DE102006020231A1 - Thermal energy supply system for tempering e.g. hot water closed loop, has deflector that is provided between roof and earth collector loops coupled to heat pump for performing seasonal dependent control for heat recirculation in ground - Google Patents

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Abstract

The system has a heat pump (11), a roof collector (13) and a roof collector loop (12), coupled with the heat pump and the roof collector for a heat transporting fluid. An earth collector (17) is pivotable in ground, where an earth collector loop (18) is coupled with the pump and the earth collector for a heat transporting fluid. A deflector (19) is provided between the loops for performing seasonal dependent control of the loops for heat recirculation in the ground. An independent claim is also included for an earth collector, in particular for use in a thermal energy supply system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermo-Energie-System zur Temperierung von Heiz-, Kühl- und/oder Brauchwasser-Kreisläufen in Gebäuden.The The invention relates to a thermo-energy system for the temperature control of Heating, cooling and / or DHW circuits in buildings.

Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, dass im Hinblick auf die anzustrebende Schonung fossiler Energieträger und aus Kostengründen vor dem Hintergrund steigender Energiepreise zunehmend erneuerbare Energien und alternative Konzepte für die Klimatisierung von Gebäuden und die Brauchwasser-Erwärmung zum Einsatz kommen. Vermehrt werden in diesem Zusammenhang Wärmepumpen eingesetzt, die dem Grundwasser oder dem Erdreich Wärme entziehen und in das zu beheizende Gebäude „pumpen". Über geeignete Wärmetransport-Fluide kann das Gebäude dann beispielsweise über eine Fußbodenheizung beheizt werden.To the Background of the invention is to be noted that in terms of the desired conservation of fossil fuels and for cost reasons Increasingly renewable energy is becoming increasingly important in the context of rising energy prices and alternative concepts for the air conditioning of buildings and the hot water heating be used. Heat pumps are increasingly being used in this context used, which extract heat from the groundwater or soil and "pump" into the building to be heated Heat transfer fluids can the building then, for example, over a floor heating be heated.

Im Zusammenhang mit der Nutzung der Sonnenenergie sind ferner Sonnenkollektoren und Photovoltaik-Anlagen bekannt und bereits umfangreich im Einsatz.in the Solar energy is also related to the use of solar energy and photovoltaic systems known and already extensively in use.

Übliche Gebäude-Heizanlagen auf der Basis von Wärmepumpensystemen nutzen beispielsweise die Wärme des Grundwassers, auf das über einen Saug- oder Schluckbrunnen zugegriffen wird. Die konstante, relativ hohe Temperatur des Grundwassers ermöglicht zwar einen effektiven Betrieb der Wärmepumpe, jedoch werden Wärmepumpenanlagen mit Zugriff auf das Grundwasser nur selten behördlich erlaubt. Ferner kann ein Brunnen versiegen oder versintern.Usual building heating systems on the basis of heat pump systems use, for example, the heat of the groundwater, on the over a suction or swallow well is accessed. The constant, Although the relatively high temperature of the groundwater allows an effective Operation of the heat pump, however, heat pump systems become with access to the groundwater only rarely permitted by the authorities. Furthermore, can dry or sinter a well.

Alternativ dazu kann die im Erdreich gespeicherte Sonnenenergie über einen Flächen- oder Grabenkollektor entzogen werden. Dies stellt an sich eine kostengünstige Technik dar, hat jedoch bei einem horizontal verlegten Flächenkollektor einen sehr hohen Flächenbedarf. Für Grabenkollektoren sind hohe Aufwendungen zu machen und Sicherheitsbestimmungen im Hinblick auf die im Graben arbeitenden Personen einzuhalten. Schließlich sind Erd-Kollektoren, insbesondere wenn sie als pfahlartige Erdsonden ausgebildet sind, teilweise nur unter strengen Auflagen zulässig.alternative In addition, the solar energy stored in the ground over a area- or trench collector be withdrawn. This in itself is a cost effective technique has, however, in a horizontally installed surface collector a very high space requirement. For trench collectors are high expenses to make and safety regulations in the Respect to the people working in the trench. Finally are Earth collectors, especially when used as a pole-like ground probes are partially tolerated only under strict conditions.

Die vorstehend erwähnten Erd-Kollektoren haben gemeinsam in thermischer Hinsicht das Problem, dass aufgrund des Wärmeentzuges über den Wärmepumpenkreislauf die Temperatur des Erdreiches im Bereich um den Erd-Kollektor abgesenkt wird. Damit erhöht sich die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle Erdreich und der Wärmeabführung an der Wärmepumpe, was zu einer Beeinträchtigung der Effizienz der Wärmepumpe führt.The mentioned above Earth collectors have the common problem in thermal terms that due to the heat extraction through the heat pump cycle the temperature of the soil in the area around the earth collector is lowered. With it increased the temperature difference between the heat source soil and the Heat dissipation on the heat pump, what an impairment the efficiency of the heat pump leads.

Ausgehend von der geschilderten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Thermo-Energie-Versorgungsanlage zur Temperie rung von Heiz-, Kühl- und/oder Brauchwasser-Kreisläufen in Gebäuden anzugeben, die bei anlagentechnischer Einfachheit für eine effizientere Nutzung regenerativer Energieformen sorgt.outgoing From the described problem of the invention is the task underlying, a thermal energy supply system for Temperie tion of heating, cooling and / or service water circuits in buildings for more efficient use of plant-technical simplicity Use of regenerative forms of energy.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebene Merkmalskombination gelöst. Demnach sind bei der Versorgungsanlage vorgesehen:

  • – eine Wärmepumpe,
  • – einen Dach-Kollektor,
  • – ein mit Wärmepumpe und Dach-Kollektor koppelbarer Dach-Kollektor-Kreislauf für ein Wärmetransport-Fluid,
  • – ein im Erdreich versenkbarer Erd-Kollektor,
  • – ein mit Wärmepumpe und Erd-Kollektor koppelbarer Erd-Kollektor-Kreislauf für ein Wärmetransport-Fluid, und
  • – eine Weiche zwischen Dach- und Erd-Kollektor-Kreislauf zur jahreszeitlich abhängigen Steuerung der Kreisläufe insbesondere zur Wärmerückführung in das Erdreich.
This object is achieved by the feature combination specified in the characterizing part of claim 1. Accordingly, provided in the supply system:
  • - a heat pump,
  • - a roof collector,
  • A heat pump and roof collector couplable roof collector circuit for a heat transfer fluid,
  • - a submersible earth collector in the ground,
  • - A coupled with heat pump and earth collector earth-collector circuit for a heat transfer fluid, and
  • - A switch between roof and earth collector cycle for seasonal control of the circuits, especially for heat recovery in the soil.

Kern der vorstehend umrissenen Erfindung ist die Kombination eines Dach-Kollektors und eines Erd-Kollektors, die über jeweilige Kreisläufe mit der Wärmepumpe und über die erwähnte Weiche variabel steuerbar sind. Wie anhand der Beschreibung des Ausführungsbeispiels noch näher erläutert wird, kann das System so im Sommer und in der Übergangszeit zur Kühlung des Gebäudes bei gleichzeitiger Rückspeisung thermischer Energie in das Erdreich verwendet werden. Letzteres wird also erwärmt, wodurch bei Betrieb der Wärmepumpe mit dem Erdkollektor als Wärmequelle eine geringere Temperaturdifferenz im System vorherrscht, was die Effizienz erheblich steigert. Beide Kollektorsysteme ergänzen sich also im Wechselspiel auf optimale Weise.core The invention outlined above is the combination of a roof collector and an earth collector over respective circuits with the heat pump and over the mentioned Switches are variably controllable. As based on the description of the embodiment even closer explained In the summer and in the transitional period, the system can be used to cool the building with simultaneous regeneration thermal energy can be used in the soil. The latter is heated, whereby during operation of the heat pump with the earth collector as a heat source a lower temperature difference prevails in the system, which increases the efficiency significantly increases. Both collector systems complement each other in interplay in an optimal way.

In den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 sind bevorzugte Ausführungsformen der Versorgungsanlage angegeben, die in der Beschreibung des Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.In the dependent claims 2 to 7 are preferred embodiments the supply system specified in the description of the embodiment be explained in more detail.

Die Erfindung betrifft im Übrigen auch den in der erfindungsgemäßen Thermo-Energie-Versorgungsanlage eingesetzten Erd-Kollektor, der in konstruktiv besonders einfacher Weise auf der Basis einer Fertigteil-Betonplatte als tragendem Element mit darin eingebetteten Wärmetrans port-Fluidleitungen ausgeführt ist. Dieser Erd-Kollektor ist dabei aufgrund seiner robusten Ausführung auf besonders rationelle Weise in einen baggerbaren Graben einzubringen, was keinen Personeneinsatz im Graben selbst bedingt. Letzterer kann also ohne die üblichen Personenschutzmaßnahmen, wie die Einhaltung maximaler Böschungswinkel, erstellt werden.The The invention relates to the rest also in the thermal energy supply system according to the invention used earth collector, in structurally particularly simple Way based on a precast concrete slab as a supporting element with it embedded heat transport port fluid lines is executed. This earth collector is due to its robust design on to introduce a particularly rational way into a digging trench, which does not require any use of persons in the trench itself. The latter can without the usual personal protection measures, such as compliance with maximum angle of repose, to be created.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Thermo-Energie-Versorgungsanlage und des dabei eingesetzten Erd-Kollektors anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:Further Features, details and advantages of the invention will become apparent the following description, in the embodiments of the thermal energy supply system and the earth collector used with reference to the attached drawings be explained in more detail. Show it:

1 einen schematischen Vertikalschnitt durch ein Gebäude mit dem angrenzenden Grundstück, 1 a schematic vertical section through a building with the adjacent property,

2 einen Grundriss zweier benachbarter Doppelhaus-Grundstücke, 2 a floor plan of two neighboring semi-detached plots,

3 einen schematischen Längsschnitt durch einen Erd-Kollektor, 3 a schematic longitudinal section through an earth collector,

4 einen schematischen Querschnitt durch den Erdkollektor gemäß 3, 4 a schematic cross section through the earth collector according to 3 .

5 einen schematischen Längsschnitt durch ein beheizbares Wandplattenelement, und 5 a schematic longitudinal section through a heated wall plate element, and

6 einen Querschnitt des Wandplattenelements gemäß 5. 6 a cross section of the wall plate element according to 5 ,

1 zeigt ein mehrgeschossiges Wohngebäude 1 mit Keller 2, Erdgeschoss 3, zwei Obergeschosse 4, 5 und einem Dach 6. Die Außenwände 7 und Decken 8 können in üblicher Bautechnik, beispielsweise in Massiv-Ziegelbauweise und als Vollbeton-Fertigdecke erstellt sein. 1 shows a multi-storey residential building 1 with cellar 2 , Ground floor 3 , two upper floors 4 . 5 and a roof 6 , The outer walls 7 and blankets 8th can be created in conventional construction, for example in solid brick construction and as a solid concrete finished ceiling.

Das Wohngebäude 1 ist mit einer als Ganzes mit 9 bezeichneten Thermo-Energie-Versorgungsanlage ausgerüstet. Unter dieser Sammelbezeichnung soll dabei ein System verstanden werden, mit dessen Hilfe das Wohngebäude der Jahreszeit entsprechend beheizt und optional auch in der heißen Jahreszeit gekühlt werden kann. Der Fluss der thermischen Energie kann also abhängig davon zum Wohngebäude hin oder auch weg davon gerichtet sein.The residential building 1 is with one as a whole 9 designated thermal energy supply system equipped. This collective name is to be understood as meaning a system with the aid of which the residential building can be heated in accordance with the season and optionally also cooled in the hot season. The flow of thermal energy may therefore be directed towards or away from the residential building depending thereon.

Kernstück der Versorgungsanlage 9 ist eine im Hausanschlussraum 10 installierte Wärmepumpe 11, die über einen ersten Leitungskreislauf- dem Dach-Kollektor-Kreislauf 12 – mit einem auf dem Dach 6 montierten Dach-Kollektor 13 verbunden ist. Dieser Dach-Kollektor 13 ist ein sogenannter Massiv-Kollektor, der auf der Basis einer selbsttragenden Beton-Dachplatte 14 konstruiert ist, in die (nicht dargestellte) Heizschlangen des Dach-Kollektor-Kreislaufes 12 eingebracht sind. Die Dachplatte 14 ist ferner mit einer photovoltaisch wirksamen Abdeckfolie auf ihrer Oberseite versehen, sodass der Dach-Kollektor 13 auch als Photovoltaik-Anlage 15 zur Stromerzeugung dient. Die erzeugte elektrische Energie kann beispielsweise zum Betrieb der Wärmepumpe 11 verwendet oder in das öffentliche Netz eingespeist werden.Centerpiece of the supply system 9 is one in the service room 10 installed heat pump 11 connected via a first line circuit - the roof collector circuit 12 - with one on the roof 6 mounted roof collector 13 connected is. This roof collector 13 is a so-called massive collector based on a self-supporting concrete roof tile 14 is constructed in the (not shown) heating coils of the roof-collector cycle 12 are introduced. The roof plate 14 is also provided with a photovoltaic effective cover on its top, so that the roof collector 13 also as a photovoltaic system 15 used to generate electricity. The generated electrical energy can, for example, for operation of the heat pump 11 used or fed into the public network.

Die Thermo-Energie-Versorgungsanlage 9 ist ferner mit einem im Erdreich 16 versenkten Erd-Kollektor 17 versehen, der über einen zweiten Leitungskreislauf – den Erd-Kollektor Kreislauf 18 – ebenfalls mit der Wär mepumpe 10 gekoppelt ist. Dach- und Erdkollektor-Kreisläufe 12, 18 sind über eine Weiche 19 gekoppelt, die nach Art eines universellen Drei-Wege-Ventils arbeitet, sodass alle Zu- und Abgänge selektiv schaltbar und verbindbar sind. Beide Kreisläufe 12 und 18 laufen zwischen der Weiche 19 und der Wärmepumpe 11 über den gleichen Leitungsstrang 20.The thermo-energy supply system 9 is also in the ground with one 16 submerged earth collector 17 provided, via a second line circuit - the earth-collector circuit 18 - also with the heat pump 10 is coupled. Roof and earth collector circuits 12 . 18 are about a turnout 19 coupled, which operates in the manner of a universal three-way valve, so that all entries and exits are selectively switchable and connectable. Both circuits 12 and 18 run between the switch 19 and the heat pump 11 over the same wiring harness 20 ,

Wie aus 2 deutlich wird, können mehrere Erd-Kollektoren 17 in einem Grundstück angeordnet und jeweils einer Hälfte eines Doppelhauses 21 zugeordnet werden.How out 2 becomes clear, can have multiple earth collectors 17 arranged in a plot and one half each of a semi-detached house 21 be assigned.

Wie aus den 1, 3 und 4 deutlich wird, ist der Erd-Kollektor 17 als vertikal in das Erdreich eingelassene Fertigteil-Betonplatte 22 mit direkt darin eingebetteten, spiralig verlaufenden Wärmetransport-Fluidleitungen 23 ausgebildet. Letztere stehen mit Anschlussstutzen 24 über das Betonplattenmaterial 22 zur Anbindung an den Erd-Kollektor-Kreislauf 18 hinaus.Like from the 1 . 3 and 4 becomes clear, is the earth collector 17 as a vertical precast concrete slab embedded in the soil 22 with directly embedded, spiraling heat transfer fluid lines 23 educated. The latter are with connecting pieces 24 over the concrete slab material 22 for connection to the earth-collector circuit 18 out.

Wie aus 4 deutlich wird, ist die Betonplatte 22 des Erd-Kollektors 17 zur Stabilisierung mit einer Bewehrung 25 sowie mit an der oberen langen Schmalseitenkante der Betonplatte 22 hinausstehenden Transportankern 26 zum Einhängen eines Kran-Hebezeuges versehen.How out 4 becomes clear, is the concrete slab 22 of the earth collector 17 for stabilization with a reinforcement 25 as well as with the upper long narrow side edge of the concrete slab 22 protruding transport anchors 26 provided for hanging a crane hoist.

Die Dimensionen des Erd-Kollektors 17 können in der Länge bis zu 12 m und in der Höhe bis über 3 m betragen. Die Dicke der Betonplatte 22 liegt bei 15–20 cm.The dimensions of the earth collector 17 may be up to 12 m in length and over 3 m in height. The thickness of the concrete slab 22 is 15-20 cm.

Anhand von 4 ist die Setzweise des Erd-Kollektors 17 zu erläutern. Dafür ist ein Graben 27 der Breite einer schmalen Baggerschaufel, beispielsweise 60 cm, im Erdreich 16 einzubringen. Der Erd-Kollektor 17 mit seiner langgestreckten rechteckigen Plattenform (3) wird dann so in den Graben 27 eingesetzt, dass die Einbauposition der Hauptebene der Betonplatte 22 vertikal und die lange Achse der Platte horizontal liegen. Der Graben hat dabei eine solche Tiefe, dass die Oberkante der Betonplatte 22 einen Abstand von deutlich über 1 m von der Geländeoberkante 28 aufweist.Based on 4 is the way of putting the earth collector 17 to explain. There is a ditch for that 27 the width of a narrow excavator bucket, for example 60 cm, in the ground 16 contribute. The earth collector 17 with its elongated rectangular plate shape ( 3 ) is then in the ditch 27 inserted that the installation position of the main plane of the concrete slab 22 vertical and the long axis of the plate lie horizontally. The trench has a depth such that the top edge of the concrete slab 22 a distance of well over 1 m from the ground level 28 having.

Der so gesetzte Erd-Kollektor 17 wird an den Erd-Kollektor-Kreislauf 18 angeschlossen. Anschließend wird der Zwischenraum zwischen den Wänden des Grabens 27 und dem Erd-Kollektor 17 mit Beton 29 (oder einem anderen bindigen Boden) hinterfüllt. Der Graben 27 dient also als verlorene Schalung für das Einfüllen des als Stütz- und Füllmaterial dienenden Betons 29. Das oberhalb des Erd-Kollektors 17 verbleibende Grabenvolumen wird mit einem bauüblichen Füllmaterial und einer Mutterbodenabdeckung geschlossen.The earth collector set in this way 17 gets to the earth-collector circuit 18 connected. Subsequently, the space between the walls of the trench 27 and the earth collector 17 with concrete 29 (or other cohesive soil) backfilled. The ditch 27 So serves as a lost formwork for filling the serving as a support and filling material concrete 29 , The above the earth collector 17 remaining trench volume is closed with a customary filling material and a topsoil cover.

Zur Klimatisierung des Wohngebäudes 1 ist – wie aus den 1, 5 und 6 deutlich wird – zum einen eine übliche Fußbodenheizung 30 in allen Geschossen 3, 4, 5 vorgesehen. Diese ist kombiniert mit einem weiteren System zur Wandheizung bzw. -kühlung auf der Basis von die Innenwände bildenden Wandelemente 31. Diese bestehen gemäß 5 und 6 aus einem plattenförmigen Beton-Fertigteil, in das wiederum Wärmetransport-Fluidleitungen 32 in spiraliger Anordnung eingebettet sind. In einem eckseitigen Wanddurchbruch 33 stehen die Leitungen 32 mit Anschlussstutzen 33 zur Anbindung an die nicht näher dargestellten Heizleitungen hervor. Die Wärmetransport-Fluidleitungen 32 erstrecken sich ferner nicht über die gesamte Höhe des Wandelements 31, sondern es bleibt oben eine leitungsfreie Streifenzone 34, die als Freiraum für bauseitige Installationen und Bohrungen dient. Auch das Wandelement 31 ist analog der Betonplatte 22 des Erd-Kollektors 17 mit einer Bewehrung 35 und Transportankern 36 versehen.For air conditioning of the residential building 1 is - like from the 1 . 5 and 6 becomes clear - on the one hand a usual floor heating 30 on all floors 3 . 4 . 5 intended. This is combined with another system for wall heating or cooling on the basis of the inner walls forming wall elements 31 , These exist according to 5 and 6 from a plate-shaped concrete precast, in turn, the heat transfer fluid lines 32 are embedded in a spiral arrangement. In a corner wall breakthrough 33 stand the lines 32 with connection piece 33 for connection to the heating cables, not shown. The heat transfer fluid lines 32 Furthermore, do not extend over the entire height of the wall element 31 but it remains above a tapeless strip zone 34 , which provides space for on-site installations and drilling. Also the wall element 31 is analogous to the concrete slab 22 of the earth collector 17 with a reinforcement 35 and transport anchors 36 Mistake.

Im Folgenden ist nun die jahreszeitlich abhängige Steuerung und Fahrweise der Thermo-Energie-Versorgungsanlage zu erläutern.in the The following is the seasonal control and driving style explain the thermo-energy supply system.

So wird im Winterbetrieb der Dach-Kollektor-Kreislauf 12 komplett abgekoppelt und lediglich der Erd-Kollektor-Kreislauf 18 zum Erd-Kollektor 17 hin mit einem Wärmetransport-Fluid (Sole) beschickt. Im Erd-Kollektor 17 wird die im Erdreich gespeicherte Sonnenenergie aufgenommen und zur Wärmepumpe 11 transportiert. Dort wird die thermische Energie entzogen und zur Beheizung des Wohngebäudes 1 über die Fußbodenheizung 30 und die Flächenheiz-Wandelemente 31 verwendet. Die Photovoltaik-Anlage 18 auf den Dach-Kollektoren 13 ist in Betrieb und kann – wie oben bereits erwähnt – die elektrische Energie zum Betrieb der Wärmepumpen liefern.Thus, in winter operation, the roof-collector cycle 12 completely decoupled and only the earth-collector cycle 18 to the earth collector 17 fed with a heat transfer fluid (brine). In the earth collector 17 The solar energy stored in the ground is taken up and becomes the heat pump 11 transported. There, the thermal energy is withdrawn and used to heat the residential building 1 over the floor heating 30 and the surface heating wall elements 31 used. The photovoltaic system 18 on the roof collectors 13 is in operation and can - as mentioned above - provide the electrical energy for the operation of the heat pumps.

In der sogenannten Übergangszeit (Frühling/Herbst) werden Dach-Kollektor-Kreislauf 12 und Erd-Kollektor-Kreislauf 18 durch die Weiche 19 seriell geschaltet, sodass das regenerierte Wärmetransport-Fluid von der Wärmepumpe 11 über die Steigleitung 37 zum Dach-Kollektor 13, von dort zum Erd-Kollektor 17 und zurück zur Wärmepumpe 11 gepumpt wird. Im Dach-Kollektor 13 wird die kalte Sole durch die auf den Dach-Kollektor 13 wirkende Sonneneinstrahlung oder durch außenluft-bedingte Erwärmung etwas aufgeheizt. Je nach erreichter Temperatur gibt die Sole im Erd-Kollektor 17 entweder überschüssige Energie an das Erdreich ab oder wird zusätzlich erwärmt. Das Erdreich 16 dient also als Pufferspeicher für thermische Energie, die an kälteren Tagen eine höhere Temperatur des Erdreiches 16 bedingt. Damit kann eine erhöhte Entzugsleistung an solchen kälteren Tagen erreicht werden. Ein weiterer Effekt der Energieeinspeisung in das Erdreich ist die schnellere Regeneration der in den Wintermonaten abgekühlten Erde.In the so-called transitional period (spring / fall) become roof-collector cycle 12 and earth-collector circuit 18 through the switch 19 connected in series, so that the regenerated heat transfer fluid from the heat pump 11 over the riser 37 to the roof collector 13 , from there to the earth collector 17 and back to the heat pump 11 is pumped. In the roof collector 13 the cold brine gets through to the roof collector 13 acting solar radiation or slightly heated by outside air-conditioned heating. Depending on the temperature reached, the brine gives in the earth collector 17 either excess energy to the soil from or is additionally heated. The soil 16 So serves as a buffer for thermal energy on colder days a higher temperature of the soil 16 conditionally. Thus, an increased withdrawal performance can be achieved on such colder days. Another effect of the energy feed into the soil is the faster regeneration of the cooled in the winter months earth.

Die von Dach- und Erd-Kollektor 13, 17 auf eine erhöhte Temperatur gebrachte Sole läuft schließlich vom Erd-Kollektor zur Wärmepumpe 11 zurück, wo ihr die eingespeicherte Energie entzogen wird. Je nach Bedarf findet dann auch in der Übergangszeit eine Beheizung des Wohngebäudes 1 über die Fußbodenheizung 30 und die Wandelemente 31 statt.The roof and earth collector 13 . 17 Brine brought to an elevated temperature eventually passes from the earth collector to the heat pump 11 back, where the stored energy is withdrawn. Depending on requirements, then also in the transitional period, a heating of the residential building 1 over the floor heating 30 and the wall elements 31 instead of.

Im Sommerbetrieb kann die gesamte Thermo-Energie-Versorgungsanlage 9 auch zur Kühlung des Wohngebäudes dienen. Es sind wiederum die beiden Kreisläufe 12, 18 seriell geschaltet. Die kühle Sole fließt von der Wärmepumpe 11 durch den Dach-Kollektor 13 und wird dort aufgeheizt. Damit wird das Wohngebäude 1 selbst weniger mit thermischer Energie beaufschlagt, es bleibt somit kühler.In summer operation, the entire thermal energy supply system 9 also serve to cool the residential building. Again, these are the two cycles 12 . 18 connected in series. The cool brine flows from the heat pump 11 through the roof collector 13 and is heated up there. This will be the residential building 1 even less charged with thermal energy, it remains cooler.

Die aufgeheizte Sole wird wiederum zum Erd-Kollektor 17 weitergepumpt, wo sie durch Abgabe von thermischer Energie an das Erdreich 16 wieder abkühlt. Die Erde wird durch diesen Effekt thermisch „aufgeladen" und kann somit als Wärmespeicher für die anschließende Heizperiode dienen.The heated brine becomes turn earth collector 17 pumped further, where they release thermal energy to the soil 16 cool again. The earth is thermally "charged" by this effect and can thus serve as a heat storage for the subsequent heating period.

Zusammenfassend weist die erfindungsgemäße Thermo-Energie-Versorgungsanlage eine Vielzahl von Vorteilen auf, die wie folgt zu umreißen sind:

  • – Durch die Energieaufladung und Regeneration des Erdreiches im Sommer wird die Entzugsleistung der Wärmepumpe 11 im Winter erhöht. Bekannte Systeme arbeiten nicht mit einer solchen Wärmerückführung in den Sommermonaten.
  • – Durch den Wärmeentzug am Dach und die Abkühlung der als Wärmetransport-Fluid dienenden Sole im Erd-Kollektor kann eine passive Kühlung des Wohngebäudes 1 im Sommer erzeugt werden. Dazu genügt es, zwischen die beiden Kreisläufe 12, 18 einen Wärmetauscher zu setzen, die aus dem Stand der Technik bekannt und in der Praxis erprobt sind. Das gesamte System dient also nicht nur zur Heizung, sondern auch Kühlung des Gebäudes, sodass insgesamt von einer Temperierung der Heiz-, Kühl- bzw. Brauchwasserkreisläufe im Wohngebäude 1 gesprochen werden kann.
  • – In den Sommermonaten wird dem Dach-Kollektor 13 Energie entzogen, was die Leistungsfähigkeit der Photovoltaik-Anlage 15 erhöht. Insoweit wird also durch den Dach-Kollektor 13 eine Doppelfunktion erfüllt.
In summary, the thermal energy supply system according to the invention has a number of advantages, which are to be outlined as follows:
  • - By the energy charge and regeneration of the soil in the summer, the withdrawal power of the heat pump 11 increased in the winter. Known systems do not work with such a heat recovery in the summer months.
  • - Due to the heat extraction at the roof and the cooling of serving as a heat transfer fluid brine in the earth collector can be a passive cooling of the residential building 1 be generated in the summer. For that it is enough, between the two cycles 12 . 18 to set a heat exchanger, which are known from the prior art and tested in practice. The entire system is thus not only used for heating, but also cooling the building, so that a total of a temperature of the heating, cooling or domestic water circuits in the residential building 1 can be spoken.
  • - In the summer months is the roof collector 13 Energy deprived, what the performance of the photovoltaic system 15 elevated. In that regard, so by the roof collector 13 fulfilled a double function.

Claims (10)

Thermo-Energie-Versorgungsanlage zur Temperierung von Heiz-, Kühl- und/oder Brauchwasser-Kreisläufen in Gebäuden, gekennzeichnet durch – eine Wärmepumpe (11), – einen Dach-Kollektor (13), – einen mit Wärmepumpe (11) und Dach-Kollektor (13) koppelbaren Dach-Kollektor-Kreislauf (12) für ein Wärmetransport-Fluid, – einen im Erdreich (16) versenkbaren Erd-Kollektor (17), – einen mit Wärmepumpe (11) und Erd-Kollektor (17) koppelbaren Erd-Kollektor-Kreislauf (18) für ein Wärmetransport-Fluid, und – eine Weiche (19) zwischen Dach- und Erd-Kollektor-Kreislauf (12, 18) zur jahreszeitlich abhängigen Steuerung der Kreisläufe (12, 18) insbesondere zur Wärmerückführung in das Erdreich (16).Thermo-energy supply system for controlling the temperature of heating, cooling and / or domestic water circuits in buildings, characterized by - a heat pump ( 11 ), - a roof collector ( 13 ), - one with heat pump ( 11 ) and roof collector ( 13 ) coupling roof collector circuit ( 12 ) for a heat transfer fluid, - one in the ground ( 16 ) submersible earth collector ( 17 ), - one with heat pump ( 11 ) and earth collector ( 17 ) coupled earth-collector circuit ( 18 ) for a heat transfer fluid, and - a switch ( 19 ) between roof and earth collector circuit ( 12 . 18 ) for the seasonal control of cycles ( 12 . 18 ), in particular for heat recovery in the soil ( 16 ). Thermo-Energie-Versorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dach-Kollektor (13) ein Massiv-Kollektor auf der Basis einer selbstragenden Beton-Dachplatte (14) ist.Thermo-energy supply system according to claim 1, characterized in that the roof collector ( 13 ) a massive collector based on a self-supporting concrete roofing plate ( 14 ). Thermo-Energie-Versorgungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dach-Kollektor (13) mit einer Photovoltaik-Anlage (15) kombiniert ist.Thermo-energy supply system according to claim 1 or 2, characterized in that the roof collector ( 13 ) with a photovoltaic system ( 15 ) is combined. Thermo-Energie-Versorgungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Erd-Kollektor (17) aus einer vertikal in das Erdreich (16) eingelassenen Fertigteil-Betonplatte (22) mit direkt eingebetteten Wärmetransport-Fluidleitungen (23) ge bildet ist.Thermo-energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the earth collector ( 17 ) from a vertical to the ground ( 16 ) embedded precast concrete slab ( 22 ) with directly embedded heat transport fluid lines ( 23 ) ge is formed. Thermo-Energie-Versorgungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Erd-Kollektor (17) in einem baggerbaren Graben (27) versenkbar ist, der in Versenkposition des Erd-Kollektors (17) als verlorene Schalung zumindest teilweise mit einem Stütz- und Füllmaterial (29) zur Stabilisierung des Erd-Kollektors (17) und zum Wärmeübertrag zwischen diesem und dem Erdreich (16) verfüllbar ist.Thermo-energy supply system according to claim 4, characterized in that the earth collector ( 17 ) in a dredging trench ( 27 ) which is retractable in the lowering position of the earth collector ( 17 ) as a lost formwork at least partially with a supporting and filling material ( 29 ) for the stabilization of the earth collector ( 17 ) and the heat transfer between this and the soil ( 16 ) is fillable. Thermo-Energie-Versorgungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Temperierung des Gebäudes (1) Flächentemperiersysteme, insbesondere eine Fußboden-Heizung/-Kühlung (30) und/oder eine Wandheizung/-Kühlung (31), vorgesehen sind, die mit Dach- und/oder Erd-Kollektor-Kreislauf (12, 18) zumindest mittelbar koppelbar sind.Thermo-energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that for the temperature control of the building ( 1 ) Surface temperature control systems, in particular a floor heating / cooling ( 30 ) and / or wall heating / cooling ( 31 ), provided with roof and / or earth collector circuit ( 12 . 18 ) are coupled at least indirectly. Thermo-Energie-Versorgungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebäudewände zur Gebäudetemperierung als Betonfertigteile (31) mit eingebetteten Temperierfluid-Leitungen (32) ausgebildet sind.Thermo-energy supply system according to claim 6, characterized in that the building walls for building temperature control as precast concrete parts ( 31 ) with embedded tempering fluid lines ( 32 ) are formed. Erd-Kollektor, insbesondere zur Verwendung in einer Thermo-Energie-Versorgungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit ihrer Hauptebene vertikal in das Erdreich (16) versenkbare Fertigteil-Betonplatte (22) als tragendes Element, in die Leitungen (23) für ein Wärmetransport-Fluid eingebettet sind.Earth collector, in particular for use in a thermal power supply system according to one of the preceding claims, characterized by a with its main plane vertically into the ground ( 16 ) Retractable prefabricated concrete slab ( 22 ) as a supporting element, in the lines ( 23 ) are embedded for a heat transfer fluid. Erd-Kollektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebetteten Leitungen (23) über Anschluss-Stutzen (24), die über die Fertigteil-Betonplatte (22) hinausstehen, mit einer Wärmetransport-Fluidleitung, insbesondere mit dem Erd-Kollektor-Kreislauf (18) verbindbar sind.Earth collector according to claim 8, characterized in that the embedded lines ( 23 ) via connection nozzles ( 24 ) above the precast concrete slab ( 22 ) with a heat transfer fluid line, in particular with the earth-collector circuit ( 18 ) are connectable. Erd-Kollektor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigteil-Betonplatte (22) eine langgestreckt rechteckige Plattenform aufweist, wobei in Einbauposition die Hauptebene der Platte (22) vertikal und die lange Achse der Platte (22) horizontal liegen.Earth collector according to claim 8 or 9, characterized in that the precast concrete slab ( 22 ) has an elongated rectangular plate shape, wherein in the installed position the main plane of the plate ( 22 ) vertical and the long axis of the plate ( 22 ) lying horizontally.
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