DE10111072A1 - System for generating current and heat, has heat generation unit with burner, combined current/heat generating unit with second burner, heat exchanger in line circuit, and thermoelectric converter - Google Patents

System for generating current and heat, has heat generation unit with burner, combined current/heat generating unit with second burner, heat exchanger in line circuit, and thermoelectric converter

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Abstract

The system has a heat generation unit (2) with burner and heat exchanger in a line circuit for transferring heat to a heating circuit's heat transfer medium and a combined current/heat generating unit (3) with a second burner and heat exchanger in a second line circuit connected to the system's feed and return for transferring some thermal energy to the transfer medium and a thermoelectric converter (21) for converting some into electrical energy.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von Strom und Wärme. Eine derartige Anlage kommt regelmäßig in einem Gebäude zum Einsatz, um beispielsweise einen Heizkreis für eine Zentralheizung und/oder für eine Warmwasserversorgung zu beheizen. Darüber hinaus kann eine solche Anlage außerdem Strom erzeugen, mit dem beispielsweise eine Grundlast eines Strombedarfs des Gebäudes gedeckt werden kann.The invention relates to a plant for generating electricity and warmth. Such a system comes regularly in one Buildings used to, for example, a heating circuit for central heating and / or for hot water supply to heat. In addition, such a facility can also Generate electricity with, for example, a base load of a Electricity requirements of the building can be met.

Es sind Wärmeerzeugungseinheiten bekannt, die einen Brenner und einen Wärmeübertrager aufweisen, der in eine mit einem Vorlauf und einem Rücklauf der Wärmeerzeugungseinheit verbundene Leitungsschleife eingebunden ist und der vom Brenner erzeugte Wärme auf ein Wärmeübertragungsmedium eines Heizkreises überträgt. Mit Hilfe einer solchen Wärmeerzeugungseinheit kann somit ein Heizkreis beheizt werden. Derartige Wärmeerzeugungseinheiten, die ausschließlich zur Erzeugung von Wärme benutzt werden, sind allgemein bekannt.Heat generating units are known which have a burner and have a heat exchanger which is in one with a Flow and a return of the heat generating unit connected loop is integrated and that of Burner generates heat on a heat transfer medium Transfers heating circuit. With the help of one A heating circuit can thus heat a heating circuit become. Such heat generating units, the are used only to generate heat well known.

Desweiteren sind relativ moderne kombinierte Strom- und Wärmeerzeugungseinheiten bekannt, die ebenfalls einen Brenner sowie einen Wärmeübertrager aufweisen, der in eine mit einem Vorlauf und einem Rücklauf der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit verbundene Leitungsschleife eingebunden ist und der zumindest einen Teil der vom Brenner erzeugten Wärme auf ein Wärmeübertragungsmedium eines Heizkreises überträgt. Desweiteren sind derartige Strom- und Wärmeerzeugungseinheiten mit einem thermoelektrischen Wandler, z. B. mit einem Stirling-Motor, ausgestattet, der zumindest einen Teil der vom Brenner erzeugten Wärme in elektrische Energie wandelt, die über entsprechende elektrische Anschlüsse an der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit abgreifbar ist. Mit Hilfe einer solchen Strom- und Wärmeerzeugungseinheit kann somit in der üblichen Weise ein Heizkreis, z. B. eines Gebäudes, beheizt werden, wobei gleichzeitig auch Strom erzeugt wird, der z. B. in diesem Gebäude direkt genutzt werden kann. Durch die Stromerzeugung vor Ort entfallen Leitungsverluste, wodurch sich die ökologische Energiebilanz verbessert. Insbesondere arbeiten Stirling-Motoren mit einem weitaus besseren Wirkungsgrad als eine herkömmliche Kraftwerksanlage.Furthermore, relatively modern combined electricity and Heat generation units known, which also have a Have burner and a heat exchanger, which in a  with a flow and a return of the current and Heat generating unit connected line loop is involved and the at least part of that from the burner generated heat to a heat transfer medium Transfers heating circuit. Furthermore, such electricity and Heat generating units with a thermoelectric Converter, e.g. B. equipped with a Stirling engine, the at least part of the heat generated by the burner in converts electrical energy over corresponding electrical connections to the electricity and Heat generation unit can be tapped. With the help of a such electricity and heat generation unit can thus in the usual way a heating circuit, e.g. B. a building, heated are, at the same time electricity is generated, the z. B. can be used directly in this building. Through the Power generation on site eliminates line losses, which means the ecological energy balance improves. In particular Stirling engines work with a far better one Efficiency than a conventional power plant.

Eine solche Strom- und Wärmeerzeugungseinheit arbeitet wie folgt: Im Brenner wird ein Verbrennungsgemisch verbrannt, wobei Wärme freigesetzt wird. Diese Wärme wird vom thermoelektrischen Wandler zumindest teilweise in elektrische Energie gewandelt. Im Wärmeübertrager kann dann die in den Verbrennungsabgasen verbleibende Wärme zumindest teilweise an das Wärmeübertragungsmedium, z. B. Wasser, übertragen werden. Darüber hinaus dient der Wärmeübertrager gleichzeitig zur Kühlung des thermoelektrischen Wandlers, wobei zusätzlich Wärme auf das Wärmeübertragungsmedium übertragen wird. Bei der Verwendung einer solchen herkömmlichen Strom- und Wärmeerzeugungseinheit für eine Heizungsanlage in einem Gebäude muß diese sowohl zur Erzeugung von Wärmegrundlasten als auch zur Erzeugung von Wärmespitzenlasten, z. B. im Winter, geeignet sein. Damit eine solche Strom- und Wärmeerzeugungseinheit auch für Wärmespitzenlasten hinreichend thermische Energie erzeugen kann, müssen der zugehörige Brenner und der zugehörige Wärmeübertrager entsprechend groß dimensioniert sein. Dies hat jedoch zur Folge, daß in Betriebszuständen, in denen lediglich eine Wärmegrundlast benötigt wird, Brenner und Wärmeübertrager überdimensioniert sind, so daß hier die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit mit einem reduzierten Wirkungsgrad arbeitet.Such a power and heat generating unit works like follows: A combustion mixture is burned in the burner, whereby heat is released. This warmth is from the thermoelectric converter at least partially in electrical energy changed. Then in the heat exchanger at least the heat remaining in the combustion exhaust gases partly to the heat transfer medium, e.g. B. water, be transmitted. The heat exchanger also serves at the same time for cooling the thermoelectric converter, with additional heat on the heat transfer medium is transmitted. When using one conventional power and heat generation unit for one Heating system in a building must be used for both Generation of basic thermal loads as well as for the generation of Peak heat loads, e.g. B. in winter, be suitable. In order to  such a power and heat generation unit for Generate sufficient thermal energy for peak heat loads can, the associated burner and the associated Heat exchanger must be dimensioned accordingly large. This has the consequence, however, that in operating states in which only a basic heat load is required, burner and Heat exchangers are oversized, so that here Power and heat generation unit with a reduced Efficiency works.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Anlage zur Erzeugung von Strom und Wärme mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Anlage sowohl bei Wärmegrundlasten als auch bei Wärmespitzenlasten mit relativ hohen Wirkungsgraden arbeiten kann. Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die Anlage zur Erzeugung von Wärmegrundlasten mit einer Strom- und Wärmeerzeugungseinheit und zur Erzeugung von Wärmespitzenlasten zusätzlich mit einer (reinen) Wärmeerzeugungseinheit auszustatten. Durch diese Maßnahme ergibt sich die Möglichkeit, die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit mit einem relativ kleinen Brenner und mit einem relativ kleinen Wärmeübertrager auszustatten, so daß für die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit ein relativ kompakter Aufbau realisierbar ist. Hierbei nutzt die Erfindung die Erkenntnis, daß eine kleinere bzw. kompaktere Strom- und Wärmeerzeugungseinheit eine kleinere Oberfläche besitzt, dadurch weniger Wärme abstrahlt, folglich weniger Wärmeverlust aufweist und somit einen höheren Wirkungsgrad besitzt. Die Erfindung berücksichtigt außerdem, daß die vom Bauvolumen der Wärmeerzeugungseinheit abhängigen Wärmeverluste bei der Erzeugung von Wärmegrundlasten und bei der Erzeugung von Wärmespitzenlasten etwa gleich groß sind. The system for generating electricity and In contrast, heat with the features of claim 1 Advantage that the system with both basic thermal loads and with peak heat loads with relatively high efficiency can work. The invention is based on the consideration that Plant for generating basic thermal loads with a power and heat generating unit and for generating Peak heat loads additionally with a (pure) Equip heat generation unit. By this measure there is the possibility of electricity and Heat generating unit with a relatively small burner and to equip with a relatively small heat exchanger, so that for the power and heat generating unit a relative compact structure is feasible. Here the Invention the knowledge that a smaller or more compact Power and heat generation unit a smaller surface has less heat and therefore less heat Has heat loss and thus a higher efficiency has. The invention also takes into account that the Dependent on the volume of the heat generating unit Heat losses in the generation of basic thermal loads and at the generation of peak heat loads are approximately the same size.  

Dieser Zusammenhang soll anhand eines Zahlenbeispiels erläutert werden: Eine herkömmliche Strom- und Wärmeerzeugungseinheit ist so dimensioniert, daß sie z. B. eine Wärmegrundlast von 2.000 Watt und eine Wärmespitzenlast von 20.000 Watt erzeugen kann. Die insbesondere über ihre Oberfläche an die Umgebung abgestrahlten Verluste betragen unabhängig vom Lastzustand z. B. 200 Watt. Bei der Erzeugung von Wärmespitzenlasten weist die bekannte Strom- und Wärmeerzeugungseinheit somit relativ geringe Verluste von etwa 1% auf. Im Unterschied dazu sind die Verluste bei der Erzeugung von Wärmegrundlasten relativ hoch und betragen etwa 10%. Im Unterschied dazu kann bei der erfindungsgemäßen Anlage die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit so kompakt gebaut sein, daß sie z. B. nur 20 Watt an die Umgebung als Verlust abstrahlt, während die damit kombinierte Wärmeerzeugungseinheit nach wie vor 200 Watt Verlust aufweist. Daraus folgt, daß die erfindungsgemäße Anlage bei der Erzeugung von Wärmegrundlasten, also bei inaktiver Wärmeerzeugungseinheit, im Zahlenbeispiel einen relativ niedrigen Verlust von etwa 1 % aufweist. Ebenso ergibt sich bei der Erzeugung von Wärmespitzenlasten im Zahlenbeispiel ein relativ niedriger Verlust von etwa 1%.This relationship should be based on a numerical example are explained: A conventional electricity and Heat generating unit is dimensioned so that it z. B. a basic heat load of 2,000 watts and a peak heat load of 20,000 watts. The particular about their Surface area radiated losses regardless of the load state z. B. 200 watts. When generating of heat peak loads has the well-known current and Heat generation unit thus relatively low losses of about 1%. In contrast, the losses at Generation of basic thermal loads relatively high and about 10%. In contrast, the system according to the invention the current and Heat generating unit should be built so compact that it z. B. emits only 20 watts to the environment as a loss, while the combined heat generation unit as before 200 watts loss. It follows that the Plant according to the invention in the generation of Basic heat loads, i.e. with an inactive heat generation unit, in the numerical example, a relatively low loss of around 1 % having. Likewise, when generating Peak heat loads in the numerical example are relatively low Loss of about 1%.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Anlage auch dadurch herstellbar ist, daß eine Strom- und Wärmeerzeugungseinheit nachträglich an eine bereits bestehende Wärmeerzeugungseinheit angebaut wird, wobei die so zusammengebaute Anlage mittels eines entsprechenden Steuer- und Regelsystems die nachträglich angebaute Strom- und Wärmeerzeugungseinheit zur Erzeugung von Wärmegrundlasten steuert und/oder regelt und die bereits vorhandene Wärmeerzeugungseinheit zur Erzeugung von Wärmespitzenlasten steuert und/oder regelt. A particular advantage of the present invention is therein to see that the system according to the invention also is producible that a power and heat generating unit retrospectively to an existing one Heat generating unit is grown, the so assembled system by means of a corresponding control and control system the retrofitted electricity and Heat generating unit for generating basic thermal loads controls and / or regulates and the already existing Heat generation unit for generating peak heat loads controls and / or regulates.  

Die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit ist zweckmäßig im wesentlichen für die Wärmegrundlasten ausgelegt, während die Wärmeerzeugungseinheit für die Wärmespitzenlasten dimensioniert ist. Hierdurch wird ein besonders sparsamer Betrieb der Anlage ermöglicht.The power and heat generation unit is convenient in designed for the basic thermal loads, while the Heat generation unit for the peak heat loads is dimensioned. This makes it particularly economical Operation of the system enables.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit einen Standardanschluß für die Zuleitung eines Verbrennungsmediums und/oder für die Ableitung der Verbrennungsabgase aufweisen. Diese Maßnahme ermöglicht es, die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit mit verschiedenen bekannten, standardisierten Wärmeerzeugungseinheiten zu koppeln. Dies ermöglicht eine vereinfachte Herstellung der erfindungsgemäßen Anlage, da die kompakte Strom- und Wärmeerzeugungseinheit einfach mit herkömmlichen, serienmäßigen Wärmeerzeugungseinheiten kombinierbar ist. Dies ist insbesondere für den Fall von Vorteil, daß eine kompakte Strom- und Wärmeerzeugungseinheit nach der Erfindung nachträglich an eine bereits installierte herkömmliche Wärmeerzeugungseinheit angebaut wird, um so die erfindungsgemäße Anlage herzustellen.According to a preferred embodiment, the Power and heat generation unit a standard connection for the supply of a combustion medium and / or for the Have discharge of the combustion exhaust gases. This measure allows using the power and heat generating unit various known, standardized To couple heat generating units. This enables one simplified manufacture of the system according to the invention, since the compact power and heat generation unit conventional, standard heat generation units can be combined. This is especially true in the case of Advantage that a compact power and heat generation unit after the invention to an already installed conventional heat generating unit is installed so that Manufacture system according to the invention.

Gemäß einer anderen Ausführungsform können Ventilmittel vorgesehen sein, mit denen ein Vorlauf und/oder ein Rücklauf der Anlage mit einer der Wärmeerzeugungseinheit zugeordneten ersten Leitungsschleife und/oder mit einer der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit zugeordneten zweiten Leitungsschleife verbindbar ist. Durch diese Maßnahme werden die beiden separaten Einheiten, nämlich die Wärmeerzeugungseinheit und die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit, hydraulisch miteinander gekoppelt.According to another embodiment, valve means be provided with which a forward and / or a return the system with one assigned to the heat generation unit first line loop and / or with one of the current and Heat generation unit assigned second line loop is connectable. Through this measure, the two separate units, namely the heat generating unit and the power and heat generation unit, hydraulic coupled with each other.

Gemäß einer Weiterbildung kann ein Steuer- und Regelsystem der Anlage mit diesen Ventilmitteln zu deren Betätigung verbunden sein, wobei das Steuer- und Regelsystem die Ventilmittel zur Erzeugung von Wärmegrundlasten so schaltet, daß das Wärmeübertragungsmedium in der zweiten Leitungsschleife und nicht in der ersten Leitungsschleife zirkuliert, und zur Erzeugung von Wärmespitzenlasten so schaltet, daß das Wärmeübertragungsmedium sowohl in der ersten Leitungsschleife als auch in der zweiten Leitungsschleife zirkuliert. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß bei der Erzeugung von Wärmegrundlasten auch der Wärmeübertrager der dann inaktiven Wärmeerzeugungseinheit vom Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird. Abstrahlungsverluste durch die Wärmeübertragungseinheit können somit reduziert werden.According to a further development, a control and regulation system the system with these valve means for their actuation  be connected, the control system regulating the Valve means for generating basic thermal loads switches so that the heat transfer medium in the second Line loop and not in the first line loop circulates, and to generate heat peak loads like this switches that the heat transfer medium both in the first line loop as well as in the second Line loop circulates. This measure will prevents that when generating basic thermal loads too the heat exchanger then inactive Heat generating unit from the heat transfer medium is flowed through. Radiation losses through the Heat transfer unit can thus be reduced.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäße Anlage ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention Annex result from the subclaims, from the Drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anlage sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,Embodiments of the system according to the invention are in the drawings and will be described in more detail below explained. Each shows schematically

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung auf eine erfindungsgemäße Anlage bei einer ersten Ausführungsform und Fig. 1 shows a schematic diagram of a system according to the invention in a first embodiment and

Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch bei einer zweiten Ausführungsform. Fig. 2 is an illustration as in Fig. 1, but in a second embodiment.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Entsprechend den Fig. 1 und 2 weist eine erfindungsgemäße Anlage 1 zur Erzeugung von Strom und Wärme eine Wärmeerzeugungseinheit 2 sowie eine kombinierte Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 auf. Die Anlage 1 besitzt einen durch einen Pfeil symbolisierten Vorlauf 4 sowie einen ebenfalls durch einen Pfeil symbolisierten Rücklauf 5. Über Vorlauf 4 und Rücklauf 5 ist die Anlage 1 an einen nicht dargestellten Heizkreis anschließbar, mit dem beispielsweise die Heizung eines Gebäudes oder die Warmwasserversorgung eines Gebäudes durchgeführt werden soll. Dementsprechend tritt aus dem Vorlauf 4 von der Anlage 1 erwärmtes Wärmeübertragungsmedium, z. B. Wasser, aus der Anlage 1 aus, während das gekühlte Wärmeübertragungsmedium des Heizkreises durch den Rücklauf 5 in die Anlage 1 zur erneuten Erwärmung eingeleitet wird.According to FIGS. 1 and 2, a system 1 according to the invention for generating electricity and heat has a heat generation unit 2 and a combined electricity and heat generation unit 3 . The system 1 has a flow 4 symbolized by an arrow and a return 5 likewise symbolized by an arrow. Via flow 4 and return 5 , the system 1 can be connected to a heating circuit, not shown, with which, for example, the heating of a building or the hot water supply of a building is to be carried out. Accordingly, from the flow 4 heated by the system 1 heat transfer medium, for. B. water from the system 1 , while the cooled heat transfer medium of the heating circuit is introduced through the return 5 into the system 1 for reheating.

Die Wärmeerzeugungseinheit 2 weist einen ersten Brenner 6 auf, der über eine erste Frischgasleitung 7 mit einem brennbaren Verbrennungsgasgemisch versorgt wird. Die Wärmeerzeugungseinheit 2 weist außerdem einen ersten Wärmeübertrager 8 auf, der vom ersten Brenner 6 erzeugte Wärme auf das Wärmeübertragungsmedium überträgt. Zu diesem Zweck ist der erste Wärmeübertrager 8 in eine erste Leitungsschleife 9 eingebunden, die an den Vorlauf 4 und an den Rücklauf 5 der Anlage 1 angeschlossen ist. Dabei ist eine Zuflußleitung 10 über Ventilmittel 11 mit dem Rücklauf 5 der Anlage 1 verbunden, während eine Abflußleitung 12 direkt mit dem Vorlauf 4 kommuniziert.The heat generation unit 2 has a first burner 6 , which is supplied with a combustible combustion gas mixture via a first fresh gas line 7 . The heat generation unit 2 also has a first heat exchanger 8 , which transfers heat generated by the first burner 6 to the heat transfer medium. For this purpose, the first heat exchanger 8 is integrated in a first line loop 9 , which is connected to the flow 4 and the return 5 of the system 1 . An inflow line 10 is connected to the return 5 of the system 1 via valve means 11 , while an outflow line 12 communicates directly with the flow 4 .

Die vom ersten Brenner 6 erzeugten Verbrennungsabgase werden vom ersten Wärmeübertrager 8 gekühlt und treten über eine erste Abgasleitung 13 in eine Abgassammelleitung 14 ein.The combustion exhaust gases generated by the first burner 6 are cooled by the first heat exchanger 8 and enter an exhaust manifold 14 via a first exhaust line 13 .

Die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 weist einen zweiten Brenner 15 auf, der von einer zweiten Frischgasleitung 16 mit dem brennbaren Gasgemisch versorgt wird. Die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 besitzt einen zweiten Wärmeübertrager 17, der in eine zweite Leitungsschleife 18 mit einer Zuflußleitung 19 und einer Abflußleitung 20 an den Vorlauf 4 und den Rücklauf 5 der Anlage 1 angeschlossen ist. Auch hier ist die Zuflußleitung 19 über die Ventilmittel 11 mit dem Rücklauf 5 gekoppelt, während die Abflußleitung 20 direkt mit dem Vorlauf 4 kommuniziert. Die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 weist außerdem einen thermoelektrischen Wandler 21 auf, der vorzugsweise nach Art eines Stirling-Motors ausgebildet ist. Im Betrieb des zweiten Brenners 15 wandelt der thermoelektrische Wandler 21 einen Teil der vom zweiten Brenner 15 erzeugten Wärme in elektrische Energie um, die über entsprechende elektrische Anschlüsse 22 an der Anlage 1 als Strom abgreifbar ist. Der zweite Wärmeübertrager 17 kühlt dabei den thermoelektrischen Wandler 21 und ein dritter Wärmeübertrager 41 entzieht den Verbrennungsabgasen noch mehr Wärme, um dadurch das Wärmeübertragungsmedium aufzuheizen. Die abgekühlten Verbrennungsabgase treten dann über eine zweite Abgasleitung 23 aus der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 aus. Diese zweite Abgasleitung 23 kann bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 an die erste Abgasleitung 13 der Wärmeerzeugungseinheit 2 angeschlossen sein. Ebenso kann die zweite Abgasleitung 23 entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 2 direkt mit der Abgassammelleitung 14 verbunden sein.The power and heat generation unit 3 has a second burner 15 which is supplied with the combustible gas mixture from a second fresh gas line 16 . The power and heat generation unit 3 has a second heat exchanger 17 , which is connected in a second line loop 18 with an inflow line 19 and an outflow line 20 to the flow 4 and the return 5 of the system 1 . Here too, the inflow line 19 is coupled to the return 5 via the valve means 11 , while the outflow line 20 communicates directly with the flow 4 . The power and heat generation unit 3 also has a thermoelectric converter 21 , which is preferably designed in the manner of a Stirling engine. During operation of the second burner 15 , the thermoelectric converter 21 converts part of the heat generated by the second burner 15 into electrical energy, which can be tapped off as current via corresponding electrical connections 22 on the installation 1 . The second heat exchanger 17 cools the thermoelectric converter 21 and a third heat exchanger 41 extracts even more heat from the combustion exhaust gases in order to heat up the heat transfer medium. The cooled combustion exhaust gases then exit from the power and heat generation unit 3 via a second exhaust line 23 . In the embodiment according to FIG. 1, this second exhaust pipe 23 can be connected to the first exhaust pipe 13 of the heat generating unit 2 . Likewise, the second exhaust line 23 according to the embodiment according to FIG. 2 can be connected directly to the exhaust manifold 14 .

Besonders wichtig ist hierbei die hydraulische Schaltung der Einheiten 2 und 3, die in beiden Ausführungsformen so gewählt ist, daß beide Einheiten 2 und 3 parallel am Vorlauf 4 und Rücklauf 5, also parallel zueinander an den Heizkreis angeschlossen sind. The hydraulic circuit of the units 2 and 3 is particularly important here, which is selected in both embodiments so that both units 2 and 3 are connected in parallel to the flow 4 and return 5 , that is to say parallel to the heating circuit.

Entsprechend Fig. 1 sind die Wärmeerzeugungseinheit 2 und die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 entsprechend einer ersten Ausführungsform in einem gemeinsamen Gehäuse 24 untergebracht. Zur Versorgung der beiden Brenner 6 und 15 mit Frischgas ist hier beiden Einheiten 2 und 3 ein gemeinsames Gebläse 25 zugeordnet. Des weiteren ist für beide Einheiten 2 und 3 ein gemeinsames Steuergerät 26 vorgesehen, das ein Steuer- und Regelungssystem 27 enthält. Das Steuergerät 26 ist über entsprechende Steuerleitungen 28 mit den beiden Einheiten 2 und 3 sowie mit den Ventilmitteln 11 verbunden.According to Fig. 1, the heat generating unit 2 and the power and heat generation unit 3 according to a first embodiment in a common housing 24 housed. To supply the two burners 6 and 15 with fresh gas, both units 2 and 3 are assigned a common blower 25 . Furthermore, a common control device 26 is provided for both units 2 and 3 , which contains a control and regulation system 27 . The control device 26 is connected to the two units 2 and 3 and to the valve means 11 via corresponding control lines 28 .

Die Anlage 1 gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt:
Zur Erzeugung von Wärmegrundlasten ist das Steuer- und Regelsystem 27 so ausgebildet, daß es die Ventilmittel 11 so schaltet, daß der Rücklauf 5 nur mit der Zuflußleitung 19 der zweiten Leitungsschleife 18 verbunden ist, jedoch nicht mit der Zuflußleitung 10 der ersten Leitungsschleife 9. Desweiteren ist zur Erzeugung von Wärmegrundlasten lediglich die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 aktiviert, während die Wärmeerzeugungseinheit 2 deaktiviert ist.The system 1 according to FIG. 1 works as follows:
To generate basic thermal loads, the control and regulating system 27 is designed such that it switches the valve means 11 in such a way that the return 5 is only connected to the inflow line 19 of the second line loop 18 , but not to the inflow line 10 of the first line loop 9 . Furthermore, only the electricity and heat generation unit 3 is activated to generate basic heat loads, while the heat generation unit 2 is deactivated.

Wenn mit der Anlage 1 Wärmespitzenlasten erzeugt werden sollen, schaltet das Steuer- und Regelsystem 27 die Ventilmittel 11 so, daß sowohl die Zuflußleitung 10 der ersten Leiterschleife 9 als auch die Zuflußleitung 19 der zweiten Leiterschleife 18 mit dem Rücklauf 5 verbunden sind. Beide Leiterschleifen 9 und 18 sind dann parallel geschaltet. Das Steuer- und Regelsystem 27 steuert und regelt dann die Wärmeerzeugungseinrichtung 2 in der erforderlichen Weise. Dementsprechend sind zur Erzeugung von Wärmespitzenlasten sowohl die Wärmeerzeugungseinheit 2 als auch die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 aktiviert. Mit anderen Worten: Zur Erzeugung größerer Wärmelasten wird die Wärmeerzeugungseinheit 2 der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 zugeschaltet.If peak loads are to be generated with the system 1 , the control and regulating system 27 switches the valve means 11 so that both the inflow line 10 of the first conductor loop 9 and the inflow line 19 of the second conductor loop 18 are connected to the return 5 . Both conductor loops 9 and 18 are then connected in parallel. The control and regulating system 27 then controls and regulates the heat generating device 2 in the required manner. Accordingly, both the heat generation unit 2 and the electricity and heat generation unit 3 are activated to generate heat peak loads. In other words, the heat generation unit 2 is connected to the power and heat generation unit 3 in order to generate larger heat loads.

Bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform sind die Wärmeerzeugungseinheit 2 und die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 jeweils in einem separaten Gehäuse 29 bzw. 30 untergebracht. Zur Versorgung der Brenner 6 und 15 mit Frischgas ist ebenfalls jeder Einheit 2 und 3 ein separates Gebläse 31 bzw. 32 zugeordnet. Im ersten Gehäuse 29 der Wärmeerzeugungseinheit 2 ist ein erstes Steuergerät 37 untergebracht, das erste Steuer- und Regelmittel 38 enthält. Das erste Steuergerät 37 ist über eine entsprechende Steuerleitung 39 mit der Wärmeerzeugungseinheit 2 verbunden. Außerdem ist das erste Steuergerät 37 über eine entsprechende Signalleitung 36 in einem im zweiten Gehäuse 30 untergebrachten zweiten Steuergerät 33 verbunden. Dieses zweite Steuergerät 33 enthält zweite Steuer- und Regelmittel 34 und ist über entsprechende Steuerleitungen 35 mit der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 sowie mit den Ventilmitteln 11 verbunden, die im zweiten Gehäuse 30 untergebracht sind. Die Steuergeräte 33 und 37 bzw. deren Steuer- und Regelmittel 34, 38 wirken über die Signalleitung 36 zur Ausbildung eines Steuer- und Regelsystems 40 zusammen, das den Betrieb der Anlage 1 ermöglicht. Bei einer anderen Ausführungsform kann das zweite Steuergerät 33 der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 die Steuerung und Regelung der Wärmeerzeugungseinheit 2 übernehmen, wobei dann das erste Steuergerät 37 entfallen kann. Wie aus Fig. 2 besonders deutlich hervorgeht, kann eine bereits installierte Wärmeerzeugungseinheit 2 in einfacher Weise durch den nachträglichen Anbau der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 zur erfindungsgemäßen Anlage 1 ergänzt werden. Zu diesem Zweck müssen lediglich die Ventilmittel 11 mit dem Rücklauf 5 und mit der Zuflußleitung 10 der ersten Leiterschleife 9, die Abflußleitung 20 der zweiten Leiterschleife 18 mit dem Vorlauf 4 und die beiden Steuergeräte 33 und 37 miteinander verbunden werden. Außerdem wird die zweite Abgasleitung 23 an die Abgassammelleitung 14 angeschlossen.In the second embodiment shown in FIG. 2, the heat generation unit 2 and the power and heat generation unit 3 are each housed in a separate housing 29 and 30 , respectively. To supply the burners 6 and 15 with fresh gas, each unit 2 and 3 is also assigned a separate fan 31 and 32 , respectively. A first control device 37 , which contains first control and regulating means 38 , is accommodated in the first housing 29 of the heat generation unit 2 . The first control device 37 is connected to the heat generation unit 2 via a corresponding control line 39 . In addition, the first control device 37 is connected via a corresponding signal line 36 in a second control device 33 accommodated in the second housing 30 . This second control device 33 contains second control and regulating means 34 and is connected via corresponding control lines 35 to the power and heat generation unit 3 and to the valve means 11 , which are accommodated in the second housing 30 . The control devices 33 and 37 or their control and regulating means 34 , 38 interact via the signal line 36 to form a control and regulating system 40 which enables the operation of the system 1 . In another embodiment, the second control unit 33 of the power and heat generation unit 3 can take over the control and regulation of the heat generation unit 2 , in which case the first control unit 37 can then be omitted. As can be seen particularly clearly from FIG. 2, an already installed heat generation unit 2 can easily be supplemented by the subsequent attachment of the power and heat generation unit 3 to the system 1 according to the invention. For this purpose, only the valve means 11 with the return line 5 and with the inflow line 10 of the first conductor loop 9 , the outflow line 20 of the second conductor loop 18 with the flow line 4 and the two control devices 33 and 37 have to be connected to one another. In addition, the second exhaust pipe 23 is connected to the exhaust manifold 14 .

Die Anlage 1 gemäß Fig. 2 arbeitet wie folgt:
Zur Erzeugung von Wärmegrundlasten schaltet das Steuer- und Regelsystem 40 die Ventilmittel 11 so, daß der Rücklauf 5 nur mit der zweiten Leiterschleife 18 und nicht mit der ersten Leiterschleife 9 verbunden ist. Für die Wärmegrundlasten ist die Wärmeerzeugungseinheit 2 deaktiviert, während die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 aktiviert ist. Zur Erzeugung von größeren Wärmelasten, insbesondere von Wärmespitzenlasten, wird dann die Wärmeerzeugungseinheit 2 zugeschaltet, also aktiviert. Gleichzeitig werden auch die Ventilmittel 11 so betätigt, daß nunmehr auch die erste Leiterschleife 9 mit dem Rücklauf 5 kommuniziert.The system 1 according to FIG. 2 works as follows:
To generate basic thermal loads, the control and regulating system 40 switches the valve means 11 in such a way that the return 5 is only connected to the second conductor loop 18 and not to the first conductor loop 9 . For the basic heat loads, the heat generation unit 2 is deactivated, while the electricity and heat generation unit 3 is activated. The heat generation unit 2 is then switched on, that is to say activated, to generate larger heat loads, in particular heat peak loads. At the same time, the valve means 11 are actuated so that the first conductor loop 9 now also communicates with the return 5 .

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage ist darin zu sehen, daß zur Erzeugung von Wärmegrundlasten nur die sehr kompakt gebaute Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 aktiv ist, die bei diesen Wärmelasten mit einem relativ geringen Wärmeverlust arbeiten kann. Erst bei größeren Wärmelasten wird die Wärmeerzeugungseinheit 2 zugeschaltet, die bei großen Wärmelasten ebenfalls mit einem relativ niedrigen Wärmeverlust arbeitet.The particular advantage of the system according to the invention can be seen in the fact that only the very compactly constructed power and heat generation unit 3 is active for generating basic heat loads, which unit can work with a relatively low heat loss at these heat loads. Only with larger heat loads is the heat generation unit 2 switched on, which also works with a relatively low heat loss with large heat loads.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen, daß die Strom und Wärmeerzeugungseinheit 3 so ausgestaltet ist, daß sie einfach mit verschiedenen Wärmeerzeugungseinheiten 2 kombinierbar ist. Hierdurch erhält die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 Modulcharakter, und läßt sich insbesondere auch nachträglich an eine bereits bestehende Wärmeerzeugungseinheit 2 anschließen. Um dies zu vereinfachen, weist die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 für die Zuleitung des Verbrennungsmediums und/oder für die Ableitung der Verbrennungsabgase jeweils einen Standardanschluß auf. Another important aspect of the present invention is seen in the fact that the power and heat generation unit 3 is designed so that it can be easily combined with different heat generation units 2 . This gives the power and heat generation unit 3 a modular character, and in particular can also be retrofitted to an already existing heat generation unit 2 . To simplify this, the power and heat generation unit 3 each have a standard connection for the supply of the combustion medium and / or for the discharge of the combustion exhaust gases.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Anlage
investment

22

Wärmeerzeugungseinheit
Heat generating unit

33

Strom- und Wärmeerzeugungseinheit
Power and heat generation unit

44

Vorlauf
leader

55

Rücklauf
returns

66

erster Brenner
first burner

77

erste Frischgasleitung
first fresh gas line

88th

erster Wärmeübertrager
first heat exchanger

99

erste Leitungsschleife
first line loop

1010

Zuflußleitung von Inflow line from

99

1111

Ventilmittel
valve means

1212

Abflußleitung von Drain pipe from

99

1313

erste Abgasleitung
first exhaust pipe

1414

Abgassammelleitung
Exhaust manifold

1515

zweiter Brenner
second burner

1616

zweite Frischgasleitung
second fresh gas line

1717

zweiter Wärmeübertrager
second heat exchanger

1818

zweite Leitungsschleife
second line loop

1919

Zuflußleitung von Inflow line from

1818

2020

Abflußleitung von Drain pipe from

1818

2121

thermoelektrischer Wandler
thermoelectric converter

2222

elektrischer Anschluß
electrical connection

2323

zweite Abgasleitung
second exhaust pipe

2424

gemeinsames Gehäuse
common housing

2525

gemeinsames Gebläse
common blower

2626

gemeinsames Steuergerät
common control unit

2727

Steuer- und Regelsystem
Control and regulation system

2828

Steuerleitung
control line

2929

erstes Gehäuse
first housing

3030

zweites Gehäuse
second housing

3131

erstes Gebläse
first blower

3232

zweites Gebläse
second blower

3333

zweites Steuergerät
second control unit

3434

zweite Steuer- und Regelmittel
second means of control

3535

Steuerleitung
control line

3636

Signalleitung
signal line

3737

erstes Steuergerät
first control unit

3838

erste Steuer- und Regelmittel
first control and regulation means

3939

Steuerleitung
control line

4040

Steuer- und Regelsystem
Control and regulation system

4141

dritter Wärmeübertrager
third heat exchanger

Claims (12)

1. Anlage zur Erzeugung von Strom und Wärme mit einer Wärmeerzeugungseinheit (2), die einen ersten Brenner (6) und einen ersten Wärmeübertrager (8) aufweist, der in eine mit einem Vorlauf (4) und einem Rücklauf (5) der Anlage (1) verbundene erste Leitungsschleife (9) eingebunden ist und der vom ersten Brenner (6) erzeugte Wärme auf ein Wärmeübertragungsmedium eines Heizkreises überträgt, und mit einer kombinierten Strom- und Wärmeerzeugungseinheit (3), die einen zweiten Brenner (15), einen zweiten Wärmeübertrager (17), der in eine mit dem Vorlauf (4) und dem Rücklauf (5) der Anlage (1) verbundene zweite Leitungsschleife (18) eingebunden ist und der zumindest einen Teil der vom zweiten Brenner (15) erzeugten Wärme auf das Wärmeübertragungsmedium überträgt, und einen thermoelektrischen Wandler (21) aufweist, der zumindest einen Teil der vom zweiten Brenner (15) erzeugten Wärme in elektrische Energie wandelt, die über entsprechende elektrische Anschlüsse (22) an der Anlage (1) abgreifbar ist, wobei ein Steuer- und Regelsystem (27; 40) vorgesehen ist, das die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit (3) zur Erzeugung von Wärmegrundlasten steuert und/oder regelt und das die Wärmeerzeugungseinheit (2) zur Erzeugung von Wärmespitzenlasten steuert und/oder regelt.1. Plant for the generation of electricity and heat with a heat generation unit ( 2 ), which has a first burner ( 6 ) and a first heat exchanger ( 8 ) which in one with a flow ( 4 ) and a return ( 5 ) of the system ( 1 ) connected first line loop ( 9 ) is integrated and transfers the heat generated by the first burner ( 6 ) to a heat transfer medium of a heating circuit, and with a combined power and heat generation unit ( 3 ) which has a second burner ( 15 ), a second heat exchanger ( 17 ), which is integrated in a second line loop ( 18 ) connected to the flow ( 4 ) and the return ( 5 ) of the system ( 1 ) and which transfers at least part of the heat generated by the second burner ( 15 ) to the heat transfer medium , and having a thermoelectric converter ( 21 ), which converts at least part of the heat generated by the second burner ( 15 ) into electrical energy, which is transmitted via corresponding electrical connections ( 22 ) can be tapped from the system ( 1 ), a control and regulating system ( 27 ; 40 ) is provided that controls and / or regulates the power and heat generation unit ( 3 ) for generating basic heat loads and that controls and / or regulates the heat generation unit ( 2 ) for generating peak heat loads. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit (3) zur Erzeugung von Wärmegrundlasten ausgelegt ist und daß die Wärmeerzeugungseinheit (2) zur Erzeugung von Wärmespitzenlasten ausgelegt ist.2. Plant according to claim 1, characterized in that the power and heat generation unit ( 3 ) is designed for generating basic thermal loads and that the heat generating unit ( 2 ) is designed for generating peak heat loads. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit (3) standardisierte Anschlußmittel für die Zuleitung eines Verbrennungsmediums und/oder für die Ableitung der Verbrennungsabgase aufweist.3. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the power and heat generation unit ( 3 ) has standardized connection means for the supply of a combustion medium and / or for the discharge of the combustion exhaust gases. 4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeerzeugungseinheit (2) und die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit (3) von einem gemeinsamen Gebläse (25) mit einem Verbrennungsmedium versorgt werden.4. Plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat generation unit ( 2 ) and the power and heat generation unit ( 3 ) are supplied by a common fan ( 25 ) with a combustion medium. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeerzeugungseinheit (2) und die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit (3) in einem gemeinsamen Gehäuse (24) untergebracht sind.5. Plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heat generation unit ( 2 ) and the power and heat generation unit ( 3 ) are housed in a common housing ( 24 ). 6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wärmeerzeugungseinheit (2) und für die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit ein gemeinsames Steuergerät (26) vorgesehen ist, welches das Steuer- und Regelsystem (27) enthält. 6. Installation according to one of claims 1 to 5, characterized in that a common control device ( 26 ) is provided for the heat generation unit ( 2 ) and for the power and heat generation unit, which contains the control and regulating system ( 27 ). 7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeerzeugungseinheit (2) von einem ersten Gebläse (31) mit einem Verbrennungsmedium versorgt wird und daß die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit (3) von einem zweiten Gebläse (32) mit einem Verbrennungsmedium versorgt wird.7. Installation according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat generation unit ( 2 ) is supplied by a first blower ( 31 ) with a combustion medium and that the power and heat generation unit ( 3 ) by a second blower ( 32 ) a combustion medium is supplied. 8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinheit (2) in einem ersten Gehäuse (29) untergebracht ist, und daß die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit (3) in einem zweiten Gehäuse (30) untergebracht ist.8. Plant according to one of claims 1 to 3, 7, characterized in that the heat transfer unit ( 2 ) is housed in a first housing ( 29 ), and that the power and heat generation unit ( 3 ) is housed in a second housing ( 30 ) is. 9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 7, 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wärmeerzeugungseinheit (2) ein erstes Steuergerät (37) vorgesehen ist und daß für die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit (3) ein zweites Steuergerät (33) vorgesehen ist, wobei die beiden Steuergeräte (33, 37) zur Ausbildung des Steuer- und Regelsystems (40) zusammenwirken.9. Installation according to one of claims 1 to 3, 7, 8, characterized in that a first control unit ( 37 ) is provided for the heat generation unit ( 2 ) and that a second control unit ( 33 ) for the power and heat generation unit ( 3 ) is provided, the two control units ( 33 , 37 ) interacting to form the control and regulating system ( 40 ). 10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilmittel (11) vorgesehen sind, mit denen der Vorlauf (4) und/oder der Rücklauf (5) der Anlage (1) mit der ersten Leitungsschleife (9) und/oder mit der zweiten Leitungsschleife (18) verbindbar ist.10. Plant according to one of claims 1 to 9, characterized in that valve means ( 11 ) are provided with which the flow ( 4 ) and / or the return ( 5 ) of the system ( 1 ) with the first line loop ( 9 ) and / or can be connected to the second line loop ( 18 ). 11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer- und Regelsystem (27; 40) mit den Ventilmitteln (11) zu deren Betätigung verbunden ist, wobei das Steuer- und Regelsystem (27; 40) die Ventilmittel (11) bei der Erzeugung von Wärmegrundlasten so schaltet, daß das Wärmeübertragungsmedium in der zweiten Leitungsschleife (18) und nicht in der ersten Leitungsschleife (9) zirkuliert, und bei der Erzeugung von Wärmespitzenlasten so schaltet, daß das Wärmeübertragungsmedium sowohl in der ersten Leitungsschleife (9) als auch in der zweiten Leitungsschleife (18) zirkuliert.11. Plant according to claim 10, characterized in that the control and regulating system ( 27 ; 40 ) with the valve means ( 11 ) for their actuation is connected, the control and regulating system ( 27 ; 40 ) the valve means ( 11 ) the generation of basic heat loads switches so that the heat transfer medium circulates in the second line loop ( 18 ) and not in the first line loop ( 9 ), and switches when generating peak heat loads such that the heat transfer medium in both the first line loop ( 9 ) and circulated in the second line loop ( 18 ). 12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer- und Regelsystem (27; 40) die Ventilmittel (11) bei der Erzeugung von Wärmespitzenlasten so betätigt, daß die erste Leitungsschleife (9) und die zweite Leitungsschleife (18) parallel geschaltet sind.12. Plant according to claim 11, characterized in that the control and regulating system ( 27 ; 40 ) actuates the valve means ( 11 ) in the generation of peak heat loads so that the first line loop ( 9 ) and the second line loop ( 18 ) are connected in parallel are.
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