Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmepumpe so zu gestalten, dass auch bei plötzlicher Unterbrechung des Volumenstroms des Heizungsmediums eine sichere Funktion der Wärmepumpe gewährleistet bleibt, eine Regelabschaltung der Wärmepumpe erfolgt und gleichzeitig die mittleren Temperaturabstände zwischen dem Kältemittel und dem Heizungswasser möglichst klein sind.

Gelöst ist die Aufgabe durch die Maßnahmen des Kennzeichens des Anspruchs 1.

Der Kältemittelverflüssiger einer Wärmepumpe ist dazu in die

Wärmepumpe selbst integriert und Bestandteil des Heizsystems. Der Kältemittelverflüssiger, in dem Kältemittel kondensiert, ist in einen Heizungswasserkessel eingesetzt, der ebenfalls Bestandteil der Wärmepumpe ist. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass er ein so großes Wasservolumen beinhaltet, dass die für den Wärmeaustausch von kondensierendem Kältemittel auf das Wasser zur Verfügung stehende Fläche so groß ist, dass die von der Wärmepumpe erzeugte Heizenergie vom Kältemittel auf das ruhende Heizmedium möglich ist. Ruhendes Heizmedium liegt vor, wenn beispielsweise die Umwälzpumpe der Heizungsanlage ausfällt. Für diesen Fall ist es weiterhin zweckmäßig, das Volumen des Heizmediums so auszulegen, dass die Temperatur des Heizmediums pro Minute um etwa 5 K ansteigt. Bei einer Heizleistung der Wärmepumpe von 10 kW ergäbe sich in etwa ein Wasservolumen von 30 l.

Um eine Regelabschaltung bzw. einen thermisch kontrollierten Betrieb der Wärmepumpe regeln zu können, ist mindestens ein Temperaturfühler im Heizungswasserkessel angeordnet. In vorteilhafter Weise sind zwei Temperaturregler, einer im Bereich des Heizungswasser-Vorlaufs und einer im Bereich des Heizungswasser-Rücklaufs, angeordnet. Über die Temperaturspreizung zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur im Heizungswasserkessel selbst ist die Unterbrechung des Volumenstroms des Heizmediums detektierbar und die Wärmepumpe über eine Regelabschaltung im Betrieb begrenzt. Es erfolgt keine Druckerhöhung im Kältekreis, wodurch bei mangelnder Erkennung des Ausfalls des Heizmedium-Volumenstroms der Hochdruckwächter (HD-Wächter) der Wärmepumpe eine Notabschaltung durchführt. Die durch den sogenannten HD-Wächter eingeleitete Notabschaltung erfordert den Einsatz eines Kundendienstmechanikers, der vor Ort die Wärmepumpe wieder in den ordnungsgemäßen Zustand zurückversetzen muß.

Durch die Detektierung der Temperaturspreizung zwischen dem Temperaturfühler der Vorlauf- und der Rücklauftemperatur und einem Volumen des Heizungswasserkessels, das beispielsweise bei 10 kW Heizleistung der Wärmepumpe 30 l beträgt, erfolgt die sichere Detektierung des Ausfalls der Durchströmung des Heizungswasserkessels mit Heizungsmedium, und es wird die bis zur Regelabschaltung der Wärmepumpe von dieser gelieferte Heizenergie von der Masse des im Heizungswasserkessel befindlichen Heizungsmediums in so ausreichendem Maße aufgenommen, dass eine Notabschaltung über den Hochdruckwächter nicht erfolgt.

Durch die Anordnung des Anschlusses des Heizungsvorlaufs im oberen Bereich des Heizungswasserkessels und des Heizungsrücklaufs im unteren Teil des Heizungswasserkessels ist im Heizungswasserkessel eine energetisch günstige Temperaturschichtung erzielt. Eine thermische Schichtung der Heizmedium-Temperatur im Heizungswasserkessel ist durch die Ausführungsform des Kältemittelverflüssigers in drei verschiedene Bereich erreicht. Von oben nach unten im Heizungswasserkessel angeordnet ist der Kältemittelenthitzer, gefolgt im mittleren Bereich des Heizungswasserkessels von einem Kältemittelverflüssiger und im unteren Bereich des Heizungswasserkessels gefolgt von einem Kältemitlelunterkühler. Der Effekt der Temperaturschichtung ist weiterhin dadurch erreicht, dass der Speicher schlank ausgeführt ist und sich das Verhältnis der Höhe zum Durchmesser wie ca. > 1,5:1 verhält.

Mit der Temperaturschichtung ist es weiterhin möglich, auf eine Umwälzpumpe für das Heizmedium zu verzichten. Über die natürliche Konvektion des Wassers erfolgt im Heizungswasserkessel eine Auftriebsbewegung, die dazu ausreichend ist, das Heizungsmedium im Heizungskreis umzutreiben. Durch diese Maßnahme ist der Ausfall einer nicht vorhandenen Umwälzpumpe ausgeschlossen, d.h. die Möglichkeit, dass es zu einem Erliegen des Heizungsmedium-Volumenstroms kommt, ist um das Fehlerpotential des Versagens der Umwälzpumpe vermindert.

Weiterhin ist durch den integrierten Heizungswasserkessel das sonst bei seriellen Pufferspeichern erforderliche Überstromventil eingespart.

Das Mindest-Wasservolumen des Heizungswasserkessels lässt sich berechnen als V_min[I]=Q[kW] × 2,87, wobei eine weitere Bedingung die zulässige Temperatursteigung von 5 K/min erreicht werden soll.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Heizungswasserkessels berechnet sich seine maximale Größe mit der Formel V_max[I]=Q[kW] × 8,61. Dabei ist berücksichtigt, dass das Bauvolumen der Wärmepumpe möglichst klein und trotzdem die Bedingung der zulässigen Temperatursteigerung von 5 k/min eingehalten ist.

Der Kältemittelverflüssiger kann in vorteilhafter Weise im Heizungswasserkessel selbst, z.B. als Rohrwendel im Heizungswasserkessel oder als Rollbond-Wärmetauscher um den Heizungswasserkessel herum angeordnet sein. Als weiteres Integrationsbestandteil ist es vorteilhaft, im Heizungswasserkessel eine elektrische Direktheizung einzubauen, die bei einer festgelegten Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur automatisch eingeschaltet wird.

In der Zeichnung zeigen

1 eine Wärmepumpe schematisch mit Heizungswasserkessel und im Heizungswasserkessel integriertem Kältemittelverflüssiger des Kältemittelkreislaufs,

2 ein Diagramm mit Bereich für das Volumen eines Heizungswasserkessels in Abhängigkeit von der Heizleistung,