DE102021119104A1 - Wärmenetz zum Wärmetransport und Verfahren zum Wärmetransport - Google Patents

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Abstract

Die Offenbarung betrifft ein Wärmenetz (1) zum Wärmetransport von zumindest einem Wärmeerzeuger (2) an zumindest einen Verbraucher (3) mit einem vollständig im Erdreich verlaufenden Wärmetransportmedium-Kreislauf (4) mit einer Zulaufleitung (5), welche einen Wärme des Wärmeerzeugers (2) aufnehmenden Wärmetauscher (6) mit dem Verbraucher (3) verbindet, und einer Rücklaufleitung (8), welche den Verbraucher (3) mit dem Wärmetauscher (6) verbindet, wobei eine Temperatur eines innerhalb des Wärmetransportmedium-Kreislaufs (4) strömenden Wärmetransportmediums niedriger oder gleich der Temperatur des den Wärmetransportmedium-Kreislauf (4) umgebenden Erdreichs ist. Ferner betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Wärmetransport von zumindest einem Wärmeerzeuger (2) an zumindest einen Verbraucher (3) über ein Wärmenetz (1).

Description

  • Die Offenbarung betrifft ein (Fern-)Wärmenetz zum Wärmetransport von zumindest einem Wärmelieferanten/Wärmeerzeuger an zumindest einen Verbraucher mit einem vollständig im Erdreich, insbesondere im frostfreien Bereich, verlaufenden Wärmetransportmedium-Kreislauf mit einer Zulaufleitung, welche einen Wärme des Wärmeerzeugers aufnehmenden Wärmetauscher mit dem Verbraucher verbindet, und einer Rücklaufleitung, welche den Verbraucher mit dem Wärmetauscher verbindet.
  • Bisher wird der größte Teil anfallender Prozesswärme bei der Nutzung industrieller Anlagen ungenutzt in die Kanalisation oder an die Umgebung abgegeben, da üblicherweise das Temperaturniveau (ca. 10°C bis 35°C) zu niedrig ist, um diese Wärme nutzbar zu machen. Auch der Transport von Abwärme über längere Strecken ist bisher nicht wirtschaftlich darstellbar. Die Kosten isolierter Leitungen und die trotz Isolierung auftretenden, thermischen Verluste machen jegliche Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zunichte.
  • Um Wärme vom Erzeuger zum Verbraucher zu transportieren, werden i.d.R. Leitungen verlegt, durch die die Wärme mittels eines temperierten Mediums zum Verbraucher und entwärmt wieder zurück transportiert wird. Die dabei in Abhängigkeit des Temperaturniveaus auftretenden Verluste lassen sich nur mit technisch großem Aufwand reduzieren. Hierfür werden verschiedene Arten thermischer Isolierungen verwendet. Diese Tatsache hat zur Entwicklung von „kalten Netzen“ mit Systemtemperaturen unterhalb der Erdreichtemperatur geführt. Werden kalte Netze mit Wärme versorgt, unterliegt die Strecke zwischen Wärmeerzeuger und Netz, bzw. dem Speicher wiederum thermischer Verluste, da die Wärme auf einem Temperaturniveau vorliegt, welches deutlich über der durchschnittlichen Erdreichtemperatur liegt
  • Der Stand der Technik hat demnach immer den Nachteil, dass auftretende thermische Verluste nur mit technisch großem Aufwand, wie beispielsweise kostenintensiven Isolierungen reduziert werden können.
  • Es ist also die Aufgabe der Offenbarung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein kostengünstiges und thermisch effizientes Wärmenetz bereitgestellt werden, welches nahezu die gesamte anfallende Abwärme eines Wärmeerzeugers nutzbar macht.
  • Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung offenbarungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Temperatur eines innerhalb des Wärmetransportmedium-Kreislaufs strömenden Wärmetransportmediums niedriger oder gleich der Temperatur des den Wärmetransportmedium-Kreislauf umgebenden Erdreichs ist.
  • Dies hat den Vorteil, dass ein Gefrieren des Wärmetransportmediums ausgeschlossen werden kann, was kostenintensive Isolierungen der Leitungen des Wärmetransportmedium-Kreislauf obsolet macht.
  • Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung kann zur Speicherung von Wärme zwischen dem Wärmetransportmedium-Kreislauf und dem Verbraucher ein Energiespeicher zwischengeschalten sein. D.h. die Zulaufleitung verbindet den Wärmetauscher fluidisch mit dem Energiespeicher, so dass das Wärmetransportmedium von dem Wärmetauscher hin zu dem Energiespeicher strömen kann, und die Rücklaufleitung verbindet den Energiespeicher fluidisch mit dem Wärmetauscher, so dass das Wärmetransportmedium von dem Energiespeicher hin zu dem Wärmetauscher strömen kann. Dabei kann es von besonderem Vorteil sein, wenn der Energiespeicher ein Latentwärmespeicher, insbesondere ein Eisspeicher, ist. Mit Zwischenschaltung des Energiespeichers können große Energiemengen aus dem Wärmeerzeuger zwischengespeichert werden und bei Bedarf an den Verbraucher bzw. die Verbraucher abgegeben werden. D.h. der Energiespeicher sorgt für einen kostengünstigen Ausgleich der Differenz zwischen angebotener und nachgefragter Wärme.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Zulaufleitung und/oder die Rücklaufleitung als Erdwärmeabsorber ausgebildet sein. Somit kann das Wärmetransportmedium beim Durchströmen der Zulaufleitung bzw. der Rücklaufleitung zusätzliche thermische Energie aus dem Erdreich aufnehmen, was sich positiv auf die Energiebilanz des Wärmenetzes auswirkt und demzufolge die thermische Effizienz zusätzlich erhöht.
  • Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, wenn die Temperatur des Wärmetransportmediums in der Zulaufleitung niedriger oder gleich der Temperatur des die Zulaufleitung umgebenden Erdreichs ist und die Temperatur des Wärmetransportmediums in der Rücklaufleitung niedriger oder gleich der Temperatur des die Rücklaufleitung umgebenden Erdreichs ist. Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn die Temperatur des Wärmetransportmediums in der Zulaufleitung 8°C bis 10°C ist und/oder die Temperatur des Wärmetransportmediums in der Rücklaufleitung 0°C bis 2°C ist, wohingegen die Temperatur des Erdreichs ca. 10°C bis 12°C ist. Somit stellen die Zulaufleitung und die Rücklaufleitung Wärmesenken dar, welche demzufolge mittels Wärmeleitung (Konduktion) aus dem Erdreich erwärmt werden. D.h. zusätzlich zu der Wärme des Wärmeerzeugers kann auch die Wärme des Erdreichs durch den zumindest einen Verbraucher genutzt werden, was sich positiv auf die thermische Effizienz des offenbarungsgemäßen Wärmenetzes auswirkt.
  • Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn das Wärmetransportmedium Wasser ist, da somit im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, bei welchen Frostschutzmittel-Wasser-Gemische eingesetzt werden, auf kostenintensive Maßnahmen zur Leckage-Verhinderung verzichtet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Zulaufleitung und/oder die Rücklaufleitung unisolierte Leitungen/Rohre, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polyethylen, sein. Da der Wärmetransportmedium-Kreislauf im frostfreien Bereich des Erdreichs liegt, kann ein Gefrieren ausgeschlossen werden und es können unisolierte Leitungen verwendet werden. Somit können die Kosten effektiv verringert werden.
  • Ferner kann es auch zweckmäßig sein, wenn der zumindest eine Wärmeerzeuger eine industrielle Anlage ist, deren Abwärme der Wärmetauscher aufnimmt. Somit kann verloren geglaubte Energie in Form der Abwärme aus einem in der industriellen Anlage durchgeführten Prozess nutzbar gemacht werden. So können Energiekosten effektiv gesenkt werden.
  • Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass der zumindest eine Verbraucher ein Gebäude (Wohnhaus) oder eine Vielzahl an Gebäuden ist, das/die mit dem Energiespeicher Wärme austauscht. So kann das zumindest eine Gebäude in einem Heizbetrieb Wärme von dem Energiespeicher aufnehmen und in einem Kühlbetrieb Wärme an den Energiespeicher abgeben. D.h. das Wärmenetz gemäß der vorliegenden Offenbarung kann zum Klimatisieren von mehreren Gebäuden eingesetzt werden. Aufgrund der hohen thermischen Effizienz kann somit die Klimatisierung schadstoffarm und mit verringertem CO2-Ausstoß sichergestellt werden.
  • Ferner betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Wärmetransport von zumindest einem Wärmeerzeuger an zumindest einen Verbraucher über ein Wärmenetz mit einem vollständig im Erdreich verlaufenden Wärmetransportmedium-Kreislauf mit einer Zulaufleitung, welche einen Wärme des Wärmeerzeugers aufnehmenden Wärmetauscher mit einem Wärme mit dem Verbraucher austauschenden Energiespeicher fluidisch verbindet, und einer Rücklaufleitung, welche den Energiespeicher mit dem Wärmetauscher fluidisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme von dem Wärmeerzeuger über den Wärmetauscher auf das Wärmetransportmedium übertragen wird und das Wärmetransportmedium, während es durch die Zulaufleitung strömt, Wärme des die Zulaufleitung umgebenden Erdreichs aufnimmt, bevor das Wärmetransportmedium seine Wärme an den Energiespeicher abgibt. Dabei kann das Wärmetransportmedium, während es durch die Rücklaufleitung strömt, zudem Wärme des die Rücklaufleitung umgebenden Erdreichs aufnehmen.
  • Mit anderen Worten verfolgt der in dieser Offenbarung dargestellte innovative Ansatz den Weg, die Temperatur des Transportmediums (Wasser) über die komplette Strecke zwischen Wärmeerzeuger und Verbraucher auf einem Temperaturniveau zu halten, welches maximal der Temperatur des die Leitung umgebenen Erdreichs entspricht (ca. 8° bis 12°C). Auf eine thermische Isolierung der Leitung kann komplett verzichtet werden, die thermischen Verluste reduzieren sich auf null. Das Verfahren zur kontrollierten Temperaturanpassung des Wärmeträgermediums basiert auf den Komponenten Wärmelieferant, Wärmeüberträger, Leitungen, Wärmetransportmedium/ Speichermedium und Wärmespeicher. Unabhängig des vom Wärmelieferanten zur Verfügung gestellten Temperaturniveaus werden Wärmeüberträger und Volumenströme so ausgelegt, dass sich im gesamten Leitungsnetz die Temperaturen unterhalb, bzw. maximal auf dem Temperaturniveau des Erdreichs bewegen. Nahezu während der gesamten Heizperiode liegt die Temperatur des Speichermediums (Wasser), welches auch dem Wärmetransportmedium entspricht, bei konstant 0,0°C. Bei dem innovativen Ansatz gemäß der vorliegenden Offenbarung wird die Wärme nicht auf einem hohen Temperaturniveau vom Wärmelieferanten zum Speicher transportiert, sondern das Wärmetransportmedium (Wasser) wird aus dem Wärmespeicher mit 0°C entnommen und über die Leitung zum Wärmeüberträger des Wärmelieferanten geführt. Auf dem Weg zum Wärmelieferanten nimmt das Wärmetransportmedium Wärme aus dem Erdreich auf, die Leitung wird so zum Erdwärmeabsorber. Der Volumenstrom des Wärmetransportmediums ist so groß bemessen, dass die Temperatur des den Wärmeüberträger verlassenden Wärmetransportmediums niedriger ist als die Erdreichtemperatur. Auf dem Rückweg zum Wärmespeicher nimmt das Wärmetransportmedium weiterhin Wärme aus dem Erdreich auf, was nicht nur die Vor-, sondern auch die Rücklaufleitung zum Erdwärmeabsorber macht. Die Energiebilanz dieses Systems weist den vom Wärmelieferanten über den Wärmeüberträger zur Verfügung gestellten Wärmestrom aus, der ohne thermische Verluste bis in den Speicher transportiert wird. Darüber hinaus wird die Energiebilanz ergänzt durch den positiven Wärmestrom aus dem Erdreich in die Vor- und -Rücklaufleitung des Leitungsnetzes. Es ist von Vorteil und nur in Kombination mit dem Eisspeicher möglich, dass das Wärmetransportmedium mit exakt 0,0°C in Richtung Wärmelieferant geschickt werden kann. Auf diese Weise erreicht die Temperarturdifferenz zwischen Wärmetransportmedium (Wasser) und Erdreich ein Maximum, was dem Wärmestrom aus dem Erdreich in die Leitung maximiert. Mit einem Gemisch aus Wasser und Glykol wären zwar niedrigere Leitungstemperaturen möglich, dies wäre aber nicht zielführend, da aufgrund wasserrechtlicher Anforderungen eine einfache Leitungsführung (ohne Leckageüberwachung) nicht möglich wäre. Dies ist nur mit reinem Wasser als Wärmetransportmedium möglich. Das Verfahren erschließt Wärmemengen, die heute wirtschaftlich nicht nutzbar gemacht werden können und ungenutzt die Umwelt belasten. Auf diese Weise können nahezu alle heute ungenutzten Wärme- und Abwärmemengen zurückgewonnen, über das Speichersystem zwischengespeichert und mittels Wärmepumpen dem Verbraucher zur Verfügung gestellt werden. Das Verfahren funktioniert in Verbindung mit einem Niedertemperaturspeicher, wie es der Eisspeicher ist, oder einem kalten Nahwärmenetz mit Temperaturen unterhalb der Erdreichtemperatur. Es ist zu gewährleisten, dass die Leitungen so tief vergraben sind, dass diese immer im frostfreien Bereich liegen.
  • D.h. das Temperaturniveau der Abwärme wird noch vor der Einleitung auf etwa die Temperatur des Erdreichs reduziert, ohne jedoch die thermische Energiemenge zu reduzieren. Der Transport über beliebige Entfernungen kann nun ohne thermische Verluste erfolgen. Einfache, nicht isolierte Kunststoffleitungen ermöglichen zudem eine kostengünstige Leitungsführung. Mit der heute zur Verfügung stehenden Abwärme könnten ganze Wohnquartiere CO2-neutral beheizt werden. Da sich aber Angebot und Nachfrage nicht immer decken, muss ein ausreichend großer Speicher diese Differenzen zuverlässig ausgleichen. Ein Eisspeicher kann hier die Rolle eines Latentwärmespeichers übernehmen, extrem kostengünstig sehr hohe Energiemengen zwischenlagern und diese den Verbrauchern jederzeit zur Verfügung stellen. So können einzelne Verbraucher aus dem Eisspeicher ganzjährig mit regenerativer Energie versorgt werden. Im Winter können die Verbraucher mit Wärme versorgt werden und im Sommer mit Kälte/Kühle.
  • Die Offenbarung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Wärmenetzes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
  • Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Offenbarung.
  • 1 zeigt ein Wärmenetz 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, um Wärme/thermische Energie von einem Wärmeerzeuger 2 an einen Verbraucher 3 über einen Wärmetransportmedium-Kreislauf 4 zu übertragen. Hierfür weist der Wärmetransportmedium-Kreislauf 4 eine Zulaufleitung 5, welche einen Wärmetauscher 6 fluidisch mit einem Eisspeicher 7 verbindet, und eine Rücklaufleitung 8, welche den Eisspeicher 7 fluidisch mit dem Wärmetausche 6 verbindet, auf. Innerhalb des Wärmetransportmedium-Kreislaufs 4 strömt Wasser als ein Wärmetransportmedium. Mit anderen Worten, strömt Wasser in der Zulaufleitung 5 von dem Wärmetauscher 6 hin zu dem Eisspeicher 7 und in der Rücklaufleitung 8 von dem Eisspeicher 7 zurück zu dem Wärmetauscher 6.
  • Wie in 1 zu sehen, ist der Wärmeerzeuger 2 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine industrielle Anlage, deren Abwärme dem Wärmetauscher 6, beispielsweise über eine Abwärmeleitung 9, in welcher ein Abwärmetransportmedium strömt, zugeführt wird. D.h. die im Betrieb der industriellen Anlage entstehende und nicht weiter in der industriellen Anlage nutzbare (Prozess-)Wärme wird dem Wärmetauscher 6 zugeleitet. In dem Wärmetauscher 6 tauschen das Abwärmetransportmedium und das in dem Wärmetransportmedium-Kreislauf 4 strömende Wasser Wärme aus, so dass sich das Wasser erwärmt. Das so erwärmte Wasser strömt nun über die Zulaufleitung 5 in den Eisspeicher 7.
  • In dem Eisspeicher 7 lagert ein Speichermedium, welches in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dem Wärmetransportmedium, d.h. Wasser, entspricht. Wenn nun das in dem Wärmetauscher 6 durch die Abwärme des Wärmeerzeugers 2 erwärmt Wasser in den Eisspeicher 7 einströmt, führt das Wasser dabei seine thermische Energie mit und gibt diese an ein innerhalb eines wendelartigen Wärmetauschersystems des Eisspeichers 7 strömendes Kältemittel/Sole ab. Da das in den Eisspeicher 7 strömende Wasser kontinuierlich seine Wärme an den Kältemittel/Sole-Wärmetauscher abgibt, gefriert es dabei allmählich.
  • Das so erwärmte Kältemittel/Sole strömt in einem Kältemittelkreislauf 10 hin zu dem Verbraucher 3, wo es seine thermische Energie an diesen abgibt, bevor es wieder zu dem Eisspeicher 7 zurückströmt. In dem in 1 gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist als Verbraucher 3 ein Gebäude, insbesondere ein Wohnhaus, vorgesehen. D.h. das von dem Eisspeicher 7 wegströmende, erwärmte Kältemittel gibt seine thermische Energie an das Gebäude, beispielsweise über eine Wärmepumpe, ab, um dieses in einem Heizbetrieb zu heizen. In einem Kühlbetrieb kann das Kältemittel/Sole auch thermische Energie von dem Verbraucher 3, d.h. dem Gebäude, aufnehmen, um das Gebäude dabei zu kühlen. Die aufgenommene Wärme gibt das Kältemittel/Sole dabei an den Eisspeicher 7 ab, so dass dieser regeneriert werden kann.
  • Das Speichermedium (Wasser) in dem Eisspeicher 7 hat im Wesentlichen während des gesamten Betriebs eine Temperatur um den Gefrierpunkt, d.h. bei konstant 0,0°C. Somit hat auch das abgekühlte Wasser, welches aus dem Eisspeicher 7 zurück in die Rücklaufleitung 8 strömt, eine Einströmtemperatur von 0,0°C. D.h. das abgekühlte Wasser strömt durch die Rücklaufleitung 8 zurück zum Wärmetauscher 6, wo es sich aufgrund der Abwärme des Wärmeerzeugers 2 wieder erwärmt. Mit dem Wärmenetz 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann demzufolge nahezu die komplette Abwärme des Wärmeerzeugers 2 genutzt werden.
  • Wie in 1 gezeigt, ist das Wärmenetz 1, insbesondere der Wärmetauscher 6, der Wärmetransportmedium-Kreislauf 4 und der Eisspeicher 7, im Erdreich im frostfreien Bereich vergraben. Dabei liegt das Wärmenetz 1 so tief, dass die Temperatur des den Wärmetransportmedium-Kreislauf 4 umgebenden Erdreichs dauerhaft größer oder gleich der Temperatur des Wärmetransportmediums (Wasser) in der Zulaufleitung 5 und der Rücklaufleitung 8 ist. Anders ausgedrückt, ist die Temperatur des Wassers in der Zulaufleitung 5 niedriger oder gleich der Temperatur des die Zulaufleitung 5 umgebenden Erdreichs und die Temperatur des Wärmetransportmediums in der Rücklaufleitung 8 ist niedriger oder gleich der Temperatur des die Rücklaufleitung 8 umgebenden Erdreichs. Somit fungieren die Zulaufleitung 5 und die Rücklaufleitung 8 zusätzlich als Erdwärmeabsorber, indem sie über ihre Leitungswandungen konduktiv thermische Energie aus dem Erdreich aufnehmen. Da die Temperatur des Wassers in der Zulaufleitung 5 und in der Rücklaufleitung 8 unterhalb der Temperatur des umgebenden Erdreichs ist, fließen Wärmeströme aus dem Erdreich hin zu der Zulaufleitung 5 und der Rücklaufleitung 8, wodurch das Wasser innerhalb der Leitungen 5, 8 zusätzlich erwärmt wird. Da somit auch thermische Energie des Erdreichs genutzt werden kann, erhöht sich die Energiebilanz des Wärmenetzes 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • In dem in 1 gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Wärmenetz 1 so tief im Erdreich vergraben, dass die Temperatur des Erdreichs bei ca. 10°C liegt. Das aus dem Eisspeicher 7 strömende Wasser hat, wie vorstehend erwähnt, eine Temperatur von 0,0°C beim Eintritt in die Rücklaufleitung 8. Beim Durchströmen der Rücklaufleitung 8 erhöht sich nun durch Aufnahme der thermischen Energie des Erdreichs die Temperatur des Wassers, so dass das Wasser vor dem Eintritt in den Wärmetauscher 2 eine Temperatur von ca. 2°C hat. Über den Wärmetauscher 6 wird das Wasser nun durch die Abwärme des Wärmeerzeugers 2 erhöht. Dabei ist der Volumenstrom des Wassers ist so groß bemessen, dass die Temperatur des den Wärmetauscher 6 verlassenden Wärmetransportmediums niedriger ist als die Temperatur des Erdreichs. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Wasser über den Wärmetauscher 6 auf ca. 8°C erhöht. Das so erwärmte Wasser strömt nun, wie vorstehend beschrieben, durch die Zulaufleitung 5 hin zu dem Eisspeicher 7, wobei es entlang der Zulaufleitung 5 zusätzlich thermische Energie aus dem Erdreich aufnimmt, bevor es mit ca. 10°C in den Eisspeicher 7 einströmt und dabei seine thermische Energie an das Speichermedium abgibt.
  • Wenn das Wärmenetz 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie vorstehend erwähnt, im frostfreien Bereich in dem Erdreich vergraben ist, ist ein Vereisen der Zulaufleitung 5 und der Rücklaufleitung 8 bzw. ein Gefrieren des Wärmetransportmediums ausgeschlossen. Somit kann auf eine Isolierung der Leitungswandungen der Zulaufleitung 5 und der Rücklaufleitung 8 verzichtet werden, was wiederum den konduktiv aus dem Erdreich übertragenen Wärmestrom erhöht.
  • In anderen Worten ausgedrückt, liegt die Temperatur des Speichermediums (Wasser), welches auch dem Wärmetransportmedium entspricht, in dem Eisspeicher 7 nahezu während der gesamten Heizperiode bei konstant 0,0°C. D.h. die Wärme wird nicht auf einem hohen Temperaturniveau vom Wärmeerzeuger 2 zum Eisspeicher 7 transportiert, sondern das Wärmetransportmedium (Wasser) wird aus dem Eisspeicher 7 mit 0°C entnommen und über die Rücklaufleitung 8 zum Wärmetauscher 6 des Wärmeerzeugers 2 geführt. Auf dem Weg zum Wärmeerzeuger 2 nimmt das Wärmetransportmedium Wärme aus dem Erdreich auf, die Rücklaufleitung 8 wird so zum Erdwärmeabsorber. Der Volumenstrom des Wärmetransportmediums ist dabei so groß bemessen, dass die Temperatur des den Wärmetauscher 6 verlassenden Wärmetransportmediums niedriger ist als die Erdreichtemperatur. Auf dem Weg zum Eisspeicher 7 durch die Zulaufleitung 5 nimmt das Wärmetransportmedium weiterhin Wärme aus dem Erdreich auf, was nicht nur die Zulaufleitung 5, sondern auch die Rücklaufleitung 8 zum Erdwärmeabsorber macht. Die Energiebilanz des Wärmenetzes 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist den vom Wärmeerzeuger 2 über den Wärmetauscher 6 zur Verfügung gestellten Wärmestrom aus, der ohne thermische Verluste bis in den Eisspeicher 7 transportiert wird. Darüber hinaus wird die Energiebilanz ergänzt durch den positiven Wärmestrom aus dem Erdreich in die Zulaufleitung 5 und die Rücklaufleitung 8 des Wärmetransportmedium-Kreislaufs 4. Es ist von Vorteil und nur in Kombination mit dem Eisspeicher 7 möglich, dass das Wärmetransportmedium mit exakt 0,0°C in Richtung Wärmeerzeuger geschickt werden kann. Auf diese Weise erreicht die Temperarturdifferenz zwischen dem Wärmetransportmedium (Wasser) und dem Erdreich ein Maximum, was den Wärmestrom aus dem Erdreich in die Zulaufleitung 5 und die Rücklaufleitung 8 des Wärmetransportmedium-Kreislaufs 4 maxim iert.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wärmenetz
    2
    Wärmeerzeuger
    3
    Verbraucher
    4
    Wärmetransportmedium-Kreislauf
    5
    Zulaufleitung
    6
    Wärmetauscher
    7
    Eisspeicher
    8
    Rücklaufleitung
    9
    Abwärmeleitung
    10
    Kältemittel/Solekreislauf

Claims (10)

  1. Wärmenetz (1) zum Wärmetransport von zumindest einem Wärmeerzeuger (2) an zumindest einen Verbraucher (3) mit einem vollständig im Erdreich verlaufenden Wärmetransportmedium-Kreislauf (4) mit einer Zulaufleitung (5), welche einen Wärme des Wärmeerzeugers (2) aufnehmenden Wärmetauscher (6) mit dem Verbraucher (3) verbindet, und einer Rücklaufleitung (8), welche den Verbraucher (3) mit dem Wärmetauscher (6) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur eines innerhalb des Wärmetransportmedium-Kreislaufs (4) strömenden Wärmetransportmediums niedriger oder gleich der Temperatur des den Wärmetransportmedium-Kreislauf (4) umgebenden Erdreichs ist.
  2. Wärmenetz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Speicherung von Wärme zwischen dem Wärmetransportmedium-Kreislauf (4) und dem Verbraucher (3) ein Energiespeicher (7) zwischengeschalten ist.
  3. Wärmenetz (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (7) ein Latentwärmespeicher, insbesondere ein Eisspeicher (7), ist.
  4. Wärmenetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufleitung (5) und/oder die Rücklaufleitung (8) als Erdwärmeabsorber ausgebildet ist.
  5. Wärmenetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Wärmetransportmediums in der Zulaufleitung (5) niedriger oder gleich der Temperatur des die Zulaufleitung (5) umgebenden Erdreichs ist und die Temperatur des Wärmetransportmediums in der Rücklaufleitung (8) niedriger oder gleich der Temperatur des die Rücklaufleitung (8) umgebenden Erdreichs ist.
  6. Wärmenetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransportmedium Wasser ist.
  7. Wärmenetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufleitung (5) und/oder die Rücklaufleitung (8) unisolierte Leitungen/Rohre, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polyethylen, sind.
  8. Wärmenetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Wärmeerzeuger (2) eine industrielle Anlage ist, deren Abwärme der Wärmetauscher (6) aufnimmt.
  9. Wärmenetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Verbraucher (3) ein Gebäude ist, das mit dem Energiespeicher (7) Wärme austauscht.
  10. Verfahren zum Wärmetransport von zumindest einem Wärmeerzeuger (2) an zumindest einen Verbraucher (3) über ein Wärmenetz (1), vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, und/oder mit einem vollständig im Erdreich verlaufenden Wärmetransportmedium-Kreislauf (4) mit einer Zulaufleitung (5), welche einen Wärme des Wärmeerzeugers (2) aufnehmenden Wärmetauscher (6) mit einem Wärme mit dem Verbraucher (3) austauschenden Energiespeicher (7) fluidisch verbindet, und einer Rücklaufleitung (8), welche den Energiespeicher (7) mit dem Wärmetauscher (6) fluidisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme von dem Wärmeerzeuger (2) über den Wärmetauscher (6) auf das Wärmetransportmedium übertragen wird und das Wärmetransportmedium, während es durch die Zulaufleitung (5) strömt, Wärme des die Zulaufleitung (5) umgebenden Erdreichs aufnimmt, bevor das Wärmetransportmedium seine Wärme an den Energiespeicher (7) abgibt.
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