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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minimierung des Primärenergieverbrauchs
in einem lüftungstechnischen
Versorgungssystem, das mit einer Wärmeenergie betrieben wird,
die mittels einer Wärmerückgewinnunqsanlage
aus der Abluft gewonnen wird.
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Wärmeenergie
von umweltfreundlichen und regenerativen Energieträgern, wie
beispielsweise die Wärmeenergie
aus der Abluft oder die Sonnenenergie, wird in den letzten Jahren
auch verstärkt
mit lüftungstechnischen
Versorgungssystemen zum Beheizen von Gebäuden genutzt, um zum einen
fossile Brennstoffe einzusparen und damit auch die Heizungskosten
zu senken und zum anderen den Schadstoffausstoß mit dem klimabeeinflussenden Verbrennungsprodukt
CO2 zu reduzieren.
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Zu
diesem Zweck werden, wie allgemein bekannt, Wärmerückgewinnungsanlagen oder Solar-Luft-Systeme
genutzt, mit denen der zugeführte Außenluftstrom
zum lüftungstechnischen
Versorgungssystem für
die Beheizung von Gebäuden
durch die Wärmeenergie
der Abluft oder durch Sonnenkollektoren erwärmt wird.
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Aus
der nachveröffentlichten
DE 103 60 580 A1 ist
ein Wärmerückgewinnungsgerät für die Wohnungslüftung mit
einem Luft-Luft-Wärmeaus-tauscher
und/oder Wärmepumpe
und einem zusätzlichen
Solarwärmeaustauscher
bekannt, bei dem im Kaltluft bereich ein Solarwärmeaustauscher zur Luftvorwärmung dient
und/oder im Zuluftbereich die Solarenergie im Vor- und/oder im Rücklauf genutzt
wird. Hinweise, wie diese Wärmerückgewinnungsgeräte in lüftungstechnische
Versorgungssysteme verfahrenstechnisch eingebunden werden können, um
auf diese Weise den zusätzlichen
Primärenergieverbrauch derartiger
Vorsorgungssysteme zu minimieren, sind nicht erkennbar und auch
nicht angedacht.
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Aus
der
DE 100 65 216
B4 ist eine Regeleinrichtung eines zentralen Lüftungsgeräts mit einer Wärmepumpe
bekannt, mit der mindestens ein Heizkreis und ein Brauchwasserspeicher
geregelt beheizbar ist. Mit dieser Regeleinrichtung ist wahlweise
die zusätzliche
Beheizung des Brauchwasserspeichers mittels eines Solarkollektors
oder des Heizkreises mittels einer zusätzlichen Wärmequelle regelbar. Dabei verarbeitet
die Regeleinrichtung das Signal eines ersten Temperaturfühlers, der
entweder für
die Erfassung der höchsten
Kollektortemperatur des Solarkollektors oder für die Erfassung der Temperatur
eines die zusätzliche
Wärmequelle
bildenden, extern beheizbaren Speichers ausgelegt ist. Hinweise,
Wie
diese Regeleinrichtung zur Minimierung eines Primärenergieverbrauchs
in verfahrenstechnische und in lüftungstechnische
Versorgungssysteme einzubeziehen sind, ist nicht gegeben und auch
nicht angelacht.
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Aus
der
DE 103 00 427
A1 ist eine Solaranlage mit Wärmepumpe bekannt, die aus einem
Sonnenkollektor, einer Wärmepumpe
sowie mindestens einem Wärmespeicher
für die
Wärme- und Warmwasserversorgung
besteht. Bei dieser Solaranlage wird das im Sonnenkollektor erwärmte Medium
wahlweise das Speichermedium direkt bzw. erwärmt über einen Wärmeaustauscher ein anderes
Medium oder gibt seine Wärme
an einen Verdampfer ab, wobei in Kombination dazu die Wärmepumpe über das
gleiche Medium der Außenluft
oder anderen Wärmequellen,
wie Abluft und Abwasser Wärme
entziehen kann. Da bei ist die Anlage so geregelt, dass den Wärmequellen
mit dem höchsten
Temperaturniveau die Wärme
entzogen wird und der Sonnenkollektor nur dann den Speicher direkt
erwärmt,
wenn dabei der gesamte Wärmebedarf
gedeckt werden kann. Konkrete Hinweise, wie eine derartige Solaranlage zur
Minimierung des Primärenergieverbrauchs
in lüftungstechnischen
Versorgungssystemen genutzt werden kann, ist nicht gegeben.
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Aus
der
DE 28 43 813 ist
ein Verfahren zur temperierten Belüftung von Wohhn- und Gesvhäftsräumen mit
wahlweise vorbestimmter Lufteinblastemperatur unter gegenseitigem
Wärmeaustausch der
Abluft und der Zuluft bekannt, nach dem die aus diesem System abgeführte Wärme in das
Erdreich abgeleitet wird. Die dafür ausgelegte Anlage besteht aus
einem Wärmeaustauscher
zum gegenseitigen Wärmeaustausch
der Abluft und der Zuluft, wobei im Zuluftkanal ein zweiter Wärmeaustauscher
eines Kühlkreislaufs
mit einem Wärmeaustauscher
und einem im Erdreich verlegten Rohrregister zur Abführung der Überschußwärme ins
Erdreich vorgesehen ist. Dem Kühlkreislauf
ist eine Sonnenkollektoranlage mit einem Wärmeträgerkreislauf zur Deckung fehlender
Wärme zugeordnet,
der mit dem Kühlkreislauf
im Wärmeaustausch
steht, wobei der Wärmeträgerkreislauf
der Solaranlage über
eine Beimischstrecke mit Mischventil an den Kühlkreislauf des Wärmeaustauschers
direkt angeschlossen ist. Auch dieses Verfahren und die dazugehörige Lüftungs-
und Klimatisierungsanlage zeigt keinen Hinweis darauf, wie eine Wärmerückgewinnungsanlage
in Verbindung mit einer flüssigkeitsbetriebenen
Solaranlage verfahrenstechnisch zu betreiben ist, um den Primärenergiebedarf
zum Nachheizen eines Zuluftstroms auf Solltemperatur in lüftungstechnischen
Versorgungssystemen zu minimieren.
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Aber
auch bei den gegenwärtig
allgemein bekannten lüftungstechnischen
Versorgungssystemen, die mit einem Solar-Luft-System ausgelegt sind, deren Wirkungsweise
abhängig
von der Strahlungsintensität
ist, wird die vorhandene Wärmeenergie reserve
aus der Abluft nur zum Nacherwärmen des
erwärmten
Außenluftstroms
durch die Kollektoranlage genutzt.
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Damit
wird bei diesen Systemen die ansich kostenlose Wärmeenergie aus der Abluft nur
teilweise wieder für
die Beheizung der Räume
eines Gebäudes
genutzt, so dass ein Großteil
der Wärmeenergiereserven
aus der Abluft wirkungslos in die Atmosphäre abgeleitet wird.
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Um
die Wärmeenergie
aus der Abluft effektiver zur Beheizung von Gebäuden nutzen, sind auch lüftungstechnische
Versorgungssysteme bekannt, bei denen die bereits bekannten flüssigkeitsbetriebenen
Solaranlagen in Kombination mit bekannten Wärmerückgewinnungsanlagen eingesetzt
werden.
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Bei
diesen Wärmerückgewinnungsanlagen wird
der Außenluftstrom
mit der Wärmeenergie
der Abluft in einem Wärmeübertrager,
der in der Regel ein Kreuzstromwärmeübertrager
ist, erwärmt.
Die dafür
eingesetzten Wärmeübertrager
sind thermisch so ausgelegt, dass die Wärmeenergie der Abluft für die Erwärmung des
Außenluftstroms
ausgenutzt wird, um auf diese Weise eine mögliche Nachheizung des Zuluftstroms
für das
Lüftungssystem
auf die vorgegebene Sollwerttemperatur möglichst gering zu halten.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, wird, wie bekannt, ein Wärmeübertrager
eingesetzt, der in seiner thermischen Leistung so berechnet und
ausgelegt ist, dass ein höherer
Wärmerückgewinn
aus der warmseitig durchströmenden
Abluft möglich
ist. Es ist aber auch bekannt, dass sich bei einem konstanten Wärmerückgewinn
und einer annähernd
konstanten Ablufttemperatur die Ausgangstemperatur des erwärmten Außenluftstroms
verringert, wenn der einströmende
Außenluftstrom
eine Eingangstemperatur aufweist, die geringer ist als die Eingangstemperatur, die
bei der Berechnung und Auslegung des Wärmeübertragers zugrundegelegt wurde.
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Mit
der Auslegung des Wärmeübertragers wird
bekanntlich die thermische Leistung des Wärmeübertragers im lüftungstechni schen
Versorgungssystem eine unveränderbare
Größe, folglich
ist es unumgänglich,
dass bei Temperaturen des Außenluftstroms,
die niedriger liegen als die Eingangstemperatur, die der Berechnung
zur Auslegung des Wärmeübertragers
zugrundegelegt wurde, ein höherer Wärmeenergiebedarf
zum Nachheizen des Zuluftstroms erforderlich ist, damit die konzepierte
Sollwerttemperatur des Zuluftstroms für das lüftungstechnische Versorgungssystem
erreicht wird.
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Insbesondere
in den kalten Jahreszeiten, wo der einströmende Außenluftstrom auch im Minusbereich
liegen kann, besteht demfolge ein wesentlich erhöhter Wärmeenergiebedarf zum Nachheizen
des Zuluftstroms, um die Sollwerttemperatur zu erreichen, die für das lüftungstechnische
Versorgungssystem erforderlich ist.
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Um
diesen zusätzlichen
Wärmeenergiebedarf
zum Nachheizen möglichst
gering zu halten, erfolgt bei diesen Versorqungskonzepten die Nachheizung
des Zuluftstroms vorerst mit der zwischengespeicherten Solarenergie
aus der flüssigkeitsbetriebenen
Solaranlage, falls eine Solarenergie auf höherem Temperaturniveau vorliegt.
Wird nach dem ersten Nachheizen die Sollwertemperatur des Zuluftstroms
nicht erreicht, wird bekanntlich mit einer zusätzlich gewonnenen Wärmeenergie
nachgeheizt, die durch Primärenergie
in einem Heizkessel gewonnen wird, der mit fossilen Brennstoffen
oder elektrisch beheizt wird.
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Der
Anteil zum Nachheizen des Zuluftstroms mit Wärmeenergie, die mittels Primärenergie
gewonnen wurde, steigt aber insbesondere bei Temperaturen des Außenluftstroms,
die im Minusbereich liegen, erheblich an, da die Temperaturdifferenz
zwischen der gewünschten
Sollwerttemperatur des Zuluftstroms und des erwärmten Außenluftstroms nach dem Wärmeübertrager
relativ groß ist
und das Temperaturniveau der zwischengespeicherten Solarenergie
bei diesen Außenlufttemperaturen
und die diffuse Solarstrahlung, wenn überhaupt nur gering über dem Temperaturniveau
liegt, mit dem der erwärmte
Außenluftstrom
den Wärmeübertrager
verläßt und somit zur
Anhebung des Temperaturniveaus des Zuluftstroms kaum beiträgt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine eingangs genannte Wärmerückgewinnungsanlage
in Verbindung mit einer flüssig-
keitsbetrieben Solaranlage verfahrenstechnisch so zu betreiben,
dass der Primärenergiebedarf
zur Nachheizung des Zuluftstroms auf Sollwerttemperatur bei Außentemperaturen,
die unterhalb der zugrundegelegten Eingangstemperatur des Wärmeübertragers
liegen, reduziert wird, ohne dass die Wärmerückgewinnungsanlagen in den
Lüftungsgeräten in ihrer
Funktionstätigkeit
beeinträchtigt
werden.
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Unter
der Voraussetzung, dass ein Versorgungskonzept eines Gebäudes mit
regenerativen Energien sowohl ein Versorgungssystem zur Nutzung
der Solarenergie mit flüssigkeitsbetriebenen Solaranlagen
zur Warmwassererzeugung und ein Versorgungssystem mit einer Wärmerückgewinnungsanlage
aus der Abluft für
die lüftungstechnische
Beheizung einschließt,
wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass ein Außenluftstrom
zur Wärmerückgewinnungsanlage
bei einer Temperatur, die unterhalb der thermisch konzipierten Eingangstemperatur
des Wärmeübertragers
liegt, durch einen Volumenstrom, der direkt aus einem Kollektor
einer flüssigkeitsbetriebenen
Solaranlage abgeleitet wird, maximal bis auf die thermisch konzepierte
Eingangstemperatur des Wärmeübertragers vorgewärmt wird,
in dem
- – der
Außenluftstrom
einen im Außenluftstrom und
vor dem Wärmeübertrager
der Wärmerückgewinnungsanlage
integrierten zusätzlichen
Wärmeübertrager
kaltseitig durchströmt,
- – die
Kollektortemperatur und die Temperatur der Außenluft gemessen und verglichen
wird,
- – beim
Vorliegen einer höheren
Kollektortemperatur ein temperaturabhängig geregelter und im Kreislauf
geführter
Volumenstrom aus dem Kollektor abgeleitet wird, der direkt warmseitig über den
Wärmeaustauscher
zur Vorwärmung
des Außenluftstroms
geführt
wird.
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Obwohl
allgemein davon ausgegangen wird, dass ein Versorgungssystem mit
einer flüssigkeitsbetriebenen
solaren Anlage und ein Versorgungssystem mit einer Wärmerückgewinnungsanlage
in Lüftungsanlagen
an sich konkurrierende Versorgungssysteme sind, hat sich gezeigt,
dass bei einer entsprechenden Verküpfung der steuer- und regelungstechnischen
Prozesse zwischen der Wärmerückgewinnungsanlage
und der Solaranlage eine gewonnene Solarenergie, die direkt aus
dem flüssigkeitsbetriebenen
Kollektor abgeleitet wird, thermisch vorteilhaft in ein Verfahren
zur Wärmerückgewinnung
aus der Abluft in lüftungstechnischen
Versorgungssystemen einbezogen werden kann.
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Durch
die temperaturabhängig
gesteuerten Regelprozesse des abgeleiteten Volumenstroms aus dem
Kollekter zum zusätzlichen
Wärmeübertrager, die
von der Temperaturdifferenz der gemessenen Kollektortemperatur und
der gemessenen Außenlufttemperatur
bestimmt und durch die maximale Eingangstemperatur des Wärmeübertragers
der Wärmerückgewinnung
begrenzt sind, wird im zusätzlichen
Wärmeübertrager
der kalte Außenluftstrom
nur bis auf die maximale vorbestimmte Eingangstemperatur des Wärmeübertragers
der Wärmerückgewinnungsanlage
vorgewärmt.
Damit wird zum einen sichergestellt, dass die Wärmerückgewinnungsanlage eines Lüftungsgerätes nicht
in der Funktionstätigkeit beeinträchtigt wird
und zum anderen, daß auch
bei kalten Außentemperaturen,
die auch im Minusbereich liegen können, das maximal möglichste
Temperaturniveau oder sogar das Ausgangstemperaturniveau erreicht
wird, das bei der Auslegung des Wärmeübertragers zugrundegelegt wurde.
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Folglich
kann die Temperaturdifferenz zwischen dem Temperaturniveau am Ausgang
des Wärmeübertragers
und der vorbestimmten Sollwerttemperatur für den Zuluftstrom des Lüftungsgeräts auch bei
kalten Außenlufttemperaturen
in geringeren Grenzen gehalten werden. Infolge der geringeren Temperaturdifferenz
wird auch ein geringerer Wärmeenergiebedarf
zum Nachheizen des Zuluftstroms auf Sollwertemperatur erforderlich,
so dass bereits ein entsprechendes höheres Temperaturniveau der zwischengespeicherten
Solarenergie genügen
kann. Folglich wird ein Nachheizen des Luftstroms auf Sollwerttemperatur
in einem nachgeschalteten Wärmeübertrager
mit einer Wärmeenergie,
die mit einer Primärenergie
gewonnen wurde, nur dann noch notwendig, wenn die höhere Temperatur
der zwischengespeicherten Solarenergie nicht allein ausreicht oder
die Temperatur der zwischengespeicherten Solarenergie für die Nachheizung
zu gering ist.
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Darüber hinaus
können
mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren
auch noch Kollektortemperaturen verwertet werden, die infolge der
niedrigen Kollektortemperatur in keinen Speicher einzuordnen sind,
da Kollektortemperaturen, die ca. 3 – 5 K über der Außenlufttemperatur liegen, nach
diesem Verfahren schon ausreichend für die Vorwärmung des kalten Außenluftstroms
sind.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird die Größe des abgezweigten
Volumenstroms aus dem Kollektor durch eine kontinuierliche Ermittlung
der Temperaturdifferenz zwischen der gemessenen Temperatur am Kollektorfühler und der
gemessenen Temperatur des Außenluftstroms an
einem Temperaturfühler
vor dem Eingang des zusätzlichen
Wärmeübertragers
und unter Berücksichtigung
der maximal konzipierten Eingangstemperatur des Wärmeaustauschers
der Wärmerückgewinnungsanlage
geregelt.
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Mit
der ständigen
Ermittlung der Temperaturdifferenz zwischen der Außentemperatur
und der Kollektortemperatur und deren Vergleich mit der konzepierten
Eingangstemperatur am Wärmeübertrager der
Wärmerückgewinnungsanlage,
wird die Regelgröße des abzuzweigenden
Volumenstroms der solar gewonnenen Wärmeenergie aus dem Kollektor kontinuierlich
regelungstechnisch an die thermisch vorgegebenen Bedingungen des
Wärmeübertragers der
Wärmerückgewinnungsanlage
ständig
angepaßt.
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Tritt
beim kontinuierlichen Vergleich der Kollektortemperatur mit der
Außentemperatur
eine Temperaturdifferenz auf, die den Außenluftstrom im zusätzlichen
Wärmeübertrager
höher als
die vorgegebene Eingangstemperatur des Wärmeübertragers der Wärmerückgewinnungsanlage
vorwärmen
würde,
wird regelungstechnisch der abzuzweigende Volumenstrom gesperrt
und die gewonnene Wärmeenergie,
die mindestens 5 k höher
ist als die gemessene Temperatur am Boden des Solarpufferspeichers
liegt, in den Solarenspeicher eingeleitet. Folglich wird auch in
diesem Fall die Wärmeübertragungsanlage
in ihrer Funktionstätigkeit
der Lüftungsgeräte nicht
beeinträchtigt.
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Der
flüssigkeitsgebundene
Kreislauf des Volumenstroms vom Kollektor zum Wärmeaustauscher ist, wie ansich
bei flüssigkeitsgebundenen
Solaranlagen üblich,
mit einem Zusatz von Frostschutzmittel betrieben.
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Auf
diese Weise kann auch der im Kreislauf geführte Volumenstrom vom Kollektor
der Solaranlage über
den im Außenluftstrom
zwischengeschalteten Wärmeübertrager
problemlos betrieben werden, wenn die Kollektortemperatur im negativen
Temperaturbereich liegt, so dass bereits eine Vorerwärmung des
im Minusbereich liegenden Außenluftstroms
vor dem Wärmeübertrager
erreicht wird, wenn die anliegende Kollektortemperatur, wie bereits
erwähnt,
ca. 3 – 5
K höher
ist als die gemessene Außenlufttemperatur.
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Durch
die verfahrensgemäße Nutzung
der solar gewonnenen Wärmeenergie,
die auch eine Nutzung von solarer Wärmeenergie möglich macht, die
unterhalb eines speicherverwertbaren Temperaturnivaus und unterhalb
der thermischen Auslegung des Wärmeübertragers
liegt, konnte die Effektivität der
ansich bekannten Wärmerückgewinnungsanlagen
in Lüftungsanlagen
infolge der Einsparung an Primärenergie
zum Nachheizung eines bereits in der Wärmerückgewinnunqsanlage erwärmten Luftstroms
mit der Abluft erheblich verbessert werden.
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So
zeigten erste Versuche, daß mit
einer Heizungsunterstützung
durch die Luftvor- bzw. Lufterwärmung
mit Wärmerückgewinnungsanlagen,
die nach diesem vorgeschlagenen Verfahren betrieben werden, ein
Deckungsbeitrag von ca. 40% am Gesamtenergiebedarf erreicht werden
kann.
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Aber
auch die Wirtschaftlichkeit der Solaranlage wurde durch die Verwertung
von niedrigen Kollektortemperaturen, die infolge des niedrigen Temperaturniveaus
keinem Speicher zuzuordnen sind und auch im Minusbereich liegen
können,
verbessert.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und der beigefügten
Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt
ist.
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Die
Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Stragschemas
zur Verfahrensdurchführung.
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Wie
in der Zeichnung gezeigt, besteht das Versorgungskonzept eines Gebäudes aus
einem lüftungstechnischen
Versorgungssystem mit einer Wärmerückgewinnungsanlage 1 und
einem solaren Versorgungssystem mit einer flüssigkeitsbetriebenen Solaranlage 13.
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Die
Wärmerückgewinnungsanlage 1 im
lüftungstechnischen
Versorgungssystem besteht, wie allgemein bekannt, aus einem Wärmeübertrager 4, der
als Kreuzstromwärmeübertrager
ausgelegt ist, den Verstellklappen 10, 12, den
Filtern 9, 11, einem Temperaturfühler 8,
einem Wärmeübertrager 6 zur solaren
Nachheizung, und den Ventilatoren 2, 3.
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Die
flüssigkeitsbetriebene
Solaranlage 13 ist eine ansich allgemein bekannte Solaranlage 13 und besteht
im wesentlichen aus dem Kollektor 14 mit den dazugehörigen und
nicht weiter bezeichneten funktionstechnischen Vorrats- und Auf fangbehältern sowie
weiteren Wärmeübertragern,
stell- und regeltechnischen Ventilen, Rückschlagventilen, Stellklappen
und Magnetventilen usw., die für
die Funktionsweise einer Solaranlage notwendig aber für die erfindungsgemäße Verfahrensdurchführung nicht
unbedingt relevant sind sowie dem Solarpufferspeicher 19 und
dem Wärmeübertrager 27 der
für die
Nachheizung in einem geschlossenen Kreislauf eingebunden und mit
dem der Wärmeübertrager 6 beheizt
wird für die
Nachheizung des bereits im Wärmeübertrager 4 erwärmten Zuftstroms 23 und
dem Temperaturfühler 15 zur
Messung der Kollektortemperatur im Vorlauf sowie dem Temperaturfühler 16
im Rücklauf
zum Kollektor 14.
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Im
Außenluftstrom 25,
der die Temperatur der Außenluft
AU aufweist, ist vor dem Eingang zur Wärmerückgewinnungsanlage 1 ein
Wärmeübertrager 22 zwischengeschaltet,
dem ein regelbares Absperrventil 28 und ein Temperaturfühler 26 vorgeschaltet
ist.
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Der
Wärmeübertrager 22 wird
kaltseitig mit der Temperatur der Außenluft AU durchströmt und warmseitig
von einem temperaturabhängig
geregelten Volumenstrom 17, der direkt aus dem Kollektor 14 der
Solaranlage 13 abgezweigt und über ein Magnetventil 30 geregelt
wird. Das Magnetventil 30 liegt vor dem Wärmeübertrager 22 im
Vorlauf des direkt aus dem Kollektor 14 abgezweigten Volumenstroms 17 und
wird in Abhängigkeit
der ermittelten Temperaturdifferenz zwischen der gemessenen Kollektortemperatur
am Temperaturfühler 15 und
der gemessenen Außenlufttemperatur
AU am Temperaturfühler 26 im
Außenluftstrom 25 und
unter Berücksichtigung der
vorgegebenen Eingangstemperatur für den Wärmeübertrager 4 der Wärmerückgewinnungsanlage 1 angesteuert.
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Der
nachfolgende Verfahrensablauf wird beispielsweise bei einer Eingangstemperatur
des Wärmeübertragers 4,
die mit 8°C
vorbestimmt und bei einer annähernd
konstanten Temperatur der Abluft 24 von 24°C für die Berechnung
des thermi schen Wirkunggrads des Wärmeübertragers 4 zugrundegelegt wurde,
beschrieben.
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Die
Abluft mit einer Temperatur von 24 °C wird geregelt über die
Verstellklappe 12 und den Filter 9 dem Wärmeübertrager 4 warmseitig
zugeführt und überträgt beim
Durchströmen
des Wärmeübertragers 4 ihre
aufgenommene Wärmeenergie
an den kaltseitig den Wärmeübertrager 4 durchströmenden Außenluftstrom 25,
der über
die regelbare Verstellklappe 10 und den Filter 11 dem
Wärmeübertrager zugeführt wird.
Nach dem Durchströmen
des Wärmeübertragers 4 wird
die Abluft 24 als Fortluft FO in die Atmosphäre abgeleitet.
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Der
kaltseitig in den Wärmeübertrager 4 eingeleitete
Außenluftstrom 25 wird
vor der Wärmerückgewinnunqsanlage 1 kaltseitig über einen
zusätzlichen
Wärmeübertrager 22 geführt, der
warmseitig von einem abgezweigten Volumenstrom 17 aus dem Kollektor 14 der
Solaranlage 13 durchströmt
wird.
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Die
Notwendigkeit und die Größe des direkt abzuzweigenden
Volumenstroms 17 aus dem Kollektor 14 zum Wärmeübertrager 22 für eine mögliche Vorwärmung des
Außenluftstroms 25 wird
durch die kontinuierliche Ermittlung der Temperaturdifferenz zwischen
der gemessenen Temperatur am Temperaturfühler 26, der vor dem
Wärmeübertrager 22 im
zugeführten
Außenluftstrom 25 liegt
und der gemessenen Kollektortemperatur am Temperaturfühler 15 bestimmt.
In Abhängigkeit
dieser Temperaturdifferenz wird bei der Notwendigkeit der Vorheizung
des Außenluftstroms 25 die
Größe des abzuzweigenden
Volumenstroms 17 aus dem Kollektor 14 durch Ansteuern
des Magnetventils 30 im Vorlauf des Volumenstroms 17 und
der Pumpe 29 im Rücklauf 18 die
Größe des Volumenstroms 18 geregelt.
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Liegt
eine Kollektortemperatur am Temperaturfühler 15 vor, die mindestens
3 – 5
K höher
ist als die gemessene Temperatur des Außenluftstroms 25 am
Temperaturfühler 26, öffnet sich
das Magnetventil 30 und der Kreislauf für den Volumenstrom wird über den
Wärmeübertrager 22,
die Pumpe 29 und wieder zum Kollektor 14 geöffnet.
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Die
Größe des im
Kreislauf geführten
Volumenstroms 17 wird regelungstechnisch durch die kontinuierliche
Ermittlung der Temperaturdifferenz zwischen der gemessenen Temperatur
am Temperaturfühler 15 und
der gemessenen Temperatur am Temperaturfühler 26 geregelt.
Bei Vorliegen einer Temperaturdifferenz, bei der der Außenluftstrom 25 über die
Eingangstemperatur von 8°C
für den
Wärmeübertrager 4 vorgeheizt
würde,
wird durch Ansteuern des Magnetventils 30 der Kreislauf
des Volumenstroms 17 geschlossen und die gesamte gewonnene Solarenergie
wird direkt in den Solarpufferspeicher eingeleitet.
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Damit
liegt am Wärmeübertrager 4 der
Wärmerückgewinnungsanlage 1 auch
in kalten Jahreszeiten immer eine Eingangstemperatur an, die der zur
Berechnung zugrundegelegten kaltseitigen Eingangstemperatur des
Wärmeübertragers 4 entspricht aber
zumindestens angeglichen ist und nicht überschritten wird. Damit wird
der Wärmeübertrager 4 auch
bei niedrigen Außenlufttemperaturen,
die auch im Minusbereich liegen können, vorausgesetzt, dass die
Kollektortemperatur 3 – 5
K höher
liegt als die Außentemperatur
AU, an seiner thermisch maximalsten Leistungsgrenze betrieben und
wird auch nicht von der Solaranlage in seiner Funktion beeinträchtigt.
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Durch
die dadurch erreichte und ansich annähernd konstante Erwärmung der
Außenluft
AU vor der Wärmerückgewinnungsanlage 1 wird
der Bedarf an Primärenergie,
die zum Nachheizen des erwärmten
Außenluftstroms 25 durch
die Wärmerückgewinnungsanlage 1 benötigt wird,
erheblich minimiert und ist im Regelfall nur benötigt zur Deckung des Restwärmebedarfs
in den sonnenarmen Jahreszeiten.
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Nach
dem Austritt des erwärmten
Außenluftstroms
aus dem Wärmeübertrager 4 wird
die Austrittstemperatur am Temperaturfühler 8, wie bei Wärmerückgewinnungsanlagen 1 bekannt,
gemessen und der Zuluftstrom 23 auf, wenn notwendig, die
notwendige Temperatur für
das Lüftungssystem,
die bei diesem Beispiel bei ca. 28°C liegen soll, nachgeheizt.
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Dieses
Nachheizen erfolgt in einem nachgeschalteten Wärmeübertrager 6 der warmseitig
mit gespeicherter Solarenergie 35 aus dem Solarpufferspeicher 19 beaufschlagt
wird.
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Die
gespeicherte Solarenergie 35 wird durch ein im Kreislauf
gefahrenen Medienstrom vom Wärmeübertrager 27 zum
Wärmeübertrager 6 zugeführt, der
durch eine temperaturabhängig
gesteuerte Regelung der Pumpe 31 und des Magnetventils 32 geregelt
ist. Der Wärmeübertrager 27 ist
warmseitig durch ein Kappenventil 33 gesichert.
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Zeigt
der Temperaturfühler 7,
dass mit der Nachheizung der solaren Energie im Wärmeübertrager 6 die
Sollwerttemperatur für
den Zuluftstrom 23 für
die Lüftungsgeräte nicht
erreicht wurde, erfolgt, wie bekannt, ein weiteres Nachheizen über den
Wärmeübertrager 5,
der mit einer Wärmeenergie
beaufschlagt wird, die durch eine nicht gezeigte Kesselheizung mittels
Primärenergie
erzeugt wurde.
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- 1
- Wärmerückgewinnungsanlage
- 2
- Ventilator
- 3
- Ventilator
- 4
- Wärmeübertrager
- 5
- Wärmeübertrager
- 6
- Wärmeübertrager
- 7
- Temperaturfühler
- 8
- Temperaturfühler
- 9
- Filter
- 10
- Verstellklappe
- 11
- Filter
- 12
- Verstellklappe
- 13
- Solaranlage
- 14
- Kollektor
- 15
- Temperaturfühler Vorlauf – Messung
Kollektortempera
-
- tur
- 16
- Temperaturfühler Rücklauf
- 17
- Volumenstrom
(Vorlauf)
- 18
- Volumenstrom
(Rücklauf)
- 19
- Solarpufferspeicher
- 20
- Vorlauf
solare Nachheizung
- 21
- Rücklauf solare
Nachheizung
- 22
- Wärmeübertrager
- 23
- Luftstrom
zur Lüftungsanlage
- 24
- Abluft
- 25
- Außenluftstrom
- 26
- Temperaturfühler
- 27
- Wärmeübertrager
- 28
- Absperrventil
- 29
- Pumpe
- 30
- Magnetventil
- 31
- Pumpe
- 32
- Magnetventil
- 33
- Kappenventil
- 34
- Pumpe
- 35
- gespeicherte
Solarenergie
- FO
- Fortluft
- AU
- Außenluft