[发明专利]用于向主系统中循环排水的热泵的对称中间蓄水箱

说明书

现有技术

目前，热泵被部分连接到缓冲蓄水箱上[1、2、3]。根据结构，供暖水或者(借助热交换器)生活用水从缓冲蓄水箱中被排出。目前，热泵工作时多数具有约5到10K的温差。在这种温差下，缓冲蓄水箱达到一个所需的额定温度。由此可以看出，整个缓冲蓄水箱在热泵的加水阶段结束时达到很高的平均温度。该蓄水箱被热透[4]。

图1展示了一种借助热泵以加热生活用水的传统供暖系统的结构[5]。热泵通过导热介质并且在位于生活用水蓄水箱中的热交换器中将热量传递给生活用水蓄水箱。其中，整个蓄水箱被循环加热到使用水平(Nutzniveau)。在蓄水箱的上部可将热的生活用水排出。在排水情况下，冷水随之流入蓄水箱下方。如果热泵在工作时同时使用塞子(Zapfung)或者如果蓄水箱被部分排空，那么冷水就会进入热泵而且会导致在缓冲蓄水箱的上部加热区域仅被轻微加热。其中，蓄水箱中早先的分层(Schicht)在进一步的加水过程中被破坏。由此，破坏了有效能量，使得系统的工作系数下降。

最近提出了一种中间蓄水箱，该蓄水箱允许可相对自由混合的蓄水箱加水过程[6、7]。该系统解决以下问题：

1、在生活用水蓄水箱中的分层处，被加热的热水区域不能与冷水层混合。对有效能量的破坏被大大减少。

2、加热过程非常短，即，直到缓冲蓄水箱上部在加水之后蓄热介质再次达到使用温度水平的过程非常短。

3、通常在缓冲蓄水箱下部有冷的导热介质。当该缓冲蓄水箱结合其他能源生成设备，比如燃烧锅炉或者太阳能设备，同时投入运行时，这种情况对于上述子系统的系统效率有积极的影响。

4、缓冲蓄水箱可以没有舒适度损失地保持较小的平均温度，这由于蓄水箱绝热会产生小的热量损失。系统的工作系数可以整体提高20％到30％。

所示系统的缺点在于，对于一些系统而言，在中间蓄水箱中，短时间内较冷的水位于较热的水上面，其中，这种状况是不期望出现的且不利的，因为这会引起冷水和温水间破坏有效能量的混合。在[5]和[6]所示系统中，没有发生混合，构造复杂且需要大量阀。

要解决的技术问题

本发明的任务是，提供一种包括热泵和中间蓄水箱的系统，其中，该系统具有简单的结构而且在中间蓄水箱中较热的导热介质一直位于较冷的导热介质的上面。

具有对称结构的循环中间蓄水箱

为了解决上述问题，建议在设备中采用配置有热泵或者制冷机的两个中间蓄水箱，其中，中间蓄水箱容纳导热介质，大多是水。导热介质从中间蓄水箱1和2被交替地泵送至剩余系统中，比如，缓冲蓄水箱中。在这个泵送过程中，冷水从该剩余系统中被泵送至中间蓄水箱。

当蓄水箱将导热介质传递给所述剩余系统时，其他蓄水箱的内容物被热泵加热。其中，与所述剩余系统的温差和泵流量相比，热泵回路中的温差很小且泵流量很大。这些边界值对于两个子系统的效率而言是有利的。

中间蓄水箱被安装成，使得其能够允许对位于中间蓄水箱中的导热介质进行调温(Temperieren)，且能够将这些导热介质在调温之后传递给剩余的系统。在需要时实现交替地从中间蓄水箱1和2向所述剩余系统进行传递，例如，向生活用水蓄水箱进行传递。这里应当明确指出，调温也意味着冷却，本发明也即适用于制冷情况，其中，在冷却情况下必须交换安排进水口和排水口的位置，也就是说，通过制冷机进水被安排在下面且排水至剩余系统被安排在上面。通过这种方式可以确保，在任何时间较冷的导热介质位于较热的导热介质下方，而且中间蓄水箱的温度分层保持稳定。

具有两个对称中间蓄水箱的系统的工作方式

如果将所有被调温的水从中间蓄水箱1引入剩余的系统，应该再次开启阀，使得中间蓄水箱1能够通过热泵被重新调温。必须要注意的是，所涉及的蓄水箱应被设计为，使尽可能无混合地进水、蓄水(以有利的方式分层)以及排水成为可能。例如，可以采用挡板(Prallbleche)以避免涡流和混合。

在从中间蓄水箱排水到剩余系统中时，与没有中间蓄水箱的传统系统相比，导热液体具有理想的温度，而且具有明显较小的平均流量。高温度和小流量会导致：

1、当系统运行时，在可能的现有主蓄水箱中保持分层，

2、热的导热介质在较短时间之后已经可用，

3、其他的能源生成设备能够在系统比如，燃烧锅炉或太阳能设备中，以较好的效率工作，这是因为在主蓄水箱的下部存在冷的导热介质，

4、减少主蓄水箱的热损失，

5、系统的工作系数提高了20％至30％。