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Das
erfindungsgemäße Fernkältesystem ist eine
Kombination von Fernkälteversorgung und verbrauchernaher
Kältemaschine. Die von der zentralen Kältemaschine
bereitgestellte Kälte mit großer Temperaturspreizung
wird als Wärmesenke für die verbrauchernahe Kältemaschine
genutzt.
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Kältesysteme
sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Üblicherweise
wird Fernkälte in einer Kältezentrale bereitgestellt
und über isolierte Kälteleitungen zu den Verbrauchern
transportiert. Dabei werden die Standorte der Kältezentrale
vorteilhafterweise so gewählt, dass geringe Energiekosten
z. B. durch ein nahe gelegenes GuD-Kraftwerk und günstige
Rückkühlmöglichkeiten durch Fluss, Meer
gegeben sind. Dadurch kann mit der Kältemaschine in der Kältezentrale
Kälte mit einem hohen Wirkungsgrad erzeugt werden.
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Das
Fernkältenetz arbeitet aufgrund der Temperaturverhältnisse
an den Wärmeübertragern in den Gebäuden
mit einer geringen Temperaturspreizung von ca. 10 K. Dadurch bedingt
sind vergleichsweise große Rohrleitungsquerschnitte und
große Umwälzpumpenleistungen erforderlich.
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Dem
gegenüber steht eine dezentrale Kälteversorgung
mit verbrauchernahen Kältemaschinen. Bei diesen Kältesystemen
besteht in heißen Regionen das Problem der Wärmesenke,
in die die im Kondensator der Kältemaschine anfallende
Wärme abgeführt wird.
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Für
städtische Gebäude in tropischen Regionen kommt
dafür nur ein Kühlturm auf dem Dach des Gebäudes
infrage. Neben der ohnehin hohen Lufttemperatur mindert insbesondere
die hohe Luftfeuchtigkeit die Effizienz dieser Rückkühllösung.
Gleichfalls bekannt ist, dass verbrauchernahe Absorptionskälteanlagen
ihren Wärmebedarf aus Fernwärmenetzen beziehen.
Hierbei besteht weiterhin das Problem der Wärmesenke für
die Absorptionskältemaschine. Eine verbesserte Fernkältesysteme
mit Absorptionskälteanlagen sind mit Speicherung des Rückwassers aus
der Kühlanlage in einem Tank aus
EP 856132 B1 und
EP 856133 B1 bekannt.
Die Stadtwerke Chemnitz nutzen einen Spitzenlastkältespeicher
im Zusammenhang mit einer Absorptionskältemaschine, um
die Bedarfsspitzen zu kappen und eine größere Laufzeit
der Kälteanlage bei verringerter Nennleistung zu erzielen.
Aus der
DD 111731 ist
ein kombiniertes Fernwärme/-kältesystem bekannt,
bei dem verbrauchernahe Kälte- bzw. Wärmepumpenanlagen und
das Leitungsnetz durch entsprechende Verschaltung für einen
Ausgleich zwischen Wärme- und Kälteanforderungen
sorgen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Vorteile von dezentraler
Kälteerzeugung und effizienter Fernkältebereitstellung
zu nutzen und jeweils die mit den jeweiligen Systemen verbundenen
Nachteile zu beseitigen.
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Durch
die Erfindung soll eine hocheffiziente, bedarfsgerechte und kostengünstige
Lösung für Fernkältesysteme bereitgestellt
werden. Dabei soll die Fernkälteleitung mit einer höheren
Temperaturspreizung betrieben werden können und zugleich eine
höhere Kälteleistung übertragen. Das
System soll sich insbesondere für die Kälteversorgung
in tropischen, subtropischen und wüstenklimatischen Regionen
eignen.
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Nachfolgend
wird das Lösungsprinzip anhand von Kompressionskältemaschinen
beschrieben. Grundsätzlich sind sowohl die Probleme des Standes
der Technik als auch die gefundene Lösung auf andere Techniken
zur Kälteerzeugung übertragbar.
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Die
Lösung der Aufgabe besteht darin, an zentraler Stelle Kälte
zu erzeugen und dabei die Vorteile des Standortes und der zentralen
Kälteanlage, wie günstige Energiepreise, hohe
Leistungszahl und vorteilhafte Rückkühlmöglichkeiten
(z. B. Meerwasser) zu nutzen. Insbesondere kann Niedertemperaturabwärme
aus Kraftwerken (GuD-Kraftwerk, solarthermisches Kraftwerk) kostengünstig
genutzt werden und damit zugleich eine Wirkungsgradverbesserung
dieser Kraftwerke herbeiführen.
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Das
erfindungsgemäße Fernkältenetz kann im
Gegensatz zu bekannten Fernkältesystemen mit einer hohen
Temperaturspreizung von 30 bis 40 K arbeiten. Die verbrauchernahe
Kältemaschine im Wohnhaus nutzt kondensatorseitig das Fernkältenetz
zur Rückkühlung. Verdampferseitig wird die vom Verbraucher
gewünschte Vorlauftemperatur für die Kühlung
bereitgestellt. Die verbrauchernahe Kältemaschine kann
wiederum durch das günstige Rückkühltemperaturniveau
des Fernkältenetzes mit einer hohen Leistungszahl arbeiten.
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Zugleich
können die verbrauchernahen Kältemaschinen mit
einer dem tatsächlichen Kältebedarf angepassten
Leistung gefahren werden. Beide Kälteanlagen können
so hinsichtlich der Auslegung bezüglich Druck und Kältemittel
an die jeweiligen Temperaturniveaus angepasst werden, was jeweils
zu einer weiter verbesserten Leistungszahl führt. Durch die
zwei Kälteanlagen, die mit hoher Leistungszahl arbeiten,
wird eine hohe Gesamtleistungszahl der Kältebereitstellung
realisiert. Da durch das Fernkältesystem eine größere
Temperaturspreizung der Fernkälteleitung als bei herkömmlichen
Kälteanlagen gegeben ist, sind deutlich geringere Rohrdurchmesser bei
gleicher Übertragungsleistung erforderlich. Zugleich kann
aufgrund der näher an der Umgebungstemperatur liegenden
Fluidtemperatur im Fernkältenetz eine geringere Rohrleitungsdämmung
ausreichend sein. Gegebenfalls kann auf die Isolierung der Rücklaufleitung
vollständig verzichtet werden.
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Vorhandene
Fernkälteleitungen können nach entsprechender
Umrüstung genutzt werden. Mit ihnen kann danach etwa die
dreifache Kälteleistung übertragen werden.
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Die
größere Temperaturspreizung im Fernkältenetz
ermöglicht es, längere Fernkälteleitungen ökonomisch
zu bauen und damit größere Entfernungen zwischen
Kälteverbrauchern und Kraftwerken zu überbrücken.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des Fernkältesystems ergeben sich aus den
Unteransprüchen. Nach Anspruch 2 kann bei Vorhandensein
einer geeigneten Wärmesenke, diese durch das Fernkältenetz
direkt mit den verbrauchernahen Kältemaschinen verbunden
werden. Diese Lösung bietet sich insbesondere an, wenn
beispielsweise kalte Meeresströmungen nutzbar sind bzw.
wenn in der Übergangszeit geringere Kälteleistungen
erforderlich sind, die eine Abschaltung der zentralen Kältemaschine
ermöglichen.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 3 sieht vor, dass die Rücklaufleitung
einzelner verbrauchernaher Kältemaschinen bzw. über
Wärmeübertrager angeschlossener Kälteverbraucher
als Vorlaufleitung mit anderen verbrauchernahen Kältemaschinen
dient. Auf diese Weise erfolgt eine Kaskadenschaltung der einzelnen
Kältemaschinen auf der Kondensatorseite. Die kaskadenartig
verbundenen Kältemaschinen können sich dabei im
selben Gebäude als auch in unterschiedlichen Gebäuden
befinden. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, verbraucherseitig
eine höhere Temperaturspreizung für das Fernkältenetz
zu realisieren. So kann für vorhandene Fernkältenetze eine
höhere Übertragungsleistung ermöglicht
werden, um so ggf. neue Verbraucher daran anzuschließen.
Dabei können die vorhandenen Kälteverbraucher
weiterhin über Wärmeübertrager betrieben
werden und neue Gebäude mit entsprechenden Kältemaschinen
ausgerüstet werden. Diese kaskadenförmige Kühlung
bietet sich insbesondere für ringförmige Fernkältenetze
an. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass zwischen den Gebäuden
jeweils nur eine Fernkältenetzleitung erforderlich ist.
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Gemäß Weiterbildung
nach Anspruch 4 ist das Fernkältenetz durch Rohrleitungen
einschließlich Stellventilen, Pumpen mit dem Verbraucherrohrnetz verbunden.
Bei geringem Kältebedarf ist es so möglich, z.
B. nachts oder außerhalb der heißen Jahreszeit,
die Fernkälte aus dem Fernkältenetz direkt, ohne
den Betrieb der verbrauchernahen Kältemaschine zu nutzen.
Damit können Energie und Kosten eingespart werden. Ebenso
kann bei Ausfall einzelner verbrauchernaher Kältemaschinen
durch das System zumindest eine geringe Kälteleistung bereitgestellt
werden. Damit ist zumindest eine geringe Komfortverbesserung und
in heißen Regionen überhaupt erst eine Nutzung
der Gebäude möglich.
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Mit
Weiterbildung gemäß Anspruch 5 erfolgt an der
verbrauchsnahen Kältemaschine auf der Kondensatorseite
eine Wärmenutzung. Das heißt, dass die Kältemaschine
auch als Wärmepumpe betrieben wird bzw. eine Kälte-Wärme-Kopplung
erfolgt. Die Wärme wird am Kondensator ausgekoppelt und
beispielsweise zur Warmwasserbereitung genutzt.
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Der
Ausgestaltung nach Anspruch 6 entsprechend sind die verbrauchernahen
Kältemaschinen Absorptionskältemaschinen, die
aus Wärme, vorzugsweise aus solarthermischen Anlagen versorgt werden.
Der Vorteil besteht darin, dass die Kühllasten mit der
Solarstrahlung korrelieren, so dass bei großen Kühllasten
in der Regel auch große Leistungen auf hohem Temperaturniveau
durch Solaranlagen bereitgestellt werden. Die Solarkollektoren lassen
sich auf Gebäudedächern installieren und verlustarm
und effizient nutzen. Damit wird die Energieversorgung für
die dezentralen verbrauchernahen Kältemaschinen kostengünstig
und umweltfreundlich bereitgestellt.
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Gemäß Weiterbildung
nach Anspruch 7 ist in den Fernkälteanschlussleitungen
ein Wärmemengenzähler mit Erfassung des Volumenstromes
und der Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf angeordnet.
Damit kann eine Abrechnung der Kälteversorgung in Abhängigkeit
von der durch das Fernkältenetz abgeführten Wärme
erfolgen.
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Mit
Weiterbildung nach Anspruch 8 kann die Wärmeabrechnung
in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur erfolgen.
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Gemäß Weiterbildung
nach Anspruch 9 kann die zentrale Kälteanlage aus einer
oder mehreren Absorptionskältemaschinen bzw. Dampfstrahlkältemaschinen
bestehen, die effizient die Niedertemperaturwärme beispielsweise
eines GuD-Kraftwerkes oder eines solarthermischen Kraftwerkes nutzen.
Um die Temperaturspreizung zu realisieren, werden die Kältemaschinen
vorzugsweise in Reihe geschaltet. Die Abführung der Niedertemperaturwärme
führt zugleich zur Wirkungsgradverbesserung des Kraftwerkes.
Ebenso können Solarkollektoren vorteilhaft als Wärmequelle
für zentrale Absorptionskälteanlagen genutzt werden.
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Anhand
von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen wird die Erfindung
nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Schaltschema des Fernkältesystems,
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2 eine
Prinzipdarstellung des Fernkältesystems,
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3,
eine Prinzipdarstellung eines Fernkältesystems nach dem
Stand der Technik,
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4 ein
Schaltschema des Fernkältesystems mit direkter Kopplung
zum Kälteverbrauchernetz,
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5 ein
Schaltschema des Fernkältesystems Kopplung zum Kälteverbrauchernetz
durch Wärmeübertrager,
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6 ein
Schaltschema mit Nutzungsmöglichkeiten für Kälte-
und Wärmeerzeugung und
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7 ein
Schaltschema mit verbraucherseitiger Kaskadenschaltung.
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Nachfolgend
wird das Fernkältesystem detaillierter beschrieben:
In 1 ist
das Schaltschema des Fernkältesystems dargestellt. Die
zentrale Kälteanlage 2 senkt die Temperatur im
Fernkältenetz 3 durch das sie über den Verdampfer 1 verbunden
ist.
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Der
Vorlauf im Fernkältenetz 3 beträgt z.
B. 10 Grad C und der Rücklauf 40 Grad C. Die zentrale Kälteanlage 2 wird durch
den Kondensator 9 rückgekühlt. z. B.
kann so die Wärme über einen Wärmeübertrager 10 oder
direkt ins Fluss- oder Meerwasser bzw. in einem Kühlturm
abgeführt werden. Die zentrale Kälteanlage 2 kann
beispielsweise eine Kompressionskältemaschine mit elektrischer
Energieversorgung 11 sein. Als vorteilhaft bieten sich
jedoch eine Absorptionskältemaschinen bzw. Dampfstrahlkältemaschinen
mit vorrangig thermischer Energieversorgung 11 an. Dabei
kann die Niedertemperaturabwärme von Kraftwerken (GuD,
solarthermisch/nicht dargestellt) als Energieversorgung 11 für die
Absorptionskältemaschine 1 kostengünstig
genutzt werden und zugleich der Wirkungsgrad des Kraftwerkes verbessert
werden.
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In
der Nähe der jeweiligen Kälteverbraucher 5 sind
verbrauchsnahe Kältemaschinen 6 angeordnet. In
der Regel sind die verbrauchsnahen Kältemaschinen 6 den
jeweiligen Gebäuden zugeordnet. Die Verdampfer 12 der
verbrauchsnahen Kältemaschine 6 entziehen dem
Kälteverbraucher 5, mit dem sie durch ein Rohrnetz 8 verbunden
sind, Wärme und versorgen ihn so mit „Kälte”.
Die verbrauchsnahen Kältemaschinen 6 sind durch
die entsprechenden Kondensatoren 4 mit dem Fernkältenetz 3 verbunden.
Das Fernkältenetz 3 führt entsprechend
die Wärme ab und bietet somit die Wärmesenke für
die verbrauchsnahen Kältemaschinen 6. Die abgeführte Wärme
bewirkt eine Aufheizung des Fernkältenetzes 3 z.
B. von 10 auf 40 Grad C. Die verbrauchsnahen Kältemaschinen 6 können
z. B. Kompressionskältemaschinen sein, denen elektrische
Energie 11 zugeführt wird. Das Kälteverbraucherrohrnetz 8 und
das Fernkältenetz 3 bestehen in der Regel aus
mit Wasser gefüllten Rohrleitungen. Die Umwälzung
des Wassers, ggf. mit Frostschutzzusatz, erfolgt durch Umwälzpumpen
(nicht dargestellt).
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2 zeigt
eine Prinzipdarstellung für ein Fernkältesystem
gemäß Hauptanspruch. In 3 ist eine
Prinzipdarstellung für ein Fernkältesystem nach dem
Stand der Technik dargestellt. Beide Fernkältesysteme bestehen
aus einer zentralen Kälteanlage 2 und einem Fernkältenetz 3.
Die zentrale Kälteanlage 2 kann mit einem Kraftwerk
(GuD, solarthermisch) 14 zur Energieversorgung 11 (Elektroenergie,
Wärme) gekoppelt sein. Zugleich ist es vorteilhaft, wenn
am Standort der zentralen Kälteanlage 2 kostengünstige Rückkühlmöglichkeiten
(nicht dargestellt), wie z. B. Meerwasser nutzbar sind.
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In
den Gebäuden 13 befinden sich die jeweiligen symbolisch
dargestellten Kälteverbraucher 5. Soweit gleichen
sich beide Systeme.
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Das
erfindungsgemäße Fernkältesystem weist
zwischen Kälteverbraucher 5 und Fernkältenetz 3 jeweils
verbrauchernahe Kältemaschinen 6 auf. Diese Kältemaschinen 6 senken
das Temperaturniveau gegenüber dem Fernkältenetz 3.
Dagegen sind die Kälteverbraucher 5 in 3 über
Wärmeübertrager 10 mit dem Fernkältenetz 3 verbunden.
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Damit
ist das Temperaturniveau des Fernkältenetzes 3 an
die Rücklauftemperatur des Kälteverbrauchers 5 gekoppelt.
Aus der wärmeübertragerbedingten Kopplung der
Fernkältenetztemperatur an die Rücklauftemperatur
der Kälteverbraucher 5 ergibt sich eine vergleichsweise
geringe Temperaturspreizung von ca. 10 K auf einem relativ niedrigen
Niveau (5/15 Grad C). Aus diesen geringen Temperaturen resultieren
unerwünschte „Kälteverluste”,
die zur Reduzierung eine entsprechende Wärmedämmung
erfordern. Die geringe Temperaturspreizung bedingt große
Rohrquerschnitte des Fernkältenetzes 3, um große
Kälteleistungen zu übertragen.
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Das
in 2 gezeigte Fernkältesystem kann mit einer
höheren Temperaturspreizung (ca. 30 K) auf einem höheren
Temperaturniveau (z. B. 10/40 Grad C) arbeiten. Damit können
einerseits die Querschnitte des Fernkältenetzes 3 verringert
und anderseits die „Kälteverluste” reduziert
und so auf die Dämmung der Fernkälteleitungen 3 ganz
oder teilweise verzichtet werden. Aus den vorgenannten Gründen
kann es wirtschaftlicher sein, längere Fernkälteleitungen 3 zu bauen
und damit in größerer Entfernung nutzbare günstigere
Energieangebote (GuD-Kraftwerk 14 bzw. solarthermisches
Kraftwerk) und Rückkühlmöglichkeiten
(z. B. Meerwasser) zu nutzen. Demzufolge ergibt sich aus energetischen
Vorteilen weiterer ökonomischer Nutzen. 4 zeigt
einen kälteverbrauchernahen Ausschnitt des Fernkältesystems
mit direkter Kopplung des Fernkältenetzes 3 zum
Kälteverbrauchernetz 8. Dabei ist das Rohrnetz 8 des Kälteverbrauchers 5 durch
zusätzliche vorlauf- und rücklaufseitige Verbindungsleitungen 7 mit
dem Fernkältenetz 3 verbunden. Als Stellvorrichtungen
sind hier mit Stellmotoren betriebene Dreiwegeventile 15 vorgesehen.
Damit existiert ein Bypass 7 zur Umgehung der verbrauchernahen
Kältemaschine 6.
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Ebenso
kann eine Verbindung beider Netze 3, 8 auch über
einen Wärmeübertrager 10 realisiert werden. 5 zeigt
diese Kopplung des Fernkältenetzes 3 mit dem Kälteverbrauchernetz 8 in
Abwandlung von der Darstellung in 4 über
einen Wärmeübertrager 10. Die Verbindungsleitungen 7 verknüpfen
das Fernkältenetz 3 und das Kälteverbrauchernetz 8 jeweils
mit dem Wärmeübertrager 10. Damit erfolgt
eine hydraulische Entkopplung beider Netze 3, 8.
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Der
Vorteil der direkten bzw. mittels Wärmeübertrager 10 realisierten
Verbindung beider Netze 3, 8 besteht darin, dass
bei Ausfall/Wartung der verbrauchernahen Kältemaschine 6 eine
zumindest reduzierte Kühlleistung realisiert werden kann.
In Zeiten geringeren Kühlleistungsbedarfs (z. B. Übergangszeit,
nachts) kann gegebenenfalls auf den Betrieb der verbrauchernahen
Kältemaschine 6 verzichtet werden. Dann würde
das Fernkältenetz 3 in der konventionellen Weise
betrieben werden.
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6 zeigt
ein Schaltschema mit Nutzungsmöglichkeiten für
Kälte- und Wärmeerzeugung. Diese Schaltung bietet verschiedene
Optionen der gleichzeitigen Wärme- und Kälteerzeugung
in einer verbrauchernahen Kältemaschine 6, die
auch als Wärmepumpe betrieben werden kann. Das Fernkältenetz 3 ist
durch jeweils einen Wärmeübertrager 10a, 10b sowohl
mit dem Kondensator 4 als auch mit dem Verdampfer 12 verbunden.
Durch die Stellventile 15 im Fernkältenetz 3 können
die Wärmeübertrager 10a, 10b fernkältenetzseitig
durchströmt und so Wärme ins bzw. aus dem Fernkältenetz 3 übertragen werden.
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Im
Kühlbetrieb (A) wird der Wärmeübertrager 10a durchströmt
und ist durch Verbindungsleitungen 7a und das Dreiwegeventil 15a mit
dem Kondensator 4 der verbrauchernahen Kältemaschine 6 verbunden.
Auf der Verdampferseite 12 der verbrauchernahen Kältemaschine 6 ist
der Kälteverbraucher 5 durch das Rohrnetz 8b und
das Dreiwegeventil 15b mit der Kältemaschine 6 verbunden. Über
den nicht aktiven Wärmeübertrager 10b strömt
der Wärmeträger zum Verdampfer 12 zurück.
Mit einem Bypass (nicht dargestellt) kann der Wärmeübertrager 10b auch
umgangen werden. Die Funktion entspricht der oben beschriebenen
Kältemaschinenfunktion.
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In
einer zweiten Betriebsweise (B) kann die Kältemaschine 6 als
Wärmepumpe betrieben werden. In diesem Fall kann das Fernkältenetz 3 auch als
Fernwärmenetz betrieben werden. Das Fernwärmenetz
bzw. Fernkältenetz 3 ist durch den Wärmeübertrager 10b mit
dem Verdampfer 12 der Kältemaschine (Wärmepumpe) 6 verbunden.
Die Wärme wird vom Verdampfer 12aufgenommen und
auf einem höheren Temperaturniveau vom Kondensator 4 abgegeben
und über das Verbraucherrohrnetz 8a an den Wärmeverbraucher 16 übertragen.
Der Wärmeverbraucher 16 kann ein Heizkreis oder
ein Warmwasserbereiter sein. Über den nicht aktiven Wärmeübertrager 10a strömt
der Wärmeträger zum Kondensator 4 zurück.
Auch hier kann durch einen nicht dargestellten Bypass der Wärmeübertrager 10a umgangen werden.
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In
einer dritten Funktionsweise (C) arbeitet die verbrauchernahe Kältemaschine 6 im
Wärm-Kälte-Kopplungsmodus. Diese Betriebsweise
ist dann möglich, wenn Wärmebedarf und Kältebedarf
etwa gleichgroß sind. Dazu wird die Fernkälteleitung 3 nicht
genutzt. Die Wärmeübertrager 10a, 10b sind nicht
aktiv, werden hier aber durchströmt. Dem Kälteverbraucher 5 wird über
den Verdampfer 12 Wärme entzogen, in der verbrauchernahe
Kältemaschine 6 auf ein höheres Temperaturniveaus
gebracht und vom Kondensator 4 über das Verbraucherrohrnetz 8a dem
Wärmeverbraucher 16 zugeführt. Dieser
Betriebsfall ist beispielsweise bei Kühllast und gleichzeitigem
Warmwasserbedarf gegeben. Um Schwankungen auszugleichen, kann hier
eine Betriebsweise mit Speichern (nicht dargestellt) vorteilhaft
sein. Neben den beschriebenen Grundbetriebsweisen (A, B, C) sind
noch Mischlösungen insbesondere AC und BC möglich.
Bei der Variante AC ist der Kühlbedarf größer
als der Wärmebedarf, so dass Wärme zunächst an
den Wärmeverbraucher 16 und dann über
den Wärmeübertrager 10a an das Fernkältenetz 3 abgeführt
wird. Wenn der Wärmebedarf größer ist
als die Kühllast, kann zunächst dem Kälteverbraucher 5 und danach
mittels Wärmeübertrager 10b dem Fernwärme/Fernkältenetz 3 Wärme
entzogen werden und mittels der Kältemaschine 3 auf
einem höheren Temperaturniveau an den Wärmeverbraucher 16 übertragen
werden. Alle beschriebenen Betriebsweisen sind ebenso ohne die hydraulische
Entkopplung durch Wärmeübertrager 10a, 10b mit
direktem Anschluss an das Verbraucherrohrnetz 8 möglich.
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Bei
allen Betriebsweisen kann, um Bedarfsschwankungen auszugleichen,
eine entsprechende Einbindung von Wärme- und/oder Kältespeicher (nicht
dargestellt) vorteilhaft sein.
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Die
hydraulische Steuerung der Durchströmung der Wärmeübertrager 10a, 10b,
Wärme- bzw. Kälteverbraucher 16, 5 erfolgt
mittels Umwälzpumpen 17 und motorbetriebenen Stellventilen
bzw. Dreiwegventilen 15a, 15b. Dem Fachmann ist
bekannt, dass dafür verschiedene Lösungen bereitstehen.
Die Ansteuerung der Umwälzpumpen 17, motorbetriebenen
Stellventile bzw. Dreiwegventile 15a, 15b etc.
erfolgt vorzugsweise durch eine zentrale Steuerung (nicht dargestellt),
die mittels Sensoren den entsprechenden Kälte- bzw. Wärmebedarf
und andere Systemgrößen erfasst und in einem Berechnungsmodul die
optimale Betriebsweise ermittelt.
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Die 7 zeigt
als Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch
3 ein Schaltschema mit verbraucherseitiger Kaskadenschaltung.
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Die
Darstellung geht aus 2 und 3 hervor.
Die Kälteverbraucher 5 der zur zentralen Kälteanlage
(nicht dargestellt) nächstliegenden Gebäude 13a sind
hier mittels Wärmeübertrager 10 mit dem Vorlauf
des Fernkältenetzes 3Va verbunden. Der durch die
abgeführte Wärme höher temperierte Rücklauf 3Ra ist
zugleich der Vorlauf 3Vb für die verbrauchernahen
Kältemaschinen 6 der Gebäude 13b. Hier
wird vom Rücklauf 3Rb Wärme aufgenommen, die
von der Kältemaschine 6 abzuführen ist.
Der Rücklauf 3Rb wird zum Vorlauf 3Vc für
die entfernteren Gebäude 13c. Von der Kältemaschine 6 abgeführte
Wärme bildet hier den Rücklauf 3Rc, der
zur zentralen Kälteanlage führt.
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Diese
kaskadenförmige Kühlung eignet sich insbesondere
für ringförmige Fernkältenetze 3.
Zwischen den Gebäuden 13a, 13b, 13c ist
jeweils nur eine Fernkältenetzleitung 3V, 3R erforderlich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verdampfer
der zentralen Kälteanlage
- 2
- zentrale
Kälteanlage/Kältemaschine als Absorptionskältemaschine
bzw. Dampfstrahlkältemaschine
- 3
- Fernkälteleitungen,
Fernkältenetz
- 3V
- Vorlaufleitung
Fernkälte
- 3V
- Rücklaufleitung
Fernkälte
- 4
- Kondensator
der verbrauchsnahen Kältemaschine
- 5
- Kälteverbraucher
- 6
- verbrauchernahe
Kältemaschine
- 7
- Verbindungsleitungen,
Bypass
- 8
- Rohrnetz
der Kälteverbraucher, Verbrauchernetz
- 9
- Kondensator
der zentralen Kälteanlage
- 10
- Wärmeübertrager
- 11
- Energieversorgung,
elektrische/thermische Energie
- 12
- Verdampfer
der verbrauchsnahe Kältemaschine
- 13
- Gebäude
- 14
- Kraftwerk,
GuD-Kraftwerk, Solarthermisches Kraftwerk
- 15
- Dreiwegeventil,
Stellventil
- 16
- Wärmeverbraucher
- 17
- Umwälzpumpen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 856132
B1 [0005]
- - EP 856133 B1 [0005]
- - DD 111731 [0005]
