Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenheizung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In einer Wärmepumpe, der zentralen Energiequelle der Wärmepumpenhei- zung, durchströmt ein Arbeitsmedium (Kältemittel, Wärmetransport- Medium) in einem geschlossenen Kreislauf einen Verdampfer, einen Kompressor (Verdichter), einen Kondensator (Verflüssiger) und ein Expansionsventil. Im Verdampfer wird das Arbeitsmedium verdampft und nimmt dabei Energie aus einer Wärmequelle, beispielsweise der Außenluft, auf. Im Kompressor wird das Arbeitsmedium komprimiert und dabei erwärmt. Im Kondensator erfolgt die Verflüssigung des unter Druck stehenden Arbeitsmediums, dabei gibt es Energie in Form von Wärme an eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, ab. Anschließend wird das flüssige Arbeitsmedium im Expansionsventil entspannt und gelangt bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur wieder in den Verdampfer, um den Kreislauf erneut zu durchlaufen.

Die bereits angesprochene Flüssigkeit durchströmt in einem geschlossenen Kreislauf eine Vorrichtung zum Erwärmen und Speichern von Flüssigkeit, nachfolgend Speichererhitzer genannt, sowie eine oder mehrere Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungseinrichtungen, beispielsweise Heizkörper, Fußbodenheizung, Warmwasserbereiter, Durchlauferhitzer, usw.

In dem Speichererhitzer überträgt der Kondensator der Wärmepumpe Wärme vom Arbeitsmedium an die Flüssigkeit im Speichererhitzer. Diese Flüssigkeit erwärmt dann bei Bedarf die Heizungs- und/oder Warmwasser- bereitungseinrichtungen bzw. gibt dort die zugeführte Wärme zumindest teilweise wieder ab. Den Ausgangspunkt für die Erfindung bildet ein Speichererhitzer, in dem die Flüssigkeit eine Temperaturschichtung in Schwerkraftrichtung ausbildet. Höher gelegene Flüssigkeitsschichten weisen eine größere Temperatur auf als in Relation hierzu niedriger gelegene Flüssigkeitsschichten. Für ei- nen möglichst effizienten Betrieb des Speichererhitzers und damit der Wärmepumpenheizung insgesamt ist es erforderlich, dass die Temperaturschichtung möglichst konstant aufrechterhalten wird. Dieser Idealzustand wird in der Praxis, gerade bei hoher Heizlast durch die erforderliche Umwälzung der Flüssigkeit beeinträchtigt, was dazu führen kann, dass die Wärmeübertragung vom Kondensator auf die Flüssigkeit nicht unter optimalen Bedingungen erfolgt.

Ein Problem hierbei ist, dass das Arbeitsmedium im Kondensator an der Wärmeübertragungswand zur Flüssigkeit hin bei Flüssigkeitstemperaturen unterhalb der Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums einen Kondensatfilm bildet, der eine Isolationsschicht zwischen dem übrigen gasförmige Arbeitsmedium im Kondensator und der Flüssigkeit ausbildet. Dies unterbindet bzw. reduziert die gewünschte Energieübertragung vom Arbeitsmedium auf die Flüssigkeit. Die Leistungszahl der Wärmepumpenhei- zung, der Quotient aus abgegebener Wärmeleistung und aufgenommener Leistung, vor allem zum Antrieb des Kompressors, erreicht dadurch nicht die theoretisch möglichen Werte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpenheizung der vorgenannten Art zu schaffen, die sich durch eine hohe Effizienz und damit durch eine im Vergleich zu bekannten Wärmepumpenheizungen große Leistungszahl auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Wärmepumpenheizung gemäß der Erfindung umfasst ein Arbeitsmedium (Kältemittel, Wärmetransport-Medium), das in einem geschlossenen Kreislauf einen Verdampfer, einen Kompressor (Verdichter), einen Kondensator (Verflüssiger) und ein Expansionsventil durchströmt. Sie umfasst ferner eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser (es eignet sich aber auch jedes andere zum Wärmetransport geeignete Medium), die in einem geschlosse- nen Kreislauf einen Speichererhitzer (Vorrichtung zum Erwärmen und Speichern von Flüssigkeit) und eine oder mehrere Heizungs- und/oder Warm- wasserbereitungseinrichtungen (beispielsweise Heizkörper, Fußbodenheizung, Warmwasserbereiter, Durchlauferhitzer) durchströmt. Der Kondensator überträgt hierbei Energie vom Arbeitsmedium an die Flüssigkeit im Speichererhitzer. Typischerweise wird in der oberen Hälfte des Speichererhitzers, insbesondere an oder nahe der Oberseite des Speichererhitzers, warme Flüssigkeit entnommen und durch eine Heizungseinrichtung und/oder eine Warmwasserbereitungseinrichtung zurück zum Speichererhitzer geführt. Dort tritt die abgekühlte Flüssigkeit dann in der unteren Hälfte des Speichererhitzers, insbesondere am oder nahe der Unterseite des Speichererhitzers, wieder in den Speichererhitzer ein. Die erwärmte Flüssigkeit wird insbesondere zu Heizzwecken oder zur Warmwasserbereitung genutzt, gegebenenfalls können auch zwei getrennt Kreisläufe an den Speichererhitzer angeschlossen sein.

Die Flüssigkeit im Speichererhitzer bildet eine Temperaturschichtung in Schwerkraftrichtung aus, wobei höher gelegene Flüssigkeitsschichten eine größere Temperatur aufweisen als in Relation hierzu niedriger gelegene Flüssigkeitsschichten.

Zentrales Merkmal der Erfindung ist, dass der Kondensator mindestens zweiteilig ausgebildet ist. Der Kondensator umfasst einen ersten Kondensatorteil und einem zweiten Kondensatorteil, die nacheinander vom Arbeitsmedium durchströmt werden, wobei der erste Kondensatorteil hinsichtlich des Arbeitsmediums stromaufwärts zum zweiten Kondensatorteil angeordnet ist. Der erste Kondensatorteil und der zweiten Kondensatorteil sind räumlich voneinander getrennt im und/oder am Speichererhitzer angeordnet, wobei der erste Kondensatorteil oberhalb des zweiten Kondensatorteils angeordnet ist (in Schwerkraftrichtung gesehen).

Sowohl der erste Kondensatorteil als auch der zweite Kondensatorteil bildet für sich einen Wärmetauscher, dessen Primärseite vom Arbeitsmedium und dessen Sekundärseite von der Flüssigkeit durchströmt wird. Das weitere zentrale Merkmal der Erfindung neben der Zweiteilung des Kondensators ist das Vorsehen einer Vorrichtung zur Einstellung und/oder Regelung der Zulauftemperatur der Flüssigkeit, die in die Sekundärseite des ersten Kondensatorteils einströmt, zwischen erstem Kondensatorteil und zweitem Kondensatorteil. Diese Vorrichtung ist dazu vorgesehen und ausgebildet, die Zulauftemperatur der Flüssigkeit in die Sekundärseite des ersten Kon- densatorteils innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs oberhalb der Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums zu halten.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch die Einstellung bzw. Regelung der Zulauftemperatur der Flüssigkeit zur Sekundärseite des ersten Kondensators auf ein Niveau oberhalb der Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums sichergestellt ist, dass auch die Temperatur an der Wärmeübertragungswand zwischen Arbeitsmedium und Flüssigkeit im ersten Kondensatorteil oberhalb der Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums liegt und sich somit kein Kondensationsfilm und damit auch keine Iso- lationsschicht an der Wärmeübertragungswand ausbildet. Das heiße Arbeitsmedium kann somit seine Wärme im ersten Kondensatorteil unbehindert von der von einer Kondensationsschicht ausgehenden Isolationswirkung auf die Flüssigkeit übertragen und wird dadurch abgekühlt. Seine Temperatur liegt hierbei jedoch immer oberhalb der Kondensationstempe- ratur, d.h. im ersten Kondensatorteil erfolgt keine Verflüssigung des Arbeitsmediums. Vielmehr tritt das Arbeitsmedium am Ausgang der Primärseite des ersten Kondensatorteils weiterhin gasförmig, jedoch mit im Vergleich zur Eingangstemperatur reduzierter Temperatur aus. Die Verflüssi- gung mit der dazugehörigen Energieübertragung auf die Flüssigkeit erfolgt im zweiten Kondensatorteil. Auf diese Weise ist eine effiziente Wärmeübertragung vom Arbeitsmedium auf die Flüssigkeit im ersten Kondensatorteil und auch im zweiten Kondensatorteil sichergestellt. Dies führt insgesamt zu einer effizienten Energieübertragung. Insbesondere lässt sich die Energie eines sehr stark erhitzen Arbeitsmediums besonders wirkungsvoll auf die Flüssigkeit übertragen. Insgesamt gibt die Erfindung damit eine Wärmepumpenheizung an, die sehr effizient arbeitet und die sich durch eine im Vergleich zu bekannten Wärmepumpenheizungen große Leistungszahl auszeichnet.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Einstellung und/oder Regelung der Zulauftemperatur der Flüssigkeit ein Mischventil, insbesondere ein motorgesteuertes Mischventil, mit mindes- tens drei Anschlüssen (Wegen), d.h. bei dem Mischventil handelt es sich um mindestens ein Drei-Wege-Ventil. Der erste Anschluss des Mischventils ist über eine erste Flüssigkeitsleitung mit dem Ausgang der Sekundärseite des zweiten Kondensatorteils verbunden. Der zweite Anschluss des Mischventils endet über eine am gegenüberliegenden Ende offene zweite Flüs- sigkeitsleitung in einer ersten Flüssigkeitsschicht des Speichererhitzers, die oberhalb des Mischventils, insbesondere oberhalb des Ablaufs der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils liegt. Der dritte Anschluss des Mischventils ist über eine dritte Flüssigkeitsleitung mit dem Flüssigkeitszulauf (Eingang) der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils verbunden. Das Mischventil führt Flüssigkeit aus der ersten Flüssigkeitsleitung und/oder aus der zweiten Flüssigkeitsleitung der dritten Flüssigkeitsleitung zu. Eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Mischventils steuert bzw. regelt das Mischverhältnis zwischen der Flüssigkeit aus der ersten Flüssigkeitsleitung und der Flüssigkeit aus der zweiten Flüssigkeitsleitung und damit die Tem- peratur der Flüssigkeit in der dritten Flüssigkeitsleitung und damit wiederum die Zulauftemperatur der Flüssigkeit, die in den Sekundärteil des ersten Kondensators einströmt. Je nach Einstellung des Mischventils strömt somit eine Mischung der Flüssigkeiten aus erster und zweiter Flüssigkeitsleitung, d.h. aus Flüssigkeit, die aus der Sekundärseite des zweiten Kondensatorteils austritt, und aus Flüssigkeit, die aus der ersten Flüssigkeitsschicht des Speichererhitzers angesaugt wird, in die dritte Flüssigkeitsleitung und damit in den Eingang der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils. Das Mischventils ermöglicht stufenlos oder auch abgestuft Einstellungen zwischen den Extremfällen, dass nur Flüssigkeit aus der ersten bzw. nur Flüssigkeit aus der zweiten Flüssigkeitsleitung zugeführt wird.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Vorrichtung zur Einstellung und/oder Regelung der Zulauftemperatur der Flüssigkeit Temperatursensoren aufweist, deren Signale die Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Mischventils zur Steuerung und/oder Regelung der Zulauftemperatur verwendet. Mindestens einen Temperatursensor sollte zur Ermittlung der Temperatur der Flüssigkeit in der ersten Flüssigkeitsleitung oder am Ausgang der Se- kundärseite des zweiten Kondensatorteils vorgesehen sein, und mindestens ein Temperatursensor sollte zur Ermittlung der Temperatur in der ersten Flüssigkeitsschicht vorgesehen sein. Auf Basis dieser Werte lässt sich dann das Mischventil zur Erzielung des gewünschten Temperaturwertes in der dritten Flüssigkeitsleitung einstellen.

Zweckmäßig ist auch, wenn die Vorrichtung zur Einstellung und/oder Regelung der Zulauftemperatur der Flüssigkeit mindestens einen Sensor zur Ermittlung des Drucks des Arbeitsmediums in der Primärseite des ersten Kondensatorteils aufweist, und dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet ist, aus dem Druckwert die aktuelle Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums zu ermitteln, was problemlos anhand hinterlegter Kennlinien und/oder Kennwerte des Arbeitsmediums möglich ist. Die so ermittelte Kondensationstemperatur findet dann Eingang in die Regelung bzw. Steuerung des Mischventils. Der genannte Drucksensor muss nicht direkt in der Primärseite des ersten Kondensatorteils angeordnet sein, eine Anordnung in Leitungsabschnitten des Arbeitsmediums, die den gleichen Druck aufweisen, ist ausreichend, beispielsweise strömungstechnisch nach dem Kompressor oder vor dem Expansionsventil. Zweckmäßig ist ferner auch, wenn die dritte Flüssigkeitsleitung und/oder der Eingang der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils eine erste Umwälzpumpe zur Förderung der Flüssigkeit durch das Mischventil aufweist. Dadurch wird ferner die Flüssigkeit durch den ersten Kondensatorteil ge- fördert und, bei entsprechender Stellung des Mischventils, auch durch den zweiten Kondensatorteil.

Für den unwahrscheinlichen Fall, dass das Mischventil die erforderliche Temperatur der Flüssigkeit nicht bereitstellen kann, sieht eine Weiterbil- düng der Erfindung vor, in die dritte Flüssigkeitsleitung eine Erwärmungseinrichtung, insbesondere eine elektrische Erwärmungseinrichtung, zur Erwärmung der durchströmenden Flüssigkeit vorzusehen. Diese Erwärmungseinrichtung ist dann Bestandteil der Vorrichtung zur Einstellung und/oder Regelung der Zulauftemperatur. Bei Bedarf wird sie unterstützend einge- setzt, um die Flüssigkeit auf die erforderliche Temperatur zu bringen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Mischventil einen vierten Anschluss aufweist, d.h. das Mischventil ist ein Vier-Wege-Ventil. Der zusätzliche vierte Anschluss endet über eine am gegenüberliegenden Ende offene vierte Flüssigkeitsleitung in einer zweiten Flüssigkeitsschicht des Speichererhitzers, die unterhalb der ersten Flüssigkeitsschicht liegt. Die vierte Flüssigkeitsleitung dient dazu, nicht für die Zuführung zur dritten Flüssigkeitsleitung benötigte Flüssigkeit aus der ersten Flüssigkeitsleitung über das Mischventil der vierten Flüssigkeitsschicht zuzuführen.

Zweckmäßig ist ferner eine Ausbildung der Erfindung, bei der der Flüssigkeitsausgang der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils Flüssigkeit an eine dritte Flüssigkeitsschicht des Speichererhitzers abgibt und der Flüssigkeitszulauf (Eingang) der Sekundärseite des zweiten Kondensatorteils Flüs- sigkeit aus einer vierten Flüssigkeitsschicht des Speichererhitzers entnimmt, wobei die vierte Flüssigkeitsschicht mit Abstand unterhalb der dritten Flüssigkeitsschicht im Speichererhitzer angeordnet ist. Bei dem ersten Kondensatorteil und/oder dem zweiten Kondensatorteil handelt es sich vorzugsweise um ein koaxiales Rohrsystem, insbesondere um eine koaxiale Rohrspirale. Das Rohr ist hierbei als Doppelrohr aufgebaut, wobei ein inneres Rohr (üblicherweise für die Flüssigkeit) von einem äußeren Rohr (üblicherweise für das Arbeitsmedium) vollständig umgeben ist. Inneres und äußeres Rohr erstrecken sich parallel zueinander entlang einer gemeinsamen Rohrachse. Sowohl die Flüssigkeit als auch das Arbeitsmedium können das Rohr somit durchströmen, sie sind räumlich jedoch durch eine im Querschnitt üblicherweise kreisförmige Trennwand voneinander getrennt. Flüssigkeit und Arbeitsmedium strömen hierbei im Gegenstrom durch das Rohr, der Energieübertrag erfolgt über die Trennwand.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kondensator einen dritten Kondensatorteil umfasst, der hinsichtlich des Arbeitsmediums stromabwärts zum zweiten Kondensatorteil angeordnet ist. Der dritte Kondensatorteil ist räumlich getrennt vom ersten und zweiten Kondensatorteil im und/oder am Speichererhitzer angeordnet, und zwar unterhalb des zweiten Kondensatorteils. Auch der dritte Kondensatorteil ist ein Wärme- tauscher, dessen Primärseite vom Arbeitsmedium und dessen Sekundärseite von Kaltwasser, das anschließend einer Warmwasserbereitungseinrich- tung zugeführt wird, durchströmt wird, d.h. die Sekundärseite wird nicht von der Flüssigkeit des Speichererhitzers durchströmt.

Diese Weiterbildung bringt mehrere Vorteile mit sich. In der Regel ist das Arbeitsmedium nach dem zweiten Kondensatorteil verflüssigt, es weist jedoch immer noch eine Temperatur auf, die in der Größenordnung der Kondensationstemperatur liegt, zumindest deutlich über der Temperatur des üblichen Kaltwassers aus dem Leitungsnetz. Dementsprechend kann durch weitere Abkühlung des bereits kondensierten Arbeitsmediums zusätzlich Energie gewonnen und einem ohnehin für die Warmwasserbereitung bestimmten Kaltwasser zugeführt werden. Dadurch wird der Energieeinsatz bei der eigentlichen Warmwasserbereitung reduziert. Der dritte Kondensa- torteil wirkt somit nicht als Verflüssiger, vielmehr wird dem in der Regel bereits flüssigen Arbeitsmedium durch Abkühlen Wärme entzogen, die dem Kaltwasser zugeführt wird, das dadurch bereits vorerwärmt der Warmwasserbereitung zugeführt wird. Durch den dritten Kondensatorteil und die dadurch mögliche zusätzliche Abkühlung des Arbeitsmediums werden die Effizienz und damit auch die Leistungszahl der Wärmepumpenheizung zusätzlich gesteigert.

Zum anderen unterstützt die Durchleitung des kühlen Kaltwassers im unte- ren Bereich des Speichererhitzers, an und/oder nahe der Unterseite des Speichererhitzers, die Temperaturschichtung des Speichererhitzers, ein zusätzlicher vorteilhafter Effekt.

Der Speichererhitzer weist zweckmäßigerweise in seinem unteren Drittel einen Flüssigkeitszulauf und in seinem oberen Drittel einen Flüssigkeitsablauf zur Kreislaufführung der Flüssigkeit auf. Hierzu weist der Flüssigkeitskreislauf außerhalb des Speichererhitzers eine Umwälzpumpe für die Flüssigkeit auf. Ferner wird die Flüssigkeit außerhalb des Speichererhitzers zur Wärmeabgabe durch Heizeinrichtungen geführt und/oder durch die Primär- seite eines Wärmetauscher einer Warmwasserbereitungseinrichtung, durch dessen Sekundärseite zu erwärmendes Kaltwasser (Frischwasser) strömt, das gegebenenfalls bereits entsprechend den vorstehenden Erläuterungen vorerwärmt ist. Es ist auch möglich, dass zwei oder mehrere derartige Flüssigkeitskreisläufe an dem Speichererhitzer angeschlossen ist.

Ergänzend ist es auch möglich, dass eine Zusatzheizung zur Erwärmung der Flüssigkeit in den Speichererhitzer eingebaut wird, vorzugsweise im Bereich des zweiten Wärmetauschers. Bei der Zusatzheizung kann es sich beispielsweise um eine Solaranlage handeln. Dadurch kann gerade in Zei- ten hoher Außentemperatur, beispielsweise im Sommer, wenn die Einrichtungen der Wärmepumpe für den Betrieb einer Klimaanlage benötigt werden, ebenfalls durch umweltfreundliche Energie die Warmwasserbereitung mittels des Speichererhitzers weiter betrieben werden. Wärmepumpenhei- zung und Solaranlage stellen somit eine äußerst vorteilhafte und zweckmäßige Ergänzung dar, die sich sinnvoll in einer Anlage, insbesondere in einem Speichererhitzer, kombinieren lassen.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende, schematische Zeichnung näher erläutert.

FIG 1 zeigt schematisch eine Wärmepumpenheizung 1 gemäß der Erfin- düng. Die Wärmepumpenheizung 1 weist ein Arbeitsmedium 2 auf, das in einem geschlossenen Kreislauf (gestrichelte Linie) einen Verdampfer 3 (in dem das flüssige Arbeitsmedium durch die Wärme der Außenluft verdampft wird), einen Kompressor 4 (in dem das gasförmige Arbeitsmedium komprimiert wird), einen Kondensator (in dem das gasförmige Arbeitsmedium verflüssigt wird) und ein Expansionsventil 5 (durch das das flüssige Arbeitsmedium entspannt wird) durchströmt. An diesen Kreislauf ist über Absperrventile 12 ein Klimaanlagenkreislauf 11 angekoppelt, der gegebenenfalls alternativ zu dem für die Erfindung relevanten, hier beschriebenen und in der Figur dargestellten Wärmepumpenkreislauf betrieben werden kann. Hierzu ist auch der Wärmepumpenkreislauf mit Absperrventilen 13 versehen.

Die Wärmepumpenheizung 1 weist ferner eine Flüssigkeit 6, insbesondere Wasser, auf, die in einem geschlossenen Kreislauf einen Speichererhitzer 7 und einen Wärmetauscher 8 als Warmwasserbereitungseinrichtung (hier als Durchlauferhitzer) auf dessen Primärseite durchströmt. Die Sekundärseite dieses Wärmetauschers 8 wird von Kaltwasser 9 aus dem Leitungsnetz, im dargestellten Fall von bereits vorerwärmtem Kaltwasser 9a (siehe untenstehende Erläuterungen) durchströmt und steht nach dem Wärmetauscher 8 als Warmwasser 10 dem Haushalt zur Verfügung. Der Speichererhitzer 7 weist in seinem oberen Bereich 7a (in seinem oberen Drittel) einen Flüssigkeitsablauf 14 für im Speichererhitzer 7 erwärmte Flüssigkeit 6 und in seinem unteren Bereich 7b (in seinem unteren Drittel) einen Flüssigkeitszu- lauf 15 für im Wärmetauscher 8 abgekühlte Flüssigkeit 6. Die Flüssigkeit 6 wird durch eine Umwälzpumpe 16, die außerhalb des Speichererhitzers angeordnet ist, im Kreislauf geführt. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit 6 ist durch Pfeile angegeben.

Im Speichererhitzer 7 bildet die Flüssigkeit 6 eine Temperaturschichtung in Schwerkraftrichtung aus, wobei höher gelegene Flüssigkeitsschichten eine größere Temperatur aufweisen als in Relation hierzu niedriger gelegene Flüssigkeitsschichten, d.h. eine horizontale Flüssigkeitsschicht im oberen Bereich 7a des Speichererhitzers 7 ist wärmer als eine horizontale Flüssigkeitsschicht im unteren Bereich 7b des Speichererhitzers 7.

Kern der Erfindung ist die mindestens zweiteilig Ausbildung des bereits angesprochenen Kondensators. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kondensator drei Teile auf: einen ersten Kondensatorteil 17a, einen zweiten Kondensatorteil 17b und einen dritten Kondensatorteil 17b. Alle drei Kondensatorteile 17a, 17b, 17c sind im Speichererhitzer 7 angeordnet. Der erste Kondensatorteil 17a ist räumlich getrennt über dem zweiten Kondensatorteil 17b angeordnet, der zweite Kondensatorteil 17b wiederum ist ebenfalls räumlich getrennt über dem dritten Kondensatorteil 17c angeordnet. Die Kondensatorteile 17a, 17b, 17c werden zwischen Kompressor 4 und Expansionsventil 5 nacheinander vom Arbeitsmedium 2 durchströmt, zunächst der ersten Kondensatorteil 17a, dann der zweite Kondensatorteil 17b und schließlich der dritte Kondensatorteil 17c.

Der erste Kondensatorteil 17a und der zweite Kondensatorteil 17b sind ein Wärmetauscher, dessen Primärseite vom Arbeitsmedium 2 und dessen Sekundärseite von der Flüssigkeit 6 durchströmt wird. Konkret handelt es sich beim ersten Kondensatorteil 17a und beim zweiten Kondensatorteil 17b um ein koaxiales Rohrsystem, konkret um eine Rohrspirale, in der das Arbeitsmedium 2 und die Flüssigkeit 6 im Gegenstrom zueinander und räumlich durch eine Wärmeübertragungswand (nicht dargestellt) voneinander getrennt geführt werden. Die Führung des Arbeitsmediums 2 im Ge- genstrom zur Flüssigkeit 6 ist in der Figur durch eine gestrichelte Linie symbolisiert, auch der Eintritt des Arbeitsmediums in den jeweiligen Kondensatorteil 17a, 17b und der Austritt ist durch die gestrichelte Linie schematisch dargestellt.

Der Flüssigkeitsausgang der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils 19a gibt Flüssigkeit 6 an eine dritte Flüssigkeitsschicht des Speichererhitzers 7 ab. Der Flüssigkeitszulauf der Sekundärseite des zweiten Kondensatorteils 19b entnimmt Flüssigkeit 6 aus einer vierten Flüssigkeitsschicht des Spei- chererhitzers. Die vierte Flüssigkeitsschicht ist im unteren Bereich 7b des Speichererhitzers 7 angeordnet, die dritten Flüssigkeitsschicht im oberen Bereich 7a des Speichererhitzer 7.

Weiterer Kernaspekt der Erfindung ist neben der Aufteilung des Kondensa- tors das Vorsehen einer Vorrichtung 18 zur Einstellung und/oder Regelung der Zulauftemperatur der Flüssigkeit 6, die in die Sekundärseite des ersten Kondensatorteils 17a einströmt, d.h. der Zulauftemperatur am Eingang der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils 17a. Konkret ist diese Vorrichtung 18 dazu ausgebildet, die Zulauftemperatur der Flüssigkeit 6 innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs oberhalb der Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums zu halten, beispielsweise in einem Bereich von bis zu 5°C über der Kondensationstemperatur oder in einem Bereich zwischen 2°C und 5°C über der Kondensationstemperatur. Hierzu umfasst die Vorrichtung 18 ein Mischventil 19, beispielsweise ein Mischventil 19, bei dem das Mischungsverhältnis über einen Stellmotor einstellbar ist. Um seine Funktion erfüllen zu können muss das Mischventil 19 mindestens drei Anschlüsse 19a, 19b, 19c aufweisen, zwei zulaufende Anschlüsse 19a, 19b und einen ablaufenden Anschluss 19c. Das dargestellte Ausführungsbeispiel weist ferner einen vierten Anschluss 19d, ein ablaufender Anschluss, auf.

Der erste Anschluss 19a ist über eine erste Flüssigkeitsleitung mit dem Ausgang der Sekundärseite des zweiten Kondensatorteils 17b verbunden. Der zweite Anschluss 19b endet über eine am gegenüberliegenden Ende offene zweite Flüssigkeitsleitung in einer ersten Flüssigkeitsschicht des Speichererhitzers 7. Die erste Flüssigkeitsschicht liegt oberhalb des Mischventils 19, insbesondere oberhalb des Ausgangs der Sekundärseite des ers- ten Kondensatorteils 17a. Der dritte Anschluss 19c ist über eine dritte

Flüssigkeitsleitung mit dem Flüssigkeitszulauf der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils 17a verbunden. Der vierte Anschluss 19d endet über eine am gegenüberliegenden Ende offene vierte Flüssigkeitsleitung in einer zweiten Flüssigkeitsschicht des Speichererhitzers 7, die unterhalb der ers- ten Flüssigkeitsschicht liegt.

In die dritte Flüssigkeitsleitung zwischen dem dritten Anschluss 19c und dem Eingang der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils 17a ist eine Umwälzpumpe 20 zur Förderung der Flüssigkeit 6 durch das Mischventil 19 angeordnet. Durch diese Umwälzpumpe 20 wird Flüssigkeit 6 aus der ersten Flüssigkeitsleitung über den Anschluss 19a und/oder aus der zweiten Flüssigkeitsleitung über den Anschluss 19b über das Mischventil 19 der dritten Flüssigkeitsleitung über den Anschluss 19c zuführt. Eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Mischventils 19 steuert bzw. regelt das Mischverhältnis zwischen der Flüssigkeit aus der ersten Flüssigkeitsleitung und der Flüssigkeit aus der zweiten Flüssigkeitsleitung und damit die Temperatur der Flüssigkeit in der dritten Flüssigkeitsleitung und damit wiederum die Zulauftemperatur der Flüssigkeit 6, die in den Sekundärteil des ersten Kondensatorteils 17a einströmt. Die Steuerung bzw. Regelung erfolgt auf Basis von Temperaturdaten, die von Temperatursensoren ermittelt werden. Ein Temperatursensor ist zur Ermittlung der Temperatur der Flüssigkeit 6 in der ersten Flüssigkeitsleitung oder am Ausgang der Sekundärseite des zweiten Kondensatorteils 17c vorgesehen und entsprechend angeordnet (nicht dargestellt). Ein weiterer Temperatursensor ist zur Ermitt- lung der Temperatur in der ersten Flüssigkeitsschicht des Speichererhitzers 7 vorgesehen und entsprechend auf Höhe dieser Schicht im Speichererhitzer angeordnet (nicht dargestellt). Neben diesen Temperatursensoren umfasst die Vorrichtung 18 zur Einstellung und/oder Regelung der Zulauftemperatur der Flüssigkeit 6 mindestens einen Sensor zur Ermittlung des Drucks des Arbeitsmediums in der Primärseite des ersten Kondensatorteils 17a. Die Steuer- und/oder Regeleinrich- tung ermittelt aus den gemessenen Druckwerten die aktuelle Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums.

Aus den vorgenannten Temperaturwerten und der Kondensationstemperatur ermittelt die Steuer- und/oder Regeleinrichtung die erforderliche Mischeinstellung des Mischventils 19, so dass die Zulauftemperatur der Flüssigkeit 6 am Eingang der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils 17a innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs oberhalb der Kondensationstemperatur liegt. Gegebenenfalls kann diese Temperatur durch einen weiteren Temperatursensor gemessen werden, gegebenenfalls kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung die Mischeinstellung des Mischventils 19 korrigieren.

Die Mischeinstellung des Mischventils kann dabei zwischen folgenden Extremfällen eingestellt werden:

Erster Extremfall : Die Temperaturverhältnisse erlauben keine Zumischung von Flüssigkeit 6 aus der Sekundärseite des zweiten Kondensatorteils 17b. In diesem Fall wir ausschließlich Flüssigkeit aus der ersten Flüssigkeitsschicht und der zweiten Flüssigkeitsleitung über den Anschluss 19b in die dritte Flüssigkeitsleitung gefördert. Die Flüssigkeit 6 aus der Sekundärseite des zweiten Kondensatorteils 17b und aus der ersten Flüssigkeitsleitung wird über den Anschluss 19d der vierten Flüssigkeitsleitung und hierüber der zweiten Flüssigkeitsschicht des Speichererhitzers 7 zugeführt.

Zweiter Extremfall: Die Temperatur der Flüssigkeit 6 aus der Sekundärseite des zweiten Kondensatorteils 17b ist bereits ausreichend. In diesem Fall wird diese Flüssigkeit direkt über die erste Flüssigkeitsleitung, den ersten Anschluss 19a, den Anschluss 19c und die dritte Flüssigkeitszuleitung dem Eingang der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils 17a zugeführt. Die Anschlüsse 19b und 19d bleiben verschlossen.

Sollte keine Mischungseinstellung des Mischventils 19 eine ausreichende Temperatur der Flüssigkeit 6 bereitstellen können, so ist an der dritten Flüssigkeitsleitung zwischen dem dritten Anschluss 19c und dem Eingang der Sekundärseite des ersten Kondensatorteils 17a eine elektrische Erwärmungseinrichtung 21 vorgesehen, die die durchströmende Flüssigkeit 6 erwärmt und dadurch die Zulauftemperatur der Flüssigkeit 6 in den ge- wünschten Temperaturbereich anhebt. Hierzu ist die Erwärmungseinrichtung mit einer entsprechenden Steuer- bzw. Regeleinrichtung ausgestattet.

Der dritte Kondensatorteil 17c ist ein Wärmetauscher, dessen Primärseite vom Arbeitsmedium 2 und dessen Sekundärseite von Kaltwasser 9, das an- schließend als vorerwärmtes Kaltwasser 9a dem Wärmetauscher 8 der Warmwasserbereitungseinrichtung zugeführt wird, durchströmt wird.

In FIG 1 ist noch eine Zusatzheizung 22 als strichpunktierte Linie im unteren Bereich 7b des Speichererhitzers 7 eingezeichnet. Bei dieser Zusatzhei- zung 22 kann es sich beispielsweise um eine Solaranlage handeln, das von der Sonne erwärmte Wasser wird durch den Speichererhitzer gefördert, wodurch sich im Speichererhitzer die Flüssigkeit erwärmt. Diese sinnvolle Ergänzung ermöglicht in warmen Sommermonaten eine Warmwasserversorgung des Haushalts mittels des Speichererhitzers, so dass die Wärme- pumpe abgeschaltet und die vorhandenen Einrichtungen als Klimaanlage eingesetzt werden können, durch Ankopplung des Klimaanlagenkreislaufs 11.

In der Primärseite des ersten Kondensatorteils 17a wird das vom Kompres- sor 4 kommende, erhitze, komprimierte, gasförmige Arbeitsmedium 2 abgekühlt, ohne bereits zu kondensieren. Die Temperatur des Arbeitsmediums bleibt oberhalb der Kondensationstemperatur. Die Wärme wird an die Flüssigkeit 6, die im Gegenstrom durch die Sekundärseite des ersten Kon- densatorteils 17a strömt, abgegeben. Die Flüssigkeit 6 erwärmt sich dadurch und tritt am Ausgang der Sekundärseite des ersten Kondensationsteils 17a erwärmt aus.

Das weiterhin gasförmige, jedoch bereits gegenüber der Temperatur nach dem Kompressor 4 deutlich abgekühlte Arbeitsmedium 2 wird nach dem Austritt aus der Primärseite des ersten Kondensatorteils 17a der Primärseite des zweiten Kondensatorteils 17b zugeführt. Im zweiten Kondensatorteil 19b kondensiert das Arbeitsmedium 2 und gibt die dabei freiwerdende Energie an die Flüssigkeit 6, die im Gegenstrom durch die Sekundärseite des zweiten Kondensatorteils 17b strömt, ab. Die Flüssigkeit 6 wird dadurch erwärmt.

Das nunmehr kondensierte, aber im Vergleich zu Kaltwasser 9 aus dem Leitungsnetz wärmere Arbeitmedium 2 wird nach dem Austritt aus der Primärseite des zweiten Kondensatorteils 17b der Primärseite des dritten Kondensatorteils 17c zugeführt und dort abgekühlt. Seine Wärme gibt es dabei insbesondere an das Kaltwasser 9 ab, das dadurch erwärmt wird und anschließend als vorerwärmtes Kaltwasser 9a dem Wärmetauscher 8 der Warmwasserbereitungseinrichtung zugeführt wird. Das flüssige, abgekühlte Arbeitsmedium 2 wird nunmehr dem Expansionsventil 5 und dem Verdampfer 3 zur erneuten Wärmeaufnahme aus der Außenluft zugeführt, dann durchläuft es erneut über den Kompressor 4 den Kreislauf.

Die Wärmepumpenheizung gemäß der Erfindung arbeitet somit äußerst effizient, sie erreicht bessere Leistungszahlen als Wärmepumpenheizungen gemäß dem Stand der Technik. Bezugszeichenliste

1 Wärmepumpenheizung

2 Arbeitsmedium

3 Verdampfer

4 Kompressor

5 Expansionsventil

6 Flüssigkeit

7 Speichererhitzer

7a Oberer Bereich des Speichererhitzers 7

7b Unterer Bereich des Speichererhitzers 7

8 Wärmetauscher als Warmwasserbereitungseinrichtung

9 Kaltwasser aus Leitungsnetz

9a Vorerwärmtes Warmwasser aus Leitungsnetz

10 Warmwasser

11 Klimaanlagenkreislauf

12 Absperrventil

13 Absperrventil

14 Flüssigkeitsablauf

15 Flüssigkeitszulauf

16 Umwälzpumpe, zweite Umwälzpumpe 17a Erster Kondensatorteil

17b Zweiter Kondensatorteil

17c Dritter Kondensatorteil

18 Vorrichtung zur Einstellung der Zulauftemperatur der Flüssigkeit 6 in die Sekundärseite des ersten Kondensatorteils 17a

19 Mischventil

19a Erster Anschluss des Mischventils 19

19b Zweiter Anschluss des Mischventils 19

19c Dritter Anschluss des Mischventils 19

19d Vierter Anschluss des Mischventils 19

20 Umwälzpumpe, erste Umwälzpumpe

21 Erwärmungseinrichtung

22 Zusatzheizung