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Patent Searching and Data


Title:
HEAT PUMP SOLAR INSTALLATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/147186
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a heat pump solar installation for increasing the energy yield of thermal solar installations and photovoltaic installations with a collector (1) and a working mechanism circuit (8, 9, 10, 11) in which a machine acting as a compressor (7) is connected and a machine (6) for decompressing the working medium is connected, wherein one or both machines can be operated with variable volume capacity and the machines are mechanically connected to one another.

Inventors:
KARLSREITER HERBERT (AT)
Application Number:
PCT/AT2007/000299
Publication Date:
December 27, 2007
Filing Date:
June 19, 2007
Export Citation:
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Assignee:
KARLSREITER HERBERT (AT)
International Classes:
F25B27/00
Foreign References:
US4017285A1977-04-12
US2368223A1945-01-30
NL1009011C11999-05-31
US20020112485A12002-08-22
US5027602A1991-07-02
US4241591A1980-12-30
DE814240C1951-09-20
DE640035C1936-12-29
DE3221292A11983-12-08
DE19640159A11998-04-02
US4873834A1989-10-17
US5186013A1993-02-16
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Claims:
Patentansprüche

1. Wärmepumpensolaranlage mit einem Kollektor (1), einem Wärmetauscher (3) und einem Arbeitsmechanismuskreislauf

(8,9,10,11) zwischen Kollektor (1) und Wärmetauscher (3), dadurch gekennzeichnet, dass in dem vom Kollektor (1) zum Wärmetauscher (3) ruiirende Teil (10,11) dea Arbeitsmediumskreislaufes (8,9,10,11) eine als Verdichter (7) wirkende Maschine eingeschaltet und in dem vom Wärmetauscher (3) ≥um Kollektor (1) rüσkfϋhrenden. Teil (8,9) des Arfoeitsmediumskreislaufes (8,9,10,11) eine Maschine (6) zum Entspannen des Arbeitsxαediums eingeschaltet ist, wobei eine oder beide Masc.hi nsn mit variabler VolumensIe3 stuπg betreibbar ist, und wobei beide Maschinen mechanisch miteinander verbunden sind.

2. Wärmepumpensolaranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsmedium in einem Kreislauf zirkuliert eine Maschine als Verdichter (7) arbeitet und über eine Maschine (β) das Medium wieder entspannt wird und der Verdichter (7) und/odäi. die Maschine (6) mit einer variablen Volumenleistung ausgeführt sind und beide Maschinen mechanisch mit einander verbunden sind (4) und die S-b<au®rung der variablen Volumenleistung so ausgeführt ist, dass ein verschiebbares Zellengehäuse (16) mit Hilfe eines Mechanismus oder Hydraulik (17) so verschoben wird, dass sich der Abstand zum Rotor (18) mit den darin geführten Zellen (19) auf einer Seite vergrößert und auf der gegenüber liegenden Seite verkleinert und hierdurch eine Steuerung der Volumenleistung bewirkt wird.

3. Wärrnepumpensolaranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (7) als Verdichter oder als Expansionsmaschine arbeitet.

4. WärraepumpensQlaranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Maseliine 6 als Expansionsvorrichtung oder als Speisepumpe arbeitet.

5. Wärmepumpensolaranlage nach ήinem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinen (7) und (8) als eine gemeinsame Maschine (16) , in einem gemeinsamen Gehäuse (16) ausgeführt sind.

6. wärmepumpensolaranlage nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinen (7) und (6) als eine einzige Maschine mit einer gemeinsamen Welle und mehr als zwei Rotoren (14) öusyeführt ist.

7. Wärmepumpensolaranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Kollektors CX) Wasser aus der Umluft kondensiert und gesammelt wird.

8. Wärmepumpensolaranlage nach e.ine=m der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor (1) als Photovoltaikanlage (19) mit integriertem Wärmetauscher (20) ausgeführt ist.

9. Wärmepumpensolaranlage nach einem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor (1) als Photovoltaikanlage (19) ausgeführt ist und Wärmetauscherrohre (20) in der Photovoltaikei.nla.ge (19)

integriert sind und über Wasserriπnen am Photovoltaikmodul (19) Kondenswasser aus der Umluft qesamtnelt werden kann und mit zusätzlichen Wärmetauschern 22 ausgeführt ist.

10. Wärmepumpensolaranlage nach einem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (20) des Kollektors (1) mit einem SpfesiuliexmeeUuiπ ausgeführt ist.

11. Wärmepumpensolaranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr als zwei Sellcnrädor

(13) in einer gemeinsamen Maschine (16) angeordnet sind die mit einer gemeinsamen Welle (18) verbunden sind und ein Gehäuse 5 über eine Steuervorrichtung (12) verstellbar ist.

12. Wärmepumpensolaranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Zellenräder (13) in einer gemeinsamen Maschine (16) angeordnet sind / die mit einer gemeinsamen Welle (18) verbunden sind und mehr als ein Gehäuse 5 über Steuervorrichtungen (12) verstellbar ist,

13. Warniepuifipaii-suliai.-inld.yfe. iiduh eiuyiu d«er Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass diese auch zur Gewinnung von mechanischer Energie nutzbar ist.

Description:

Wärmepumpensolaranlage

Bei der gegenständlichen Erfindung handelt es sich um eine Wärmepumpensolaranlage die zum einen nach dem Prinzip einer herkömmlichen Solaranlage im Umwälzbetrieb und zum anderen im mit einem variablen Temperaturhub mit durchflussgeregelten Maschinen arbeiten kann, bei der ein Medium mit vorzugsweise niedrigem Siedepunkt anstatt des üblichen Wasser/Frostschuts-Gsniiechαs im Syαtcm zirkuliert und die Umwälzvorrichtung gleichzeitig als Verdichter ausgeführt ist, wodurch gegenüber dem Wärmeabnehmer ein Temperaturhub erreicht werden kann und anstatt einer herkömmlichen Drossel eine Maschine mit einer mechanischen Durchflussmengenregelung oder elektronischen Drehzahlregelung zum Abbau der kinetischen Energie inteqriert ist,

in der Fatentschrirt AT 3bJ73b wird eine Sonnenenergiegewinnungsanlage beschrieben, bei der zusätzlich zu einem Expansionsventil parallel eine Umwälzpumpe vorgesehen ist und pciXdllel zum Kompressor ein Rückschlagventil angeordnet ist und durch Umschalten der Gruppen der Betrieb gewechselt wird. In der Schrift WO 1993040313A1 (1998) „Anlage zur Entsalzung oder Reinigung von Meer- oder Brackwasser mittele Solarenergie", wird ein System beschrieben, bei dem Meer- oder Brackwasser mittels Solarenergie mit einem geschlossenen Kreislauf aus einem thermi sαhesn einein Wärmetauscher in dem ein Medium zirkuliert, einem Becken mit Meer- oder Brackwasser, mit einem Wärmetauscher zum Verdampfen von diesem und einer Kühlfläche oberhalb des Beckens zur Kondensation des verdampften Wassers angeordnet ist.

Die gegenständliche Erfindung ist vorzugsweise so ausgeführt, dass zwei Maschinen mit einer variablen πng direkt miteinander über einen Antrieb (Zahnriemen, Zahnrad, sonstiges) beziehungsweise mit, miteinander verbundenen Wellen angetrieben werden oder so gefertigt sind, dass diese direkt miteinander in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind und mit einer gemeinsamen Antriebswelle angetrieben werden.

Je nach nötigem Temperaturhub kann bei der gegenständlichen Erfindung der Verdichtungadruck erhöht werden, in dem die Durchflussmengen zwischen den zwei Maschinen mit der Funktion der Verdichtung und Expansion zueinander verändert wird.

Hierzu wird die Durchflussmenge an der Maschine, die das Medium verdichtet vergrößert oder gleich gehalten und die Durchflussmenge an der Maschine in verkleinert oder gleich gehalten, der das Medium expandiert

Von einer Wärmequelle (Sonnenkollektor) wird thermische Energie zugeführt und über einen Verdichter je nach Bedarf verdichtet, wodurch die Temperatur angehoben werden kann. Diese Energie wird über einen Wärmetauscher an einen Verbraucher, wie zum Beispiel einen Warmwasserspeicher, abgegeben.

Den nötigen Widerstand zur Druck- und Temperaturerhöhung bewirkt im Gegensatz zu herkömmlichen Wärmepumpen anstelle einer Drossel eine Maschine, mit niedrigerer Volumenförderung als der Verdichter .

Die von der Maschine zur Drosselung der Durchflussmenge abgegebene mechanische Energie kann direkt über einen qemeinsamen mechanischen Antrieb zurück auf den Verdichter übertragen werden.

Das System kann auch zur Gewinnung von mechanischer Energie Verwendung finden, indem die thermisch« F.nβrrj-ie in mechanische Energie umgewandelt wird. Hierzu kann die Maschine die das Medium verdichtet bei gleicher Flussrichtung als Expansionsmaschine ausgeführt sein. Die zweite Maschine übernimmt in diesem Fall die Funktion einer Rückführvorrichtung bzw. Speisepumpe für ein Medium mit niederem Siedepunkt.

Im reinen Umwäl2betrieb sind beide Maschinen (Verdichtung und Expansion) so eingestellt, dctss kein Temperaturhub erfolgt. Das kann dann der Fall sein, wenn genügend hohe Absorbertemperaturen zur Verfügung stehen um die nötige Temperatur am Wärmeabnehmer svα erreichen und αinα Zirkulation deo Mediums im Kreislauf zur übertragung der Energie vom Absorber auf den Wärmeabnehmer ausreicht.

Ist ein Temperaturhub notwendig r kann der Widerstand an der Maschine nach dem Energieabnehmer erhöht werden, wodurch die Maschine vor dem Energieabnehmer mehr Arbeit leisten muss und durch die Komprimierung des vorzugsweise gasförmigen Mediums ein Temperaturhub erreicht werden kann.

Das kann insbesondere dann der Fall sein, wenn aufgrund zu niedriger Absorbertemperaturen am Sonneokollektor oder zur Bereitstellung von höheren Temperaturen, wie zum Beispiel von Prσzesswärme, eine Temperaturerhöhung der am Sonnenkollektor erreichbaren Temperaturen notwendig ist.

Werden Maschinen mit Schmierölkreislauf verwendet, werden auch noch zusätzliche ölabscheider mit einer für den jeweiligen Einsatzbereich geeigneten Anordnung, vorgeanhl agen.

Um einen gleichmäßigen Druckverlauf zu gewährleisten und

Flüssigkeitssσhläge zu vermeiden, können wahlweise Sammler im System integriert sein, über die, die Flüssigkeit vor dem Verdichter abgeschieden werden kann.

Der Sonnekollektor oder Teile des Sonnekollektσrs können auch so ausgeführt sein, dass die Energie der Umluft durch einen guten Wäj-ui*-übergang zum Absorber oder durch zusätzliche Wärmetauscher am Absorber gewahrleistet ist.

Zur Steigerung dcG Eintrages von Umweltwärme können zusätεlichä Lu£twärm.etauscn.er Verwendung im System integriert sein.

Der Sonnftnk-oü lektor kann in einer der möglichen Ausführungsformen so aufgebaut sein,, dass der Grundaufbau dem eines herkömmlichen Sonnenkollektors mit transparenter Abdeckung, Absorberfläche und einer Wanne ausgeführt ist, wobei diese vorzugsweise nur geringfügig oder überhaupt nicht wärmegedämmt ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Absorberfläche als Rückwand des Sonnenkollektors ausgebildet, die auch aus einer yrößereii Masse aus Keramik octer anderen geeigneten Materialien aufgebaut sein kann, wodurch eine gute Wärmespeichsxung bei geringen Temperatursprüngen gewährleistet werden soll.

Aufgrund dessen, dass, das Medium vorzugsweise über eine variable Zelleπmaschine entspannt wird, kann die Entspannungsenergie über den gemeinsamen Antri b suf die zwmtf? variable 7.e1.1 ι=>nnnascM ne zur Verdichtung des Mediums übertragen werden.

Es können hier auch andere Maschinen mit einem geraeinsamen Antrieb und einer variablen Dürchflussmengenregelung Verwendung finden.

Wesentliche Vorteile des gegenständlichen Systems liegen in der Möglichkeit dieses nach dem Prinzip einer herkömmlichen Solaranlage mit einem Warmeträgermeαium arbeiten lassen zu können und diese zudem nach dem Prinzip der Wärmepumpe bzw. Kältemaschine einsetzen zu können oder in einem System mechanische Energie und über einen Generator elektrische Energie gewinnen zu können.

Im Wärmepumpenbetrieb kann durch den Temperaturhub der Energieaufwand in Form von elektrischer Energie zur Bereitstellung der Energie am Energieabnehmer im Vergleich zu herkömmlichen Elektroheizeinsätzen um das mehrfache verringert werden.

Da der Absorber bei niedrigeren Temperaturen betrieben werden kann, können insbesondere bei Flachkollektoren die thermischen VeαlubLe dm Soimenkollektor verringert werden.

wird über den Wärmpumpenkreislauf so viel Energie entzogen, dass die Temperatur unter die Umgebungstemperatur fällt r kann die gesamte nutzbare Sonnenenergie übertragen werden.

T,legt- die» Temperatur des Kollektors unter der Umgebungstemperatur kann neben der nutzbaren Sonneneinstrahlung auf den Sonnenkollektor auch noch die Umweltwärme in das System mit eingebracht werden, wodurch der Energieeintrag erheblich gesteigert werden kann.

Wird das System mit Photovoltaikanlagen kombiniert erhöht sich der Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Photovoltaikanlagen um den Nutzen der üuήciLzlicjheu Lhexniifediyn Eiiü-nyie.

Die gegenständliche Erfindunq kann in Kombination mit

Photσvoltaikanlagen auch 2ur Erzeugung von mechanischer Energie

Verwendung finden .

In dieser Ausführungsform wird über das Photovoltaikmodul thermische Energie (Sonneneinstrahlung, Umweltwärme) zugeführt, die ein Medium vexdeüuμri, womit in der folge eine

Expansionsmaschine angetrieben werden kann.

Die Funktionsweise ist hierbei die selbe wie bei thermischen

Solarsril flgen zur Umsetzung der kinetischen Energie dcα Mediums in mechanische Energie,

Es soll hierdurch zum Einen elektrische Energie vom

Photovoltaikmodul selber gewonnen WRrripn πnd 7um anderen über die am Photovoltaikmodul anfallende thermische Energie zusätzlich über die Expansion eines Mediums in der Wärmepumpensolaranlage mechanische und in der Folge elektrische Energie gewonnen werden können.

Wird die thermische Energie des Photovoltaikmodul$ abgeführt kann es zu einer Steigerung des Wirkungsgrades des Photovoltaikmoduls kommen.

Je nach Temperatur, des Mediums mit niederem Siedepunkpunkt, zur Kühlung Phσtovoltaikmodule, wird auch noch ©in öήtsprachander Anteil an Umweltwärme an der Vorder- und Rückseite des Photovoltaikmoduls aus der Umluft oder anliegenden Bauteilen aufgenommen.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Photovoltaikmodul auch mit einer größeren Speichermasse ausgeführt sein, wodurch ein möglichst gleichmäßiger Temperaturverlauf und eine Speicherung der thermischen Energie möglich ist.

Das bei der Abkühlung der Photovoltaikmodule entstehende Kondensat kann über Wasserrinnen oder andere Vorrichtungen gesammelt werden.

Die Wasserrinnen können beliebig angeordnet sein. Weiters kann das Material am Photovoltaikmodul so ausgeführt sein, dass von diesem Wasserkondcnαat aufgenommen wird und an ei-iyiu Ende , ähnlich einem übersättigtem Schwamm, abgegeben werden kann.

Nach einer entsprechendem Aufbereitung des Kondenswassars sollte dieses auch als Trinkwasser genutzt werden können.

Die Kühlschlangen oder Kühlkörper können am Photovoltaikmodul angebracht sein oder auch im Photovoltaikmodul integriert sein.

Zur Nutzung der Umweltwärme und als Speiσhermasse, wäre es auch denkbar und möglich die Module weitgehend wärmeschlüssig an Betonkörpörπ oder Wänden υder sonstigen speicherrαassen außerhalb des Photovoltaikmoduls anzubringen, die zusätzlich oder alleine mit Wärmetauschern versehen sein können.

Am Photovoltaikmodul können auch noch zusätzliche Wärmetauscherrippen an der Unterseite des Photovoltaikmoduls oder auch oberhalb des Photovoltaikmoduls angebracht asin.

Hierdurch kann die statische Belastbarkeit der Photovoltaikmodule erheblich verbessert werden und die Wärrαetauscheroberfläche vergrößert werden.

Werden die Wärmetauseherrippen an der Oberseite des PV Moduls angebracht, werden diese vorsugsweise reflektierend ausgeführt, wodurch zum einem die AbstrahluπgsverlusLe väirliiyeiL weiden

können und zum anderen die Einstrahlfläche vergrößert werden kann.

Die Form der auf und unter dem Photovoltaikmodul liegenden Rippen kann beliebig sein.

Durch die Kühlung der Photovoltaikmodule durch die Wäiiuöpuπipewöolaranlage ist mit einer Steigerung des elektrischen Wirkungsgrades zu rechnen.

(Bei herkömmlichen Photovoltaikanlagen nimmt die Leistung bei höheren Temperaturen in der Regel ab) .

Werden die Photovoltaikmodule mit einem Kältemittel gekühlt, kann die Ohf.rf1 Mc.henteπvperatur aufgrund der niedrigen Verdampfungstemperaturen bis unter O 0 C gesenkt werden, wodurch insbesondere im Sommer bei hohen Außentemperaturen und intensiver Sonneneinstrahlung höhere Wirkungsgrade der Photovoltaikmodule erwartet werden.

Die vom Photovoltaikmodul abgeführte Energie kann in der Folge mit dem Wärmepumpenkreislauf auf einen Energieabnehmer, wie zum Beispiel einen Heizungspufferspeicher mit erhöhtem Temperaturniveau übertragen werden, wodurch diese auch bei geringen Temperaturen am Photovoltaikmodul bzw. Kollektor auf die benötigte Temperatur gebracht werden kann.

Um den Energieaufwand für die Wärmegewinnung möglichst gering halten, können mehrere Systeme wie; zum Beispiel &ußenluftwärmetauscher, gekühlte Photovoltaikanlagen, Flachkollektoren und Vakuumkollektoren miteinander kombiniert werden.

Eine mögliche Ausführungsform kann so ausgeführt sein, dass, das

gefühlte Medxum zuerst eine gekühlte Photovoltaikanlage oder einen Außenluftwärmetausσher durchströmt und hierbei der Außenruft Energie entzieht und anschließend einen zum Beispiel FlachkolleKtor mit einem nach geschalteten vakuumröhrenkoliektor durchströmt, wodurch die technischen Einsatzgrenzen der einzelnen Komponenten möglichst optimal ausgenutzt werden können sollen.

Das gegenständliche System kann auch in beliebiger Anordnung zur Gebäudeklimatisierung eingesetzt werden, da nach der Entspannung des Mediums nach ripr Maschine nach dem Energieahnehmer sehr niedrige Temperaturen erreicht werden können.

Durch die möglichen niedrigen Temperaturen nach der Entspannung des Mediums nach der Maschine nach dem Energieabnehmer soll es mit diesem System auch möglich sein, Wasser aus der Umluft zu kondensieren, wozu am Kollektor Abflussrinnen bzw. bei Außenluftwärmtauschern Wassersammler eingesetzt werden können, die das KUIK-U-üISCIL ö.ua der Umluft auffangen können.

In den Figuren werden beispielsweise Ausführungsformen der gegenständlichen Erfindung veranschaulicht.

Tn Fig. 1 wird ftiπe Wärmepumpensolaranlage mit einem Kollektor 1, Wärmespeiσher 2, Maschine 7, Maschine β und einem mechanischen Antrieb 4, beider Maschinen 6,7, veranschaulicht.

In Fig. 2 wird eine Wärmepumpensolaranlage mit zwei Rotoren 13 mit einer gemeinsamen Antriebswelle JL8 und einem gemeinsamen Gehäuse 16 veranschaulicht, die über eine drehzahlunabhängige, variable Volumensteuerung (Steuervorrichtung) 12 und sinen MoLOi/GäilärdiLux. 15 -üdäyü-Tühi. L IaL.

In Fig. 3 wird eine Wärmpumpensolaranlage mit einem Photσvoltaikmαdul 19, Wärmetauscher 20, Wärmespeicher 21 veranschaulichL .

In Fig. 4 wird eine Wärmepumpensolaranlage mit an einem Photovσltaikmodul 19 anlieyenden warmetausσherschlangen 20 veranschaulicht.

In. Fig. 5 wird eine Wärmepumpi≥risol-irςmlα'je mit einem im Photovoltaikmαdul 19 liegenden Wärmetauscher 20 veranschaulicht.

In Fig. 6 wird eine Wärmepumpensolaranisge mit an beiden Seiten des Photovoltaikmoduls 19 angeordneten Wärmetauschern 22 zur Aufnahme der ümgebungsenergie veranschaulicht.

Die in Fig. 1 veranschaulichte beispielsweise Ausführungsformen zeigt eine Wärmepumpensolaranlage, bei der,, der Sonnenkollektor 1 von einem Medium niederen Siedepunktes durchströmt wird und anschließend über die Leitung 10 zu einer Maschine 7 und über die Leitung 11 su einem Wärmetauscher 3 yepumpt, wird, der die thermische Energie an den Wärmeabnehmer 2 abgibt - In der beispielsweisen ftusführungsform aus Fig. 1 sind die Maschinen 7 υnd 6 als Zellenmascliineλ mit einer drehzahlunabhängigen variablen Fördermengenregelung mit einem gemeinsamen mechanischen Antrieb 4 ausgeführt .

Die Zellenmaschinen sind in der beispielweisen Ausführungsform so ausgeführt, dass ein bewegliches Zwischengehäuse 5 im Gehäuse 7 f 6 r lβ der Zellenmaschine in einer Ebene zur Achse des Zellenrades 13 verschoben wird, wodurch eine Fördermenge von in etwa 0 bis 100-1 einyey teilt werden kann.

Hat das Zwischengehäuse 5 zum Zelleilrad 13 den gleichen Abstand wird kein Medium gepumpt. Wird das Zwisσhengehäuse 5 in einer Ebene in Richtung zum Zellenrad 13 verschoben, ändern sich die Volumen zwischen den Zellen und das Medium kann entsprechend dieser Volumenänderung über ein Zu- und Abführöffnung gepumpt werden.

Das Zwischengehäuse 5 kann hierbei mit Hilfe einer Führung 23 an zwei gegenüberliegenden Geiten mit Hilfe einer Steuervorrichtung 12 (Kolben, Gewinde oder anderen Vorrichtung) verschoben werden. Die Maschinen (7, 6) werden vorzugsweise über einen gemeinsamen mechanischen Antrieb 4 über βinön. Motor und/odsr Gönöratotr 15 angetrieben.

Reicht die Temperatur am Absorber 1 nicht aus um die nötige Temperatur am Wärmeabnehmer 2 zu erreichen, wird der Verdichtungsdruck erhöht, in dem die Fördermenge der Maschine 6 im Verhältnis zur Maschine 7 soweit verringert wird, bis der nötige Temperaturhub durch die Druckerhöhung zwischen 7 und 6 erreicht Ist. Die Energie kann πier direkt über αen Antrieb 4 zwischen den Maschinen 6,7 übertragen werden.

Wird kein Wärmσbub benötigt kann die Liefermenge der beiden Maschinen 7 und 6 zueinander angeglichen werden.

Soll das gegenständliche System zur Gewinnung von meαhani sn.hp.r Energie eingesetzt werden, wird im Kollektor 1 ein Medium Verdampft. Die kinetische Energie des Mediums wird anschließend in der Maschine 7 in mechanische Energie umgewandelt wonach dem Medium im Wärmetauscher 3 weitere Energie entzogen wird und dieses vorzugsweise verflüssigt wird.

Die Maschine 6 übernimmt in diesem Fall die Funktion als Vorrichtung von der das Medium zurück zum Kollektor 1 oder einer anderen Wärmequelle gepumpt wird.

In Fig. 2 wird eine gemeinsame Maschine 16 veranschaulicht, bei der zwei Rotoren 13 mit Zellen 14 in einem gemeinsamen Gehäuse 16 veranschaulicht, die über eine gemeinsame Weiie IB verbunden sind und die Kraft auf/von einen/m Motor und/oder Generator 15 übertragen wird. wird diese gemeinsame Maschine 16 als Wärmepumpe beLriebeπ, wird vom Kollektor 1 das erhitzte Medium über die Leitung 10 angesaugt, wobei je nach ' Temperaturbedarf das Verdichtungsverhältnis über die Steuervorrichtungen 12, die hydraulisch oder mechanisch ausgeführt sein kann/können, durch verschieben des Zwischengehäuses 5 angepasst.

Das verdichtete Medium wird über die Leitung 11 zum Wärmfit*mft<-!h<=>r 3 des Wärmespeichers 2 gepumpt wo ein Teil der thermischen Energie abgegeben wird- Anschließend gelangt das Medium über die Leitung 8 in die zweiten Teil der gemeinsamen Maschine 16 in der dieses über das Zellenrad 13 und die Zellen 14 entspannt wird. Die hierbei abgegebenen mechanische Energie wird direkt über die gemeinsame Welle 18 zwischen den Maschinen übertragen. über die Leitung 9 gelangt das entspannte Medium wieder in den Kollektor 1 wo diesem wieder thermische Energie zugeführt wird, wonach der Kreislauf geschlossen ist.

Dadurch, dass bei der g^g^nständl i cheπ Zβllenmaschine das Zellengehäuse verschoben werden kann, kann an der Stelle des Einlasses aber auch an der Stelle des Auslasses das größte Volumen liegen, wodurch die Maschine bei gleicher Drehrichtung als Verdichter und als Expansionsmaschine arbeiten kann und als Drosselorgan und Speisepumpe arbeiten kann.

Die Maschine 16 kann auch als WärmekraftTna.snhine arbeiten. In diesem Fall wird dem Medium im Kollektor 1 thermische Energie zugeführt, wodurch sich dieses erhitzt und es zu einem Druckanstieg kommt.

Das Medium gelangt anschließend über die Leitung 10 in die gemeinsame Maschine 16 und wird "über aas Zellenrad 13 und die Zellen 14 in dem sich das Volumen in dem Teil der Maschine vergrößert in mechanische Energie abgebaut, und wodurch ein Generator und/oder Motor 15 über eine gemeinsame Welle 18 angetrieben werden kann.

Nach dem Entspannen wird dem Medium im Energiespeicher 2 über den Wärm«tan.?cher 3 oder sonstigen W&rmesenke weitere Energie entzogen bis dieses vorzugsweise Verflüssigt ist.

Das Medium gelangt anschließende über die Leitung 9 in die gemeinsame Maschine 16 und wird mit Hilfe des Zellenrades 13 und den Zellen 14 über die Leitung 8 zum Kollektor 1 bzw. zur Wärmequelle gepumpt in der sich das Volumen in diesem Teil der Maschine verkleinert. über die Steuervorrichtung 12 werden die verstellbaren Gehäuse 5 in der gemeinsamen Maschine 16 in die entsprechenden Positionen verschoben.

Mit Hilfe der Dichtungen 17 an dem verschiebbaren Gehäuse 5 wird die Genauβewand dar gerneinσaπicn Maachine lβ zum verschiebbaren Gehäuse 5 abgedichtet .

Di t*> MsKc.hin«? 16 mit einer gerneinsamsn Welle 18 kann auch mit mehr als zwei Rotoren 13 ausgeführt sein.

In Fig. 3 wird eine Wärmpumpensolaranlage mit einem Photovoltaikmodul iy mit einer größeren Speichermasse 21 mit

innen liegenden Wärmetauseherröhren 20 veranschaulicht.

Durch die Speichermasse 21, der als beliebiger Energiespei r.hβr ausgeführt sein kann, kann eine gleichmäßige Temperatur am

Phυtovoitaikmodui 19 erreicht werden und Temperatursprünge vermieden werden.

über den Wärmetauscher 20 kann die thermische Energie mit Hilfe cin<≥3 Mediuma abti-anspoi.LierU werden.

In Fig. 4 wird eine Wärmepumpensolaranlage mit an einem Phot.cπrol tai Tσnαdul 19 anliegenden Wärmctαuocherschlangen 20 beschrieben, über die, die thermische Energie abgeführt werden kann.

In Fig. 5 wird eine Wärmepumpensolaranlage mit im Phσtovoltaikmodul 19 liegenden Wärmetauscher 20 veranschaulicht, wodurch ein guter Wärmeübergang gewährleistet sein soll.

Ia Fig. 6 wird eine warmepumpensolaranlage mit einem Photovoltaikmodul 19 einem Wärmetauscher 20 und auf beiden Seiten der Phσtovoltaikanlage 19 angebrachten Wärmetauschern 22 (Wärmetauacherrippen) veranschaulichL über die zusatzliche Umweltwärme in das System eingebracht werden kann und die statische Belastbarkeit erhöht werden kann.

Die Füllmenge des Systems wird vorzugsweise so gewählt, dass ein Medium den Kollektor 1 im flüssigen Zustand nicht überströmt. Hierdurch soll vermieden werden, dass flüssiges Mftrtiυm in die Maschine 7 gelangt - in der Wärmepumpensolaranlage können auch noch zusätzliche Sammler und Expansionsbehälter, sowie ölabscheider beliebig im System integriert sein.

p j -e gegenstandliche warmepumpensolaranlage kann mit einer beliebigen Steuerung ausgeführt werden. Es können alle sich für den Kreisprozess günstig auswirkenden Arbeitsmedien und Komponenten integxierL werden. Des weiteren können die Komponenten beliebig im System angeordnet sein. Für die Wärmeübertragung können Plattenwärmetauscher r Rohrbündclwürrneta-uscher oder andere Systeme eingäseLzL werden. Als Maschinen für die Umwälzung, Verdichtung und Expansion des Mediums können alle sich hierfür eignenden Maschinen mit einer variablen DυrπhfHissmengennsgelung Verwendung finden. Als Wärmequelle und, Wärmesenke können auch andere Wärmequellen als Solaranlagen und Photovoltaikmodule oder als Wärmesenke andere Wärmesenken als Pufferspeicher genutzt werden. Die Wassersammler- bzw. Rinnen können beliebig ausgeführt und angeordnet sein.

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Legende zu den Hinweisziflern

Kollektor Wärmespeicher Wärmetauscher mechanischer Antrieb Zwischengehäuse Maschine Maschine Leitung Leitung Leitung Leitung Steuervorrichtung Zellenrad Zellen Motor/Generator Gehäuse (gemeinsame Maschine) Dichtung Antriebswelle Photovoltaikmodul Wärmetauscher Speichermasse Wärmetauseherrippen Führung Wärmetauscher