DE102021101161A1

DE102021101161A1 - ENERGY SUPPLY SYSTEM WITH A HYDRAULIC DEVICE FOR PROVIDING COOLING POWER AND/OR HEATING POWER, HYDRAULIC DEVICE FOR AN ENERGY SUPPLY SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING AN ENERGY SUPPLY SYSTEM

Info

Publication number: DE102021101161A1
Application number: DE102021101161.2A
Authority: DE
Inventors: Mario Weis; Mario Weigel; Heiko Lüdemann; Daniel Eisenmann
Original assignee: Viessmann Climate Solutions SE
Current assignee: Viessmann Climate Solutions SE
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2022-07-21
Also published as: EP4033163A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem (100) zur Bereitstellung von Kühlleistung und/oder Heizleistung, umfassend eine erste Energiequelle (110) mit einem Wärmetauscher (150), eine zweite Energiequelle (210) mit einem Wärmetauscher (250), eine Wärmepumpe (200), die mit der ersten und/oder zweiten Energiequelle (110, 210) koppelbar ist, eine Hydraulikeinrichtung (400), die Fluid-Schnittstellen (420, 430, 440 ) für die Wärmepumpe (200) und die beiden Wärmetauscher (150, 250) aufweist, eine Steuer- und/oder Regelungseinheit (300), die mit der Hydraulikeinrichtung (400) zur Einstellung von Betriebszuständen der Hydraulikeinrichtung (400) mittels eines Dreiwege-Umschaltventils (470), eines Regelventils (472) und eines Durchgangsventils (474) verbunden ist. Die Hydraulikeinrichtung (400) koppelt abhängig von Betriebsparametern zumindest der Wärmepumpe (200) in einem ersten Betriebszustand die Wärmepumpe (200) selektiv mit dem ersten Wärmetauscher (150), in einem zweiten Betriebszustand die Wärmepumpe (200) selektiv mit dem zweiten Wärmetauscher (250) und in einem dritten Betriebszustand die Wärmepumpe (200) mit beiden Wärmetauschern (150, 250).The invention relates to an energy supply system (100) for providing cooling capacity and/or heating capacity, comprising a first energy source (110) with a heat exchanger (150), a second energy source (210) with a heat exchanger (250), a heat pump (200), which can be coupled to the first and/or second energy source (110, 210), a hydraulic device (400) which has fluid interfaces (420, 430, 440) for the heat pump (200) and the two heat exchangers (150, 250). , a control and/or regulating unit (300) which is connected to the hydraulic device (400) for setting the operating states of the hydraulic device (400) by means of a three-way switching valve (470), a control valve (472) and a straight-way valve (474). . Depending on the operating parameters of at least the heat pump (200), the hydraulic device (400) couples the heat pump (200) selectively to the first heat exchanger (150) in a first operating state and the heat pump (200) selectively to the second heat exchanger (250) in a second operating state. and in a third operating state, the heat pump (200) with both heat exchangers (150, 250).

Description

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem mit einer Hydraulikeinrichtung zur Bereitstellung von Kühlleistung und/oder Heizleistung, eine Hydraulikeinrichtung für ein Energieversorgungssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Energieversorgungssystems.The invention relates to an energy supply system with a hydraulic device for providing cooling capacity and/or heating capacity, a hydraulic device for an energy supply system and a method for operating an energy supply system.

Stand der TechnikState of the art

Eisspeicher zum Speichern latenter Wärme zum Heizen und Kühlen von Gebäuden sind bekannt. So offenbart die EP 2686633 A1 ein Latentwärmespeichersystem mit einem Eisspeicher, der einen zentralen Entzugswärmetauscher aufweist und der von einem Regenerationswärmetauscher umgeben ist. Die Wärmetauscher sind dabei mit dem Speichermedium, üblicherweise Wasser, in Kontakt. Der Entzugswärmetauscher ist mit einer Wärmepumpe verbunden, während der Regenerationswärmetauscher mit einer Wärmequelle verbunden ist. Der Eisspeicher liefert in der kalten Jahreszeit über den Entzugswärmetauscher niederkalorige Wärme an die Wärmepumpe, bis das Wasser im Eisspeicher erstarrt und der Latentwärmespeicher thermisch entladen ist. Die Geschwindigkeit des Entladens kann über den Regenerationswärmetauscher beeinflusst werden. In der warmen Jahreszeit wird ferner Umgebungswärme über den Regenerationswärmetauscher in den Eisspeicher eingespeist, um das erstarrte Speichermedium aufzutauen und so dem Speichermedium Energie zuzuführen. Regenerationswärmetauscher und Entzugswärmetauscher sind hydraulisch getrennt, um ein kontrolliertes und gerichtetes Erstarren des Wassers im Eisspeicher zu ermöglichen.Ice banks for storing latent heat for heating and cooling buildings are known. So reveals the EP 2686633 A1 a latent heat storage system with an ice store, which has a central extraction heat exchanger and which is surrounded by a regeneration heat exchanger. The heat exchangers are in contact with the storage medium, usually water. The extraction heat exchanger is connected to a heat pump, while the regeneration heat exchanger is connected to a heat source. In the cold season, the ice store delivers low-calorie heat to the heat pump via the extraction heat exchanger until the water in the ice store solidifies and the latent heat store is thermally discharged. The speed of discharging can be influenced via the regeneration heat exchanger. In the warm season, ambient heat is also fed into the ice store via the regeneration heat exchanger in order to thaw the solidified storage medium and thus supply energy to the storage medium. The regeneration heat exchanger and the extraction heat exchanger are hydraulically separated to enable controlled and directed freezing of the water in the ice bank.

Das Auftauen erfolgt ebenso kontrolliert und in Gegenrichtung des Eisaufbaus von außen nach innen, wenn Wärme über den Regenerationswärmetauscher zugeführt wird.Thawing also occurs in a controlled manner and in the opposite direction of ice build-up from outside to inside when heat is supplied via the regeneration heat exchanger.

Derartige Eisspeichersysteme eignen sich als Energiequellen, um den Heizbedarf und den Kühlbedarf von angeschlossenen Verbrauchern abzudecken.Such ice storage systems are suitable as energy sources to cover the heating and cooling needs of connected consumers.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein preiswertes Energieversorgungssystem zu schaffen, insbesondere zur Versorgung eines Wohnhauses.The object of the invention is to create an inexpensive energy supply system, in particular for supplying a residential building.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung einer günstigen Hydraulikeinrichtung für ein solches Energieversorgungssystem.A further object is to create an inexpensive hydraulic device for such an energy supply system.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Betreiben eines solchen Energieversorgungssystems.Another object is to create a method for operating such a power supply system.

Die Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.The objects are solved by the features of the independent claims. Favorable configurations and advantages of the invention result from the further claims, the description and the drawing.

Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und durch Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.The features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can be supplemented by explanatory facts from the description and by details from the figures, with further embodiment variants of the invention being shown.

Es wird ein Energieversorgungssystem zur Bereitstellung von Kühlleistung und/oder Heizleistung vorgeschlagen, umfassend (i) eine erste Energiequelle mit einem ersten Wärmetauscher, (ii) wenigstens eine zweite Energiequelle mit einem zweiten Wärmetauscher, (iii) eine Wärmepumpe, deren Primärseite mit der ersten und/oder zweiten Energiequelle koppelbar ist, (iv) eine Hydraulikeinrichtung, die eine Fluid-Schnittstelle für die Wärmepumpe, eine Fluid-Schnittstelle für den ersten Wärmetauscher und eine Fluid-Schnittstelle für den zweiten Wärmetauscher aufweist, (v) eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, die zumindest mit der Hydraulikeinrichtung zur Einstellung von Betriebszuständen der Hydraulikeinrichtung mittels eines 3-Wege-Umschaltventils, eines Regelventils und eines Durchgangsventils der Hydraulikeinrichtung verbunden ist. Die Hydraulikeinrichtung ist dazu ausgebildet, abhängig von Betriebsparametern zumindest der Wärmepumpe in einem ersten Betriebszustand die Wärmepumpe selektiv mit dem ersten Wärmetauscher, in einem zweiten Betriebszustand die Wärmepumpe selektiv mit dem zweiten Wärmetauscher und in einem dritten Betriebszustand die Wärmepumpe sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Wärmetauscher zu koppeln.An energy supply system for providing cooling capacity and/or heating capacity is proposed, comprising (i) a first energy source with a first heat exchanger, (ii) at least one second energy source with a second heat exchanger, (iii) a heat pump whose primary side is connected to the first and /or second energy source can be coupled, (iv) a hydraulic device which has a fluid interface for the heat pump, a fluid interface for the first heat exchanger and a fluid interface for the second heat exchanger, (v) a control and/or Control device which is connected at least to the hydraulic device for setting operating states of the hydraulic device by means of a 3-way switching valve, a control valve and a straight-through valve of the hydraulic device. The hydraulic device is designed to, depending on the operating parameters of at least the heat pump, in a first operating state the heat pump selectively with the first heat exchanger, in a second operating state the heat pump selectively with the second heat exchanger and in a third operating state the heat pump with both the first and the second to connect the heat exchanger.

Die Wärmepumpe wird von einer eigenen Wärmepumpensteuerung gesteuert. Vorteilhaft ist die Wärmepumpe als Sole/Wasser-Wärmepumpe vorgesehen. Dies ist besonders günstig an Standorten, wo keine Erdsonden zulässig sind. Im Vergleich zu Luft-Wärmepumpen sind Sole/Wasser-Wärmepumpen im Betrieb besonders geräuscharm. Die erste Energiequelle kann vorteilhaft ein Latentwärmespeicher sein, insbesondere ein Eis-Energiespeicher. Optional kann auch ein Gasbrennwertgerät als erste Energiequelle zum Einsatz kommen. Optional können auch mehrere zusammenwirkende Latentwärmespeicher als erste Energiequelle vorgesehen sein. So ist eine Nenn-Wärmeleistung der Wärmepumpe von beispielsweise 10 kW ausreichend zum Heizen und Kühlen beispielsweise eines Einfamilienhauses. Bei Bedarf können auch Wärmepumpen mit höherer Nenn-Wärmeleistung eingesetzt werden, etwa wenn zwei oder mehr Eis-Energiespeicher zusammengeschaltet werden.The heat pump is controlled by its own heat pump controller. The heat pump is advantageously provided as a brine/water heat pump. This is particularly beneficial at locations where no geothermal probes are permitted. Compared to air heat pumps, brine/water heat pumps are particularly quiet in operation. The first energy source can advantageously be a latent heat store, in particular an ice energy store. Optionally, a gas condensing boiler can also be used as the first energy source. Optionally, several interacting latent heat storage devices can also be provided as the first energy source. A nominal heat output of the heat pump of 10 kW, for example, is sufficient for For example, heating and cooling a single family home. If necessary, heat pumps with a higher nominal heat output can also be used, for example when two or more ice energy storage devices are connected together.

Die zweite Energiequelle mit dem zweiten Wärmetauscher nimmt vorzugsweise Wärme aus der Umgebung, etwa Umgebungsluft, auf. Der zweite Wärmetauscher kann ein Solar-Luft-Kollektor sein, der beispielsweise auf einem Dach angeordnet sein kann und dessen Wärmetauscherrohre von Umgebungsluft umspült sind, und/oder ein so genannter Energiezaun, der auf dem Erdboden angeordnet ist oder teilweise in den Erdboden hineinreicht. Die Wärmetauscherrohre des Energiezauns bzw. des Solar-Luft-Kollektors werden von einem Wärmeträgerfluid durchströmt, das die Umgebungswärme der Umgebung um den Energiezaun bzw. um den Kollektor aufnimmt. Reicht der Energiezaun in den Erdboden hinein, kann Wärme aus der Umgebungsluft und aus dem Erdreich aufgenommen werden oder, je nach aktuellem Temperaturgefälle, von den Wärmetauscherrohren abgegeben werden.The second energy source with the second heat exchanger preferably absorbs heat from the environment, such as ambient air. The second heat exchanger can be a solar air collector, which can be arranged, for example, on a roof and whose heat exchanger tubes are flushed with ambient air, and/or a so-called energy fence, which is arranged on the ground or partially extends into the ground. A heat transfer fluid flows through the heat exchanger tubes of the energy fence or the solar air collector, which absorbs the ambient heat from the environment around the energy fence or the collector. If the energy fence extends into the ground, heat can be absorbed from the ambient air and from the ground or, depending on the current temperature gradient, given off by the heat exchanger tubes.

Je nach Gegebenheiten kann auch zusätzlich oder alternativ Abwärme aus Abluftanlagen und dergleichen als zweite Energiequelle genutzt werden.Depending on the circumstances, waste heat from exhaust air systems and the like can also be used as a second energy source in addition or as an alternative.

Die Hydraulikeinrichtung verbindet die Primärseite der Wärmepumpe, den ersten Wärmetauscher der ersten Energiequelle und den zweiten Wärmetauscher der wenigstens zweiten Energiequelle. Günstigerweise kann die Hydraulikeinrichtung ein Hydraulikmodul sein, das alle notwendigen Komponenten aufweist. Eine Verbindung der Hydraulikeinrichtung mit den Energiequellen, der Wärmepumpe und der Steuer- und Regelungseinheit kann dann direkt vor Ort erfolgen.The hydraulic device connects the primary side of the heat pump, the first heat exchanger of the first energy source and the second heat exchanger of the at least second energy source. The hydraulic device can favorably be a hydraulic module that has all the necessary components. The hydraulic device can then be connected to the energy sources, the heat pump and the control and regulation unit directly on site.

An den Fluid-Schnittstellen sind jeweils ein Vorlauf von und ein Rücklauf zu der jeweiligen Komponente Wärmepumpe, erster Wärmetauscher, zweiter Wärmetauscher angeschlossen. Seitens der Hydraulikeinrichtung können dazu entsprechende Rohr-Anschlüsse mit Kugelhähnen, Absperrventilen und dergleichen vorgesehen sein.A feed from and a return to the respective component heat pump, first heat exchanger, second heat exchanger are each connected to the fluid interfaces. Corresponding pipe connections with ball valves, shut-off valves and the like can be provided for this purpose on the part of the hydraulic device.

Sofern der Begriff erster Wärmetauscher bzw. zweiter Wärmetauscher in Einzahl verwendet ist, schließt dies nicht aus, dass mehrere erste bzw. zweite Wärmetauscher jeweils zusammengefasst sind. Ebenso kann der Begriff Wärmepumpe auch mehr als eine Wärmepumpe umfassen.If the term first heat exchanger or second heat exchanger is used in the singular, this does not preclude several first or second heat exchangers from being combined. The term heat pump can also include more than one heat pump.

Die Wärmepumpe bedient sich entweder bei der zweiten Energiequelle oder der ersten Energiequelle als Wärmequelle. Ebenso ist ein Mischbetrieb der beiden Energiequellen möglich. Die jeweils thermisch günstiger zu nutzende primäre Energiequelle kann anhand der Messergebnisse der Temperatur-Sensorik ausgewählt werden.The heat pump uses either the second energy source or the first energy source as a heat source. Mixed operation of the two energy sources is also possible. The primary energy source that is thermally more favorable to use can be selected based on the measurement results of the temperature sensors.

Vorteilhaft kann insbesondere ein Eingriff der Steuer- und/oder Regelungseinheit in die vorhandene Wärmepumpensteuerung unterbleiben.In particular, an intervention by the control and/or regulation unit in the existing heat pump control system can advantageously be omitted.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann die Hydraulikeinrichtung in einem Leitungsabschnitt eine Pumpe aufweisen, welche zum Antreiben eines Fluidstroms in der Hydraulikeinrichtung und von und zu den Wärmetauschern vorgesehen ist, insbesondere wobei im Leitungsabschnitt ein der Pumpe zugeordneter Volumenstromsensor angeordnet sein kann. Die Pumpe kann zentral das Wärmeträgerfluid von den Wärmetauschern zur Wärmepumpe transportieren.According to a favorable embodiment of the energy supply system, the hydraulic device can have a pump in a line section, which is provided for driving a fluid flow in the hydraulic device and from and to the heat exchangers, in particular with a volume flow sensor assigned to the pump being able to be arranged in the line section. The pump can centrally transport the heat transfer fluid from the heat exchangers to the heat pump.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann in einem Leitungsabschnitt der Hydraulikeinrichtung zwischen den Fluid-Schnittstellen des ersten Wärmetauschers und des zweiten Wärmetauschers das 3-Wege-Umschaltventil angeordnet sein, von dem ein erster Leitungsabschnitt und ein zweiter Leitungsabschnitt abgehen. Optional kann das 3-Wege-Umschaltventil günstigerweise eine Strömungsrichtung zumindest in dem ersten Wärmetauscher vorgeben. Durch das Umschaltventil ist es vorteilhaft möglich, dass der erste Wärmetauscher sowohl zum Entzug von Wärme aus der ersten Energiequelle als auch phasenweise zum Zuführen von Wärme in die erste Energiequelle dienen kann, insbesondere, wenn diese durch einen Latentwärmespeicher, insbesondere Eis-Energiespeicher, gebildet ist.According to a favorable embodiment of the energy supply system, the 3-way switching valve can be arranged in a line section of the hydraulic device between the fluid interfaces of the first heat exchanger and the second heat exchanger, from which a first line section and a second line section branch off. Optionally, the 3-way switching valve can favorably specify a direction of flow at least in the first heat exchanger. The changeover valve advantageously allows the first heat exchanger to be used both to extract heat from the first energy source and to supply heat to the first energy source in phases, especially if this is formed by a latent heat store, in particular an ice energy store .

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Energieversorgungssystems können in der Hydraulikeinrichtung Leitungsabschnitte von den Fluid-Schnittstellen des ersten Wärmetauschers und des zweiten Wärmetauschers an dem Regelventil zusammengeführt sein. Das Regelventil kann fluidisch mit dem 3-Wege-Umschaltventil verbunden sein. Durch das Regelventil kann abhängig vom Betriebszustand der Hydraulikeinrichtung der erste oder der zweite oder können beide Wärmetauscher mit der Wärmepumpe verbindbar sein. Auf diese Weise kann ein Mischbetrieb oder ein selektiver Betrieb mit einzelnen Wärmetauschern eingestellt werden. Der Grad der Mischung der Wärmeträgerfluide beider Wärmetauscher kann über das Regelventil eingestellt werden. Optional kann sich die Wärmezufuhr günstigerweise über das einzelne oder gemischte Wärmeträgerfluid nach der Temperatur des Wärmeträgerfluids des jeweiligen Wärmetauschers und dem Wärmebedarf der Wärmepumpe richten.According to a favorable configuration of the energy supply system, line sections from the fluid interfaces of the first heat exchanger and the second heat exchanger can be brought together at the control valve in the hydraulic device. The control valve can be fluidly connected to the 3-way switching valve. Depending on the operating state of the hydraulic device, the first or the second or both heat exchangers can be connected to the heat pump through the control valve. In this way, mixed operation or selective operation with individual heat exchangers can be set. The degree of mixing of the heat transfer fluids of both heat exchangers can be adjusted via the control valve. Optionally, the supply of heat can advantageously be based on the individual or mixed heat transfer fluid according to the temperature of the heat transfer fluid of the respective heat exchanger and the heat requirement of the heat pump.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann die Hydraulikeinrichtung in einem Leitungsabschnitt einen der Wärmepumpe zugeordneten ersten Volumenstromsensor aufweisen. Zeigt der Volumenstromsensor einen Durchfluss von Wärmeträgerfluid an, erlaubt dies eine Erkennung einer Wärmeentzugsanforderung der Wärmepumpe. Optional kann der Leitungsabschnitt in der Hydraulikeinrichtung günstigerweise in einem Leitungsabschnitt angeordnet sein, der dem Vorlauf der Wärmepumpe zugeordnet ist. Günstigerweise kann die Wärmepumpe primärseitig ein eigenes internes Fördermittel, insbesondere eine Primärpumpe, zum Umwälzen der Sole aufweisen. Die Primärpumpe kann bei entsprechender Auslegung zum Umwälzen des Wärmeträgerfluids der Wärmetauscher der Energiequellen in der Hydraulikeinrichtung genutzt werden.According to a favorable embodiment of the energy supply system, the hydraulic device can have a first volumetric flow sensor assigned to the heat pump in a line section. If the volume flow sensor indicates a flow of heat transfer fluid, this allows a heat extraction request from the heat pump to be detected. Optionally, the line section in the hydraulic device can be advantageously arranged in a line section that is assigned to the flow of the heat pump. Favorably, the heat pump can have its own internal conveying means on the primary side, in particular a primary pump, for circulating the brine. With an appropriate design, the primary pump can be used to circulate the heat transfer fluid of the heat exchangers of the energy sources in the hydraulic device.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann die Hydraulikeinrichtung Temperatursensoren aufweisen, die eine Temperatur eines Volumenstroms zu der Wärmepumpe und eines Volumenstroms von der Wärmepumpe kommend erfassen können. Die Temperatursensoren erlauben eine Entscheidung, welche die günstigste Energiequelle in Form der Wärmetauscher für die Versorgung der Wärmepumpe ist, bzw. ob ein Mischbetrieb günstiger ist, um die Wärmepumpe mit Wärmeträgerfluid beider Wärmetauscher zu versorgen. Darüber hinaus hat die zentrale Anordnung der Temperatursensoren in der Hydraulikeinrichtung den Vorteil, dass keine Temperatursensorik im Latentwärmespeicher und/oder im zweiten Wärmetauscher vorgesehen sein muss. Es werden Leitungen eingespart, und die Zugänglichkeit der Temperatursensoren in der zentralen Hydraulikeinrichtung ist gegeben. Dadurch kann beispielsweise die erste Energiequelle einfacher konstruiert werden, wenn diese als Latentwärmespeicher ausgebildet ist.According to a favorable embodiment of the energy supply system, the hydraulic device can have temperature sensors that can detect a temperature of a volume flow to the heat pump and a volume flow coming from the heat pump. The temperature sensors allow a decision to be made as to which is the most favorable energy source in the form of the heat exchanger for supplying the heat pump, or whether mixed operation is more favorable in order to supply the heat pump with heat transfer fluid from both heat exchangers. In addition, the central arrangement of the temperature sensors in the hydraulic device has the advantage that no temperature sensors have to be provided in the latent heat accumulator and/or in the second heat exchanger. Lines are saved and the temperature sensors in the central hydraulic device are accessible. As a result, for example, the first energy source can be constructed more simply if it is designed as a latent heat store.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann in der Hydraulikeinrichtung ein Durchgangsventil zwischen Anschlüssen der Fluid-Schnittstelle für eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung der Wärmepumpe angeordnet sein. Das Durchgangsventil erlaubt verschiedene Fluidströmungswege in der Hydraulikeinrichtung für das der Wärmepumpe zuzuführende Wärmeträgerfluid. Ist das Durchgangsventil geschlossen, kann die erste Energiequelle als alleinige Energiequelle die Wärmepumpe über den ersten Wärmetauscher versorgen.According to a favorable embodiment of the energy supply system, a straight-through valve can be arranged in the hydraulic device between connections of the fluid interface for a supply line and a return line of the heat pump. The straight-way valve permits different fluid flow paths in the hydraulic device for the heat transfer fluid to be supplied to the heat pump. If the straight-through valve is closed, the first energy source can supply the heat pump via the first heat exchanger as the sole energy source.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann die erste Energiequelle als Latentwärmespeicher, insbesondere Eis-Energiespeicher, ausgebildet sein, Der Latentwärmespeicher kann ein Gehäuse aufweisen, das wartungszugangsfrei ausgebildet ist. Optional kann das Gehäuse günstigerweise aus Kunststoff gebildet sein. Dies erlaubt eine kostengünstige Fertigung.According to a favorable embodiment of the energy supply system, the first energy source can be designed as a latent heat store, in particular an ice energy store. The latent heat store can have a housing that is designed to be maintenance-free. Optionally, the housing can conveniently be made of plastic. This allows a cost-effective production.

Das Gehäuse des Latentwärmespeichers ist üblicherweise aus Beton gebildet und wird am Einsatzort in einer Baugrube hergestellt. Nach Montage der Wärmetauscher im Gehäuse wird die Baugrube mit Erde gefüllt. Zur Montage der Wärmetauscher ist im Gehäuse eine Öffnung vorgesehen, durch die ein Monteur in das Gehäuse einsteigen kann. Ebenso kann über die Öffnung im Reparaturfall ein Monteur in das Gehäuse einsteigen. Die Fertigung des Eisspeichers ist entsprechend aufwändig und teuer.The housing of the latent heat storage device is usually made of concrete and is produced on site in an excavation pit. After installing the heat exchanger in the housing, the excavation pit is filled with earth. An opening is provided in the housing for installing the heat exchanger, through which a fitter can climb into the housing. A fitter can also climb into the housing via the opening in the event of repairs. The manufacture of the ice store is correspondingly complex and expensive.

Durch ein Gehäuse aus Kunststoff muss der Latentwärmespeicher nicht vor Ort gebaut werden, sondern kann fertig konfektioniert an den Einsatzort transportiert werden. Aufwändige Montagezugänge können eingespart werden. Im Reparaturfall kann der Latentwärmespeicher einfach ausgetauscht werden.Thanks to a plastic housing, the latent heat storage device does not have to be built on site, but can be transported to the place of use fully assembled. Elaborate assembly accesses can be saved. In the event of repairs, the latent heat accumulator can be easily replaced.

Das Speichermedium des Latentwärmespeichers ist beispielsweise Wasser, das Wärmeträgerfluid in den Wärmetauschern beispielsweise ein Glykol-Wassergemisch, Sole oder dergleichen. Vorteilhaft können beide Wärmetauscher von demselben Wärmeträgerfluid durchströmt sein. Sind unterschiedliche Medien in den Kreisläufen der Energiequellen, insbesondere der Wärmetauscher der Energiequellen, vorgesehen, kann an geeigneter Stelle ein Wärmetauscher vorgesehen sein, der gegebenenfalls die Medien trennt.The storage medium of the latent heat storage device is water, for example, and the heat transfer fluid in the heat exchangers is, for example, a glycol-water mixture, brine or the like. Advantageously, the same heat transfer fluid can flow through both heat exchangers. If different media are provided in the circuits of the energy sources, in particular the heat exchangers of the energy sources, a heat exchanger can be provided at a suitable point, which possibly separates the media.

Dadurch, dass ein separater Regenerationswärmetauscher im Latentwärmespeicher entfallen kann, wenn die Regeneration über den ersten Wärmetauscher der ersten Energiequelle erfolgt, ist eine erhebliche Materialeinsparung möglich. Ebenso wird der Montageaufwand verringert. Darüber hinaus entfallen mögliche Fehlerquellen im Gehäuse, da ein separater Regenerationswärmetauscher nicht notwendig ist. Beispielsweise kann der Wärmetauscher lagenweise aufgebaut sein, wobei jede Lage beispielsweise eine flache spiralförmige Wicklung des Wärmetauscherrohrs aufweist. Dieses kann geeignete Abstände in der jeweiligen Lage aufweisen, so dass ein kontrolliertes gerichtetes Erstarren des Speichermediums von innen nach außen erfolgen kann. Um das Wärmeträgerfluid auf die einzelnen Lagen zu verteilen, kann dieses über ein Sammelrohr zugeführt und über ein weiteres Sammelrohr abgeführt werden, wobei für jede Lage ein entsprechender Abzweig für das Wärmetauscherrohr vorgesehen ist.The fact that a separate regeneration heat exchanger in the latent heat storage device can be omitted if regeneration takes place via the first heat exchanger of the first energy source means that a considerable amount of material can be saved. Likewise, the assembly effort is reduced. In addition, there are no possible sources of error in the housing, since a separate regeneration heat exchanger is not necessary. For example, the heat exchanger can be built up in layers, each layer having, for example, a flat spiral winding of the heat exchanger tube. This can have suitable distances in the respective layer, so that a controlled, directed solidification of the storage medium can take place from the inside to the outside. In order to distribute the heat transfer fluid to the individual layers, it can be supplied via a collecting tube and removed via a further collecting tube, with a corresponding branch for the heat exchanger tube being provided for each layer.

Darüber hinaus weist der erste Wärmetauscher in Summe eine erhebliche Länge an Wärmetauscherrohr auf, verglichen mit einem üblichen Regenerationswärmetauscher, so dass eine große Fläche zum Wärmeeintrag in das Speichermedium des Latentwärmespeicher zur Verfügung steht.In addition, the first heat exchanger has a considerable total length of heat exchanger tube compared to a conventional regeneration heat exchanger, so that a large Area for heat input into the storage medium of the latent heat storage is available.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann die erste Energiequelle als Brennwertgerät, insbesondere Gas-Brennwertgerät, ausgebildet sein.According to a favorable configuration of the energy supply system, the first energy source can be designed as a condensing boiler, in particular a gas condensing boiler.

Im Gegensatz zum Latentwärmespeicher sind keine Baumaßnahmen wie Erdaushub und dergleichen notwendig. Daher kann auf relativ einfache Weise eine Nachrüstung oder Aufwertung einer thermischen Energieversorgung in einem Wohnhaus erfolgen. Bei einem Brennwertgerät wird der Energieinhalt, d.h, der Brennwert, des eingesetzten Brennstoffes nahezu vollständig genutzt. Mit Brennwertgeräten wird zusätzlich zur bei der Verbrennung des Brennstoffes erzeugten Wärme auch die Wärme im Abgas genutzt, indem dieses weitgehend abgekühlt wird. Hierdurch kann auch die latente Wärme der Kondensationswärme von im Rauchgas enthaltenen Wasserdampf zur Wärmebereitstellung genutzt werden.In contrast to latent heat storage, no construction work such as excavation and the like is necessary. Retrofitting or upgrading a thermal energy supply in a residential building can therefore be carried out in a relatively simple manner. With a condensing boiler, the energy content, i.e. the calorific value, of the fuel used is almost completely used. With condensing boilers, in addition to the heat generated during the combustion of the fuel, the heat in the exhaust gas is also used by largely cooling it down. As a result, the latent heat of the heat of condensation of the water vapor contained in the flue gas can also be used to provide heat.

Es kann vorgesehen sein, dass als erste Energiequelle sowohl ein Latentwärmespeicher als auch ein Brennwertgerät vorhanden sind oder nur eines von beiden vorhanden ist und als erste Energiequelle dient.It can be provided that both a latent heat accumulator and a condensing boiler are present as the first energy source, or only one of the two is present and serves as the first energy source.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann die zweite Energiequelle als Energiezaun ausgebildet sein, welcher aus der Umgebung Energie aufnimmt. Dies kann Umgebungsluft sein und/oder Erdreich, wenn der Energiezaun zumindest teilweise in das Erdreich hineinreicht.According to a favorable configuration of the energy supply system, the second energy source can be designed as an energy fence which absorbs energy from the environment. This can be ambient air and/or the ground if the energy fence extends at least partially into the ground.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Hydraulikeinrichtung für ein Energieversorgungssystem vorgeschlagen, umfassend eine Fluid-Schnittstelle für eine Wärmepumpe, eine Fluid-Schnittstelle für einen ersten Wärmetauscher einer ersten Energiequelle und eine Fluid-Schnittstelle für einen zweiten Wärmetauscher einer wenigstens zweiten Energiequelle, weiter umfassend Leitungsabschnitte, welche die Schnittstelle der Wärmepumpe mit den Schnittstellen der Wärmetauscher fluidisch verbinden.According to a further aspect of the invention, a hydraulic device for an energy supply system is proposed, comprising a fluid interface for a heat pump, a fluid interface for a first heat exchanger of a first energy source and a fluid interface for a second heat exchanger of at least a second energy source, further comprising Line sections that fluidly connect the interface of the heat pump with the interfaces of the heat exchanger.

Die Hydraulikeinrichtung dient vorteilhaft der Standardisierung der Hydraulik von Wärmepumpensystemen. Dazu kombiniert es alle wichtigen Hauptkomponenten, die zum Betrieb eines derartigen Heiz- bzw. Kühlsystems notwendig sind und daher kann vorteilhaft ein kompaktes Hydraulikmodul bilden. Die Hydraulikeinrichtung ist mit einer übergeordneten Steuerungs- und/oder Regelungseinheit gekoppelt, welche durch aktives Energiequellenmanagement stets einen effizienten Betrieb des Energieversorgungssystems gewährleistet, wobei die Energiequellen über ihre Wärmetauscher für Wärmeentzug oder Wärmeeinspeisung dienen können.The hydraulic device advantageously serves to standardize the hydraulics of heat pump systems. To this end, it combines all the important main components that are necessary for the operation of such a heating or cooling system and can therefore advantageously form a compact hydraulic module. The hydraulic device is coupled to a higher-level control and/or regulation unit, which always ensures efficient operation of the energy supply system through active energy source management, with the energy sources being able to serve for heat extraction or heat supply via their heat exchangers.

Ebenso ermöglicht die Hydraulikeinrichtung die Regeneration des Entzugsmediums in einem Latentwärmespeicher, insbesondere Eis-Energiespeicher sowie die Einspeisung der Energie des zweiten Wärmetauschers in diesen, wenn die erste Energiequelle ein Latentwärmespeicher ist. Darüber hinaus steuert die Hydraulikeinrichtung den Kühlbetrieb. Dies geschieht ohne weitere Eingriffe. Die Hydraulikeinrichtung kann ihre Funktionen vollautomatisch anhand von Temperatur- sowie Volumenstrom-Sensorik ausführen.The hydraulic device also enables the extraction medium to be regenerated in a latent heat store, in particular an ice energy store, and the energy from the second heat exchanger to be fed into this if the first energy source is a latent heat store. In addition, the hydraulic device controls the cooling operation. This happens without further intervention. The hydraulic device can perform its functions fully automatically using temperature and volume flow sensors.

Nach einer günstigen Ausgestaltung der Hydraulikeinrichtung können ein ansteuerbares 3-Wege-Umschaltventil, ein ansteuerbares Regelventil und ein ansteuerbares Durchgangsventil vorgesehen sein. Optional kann das Durchgangsventil günstigerweise zwischen Anschlüssen der Fluid-Schnittstelle für eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung der Wärmepumpe angeordnet sein. Ist das Durchgangsventil geschlossen, kann der erste Wärmetauscher als alleinige Energiequelle die Wärmepumpe versorgen.According to a favorable embodiment of the hydraulic device, a controllable 3-way switching valve, a controllable control valve and a controllable straight-way valve can be provided. Optionally, the straight-way valve can be advantageously arranged between connections of the fluid interface for a supply line and a return line of the heat pump. If the two-way valve is closed, the first heat exchanger can supply the heat pump as the sole energy source.

Nach einer günstigen Ausgestaltung der Hydraulikeinrichtung kann in einem Leitungsabschnitt eine Pumpe angeordnet sein. Optional kann der Leitungsabschnitt günstigerweise das Umschaltventil und das Regelventil verbinden. Optional kann im Leitungsabschnitt ein der Pumpe zugeordneter Volumenstromsensor angeordnet sein. Dies erlaubt einen kompakten Aufbau und ermöglicht verschiedene Betriebszustände für die Wärmepumpe. Die Pumpe kann bei einer Regeneration eines Latentwärmetauschers als erster Energiequelle zentral das Wärmeträgerfluid in der Hydraulikeinrichtung und in angeschlossenen Energiequellen bewegen.According to a favorable configuration of the hydraulic device, a pump can be arranged in a line section. Optionally, the line section can advantageously connect the switching valve and the control valve. Optionally, a volume flow sensor assigned to the pump can be arranged in the line section. This allows a compact design and enables different operating states for the heat pump. During regeneration of a latent heat exchanger, as the first energy source, the pump can move the heat transfer fluid centrally in the hydraulic device and in connected energy sources.

Nach einer günstigen Ausgestaltung der Hydraulikeinrichtung kann das Umschaltventil in einem Leitungsabschnitt zwischen den Fluid-Schnittstellen des ersten Wärmetauschers und des zweiten Wärmetauschers angeordnet sein, von dem ein erster Leitungsabschnitt und ein zweiter Leitungsabschnitt abgehen. Vorteilhaft kann im ersten abgehenden Leitungsabschnitt ein Volumenstromsensor angeordnet sein, der einen Entzugsbedarf der Wärmepumpe anzeigt. Vorteilhaft kann im zweiten abgehenden Leitungsabschnitt die Pumpe angeordnet sein.According to a favorable embodiment of the hydraulic device, the switching valve can be arranged in a line section between the fluid interfaces of the first heat exchanger and the second heat exchanger, from which a first line section and a second line section branch off. Advantageously, a volume flow sensor can be arranged in the first outgoing line section, which indicates a need for extraction of the heat pump. The pump can advantageously be arranged in the second outgoing line section.

Nach einer günstigen Ausgestaltung der Hydraulikeinrichtung können die Leitungsabschnitte von den Fluid-Schnittstellen des ersten Wärmetauschers und des zweiten Wärmetauschers an dem Regelventil zusammengeführt sein, das fluidisch mit dem 3-Wege-Umschaltventil verbunden ist. Das Regelventil erlaubt einen Mischbetrieb, der Wärmeträgerfluid von beiden Wärmetauschern zusammenführt oder alternativ die Zufuhr von Wärmeträgerfluid von dem einen oder anderen Wärmetauscher.According to a favorable embodiment of the hydraulic device, the line sections can be brought together from the fluid interfaces of the first heat exchanger and the second heat exchanger at the control valve, which is fluidically connected to connected to the 3-way switching valve. The control valve allows mixed operation, which brings together the heat transfer fluid from both heat exchangers or, alternatively, the supply of heat transfer fluid from one or the other heat exchanger.

Nach einer günstigen Ausgestaltung der Hydraulikeinrichtung kann ein Leitungsabschnitt einen ersten Volumenstromsensor aufweisen, der zum Erfassen eines Volumenstroms zu der Fluid-Schnittstelle der Wärmepumpe vorgesehen ist. Eine Entzugsanforderung von Wärme kann hierdurch erkannt werden. In der Wärmepumpe ist primärseitig ein Fördermittel vorhanden, welche bei Bedarf das Wärmeträgerfluid vom Vorlauf zum Rücklauf fördert.According to a favorable configuration of the hydraulic device, a line section can have a first volume flow sensor, which is provided for detecting a volume flow to the fluid interface of the heat pump. A heat withdrawal request can thereby be recognized. In the heat pump, there is a conveyor on the primary side, which conveys the heat transfer fluid from the flow to the return if necessary.

Nach einer günstigen Ausgestaltung der Hydraulikeinrichtung können Temperatursensoren vorgesehen sein, die eine Temperatur eines Volumenstroms zu der Fluid-Schnittstelle und eines Volumenstroms von der Fluid-Schnittstelle der Wärmepumpe kommend erfassen. Dies verbessert die Steuerung der Wärmepumpe und den Betrieb des Energieversorgungssystems.According to a favorable configuration of the hydraulic device, temperature sensors can be provided which detect a temperature of a volume flow to the fluid interface and of a volume flow coming from the fluid interface of the heat pump. This improves the control of the heat pump and the operation of the power supply system.

Nach einer günstigen Ausgestaltung der Hydraulikeinrichtung können in Leitungsabschnitten an den Fluid-Schnittstellen der Wärmetauscher in der Hydraulikeinrichtung Temperatursensoren angeordnet sein. Eine dezentrale Temperatursensorik im Latentwärmespeicher und/oder im zweiten Wärmetauscher ist nicht notwendig, was einen vereinfachten Installationsaufwand und Kosteneinsparungen erlaubt. Leitungen zwischen der Steuer- und/oder Regelungseinheit und der ersten und/oder zweiten Energiequelle für Temperatursensoren können entfallen. Die aktuelle Temperatur der Energiequellen kann in der Hydraulikeinrichtung über die Temperatur ihrer durch die Wärmetauscher fließenden Wärmeträgerfluide erfasst werden.According to a favorable configuration of the hydraulic device, temperature sensors can be arranged in line sections at the fluid interfaces of the heat exchangers in the hydraulic device. A decentralized temperature sensor system in the latent heat store and/or in the second heat exchanger is not necessary, which allows a simplified installation effort and cost savings. Lines between the control and/or regulation unit and the first and/or second energy source for temperature sensors can be omitted. The current temperature of the energy sources can be detected in the hydraulic device via the temperature of their heat transfer fluids flowing through the heat exchangers.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Energieversorgungssystems vorgeschlagen, bei dem eine erste Energiequelle mit einem ersten Wärmetauscher, einer zweiten Energiequelle mit einem zweiten Wärmetauscher und eine Wärmepumpe über eine Hydraulikeinrichtung zusammenwirken, die Fluid-Schnittstellen für die Wärmepumpe, den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher aufweist, sowie eine Steuer- und/oder Regelungseinheit, die Betriebszustände der Hydraulikeinrichtung mittels eines 3-Wege-Umschaltventils, eines Regelventils und eines Durchgangsventils einstellt, wobei abhängig von Betriebsparametern zumindest der Wärmepumpe die Hydraulikeinrichtung in einem ersten Betriebszustand die Wärmepumpe selektiv mit der ersten Energiequelle verbindet. In einem zweiten Betriebszustand wird die Wärmepumpe selektiv mit der zweiten Energiequelle verbunden. In einem dritten Betriebszustand, einem Mischzustand, wird die Wärmepumpe sowohl mit der ersten als auch der zweiten Energiequelle verbunden. Dabei kann die Menge der Beimischung des Wärmeträgerfluids des einen oder anderen Wärmetauschers der Energiequellen eingestellt werden.According to a further aspect of the invention, a method for operating an energy supply system is proposed in which a first energy source interacts with a first heat exchanger, a second energy source interacts with a second heat exchanger and a heat pump via a hydraulic device, the fluid interfaces for the heat pump, the first heat exchanger and the second heat exchanger, as well as a control and/or regulation unit that sets the operating states of the hydraulic device by means of a 3-way switching valve, a control valve and a straight-way valve, with the hydraulic device controlling the heat pump in a first operating state depending on the operating parameters of at least the heat pump selectively connects to the first power source. In a second operating state, the heat pump is selectively connected to the second energy source. In a third operating state, a mixed state, the heat pump is connected to both the first and the second energy source. The amount of admixture of the heat transfer fluid of one or the other heat exchanger of the energy sources can be adjusted.

Sofern ein Durchfluss über den Volumenstromsensor der Vorlaufleitung der Wärmepumpe festgestellt wird, wird ein Spannungswert an die Regel- und/oder Steuerungseinheit, beispielsweise einen Universalregler darin, übermittelt. Sobald dieser Spannungswert erfasst wird, liegt eine Entzugsanforderung der Wärmepumpe vor, beispielsweise Wärme zuzuführen.If a flow rate is determined via the flow rate sensor in the flow line of the heat pump, a voltage value is transmitted to the regulating and/or control unit, for example a universal controller therein. As soon as this voltage value is recorded, the heat pump has an extraction request, for example to supply heat.

Die Wärmepumpe bedient sich entweder bei der ersten Energiequelle oder bei der zweiten Energiequelle als Wärmequelle. Ebenso ist ein Mischbetrieb der beiden Energiequellen möglich. Die thermisch günstiger nutzbare primäre Energiequelle kann anhand der Messergebnisse der Temperatur-Sensorik ausgewählt werden.The heat pump uses either the first energy source or the second energy source as a heat source. Mixed operation of the two energy sources is also possible. The primary energy source that can be used more efficiently thermally can be selected based on the measurement results of the temperature sensors.

Sofern über den Volumenstromsensor der Vorlaufleitung der Wärmepumpe ein Durchfluss festgestellt wird, wird ein Spannungswert an die Steuer- und/oder Regelungseinheit übermittelt. Sobald dieser Spannungswert erfasst wird, liegt eine Entzugsanforderung der Wärmepumpe vor. Es wird anhand der Ist-Temperaturwerte der ersten Energiequelle und der zweiten Energiequelle über das Wärmeträgerfluid des jeweiligen Wärmetauschers in der Hydraulikeinheit ermittelt, inwiefern das Regelventil öffnet bzw. schließt und somit die jeweilige Entzugsquelle erste oder zweite Energiequelle freigibt.If a flow rate is determined via the flow rate sensor in the flow line of the heat pump, a voltage value is transmitted to the control and/or regulation unit. As soon as this voltage value is recorded, there is an extraction request from the heat pump. Based on the actual temperature values of the first energy source and the second energy source via the heat transfer fluid of the respective heat exchanger in the hydraulic unit, it is determined to what extent the control valve opens or closes and thus the respective extraction source releases the first or second energy source.

Das Energiequellen-Management in der Steuer- und/oder Regelungseinheit startet.The energy source management in the control and/or regulation unit starts.

Sollte der Ist-Temperaturwert des Wärmeträgerfluids des zweiten Wärmetauschers einen vorbestimmten minimalen Grenzwert erreichen oder unterschreiten, wird die erste Energiequelle, beispielsweise ein Latentwärmespeicher, insbesondere Eis-Energiespeicher, als Primärquelle verwendet. Ein günstiger Grenzwert ist beispielsweise -7°C. Die Auswahl der ersten Energiequelle als Primärquelle hat zur Folge, dass das Durchgangsventil geschlossen, das 3-Wege-Umschaltventil in Richtung Wärmepumpe geöffnet und das Regelventil vollständig geschlossen ist, so dass Wärmeträgerfluid vom ersten Wärmetauscher der ersten Energiequelle zur Wärmepumpe gelangen kann.If the actual temperature value of the heat transfer fluid of the second heat exchanger reaches or falls below a predetermined minimum limit value, the first energy source, for example a latent heat store, in particular an ice energy store, is used as the primary source. A favorable limit value is, for example, -7°C. The selection of the first energy source as the primary source means that the two-way valve is closed, the 3-way switching valve is opened in the direction of the heat pump and the control valve is completely closed, so that heat transfer fluid can flow from the first heat exchanger of the first energy source to the heat pump.

Bis zu dem eingestellten Grenzwert von beispielsweise -7 °C der Vorlauftemperatur der zweiten Energiequelle, beispielsweise eines Energiezauns, wird die zweite Energiequelle als Primärquelle verwendet. Die in der Hydraulikeinheit integrierte Hydraulik wird entsprechend geschaltet. Das Durchgangsventil ist geschlossen, das 3-Wege-Umschaltventil in Richtung Wärmepumpe geöffnet und das 3-Wege-Mischventil vollständig geöffnet.Up to the set limit value of, for example, -7 °C of the flow temperature of the second energy source, for example an energy fence, the second energy source is used as the primary source turns. The hydraulics integrated in the hydraulic unit are switched accordingly. The two-way valve is closed, the 3-way switching valve is open towards the heat pump and the 3-way mixing valve is fully open.

In dem Betriebszustand des Mischbetriebs wird anhand der Ist-Temperaturwerte des Wärmeträgerfluids des ersten Wärmetauschers der ersten Energiequelle, beispielsweise des Latentwärmespeichers, insbesondere Eis-Energiespeichers, und der zweiten Energiequelle ermittelt, inwiefern das Regelventil öffnet bzw. schließt. Eine solche Situation kann beispielsweise auftreten, wenn die Temperatur des Wärmeträgerfluids der Energiequelle, welche die Wärmepumpe versorgt, zu hoch ist, um von der Wärmepumpe verarbeitet zu werden. Dann ist eine Beimischung des kühleren Wärmeträgerfluids der anderen Energiequelle günstig.In the operating state of mixed operation, the actual temperature values of the heat transfer fluid of the first heat exchanger, the first energy source, for example the latent heat store, in particular ice energy store, and the second energy source are used to determine the extent to which the control valve opens or closes. Such a situation can occur, for example, when the temperature of the heat transfer fluid of the energy source that supplies the heat pump is too high to be processed by the heat pump. Then an admixture of the cooler heat transfer fluid of the other energy source is favorable.

Diese anteilige Öffnung bzw. Schließung des Regelventils hat zur Folge, dass je nach Ausmaß die erste Energiequelle, oder die zweite Energiequelle vermehrt bzw. vermindert als Energiequelle genutzt wird. Das Regelventil ist dementsprechend je nach Grad der Beimischung geöffnet bzw. geschlossen. Je niedriger die Temperaturwerte der Vorlaufleitung sind, desto mehr wird der zweite Wärmetauscher der zweiten Energiequelle bis zum oben genannten Grenzwert als Energiequelle hinzugeführt.This proportionate opening or closing of the control valve means that, depending on the extent, the first energy source or the second energy source is used to a greater or lesser extent as an energy source. The control valve is accordingly open or closed depending on the degree of admixture. The lower the temperature values of the flow line, the more the second heat exchanger is added to the second energy source as an energy source up to the above limit value.

Dementsprechend gilt in diesem Betriebszustand die zweite Energiequelle als Primärquelle der Wärmepumpe. In Anbetracht der Maßgabe, dass bei Nutzung eines Latentwärmespeichers, insbesondere Eis-Energiespeichers, als erster Energiequelle, ab einem ersten Zeitpunkt, in Mitteleuropa beispielsweise ab März, auf die im Sommer zu erbringende Kühlleistung des Latentwärmespeichers vorbereitet werden muss, gilt der Latentwärmespeicher, insbesondere Eis-Energiespeicher, ab diesem ersten Zeitpunkt als vorrangige Energiequelle.Accordingly, in this operating state, the second energy source is the primary source of the heat pump. In view of the stipulation that when using a latent heat storage device, in particular an ice energy storage device, as the first energy source, from a first point in time, in Central Europe for example from March, preparation must be made for the cooling capacity of the latent heat storage device to be provided in summer, the latent heat storage device, in particular ice, applies -Energy storage, from this first point in time as a priority energy source.

Das Speichermedium des Latentwärmespeichers kann dann innerhalb relativ kurzer Zeit gezielt erstarren, womit der Latentwärmespeicher thermisch entladen ist.The storage medium of the latent heat store can then solidify in a targeted manner within a relatively short time, so that the latent heat store is thermally discharged.

Sofern eine Kühlanforderung der Wärmepumpe erfasst wird, wird zunächst die zweite Energiequelle bevorzugt. Sollte anhand der gemessenen Ist-Temperaturwerte allerdings kein Kühlbetrieb über den zweiten Wärmetauscher der zweiten Energiequelle realisierbar sein, da die Ist-Temperaturwerte für einen Kühlbetrieb zu hoch sind, fungiert die erste Energiequelle, beispielweise ein Latentwärmespeicher, insbesondere Eis-Energiespeicher, als Energiequelle. In der Sommerzeit kann die zweite Energiequelle, beispielsweise ein vom Wärmeträgerfluid durchströmter Dachabsorber oder ein Energiezaun, vornehmlich in den frühen Morgenstunden oder nachts als Energiequelle für den Kühlbetrieb genutzt werden.If a cooling request from the heat pump is detected, the second energy source is initially preferred. However, if cooling operation via the second heat exchanger of the second energy source cannot be implemented based on the measured actual temperature values, since the actual temperature values are too high for cooling operation, the first energy source, for example a latent heat store, in particular an ice energy store, acts as the energy source. In the summertime, the second energy source, for example a roof absorber through which the heat transfer fluid flows or an energy fence, can be used primarily in the early morning hours or at night as an energy source for cooling operation.

Wird ein Latentwärmespeicher als erste Energiequelle eingesetzt, kann die Freigabe der Regeneration des Latentwärmespeichers, insbesondere Eis-Energiespeichers, durch die Steuer- und/oder Regelungseinheit vor diesem ersten Zeitpunkt erfolgen, sofern ein vorgegebener Ist-Temperaturwert des Wärmeträgerfluids des ersten Wärmetauschers unterschritten wird. Ein günstiger minimaler Soll-Temperaturwert für den Ist-Temperaturwert liegt beispielsweise bei 0°C. Dieser Wert wird anhand einer wenigen Minuten dauernden Sequenz einer Pumpe, die als Primärquellenpumpe dient, mittels der in der Hydraulikeinrichtung integrierten Temperatur-Sensorik ermittelt. Das daraus resultierende Messergebnis der Ist-Temperatur des Wärmeträgermediums des ersten Wärmetauschers wird innerhalb der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit, beispielsweise eines Universalreglers, gespeichert.If a latent heat storage device is used as the first energy source, the release of the regeneration of the latent heat storage device, in particular an ice energy storage device, can be carried out by the control and/or regulation unit before this first point in time if the temperature of the heat transfer fluid of the first heat exchanger falls below a predefined actual value. A favorable minimum setpoint temperature value for the actual temperature value is 0°C, for example. This value is determined using a pump sequence lasting a few minutes, which serves as the primary source pump, using the temperature sensors integrated in the hydraulic device. The resulting measurement result of the actual temperature of the heat transfer medium of the first heat exchanger is stored within the open-loop and/or closed-loop control unit, for example a universal controller.

Sobald dieses Messergebnis den zuvor erwähnten Soll-Temperaturwert von 0° C unterschreitet, kann die Regenerationsfunktion temperaturbedingt freigegeben werden. Allerdings kann es günstig sein, für die Regenerationsfunktion darüber hinaus eine datumsbedingte Freigabe vorzusehen. Diese datumsbedingte Freigabe kann bis einschließlich zu einem ersten Zeitpunkt erfolgen, ab dem das Speichermedium des Latentwärmespeichers auf eine im Sommer zu erbringende Kühlleistung vorbereitet wird. Ein günstiger erster Zeitpunkt in Mitteleuropa ist beispielsweise März.As soon as this measurement result falls below the previously mentioned target temperature value of 0° C, the regeneration function can be released due to the temperature. However, it can be beneficial to also provide a date-related release for the regeneration function. This date-related release can take place up to and including a first point in time from which the storage medium of the latent heat storage device is prepared for a cooling capacity to be provided in summer. A favorable first time in Central Europe is, for example, March.

So kann in der kalten Jahreszeit zuvor, der Heizperiode, welche für den Latentwärmespeicher die Entzugsperiode darstellt, bei der dieser überwiegend Wärme abgibt, durch zeitweise Zufuhr von Wärme ein Einfrieren des Speichermediums gesteuert und verzögert werden, um die im Speichermedium gespeicherte thermische Energie möglichst lange zu nutzen.In the cold season before, the heating period, which represents the withdrawal period for the latent heat storage device during which it mainly gives off heat, freezing of the storage medium can be controlled and delayed by temporarily supplying heat, in order to use the thermal energy stored in the storage medium for as long as possible to use.

Sofern die Regeneration aufgrund zu geringer Vorlauftemperaturen des Energiezauns oder anderer Einflüsse nicht sinnvoll ist, wird die Regeneration nicht gestartet. Dazu kann im Vorfeld eine Abfrage zwischen den Ist-Temperaturen von erster Energiequelle und zweiter Energiequelle stattfinden.If the regeneration does not make sense due to low flow temperatures of the energy fence or other influences, the regeneration is not started. For this purpose, the actual temperatures of the first energy source and the second energy source can be queried in advance.

Falls eine Heiz- oder Kühlanforderung der Wärmepumpe während der Regeneration des Eisspeichers besteht, wird die Regeneration für die Dauer der Anforderung unterbrochen. Hierbei wird ein entsprechender Volumenstrom in der Vorlaufleitung zur Wärmepumpe (Heiz- oder Kühlanforderung der Wärmepumpe) über einen Volumenstromsensor in der Hydraulikeinrichtung erfasst.If there is a heating or cooling demand from the heat pump during the regeneration of the ice bank, the regeneration is interrupted for the duration of the demand. Here, a corresponding volume flow in the flow line to the heat pump (heating or cooling requirement of the heat pump) is recorded via a volume flow sensor in the hydraulic device.

Ab dem genannten ersten Zeitpunkt ist es günstig, zunächst keine weitere Freigabe der Regenerationsfunktion zu gestatten, so dass das Speichermedium des Latentwärmespeichers, insbesondere Eis-Energiespeichers, auf die im Sommer zu erbringende Kühlleistung vorbereitet werden kann, indem ein gezieltes Erstarren des Speichermediums zugelassen wird. Der erste Zeitpunkt beendet praktisch die Entzugsperiode des Latentwärmespeichers.From the first time mentioned, it is favorable not to allow any further release of the regeneration function, so that the storage medium of the latent heat storage device, in particular ice energy storage device, can be prepared for the cooling capacity to be provided in summer by allowing the storage medium to solidify in a targeted manner. The first point in time practically ends the withdrawal period of the latent heat storage device.

Diese zeitliche Limitierung wird kann ab einem bestimmten zweiten Zeitpunkt aufgehoben werden, um das Speichermedium des Latentwärmespeichers, insbesondere Eis-Energiespeichers, auf die in der kalten Jahreszeit im Winter zu erbringende Heizleistung vorzubereiten.This time limit can be lifted from a specific second point in time in order to prepare the storage medium of the latent heat store, in particular ice energy store, for the heating output to be provided in the cold season in winter.

Ein günstiger zweiter Zeitpunkt in Mitteleuropa ist beispielsweise September. Ab dem zweiten Zeitpunkt beginnt die Entzugsperiode für den Latentwärmespeicher.A good second point in time in Central Europe is September, for example. From the second point in time, the withdrawal period for the latent heat storage begins.

Ab dem ersten Zeitpunkt kann eine grundlegende Regeneration des Speichermediums innerhalb des Latentwärmespeichers, insbesondere Eis-Energiespeichers, erfolgen, bei der Wärme des zweiten Wärmetauschers in den Latentwärmespeicher, insbesondere Eis-Energiespeicher, eingelagert wird, indem das spätestens am Ende der Entzugsperiode erstarrte Speichermedium aufgetaut und gegebenenfalls erwärmt wird.From the first point in time, a fundamental regeneration of the storage medium within the latent heat storage device, in particular ice energy storage device, can take place, in which heat from the second heat exchanger is stored in the latent heat storage device, in particular ice energy storage device, in that the storage medium that has solidified by the end of the withdrawal period at the latest is thawed and optionally heated.

Dieser grundlegende Regenerationsprozess ist dann möglich, wenn die Wärmepumpe den zweiter Wärmetauscher nicht als Primärquelle für einen Wärmebezug nutzt oder die Kühlfunktion der Wärmepumpe nicht aktiv ist.This basic regeneration process is possible when the heat pump is not using the second heat exchanger as the primary source of heat or when the cooling function of the heat pump is not active.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens können die Schritte bei Erkennen einer Anforderung von einem Heizbetrieb der Wärmepumpe erfolgen: Überprüfen der Ist-Temperaturen des Wärmeträgerfluids des ersten und des zweiten Wärmetauschers; Ermitteln eines Zustands eines Regelventils der Hydraulikeinrichtung, an dem die Wärmetauscher angekoppelt sind; und sofern eine vorgegebene Mindesttemperatur des Wärmeträgerfluids eines der Wärmetauscher der Energiequellen erreicht oder unterschritten wird, Einstellen des Regelventils so, dass die andere der Energiequellen zum Wärmeeintrag in die Wärmepumpe dient. Wenn das Wärmeträgerfluid keines der Wärmetauscher der Energiequellen seine vorgegebene Mindesttemperatur erreicht oder unterschreitet, Einstellen des Regelventils so, dass beide Energiequellen zum Wärmeeintrag in die Wärmepumpe dienen. Auf diese Weise kann automatisch die günstigste Energiequelle für die Wärmepumpe ausgewählt werden.According to a favorable embodiment of the method, the following steps can take place when a request for heating operation of the heat pump is detected: checking the actual temperatures of the heat transfer fluid of the first and second heat exchangers; determining a state of a control valve of the hydraulic device to which the heat exchangers are coupled; and if a predetermined minimum temperature of the heat transfer fluid of one of the heat exchangers of the energy sources is reached or fallen below, setting the control valve in such a way that the other of the energy sources is used to introduce heat into the heat pump. If the heat transfer fluid of none of the heat exchangers of the energy sources reaches or falls below its specified minimum temperature, the control valve is adjusted in such a way that both energy sources are used to introduce heat into the heat pump. In this way, the cheapest energy source for the heat pump can be selected automatically.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann die erste Energiequelle, wenn diese als Latentwärmespeicher, insbesondere Eis-Energiespeicher, als Energiequelle zum Wärmeeintrag in die Wärmepumpe bis zu einem ersten Zeitpunkt dienen, ab dem der Latentwärmespeicher für einen bestimmungsgemäß kommenden Kühlbetrieb der Wärmepumpe thermisch entladen wird. In Mitteleuropa kann dies ein Zeitpunkt im Frühjahr sein, beispielsweise März. According to a favorable embodiment of the method, the first energy source, if this is used as a latent heat store, in particular an ice energy store, can serve as an energy source for introducing heat into the heat pump up to a first point in time, after which the latent heat store is thermally discharged for cooling operation of the heat pump to start as intended. In Central Europe this can be a time in spring, for example March.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens können weiter die Schritte bei Erkennen einer Anforderung von einem Kühlbetrieb der Wärmepumpe durchgeführt werden: Überprüfen der Ist-Temperaturen des Wärmeträgerfluids des ersten und des zweiten Wärmetauschers der Energiequellen; Ermitteln eines Zustands eines Regelventils der Hydraulikeinrichtung, an dem die Wärmetauscher angekoppelt sind. Sofern eine Temperatur des Wärmeträgerfluids eines der Wärmetauscher einer der Energiequellen zu hoch ist für einen Kühlbetrieb der Wärmepumpe, Einstellen des Regelventils so, dass die der Energiequelle als Energiequelle zum Wärmeeintrag in die Wärmepumpe dient. Auf diese Weise kann automatisch die günstigste Energiequelle für die Wärmepumpe ausgewählt werden.According to a favorable embodiment of the method, the following steps can also be carried out when a request for cooling operation of the heat pump is detected: checking the actual temperatures of the heat transfer fluid of the first and second heat exchangers of the energy sources; Determining a state of a control valve of the hydraulic device to which the heat exchangers are coupled. If a temperature of the heat transfer fluid of one of the heat exchangers of one of the energy sources is too high for cooling operation of the heat pump, the control valve is adjusted so that the energy source serves as an energy source for heat input into the heat pump. In this way, the cheapest energy source for the heat pump can be selected automatically.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann bei einem Latentwärmespeicher als erster Energiequelle eine Regeneration von Speichermedium im Latentwärmespeicher erfolgen, indem der erste Wärmetauscher Wärme in den Latentwärmespeicher zuführt. Vorteilhaft ist kein separater Regenerationswärmetauscher notwendig, was kostengünstig ist und die Konstruktion des Latentwärmespeichers vereinfacht.According to a favorable embodiment of the method, in the case of a latent heat storage device as the first energy source, storage medium can be regenerated in the latent heat storage device by the first heat exchanger supplying heat to the latent heat storage device. Advantageously, no separate regeneration heat exchanger is necessary, which is cost-effective and simplifies the design of the latent heat store.

Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann bei einem Latentwärmespeicher als erster Energiequelle eine Freigabe zur Regeneration von Speichermedium im Latentwärmespeicher abhängig von einer Temperatur im ersten Wärmetauscher erfolgen, die in der Hydraulikeinrichtung erfasst wird, und abhängig von einem zweiten Zeitpunkt erfolgen, bis zu dem der Latentwärmespeicher für einen bestimmungsgemäß kommenden Kühlbetrieb der Wärmepumpe thermisch entladen wird. Hiermit kann während der Entzugsperiode in der kalten Jahreszeit das Erstarren des Speichermediums zuverlässig zeitlich gesteuert werden.According to a favorable embodiment of the method, with a latent heat accumulator as the first energy source, a release for the regeneration of storage medium in the latent heat accumulator can take place depending on a temperature in the first heat exchanger, which is detected in the hydraulic device, and depending on a second time up to which the latent heat accumulator is thermally discharged for an intended upcoming cooling operation of the heat pump. With this, the solidification of the storage medium can be reliably timed during the withdrawal period in the cold season.

Figurenlistecharacter list

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following description of the drawing. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. Those skilled in the art will find the features more convenient also consider them individually and combine them into further meaningful combinations.

Es zeigen beispielhaft:

1 in schematischer Darstellung ein Energieversorgungssystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 ein Hydraulikschema einer Hydraulikeinrichtung des Energieversorgungssystems nach 1 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 das Hydraulikschema der Hydraulikeinrichtung aus 2 im Detail;
4 einen Schnitt durch eine als Latentwärmespeicher ausgebildeten Energiequelle nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Examples show:

1 a schematic representation of a power supply system according to an embodiment of the invention;
2 a hydraulic diagram of a hydraulic device of the energy supply system 1 according to an embodiment of the invention;
3 the hydraulic diagram of the hydraulic device 2 in detail;
4 a section through a designed as a latent heat storage energy source according to an embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren sind gleichartige oder gleichwirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.In the figures, components of the same type or having the same effect are denoted by the same reference symbols. The figures only show examples and are not to be understood as limiting.

Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung sowie die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig etwas Anderes deutlich macht.Before the invention is described in detail, it should be pointed out that it is not limited to the respective components of the device and the respective method steps, since these components and methods can vary. The terms used herein are only intended to describe particular embodiments and are not used in a limiting manner. Furthermore, when the singular or indefinite articles are used in the description or in the claims, this also applies to the plural of these elements, unless the overall context clearly indicates otherwise.

Im Folgenden verwendete Richtungsterminologie mit Begriffen wie „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „davor“ „dahinter“, „danach“ und dergleichen dient lediglich dem besseren Verständnis der Figuren und soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Die dargestellten Komponenten und Elemente, deren Auslegung und Verwendung können im Sinne der Überlegungen eines Fachmanns variieren und an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.Directional terminology used in the following with terms such as "left", "right", "above", "below", "in front of", "behind", "after" and the like only serves to improve understanding of the figures and is in no way intended to limit the represent generality. The components and elements shown, their design and use can vary according to the considerations of a person skilled in the art and can be adapted to the respective applications.

1 illustriert in schematischer Weise ein Energieversorgungssystem 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 12 schematically illustrates a power supply system 100 according to an embodiment of the invention.

Das Energieversorgungssystem 100 umfasst eine erste Energiequelle 110, die beispielsweise als Latentwärmespeicher 110 ausgebildet ist. Der Latentwärmespeicher weist ein Gehäuse 112 auf, das zur Aufnahme eines Speichermediums 114 mit latenter Wärme vorgesehen ist. Das Speichermedium ist beispielsweise Wasser. Der Latentwärmespeicher 110 dient als erste Energiequelle.The energy supply system 100 includes a first energy source 110, which is embodied as a latent heat store 110, for example. The latent heat accumulator has a housing 112 which is provided for accommodating a storage medium 114 with latent heat. The storage medium is water, for example. The latent heat store 110 serves as the first energy source.

In dem Gehäuse 112 ist ein erster Wärmetauscher 150 im Speichermedium 114 angeordnet, der zum Austausch von Wärme mit dem Speichermedium 114 vorgesehen ist und der wenigstens ein Wärmetauscherrohr 152 aufweist, das von einem Wärmeträgerfluid durchströmbar ist.A first heat exchanger 150 is arranged in the storage medium 114 in the housing 112 and is provided for exchanging heat with the storage medium 114 and has at least one heat exchanger tube 152 through which a heat transfer fluid can flow.

Das Wärmeträgerfluid ist beispielsweise Sole oder ein Glykol-Wassergemisch oder dergleichen. Als erste Energiequelle 110 kann auch ein Brennwertgerät, insbesondere Gasbrennwertgerät, vorgesehen sein.The heat transfer fluid is, for example, brine or a glycol-water mixture or the like. A condensing boiler, in particular a gas condensing boiler, can also be provided as the first energy source 110 .

Das Energieversorgungssystem 100 umfasst weiterhin eine Wärmepumpe 200, die mit ihrer Primärseite fluidisch mit dem Wärmetauscher 150 der ersten Energiequelle 110 verbunden ist, sowie eine zweite Energiequelle 210 mit einem zweiten Wärmetauscher 250, beispielsweise einen Energiezaun. Ferner umfasst das Energieversorgungssystem 100 eine Hydraulikeinrichtung 400 sowie eine Steuer- und/oder Regelungseinheit 300, die mit der Hydraulikeinrichtung 400 verbunden ist.The energy supply system 100 further includes a heat pump 200, which is fluidly connected to its primary side with the heat exchanger 150 of the first energy source 110, and a second energy source 210 with a second heat exchanger 250, such as an energy fence. Furthermore, the energy supply system 100 comprises a hydraulic device 400 and a control and/or regulation unit 300 which is connected to the hydraulic device 400 .

Die Hydraulikeinrichtung 400 verbindet fluidisch den ersten Wärmetauscher 150 der ersten Energiequelle 110, den zweiten Wärmetauscher 250 der zweiten Energiequelle 210 und die Wärmepumpe 200. Die Wärmepumpe 200 ist über eine Fluid-Schnittstelle 420, der erste Wärmetauscher 150 der ersten Energiequelle 110 ist über eine Fluid-Schnittstelle 430, der zweite Wärmetauscher 250 der zweiten Energiequelle 210 über eine Fluid-Schnittstelle 440 an die Hydraulikeinrichtung 400 gekoppelt, wobei die Fluid-Schnittstellen 420, 430, 440 jeweils Anschlüsse für Vorlauf und Rücklauf der Komponenten 200, 150, 250 umfassen.The hydraulic device 400 fluidly connects the first heat exchanger 150 of the first energy source 110, the second heat exchanger 250 of the second energy source 210 and the heat pump 200. The heat pump 200 is via a fluid interface 420, the first heat exchanger 150 of the first energy source 110 is via a fluid Interface 430, the second heat exchanger 250 of the second energy source 210 is coupled to the hydraulic device 400 via a fluid interface 440, the fluid interfaces 420, 430, 440 each including connections for the flow and return of the components 200, 150, 250.

Die Wärmepumpe 200 versorgt einen Verbraucher 102, beispielsweise ein Einfamilienhaus mit Wärme oder bei Bedarf mit Kühlung. Hierzu ist beispielsweise ein Fördermittel 104 vorgesehen, das ein Wärmeträgerfluid von der Sekundärseite der Wärmepumpe 200 zum Verbraucher 102 fördert.The heat pump 200 supplies a consumer 102, for example a detached house, with heat or, if required, with cooling. For this purpose, a conveying means 104 is provided, for example, which conveys a heat transfer fluid from the secondary side of the heat pump 200 to the consumer 102 .

2 zeigt ein Hydraulikschema der Hydraulikeinrichtung 400 des Energieversorgungssystems nach 1 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 zeigt die Hydraulikeinrichtung 400 vergrößert im Detail. Die Steuer- und/oder Regelungseinheit 300 ist nicht dargestellt. 2 FIG. 4 shows a hydraulic diagram of the hydraulic device 400 of the energy supply system 1 according to an embodiment of the invention. 3 shows the hydraulic device 400 enlarged in detail. The control and/or regulation unit 300 is not shown.

Die Hydraulikeinrichtung 400 weist eine Fluid-Schnittstelle 420 für die Wärmepumpe 200, eine Fluid-Schnittstelle 430 für den ersten Wärmetauscher 150 des Latentwärmespeichers 110 (1) als erster Energiequelle und eine Fluid-Schnittstelle 440 für den zweiten Wärmetauscher 250 der zweiten Energiequelle auf.The hydraulic device 400 has a fluid interface 420 for the heat pump 200, a fluid interface 430 for the first heat exchanger 150 of the latent heat accumulator 110 ( 1 ) as the first energy source and a fluid interface 440 for the second heat exchanger 250 of the second energy source.

Die Wärmepumpe 200 ist vorzugsweise eine Sole/Wasser-Wärmepumpe und weist intern primärseitig ein Fördermittel auf, um die Sole bzw. das Wärmeträgerfluid, zu fördern. Mit ihrer Primärseite ist die Wärmepumpe 200 über Leitungen 202, 204 an Anschlüssen 203, 204 der Fluid-Schnittstelle 420 angeschlossen. Die Leitung 202 verbindet den Vorlauf der Wärmepumpe 200 mit dem Anschluss 203 und die Leitung 204 den Rücklauf der Wärmepumpe mit dem Anschluss 205 der Fluid-Schnittstelle 420. Die Leitungen 202, 204 sind über nicht näher bezeichnete Kugelhähne an Leitungsabschnitte 406 bzw. 409 der Hydraulikeinrichtung 400 angeschlossen.The heat pump 200 is preferably a brine/water heat pump and has a conveying means internally on the primary side in order to convey the brine or the heat transfer fluid. The primary side of the heat pump 200 is connected to connections 203 , 204 of the fluid interface 420 via lines 202 , 204 . The line 202 connects the flow of the heat pump 200 to the connection 203 and the line 204 the return of the heat pump to the connection 205 of the fluid interface 420. The lines 202, 204 are connected to line sections 406 and 409 of the hydraulic device via unspecified ball valves 400 connected.

In der Hydraulikeinrichtung 400 sind die Leitungsabschnitte 406 und 409 über einen Leitungsabschnitt 408 verbunden, der sich zwischen einer Einmündung 411 in dem Leitungsabschnitt 406 und einer Verzweigung 414 in dem Leitungsabschnitt 409 erstreckt. In dem Leitungsabschnitt 408 ist ein regelbares Durchgangsventil 474 angeordnet. Über den Leitungsabschnitt 408 kann Wärmeträgerfluid vom Vorlauf zum Rücklauf der Wärmepumpe 200 zirkulieren.In the hydraulic device 400 the line sections 406 and 409 are connected via a line section 408 which extends between a junction 411 in the line section 406 and a branch 414 in the line section 409 . A controllable straight-way valve 474 is arranged in the line section 408 . Heat transfer fluid can circulate from the feed to the return of the heat pump 200 via the line section 408 .

Dabei fließt das Wärmeträgerfluid durch einen Volumenstromsensor 480 in dem Leitungsabschnitt 406, in dem stromabwärts des Volumenstromsensors 480 ein Temperatursensor 450 angeordnet ist.The heat transfer fluid flows through a volume flow sensor 480 in the line section 406 in which a temperature sensor 450 is arranged downstream of the volume flow sensor 480 .

Der Temperatursensor 450 erfasst die Temperatur des Wärmeträgerfluids, das an den Vorlauf der Wärmepumpe 200 gelangt. Sofern über den Volumenstromsensor 480 in dem Leitungsabschnitt 406 ein Durchfluss festgestellt wird, wird ein Spannungswert an die Steuer- und/oder Regelungseinheit (nicht dargestellt) übermittelt. Sobald dieser Spannungswert erfasst wird, liegt eine Entzugsanforderung der Wärmepumpe 200 vor.The temperature sensor 450 detects the temperature of the heat transfer fluid that reaches the flow of the heat pump 200 . If a flow is determined via the volume flow sensor 480 in the line section 406, a voltage value is transmitted to the control and/or regulation unit (not shown). As soon as this voltage value is detected, the heat pump 200 has an extraction request.

Es wird anhand der Ist-Temperaturwerte des ersten Wärmetauschers 150 des Latentwärmespeichers, insbesondere Eis-Energiespeichers, und des zweiten Wärmetauschers 250 ermittelt, inwiefern das Regelventil 472 öffnet bzw. schließt und somit die jeweilige Entzugsquelle erster oder zweiter Wärmetauscher 150, 250 freigibt.The actual temperature values of the first heat exchanger 150 of the latent heat store, in particular ice energy store, and of the second heat exchanger 250 are used to determine the extent to which the control valve 472 opens or closes and thus releases the respective extraction source of the first or second heat exchanger 150, 250.

An der Verzweigung 414, von der der Leitungsabschnitt 408 abgeht, geht zudem ein Leitungsabschnitt 410 ab. Der Leitungsabschnitt 410 endet an einer Verzweigung 412, von der einerseits der Leitungsabschnitt 402 zur Fluid-Schnittstelle 430 des ersten Wärmetauschers 150 und andererseits der Leitungsabschnitt 404 zur Fluid-Schnittstelle 440 des zweiten Wärmetauschers 250 abgeht.At the branch 414, from which the line section 408 branches off, a line section 410 also branches off. The line section 410 ends at a branch 412, from which the line section 402 to the fluid interface 430 of the first heat exchanger 150 on the one hand and the line section 404 to the fluid interface 440 of the second heat exchanger 250 on the other hand branch off.

Der erste Wärmetauscher 150 ist mit seinen Anschlüssen 156, 158 über Leitungen 162, 164 an der Fluid-Schnittstelle 430 angeschlossen. Der zweite Wärmetauscher 250 ist über Leitungen 252, 254 an der Fluid-Schnittstelle 440 angeschlossen.The first heat exchanger 150 is connected to the fluid interface 430 with its connections 156 , 158 via lines 162 , 164 . The second heat exchanger 250 is connected to the fluid interface 440 via lines 252 , 254 .

Die Fluid-Schnittstellen 430, 440 weisen sowohl innerhalb als auch außerhalb der Hydraulikeinrichtung 400 nicht näher bezeichnete Anschlusshähne, beispielsweise Kugelhähne, für die jeweiligen Leitungen 162, 164, 252, 254 auf.The fluid interfaces 430, 440 have unspecified connection taps, for example ball valves, for the respective lines 162, 164, 252, 254 both inside and outside the hydraulic device 400.

Die Leitung 162 des ersten Wärmetauschers 150 mündet an der Fluid-Schnittstelle 430 in einen Leitungsabschnitt 401 und die Leitung 164 in einen Leitungsabschnitt 402 der Hydraulikeinrichtung 400.The line 162 of the first heat exchanger 150 opens at the fluid interface 430 into a line section 401 and the line 164 into a line section 402 of the hydraulic device 400.

Die Leitung 252 des zweiten Wärmetauschers 250 mündet an der Fluid-Schnittstelle 440 in einen Leitungsabschnitt 403 und die Leitung 254 in einen Leitungsabschnitt 404 der Hydraulikeinrichtung 400.At fluid interface 440, line 252 of second heat exchanger 250 opens into a line section 403, and line 254 into a line section 404 of hydraulic device 400.

In den Leitungsabschnitten 401, 402, 403, 404 sind benachbart zu den Fluid-Schnittstellen 430, 440 jeweils Temperatursensoren 454, 456, 458, 460 angeordnet, so dass die Temperatur des Wärmeträgerfluids des jeweiligen Wärmetauschers 150, 250 beim Eintritt und beim Austritt aus der Hydraulikeinrichtung 400 erfasst werden kann. Die Temperatur beim Eintritt des Wärmeträgerfluids in die Hydraulikeinrichtung entspricht der Quellentemperatur der jeweiligen Energiequelle 110, 210.In the line sections 401, 402, 403, 404, temperature sensors 454, 456, 458, 460 are arranged adjacent to the fluid interfaces 430, 440, so that the temperature of the heat transfer fluid of the respective heat exchanger 150, 250 when entering and exiting the Hydraulic device 400 can be detected. The temperature when the heat transfer fluid enters the hydraulic device corresponds to the source temperature of the respective energy source 110, 210.

Der Leitungsabschnitt 401 mündet an einer Verzweigung 413 in einen Leitungsabschnitt 407. Die Leitungsabschnitte 403 und 407 sind an einem mittels der nicht dargestellten Steuer- und/oder Regelungseinheit regelbaren 3-Wege-Regelventil 472 zusammengeführt. An diesem Regelventil 472 kann je nach Temperaturniveau der Wärmeträgerfluide der Wärmetauscher 150, 250 und der Anforderung der Wärmepumpe 200 selektiv mit Wärmeträgerfluid des ersten Wärmetauschers 150 oder des zweiten Wärmetauschers 250 oder in einem Mischbetrieb mit dem von beiden Wärmetauschern 150, 250 versorgt werden.The line section 401 opens into a line section 407 at a branch 413. The line sections 403 and 407 are brought together at a 3-way control valve 472 which can be controlled by means of the control and/or regulation unit (not shown). At this control valve 472, depending on the temperature level of the heat transfer fluids, the heat exchanger 150, 250 and the requirement of the heat pump 200 can be selectively supplied with heat transfer fluid from the first heat exchanger 150 or the second heat exchanger 250 or, in mixed operation, with that from both heat exchangers 150, 250.

Das Regelventil 472 kann den Grad der Beimengung des jeweiligen von dem einen oder anderen Wärmetauscher 150, 250 herrührenden Wärmeträgerfluids einstellen.The control valve 472 can adjust the degree of admixture of the respective heat transfer fluid originating from one or the other heat exchanger 150 , 250 .

Ausgehend von dem Regelventil 472 führt ein Leitungsabschnitt 405 zu einem regelbaren 3-Wege-Umschaltventil 470, das von der nicht dargestellten Steuer- und/oder Regelungseinheit ansteuerbar ist. Von dort zweigen der Leitungsabschnitt 406 und der Leitungsabschnitt 407 ab.Starting from the control valve 472, a line section 405 leads to a controllable 3-way switching valve 470, which is controlled by the control and/or regulation unit, not shown is controllable. Line section 406 and line section 407 branch off from there.

Der Leitungsabschnitt 407 führt zurück zum Regelventil 472, in den an einer Einmündung 413 der Leitungsabschnitt 401 einmündet. In dem Leitungsabschnitt 407 ist eine Pumpe 490 angeordnet. Stromauf der Pumpe 490 ist ein Volumenstromsensor 482 angeordnet. An den Leitungsabschnitt 407 ist ein nicht näher bezeichneter Kugelhahn angeschlossen, der zum Entleeren, Spülen und/oder Befüllen des Leitungsabschnitts 407 dienen kann.The line section 407 leads back to the control valve 472 into which the line section 401 opens at a junction 413 . A pump 490 is arranged in the line section 407 . A volume flow sensor 482 is arranged upstream of the pump 490 . A ball valve, not designated in any more detail, is connected to the line section 407 and can be used for draining, flushing and/or filling the line section 407 .

Der andere vom 3-Wege-Umschaltventil 470 abzweigende Leitungsabschnitt 406 führt zum Anschluss 203 für die Vorlaufleitung 202 der Wärmepumpe 200.The other line section 406 branching off from the 3-way switching valve 470 leads to the connection 203 for the flow line 202 of the heat pump 200.

Die erste oder die zweite Energiequelle 110, 210 dienen der Wärmepumpe 200 als Wärmequellen, ein Mischbetrieb der Wärmequellen ist möglich. Die jeweils genutzte Primärquelle wird anhand von Messwerten der Temperatursensoren 450, 452, 454, 456, 458, 460 in der Hydraulikeinrichtung 400 gewählt.The first or the second energy source 110, 210 are used by the heat pump 200 as heat sources; mixed operation of the heat sources is possible. The primary source used in each case is selected on the basis of measured values from temperature sensors 450 , 452 , 454 , 456 , 458 , 460 in hydraulic device 400 .

Dicke Pfeile symbolisieren die Strömungsrichtung der Wärmeträgerfluide. Neben diesen Richtungspfeilen symbolisiert A die Strömung des Wärmeträgerfluids der zweiten Energiequelle 210, wenn diese die Wärmepumpe 200 versorgt.Thick arrows symbolize the flow direction of the heat transfer fluid. In addition to these directional arrows, A symbolizes the flow of the heat transfer fluid from the second energy source 210 when it supplies the heat pump 200 .

B symbolisiert die Strömung des Wärmeträgerfluids der ersten Energiequelle 110, wenn diese die Wärmepumpe 200 versorgt, gegebenen falls mit Wärmeträgerfluid der zweiten Energiequelle 210 gemischt. C symbolisiert die Strömung des Wärmeträgerfluids, wenn Wärmeträgerfluid aus der zweiten Energiequelle 210 die erste Energiequelle in einem Regenerationsprozess mit Wärme versorgt.B symbolizes the flow of the heat transfer fluid from the first energy source 110 when it supplies the heat pump 200, optionally mixed with the heat transfer fluid from the second energy source 210. C symbolizes the flow of the heat transfer fluid when heat transfer fluid from the second energy source 210 supplies the first energy source with heat in a regeneration process.

Falls die Wärmepumpe 200 Energie von den Energiequellen 110, 210 benötigt, ist die Primärpumpe der Wärmepumpe 200 eingeschaltet. Die Wärmepumpe 200 und deren nicht dargestellte Primärpumpe werden durch eine nicht dargestellte Wärmepumpensteuerung gesteuert.If the heat pump 200 requires energy from the energy sources 110, 210, the primary pump of the heat pump 200 is switched on. The heat pump 200 and its primary pump (not shown) are controlled by a heat pump controller (not shown).

Von der Wärmepumpe 200 strömt Wärmeträgerfluid über die Leitung 204 zum Anschluss 205 der Schnittstelle 420 in den Leitungsabschnitt 409, über die Verzweigung 414 und den Leitungsabschnitt 408 mit dem Durchgangsventil 474 über die Verzweigung 411 in den Leitungsabschnitt 406 und den Anschluss 203 an der Schnittstellt 420 in die Leitung 202 zurück zur Primärseite der Wärmepumpe 200.Heat transfer fluid flows from heat pump 200 via line 204 to connection 205 of interface 420 into line section 409, via branch 414 and line section 408 with straight-through valve 474 via branch 411 into line section 406 and connection 203 at interface 420 in the line 202 back to the primary side of the heat pump 200.

Der entsprechende Volumenstrom in der Vorlaufleitung zur Wärmepumpe 200 wird über den Volumenstromsensor 480 in der Hydraulikeinrichtung 400 erfasst und an die Steuer- und/oder Regelungseinheit 300 (1) übermittelt. Das Energiequellen-Management startet.The corresponding volume flow in the flow line to the heat pump 200 is detected by the volume flow sensor 480 in the hydraulic device 400 and sent to the control and/or regulation unit 300 ( 1 ) transmitted. The energy source management starts.

Bis zu einem eingestellten Grenzwert von beispielsweise -7 °C der Vorlauftemperatur des Energiezauns wird der Energiezaun, die zweite Energiequelle 210, als Primärquelle verwendet. Die in der Hydraulikeinrichtung 400 integrierte Hydraulik wird entsprechend geschaltet. Das Durchgangsventil (2-Wege-Ventil) 474 ist geschlossen, das 3-Wege-Umschaltventil 470 in Richtung Wärmepumpe 200 geöffnet und das 3-Wege-Mischventil 472 vollständig für einen Durchfluss vom Leitungsabschnitt 403 zum 3-Wege-Umschaltventil 470 geöffnet und zum Wärmetauscher 150 der ersten Energiequelle 110 gesperrt.The energy fence, the second energy source 210, is used as the primary source up to a set limit value of, for example, −7° C. of the flow temperature of the energy fence. The hydraulics integrated in the hydraulic device 400 are switched accordingly. The straight-through valve (2-way valve) 474 is closed, the 3-way switching valve 470 is open towards the heat pump 200 and the 3-way mixing valve 472 is fully open for a flow from the line section 403 to the 3-way switching valve 470 and to the Heat exchanger 150 of the first energy source 110 blocked.

Wärmeträgerfluid strömt vom Wärmetauscher 250 der zweiten Energiequelle 210 über die Leitung 252 zur Schnittstelle 440 und von dort über den Leitungsabschnitt 403 zum 3-Wege.Mischventil 472, weiter über den Leitungsabschnitt 405 zum 3-Wege-Umschaltventil 470 und von dort über den Leitungsabschnitt 406 zur Schnittstelle 420.Heat transfer fluid flows from heat exchanger 250 of second energy source 210 via line 252 to interface 440 and from there via line section 403 to 3-way mixing valve 472, further via line section 405 to 3-way switching valve 470 and from there via line section 406 to interface 420.

Über den Anschluss 203 strömt das Wärmeträgerfluid über die Leitung 203 zur Wärmepumpe 200 mit der Primärpumpe (nicht dargestellt) und von dort zurück über die Leitung 204 und den Anschluss 205 in den Leitungsabschnitt 409, an der Verzweigung 412 in den Leitungsabschnitt 404 und an der Schnittstelle 440 in die Leitung 254 zurück zum Wärmetauscher 250 der zweiten Energiequelle 210.The heat transfer fluid flows via connection 203 via line 203 to heat pump 200 with the primary pump (not shown) and from there back via line 204 and connection 205 into line section 409, at branch 412 into line section 404 and at the interface 440 in the line 254 back to the heat exchanger 250 of the second energy source 210.

Falls die Vorlauftemperatur der zweiten Energiequelle 210 den eingestellten Grenzwert unterschreitet, wird die erste Energiequelle 110, beispielsweise ein Latentwärmespeicher, insbesondere Eisspeicher, als Primärquelle verwendet. Die in der Hydraulikeinrichtung 400 integrierte Hydraulik wird entsprechend geschaltet. Das Durchgangsventil (2-Wege-Ventil) 474 ist geschlossen, das 3-Wege-Umschaltventil 470 in Richtung Wärmepumpe 200 geöffnet und das 3-Wege-Mischventil 472 für einen Durchfluss vom Leitungsabschnitt 401 zum 3-Wege-Umschaltventil 470 geöffnet und zum Wärmetauscher 250 der zweiten Energiequelle 210 gesperrt.If the flow temperature of the second energy source 210 falls below the set limit value, the first energy source 110, for example a latent heat store, in particular an ice store, is used as the primary source. The hydraulics integrated in the hydraulic device 400 are switched accordingly. The two-way valve (2-way valve) 474 is closed, the 3-way switching valve 470 is open towards the heat pump 200 and the 3-way mixing valve 472 is open for flow from the line section 401 to the 3-way switching valve 470 and to the heat exchanger 250 of the second energy source 210 blocked.

Das Wärmeträgerfluid strömt vom Wärmetauscher 150 der ersten Energiequelle 110 über die Leitung 162 zur Schnittstelle 430 und von dort über den Leitungsabschnitt 401 zum 3-Wege.Mischventil 472, weiter über den Leitungsabschnitt 405 zum 3-Wege-Umschaltventil 470 und von dort über den Leitungsabschnitt 406 zur Schnittstelle 420. Über den Anschluss 203 strömt das Wärmeträgerfluid über die Leitung 203 zur Wärmepumpe 200 mit der Primärpumpe (nicht dargestellt) und von dort zurück über die Leitung 204 und den Anschluss 205 in den Leitungsabschnitt 409, an der Verzweigung 412 in den Leitungsabschnitt 402 und an der Schnittstelle 430 in die Leitung 164 zurück zum Wärmetauscher 150 der ersten Energiequelle 110.The heat transfer fluid flows from the heat exchanger 150 of the first energy source 110 via the line 162 to the interface 430 and from there via the line section 401 to the 3-way mixing valve 472, further via the line section 405 to the 3-way switching valve 470 and from there via the line section 406 to the interface 420. Via the connection 203, the heat transfer fluid flows via the line 203 to the heat pump 200 with the primary pump (not shown) and from there back via the line 204 and the connection 205 in the Line section 409, at the junction 412 in the line section 402 and at the interface 430 in the line 164 back to the heat exchanger 150 of the first energy source 110.

In der Funktion Mischbetrieb werden beide Energiequellen 110, 210 anteilig genutzt. Anhand der Ist-Temperaturen wird ermittelt wie das 3-Wege-Mischventil 472 öffnet oder schließt. Diese anteilige Öffnung oder Schließung des Ventils 472 bestimmt den Anteil der jeweils eingesetzten Energiequelle 110, 210.In the mixed operation function, both energy sources 110, 210 are used proportionately. The actual temperatures are used to determine how the 3-way mixing valve 472 opens or closes. This proportional opening or closing of the valve 472 determines the proportion of the energy source 110, 210 used in each case.

Soll der Latentwärmespeicher, falls ein solcher als erste Energiequelle 110 vorgesehen ist, während der Entzugsperiode regeneriert werden, ist das Durchgangsventil 474 geschlossen. Das 3-Wege-Umschaltventil 470 ist Richtung Wärmepumpe 200 geschlossen und Richtung Pumpe 490 geöffnet.If the latent heat accumulator, if one is provided as the first energy source 110, is to be regenerated during the withdrawal period, the straight-way valve 474 is closed. The 3-way switching valve 470 is closed in the direction of the heat pump 200 and opened in the direction of the pump 490 .

Das 3-Wege-Mischventil 472 für einen Durchfluss von Leitungsabschnitt 403 zu Leitungsabschnitt 405 geöffnet. Wärmeträgerfluid strömt vom Wärmetauscher 250 der zweiten Energiequelle 210 über die Leitung 252 zur Schnittstelle 440 und über die Leitungsabschnitte 403 und 405 über das 3-Wege-Umschaltventil 470 in den Leitungsabschnitt 407 und zur Pumpe 490 und von dort in die Leitungsabschnitt 401 und den Wärmetauscher 150.The 3-way mixing valve 472 is opened for flow from line section 403 to line section 405 . Heat transfer fluid flows from heat exchanger 250 of second energy source 210 via line 252 to interface 440 and via line sections 403 and 405 via 3-way switching valve 470 into line section 407 and to pump 490 and from there into line section 401 and heat exchanger 150 .

Im Wärmetauscher 150 (1, 2) des Latentwärmespeichers kommt es hierdurch zu einer Strömungsumkehr, und Wärmeträgerfluid strömt durch den Leitungsabschnitt 402 zurück über die Leitung 254 in den Wärmetauscher 250 der zweiten Energiequelle 210.In the heat exchanger 150 ( 1 , 2 ) of the latent heat accumulator, this results in a flow reversal, and heat transfer fluid flows back through line section 402 via line 254 into heat exchanger 250 of second energy source 210.

Ist als erste Energiequelle 110 ausschließlich ein Brennwertgerät vorgesehen, kann die Pumpe 490 entfallen. Eine geeignet angeordnete Pumpe kann jedoch zur Unterstützung der Primärpumpe der Wärmepumpe 200 vorgesehen sein.If only a condensing boiler is provided as the first energy source 110, the pump 490 can be omitted. However, a suitably located pump may be provided to assist the primary pump of heat pump 200 .

4 zeigt einen Schnitt durch einen Latentwärmespeicher, der in einem Ausführungsbeispiel als erste Energiequelle 110 dienen kann. 4 shows a section through a latent heat storage device, which can serve as a first energy source 110 in one exemplary embodiment.

Der Latentwärmespeicher weist ein Gehäuse 112 auf, das mit einem Speichermedium, beispielsweise Wasser, gefüllt ist. In dem Speichermedium ist ein Wärmetauscher 150 angeordnet.The latent heat storage device has a housing 112 which is filled with a storage medium, for example water. A heat exchanger 150 is arranged in the storage medium.

Das Gehäuse 112 des Latentwärmespeichers ist wartungszugangsfrei ausgebildet und vorzugsweise aus Kunststoff gebildet. Da keine Temperatursensoren im Gehäuse 112 verbaut werden müssen und auch kein separater Regenerationswärmetauscher vorgesehen sein muss, kann der Latentwärmespeicher 110 mit in das Gehäuse 112 eingebautem Wärmetauscher 150 gefertigt und an seinen Einsatzort transportiert werden. Eine aufwändige Montage des Wärmetauschers am Einsatzort ist nicht notwendig.The housing 112 of the latent heat storage device is designed to be maintenance-free and is preferably made of plastic. Since no temperature sensors have to be installed in the housing 112 and no separate regeneration heat exchanger has to be provided either, the latent heat accumulator 110 can be manufactured with the heat exchanger 150 installed in the housing 112 and transported to its place of use. Complex assembly of the heat exchanger on site is not necessary.

Der Latentwärmespeicher ist vorzugsweise als Energiequelle 110 für die Versorgung eines Ein- oder Zweifamilienhauses vorgesehen.The latent heat storage device is preferably provided as an energy source 110 for supplying a single or two-family house.

Zwei Anschlüsse 156, 158 sind als vertikale Sammelrohre an einem Außenrand des Wärmetauschers 150 angeordnet. Von diesen gehen Schlaufen des Wärmetauscherrohrs 152 ab, wobei der Wärmetauscher 150 lagenweise aufgebaut ist und in jeder Lage ein Abschnitt des Wärmetauscherrohrs 152 angeordnet ist. Von den Außenabmessungen bildet der Wärmetauscher 150 beispielsweise einen Zylinder, bei dem die Lagen in Richtung der Zylinderachse aufeinander folgen.Two connections 156, 158 are arranged as vertical headers on an outer edge of the heat exchanger 150. Loops of the heat exchanger tube 152 extend from these, the heat exchanger 150 being constructed in layers and a section of the heat exchanger tube 152 being arranged in each layer. In terms of the external dimensions, the heat exchanger 150 forms, for example, a cylinder in which the layers follow one another in the direction of the cylinder axis.

Das Wärmetauscherrohr 152 im Wärmetauscher 150 ist so angeordnet, dass eine Erstarrung des Speichermediums 114 um den Wärmetauscher 150 in einer ersten Richtung erfolgen kann und ein Verflüssigen des erstarrten Speichermediums 114 in entgegengesetzter Richtung erfolgen kann. Günstig ist, wenn die Wicklung des Wärmetauscherrohrs 152 im Zentrum jeder Lage des Wärmetauschers 150 enger gewickelt ist als außen am Rand der Lage. Dies ermöglicht eine Vorgabe der Richtung, in welche das Eis erstarrt bzw. das Eis auftaut.The heat exchanger tube 152 in the heat exchanger 150 is arranged such that the storage medium 114 can solidify around the heat exchanger 150 in a first direction and the solidified storage medium 114 can liquefy in the opposite direction. It is advantageous if the winding of the heat exchanger tube 152 is wound more tightly in the center of each layer of the heat exchanger 150 than on the outside at the edge of the layer. This makes it possible to specify the direction in which the ice solidifies or the ice thaws.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 2686633 A1 [0002]

Claims

Energy supply system (100) for providing cooling capacity and / or heating capacity, comprising (i) a first energy source (110) having a first heat exchanger (150), (ii) at least one second energy source (210) with a second heat exchanger (250), (iii) a heat pump (200) whose primary side can be coupled to the first and/or second energy source (110, 210), (iv) a hydraulic device (400) having a fluid interface (420) for the heat pump (200), a fluid interface (430) for the first heat exchanger (150) and a fluid interface (440) for the second heat exchanger (250) has, (v) a control and/or regulation unit (300) which is connected at least to the hydraulic device (400) for setting operating states of the hydraulic device (400) by means of a three-way switchover valve (470), a control valve (472) and a straight-way valve (474 ) of the hydraulic device (400), wherein the hydraulic device (400) is designed to, depending on operating parameters of at least the heat pump (200) in a first operating state, the heat pump (200) selectively with the first heat exchanger (150), in a second operating state to couple the heat pump (200) selectively to the second heat exchanger (250) and in a third operating state to couple the heat pump (200) to both the first and the second heat exchanger (150, 250).

power supply system claim 1 , characterized in that the hydraulic device (400) in a line section (407) has a pump (490), which for driving a fluid flow in the hydraulic device (400) and from and to the heat pump (200) and from and to the heat exchangers ( 150, 250) is provided, in particular with a volume flow sensor (482) assigned to the pump (490) being arranged in the line section (407).

power supply system claim 1 or 2 , characterized in that the three-way switching valve (470) is arranged in a line section (405) of the hydraulic device (400) between the fluid interfaces (430, 440) of the first heat exchanger (150) and the second heat exchanger (250), from from which a first line section (406) and a second line section (407) branch off, in particular wherein the three-way switching valve (470) specifies a flow direction at least in the first heat exchanger (150).

Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that in the hydraulic device (400) line sections (401, 403) from the fluid interfaces (430, 440) of the first heat exchanger (150) and the second heat exchanger (250) on the control valve ( 472), which is fluidically connected to the three-way switching valve (470), so that depending on the operating state of the hydraulic device (400), the first or the second or both heat exchangers (150, 250) can be connected to the heat pump (200).

Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic device (400) in a line section (406) has a first volumetric flow sensor (480) assigned to the heat pump (200).

Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic device (400) has temperature sensors (450, 452) which detect a temperature of a volume flow to the heat pump (200) and a volume flow coming from the heat pump (200) and/or that temperature sensors (454, 456, 458, 460) are arranged in line sections (401, 402, 403, 404) at the fluid interfaces (430, 440) of the heat exchangers (150, 250) in the hydraulic device (400).

Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that in the hydraulic device (400) a straight-way valve (474) between connections (203, 205) of the fluid interface (420) for a flow line (202) and a return line (204) of the heat pump (200) is arranged.

Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the first energy source (110) is designed as a latent heat store which has a housing (112) which is designed to be maintenance-free, in particular the housing (112) being made of plastic.

Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the first energy source (110) is designed as a gas condensing boiler.

Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the second energy source (210) is designed as an energy fence or as a solar/air collector.

Hydraulic device (400) for an energy supply system (100) at least claim 1 , comprising a fluid interface (420) for a heat pump (200), a fluid interface (430) for a first heat exchanger (150) of a first energy source (110) and a fluid interface (440) for a second heat exchanger (250 ) an at least second energy source (210), further comprising line sections (401, 402, ..., 409, 410) which the fluid interface (420) of the heat pump (200) with the fluid interfaces (430, 440) of Connect the heat exchanger (150, 250) fluidically.

hydraulic device claim 11 , characterized in that a controllable three-way switching valve (470), a controllable control valve (472) and a controllable straight-through valve (474) are provided, in particular the straight-through valve (474) between connections (203, 205) of the fluid interface (420 ) for a flow line (202) and a return line (204) of the heat pump (200) is arranged.

hydraulic device claim 11 or 12 , characterized in that a pump (490) is arranged in a line section (407), in particular with the line section (407) connecting the switching valve (470) and the control valve (472), in particular with one of the pumps ( 490) associated volume flow sensor (482) is arranged.

Hydraulic device according to one of Claims 12 until 13 , characterized in that the switching valve (470) is arranged in a line section (405) between the fluid interfaces (430, 440) of the first heat exchanger (150) and the second heat exchanger (250), of which a first line section (406) and a second line section (407) departing.

Hydraulic device according to one of Claims 12 until 14 , characterized in that the line sections (401, 403) from the fluid interfaces (430, 440) of the first heat exchanger (150) and the second heat exchanger (150) are brought together at the control valve (472) which is fluidly connected to the three-way Switching valve (470) is connected.

Hydraulic device according to one of Claims 11 until 15 , characterized in that a line section (406) has a first volume flow sensor (480) which is provided for detecting a volume flow to the fluid interface (420) of the heat pump (200).

Hydraulic device according to one of Claims 11 until 16 , characterized in that temperature sensors (450, 452) are provided, which detect a temperature of a volume flow to the fluid interface (420) and a volume flow coming from the fluid interface (420) of the heat pump (200) and/or that in Line sections (401, 402, 403, 404) at the fluid interfaces (430, 440) of the heat exchangers (150, 250) (400) temperature sensors (454, 456, 458, 460) are arranged.

Method for operating an energy supply system (100) according to one of Claims 1 until 10 , In which a first energy source (110) interact with a first heat exchanger (150), at least one second energy source (210) with a second heat exchanger (250) and a heat pump (200) via a hydraulic device (400), the fluid interfaces ( 420, 430, 440) for the heat pump (200), the first heat exchanger (150) and the second heat exchanger (250), as well as a control and/or regulation unit (300) that monitors the operating states of the hydraulic device (400) by means of a three-way - changeover valve (470), a control valve (472) and a straight-through valve (474), wherein, depending on the operating parameters of at least the heat pump (200), the hydraulic device (400) selectively connects the heat pump (200) to the first energy source (110 ) connects, in a second operating state, the heat pump (200) selectively with the second energy source (210) connects, and in a third operating state, the heat pump (200) both with the first and the second energy source (110, 210).

procedure after Claim 18 , characterized by the steps upon detection of a request for a heating operation of the heat pump (200): checking the actual temperature of the heat transfer fluid of the first and the second heat exchanger (150, 250); Determining a state of a control valve (472) of the hydraulic device (400) to which the heat exchangers (150, 250) are coupled; if a predetermined minimum temperature of a heat transfer fluid of one of the heat exchangers (150, 250) of the energy sources (110, 210) is reached or fallen below, adjusting the control valve (472) so that the other of the energy sources (110, 210) for heat input into the heat pump ( 200) is used when the heat transfer fluid of none of the heat exchangers (150, 250) of the energy sources (110, 210) reaches or falls below its specified minimum temperature, setting the control valve (472) so that both energy sources (110, 210) are used for heat input into the heat pump (200).

Procedure according to one of claims 18 until 19 , Characterized by the steps upon detection of a request for a cooling operation of the heat pump (200): checking the actual temperatures of the heat transfer fluid of the first and the second heat exchanger (150, 250) of the energy sources; Determining a state of a control valve (472) of the hydraulic device (400) to which the heat exchangers (150, 250) are coupled; if a temperature of the heat transfer fluid of one of the heat exchangers (150, 250) of one of the energy sources (110, 210) is too high for cooling operation of the heat pump (200), adjusting the control valve (472) so that the other of the energy sources (110, 210 ) for heat input into the heat pump (200) is used.

Procedure according to one of claims 18 until 20 , characterized in that with a latent heat storage device as the first energy source (110) there is a regeneration of storage medium (114) in the latent heat storage device by the first heat exchanger (150) supplying heat to the latent heat storage device.

procedure after Claim 21 , characterized in that with a latent heat accumulator as the first energy source (110), a release for the regeneration of storage medium (114) in the latent heat accumulator takes place depending on a temperature in the first heat exchanger (150), which is detected in the hydraulic device (400), and depending on takes place at a point in time up to which the latent heat accumulator is thermally discharged for cooling operation of the heat pump (200) coming as intended.