Kirnich, Walter (Floridusgasse 26/23, Wien, A-1210, AT)
| 1. | Vorrichtung zur Wärmezu und/oder abfuhr zu zumindest einem Verbrau¬ cher (16, 22, 21), wie beispielsweise einem Schwimmbecken, einer Raum¬ heizanlage und/oder Raumklimatisierungsanlage, mit zumindest einem So¬ larabsorber (1) mit zumindest einem einen flüssigen Wärmeträger führen¬ den Absorberkreislauf (Ia; Ib), einer Wärmepumpe (9) und einem Ver¬ dampferkreislauf (2), der den Solarabsorber (1) mit einem Verdampfer (9a) der Wärmepumpe (9) verbindet, wobei im Verdampferkreislauf (2) eine Pumpe (5) vorgesehen ist, und wobei als Überhitzungsschutzeinrichtung ein Rücklaufleitungsabschnitt (2b) des Verdampferkreislaufes (2) mit einem Vorlaufleitungsabschnitt (2a) des Verdampferkreislaufes (2) über eine erste Bypassleitung (4) verbunden ist, wobei ein erstes Mischventil (3), insbeson¬ dere im Rücklaufleitungsabschnitt (2b) oder der ersten Bypassleitung (4), vorgesehen ist, mit dem kälterer Wärmeträger aus dem Rücklaufleitungsab¬ schnitt (2b) dem Vorlaufleitungsabschnitt (2a) beigemischt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei getrennte Absorberkreis¬ läufe (Ia, Ib) vorliegen, die mit unterschiedlichen oder gleichen Wärmeträ¬ gern zumindest einen Verbraucher, vorzugsweise zumindest zwei unter¬ schiedliche Verbraucher, mit unterschiedlichen Temperaturen versorgen. |
| 2. | Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Solar¬ absorber (1) als Mehrleitungsabsorber, vorzugsweise als Zweileitungsabsor¬ ber, ausgeführt ist. |
| 3. | Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absorberkreislauf (Ia) den Verdampferkreislauf (2) der Wärmepumpe (9) und der andere Absorberkreislauf (Ib) einen Solarkreislauf (20) mit direkt angebundenen Verbrauchern (16) versorgt. |
| 4. | Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Konden¬ satorkreislauf (11) den Kondensator (9b) der Wärmepumpe (9) über zu¬ mindest eine Vorlaufleitung (IIa, IIa1, 21a, 22a) und zumindest eine Rück¬ laufleitung (IIb, IIb', 21b, 22b) mit einem oder mehreren Verbrauchern (16, 21, 22) verbindet. |
| 5. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (14) vorgesehen ist, der den Kondensatorkreislauf (11) mit zumindest einem Verbraucherkreislauf (15, 18, 19) verbindet. |
| 6. | Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu¬ mindest ein Verbraucherkreislauf (15) über Vorlauf und Rücklaufleitungen (22a, 22b) direkt mit dem Kondensator (9b) der Wärmepumpe (9) verbun¬ den ist. |
| 7. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass den Verbrauchern (16, 21, 22) Absperrventile (15a, 15b, 17a, 17b, 18a, 18b, 19a, 19b) vorgeschaltet sind. |
| 8. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorlaufleitung (IIa, IIa1, 21a, 22a) und in der Rücklaufleitung (IIb, IIb1, 21b, 22b) des Kondensatorkreislaufes (11) Absperrventile (10a, 10b) zum Trennen der kondensatorseitigen Vorlauf und Rücklaufabschnitte (IIa, IIb) von den verbraucherseitigen Vorlauf und Rücklaufabschnitten (Ha', Hb', 21a, 21b, 22a, 22b) vorgesehen sind, und dass Absperrventile (6a, 6b) in der Vorlaufleitung (2a, 2a') und in der Rücklaufleitung (2b, 2b') des Verdampferkreislaufes (2) zum Trennen der absorberseitigen Vorlauf und Rücklaufabschnitte (2a1, 2b') von den verdampferseitigen Vorlauf und Rücklaufabschnitten (2a, 2b) vorgesehen sind, wobei die verbraucherseiti¬ gen Vorlauf und Rücklaufleitungsabschnitte (Ha1, Hb') des Kondensator¬ kreislaufes (11) über Umgehungsleitungen (23) mit den verdampferseitigen Vor und Rücklaufleitungsabschnitten (2a, 2b) des Verdampferkreislaufes (2) der Wärmepumpe (9) verbunden sind und die kondensatorseitigen Vor¬ lauf und Rücklaufleitungsabschnitte (Ha, Hb) des Kondensatorkreislaufes (H) über Rückkühlleitungen (24) mit den absorberseitigen Vor und Rück¬ laufleitungsabschnitten (2a1, 2b') des Verdampferkreislaufes (2) verbunden sind. |
| 9. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zusätzliche Überhitzungsschutzeinrichtung vorgesehen ist. |
| 10. | Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätz¬ liche Überhitzungsschutzeinrichtung die Rückkühlleitungen (24) mit zumin¬ dest einer zusätzlichen Vorrichtung (29), insbesondere Glykolrückkühler, zur Abwärmevernichtung verbunden sind. H. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Überhitzungsschutzeinrichtung die verbraucherseitigen Vor und Rücklaufleitungsabschnitte (Ha', Hb') des Kondensatorkreislaufes (H) über eine zweite Bypassleitung (30) verbunden sind, wobei ein zweites Mischventil (12), insbesondere im Rücklaufleitungsabschnitt (Hb'), vorge¬ sehen ist, mit dem kälterer Wärmeträger aus dem Rücklaufleitungsabschnitt (Hb') dem Vorlaufleitungsabschnitt (Ha') beigemischt werden kann. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeich¬ net, dass als zusätzliche Überhitzungsschutzeinrichtung der vorzugsweise verdampferseitige Vorlaufleitungsabschnitt (2b) des Verdampferkreislaufes (2) vorzugsweise über einen Wärmetauscher (33) mit zumindest einem Ver¬ braucher (35) verbunden ist. |
| 11. | 13 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich¬ net, dass das erste und/oder zweite Mischventil (3, 12) als Zweiwegventil oder als Dreiwegventil ausgeführt ist. |
| 12. | 14 Verfahren zur Wärmezu und/oder abfuhr zu Verbrauchern (16, 22, 21, 35) wie beispielsweise einem Schwimmbecken, einer Raumheizanlage und/oder RaumklimatisierungsAnlage, mit einer Vorrichtung mit zumindest einem Solarabsorber (1) mit zumindest einem einen flüssigen Wärmeträger füh¬ renden Absorberkreislauf (Ia; Ib), einer Wärmepumpe (9) und einem Ver¬ dampferkreislauf (2), der den Solarabsorber (1) mit dem Verdampfer (9a) der Wärmepumpe (9) verbindet, wobei im Verdampferkreislauf (2) eine Pumpe (5) vorgesehen ist, und wobei als Überhitzungsschutzmaßnahme der Rücklaufleitungsabschnitt (2b) des Verdampferkreislaufes (2) mit dem Vor¬ laufleitungsabschnitt (2a) des Verdampferkreislaufes (2) über eine erste Bypassleitung (4) verbunden wird, und wobei über ein erstes Mischventil (3) ein kälterer Wärmeträger aus dem Rücklaufleitungsabschnitt (2b) dem Vor¬ laufleitungsabschnitt (2a) beigemischt werden kann, nach einem der An¬ sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei getrenn¬ te Absorberkreisläufe (Ia, Ib) zumindest einen Verbraucher, vorzugsweise zumindest zwei unterschiedliche Verbraucher, mit unterschiedlichen Tem¬ peraturen versorgen. |
| 13. | 15 Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Misch¬ ventil (3) entsprechend der Temperatur des Wärmeträgers im Vorlauflei¬ tungsabschnitt (2a) des Verdampferkreislaufes (2) geregelt wird. |
| 14. | 16 Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zu¬ mindest eine zusätzliche Überhitzungsschutzmaßnahme durchgeführt wird. |
| 15. | 17 Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätz¬ liche Überhitzungsschutzmaßnahme die Fördermenge der Pumpe (5) des Verdampferkreislaufes (2) mit steigender Temperatur des Wärmeträgers im Vorlaufleitungsabschnitt (2a) erhöht wird. |
| 16. | 18 Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Förder¬ menge der Pumpe (5) in Abhängigkeit von der Außentemperatur geregelt wird. |
| 17. | Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung zwischen Solarkreislauf (20) und Kondensatorkreis¬ lauf (11) von der Außentemperatur und vom Bedarf des Verbrauchers (16) geregelt wird. |
| 18. | Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei hohem Wärmeangebot durch die Sonnenstrahlung der Solarkreis¬ lauf (20) durch Öffnen der Absperrventile (17a, 17b) des Solarkreislaufes (20) und bei geringem Wärmeangebot durch Sonnenstrahlung zusätzlich oder alternativ dazu der Verbraucherkreislauf (33) und/oder der Kondensa¬ torkreislauf (11) durch Öffnen der Absperrventile (15a, 15b) zur Versorgung des Verbrauchers (16) in Betrieb geht. |
| 19. | Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme einer Klimaanlage (21) über einen Kreislauf, der aus Vor und Rücklaufleitung (21a, 21b) der Klimaanlage (21), aus verbraucherseiti gen Vor und Rücklaufleitungsabschnitten (IIa1, IIb'), aus Umgehungslei¬ tungen (23) und den verdampferseitigen Vor und Rücklaufleitungsab¬ schnitten (2a, 2b) besteht, dem Verdampfer (9a) der Wärmepumpe (9) zu¬ geführt wird. |
| 20. | Verfahren nach einenf der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Überhitzungsschutzmaßnahme für die Wärmepumpe (9) die Begrenzung der Kältemitteltemperatur der Wärmepumpe (9) durch Bei¬ mischung von kälterem Wärmeträger aus einem verbraucherseitigen Rück¬ laufleitungsabschnitt (Hb') des Kondensatorkreislaufes (11) zu einem ver¬ braucherseitigen Vorlaufleitungsabschnitt (Ha') des Kondensatorkreislaufes (11) über ein zweites Mischventil (12) erfolgt. |
| 21. | Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mischventil (12) entsprechend der Temperatur des Wärmeträgers in dem verbraucherseitigen Vorlaufleitungsabschnitt (Ha') des Kondensatorkreis¬ laufes (11) geregelt wird. |
| 22. | Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermenge der Pumpe (13) des Kondensatorkreislaufes (11) mit steigender Temperatur des Wärmeträgers im Vorlaufleitungsabschnitt (Ha, Ha') erhöht wird. |
| 23. | Verfahren nach Anspruch 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermenge der Pumpe (13) des Kondensatorkreislaufes (11) in Abhängig¬ keit von der Außentemperatur geregelt wird. |
| 24. | Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Überhitzungsschutzmaßnahme die Abwärme aus der Wärmepumpe (9) über den Kreislauf, der aus den kondensatorseitigen Vor und Rücklaufleitungsabschnitten (IIa, IIb) des Kondensatorkreislaufes (11), aus den Rückkühlleitungen (24), aus den absorberseitigen Vor und Rücklaufleitungsabschnitten (2a1, 2b1) und dem Absorberleitungssystem (Ia) und/oder dem Kreislauf (25) einer zusätzlichen Vorrichtung (29) zur Abwärmevernichtung, insbesondere einem Glykolrückkühler, besteht, abge¬ führt wird. |
| 25. | Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auftei¬ lung der abzugebenden Abwärmeenergie zwischen Solarabsorber (1) und der zusätzlichen Vorrichtung (29) zur Abwärmevernichtung mittels zumin¬ dest einem in der Rückkühlleitung (24a) angeordneten Ventil (25a, 25b) und dem ersten Mischventil (3) in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Temperatur des Wärmeträgers in der Vorlaufleitung (24a) der Rückkühlleitung (24) geregelt wird. |
| 26. | Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (8a, 8b) in den Umgehungsleitungen (23) und die Ventile (26a, 26b) in der Verdampferleitung (2) in Abhängigkeit von Außentem¬ peratur und/oder Zeitvorgaben und/oder dem Betriebszustand der Wärme¬ pumpe (9) geregelt werden. |
| 27. | Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass zur Direkt¬ nutzung des Absorbers (1) bei abgeschalteter Wärmepumpe (9) der Ver¬ dampferkreislauf (2) über eine Umgehungsleitung (23) mit dem Kondensa¬ torkreislauf (11) verbunden wird, wobei die verdampferseitige Absperrven¬ tile (26a, 26b) geschlossen und Absperrventile (8a, 8b) in der Umgehungs¬ leitung geöffnet werden. |
| 28. | Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Überhitzungsschutzmaßnahme der verdampferseitige Vorlaufleitungsabschnitt (2b) des Verdampferkreislaufes (2) vorzugsweise über einen zweiten Wärmetauscher (33) mit zumindest einem Verbraucher (35) verbunden wird. |
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmezu- und/oder -abfuhr zu zu¬ mindest einem Verbraucher, wie beispielsweise einem Schwimmbecken, einer Raumheizanlage und/oder Raumklimatisierungsanlage, mit zumindest einem So¬ larabsorber mit zumindest einem einen flüssigen Wärmeträger führenden Absor¬ berkreislauf, einer Wärmepumpe und einem Verdampferkreislauf, der den Solar¬ absorber mit einem Verdampfer der Wärmepumpe verbindet, wobei im Ver¬ dampferkreislauf eine Pumpe vorgesehen ist, und wobei als Überhitzungsschutz- einrichtung ein Rücklaufleitungsabschnitt des Verdampferkreislaufes mit einem Vorlaufleitungsabschnitt des Verdampferkreislaufes über eine erste Bypassleitung verbunden ist, wobei ein erstes Nischventil, insbesondere im Rücklaufleitungsab¬ schnitt oder der ersten Bypassleitung, vorgesehen ist, mit dem kälterer Wärme¬ träger aus dem Rücklaufleitungsabschnitt dem Vorlaufleitungsabschnitt beige¬ mischt werden kann.
Bei Wärmepumpen wird die Eintrittstemperatur des Wärmeträgers in den Ver¬ dampfer auf eine Maximaltemperatur begrenzt, um eine Überhitzung des Kälte¬ mittels in der Wärmepumpe und somit Beschädigungen der Wärmepumpe zu verhindern. In der Regel wird dies durch Verfahren zur Energiegewinnung mit weniger hohen Temperatur (z.B. Energie aus Erdwärme) und/oder durch Ab¬ schalten der Wärmepumpe bewerkstelligt.
Aus der DE 29 36 656 Al ist eine Heizungsanlage mit einer Wärmepumpe be¬ kannt, deren Verdampfer von einem Sonnenkollektor über ein in einem geschlos¬ senen Zwischenkreislauf umlaufendes Wärmeträgermedium gespeist ist und de¬ ren Antriebsmotor durch aus dem Verdampfer angesaugtes, dampfförmiges Käl¬ temittel gekühlt ist. Der Zwischenkreislauf weist eine den Sonnenkollektor um¬ gehende Bypassleitung auf, welche in Abhängigkeit der Temperatur des Wärme¬ trägermediums im Zulauf zum Verdampfer derart gesteuert ist, dass oberhalb einer vorgegebenen Temperatur mindestens ein Teil des aus dem Verdampfer austretenden, bereits abgekühlten Wärmeträgermediums dem Zulauf des Ver¬ dampfers unter Umgehung des Sonnenkollektors direkt zugeführt wird. Der Son¬ nenkollektor ist als Einleitungskollektorsystem ausgeführt, wodurch Verbraucher im wesentlichen nur mit einem Temperaturniveau versorgt werden können.
Wärmepumpen können auch zur Erzeugung von Kälte, z.B. für Raumklimaanla¬ gen verwendet werden, wobei die dabei entstehende Abwärme über so genannte Rückkühler abgeführt wird. Eine zwischengeschaltete Rückgewinnung dieser Ab- wärme gilt als Stand der Technik. Speziell in besiedeltem Gebiet ist die Lärmbe¬ lästigung durch externe Rückkühler störend, zumeist in der Nacht, wo zu wenig Bedarf an Wärmeenergie besteht, um die Abwärme anderwärtig zu benutzen. Extrem leise Rückkühler sind in der Regel sehr groß und noch dazu sehr teuer in der Anschaffung.
Aufgabe der Erfindung ist es, mehr als ein Temperaturniveau zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das System effektiv vor Über¬ hitzung zu schützen.
Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, dass zumindest zwei getrennte Absorber¬ kreisläufe vorliegen, die mit unterschiedlichen oder gleichen Wärmeträgern zu¬ mindest einen Verbraucher, vorzugsweise zumindest zwei unterschiedliche Ver¬ braucher, mit unterschiedlichen Temperaturen versorgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Solarabsorber als Mehrleitungsabsorber, vorzugsweise als Zwei¬ leitungsabsorber, ausgeführt ist. Alternativ dazu können die Absorberkreisläufe auch jeweils durch eigene Solarabsorber gebildet sein.
Ein Kondensatorkreislauf kann dabei den Kondensator der Wärmepumpe über eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung mit einem oder mehreren Verbrau¬ chern verbinden. Um auf einfache Weise mehrere Verbraucher über die Wärme¬ pumpe zu versorgen, kann ein Wärmetauscher vorgesehen sein, der den Kon¬ densatorkreislauf mit zumindest einem Verbraucherkreislauf verbindet. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass zumindest ein Verbraucherkreislauf über Vorlauf- und Rücklaufleitungen direkt mit dem Kondensator der Wärmepumpe verbunden ist.
Vorzugsweise wird die Umschaltung zwischen Solarkreislauf und Kondensator¬ kreislauf von der Außentemperatur und vom Bedarf des Verbrauchers geregelt. Auf diese Weise kann die zur Verfügung gestellte Wärmeenergie den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
Eine individuelle Steuerung der einzelnen Verbraucher kann durchgeführt wer¬ den, wenn den Verbrauchern Absperrventile vorgeschaltet sind. Weiters kann vorgesehen sein, dass in der Vorlaufleitung und in der Rücklaufleitung des Kon¬ densatorkreislaufes Absperrventile zum Trennen der kondensatorseitigen Vor¬ lauf- und Rücklaufabschnitte von den verbraucherseitigen Vorlauf- und Rücklauf¬ abschnitten vorgesehen sind, und dass Absperrventile in der Vorlaufleitung und in der Rücklaufleitung des Verdampferkreislaufes zum Trennen der absorberseiti- gen Vorlauf- und Rücklaufabschnitte von den verdampferseitigen Vorlauf- und Rücklaufabschnitten vorgesehen sind, wobei die verbraucherseitigen Vorlauf- und Rücklaufleitungsabschnitte des Kondensatorkreislaufes über Umgehungsleitungen mit den verdampferseitigen Vor- und Rücklaufleitungsabschnitten des Verdamp¬ ferkreislaufes der Wärmepumpe verbunden sind und die kondensatorseitigen Vorlauf- und Rücklaufleitungsabschnitte des Kondensatorkreislaufes über Rück¬ kühlleitungen mit den absorberseitigen Vor- und Rücklaufleitungsabschnitten des Verdampferkreislaufes verbunden sind.
Um eine Überhitzung des Wärmetauschers zu vermeiden, wird über das in der Rücklaufleitung des Verdampferkreislaufes oder in der ersten Bypassleitung zwi¬ schen Vor- und Rücklaufleitung des Verdampferkreislaufes angeordnete erste Mischventil kälterer Wärmeträger aus der Rücklaufleitung der Vorlaufleitung zu¬ gemischt. Das erste Mischventil wird entsprechend der Temperatur des Wärme¬ trägers im Vorlaufleitungsabschnitt des Verdampferkreislaufes geregelt. Das erste Mischventil kann dabei als Dreiwegventil oder als ein - in der Bypassleitung angeordnetes - Zweiwegventil ausgeführt sein.
Um den Überhitzungsschutz für die Wärmepumpe zu verbessern ist zumindest eine zusätzliche Überhitzungsschutzeinrichtung bzw. Überhitzungsschutzmaß- nahme von Vorteil. Diese kann darin bestehen, dass die Rückkühlleitungen mit einer zusätzlichen Vorrichtung zur Abwärmevernichtung, insbesondere einem Glykolrückkühler, verbunden sind. Eine Aufteilung der abzugebenden Abwärme- energie zwischen Solarabsorber und der zusätzlichen Vorrichtung zur Abwärme¬ vernichtung wird mittels zumindest einem Absperrventil in der Rückkühlleitung und dem ersten Mischventil in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Temperatur des Wärmeträgers in der Vorlaufleitung der Rückkühlleitung gere¬ gelt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass als zusätz¬ liche Überhitzungsschutzmaßnahme der verdampferseitige Vorlaufleitungsab¬ schnitt des Verdampferkreislaufes, vorzugsweise über einen zweiten Wärmetau¬ scher, mit zumindest einem Verbraucher verbunden wird.
Als zusätzliche Überhitzungsschutzeinrichtung können auch die verbraucherseiti- gen Vor- und Rücklaufleitungsabschnitte des Kondensatorkreislaufes mit der Vorlaufleitung des Kondensatorkreislaufes über eine zweite Bypassleitung ver¬ bunden sein, wobei ein zweites Mischventil, insbesondere im Rücklaufleitungsab¬ schnitt, vorgesehen sein kann, mit dem kälterer Wärmeträger aus dem Rück¬ laufleitungsabschnitt dem Vorlaufleitungsabschnitt beigemischt werden kann. Auch dieses zweite Mischventil kann entsprechend der Temperatur des Wärme¬ trägers in der Vorlaufleitung des Kondensatorkreislaufes geregelt werden.
Als weitere zusätzliche Überhitzungsschutzmaßnahme kann die Fördermenge der Pumpe des Verdampferkreislaufes und/oder der Pumpe des Kondensatorkreis¬ laufes, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Außentemperatur, mit steigender Temperatur des Wärmeträgers in der Vorlaufleitung erhöht werden. Zumindest ein Verbraucher kann sowohl mit dem Solarkreislauf, als auch über einen Verbraucherkreislauf und gegebenenfalls über den Kondensatorkreislauf mit der Wärmepumpe verbunden sein.
Bei hohem Wärmeangebot durch die Sonnenstrahlung werden die Absperrventile des Solarkreislauf geöffnet. Reicht das Wärmeangebot durch die einfallende Son¬ nenstrahlung nicht aus, so werden - alternativ oder zusätzlich - die Absperrven¬ tile des Kondensatorkreislaufes und/oder des Verbraucherkreislaufes geöffnet, wodurch der Kondensatorkreislauf in Betrieb geht.
Im Falle eines ausreichenden Wärmeeintrages durch Sonnenstrahlung kann auch zur Direktnutzung des Absorbers bei abgeschalteter Wärmepumpe der Ver¬ dampferkreislauf über eine Umgehungsleitung mit dem Kondensatorkreislauf ver¬ bunden werden, wobei die verdampferseitige Absperrventile im Verdampfer¬ kreislauf geschlossen und Absperrventile in der Umgehungsleitung geöffnet wer¬ den.
Wenn der direkte Solarertrag für den Verbraucher ausreichend ist und/oder zu bestimmten Tageszeiten, wird die Wärmepumpe abgeschaltet und über eine Um¬ gehungsleitung wird die Wärmeenergie aus dem Solarabsorber direkt dem Verbraucher zugeführt, wobei wahlweise ein Wärmetauscher zwischengeschaltet werden kann.
Bei Einsatz einer Klimaanlage kann deren die Wärme über einen Kreislauf, der aus Vor- und Rücklaufleitung der Klimaanlage, aus verbraucherseitigen Vor- und Rücklaufleitungsabschnitten, aus Umgehungsleitungen und den verdampferseiti- gen Vor- und Rücklaufleitungsabschnitten besteht, dem Verdampfer der Wärme¬ pumpe zugeführt werden. Durch hydraulische Umschaltung kann mit derselben Wärmepumpe eine Raumklimaanlage betrieben werden und die dabei entste¬ hende Abwärme über die Solarabsorber an die Umwelt abgegeben werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die bestehende Wärmepumpe, die zur Erzeugung von Wärmeenergie für z.B. Raumheizungen oder Schwimmbäder ver¬ wendet wird, als Kältemaschine für z.B. Raumklimaanlagen benutzt werden. In diesem Fall wird die Wärmeerzeugung eingestellt und der Kondensatorkreislauf mit dem Kühlregister der Klimaanlage verbunden und über eine Umgehungslei¬ tung mit dem Verdampferkreislauf verbunden. Der Kondensatorkreislauf vor den Absperrventilen zur Umgehungsleitung wird über eine Rückkühlleitung mit dem Verdampferkreislauf/Absorberkreislauf verbunden um die Abwärme über die So¬ larabsorber an die Umwelt abzugeben. Falls aufgrund zu geringer Temperatur¬ differenzen die Abwärme nicht vollständig abgeführt werden kann, wird ein ex- terner Rückkühler oder ein anderer Wärmeenergie benötigender Verbraucher zu¬ geschaltet.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ausführungs- variante,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Ausführungs¬ variante,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer dritten Ausführungs¬ variante,
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer vierten Ausführungs- variante,
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer fünften Ausführungs- variante.
Funktionsgleiche Bauteile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugs¬ zeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Wärmezu- und/oder -abfuhr zu Verbrauchern in einer ersten Ausführungsvariante. Bei der Wärmeproduktion wird die über die Solarabsorber 1 gewonnene Wärmeenergie mittels einer Pumpe 5 über die Vor¬ laufleitungsabschnitte 2a, 2a1 des Verdampferkreislaufes 2 zum Verdampfer 9a der Wärmepumpe 9 geführt, wo Wärmenergie auf das Kältemittel der Wärme¬ pumpe 9 übertragen wird. Der abgekühlte Wärmeträger wird über den Rücklauf¬ leitungsabschnitt 2b, 2b' des Verdampferkreislaufes 2 zurück in den Absorber¬ kreislauf Ia geführt, wo wieder Wärmeenergie aufgenommen wird. Die Absperr¬ ventile 6a, 6b im Verdampferkreislauf 2 und die Absperrventile 26a, 26b am Ver¬ dampfer 9a sind geöffnet. Die Absperrventile 7a, 7b der Rückkühlleitung 24, die Absperrventile 8a, 8b der Umgehungsleitung 23 und die Absperrventile 25a, 25b der Zuleitung zum externen Rückkühler sind geschlossen. Ein erstes Mischventil 3, welches als Dreiwegventil oder als Zweiwegventil (Fig. 2) ausgeführt sein kann, reguliert die Temperatur des Wärmeträgers im Vorlaufleitungsabschnitte 2a, 2a1 des Verdampferkreislaufes 2, indem kälterer Wärmeträger aus dem Rück¬ laufleitungsabschnitt 2b, 2b' des Verdampferkreislaufes 2 über eine erste By- passleitung 4 in den Vorlaufleitungsabschnitt 2a, 2a1 des Verdampferkreislaufes 2 gemischt wird, wobei die Steuerung des ersten Mischventils 3 über die Tempera¬ tur des Wärmeträgers im Vorlaufleitungsabschnitt 2a, 2a1 des Verdampferkreis- laufes 2 erfolgt. Der Kondensatorkreislauf 11 der Wärmepumpe 9 ist im gegen¬ ständlichen Fall an einen Wärmetauscher 14 angeschlossen, der wiederum aus- gangsseitig die Verbraucher 16, 22, z.B. ein Schwimmbad und/oder eine Raum¬ heizung, angeschlossen ist. Die Zirkulation des Wärmeträgers im Kondensator¬ kreislauf 11 erfolgt durch eine Pumpe 13. Die Absperrventile 10a, 10b im Kon¬ densatorkreislauf 11 sind geöffnet, das Absperrventil 28 im Pumpenbypass 31 und das zweite Mischventil 12 zur zweiten Bypassleitung 30 sind geschlossen. Die Absperrventile 19a, 19b, 15a, 15b regeln die Aufteilung der Wärmeenergie zu den einzelnen Verbrauchern. Die Absperrventile 18a, 18b in der Zuleitung zum Verbraucher 18, z.B. Raumklimaanlage sind geschlossen. Die optimale Nutzung der im Solarabsorber 1 aufgenommenen Solarenergie wird durch die Durchflussmenge der Pumpe 5 geregelt, wobei diese durch die Temperatur des Wärmeträgers im Vorlaufleitungsabschnitt 2a, 2a" des Verdampferkreislaufes 2 und/oder durch die Außentemperatur gesteuert wird.
Ist der Solarertrag des Solarabsorbers 1 ausreichend, um einen oder mehrere Verbraucher direkt zu versorgen, wird die Wärmepumpe 9 abgeschaltet, die Ab¬ sperrventile 26a, 26b am Verdampfer 9a der Wärmepumpe 9 und das erste Mischventil 3 im Verdampferkreislauf 2 zur ersten Bypassleitung 4 hin geschlos¬ sen und die Absperrventile 8a, 8b der Umgehungsleitung 23 geöffnet. Im Kon¬ densatorkreislauf 11 sind die Absperrventile 10a, 10b und das zweite Mischventil 12 zur zweiten Bypassleitung 30 hin geschlossen, das Absperrventil 28 im Pum¬ penbypass 31 wird geöffnet. Alle anderen Ventile bleiben in der vorher beschrie¬ benen Stellung.
Der Solarabsorber 1 ist als Zweileitersystem ausgelegt, wobei ein Absorberkreis¬ lauf Ia mit dem Verdampferkreislauf 2 und der andere Absorberkreislauf Ib di¬ rekt mit dem Verbraucher 16 verbunden sind. Die Absperrventile 17a, 17b im Solarkreislauf 20 sind bei genügend Solarertrag geöffnet.
Wird die Wärmepumpe 9 zur Kälteproduktion eingesetzt, werden die Absperr¬ ventile 19a, 19b, 15a, 15b in den Zuleitungen zu den Verbrauchern 16, 22 ge¬ schlossen und die Ventile 18a, 18b des etwa durch eine Klimaanlage gebildeten Verbrauchers 21 geöffnet. Die Absperrventile 10a, 10b im Kondensatorkreislauf 11 und die Absperrventile 6a, 6b im Verdampferkreislauf 2 sind geschlossen, die Absperrventilen 8a, 8b der Umgehungsleitung und die Absperrventile 26a, 26b am Verdampfer 9a der Wärmepumpe 9 sind geöffnet. Über einen Wärmetauscher 14 wird der Verbraucher 21 mit dem verbraucherseitigen Vor- und Rücklauflei¬ tungsabschnitt IIa', IIb' verbunden, wobei die Pumpe 13 im verbraucherseiti¬ gen Vorlaufleitungsabschnitt IIa1 des Kondensatorkreislaufes 11 den Wärmeträ¬ ger über die Umgehungsleitungen 23 und die verdampferseitigen Vor- und Rücklaufleitungsabschnitte 2a, 2b zum Verdampfer 9a der Wärmepumpe 9 för- dert. Durch das zweite Mischventil 12 im verbraucherseitigen Rücklaufleitungsab¬ schnitt IIb1 des Kondensatorkreislaufes 11 wird durch Beimischung von kälterem Wärmeträger aus dem Rücklauf leitungsabschnitt IIb' über die zweite Bypasslei- tung 30 in den absorberseitigen Vorlaufleitungsabschnitt IIa' die Temperatur des Wärmeträgers geregelt, um eine Überhitzung des Kältemittels in der Wärme¬ pumpe 9 zu verhindern. Die durch den Prozess der Wärmepumpe 9 entstehende Abwärme im Kondensator 9b der Wärmepumpe 9 wird über die kondensatorseiti- gen Vor- und Rücklaufleitungsabschnitte IIa, IIb, die Rückkühlleitungen 24 und den absorberseitigen Vor- und Rücklaufleitungsabschnitte 2a1, 2b1 des Verdamp¬ ferkreislaufes 2 geleitet und im Absorberkreislauf Ia des Solarabsorbers 1 an die Umwelt abgegeben. Die Absperrventile 7a, 7b im Vor- und Rücklauf 24a, 24b der Rückkühlleitungen 24 sind geöffnet, die Absperrventile 25a, 25b sowie das erste Mischventil 3 im absorberseitigen Rücklaufleitungsabschnitt 2b1 des Verdampfer¬ kreislaufes 2 steuern die Verteilung der abzuführenden Abwärme zwischen Solar¬ absorber 1 und dem externen Rückkühler 29.
In Fig. 2 ist als zusätzlicher Überhitzungsschutz für die Wärmepumpe 9 ein wei¬ terer Wärmetauscher 33 über Vorlauf- und Rücklaufleitungen 34a, 34b mit dem absorberseitigen Vorlaufleitungsabschnitt 2a des Verdampferkreislaufes 2 ver¬ bunden, wobei der Wärmetauscher 33 über eine Kurzschlussleitung 34 umgehbar ist. Die Wärmeenergie kann einem weiteren Verbraucher 35 zugeführt werden.
Die Fig. 3 bis Fig. 5 zeigen Ausführungsvarianten, bei denen der Verbraucher¬ kreislauf 15 des zum Beispiel durch ein Schwimmbecken gebildeten Verbrauchers 16 direkt mit dem Kondensator 9b der Wärmepumpe 9 verbunden ist. Somit kann auf einen eigenen Kondensatorkreislauf verzichtet werden.
Fig. 3 zeigt eine einfache Ausführung, bei der der Verbraucher 16 wahlweise Wärme über den Solarkreis 20 und/oder über die Wärmepumpe bezieht. Weitere Verbraucher oder Kühlmaßnahmen sind nicht vorgesehen.
In Fig. 4 ist als Überhitzungsschutz ein externer Rückkühler 29 analog zu Fig. 1 vorgesehen. Weiters kann über Umgehungsleitungen der Verbraucherkreislauf 15 direkt unter Umgehung der Wärmepumpe 9 an den Verdampferkreislauf 2 ange¬ schlossen werden.
In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsvariante ist zusätzlich - analog zu Fig. 2 - ein weiterer Wärmetauscher 33 über Vorlauf- und Rücklaufleitungen 34a, 34b mit dem absorberseitigen Vorlaufleitungsabschnitt 2a des Verdampferkreis¬ laufes 2 verbunden, wobei der Wärmetauscher 33 über eine Kurzschlussleitung 34 umgehbar ist. Bei der beschriebenen Vorrichtung zur Wärmezu- und/oder -abfuhr zu Verbrau¬ chern 16, 21, 22, 35 wie beispielsweise einem Schwimmbecken, einer Raumheiz¬ anlage und/oder Raumklimatisierungsanlage, bei der die Niedertemperatur-So¬ larabsorber 1 an eine Wärmepumpe 9 angebunden sind, kann die Wärmepumpe 9 durch hydraulische Umschaltungen als Kältemaschine zum Beispiel für Klima¬ anlagen oder zur herkömmlichen Wärmeerzeugung verwendet werden. Bei Käl¬ teerzeugung kann die anfallende Abwärme zusätzlich über die Solarabsorber 1 abgeführt werden. Bei ausreichender Wärmeenergie aus den Solarabsorbern 1 kann durch hydraulische Umschaltung die Wärmepumpe umgangen werden und die Wärmeenergie direkt dem Verbraucher 16, 21, 22 zugeführt werden. 1 Solarabsorber Ia Absorberkreislauf Ib Absorberkreislauf 2 Verdampferkreislauf 2a verdampferseitiger Vorlaufleitungsabschnitt (Verdampferkreislauf) 2b verdampferseitiger Rücklaufleitungsabschnitt (Verdampferkreislauf) 2a' absorberseitiger Vorlaufleitungsabschnitt (Verdampferkreislauf) 2b1 absorberseitiger Rücklaufleitungsabschnitt (Verdampferkreislauf) 3 erstes Mischventil 4 erste Bypassleitung 5 Förderpumpe (Verdampferkreislauf) 6a, 6b Absperrventile (Verdampferkreislauf) 7a, 7b Absperrventile (Rückkühlleitung) 8a, 8b Absperrventile (Umgehungsleitung) 9 Wärmepumpe 9a Verdampfer 9b Kondensator 10a, 10b Absperrventile (Kondensatorkreislauf) 11 Kondensatorkreislauf IIa kondensatorseitiger Vorlaufleitungsabschnitt (Kondensatorkreislaufes) IIb kondensatorseitiger Rücklaufleitungsabschnitt (Kondensatorkreislauf) IIa1 verbraucherseitiger Vorlaufleitungsabschnitt (Kondensatorkreislauf) IIb' verbraucherseitiger Rücklaufleitungsabschnitt (Kondensatorkreislauf) 12 zweites Mischventil (Kondensatorkreislauf) 13 Förderpumpe (Kondensatorkreislauf) 14 Wärmetauscher 15 Verbraucherkreislauf 15a, 15b Absperrventil (Verbraucher 1) 16 Verbraucher 1 17a, 17b Absperrventil (Solarkreislauf) 18 Verbraucherkreislauf 18a, 18b Absperrventil (Verbraucher 2 19 Verbraucherkreislauf 19a, 19b Absperrventil (Verbraucher 3) 20 Solarkreislauf 20a Solarkreislauf Vorlauf 20b Solarkreislauf Rücklauf 21 Verbraucher 2 21a Zuleitung Verbraucher 2 - Vorlauf 21a Zuleitung Verbraucher 2 - Rücklauf 22 Verbraucher 3 22a Zuleitung Verbraucher - Vorlauf 22a Zuleitung Verbraucher - Rücklauf 23 Umgehungsleitung 23a Umgehungsleitung Vorlauf 23b Umgehungsleitung Rücklauf 24 Rückkühlleitung 24a Rückkühlleitung Vorlauf 24b Rückkühlleitung Rücklauf 25 Zuleitung externer Rückkühler 25a, 25b Absperrventil Zuleitung externer Rückkühler 26a, 26b Absperrventil Verdampfer 27 Rückschlagklappe 28 Absperrventil Pumpenbypass 29 externer Rückkühler 30 zweite Bypassleitung (verbraucherseitiger Kondensatorkreislauf) 31 Pumpenbypass 32 Förderpumpe Solarkreislauf 33 Wärmetauscher 34 Kurzschlussleitung 35 Verbraucher 4 Tl Temperaturfühler T2, T3 Außentemperaturfühler