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Dokumentenidentifikation DE10201751A1 07.08.2003
Titel Kombiniertes Heiz-Kühlsystem
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Reisser, Berni, 73274 Notzingen, DE
DE-Anmeldedatum 18.01.2002
DE-Aktenzeichen 10201751
Offenlegungstag 07.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.08.2003
IPC-Hauptklasse F24D 15/00
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Heiz-Kühlsystem mit einem Wärmeerzeuger mit Wärmetauscher, der in einem Heizsystem wahlweise einen Heizwasser-Kreislauf mit Verbrauchern oder einen Brauchwasser-Kreislauf mit einem Brauchwasserspeicher mit Warmwasser speist, wobei dem Heizsystem ein Kälteaggregat mit Kaltwasseranschluss und Warmwasseranschluss zugeordnet ist. Ist nach der Erfindung vorgesehen, dass im Kühlbetrieb die Verbraucher des Heizsystems auf den Kaltwasseranschluss des Kälteaggregates umschaltbar sind und dass dabei der Brauchwasser-Kreislauf unterbrechbar und über den Heißwasseranschluss wieder schließbar ist, dann kann die Abwärme des Kälteaggregates zur Erwärmung des Brauchwassers genützt werden. Im Kühlsystem ist kein zusätzlicher Wärmetauscher mehr für das Kälteaggregat erforderlich und zudem kann das Heizsystem und das Kühlsystem zu einer kompakten Baueinheit zusammengefasst oder das Kühlsystem leicht an einem installierten Heizsystem nachgerüstet werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Heiz-Kühlsystem mit einem Wärmeerzeuger mit Wärmetauscher, der in einem Heizsystem wahlweise einen Heizwasser-Kreislauf mit Verbrauchern oder einen Brauchwasser-Kreislauf mit einem Brauchwasserspeicher mit Warmwasser speist, wobei dem Heizsystem ein Kälteaggregat mit Kaltwasseranschluss und Warmwasseranschluss zugeordnet ist.

Stand der Technik

Zum Heizen und Kühlen von Gebäuderäumen werden vielfach noch getrennte Heizsysteme und Lüftungssysteme eingesetzt, was nicht nur den Geräteaufwand sondern auch den Installationsaufwand erheblich verteuert.

Es sind dann Versuche angestellt worden, um durch kombinierte Heiz-Kühlsysteme nicht nur den Geräteaufwand sondern auch insbesondere den Installationsaufwand zu reduzieren.

So sind kombinierte Heiz-Kühlsysteme bekannt, bei denen die Luftkreisläufe des Heizsystems mit den Luftkreisläufen einer Lüftungsanlage gekoppelt sind, um Abwärme des Heizsystems im Lüftungssystem und/oder Frischluft des Lüftungssystems im Heizsystem zu nutzen.

Es ist auch bekannt, in einem Gehäuse ein kombiniertes Heiz-Kühlsystem mit einem Gas-Heizgerät und einem elektrisch betriebenen Kälteaggregat unterzubringen. Dabei wird der Heizwasser-Kreislauf sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen verwendet. Die Abwärme, die im Kühlbetrieb anfällt, wird über einen weiteren Wärmetauscherkreis an die Außenluft abgegeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein kombiniertes Heiz-Kühlsystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die im Kühlsystem anfallende Abwärme zur Brauchwassererwärmung genutzt wird und ein zusätzlicher Abluft-Wärmetauscher für das Kälteaggregat überflüssig ist.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Kühlbetrieb die Verbraucher des Heizsystems auf den Kaltwasseranschluss des Kälteaggregates umschaltbar sind und dass dabei der Brauchwasser-Kreislauf unterbrechbar und über den Heißwasseranschluss wieder schließbar ist.

Durch diese Art Kopplung des Heizsystems mit einem Kühlsystem werden im Kühlbetrieb die Wasserkreisläufe so verändert, dass die im Kälteaggregat anfallende Abwärme zur zusätzlichen Erwärmung des Brauchwassers ausgenutzt und die Verbraucher des Heizkreises ihre Funktion von Heizen auf Kühlen wechseln, ohne dafür dem Kälteaggregat einen zusäztlichen Wärmetauscherkreis im Kühlsystem vorzusehen zu müssen.

Das Heizsystem kann in bekannter Art so ausgebildet sein, dass das Heizsystem ein erstes Umschalteventil aufweist, das im Heizbetrieb in seiner ersten Schaltstellung die Vorlaufleitung vom Wärmetauscher mit dem einen Anschluss der Verbraucher des Heizsystems verbindet und dass im Brauchwasserbetrieb das erste Umschaltventil in seiner zweiten Schaltstellung die Vorlaufleitung vom Wärmetauscher mit der Vorlaufleitung des Brauchwasserspeichers verbindet. Dabei kann üblicherweise vorgesehen sein, dass im Heizsystem die von den Verbrauchern des Heizsystems kommende Rücklaufleitung und die Rücklaufleitung des Brauchwasserspeichers über eine Zirkulationspumpe zum Wärmetauscher zurückgeführt sind.

Die Anbindung des Kühlsystems an das Heizsystem wird dadurch vereinfacht, dass in die Vorlaufleitung nach dem ersten Umschaltventil ein zweites Umschaltventil eingeschaltet ist, das im Heizbetrieb in seiner ersten Schaltstellung die Vorlaufleitung mit dem ersten Anschluss der Verbraucher des Heizsystems und im Kühlbetrieb mit seiner zweiten Schaltstellung mit dem Eingang des Heißwasseranschlusses des Kälteaggregates verbindet, wobei der Ausgang des Heißwasseranschlusses fest mit der Vorlaufleitung des Brauchwasserspeichers verbunden ist, dass in die Rücklaufleitung des Heizsystems ein drittes Umschalteventil eingeschaltet ist, das im Heizbetrieb mit seiner ersten Schaltstellung den zweiten Anschluss der Verbraucher des Heizsystems mit der Rücklaufleitung des Heizsystems durchschaltet und im Kühlbetrieb mit seiner zweiten Schaltstellung mit dem Eingang des Kaltwasseranschluss des Kälteaggregates verbindet, wobei der Ausgang des Kaltwasseranschluss vorzugsweise über eine Umwälzpumpe mit dem Eingang der Verbraucher des Heizsystems verbunden ist. Alle Komponenten des kombinierten Heiz-Kühlsystems lassen sich in einem Gehäuse zusammenfassen und mit geringem Installationsaufwand aufbauen. Zudem lässt sich auf diese Weise auch ein Kühlsystem bei einem installierten Heizsystem nachrüsten, da die Anbindung des neuen Kühlsystems auf einfache Weise vorgenommen werden kann, ohne in die Verteilung des Heizwassers, d. h. die in den Räumen des Gebäudes vorgesehene Leitungsführung mit den Verbrauchern eingreifen zu müssen.

Für die drei Betriebsarten des kombinierten Heiz-Kühlsystems ist dann nur zu beachten, dass im Heizbetrieb alle Umschalteventile in die erste Schaltstellung eingestellt sind, dass im Brauchwasserbetrieb das erste Umschalteventil in die zweite Schaltstellung umgesteuert ist, während das zweite und dritte Umschalteventil in der ersten Schaltstellung verbleiben und dass im Kühlbetrieb das erste Umschalteventil die erste Schaltstellung und das zweite und dritte Umschalteventil in die zweite Schaltstellung umgesteuert sind.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zur Kühlung dem Wärmetauscher des Heizsystems ein Abgasgebläse zugeordnet ist, das im Kühlbetrieb einschaltbar ist.

Mit dem Abgasgebläse kann das im Wärmetauscher zirkulierende Warmwasser zusätzlich gekühlt werden, wenn es im Kühlbetrieb die aufzunehmende Abwärme des Kühlsystems dies erfordert.

Zeichnung

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines kombinierten Heiz-Kühlsystems näher erläutert.

Ausführungsbeispiel

Wie die Zeichnung zeigt, besteht das kombinierte Heiz-Kühlsystem aus einem Heizsystem HS und einem Kühlsystem KS, wobei das Kühlsystem KS einfach zwischen dem Heizsystem HS und dessen Verbraucher 30 eingeschleift ist.

Im Heizsystem HS ist ein erstes Umschalteventil 15 vorgesehen, das im Heizbetrieb das vom Wärmetauscher 11 abgegebene Heizwasser über eine Vorlaufleitung VLth zu den Verbrauchern 30 weiterleitet. Dabei ist das Umschalteventil 15 in der ersten Schaltstellung e-a1 und das zweite Umschalteventil 25 des Kühlsystems KS muss ebenso die erste Schaltstellung e-a1 einnehmen, wie das dritte Umschalteventil 24 in der Rücklaufleitung RLhk des Heizsystems HS. Diese Rücklaufleitung RLhk kann über eine Zirkulationspumpe 13 zum Wärmetauscher 11 zurückführen.

Wird nur das erste Umschalteventil 15 in die zweite Schaltstellung e-a2 umgesteuert, dann wird die Vorlaufleitung VLth des Wärmetauschers 1 l auf die Vorlaufleitung VLbw eines Brauchwasserspeichers 12 geschaltet. Die Rücklaufleitung RLbw des Brauchwasserspeichers 12 führt über die Zirkulationspumpe 13 zum Wärmetauscher 11 zurück.

In diesem Brauchwasserbetrieb fließt das vom Wärmetauscher 11 abgegebene Warmwasser nur im Brauchwasserkreis, da das erste Umschalteventil 15 die Vorlaufleitung VLth zu den Verbrauchern 30 unterbricht.

Im Kühlbetrieb schaltet das erste Umschalteventil 15 des Heizsystems HS wieder in die erste Schaltstellung e-a1 zurück, während die beiden Umschalteventile 25 und 24 des Kühlsystems KS in die zweiten Schaltstellungen gesteuert werden. Der Kaltwasseranschluss 21 wird dabei auf die Verbraucher 30 geschaltet. Der Ausgang des Kaltwasseranschlusses 21 des Kühlaggregates 20 führt über eine Umwälzpumpe 23 zum Eingang E aller Verbraucher 30. Der Ausgang A der Verbraucher führt über das dritte Umschalteventil 24, das in die Rücklaufleitung RLtk des Heizsystems HS eingeschaltet ist zum Kaltwasseranschluss 21 zurück. Das dritte Umschalteventil 24 nimmt dabei die zweite Schaltstellung e-a2 ein. Gleichzeitig ist die Rücklaufleitung RLhk zum Heizsystem HS hin unterbrochen.

Da das erste Umschalteventil 15 des Heizsystems HS wieder die erste Schaltstellungen e-a1 einnimmt, ist der Brauchwasserkreis unterbrochen. Das zweite Umschalteventil 25 im Kühlsystem KS schließt den Brauchwasserkreis über den Heißwasseranschuss 22 des Kälteaggregates 20 jedoch wieder. Die offene Schaltstelle e-a2 des ersten Umschalteventils 15 wird über die Schaltstellung e- a1 des ersten Umschalteventils, die zweite Schaltstellung e-a2 des zweiten Umschalteventils 25 den Heißwasseranschluss 22 geschlossen, da der Ausgang des Heißwasseranschlusses 22 mit der Vorlaufleitung VLbw des Brauchwasserspeichers 12 fest verbunden ist.

Die im Heißwasseranschluss 22 auftretende, vom Kälteaggregat abgegebene Wärme wird daher im Kühlbetrieb in den Brauchwasserkreis des Heizsystems HS abgeführt und von dem darin zirkulierenden Wasser aufgenommen. Dabei kann die Zirkulationspumpe 13 in Betrieb genommen sein. Reicht die Wärmeaufnahme des Brauchwasserkreises nicht aus, dann kann ein Abgasgebläse 14 in Betrieb gesetzt werden, welches den Wärmetauscher 11 und damit das zirkulierende Wasser kühlt.

Das Kühlsystem KS ist, wie die Zeichnung deutlich erkennen lässt, leicht zwischen dem Heizsystem HS und den Verbraucher 30 einzubeziehen. Dem Heizsystem HS zugekehrt ist das Kühlsystem KS nur an die Vorlaufleitung VLth und die Rücklaufleitung RLhk des Heizwasser-Kreislaufes und die Vorlaufleitung VLbw des Brauchwasser-Kreislaufes anzukoppeln. Die Verbraucher 30 sind am Ausgang des Kühlsystems mit der Vorlaufleitung VLth und der Rücklaufleitung RLhk des Heizsystems HS zu verbinden, die im Kühlsystem über die ersten Schaltstellungen e-a1 der Umschalteventile 25 und 24 wahlweise im Heizbetrieb und Brauchwasserbetrieb durchschaltbar oder im Kühlbetrieb unterbrochen und auf das Kälteaggregat 20 umgeschaltet werden.

Es ist auch leicht erkennbar, dass das Heizsystem HS und das Kühlsystem KS in dieser Kombination leicht zu einer Geräteeinheit zusammengefasst werden kann, die nur noch mit dem Installationsnetz der Verbraucher 30 zu verbinden ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Kombiniertes Heiz-Kühlsystem mit einem Wärmeerzeuger mit Wärmetauscher, der in einem Heizsystem wahlweise einen Heizwasser-Kreislauf mit Verbrauchern oder einen Brauchwasser-Kreislauf mit einem Brauchwasserspeicher mit Warmwasser speist, wobei dem Heizsystem (HS) ein Kälteaggregat (20) mit Kaltwasseranschluss (21) und Warmwasseranschluss (22) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlbetrieb die Verbraucher (30) des Heizsystems (HS) auf den Kaltwasseranschluss (21) des Kälteaggregates (20) umschaltbar sind und dass dabei der Brauchwasser-Kreislauf unterbrechbar und über den Heißwasseranschluss (22) wieder schließbar ist.
  2. 2. Kombiniertes Heiz-Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    dass das Heizsystem (HS) ein erstes Umschalteventil (15) aufweist, das im Heizbetrieb in seiner ersten Schaltstellung (e-a1) die Vorlaufleitung (VLth) vom Wärmetauscher (11) mit dem einen Anschluss der Verbraucher (30) des Heizsystems (HS) verbindet und

    dass im Brauchwasserbetrieb das erste Umschaltventil (15) in seiner zweiten Schaltstellung (e-a2) die Vorlaufleitung (VLth) vom Wärmetauscher (11) mit der Vorlaufleitung (VLbw) des Brauchwasserspeichers (12) verbindet.
  3. 3. Kombiniertes Heiz-Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizsystem (HS) die von den Verbrauchern (30) des Heizsystems (HS) kommende Rücklaufleitung (RLhk) und die Rücklaufleitung (RLbw) des Brauchwasserspeichers (12) über eine Zirkulationspumpe (13) zum Wärmetauscher (11) zurückgeführt sind.
  4. 4. Kombiniertes Heiz-Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

    dass in die Vorlaufleitung (VLth) nach dem ersten Umschaltventil (15) ein zweites Umschaltventil (25) eingeschaltet ist, das im Heizbetrieb in seiner ersten Schaltstellung (e-a1) die Vorlaufleitung (VLth) mit dem ersten Anschluss (E) der Verbraucher (30) des Heizsystems (HS) und im Kühlbetrieb mit seiner zweiten Schaltstellung (e-a2) mit dem Eingang des Heißwasseranschlusses (21) des Kälteaggregates (20) verbindet, wobei der Ausgang des Heißwasseranschlusses (21) fest mit der Vorlaufleitung (VLbw) des Brauchwasserspeichers (12) verbunden ist,

    dass in die Rücklaufleitung (RLhk) des Heizsystems (HS) ein drittes Umschalteventil (24) eingeschaltet ist, das im Heizbetrieb mit seiner ersten Schaltstellung (e-a1) den zweiten Anschluss (A) der Verbraucher (30) des Heizsystems (HS) mit der Rücklaufleitung (RLhk) des Heiz- Systems (HS) durchschaltet und im Kühlbetrieb mit seiner zweiten Schaltstellung (e-a2) mit dem Eingang des Kaltwasseranschlusses (21) des Kälteaggregates (20) verbindet, wobei der Ausgang des Kaltwasseranschlusses (22) vorzugsweise über eine Umwälzpumpe (23) mit dem Eingang (E) der Verbraucher (30) des Heizsystems (HS) verbunden ist.
  5. 5. Kombiniertes Heiz-Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

    dass im Heizbetrieb alle Umschalteventile (15, 25, 24) in die erste Schaltstellung (e-a1) eingestellt sind,

    dass im Brauchwasserbetrieb das erste Umschalteventil (15) in die zweite Schaltstellung (e-a2) umgesteuert ist, während das zweite und dritte Umschalteventil (25 und 24) in der ersten Schaltstellung (e-a1) verbleiben und

    dass im Kühlbetrieb das erste Umschalteventil (15) die erste Schaltstellung (e-a1) und das zweite und dritte Umschalteventil (25, 24) in die zweite Schaltstellung (e-a2) umgesteuert sind.
  6. 6. Kombiniertes Heiz-Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung dem Wärmetauscher (11) des Heizsystems (HS) ein Abgasgebläse (14) zugeordnet ist, das im Kühlbetrieb einschaltbar ist.






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