Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme nach dem Wärmepumpenprinzip aus umgebenden Wär¬ mequellen, wie Außenluft, Sonneneinstrahlung usw., Hausab¬ wässern und aus der Abwärme eines Wärmepumpen-Antriebsver- brennungsmotors.

In den Deutschen Patentanmeldungen P 26 34 233.6-13 und P 27 15 075.0 sind Wärmepumpenanlagen zur Gewinnung von Heizwärme aus umgebenden Wärmequellen beschrieben, die mit einem Wasserspeicher arbeiten, der einerseits mit den umge- benden Wärmequellen und andererseits über einen Verdampfer mit dem Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe in Wärmetausch steht. Durch den Entzug von Wärme aus dem Wasserspeicher in den Kältemittelkreislauf steht dieser Wasserspeicher ständig auf einem sehr niedrigen Temperaturniveau, im all- gemeinen 0 C, so daß im Winter fast immer, außer in

OMPI f., WWIIPPOO

Frostperioden, ein Wärmetransport von den wärmeren Wärτϊiθqμel in den Wasserspeicher möglich ist. Da die über den Kältemit kreislauf in einen Heizungskreislauf überführte Wärmemeng wesentlichen ausschließlich dem Wasserspeicher entzogen wi ist bereits zur Beheizung eines Einfamilienhauses ein rela großer Wasserspeicher erforderlich.

Eine Verkleinerung des Wasserspeichers ist möglich, wenn nach der Lehre von "Öl + Gasfeuerung 12/ 1976" Seite 676 als Wärmepumpenantrieb ein Diesel-Motor eingesetzt wird, dessen Abgaswärme und Kühlwasserwärme zumindest teilweise in den Heizungskreislauf überführt werden,wel¬ che Wärmemengen durch die Wärmepumpe nicht mehr aufge¬ bracht zu werden brauchen.

Die Wärmepumpenanlage nach der US-PS 3 563 304 ver- wendet zwei Kältemittelverdampfer, von denen der erste mit der umgebenden Luft und der zweite mit einem Wasserspeich in Wärmetausch steht. Über den ersten Verdampfer erfolgt die Hauptwärmezufuhr, solange die Umgebungstemperaturen wesentlich über 0°C liegen. Bei geringeren Außentemperatur insbesondere während Frostperioden, wird dem Wasserspeiche unter Eisbildung die benötigte Wärme durch den zweiten Ver dampfer entzogen. Das Zurückschmelzen des Eises erfolgt zu Zeiten billigen Nachtstroms durch elektrische Widerstands¬ heizung. Nachteilig ist der dennoch relativ hohe Stromverbrauch durch die elektrische Widerstandsheizung, die sehr häufig eingeschaltet werden muß, da bereits bei Au _ß entemperaturen von etwa 5 - 8°C der Außenluft-Verdampfe aufgrund Vereisung nicht mehr die zur Beheizung erforderlic Wärmemenge heranschaffen kann.

OM /., WIP

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor¬ richtung zur Gewinnung von Heizwärme nach dem Wärmepumpen¬ prinzip aus umgebenden Wärmequellen zu schaffen, die mit einem relativ kleinen Wasserspeicher auskommt. Die zu schaffende Vorrichtung soll zudem ohne elektrische Zusatz¬ heizung auskommen und umweltfreundlich arbeiten.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch einen Kältemittelkreislauf mit einem ersten, mit der Außenluft in Wärmetausch stehenden Verdampfer und mit einem nachgeordneten zweiten, mit einem Wasserspeicher in Wärme¬ tausch stehenden Verdampfer, welcher Wasserspeicher seiner¬ seits mit Wärmequellen, wie Sonneneinstrahlung, Hausabwässer, in Wärmetausch steht sowie einen Kältemittel- verflüssiger enthält, der bei warmer Witterung vorübergehend in den Kältemittelkreislauf einschaltbar ist.

Der die Außenluftwärme nutzende erste Verdampfer ist im Kältemittelkreislauf unmittelbar hinter dem Expansions¬ ventil angeordnet. Bei kaltem Wetter und/oder weitgehender Windstille wird darin weniger Kältemittel verdampfen als bei warmer und/oder stark windiger Witterung. Der nach Durch¬ laufen des Außenluft-Verdampfers noch flüssige Teil des Kältemittels wird beim anschließenden Durchgang durch die im Wasser- bzw. Latentwärmespeicher befindliche Kältemittel- leitung verdampft. Durch dieses sich selbst regulierende

Zusammenwirken beider Verdampfer wird die nach der jeweili¬ gen Witterung gerade verfügbare Außenluftwärme zur Kälte¬ mittelverdampfung genutzt. Reicht diese dafür nicht voll¬ ständig aus, wird die jeweilige Restflüssigkeit durch Energieentnahme aus dem Latentspeicher verdampft.

Die Größe des Außenluft-Verdampfers und des Latent wärmespeichers sind in einer wirtschaftlich optimalen Weise aufeinander abzustimmen, wobei zu berücksichtigen ist, daß nicht immer Platz für das Aufstellen eines größeren Speicherbeckens vorhanden ist. Ferner ist in solche Betrachtungen iteinzubeziehen, daß es doch ein¬ mal lange kalt sein kann und dann nach Vereisung des Speicherbeckens nicht mehr genügend Verdampfungswärme entzogen werden kann. Dieses Problem kann man, ohne den Außenluft-Verdampfer überdimensionieren zu müssen, da¬ durch lösen, daß dem Außenluft-Verdampfer ein oder meh¬ rere Gebläse zugeordnet werden, die unter der Kontrolle eines Außenluft-Temperaturfühlers und evtl. eines Wind¬ messers stehen. Dieser Außenluft-Temperaturfühler setzt das bzw. die Gebläse erst ab Unterschreitung einer ein¬ stellbaren Außenlufttemperatur, z.B. -10°C, in Betrieb, um für eine durch das Gebläse bestimmbare Mindestluft— geschwindigkeit zu sorgen. Damit läßt sich für diese Zei¬ ten der Spitzenbelastung Außenluft-Verdampferfläche spa- ren, die in wärmeren Zeiten nicht benötigt wird. Auch der Latent-wärmespeicher kann kleiner gehalten werden.

Das zuschaltbare Gebläse kann für eine bestimmte konstante Mindestluftgeschwindigkeit ausgelegt sein oder aber einen unter der Kontrolle des Außenluft-Temperatur- fühlers stehenden Drehzahlregler aufweisen, um die Geblä¬ sedrehzahl mit fallender Außenlufttemperatur zu steigern.

Wie ausgeführt, wird während ungünstiger Witterungs bedingungen der Wärmevorrat des Latentwärmespeichers, not¬ falls bis hin zur teilweisen Vereisung des Wasserinhalts, herangezogen. Umgekehrt kann der Außenluft-Verdampfer in Perioden warmen Wetters, z.B. ab einer Außentemperatur

O

/,, W WII

von + 10 C, zur Regenierierung des Energievorrats im Latent¬ wärmespeicher genutzt werden. Bei derart warmem Wetter reichen Motorabwärme und die Wärme der Auspuffgase für die Beheizung des Hauses aus. Der Wärmepumpenprozeß wird dann mittels temperaturgesteuerter automatischer Umschaltung benutzt, um mit hohem Wirkungsgrad Außenluf wärme über einen zusätzlichen, im Latentwärmespeicher befindlichen Verflüs¬ siger in den Latentwärmespeicher zu bringen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachiolg--nd anhand beigefügter Zeichnung näher beschrieben, die schema¬ tisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme zeigt.

Der Kältemittelkreislauf der Vorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme setzt sich, wie z.B. in den Patentanmeldungen P 26 34 233.6-13 und P 27 15 075.0 beschrieben, aus einem Kompressor 1, einem mit dem Heizungskreislauf 2 in Wärme— tausch stehenden Kondensator 3, einem Entspannungsventil 4 und aus einem in einen Wasserspeicher 5 eingetauchten Kälte¬ mittelverdampfer 6 zusammen. Dem in den Wasserspeicher ein— getauchten Kältemittelverdampfer 6 ist jedoch ein Außenluft- Verdampfer 7 vorgeschaltet, der je nach Außenwitterung einen mehr oder minder großen Teil des Kältemittels verdampft und damit den Wasserspeicher 5 entlastet. Der Außenluft-Verdampfer 7 hat die weitere Aufgabe, bei verhältnismäßig warmerWitterung zur Regenerierung des Wasserspeichers Außenluftwärme verstärkt in den Wasserspeicher zu überführen. Hierzu ist in den Kälte¬ mittelkreislauf unmittelbar nach dem Kompressor 1 ein Zwei- Wege-Magnetventil 8 eingeschaltet, das bei entsprechend war- mer Witterung den aus dem Kompressor kommenden Kältemittel¬ dampf nicht in den Kondensator 3 des Heizungkreislaufs 2 leitet, sondern in den in den Wasserspeicher eingetauchten • Verflüssiger oder Kondensator 9. Die durch den Außenluft- verdampfer 7 aufgenommene Außenluf wärme und die in Wärme verwandelte Verdichtungsarbeit des Kompressors dient dann ausschließlich der Erwärmung des Wasserspeichers, während die Aufheizung des Heizkreislaufs 2 durch die Abwärme des

OMPI

zum Antrieb des Kompressors 1 vorgesehenen Dieselmotors 10 erfolgt. Hierzu stehen einerseits der Kühlwasserkreis lauf 11 und andererseits die Auspuffleitung 12 des Die - selmotors im Tausch mit parallel geschalteten Zweigen de Rücklaufleitung des Heizungskreislaufs 2.

Der Außenluft-Verdampfer 7 weist vorteilhaft eine Batterie parallel verlaufender Verdampferrohre auf, die unter einem Schrägwinkel im Wärmeaufwind eines Hauses an geordnet sind. Zur Sicherstellung einer den Verdampfer 7 durchsetzenden Mindestluftmenge bei kalter und ruhiger Witterung sind dem Verdampfer Gebläse 16 zugeordnet, die unter der Kontrolle eines Außenluft-Temperaturfühlers 17 stehen, der die Gebläse ab Unterschreitung einer einstell baren Außenlufttemperatur in Betrieb setzt. Die Wärmezufuhr in den Wasserspeicher 5 zum Ersatz der durch den Verdampfer 6 entzogenen Wärme erfolgt im da gestellten Fall durch

- Sonnenkollektoren 13 über einen in den Wasserspeicher eingetauchten Wärmetauscher 14, wobei der Wirkungsgrad der Sonnenkollektoren aufgrund der niedrigen Temperatur des Wasserspeichers sehr hoch ist,

- Hausabwässer, die in einen mit dem Wasserspeicher in Wärmetausch stehenden Behälter 15 eingeleitet werden,

- Erdwärme und Umgebungsluftwärme, wie durch Pfeile dar- gestellt, die über die Wandung des Wasserspeichers bzw. durch die Wasseroberfläche einfließen können.

O ,