Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Wärmepumpen-Vorrichtung zu schaffen, deren Betrieb und Effektivität durch Einsatz nachhaltiger Mittel verbessert ist.

Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das periphere Flüssigkeits-Zirkulationssystem zusätzlich zu dem ersten Flüssigkeits-Kreislauf einen weiteren Flüssigkeits-Kreislauf enthält, dem die von einer Brennstoffzelle produzierte Wärme zugeführt ist, wobei der Verdichter mindestens teilweise von in der Brennstoffzelle produzierter Elektrizität getrieben ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Merkmalskombination, dass das periphere Flüssigkeits-Zirkulationssystem zusätzlich zu dem ersten Flüssigkeits-Kreislauf einen weiteren Flüssigkeits-Kreislauf enthält, dem die von einer Brennstoffzelle produzierte Wärme zugeführt ist, wobei der Verdichter mindestens teilweise von in der Brennstoffzelle produzierter Elektrizität getrieben ist, erreicht, dass eine Vorrichtung geschaffen ist, bei der zum einen die bei dem Betrieb einer Brennstoffzelle produzierte Wärme in einer Weise nutzbar ist, als sie in das periphere Flüssigkeits-Zirkulationssystem einbringbar ist, und bei der zum anderen die für einen Komprimierungsvorgang der Gase notwendige Energie mindestens teilweise als von der Brennstoffzelle gelieferte elektrische Energie verwendbar ist. Die Kombination von Wärmepumpe mit Brennstoffzelle bringt dabei eine Verbesserung der Effektivität der Wärmepumpe mit nachhaltigen Mitteln.

Die im Zusammenspiel mit der erfindungsgemäßen Wärmepumpen-Vorrichtung verwendete Brennstoffzelle ist vorzugsweise als Niedrig-Temperatur-Brennstoffzelle ausgelegt, wobei diese vorzugsweise für einen Betreib mit Wasserstoffelektrolyse und für einen Temperaturbereich von 0,5° C bis 50° C ausgelegt ist. Des weiteren ist die Membrane der Brennstoffzelle vorzugsweise als Membran einer PEMFC (Polymerelektrolytmembran Brennstoffzelle) ausgelegt. Alternativ kann die Membrane der Brennstoffzelle auch gemäß einer AFC (alkalische Brennstoffzelle) oder einer PAFC (Phosphorsäure Brennstoffzelle) ausgelegt sein.

Es versteht sich, dass die von der Brennstoffzelle produzierte Wärme in aller Regel eine von der ersten Wärmequelle unabhängige Temperatur aufweist.

Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der erste Flüssigkeits-Kreislauf Wärme aus dem Erdreich als primärer Wärmequelle aufnimmt. Alternativ kann jedoch vorgesehen sein, dass der erste Flüssigkeits-Kreislauf Wärme aus einem Sonnenkollektor als primäre Wärmequelle aufnimmt oder Wärme aus einer Biogas-Einrichtung als primäre Wärmequelle aufnimmt oder auch Wärme aus einem Abwassersystem als primäre Wärmequelle aufnimmt. Eine Kombination dieser Wärmequellen kann dabei besonders vorteilhaft sein.

Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die die Fließgeschwindigkeit der einzelnen Kreisläufe so regelt, dass die Gesamttemperatur bzw. die Mischtemperatur am peripheren Flüssigkeits-Zirkulationssystem konstant gehalten ist. Aufgrund der so erzeugten Steuerbarkeit der Fließgeschwindigkeit und damit des Wärmetransportes von Flüssigkeiten, die unterschiedlichen, voneinander unabhängigen Flüssigkeits-Kreisläufen mit in der Regel unterschiedlichen Temperaturen der betreffenden Flüssigkeiten angehören, ist eine Temperatur am Wärmetauscher bzw. in den Flüssigkeits-Zirkulationssystemen des Wärmetauschers erreichbar oder zumindest annäherbar, bei der der Wärmetauscher eine maximale Effektivität zeitigt.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Regeleinrichtung die Fließgeschwindigkeit der einzelnen Kreisläufe so regelt, dass die Gesamttemperatur bzw. die Mischtemperatur am peripheren Flüssigkeits-Zirkulationssystem auf einen Soll-Wert eingestellt ist, bei dem die Flüssigkeit des pumpenzeitige Flüssigkeits-Zirkulationssystem eine maximale Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dadurch wird die Effektivität des Wärmetauschers optimiert. Bei dem im Stand der Technik häufig verwendeten Kältemittel R 407 bemisst sich diese Temperatur auf 12° C.

Die Geschwindigkeit der Flüssigkeiten in den einzelnen Flüssigkeits-Kreisläufen wird vorzugsweise über Pumpen gesteuert, wobei jedem Flüssigkeits-Kreislauf eine einzelne Pumpe zugeordnet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeit der Flüssigkeiten in den einzelnen Flüssigkeits-Kreisläufen über Ventile gesteuert wird, wobei jedem Flüssigkeits-Kreislauf ein einzelnes Ventil zugeordnet ist.

Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Vorrichtung ist vorgesehen, dass diese mit einem Temperatursensor versehen ist, wobei zusätzlich jedem Flüssigkeits-Kreislauf ein gesonderter weiterer Temperatursensor zugeordnet ist und jeder Temperatursensor über eine Signalverbindung mit der Regeleinrichtung verbunden ist und entsprechende Temperatur-Signale an die Regeleinrichtung liefert. Die Regeleinrichtung enthält dabei vorzugsweise einen Mikroprozessor, der von einem in einem elektronischen Speicher gespeicherten Programm gesteuert ist, wobei das Programm ausgelegt ist um die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeiten in den einzelnen Flüssigkeits-Kreisläufen über die Pumpen so zu steuern, dass diejenige Flüssigkeit, deren Temperaturunterschied zum Soll-Wert der Gesamttemperatur bzw. die Mischtemperatur am peripheren Flüssigkeits-Zirkulationssystem den geringsten Betrag aufweist, die höchste Fließgeschwindigkeit aufweist und diejenige Flüssigkeit, deren Temperaturunterschied zum Soll-Wert der Gesamttemperatur bzw. die Mischtemperatur am peripheren Flüssigkeits-Zirkulationssystem den größten Betrag aufweist, die niedrigste Fließgeschwindigkeit aufweist.