweist. Die Heizeinrichtung ist wie oben beschrieben ausgebildet. Der erste Heizkreis
ist an dem ersten Heizkreisanschluss und an dem zweiten Heizkreisanschluss angeschlossen
und ist mit dem Wärmefluid befüllt. Die Primärkreispumpe ist ausgebildet, das Wärmefluid
zwischen dem Kleinspeicher und der ersten Sekundärseite des ersten Wärmetauschers
zu führen.
[0018] Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Enteisen einer Heizeinrichtung mit einer
Wärmepumpe, einem Warmwasserspeicher und einer Wärmefluidtransporteinrichtung kann
dadurch bereitgestellt werden, dass die Wärmepumpe einen in einen Kältemittelkreislauf
eingebundenen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher
aufweist. Zum Betreiben der Heizeinrichtung können ein Heizmodus und ein Enteisungsmodus
vorgesehen sein. Im Heizmodus wird der Kältemittekreislauf in einer Normal-Richtung
betrieben, wobei vom zweiten Wärmetauscher eine erste Wärme aufgenommen und an das
Kältemittel zumindest teilweise abgegeben wird. Vom ersten Wärmetauscher wird die
erste Wärme vom Kältemittel aufgenommen und an das Wärmefluid zur Erwärmung des Wärmefluids
übertragen. In einem Enteisungsmodus wird die Wärmepumpe zum gezielten Erwärmen des
zweiten Wärmetauschers entgegen der Normal-Richtung betrieben. Dabei wird eine Primärkreispumpe
der Wärmefluidtransporteinrichtung aktiviert und das erwärmte Wärmefluid wird zu dem
ersten Wärmetauscher gefördert. Die zweite Wärme wird von dem Wärmefluid an das Kältemittel
übertragen, wobei das Kältemittel entgegen seiner Normal-Richtung in dem Kältemittelkreislauf
zirkuliert und wobei das Kältemittel die zweite Wärme an den zweiten Wärmetauscher
überträgt. Mit der zweiten Wärme wird der zweite Wärmetauscher enteist. Bei Erreichen
eines vordefinierten Betriebsparameters der Heizeinrichtung, insbesondere einer Temperatur
des Wärmefluids, wird das Wärmefluid durch den Warmwasserspeicher geführt und die
zweite Wärme zum Enteisen des zweiten Wärmetauschers zumindest teilweise aus dem Warmwasserspeicher
entnommen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein sicheres Enteisen auch bei
ungünstigen Witterungsbedingungen sichergestellt ist.
[0019] In einer weiteren Ausführungsform wird im Enteisungsmodus vor Erreichen des vordefinierten
Betriebsparameters das Wärmefluid aus einem Kleinspeicher der Wärmefluidtransporteinrichtung
zu dem ersten Wärmetauscher gefördert. Die zweite Wärme zum Enteisen des zweiten Wärmetauschers
wird von dem aus dem im Kleinspeicher gespeicherten Wärmefluid an den ersten Wärmetauscher
übertragen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Heizsystem besonders komfortabel
betrieben werden kann.
[0020] In einer weiteren Ausführungsform wird im Heizmodus die Primärkreispumpe derart gesteuert,
dass das Wärmefluid einen Druck aufweist, der größer ist als ein Öffnungsdruck eines
Überströmventils der Wärmefluidtransporteinrichtung.
[0021] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines Heizsystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
- Fig. 2
- ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Heizsystems;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung eines Heizsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung eines Heizsystems gemäß einer dritten Ausführungsform;
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung eines Heizsystems gemäß einer vierten Ausführungsform;
- Fig. 6
- eine perspektivische Darstellung einer Heizeinrichtung eines Heizsystems gemäß einer
fünften Ausführungsform;
- Fig. 7
- einen in Fig. 6 markierten Ausschnitt A des in Fig. 6 gezeigten Heizsystems; und
[0022] Fig. 8 und Fig. 9 Draufsichten auf einen in Fig. 6 markierten Ausschnitt B.
[0023] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Heizsystems 10 gemäß einer ersten
Ausführungsform.
[0024] Das Heizsystem 10 weist eine Heizeinrichtung 15, wenigstens einen ersten Heizkreis
20 und eine Wasserversorgungseinrichtung 25 auf. Der erste Heizkreis 20 kann beispielsweise
einen oder mehrere Radiatoren aufweisen. Die Wasserversorgungseinrichtung 25 kann
beispielsweise eine oder mehrere Wasserleitungen zur Versorgung der Heizeinrichtung
15 und des Gebäudes mit Wasser, insbesondere mit Trinkwasser, aufweisen.
[0025] Die Heizeinrichtung 15 ist in der Ausführungsform als Luft-Wasser-Wärmepumpe beispielhaft
ausgebildet. Dabei weist die Heizeinrichtung 15 eine Wärmepumpe 30, eine Wärmefluidtransporteinrichtung
35 und vorzugsweise einen Warmwasserspeicher 40 auf. In der Ausführungsform ist beispielsweise
die Heizeinrichtung 15 in eine Außeneinheit 45 und eine Inneneinheit 50 unterteilt.
Dabei kann beispielsweise die Außeneinheit 45 außerhalb des Gebäudes angeordnet sein.
So kann beispielsweise die Außeneinheit 45 als Außenaufstellgerät ausgebildet sein.
Auch kann die Außeneinheit 45 in dem Gebäude angeordnet sein und beispielsweise über
einen Frischluftkanal mit einer Umgebung 405 des Gebäudes fluidisch verbunden sein.
[0026] Die Inneneinheit 50 kann beispielsweise als Innenaufstellgerät ausgebildet sein und
ist in dem Gebäude angeordnet. Auch kann eine mehrteilige Ausgestaltung der Inneneinheit
50 vorgesehen sein. Insbesondere kann auf die Integration des Warmwasserspeichers
40 in der Inneneinheit 50 verzichtet werden und beispielsweise der Warmwasserspeicher
40 neben der Inneneinheit 50 aufgestellt sein.
[0027] Der Warmwasserspeicher 40 weist beispielsweise einen Frischwasseranschluss 55 und
einen Warmwasseranschluss 60 auf. Ferner weist der Warmwasserspeicher 40 einen Speichertank
65 sowie einen im Speichertank 65 angeordneten Warmwasserwärmetauscher 70 auf. Zusätzlich
kann der Warmwasserspeicher 40 einen Zirkulationsanschluss 75 aufweisen. Auf den Zirkulationsanschluss
75 kann auch verzichtet werden. Der Frischwasseranschluss 55 kann beispielsweise mit
einem Frischwassernetz, insbesondere einem Trinkwassernetz, fluidisch verbunden sein.
Ferner ist der Frischwasseranschluss 55 mittels einer Frischwasserleitung 80 mit dem
Speichertank 65 verbunden. Der Speichertank 65 ist thermisch isoliert und speichert
im Betrieb des Heizsystems 10 Warmwasser. Der Warmwasseranschluss 60 ist seinerseits
fluidisch mit dem Speichertank 65 mittels einer Warmwasserleitung 85 fluidisch verbunden.
An dem Frischwasseranschluss 55 und dem Warmwasseranschluss 60 ist die Wasserversorgungseinrichtung
25 angeschlossen, um eine Entnahmestelle 76 mit dem Warmwasserspeicher 40 fluidisch
zu verbinden.
[0028] Die Wärmepumpe 30 weist einen ersten Wärmetauscher 90, einen zweiten Wärmetauscher
95, einen Kältemittelkreislauf 100 sowie einen Verdichter 105 und ein Expansionsventil
110 auf. Der Kältemittelkreislauf 100 ist mit einem Kältemittel 115 befüllt. Das Kältemittel
115 kann beispielsweise R410 oder R290 sein.
[0029] Der erste Wärmetauscher 90 weist eine erste Primärseite und eine erste Sekundärseite
120 auf, wobei die erste Primärseite des ersten Wärmetauschers 90, das Expansionsventil
110, eine zweite Sekundärseite des zweiten Wärmetauschers 95 sowie der Verdichter
105 in den Kältemittelkreislauf 100 eingebunden sind.
[0030] Die Wärmefluidtransporteinrichtung 35 weist zumindest eine Primärkreispumpe 125,
vorzugsweise einen elektrischen Zuheizer 130, einen Kleinspeicher 135, vorzugsweise
eine erste Sekundärkreispumpe 140, ein Drei-Wege-Ventil 145, einen ersten Heizkreisanschluss
150 und zumindest einen zweiten Heizkreisanschluss 155 auf. Zusätzlich kann die Wärmefluidtransporteinrichtung
35 ein Expansionsgefäß 160 und/oder gegebenenfalls ein Sicherheitsventil 165 aufweisen.
[0031] Die Wärmefluidtransporteinrichtung 35 ist mit einem Wärmefluid 170 befüllt. Das Wärmefluid
170 kann beispielsweise Wasser und gegebenenfalls zusätzlich ein Additiv, insbesondere
ein Frostschutzmittel, aufweisen. Das Wärmefluid 170 liegt vorzugsweise in flüssigem
Zustand in der Wärmefluidtransporteinrichtung 35 vor.
[0032] Die Primärkreispumpe 125 weist eine erste Eingangsseite und eine erste Ausgangsseite
auf. Die erste Ausgangsseite der Primärkreispumpe 125 ist mittels einer ersten Fluidleitung
175 mit der ersten Sekundärseite 120 des ersten Wärmetauschers 90 fluidisch verbunden.
Ausgangsseitig des ersten Wärmetauschers 90 ist die erste Sekundärseite 120 beispielhaft
über eine zweite Fluidleitung 180 mit dem elektrischen Zuheizer 130 verbunden. Der
elektrische Zuheizer 130 ist auf einer zur zweiten Fluidleitung 180 abgewandten Seite
über eine dritte Fluidleitung 185 mit einer ersten Verzweigung 190 verbunden. An der
ersten Verzweigung 190 ist eine vierte Fluidleitung 195 angeschlossen, die eine erste
Seite 200 des Warmwasserwärmetauschers 70 mit der ersten Verzweigung 190 verbindet.
Eine fünfte Fluidleitung 205 verbindet fluidisch die erste Verzweigung 190 mit einer
zweiten Verzweigung 210. Sowohl die erste Verzweigung 190 als auch die zweite Verzweigung
210 können beispielsweise als T-Verzweigung ausgebildet sein.
[0033] Der Kleinspeicher 135 weist einen ersten Speicheranschluss 215 und einen zweiten
Speicheranschluss 220 auf. Der zweite Speicheranschluss 220 ist gegenüberliegend zu
dem ersten Speicheranschluss 215 angeordnet. Zwischen dem ersten Speicheranschluss
215 und dem zweiten Speicheranschluss 220 erstreckt sich ein Speicherbehälter 225
des Kleinspeichers 135. Der Speicherbehälter 225 ist thermisch isoliert und weist
ein deutlich geringeres Fassungsvolumen zum Zwischenspeichern des Wärmefluids 170
auf als der Speichertank 65. So kann beispielsweise der Speichertank 65 ein Volumen
von 150 bis 300 Litern aufweisen, während hingegen beispielsweise der Speicherbehälter
225 ein Volumen von 15 bis 25 Litern, vorzugsweise von 15 bis 20 Litern, aufweist.
Der Kleinspeicher 135 kann beispielsweise als Solar-Vorschalt-Gefäß ausgebildet sein.
Der Speicherbehälter 225 verbindet den ersten Speicheranschluss 215 mit dem zweiten
Speicheranschluss 220. Der Speicherbehälter 225 ist derartig ausgebildet, dass ein
Quasi-Kurzschluss zwischen dem ersten Speicheranschluss 215 und dem zweiten Speicheranschluss
220 vermieden ist. Insbesondere kann dabei beispielsweise der Speicherbehälter 225
rohrartig ausgebildet sein, wobei an jeweils einem Ende des Speicherbehälters 225
jeweils der Speicheranschluss 215, 220 angeordnet ist.
[0034] Der erste Speicheranschluss 215 ist mittels einer sechsten Fluidleitung 230 mit der
zweiten Verzweigung 210 verbunden. Ferner ist die zweite Verzweigung 210 auf einer
zur fünften Fluidleitung 205 gegenüberliegenden Seite mittels einer siebten Fluidleitung
235 mit einer zweiten Eingangsseite der ersten Sekundärkreispumpe 140 verbunden. Somit
ist die zweite Verzweigung 210 direkt stromaufwärtsseitig zu der ersten Sekundärkreispumpe
140 und die erste Verzweigung 190 stromaufwärtsseitig zu der zweiten Verzweigung 210
angeordnet. Stromabwärtsseitig der ersten Sekundärkreispumpe 140 ist die erste Sekundärkreispumpe
140 an ihrer zweiten Ausgangsseite mittels einer achten Fluidleitung 240 mit dem ersten
Heizkreisanschluss 150 verbunden. Der erste Heizkreis 20 ist beispielsweise an einer
Seite an dem ersten Heizkreisanschluss 150 und an der anderen Seite an dem zweiten
Heizkreisanschluss 155 angeschlossen. Dabei kann beispielsweise der erste Heizkreisanschluss
150 einen Vorlaufanschluss für den ersten Heizkreis 20 und der zweite Heizkreisanschluss
155 einen Rücklaufanschluss für den ersten Heizkreis 20 ausbilden.
[0035] Der zweite Heizkreisanschluss 155 ist mittels einer neunten Fluidleitung 245 mit
einer ersten Zusammenführung 250 verbunden. Die erste Zusammenführung 250 kann beispielsweise
T-artig ausgebildet sein. Dabei ist eine zehnte Fluidleitung 255 an der ersten Zusammenführung
250 angeschlossen, die die erste Zusammenführung 250 fluidisch mit dem zweiten Speicheranschluss
220 verbindet.
[0036] Das Drei-Wege-Ventil 145 weist einen ersten Ventilanschluss 260, einen zweiten Ventilanschluss
265 und einen dritten Ventilanschluss 270 auf. Der erste Ventilanschluss 260 ist mittels
einer elften Fluidleitung 275 mit der ersten Zusammenführung 250 fluidisch verbunden.
Eine zwölfte Fluidleitung 280 verbindet fluidisch die erste Eingangsseite der Primärkreispumpe
125 mit dem zweiten Ventilanschluss 265 des Drei-Wege-Ventils 145. Ferner ist an dem
dritten Ventilanschluss 270 eine dreizehnte Fluidleitung 285 angeschlossen, die eine
zweite Seite 290 des Warmwasserwärmetauschers 70 mit dem dritten Ventilanschluss 270
fluidisch verbindet.
[0037] Optional kann beispielsweise stromabwärtsseitig des zweiten Ventilanschlusses 265
das Sicherheitsventil 165 an der zwölften Fluidleitung 280 angeschlossen sein. Fluidisch
zwischen dem Sicherheitsventil 165 und der ersten Eingangsseite der Primärkreispumpe
125 kann ferner beispielsweise das Expansionsgefäß 160 an der zwölften Fluidleitung
280 angeschlossen sein.
[0038] Das Steuersystem 39 weist beispielhaft ein Steuergerät 300, einen Außentemperatursensor
305, einen ersten Temperatursensor 310, vorzugsweise einen zweiten Temperatursensor
315, einen Drucksensor 320 und/oder einen Speichertemperatursensor 330 auf.
[0039] Das Steuergerät 300 weist einen Datenspeicher 335, eine Steuereinrichtung 340 und
eine Schnittstelle 345 auf. Der Datenspeicher 335 ist mittels einer ersten Verbindung
346 mit der Steuereinrichtung 340 verbunden. Ferner ist die Steuereinrichtung 340
mittels einer zweiten Verbindung 347 mit der Schnittstelle 345 verbunden.
[0040] In dem Datenspeicher 335 ist wenigstens ein vordefinierter Betriebsparameter, beispielsweise,
abgespeichert. Ferner kann in dem Datenspeicher 335 ein vordefinierter Steueralgorithmus,
der beispielsweise als Computerprogramm ausgebildet ist, abgespeichert sein. Ferner
sind in dem Datenspeicher ein erster bis dritter vordefinierter Temperaturschwellenwert
S1, S2, S3, eine vordefinierte Heizkurve sowie ein vordefinierter maximal zulässiger
Vereisungszustand abgespeichert. Der vordefinierte zweite Temperaturschwellenwert
S2 kann der vordefinierte Betriebsparameter sein.
[0041] Der Außentemperatursensor 305 misst eine Außentemperatur TA. Der erste Temperatursensor
310 ist beispielsweise an der siebten Fluidleitung 235 angeordnet und misst stromaufwärtsseitig
der zweiten Eingangsseite der ersten Sekundärkreispumpe 140 eine erste Temperatur
T1 des Wärmefluids 170. Der zweite Temperatursensor 315 ist ausgangsseitig des ersten
Wärmetauschers 90 angeordnet und misst eine zweite Temperatur T2 des Wärmefluids 170
in der dritten Fluidleitung 185. Der Drucksensor 320 ist in dem Kältemittelkreislauf
100 angeordnet und misst einen Druck des Kältemittels 115.
[0042] Die Schnittstelle 345 ist mittels einer dritten Verbindung 350 mit dem Außentemperatursensor
305 verbunden. Ferner ist über eine vierte Verbindung 355 die Schnittstelle 345 mit
dem Verdichter 105 verbunden. Eine fünfte Verbindung 360 verbindet das Drei-Wege-Ventil
145 mit der Schnittstelle 345. Eine sechste Verbindung 365 verbindet die Schnittstelle
345 mit der Primärkreispumpe 125 und eine siebte Verbindung 370 verbindet die erste
Sekundärkreispumpe 140 mit der Schnittstelle 345. Eine achte bis elfte Verbindung
375 bis 395 verbindet jeweils den ersten Temperatursensor 310 und zweiten Temperatursensor
315 sowie den Speichertemperatursensor 330 mit der Schnittstelle 345.
[0043] Die Verbindung 346, 347, 350, 355, 360, 365, 370, 375, 380, 385, 395 kann sowohl
drahtlos als auch drahtgestützt ausgebildet sein. Ferner kann die erste bis elfte
Verbindung 346, 347, 350, 355, 360, 365, 370, 375, 380, 385, 395 Teil eines Bussystems,
insbesondere beispielsweise eines Modbus-Systems sein. Auch eine andere Ausgestaltung
der ersten bis elften Verbindung wäre möglich.
[0044] Ferner wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Temperatursensoren 310, 315,
330 sowie die Verbindungen 346, 347, 350, 355, 360, 365, 370, 375, 380, 385, 395 beispielhaft
ist. Auch eine andere Ausgestaltung des Steuersystems 39 wäre möglich.
[0045] In Fig. 1 ist die Verbindung 346, 347, 350, 355, 360, 365, 370, 375, 380, 385, 395
beispielhaft zur erleichterten Unterscheidung zu den Fluidleitungen 175, 180, 185,
195, 205, 230, 235, 240, 245, 255, 275, 280, 285, 435, 445, 455 mittels strichlierter
Linien dargestellt. Mittels der Verbindung 346, 347, 350, 355, 360, 365, 370, 375,
380, 385, 395 kann beispielsweise ein Daten-/ Steuersignal mit einer Information übertragen
werden. Das Daten-/Steuersignal kann digital oder analog übertragen werden.
[0046] Das Drei-Wege-Ventil 145 weist eine erste Ventilstellung und eine zur ersten Ventilstellung
unterschiedliche zweite Ventilstellung auf. In der ersten Ventilstellung verbindet
das Drei-Wege-Ventil 145 die elfte Fluidleitung 275 mit der zwölften Fluidleitung
280, sodass der zweite Speicheranschluss 220 über die zehnte Fluidleitung 255 und
die erste Zusammenführung 250 mit der ersten Eingangsseite der Primärkreispumpe 125
verbunden ist. Ebenso ist in der ersten Ventilstellung der zweite Heizkreisanschluss
155 über die neunte Fluidleitung 245, die erste Zusammenführung 250 und die elfte
Fluidleitung 275 mittels der zwölften Fluidleitung 280 mit der ersten Eingangsseite
der Primärkreispumpe 125 fluidisch verbunden.
[0047] In der zweiten Ventilstellung des Drei-Wege-Ventils 145 ist die elfte Fluidleitung
275 fluidisch von der zwölften Fluidleitung 280 entkoppelt, sodass sowohl der zweite
Heizkreisanschluss 155 als auch der zweite Speicheranschluss 220 fluidisch von der
zwölften Fluidleitung 280 und somit der ersten Eingangsseite der Primärkreispumpe
125 getrennt sind. In der zweiten Ventilstellung ist die dreizehnte Fluidleitung 285,
die die zweite Seite 290 des Warmwasserwärmetauschers 70 mit dem dritten Ventilanschluss
270 fluidisch verbindet, mit der zwölften Fluidleitung 280 fluidisch verbunden, sodass
die zweite Seite 290 des Warmwasserwärmetauschers 70 über das Drei-Wege-Ventil 145
auf die erste Eingangsseite der Primärkreispumpe 125 fluidisch durchgängig geschaltet
ist.
[0048] In der Ausführungsform ist das Drei-Wege-Ventil 145 derart geschaltet, dass das Drei-Wege-Ventil
145 entweder die erste Ventilstellung oder die zweite Ventilstellung aufnimmt. Die
erste Ventilstellung bildet somit die Alternative zur zweiten Ventilstellung aus.
In einer Weiterbildung kann das Drei-Wege-Ventil 145 auch als Mischventil ausgebildet
sein, das in einer Mischposition sowohl die erste Ventilstellung als auch die zweite
Ventilstellung einnimmt und dabei fluidisch sowohl die zweite Seite 290 des Warmwasserwärmetauschers
70 mit der ersten Eingangsseite der Primärkreispumpe 125 als auch den zweiten Heizkreisanschluss
155 und den zweiten Speicheranschluss 220 mit der ersten Eingangsseite der Primärkreispumpe
125 verbindet.
[0049] Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des in Fig. 1 gezeigten
Heizsystems 10.
[0050] Das Heizsystem 10 weist wenigstens zwei, vorzugsweise, wie in der Ausführungsform
im Folgenden beschrieben, drei Betriebszustände auf.
[0051] In einem ersten Betriebszustand, der auch als erster Heizmodus bezeichnet werden
kann, beheizt das Heizsystem 10 den Heizkreis 20, um einen Raum eines Gebäudes zu
erwärmen. In einem zweiten Betriebszustand, der auch als zweiter Heizmodus bezeichnet
werden kann, wird ein im Speichertank 65 eingeführtes Frischwasser erwärmt und in
erwärmtem Zustand über die Wasserversorgungseinrichtung 25, beispielsweise an der
Entnahmestelle 76 als Warmwasser bereitgestellt.
[0052] In einem dritten Betriebsmodus wird der zweite Wärmetäuscher 95 in einem Enteisungsmodus
enteist, um die Funktionsfähigkeit der Wärmepumpe 30 zur Erwärmung des Wärmefluids
170 sicherzustellen. Das Vereisen des zweiten Wärmetauschers 95 tritt vor allem bei
hoher Luftfeuchtigkeit in Verbindung mit einer Außentemperatur um den Gefrierpunkt
auf.
[0053] Bevor das im Folgenden beschriebene Verfahren durchgeführt wird, misst der erste
Temperatursensor 310 eingangsseitig der ersten Sekundärkreispumpe 140 die erste Temperatur
T1 des Wärmefluids 170. Ferner misst der Außentemperatursensor 305 die Außentemperatur
TA. Die Steuereinrichtung 340 berücksichtigt die erste Temperatur T1 und die Außentemperatur
bei Steuerung des Verdichters 105 und der Primärkreispumpe 125 sowie der ersten Sekundärkreispumpe
140.
[0054] Basierend auf der Außentemperatur TA und der Heizkurve, die vom Kunden am Gerät eingestellt
werden kann, ergibt sich ein Sollwert für die erste Temperatur T1. Ist der gemessene
Wert der ersten Temperatur T1 kleiner als der Sollwert, erkennt die Steuereinrichtung
340 einen Wärmebedarf für den ersten Heizkreis 20.
[0055] In einem ersten Verfahrensschritt 505 ist die Heizeinrichtung 15 in den ersten Heizmodus
geschalten. Die Steuereinrichtung 340 aktiviert dabei den Verdichter 105 und der Verdichter
105 fördert das Kältemittel 115 im Kältemittelkreislauf 100 in einer Normal-Richtung.
Dabei wird eine erste Wärme Q̇
1 von einem Quellenmedium, beispielsweise von einer an den zweiten Wärmetauscher 95
geförderten Frischluft, aus der Umgebung 405 entnommen. Die erste Wärme Q̇
1 wird von dem zweiten Wärmetauscher 95 über den Kältemittelkreislauf 100 an die erste
Primärseite des ersten Wärmetauschers 90 übertragen. Im ersten Wärmetauscher 90 wird
zumindest teilweise die erste Wärme Q̇
1 von dem Kältemittel 115 an das Wärmefluid 170 übertragen und das Wärmefluid 170 erwärmt.
Ferner ist im ersten Betriebszustand die Primärkreispumpe 125 aktiviert, sodass die
Primärkreispumpe 125 das Wärmefluid 170 fördert. Das Wärmefluid 170 wird aus der ersten
Sekundärseite 120 des ersten Wärmetauschers 90 über die zweite Fluidleitung 180 zum
elektrischen Zuheizer 130 gefördert. Im ersten Betriebszustand ist beispielhaft der
elektrische Zuheizer 130 deaktiviert. Das Wärmefluid 170 durchströmt den elektrischen
Zuheizer 130 und die dritte Fluidleitung 185 bis hin zur ersten Verzweigung 190. Im
ersten Betriebszustand ist das Drei-Wege-Ventil 145 durch die Steuereinrichtung 340
in die erste Ventilstellung geschaltet, sodass an der ersten Verzweigung 190 das Wärmefluid
170 im Wesentlichen in die fünfte Fluidleitung 205 einströmt. Das Wärmefluid 170 strömt
hin zur zweiten Verzweigung 210. Im ersten Betriebszustand ist beispielhaft der erste
Heizkreis 20 geöffnet. Dabei steuert die Steuereinrichtung 340 vorzugsweise die erste
Sekundärkreispumpe 140 derart an, dass eine Förderleistung der ersten Sekundärkreispumpe
140 geringer ist als eine Förderleistung der Primärkreispumpe 125. Dies hat zur Folge,
dass an der zweiten Verzweigung 210 sich ein Massenstrom des Wärmefluids 170 auf die
sechste Fluidleitung 230 und die siebte Fluidleitung 235 aufteilt. Von besonderem
Vorteil ist hierbei, wenn die Förderleistung der Primärkreispumpe 125 etwa 5 bis 10
% größer ist als die Förderleistung der ersten Sekundärkreispumpe 140.
[0056] Ein erster Teil des Wärmefluids 170 strömt über die siebte Fluidleitung 235 hin zu
der ersten Sekundärkreispumpe 140, die den ersten Teil über den ersten Heizkreisanschluss
150 in den ersten Heizkreis 20 fördert. Der erste Teil tritt aus dem ersten Heizkreis
20 nach Beheizen des Gebäudes über den zweiten Heizkreisanschluss 155 in die Wärmefluidtransporteinrichtung
35 abgekühlt wieder ein und strömt über die neunte Fluidleitung 245 zu der ersten
Zusammenführung 250.
[0057] Ein zweiter Teil des Wärmefluids 170 strömt in die sechste Fluidleitung 230 ein und
tritt an dem ersten Speicheranschluss 215 in den Speicherbehälter 225 ein. Der Speicherbehälter
225 kann beispielsweise rohrartig ausgebildet sein. Das eintretende erwärmte Wärmefluid
170 durchströmt den Speicherbehälter 225, und ein bereits abgekühltes Wärmefluid 170
wird aus dem Speicherbehälter 225 des Kleinspeichers 135 über den zweiten Speicheranschluss
220 geführt. Während der Förderung des Wärmefluids 170 der Primärkreispumpe 125 wird
somit sukzessive das im Speicherbehälter 225 vorrätige Wärmefluid 170 ausgetauscht,
sodass nach einem vordefinierten ersten Zeitintervall der Speicherbehälter 225 des
Kleinspeichers 135 mit warmem Wärmefluid 170 befüllt ist. Das warme Wärmefluid 170
wird weiterhin, solange die Primärkreispumpe 125 aktiviert ist, mit dem zweiten Teil
durch den Speicherbehälter 225 geführt und der Speicherbehälter kontinuierlich durchströmt.
Über den zweiten Speicheranschluss 220 strömt das warme Wärmefluid 170 hin zu der
ersten Zusammenführung 250.
[0058] Durch die Anordnung des Kleinspeichers 135 fluidisch zwischen dem ersten Heizkreisanschluss
150 und dem zweiten Heizkreisanschluss 155 ist somit der Kleinspeicher 135 hydraulisch
parallel zu dem ersten Heizkreisanschluss 150 und dem zweiten Heizkreisanschluss 155
sowie dem ersten Heizkreis 20 geschaltet.
[0059] An der ersten Zusammenführung 250 werden der erste Teil des Wärmefluids 170 und der
zweite Teil des Wärmefluids 170 zusammengeführt und über die elfte Fluidleitung 275
hin zu dem Drei-Wege-Ventil 145 geführt. Durch die Schaltung des Drei-Wege-Ventils
145 in die erste Ventilstellung strömt das Wärmefluid 170 über die erste Fluidleitung
175 hin zu der zwölften Fluidleitung 280 und zurück zu der ersten Eingangsseite der
Primärkreispumpe 125. Die Primärkreispumpe 125 fördert erneut das Wärmefluid 170 von
der zwölften Fluidleitung 280 im Kreislauf hin in die erste Fluidleitung 175, die
das Wärmefluid 170 in die erste Sekundärseite 120 des ersten Wärmetauschers 90 führt.
[0060] Zusammengefasst wird in der ersten Ventilstellung vorzugsweise ausschließlich der
erste Heizkreis 20 mit der ersten Wärme Q̇
1 versorgt. Die erste Wärme Q̇
1 kann dann im ersten Heizkreis 20 an das Gebäude übertragen werden, um das Gebäude
zu beheizen.
[0061] In einem zweiten Verfahrensschritt 510 misst der Speichertemperatursensor 330 die
Wassertemperatur TW des im Speichertank 65 gespeicherten Warmwassers. Der zweite Verfahrensschritt
510 kann parallel zu dem ersten Verfahrensschritt 505 erfolgen.
[0062] In einem auf den zweiten Verfahrensschritt 510 folgenden dritten Verfahrensschritt
515 vergleicht die Steuereinrichtung 340 die erfasste Wassertemperatur TW mit dem
vordefinierten ersten Temperaturschwellenwert S1. Unterschreitet die ermittelte Warmwassertemperatur
TW den vordefinierten ersten Temperaturschwellenwert S1, so wird mit einem vierten
Verfahrensschritt 520 fortgefahren. Überschreitet die Warmwassertemperatur TW den
vordefinierten ersten Temperaturschwellenwert S1, so wird mit einem fünften Verfahrensschritt
525 fortgefahren.
[0063] Es wird darauf hingewiesen, dass der zweite und dritte Verfahrensschritt 510, 515
auch vor dem ersten Verfahrensschritt 505 durchgeführt werden können, insbesondere
wenn eine Priorisierung des Warmwasserspeichers 40 gewünscht ist.
[0064] Im vierten Verfahrensschritt 520 schaltet die Steuereinrichtung 340 mittels eines
Steuersignals über die fünfte Verbindung 360 das Drei-Wege-Ventil 145 in die zweite
Ventilstellung. Ferner kann die Steuereinrichtung 340 die erste Sekundärkreispumpe
140 deaktivieren. Die Steuereinrichtung 340 kann die erste Sekundärkreispumpe 140
auch weiterhin aktiv schalten.
[0065] An der ersten Verzweigung 190 strömt das warme Wärmefluid 170 in die vierte Fluidleitung
195 hin zu der ersten Seite 200 des Warmwasserwärmetauschers 70. Das warme Wärmefluid
170 durchströmt den Warmwasserwärmetauscher 70 von der ersten Seite 200 hin zu der
zweiten Seite 290. Mit der ersten Wärme Q̇
1 erwärmt das warme Wärmefluid 170 das im Speichertank 65 vorhandene (kalte) Frischwasser/Warmwasser
zu Warmwasser.
[0066] Zusätzlich kann im ersten Verfahrensschritt 505 und/oder im vierten Verfahrensschritt
520 eine Laufzeit des Verdichters 105 ermittelt werden. Die ermittelte Laufzeit kann
mit einer vordefinierten Mindestlaufzeit des Verdichters 105 verglichen werden, wobei
bei Unterschreiten der Mindestlaufzeit mit dem ersten Verfahrensschritt 505 oder dem
vierten Verfahrensschritt 520 solange fortgefahren wird, bis die Mindestlaufzeit erreicht
ist.
[0067] In einem fünften Verfahrensschritt 525 schaltet die Steuereinrichtung 340 das Drei-Wege-Ventil
145 in die erste Ventilstellung bzw. verbleibt das Drei-Wege-Ventil 145 in der ersten
Ventilstellung.
[0068] Während des ersten bis fünften Verfahrensschritts 505 bis 525 kann bei geringer Außentemperatur
sich Feuchtigkeit an dem zweiten Wärmetauscher 95 kondensieren und das Kondensat den
zweiten Wärmetauscher 95 vereisen.
[0069] In einem auf den vierten und fünften Verfahrensschritt 520, 525 folgenden sechsten
Verfahrensschritt 530 ermittelt der Drucksensor 320 einen Verdampfungsdruck p. Weiterhin
wird auf Basis dieser Messung und der thermophysikalischen Stoffdaten des Kältemittels
115 eine aktuelle Verdampfungstemperatur TVD in der Steuereinrichtung 340 berechnet.
Auf Grundlage der Außentemperatur TA und des Drucks p bzw. der Temperatur TVD bestimmt
die Steuereinrichtung 340 einen Vereisungszustand primärseitig des zweiten Wärmetauschers
95. Zusätzlich kann luftseitig des zweiten Wärmetauschers 95 ein weiterer Temperatursensor
(nicht in Fig. 1 dargestellt) angeordnet sein, um besonders gut den Vereisungszustand
zu ermitteln.
[0070] In einem auf dem sechsten Verfahrensschritt folgenden siebten Verfahrensschritt 535
überprüft die Steuereinrichtung 340 durch Vergleich des ermittelten Verweisungszustands
mit einem vordefinierten maximal zulässigen Vereisungszustand, ob der zweite Wärmetauscher
95 primärseitig übermäßig vereist ist oder ob sich die Vereisung in einem zulässigen
Bereich befindet. Erkennt die Steuereinrichtung 340, dass der zweite Wärmetauscher
95 stärker als der vordefinierte maximal zulässige Vereisungszustand vereist ist,
so fährt die Steuereinrichtung 340 mit einem achten Verfahrensschritt 540 fort. Ist
die Vereisung des zweiten Wärmetauschers 95 unterhalb des vordefinierten maximal zulässigen
Vereisungszustands, so fährt die Steuereinrichtung 340 mit dem ersten Verfahrensschritt
505 fort, wenn die Wassertemperatur TW größer als der erste vordefinierte Temperaturschwellenwert
S1 ist (vgl. fünfter Verfahrensschritt 525), oder mit dem vierten Verfahrensschritt
520, wenn die Wassertemperatur TW kleiner als der erste vordefinierte Temperaturschwellenwert
S1 ist.
[0071] Im achten Verfahrensschritt 540 wird durch eine entsprechende Schaltung des Kältemittelkreislaufs
100 die Förderung des Kältemittels 115 gegenüber der Normal-Richtung im Kältemittelkreislauf
100 umgedreht und der Kältemittelkreislauf 100 in Kühlrichtung geschalten. Dadurch
nimmt das Kältemittel 115 im ersten Wärmetauscher 90 eine zweite Wärme Q̇
2 von dem Wärmefluid 170 auf und überträgt sie an den zweiten Wärmetauscher 95. Dabei
wird im ersten Wärmetauscher 90 das Wärmefluid 170 abgekühlt. Mit der zweiten Wärme
Q̇
2 wird der zweite Wärmetauscher 95 primärseitig enteist.
[0072] Um eine hinreichend große Menge zweite Wärme Q̇
2 bereitzustellen, wird im achten Verfahrensschritt 540 das Drei-Wege-Ventil 145 durch
die Steuereinrichtung 340 in die erste Ventilstellung gestellt. Ferner aktiviert die
Steuereinrichtung 340 die Primärkreispumpe 125 und die erste Sekundärkreispumpe 140,
um sowohl das Wärmefluid 170 aus dem ersten Heizkreis 20 als auch aus dem Kleinspeicher
135 an die erste Sekundärseite 120 des ersten Wärmetauschers 90 zu fördern.
[0073] Das abgekühlte Wärmefluid 170 wird in kaltem Zustand in die zweite Fluidleitung 180
eingeleitet. Das Wärmefluid 170 zirkuliert solange zwischen dem Kleinspeicher 135
und dem ersten Heizkreis 20 sowie dem ersten Wärmetauscher 90. Der zweite Temperatursensor
315 misst in einem neunten Verfahrensschritt 545 die zweite Temperatur T2 des Wärmefluids
170 ausgangsseitig des ersten Wärmetauschers 90.
[0074] In einem auf den neunten Verfahrensschritt 545 folgenden zehnten Verfahrensschritt
550 vergleicht die Steuereinrichtung 340 die zweite Temperatur T2 mit dem vordefinierten
zweiten Temperaturschwellenwert S2. Unterschreitet die zweite Temperatur T2 den vordefinierten
zweiten Temperaturschwellenwert S2, so fährt die Steuereinrichtung 340 mit einem elften
Verfahrensschritt 555 fort. Überschreitet die zweite Temperatur T2 den vordefinierten
zweiten Temperaturschwellenwert S2, so fährt die Steuereinrichtung 340 mit dem achten
Verfahrensschritt 540 fort.
[0075] Die Steuereinrichtung 340 führt den sechsten und siebten Verfahrensschritt 530, 535
parallel zu dem neunten Verfahrensschritt 545 kontinuierlich durch zur Überprüfung,
ob der zweite Wärmetauscher 95 nun weit genug abgetaut ist. Erkennt die Steuereinrichtung
340, dass der zweite Wärmetauscher 95 abgetaut ist, so beendet die Steuereinrichtung
den Enteisungsmodus. Abhängig vom aktuellen Bedarf (Heizung oder Warmwasser oder kein
Bedarf) schaltet die Steuereinrichtung 340 die Wärmepumpe 30 in den ersten oder zweiten
Heizmodus oder in einen Standby-Betrieb.
[0076] Im elften Verfahrensschritt 555 steuert die Steuereinrichtung 340 das Drei-Wege-Ventil
145 derart an, dass das Drei-Wege-Ventil 145 aus der ersten Ventilstellung in die
zweite Ventilstellung geschaltet wird. Ferner kann die Steuereinrichtung 340 die erste
Sekundärkreispumpe 140 deaktivieren, um eine Beschickung des ersten Heizkreises 20
mit kaltem Wärmefluid 170 zu vermeiden. Die erste Sekundärkreispumpe 140 kann aber
auch weiter in Betrieb bleiben. Die Primärkreispumpe 125 bleibt aktiviert. Durch die
Aktivierung der Primärkreispumpe 125 wird nun das Wärmefluid 170 in abgekühltem Zustand
über die erste Seite 200 in den Speichertank 65 mit Warmwasser eingeleitet. Das Warmwasser
des Speichertanks 65 erwärmt das Wärmefluid 170 mit der zweiten Wärme Q̇
2, sodass das Wärmefluid 170 über die zweite Seite 290 und die dreizehnte Fluidleitung
285 hin zum Drei-Wege-Ventil 145 in warmem Zustand geführt wird. Die Primärkreispumpe
125 fördert das Wärmefluid 170 über die erste Fluidleitung 175 in den ersten Wärmetauscher
90. Im ersten Wärmetauscher 90 wird von dem Wärmefluid 170 die zweite Wärme Q̇
2 auf das Kältemittel 115 übertragen. Das in umgekehrter Richtung zirkulierende Kältemittel
115 überträgt die zweite Wärme Q̇
2 an den zweiten Wärmetauscher 95. Die zweite Wärme Q̇
2 wird dann weiter zum Abtauen des zweiten Wärmetauschers 95 genutzt.
[0077] Die Steuereinrichtung 340 führt den sechsten und siebten Verfahrensschritt 530, 535
parallel zu dem elften Verfahrensschritt 555 kontinuierlich durch zur Überprüfung,
ob der zweite Wärmetauscher 95 nun weit genug abgetaut ist.
[0078] Ferner wird im neunten und elften Verfahrensschritt 545, 555 eine Mindestlaufzeit
des Verdichters 105 von der Steuereinrichtung 340 erfasst. Ist die Mindestlaufzeit
nicht erreicht, wird der neunte oder elfte Verfahrensschritt 545, 555 solange durchgeführt,
bis die Mindestlaufzeit erreicht ist.
[0079] Erkennt die Steuereinrichtung 340, dass der zweite Wärmetauscher 95 abgetaut ist,
so beendet die Steuereinrichtung 340 den Enteisungsmodus. Abhängig vom aktuellen Bedarf
(Heizung oder Warmwasser oder kein Bedarf) schaltet die Steuereinrichtung 340 die
Heizeinrichtung 15 in den ersten oder zweiten Heizmodus oder in einen Standby-Betrieb.
[0080] Parallel zu dem elften Verfahrensschritt 555 ermittelt der Speichertemperatursensor
330 die Wassertemperatur TW des Warmwassers im Speichertank 65 in einem zwölften Verfahrensschritt
560.
[0081] In einem dreizehnten Verfahrensschritt 565, der auf den zwölften Verfahrensschritt
560 folgt, vergleicht die Steuereinrichtung 340 die Warmwassertemperatur TW mit dem
vordefinierten dritten Temperaturschwellenwert S3. Der dritte Temperaturschwellenwert
S3 ist möglicherweise geringer als der erste Temperaturschwellenwert S1 und größer
als der zweite Temperaturschwellenwert S2. Unterschreitet die Wassertemperatur TW
den dritten vordefinierten Temperaturschwellenwert S3, so fährt die Steuereinrichtung
340 mit dem vierzehnten Verfahrensschritt 570 fort. Überschreitet die Warmwassertemperatur
TW den vordefinierten Temperaturschwellenwert S3, so fährt die Steuereinrichtung 340
mit dem elften Verfahrensschritt 555 fort.
[0082] Im vierzehnten Verfahrensschritt 570 aktiviert die Steuereinrichtung 340 den elektrischen
Zuheizer 130, wobei als Führungsgröße zur Regelung des elektrischen Zuheizers 130
die Steuereinrichtung 340 den ersten Temperaturschwellenwert S1 als Sollwert für das
Warmwasser im Speichertank 65 nutzen kann.
[0083] Die Steuereinrichtung 340 führt den sechsten und siebten Verfahrensschritt 530, 535
parallel zu dem vierzehnten Verfahrensschritt 570 kontinuierlich durch zur Überprüfung,
ob der zweite Wärmetauscher 95 nun weit genug abgetaut ist. Erkennt die Steuereinrichtung
340, dass der zweite Wärmetauscher 95 abgetaut ist, so beendet die Steuereinrichtung
den Enteisungsmodus. Abhängig vom aktuellen Bedarf (Heizung oder Warmwasser oder kein
Bedarf) schaltet die Steuereinrichtung 340 die Heizeinrichtung in den ersten oder
zweiten Heizmodus oder in einen Standby-Betrieb.
[0084] Das oben beschriebene Verfahren und das Heizsystem 10 haben den Vorteil, dass durch
die parallele Anordnung des Kleinspeichers 135 ein Mindestvolumenstrom im ersten Verfahrensschritt
505 sichergestellt werden kann, unabhängig davon, ob der erste Heizkreis 20 geöffnet
oder geschlossen ist. Durch die Regelung der Primärkreispumpe 125, der ersten Sekundärkreispumpe
140 und der Wärmepumpe 30 wird zuverlässig eine vordefinierte Sollvorlauftemperatur
des Wärmefluids 170 am ersten Temperatursensor 310 sichergestellt, sodass der Kleinspeicher
135 besonders mit warmem Wärmefluid befüllt wird.
[0085] Das Volumen des Kleinspeichers 135 ist so gewählt, dass der Verdichter 105 zumindest
für die Mindestlaufzeit im ersten Verfahrensschritt 505 auch bei geschlossenem ersten
Heizkreis 20 zu betreiben ist. Dadurch kann eine hohe Lebensdauer des Verdichters
105 gewährleistet werden.
[0086] Ferner ist durch den Kleinspeicher 135 sichergestellt, dass der zweite Wärmetauscher
95 in den allermeisten Fällen im achten Verfahrensschritt 540 abgetaut werden kann
und nur in Ausnahmefällen der elfte bis vierzehnte Verfahrensschritt 555, 560, 565,
570 durchgeführt werden.
[0087] Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Heizsystems 10 gemäß einer zweiten
Ausführungsform.
[0088] Das Heizsystem 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in Fig. 1 gezeigten Heizsystem
10 ausgebildet. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des in Fig.
3 gezeigten Heizsystems 10 gegenüber dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Heizsystem
10 eingegangen.
[0089] Zusätzlich zu dem ersten Heizkreis 20 weist das Heizsystem 10 einen zweiten Heizkreis
410 auf. Zusätzlich weist die Wärmefluidtransporteinrichtung 35 neben dem ersten Heizkreisanschluss
150 und dem zweiten Heizkreisanschluss 155 einen dritten Heizkreisanschluss 415 und
einen vierten Heizkreisanschluss 420 auf. Der dritte Heizkreisanschluss 415 und der
vierte Heizkreisanschluss 420 sind mit dem zweiten Heizkreis 410 derart verbunden,
dass der zweite Heizkreis 410 vorlaufseitig mit dem dritten Heizkreisanschluss 415
und rücklaufseitig mit dem vierten Heizkreisanschluss 420 verbunden ist.
[0090] Zusätzlich kann zur Steuerung des zweiten Heizkreises 410, der beispielsweise als
Fußbodenheizung in dem Gebäude ausgebildet sein kann, die Wärmefluidtransporteinrichtung
35 ein Mischventil 425 und eine zweite Sekundärkreispumpe 430 aufweisen. Das Mischventil
425 ist eingangsseitig über eine vierzehnte Fluidleitung 435 mit einer dritten Verzweigung
440 verbunden, wobei die dritte Verzweigung 440 in die siebte Fluidleitung 235 eingebaut
ist. Ausgangsseitig ist über eine fünfzehnte Fluidleitung 445 das Mischventil 425
mit einer dritten Eingangsseite der zweiten Sekundärkreispumpe 430 verbunden. Ferner
ist das Mischventil 425 mit einem Bypass 450 verbunden, der parallel zu dem dritten
und vierten Heizkreisanschluss 415, 420 geführt ist. Der Bypass 450 und der vierte
Heizkreisanschluss 420 sind über eine sechzehnte Fluidleitung 455 an einer zweiten
Zusammenführung 460 mit der neunten Fluidleitung 245 verbunden. Der zweite Heizkreis
410 ist durch diese Ausgestaltung der Wärmefluidtransporteinrichtung 35 als gemischter
Heizkreis ausgebildet, während hingegen der erste Heizkreis 20 ungemischt ist.
[0091] Das Verfahren zum Betrieb des Heizsystems 10 kann im Wesentlichen identisch zu dem
in Fig. 2 erläuterten Verfahren durchgeführt werden. Im Folgenden wird ausschließlich
auf die Unterschiede eingegangen. Beim Enteisen wird im achten Verfahrensschritt 540
zusätzlich neben der ersten Sekundärkreispumpe 140 auch die zweite Sekundärkreispumpe
430 aktiviert und das Mischventil 425 derart durch die Steuereinrichtung 340 gestellt,
dass eine Rückströmung von der fünfzehnten Fluidleitung 445 über den Bypass 450 zu
dem Mischventil 425 vermieden wird. Das Wärmefluid 170 durchströmt somit nicht nur
den ersten Heizkreis 20, sondern auch den zweiten Heizkreis 410 und wird vom ersten
und zweiten Heizkreis 20, 410 über die zweite Zusammenführung 460 in die neunte Fluidleitung
245 eingeleitet und von dort aus in Richtung des ersten und zweiten Wärmetauschers
90, 95 zum Enteisen des zweiten Wärmetauschers 95 geführt.
[0092] Im elften Verfahrensschritt 555 wird zusätzlich zur ersten Sekundärkreispumpe 140
auch die zweite Sekundärkreispumpe 430 deaktiviert.
[0093] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Heizsystems 10 gemäß einer dritten
Ausführungsform.
[0094] Das Heizsystem 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in Figur 1 erläuterten Heizsystem
10 ausgebildet. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des in Fig.
4 gezeigten Heizsystems 10 gegenüber dem in den Figur 1 gezeigten Heizsystem 10 eingegangen.
In Fig. 4 wird gegenüber Fig. 3 auf den zweiten Heizkreis 410 und die entsprechende
Erweiterung der Wärmefluidtransporteinrichtung 35 verzichtet.
[0095] Ferner ist der Kleinspeicher 135 in der Ausführungsform besonders dünn ausgebildet
und kann beispielsweise als Rohr ausgebildet sein. Der Kleinspeicher 135 ist dabei
im Gegensatz zu der parallelen Verschaltung des Kleinspeichers 135 in Figuren 1 und
3 parallel zu dem ersten und zweiten Heizkreisanschluss 150, 155 seriell zwischen
der ersten Verzweigung 190 und dem ersten Heizkreisanschluss 150 angeordnet.
[0096] In Fig. 4 wird auf die erste Sekundärkreispumpe 140 verzichtet. In diesem Fall dient
auch die Primärkreispumpe 125 zur fluidischen Versorgung des ersten Heizkreises 20
mit Wärmefluid 170. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der erste Heizkreis
20 direkt mit dem ersten Wärmetauscher 90 fluidisch gekoppelt ist. Dadurch ist das
Heizsystem 10 besonders einfach und kostengünstig.
[0097] Der Kleinspeicher 135 ist fluidisch seriell zwischen der ersten Verzweigung 190 und
der zweiten Verzweigung 210 angeordnet. An der zweiten Verzweigung 210 ist parallel
zu dem ersten Heizkreisanschluss 150 und dem zweiten Heizkreisanschluss 155 ein Überströmventil
465 angeordnet. Das Überströmventil 465 kann einstellbar oder nicht-einstellbar ausgebildet
sein. Das Überströmventil 465 weist eine Schließstellung und eine Offenstellung auf,
wobei in einer Offenstellung das Überströmventil 465 die zweite Verzweigung 210 mit
der ersten Zusammenführung 250 fluidisch verbindet. In der Schließstellung trennt
das Überströmventil 465 fluidisch die zweite Verzweigung 210 von der ersten Zusammenführung
250. Das Überströmventil 465 befindet sich unterhalb eines vordefinierten Öffnungsdrucks
eingangsseitig des Überströmventils 465 in der Schließstellung. Überschreitet ein
Druck des Wärmefluids 170 eingangsseitig anliegend an dem Überströmventil 465 den
Öffnungsdruck, so wird das Überströmventil 465 in die Offenstellung geschalten, sodass
ein Überströmen des Wärmefluids 170 von der zweiten Verzweigung 210 über das Überströmventil
465 hin zu der ersten Zusammenführung 250 erfolgt.
[0098] Das Überströmventil 465 kann verschiedenartig ausgebildet sein. So kann es beispielsweise
elektronisch öffnend durch die Steuereinrichtung 340 angesteuert werden. Auch wäre
es möglich, dass das Überströmventil 465 federbelastet ist. Dabei kann das Überströmventil
465 einstellbar oder mit fixem Öffnungsdruck ausgebildet sein.
[0099] Von besonderem Vorteil ist, wenn der festgelegte Öffnungsdruck fest vorgegeben ist,
da dadurch eine Fehlerquelle bei der Installation des Heizsystems 10 vermieden wird.
Der Öffnungsdruck ist größer als eine Restförderhöhe für den angeschlossenen ersten
Heizkreis 20.
[0100] Durch die Integration des Überströmventils 465 und des Kleinspeichers 135 ist der
Installationsaufwand bei Installation des Heizsystems 10 im Gebäude reduziert.
[0101] Das Verfahren zum Enteisen des zweiten Wärmetauschers 95 ist im Wesentlichen identisch
zu dem in Fig. 2 erläuterten Betriebsverfahren. Im Folgenden wird ausschließlich auf
die Unterschiede des zum Betrieb des in Fig. 4 zeigten Heizsystems 10 gegenüber dem
in Fig. 2 erläuterten Verfahren eingegangen.
[0102] Im ersten Verfahrensschritt 505 durchströmt das Wärmefluid 170 den Kleinspeicher
135 auf dem Weg von der ersten Verzweigung 190 hin zu dem ersten Heizkreisanschluss
150. Dadurch ist der Kleinspeicher 135 bei Aktivierung der Primärkreispumpe 125 mit
besonders warmem Wärmefluid 170 befüllt.
[0103] Ist der erste Heizkreis 20 geschlossen, beispielsweise dadurch, dass die Steuerventile
des ersten Heizkreises 20 geschlossen sind oder die Thermostate abgedreht sind, so
wird die Durchströmung des Kleinspeichers 135 derart sichergestellt, dass die Steuereinrichtung
340 die Primärkreispumpe 125 derart ansteuert, dass die Primärkreispumpe 125, obwohl
der erste Heizkreis 20 geschlossen ist, weiterhin zumindest mit einem geringen Volumenstrom
das Wärmefluid 170 in Richtung des ersten Wärmetauschers 90 fördert. Ferner ist die
Wärmepumpe 30 aktiviert, sodass die erste Wärme Q̇
1 auf das Wärmefluid 170 im ersten Wärmetauscher 90 übertragen wird und das Wärmefluid
170 erwärmt wird. Die Primärkreispumpe 125 fördert das Wärmefluid 170 trotz abgeschaltetem
oder geschlossenem ersten Heizkreis 20 über die erste Verzweigung 190 durch den Kleinspeicher
135. Aufgrund des geschlossenen ersten Heizkreises 20 und der Förderung des Wärmefluids
170 steigt der Druck des Wärmefluids 170 eingangsseitig des Überströmventils 465 an.
Dabei steuert die Steuereinrichtung 340 die Primärkreispumpe 125 derart an, dass der
Druck eingangsseitig des Überströmventils 465 größer als der Öffnungsdruck ist und
das Überströmventil 465 von der Schließstellung in die Offenstellung übergeht und
das Wärmefluid 170 im Kreislauf über das Überströmventil 465 und das Drei-Wege-Ventil
145 zu der Primärkreispumpe 125 strömt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der
Kleinspeicher 135 mit warmem Wärmefluid 170 befüllt ist.
[0104] Im achten Verfahrensschritt 540 kann ebenso, wie im ersten Verfahrensschritt 505
erläutert, die Steuereinrichtung 340 die Primärkreispumpe 125 derart ansteuern, dass
eingangsseitig des Überströmventils 465 der Druck des Wärmefluids 170 größer als der
Öffnungsdruck des Überströmventils 465 ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das
in dem Kleinspeicher 135 gespeicherte Wärmefluid 170 über das Überströmventil 465
in Richtung des Drei-Wege-Ventils 145 gefördert werden kann. Ferner fördert die Primärkreispumpe
125 das warme Wärmefluid 170 von dem Kleinspeicher 135 stammend in Richtung des ersten
Wärmetauschers 90, in dem die zweite Wärme Q̇
2 im Enteisungsbetrieb aus dem warmen Wärmefluid 170 entnommen und über den Kältemittelkreislauf
100 an den zweiten Wärmetauscher 95 zum Enteisen des zweiten Wärmetauschers 95 übertragen
wird.
[0105] Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass genügend zweite Wärme Q̇
2 zur Verfügung zum Enteisen gestellt werden kann, auch wenn der erste Heizkreis 20
geschlossen ist. Insbesondere kann dadurch eine Komforteinbuße durch das im elften
Verfahrensschritt 555 möglicherweise notwendige weitere Entnehmen von zweiter Wärme
Q̇
2 aus dem Warmwasserspeicher 40 gering gehalten werden.
[0106] Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Heizsystems 10 gemäß einer vierten
Ausführungsform.
[0107] Das Heizsystem 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in Fig. 4 gezeigten Heizsystem
10 ausgebildet. Abweichend dazu ist in Fig. 5 der Kleinspeicher 135 mit einem deutlich
größeren Volumen ausgebildet als der in Fig. 4 gezeigte Kleinspeicher 135. Der in
Fig. 5 gezeigte Kleinspeicher 135 kann beispielsweise als Solar-Vorschalt-Gefäß ausgebildet
sein.
[0108] Die in Fig. 5 gezeigte serielle Anordnung mit einem Kleinspeicher 135 mit einem deutlich
größeren Volumen als in Fig. 4 gezeigt hat den Vorteil, dass auch ein großer zweiter
Wärmetauscher 95 zuverlässig enteist werden kann, ohne dass hierbei im Regelfall auf
die Entnahme von zweiter Wärme Q̇
2 aus dem Warmwasserspeicher 40 bei geschlossenem ersten Heizkreis 20 zurückgegriffen
werden muss.
[0109] Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung der Heizeinrichtung 15 eines Heizsystems
10 gemäß einer fünften Ausführungsform.
[0110] Die Heizeinrichtung 15 ist im Wesentlichen identisch zu der in Fig. 1 gezeigten Heizeinrichtung
15 ausgebildet. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des in Fig.
6 gezeigten Heizsystems 10 gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Heizsystem 10 eingegangen.
[0111] In der Ausführungsform weist beispielhaft die vierte Fluidleitung 195 einen ersten
Teilabschnitt 600 und einen zweiten Teilabschnitt 605 auf. Der zweite Teilabschnitt
605 ist beispielsweise aus einem gebogenen Kupferrohr ausgebildet.
[0112] Der erste Teilabschnitt 600 weist beispielsweise einen Kunststoff als Werkstoff auf
und ist vorgeformt. Beispielsweise kann der erste Teilabschnitt 600 als Bogenabschnitt
ausgebildet sein, der zumindest einen Winkel von wenigstens 45°, vorzugsweise von
wenigstens 90°, einschließt. Die Ausgestaltung des ersten Teilabschnitts 600 aus einer
vorgeformten Kunststoffleitung hat den Vorteil, dass die vierte Fluidleitung 195 im
Wesentlichen spannungsfrei oder zumindest spannungsarm montiert ist. Ferner kann ein
Toleranzausgleich zwischen dem zweiten Teilabschnitt 605 und einem Speichertank 65
im Wesentlichen spannungsfrei oder spannungsarm erzielt werden.
[0113] Die Ausgestaltung des ersten Teilabschnitts 600 mit einer vorgeformten Kunststoffleitung
hat den Vorteil, dass gegenüber einer festen Kupferrohrverbindung einige Millimeter
Toleranz durch die vorgeformte Kunststoffleitung des ersten Teilabschnitts 600 ausgeglichen
werden können.
[0114] Die dreizehnte Fluidleitung 285 kann analog zu der vierten Fluidleitung 195 ausgebildet
sein. Abweichend dazu ist die dreizehnte Fluidleitung 285 vollständig aus einem Kunststoff
gefertigt und vorgeformt.
[0115] Fig. 7 zeigt einen in Fig. 6 markierten Ausschnitt A des in Fig. 6 gezeigten Heizsystems
10.
[0116] Durch die Ausgestaltung der dreizehnten Fluidleitung 285 aus einem vorgeformten Kunststoff
kann in räumlich engem Abstand die dreizehnte Fluidleitung 285 an der vierten Fluidleitung
195 im Bereich des zweiten Teilabschnitts 605 vorbeigeführt werden. Dadurch ist ein
Bauraumbedarf des Heizsystems 10 besonders gering.
[0117] Fig. 8 und Fig. 9 zeigen Draufsichten auf einen in Fig. 6 markierten Ausschnitt B.
[0118] Um den zweiten Teilabschnitt 605 mit dem ersten Teilabschnitt 600 zu verbinden, ist
in der Ausführungsform ein Klemmmittel 610 vorgesehen. Das Klemmmittel 610 kann beispielsweise
als Federclip ausgebildet sein, der umfangsseitig den ersten Teilabschnitt 600 umgreift
und den ersten Teilabschnitt 600 an dem zweiten Teilabschnitt 605 fixiert. Dabei ist
der erste Teilabschnitt 600 auf den zweiten Teilabschnitt 605 aufgesteckt und durch
das Klemmmittel 610 formschlüssig und kraftschlüssig fixiert.
[0119] Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die vierte und dreizehnte Fluidleitung
195, 285 besonders einfach und kostengünstig fluiddicht montiert werden kann. Ferner
kann das Klemmmittel 610 zerstörungsfrei reversibel gelöst werden.
[0120] Im Vergleich zu dem zweiten Teilabschnitt 605 bietet der erste Teilabschnitt 600
den Vorteil, dass Biegungen im Raum besonders eng und kostengünstig geführt werden
können. Ferner kann der erste Teilabschnitt 600 und die dreizehnte Fluidleitung 285
besonders einfach und kostengünstig beispielsweise durch thermische Verformung zur
Vorformung des ersten Teilabschnitts 600 und der dreizehnten Fluidleitung 285 hergestellt
werden. Ferner sind Geometrien herstellbar, die mittels eines Kupferrohrs nicht herstellbar
sind.
[0121] Es wird darauf hingewiesen, dass im Beispiel die vorgeformte Kunststoffleitung im
ersten Teilabschnitt 600 und in der dreizehnten Fluidleitung 285 beispielhaft vorgesehen
ist. Selbstverständlich kann zumindest eine der anderen Fluidleitungen 175, 180, 185,
195, 205, 230, 235, 240, 245, 255, 275, 280, 435, 445, 455 durch eine vorgeformte
Kunststoffleitung zumindest abschnittsweise ausgebildet sein.
1. Heizeinrichtung (15) zum Beheizen eines Gebäudes,
aufweisend eine Wärmepumpe (30) mit einem ersten Wärmetauscher (90) und eine Wärmefluidtransporteinrichtung
(35) mit einer Primärkreispumpe (125), wenigstens einem ersten Heizkreisanschluss
(150) und einem zweiten Heizkreisanschluss (155), wobei die Wärmefluidtransporteinrichtung
(35) mit einem Wärmefluid (170) füllbar ist und ausgebildet ist, das Wärmefluid (170)
zu transportieren und zu verteilen, wobei eine erste Sekundärseite (120) des ersten
Wärmetauschers (90) mit dem ersten und/oder zweiten Heizkreisanschluss (150, 155)
fluidisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmefluidtransporteinrichtung (35) einen Kleinspeicher (135) zum Zwischenspeichern
des Wärmefluids (170) aufweist, wobei der Kleinspeicher (135) fluidisch mit dem ersten
Heizkreisanschluss (150) und/oder mit der ersten Sekundärseite (120) des ersten Wärmetauschers
(90) verbunden ist, wobei die Primärkreispumpe (125) ausgebildet ist, das Wärmefluid
(170) zwischen der ersten Sekundärseite (120) und dem Kleinspeicher (135) zu fördern.
2. Heizeinrichtung (15) nach Anspruch 1,
wobei der Kleinspeicher (135) parallel zu dem ersten Heizkreisanschluss (150) und
dem zweiten Heizkreisanschluss (155) angeordnet ist.
3. Heizeinrichtung (15) nach Anspruch 1,
wobei der Kleinspeicher (135) zwischen dem ersten Heizkreisanschluss (150) und der
ersten Sekundärseite (120) des ersten Wärmetauschers (90) seriell angeordnet ist.
4. Heizeinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwischen dem Kleinspeicher (135) und dem ersten Heizkreisanschluss (150) mindestens
eine erste Sekundärkreispumpe (140) angeordnet ist, wobei die erste Sekundärkreispumpe
(140) ausgebildet ist, das Wärmefluid (170) zwischen dem Kleinspeicher (135) und dem
ersten Heizkreisanschluss (150) zu fördern.
5. Heizeinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Wärmefluidtransporteinrichtung (35) ein Überströmventil (465) aufweist,
wobei das Überströmventil (465) eine Schließstellung und eine Offenstellung aufweist,
wobei das Überströmventil (465) bei Unterschreiten eines vordefinierten Öffnungsdrucks
an dem Überströmventil (465) in die Schließstellung geschalten ist, wobei das Überströmventil
(465) bei Überschreiten des vordefinierten Öffnungsdrucks an dem Überströmventil (465)
in die Offenstellung geschalten ist, wobei das Überströmventil (465) parallel zu dem
ersten Heizkreisanschluss (150) und dem zweiten Heizkreisanschluss (155) angeordnet
ist.
6. Heizeinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Warmwasserspeicher
(40) mit einem Speichertank (65) und einem im Speichertank (65) angeordneten Warmwasserwärmetauscher
(70), wobei der Speichertank (65) ausgebildet ist, Warmwasser zu speichern, wobei
die Wärmefluidtransporteinrichtung (35) ein Drei-Wege-Ventil (145) aufweist, wobei
ein erster Ventilanschluss (260) des Drei-Wege-Ventils (145) mit dem zweiten Heizkreisanschluss
(155) und ein zweiter Ventilanschluss (265) des Drei-Wege-Ventils (145) mit der Primärkreispumpe
(125) fluidisch verbunden ist, wobei eine erste Seite (200) des Warmwasserwärmetauschers
(70) mit einer zwischen der ersten Sekundärseite (120) und dem Kleinspeicher (135)
angeordneten ersten Verzweigung (190) fluidisch verbunden ist, wobei eine zweite Seite
(290) des Warmwasserwärmetauschers (70) mit einem dritten Ventilanschluss (270) des
Drei-Wege-Ventils (145) fluidisch verbunden ist, wobei das Drei-Wege-Ventil (145)
eine erste Ventilstellung und wenigstens eine zur ersten Ventilstellung unterschiedliche
zweite Ventilstellung aufweist, wobei in der ersten Ventilstellung das Drei-Wege-Ventil
(145) den zweiten Heizkreisanschluss (155) mit der Primärkreispumpe (125) fluidisch
verbindet, wobei in der zweiten Ventilstellung das Drei-Wege-Ventil (145) die zweite
Seite des Warmwasserwärmetauschers (70) mit der Primärkreispumpe (125) fluidisch verbindet.
7. Heizeinrichtung (15) nach Anspruch 6 und Anspruch 2,
wobei der Kleinspeicher (135) einen ersten Speicheranschluss (215) und einen zweiten
Speicheranschluss (220) aufweist, wobei der erste Speicheranschluss (215) zwischen
der ersten Verzweigung (190) und dem ersten Heizkreisanschluss (150) angeschlossen
ist, wobei der zweite Speicheranschluss (220) zwischen dem zweiten Heizkreisanschluss
(155) und dem Drei-Wege-Ventil (145) angeschlossen ist,
8. Heizeinrichtung nach Anspruch 6 und Anspruch 3,
wobei der Kleinspeicher (135) einen ersten Speicheranschluss (215) und einen zweiten
Speicheranschluss (220) aufweist, wobei der erste Speicheranschluss (215) mit der
ersten Verzweigung (190) und der zweite Speicheranschluss (220) mit dem ersten Heizkreisanschluss
(150) fluidisch verbunden sind, wobei der Kleinspeicher (135) die erste Verzweigung
(190) mit dem ersten Heizkreisanschluss (150) fluidisch verbindet.
9. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Außeneinheit
(45) und eine Inneneinheit (50), wobei die Wärmepumpe (30) in der Außeneinheit (45)
angeordnet ist und wenigstens einen zweiten Wärmetauscher (95) aufweist, wobei der
zweite Wärmetauscher (95) fluidisch mit dem ersten Wärmetauscher (90) zum Wärmeaustausch
verbunden ist, wobei in der Inneneinheit (50) die Wärmefluidtransporteinrichtung (35)
und der Kleinspeicher (135) angeordnet sind.
10. Heizeinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Fluidleitung
(175, 180, 185, 195, 205, 230, 235, 240, 245, 255, 275, 280, 285, 435, 445, 455) zur
Führung des Wärmefluids (170), wobei die Fluidleitung (175, 180, 185, 195, 205, 230,
235, 240, 245, 255, 275, 280, 285, 435, 445, 455) wenigstens einen Bogenabschnitt
aufweist, wobei der Bogenabschnitt zumindest einen Winkel von wenigstens 45°, vorzugsweise
wenigstens 90°, einschließt, wobei die Fluidleitung (175, 180, 185, 195, 205, 230,
235, 240, 245, 255, 275, 280, 285, 435, 445, 455) wenigstens einen Kunststoff aufweist
und vorgeformt ist, wobei vorzugsweise die Fluidleitung (175, 180, 185, 195, 205,
230, 235, 240, 245, 255, 275, 280, 285, 435, 445, 455) spannungsfrei oder spannungsarm
angeordnet ist.
11. Heizsystem (10),
aufweisend eine Heizeinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen
ersten Heizkreis (20), wobei der erste Heizkreis (20) an dem ersten Heizkreisanschluss
(150) und an dem zweiten Heizkreisanschluss (155) angeschlossen ist und mit dem Wärmefluid
(170) befüllt ist, wobei die Primärkreispumpe (125) ausgebildet ist, das Wärmefluid
zwischen dem Kleinspeicher (135) und der ersten Sekundärseite (120) des ersten Wärmetauschers
(90) zu fördern.
12. Verfahren zum Enteisen einer Heizeinrichtung (15) mit einer Wärmepumpe (30), einem
Warmwasserspeicher (40) und einer Wärmefluidtransporteinrichtung (35),
wobei die Wärmepumpe (30) einen Kältemittelkreislauf (100) mit einem Kältemittel (115)
und jeweils einen in den Kältemittelkreislauf (100) eingebundenen Verdichter (105),
einen ersten Wärmetauscher (90), und einen zweiten Wärmetauscher (95) aufweist, wobei
die Wärmepumpe (30) zum Betreiben der Heizeinrichtung (15) zumindest einen Enteisungsmodus
aufweist, in dem die Wärmepumpe (30) zum gezielten Erwärmen des zweiten Wärmetauschers
(95) betrieben wird, wobei eine Primärkreispumpe (125) der Wärmefluidtransporteinrichtung
(35) aktiviert wird und das erwärmte Wärmefluid (170) zu dem ersten Wärmetauscher
(90) gefördert wird, wobei eine zweite Wärme (Q̇2) von dem Wärmefluid (170) an das Kältemittel (115) übertragen wird, wobei das Kältemittel
(115) in dem Kältemittelkreislauf (100) zirkuliert und das Kältemittel (115) die zweite
Wärme (Q̇2) an den zweiten Wärmetauscher (95) überträgt, wobei mit der zweiten Wärme (Q̇2) der zweite Wärmetauscher (95) enteist wird, wobei bei Erreichen eines vordefinierten
Betriebsparameters der Heizeinrichtung (15), insbesondere einer Temperatur (T2) des
Wärmefluids (170), das Wärmefluid (170) durch den Warmwasserspeicher (40) geführt
wird und die zweite Wärme (Q̇2) zum Enteisen des zweiten Wärmetauschers (95) zumindest teilweise aus dem Warmwasserspeicher
(40) entnommen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
wobei im Enteisungsmodus vor Erreichen des vordefinierten Betriebsparameters das Wärmefluid
(170) aus einem Kleinspeicher (135) der Wärmefluidtransporteinrichtung (35) zu dem
ersten Wärmetauscher (90) gefördert wird, wobei die zweite Wärme (Q̇2) zum Enteisen des zweiten Wärmetauschers (95) von dem aus dem im Kleinspeicher (135)
gespeicherten Wärmefluid (170) an den ersten Wärmetauscher (90) übertragen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
wobei im Heizmodus die Primärkreispumpe (125) derart gesteuert wird, dass das Wärmefluid
(170) einen Druck aufweist, der größer ist als ein Öffnungsdruck eines Überströmventils
(465) der Wärmefluidtransporteinrichtung (35).