DE10246721A1 - Integriertes solares Energiesystem zur dezentralen multifunktionellen Energiebereitstellung - Google Patents

Integriertes solares Energiesystem zur dezentralen multifunktionellen Energiebereitstellung

Info

Publication number
DE10246721A1
DE10246721A1 DE10246721A DE10246721A DE10246721A1 DE 10246721 A1 DE10246721 A1 DE 10246721A1 DE 10246721 A DE10246721 A DE 10246721A DE 10246721 A DE10246721 A DE 10246721A DE 10246721 A1 DE10246721 A1 DE 10246721A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat
solar energy
solar
integrated solar
cold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10246721A
Other languages
English (en)
Inventor
Herbert Mueller
Marco Peter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HOCHSCHULE WISMAR FACHHOCHSCHU
Original Assignee
HOCHSCHULE WISMAR FACHHOCHSCHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HOCHSCHULE WISMAR FACHHOCHSCHU filed Critical HOCHSCHULE WISMAR FACHHOCHSCHU
Priority to DE10246721A priority Critical patent/DE10246721A1/de
Publication of DE10246721A1 publication Critical patent/DE10246721A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F24D11/0221Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system combined with solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/006Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the sorption type system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/18Optimization, e.g. high integration of refrigeration components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/06Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/60Planning or developing urban green infrastructure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiesystem zur Bereitstellung von Wärme, Kälte und elektrischer oder Antriebsenergie für dezentralen Einsatz auf der Basis der thermischen Nutzung der Solarstrahlung. Das Energiesystem ist als integriertes System gestaltet, indem eine Zentralbaugruppe aus Wärmeübertragern, einem oder mehreren Sorptionskreisläufen, einer als Verdichter oder Expander funktionierenden Kraft- und Arbeitsmaschine mittels Pumpen und Ventilen in flexibler Weise verschiedenartig so an die Solarthermiebaugruppe, an Wärmeübertrager zur Umgebung und an die Kälte- oder Wärmenutzungssysteme angeschlossen sind, daß mit diesem System verschiedene thermische Energieumwandlungen, wie sie von Wärmekraftmaschinen, Wärmepumpen, Wärmetransformatoren bekannt sind, realisiert werden können. Das ermöglicht durch diese multifunktionale Nutzung eine optimale Ausnutzung der Solarenergie bei unterschiedlichen Strahlungsverhältnissen, damit eine höhere Laufzeit der Anlagenkomponenten und damit eine Senkung der spezifischen Investaufwendungen. Der Einbau von Wärmespeichern in dieses System in bekannter Weise ist sinnvoll.

Description

    Anwendungsgebiet der Erfindung:
  • Die Nutzung der regenerativen Energien, darunter die thermische Nutzung der Sonnenenergie ("Solarthermie") ist eine Zukunftsaufgabe von globaler Dimension.
  • Die Erfindung
    • - betrifft die untereinander gekoppelte oder sequentielle Bereitstellung
      • - von Wärme für Heizung oder Warmwasserbereitung
      • - von Kälte für Klimatisierungs- oder einfache Kühlzwecke (z. B. Obst-/Gemüsekühlung)
      • - von elektrischer (oder Antriebs-)energie
      auf der Basis solarthermisch genutzter Sonnenenergie;
    • - ist vorzugsweise anzuwenden, wenn beim Anwender
      • - ein definiert zuordenbarer Bedarf an den vorgenannten Energieformen vorliegt
      • - Solarstrahlungsverhältnisse mit mindestens durchschnittlichen mitteleuropäischen Niveau vorliegen und
      • - geeignete Möglichkeiten zur Installation von Solaranlagen bestehen;
    • - ermöglicht infolge der Kopplung der verschiedenen Wandlungsmechanismen der Solarthermie in die jeweils bereitzustellende Energie im Sinne eines integrierten Energiesystems eine Erhöhung des Anlagenauslastungsgrades und damit eine Verringerung des spezifischen Investitionsaufwandes.
    Charakteristik bekannter technischer Lösungen
  • Die thermische Nutzung der Solarenergie für die jeweils einzelne Bereitstellung der drei Zielenergien Wärme, Kälte und Elektro- bzw. Antriebsenergie ist prinzipiell bekannt, entsprechende technische Systeme gehören zum Stand der Technik, z. B.
    • - auf dem Markt erhältliche solarthermische Heizungs- oder Warmwasserbereitungsysteme
    • - Wärmepumpen-Heizungssysteme mit solarthermisch erzeugter Kaltwärme, auch unter Nutzung von jahreszeitlich unterschiedlicher Solarthermietemperatur und Wärmespeichern wie in der Zeitschrift NEWS-Informationen für den Tiefbau, Heft 1/200 l beschrieben;
    • - Kälteerzeugung durch (z. B. solarthermisch erzeugte) Wärme mittels marktgängiger Absorptions- oder Adsorptionskälternaschinen
    • - solarthermische Kraftwerke wie z. B. in der Zeitschrift BWK53 (2001), 6, S. 55 ff beschrieben.
  • Der Grad der Anwendung dieser Systme ist aber - in Anbetracht der Kostenfreiheit der Solarstrahlung (!) - unbefriedigend. Die Ursache hierfür sind folgende, ebenfalls bekannte Besonderheiten der Solarstrahlung:
    • 1. Solarstrahlung ist zeitlich unkontinuierlich verfügbar, wobei das Schwanken der Strahlungsintensität infolge Wettereinfluß häufig nicht vorab bekannt ist;
    • 2. schwankende Strahlungsintensität bedeutet schwankendes Wärmeangebot bei konstant gehaltener Solarwärmetemperatur (oder schwankende Solarwärmetemperatur bei konstanter Wärmeabnahme), was für vorgegebene Nutzungszwecke hinderlich ist;
    • 3. Solarstrahlung tritt zwar überall flächenhaft verteilt auf, aber insgesamt mit einer im Verhältnis zu konventionellen Energieträgern sehr gern Energiedichte;
    • 4. Die Kosten für die Bereitstellung solarthermisch erzeugter Zielenergie werden- da die Solarstrahlung kostenfrei zur Verfügung steht - nur durch die Investkosten der Anlage bestimmt, die aber mit Rücksicht auf Merkmal 3. vergleichsweise sehr hoch ausfallen.
  • Zur Behebung der in den Merkmalen 1. bis 3. angesprochenen Mängel ist (neben Maßnahmen der Netzbildung und Speicherung) das Mittel der Integration durch Verknüpfung der Solaranlage mit konventioneller Energietechnik inform. sog. multivalenter Anlagen bekannt, z. B. die sog. "solarunterstützte Warmwasserbereitung" alternativ durch Solarthermie u./o. konventionellen Heizkesselbetrieb. Mit derartiger Multivalenttechnik wird der unter Merkmal 4 genannte Mangel zu hoher Investkosten nicht behoben, sondern im Gegenteil verstärkt. Bekannt ist weiterhin, daß Kostendämpfungseffekte u. a. durch apparatetechnisch verwirklichte Zweckekopplung (= "Funktionsintegration") erreicht werden können, bekannte Beispiele sind
    • - die Kraft-Wärme-Kältekopplung durch Blockheizkraftwerke (BHIKW) in Kopplung mit Ab- oder Adsorptionskälteanlagen zur sommerliche Kältebereitstellung;
    • - der sog. Wärmepumpentransformator, wie von Alefeld in der Zeitschrift BWK 33 (1981) 12, S. 486 ff. beschrieben
    • - solarautarke Versorgungssysteme für Inselbetrieb wie in OS DE 199 62 644 A1 beschrieben
    • - invers betreibbare Baugruppensysteme wie z. B. Elektroantriebssysteme für generatorisches Bremsen oder mit Elektromotor angetriebene Wasserpumpensysteme, die als Turbine- Generator-System umschaltbar sind, wie in Ebel, O. G.: Maschinelle und elektrische Anlagen in Wasserwerken, München: Oldenbourg beschrieben.
  • Diese Anwendungen gehen entweder nicht vorsätzlich von thermischer Nutzung der Solarenergie aus oder optimieren den Solarenergieeinsatz nicht entsprechend dem natürlich bedingten unterschiedlichen exergetischen Niveau (= Temp.) der Solarthermie-Wärme, wodurch Potenzen zur Investkostensenkung ungenutzt bleiben.
  • Darstellung der Erfindung
  • Der in den Patentansprüchen formulierten Erfindung liegt das Problem zugrunde, die spezifischen Investkosten solarthermischer Anlagen und damit deren Einsatzchancen dadurch zu verbessern, daß der Anlagenauslastungsgrad, also die Benutzungsdauer der Anlagenhauptbaugrupgen erhöht wird bei gleichzeitig sinkendem Energieverbrauch solcher Anlagenkomponenten mit Bedarf an konventionellen Energien.
  • Zur Erreichung dieses Ziels folgt als Aufgabe die Gestaltung eines integrierten Energiesystems auf der Basis der solarthermischen Nutzung der Solarstrahlung für die gekoppelte oder sequentielle Bereitstellung von Wärme, Kälte und Elektro- bzw. Antriebenergie mit den Mitteln der o. g. Funktionsintegration, indem möglichst alle genannten Zielenergien mit einem, verschiedenen Wirkungsprozesse erlaubenden, apparativ möglichst einfachen Apparatesystem realisiert werden, das die mit unterschiedlicher Temperatur anfallende Solarwärme optimal verwenden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe wie folgt gelöst:
    • 1. Es wird eine zentrale Baugruppe (ZB) so aus wenigen Hauptbaugruppen (HB) zusammengesetzt, so daß jede dieser HB an mehreren der folgenden physikalischen Wirkungsabläufe beteiligt wird:
      • - Wirkungsablauf wie in einem einfachen Wärmeübertrager (entspricht der üblichen Nutzung der Solarthermiewärme)
      • - Wirkungsablauf entsprechend rechtsläufigen Kreisprozessen wie in
        • - bekannten (einkomponentigen) Wärmekraftanlagen/Wärmekraftmaschinen
        • - mehrkomponentigen Sorptionskraftanlagen, vergl. OS DE 196 50 183 A1 bzw. US-Pat. 4 342 201
      • - Wirkungsablauf entsprechend bekannten linksläufigen Kreisprozessen wie in
        • - Kompressionskälteanlagen/-Wärmepumpen
        • - Sorptionskälteanlagen/-Wärmepumpen
      • - Wirkungsablauf wie in (Sorptions-)Wärmetransformatoren, vergl. auch OS DE 31 40 013 A1
      • - Wirkungsablauf wie in sog. Kompressions-Absorptionskälteanlagen/-wärmepumpen wie z. B. beschrieben bei Ziegler: Fo-berichte des Deutschen Kälte- und Klimatechnischen Vereins 34 (1998) 2. Aufl.
    • 2. Die zentrale Baugruppe konstituierende Hauptfunktionsgruppen (HF) sind mindestens
      • - als HF 1 ein in üblicher Weise funktionierendes Absorberkreislaufsystem mit Absorber/Desorber
      • - als HF 2 eine Baueinheit aus 2 Wärmeübertragern und dazwischenliegender Teilbaugruppe aus parallelgeschalteter Pumpe und Expansionsventil (= HF 2a) oder stattdessen ein zweites Absorberkreislaufsystem (HF 2b)
      • - als HF 3 eine Kraft- und Arbeitsmaschine zur Kraftumsetzung
    • 3. Die zentrale Baugruppe ZB wird durch Rohrleitungssysteme, clie Umwälzpumpen und Ventile i. allg. in sog. Beimischschaltung angeordnet haben, an die externen Wärmeübertragersysteme angeschlossen, nämlich
      • - an das Solarsystem zur Einspeisung der Solarwärme,
      • - an das Wärmenutzungssystem zur Abnahme der Wärme für Heiz- u./o. Warmwasserbereitungszwecke,
      • - an das Kältenutzungssystem zur Erfüllung von Kühlfunktionen und
      • - an ein Wärmeübertragersystem zur Wärmeübertragung an die Umgebung zwecks Aufnahme von Umgebungsenergie bei Wärmepumpenbetrieb oder zur Abgabe von Fortwärme
      in solcher Weise angeschlossen, daß jedes dieser vorgenannten Systeme an die zur Erfüllung der unter 1. genannten Wirkungsabläufe gerade nötige Hauptbaugruppe HB wahlweise angekoppelt werden kann.
    • 4. Für die jeweilige konkrete Zuordnung, d. h. jeweilige Einstellung der Ventile, wird eine elektronische Steuerung vorgesehen, der eine (die je nach Nutzeranforderungen bzw. je nach Solarangebot (Temperatur!) verschiedenen Wirkungsabläufe ermöglichende) Belegungstabelle der Ventilstellungen zugrunde zu legen ist.
    • 5. Für die Erfüllung der o. g. Wirkungsabläufe wie in Kraftmaschinen bzw. Kompressionskältemaschinen wird eine Kraft- und Arbeitsmaschine mit inverser Funktionsmöglichkeit, wie am Ende des Abschnitts "Charakteristik bekannter Lösungen" beschrieben, vorgesehen, um die Investkosten klein halten zu können. Hierfür werden Schraubenmaschinen oder Flügelzellenmaschinen in der Art gemäß Patent DE 43 04 423 als günstig angesehen.
    • 6. Zur besseren praktischen Realisierung und zur Verbesserung der energetischen Effektivität ist vor der Kraft- und Arbeitsmaschine bei Kraftmaschinenbetrieb (= Arbeitsweise als Expander) ein Wärmeübertrager zur Nutzung intern erzeugter oder extern zugeführter Wärme zwecks Überhitzung des Arbeitsmittels vorgesehen.
  • Der Einbau von Wärmespeichern, z. B. ins Solarsystem, in bekannter Weise ist zu empfehlen. Eine mehrstuflge Ausführung als Multi-effect-Anlage, vergl. US-Pat. 4 475 361, ist möglich.
  • Ausführungsbeispiel
  • Fig. 1 Integriertes Solarenergiesystem - Prinzipschaltbild der zentralen Baugruppe ZB
  • Fig. 2 Gesamtschaltplan des integrierten Solarenergiesystems (ISES)
  • Die praktische Verwirklichung des erfindungsgemäßen Systems fordert die Klärung zweier Fragen:
    • - welche der Zielenergien ist primär gefordert?
    • - welches Arbeitsmittel bzw. Arbeitsmittelpaar wird verwendet?
  • Nach der Beantwortung dieser Fragen richtet sich die Gestaltung des Systems im Detail. Für das Ausführungsbeispiel wird gewählt:
    • - Das System soll der Gebäudeklimatisierung dienen, einige Räume sind sind bei Raumtemperaturen um 0 . . . 5°C zu halten. Primär sind also die Zielenergien Wärme für Heizung und WW-Bereitung sowie Kälte relativ gering unter Umgebungstemperatur. Eine Nutzung der Solarwärme für eine Stromerzeugung (im Sommer!) ist als Kostensenkungsmaßnahme zusätzlich erwünscht.
    • - Als Arbeitsmittelpaar wird Ammoniak/Wasser gewählt mit Ammoniak als Kältemittel und Wasser als Lösungsmittel für die Sorptionsaufgaben. Entsprechend den Eigenschaften dieses Arbeitsmittelpaars hat das folgende Konsequenzen für die Hauptfunktionsgruppe HF 2:
      • - bei HF 2a ist ein Dephlegmator zur Ammoniakrektifikation zusätzlich erforderlich.
      • - bei HF 2b ist das zweite Absorbersystem durch den zweiten Lösungskreislauf selbst komplizierter, dafür ist dann aber ein Dephlegmator nicht erforderlich. (im VDI-Bericht 1457 (1999), S. 387 ff wird diese Lösung vorgeschlagen).
  • Im Ausführungsbeispiel wird die Ausführung mit HF 2a und zugehörig mit Dephlegmator gewählt.
  • Außerdem wird - weil nicht erfindungstypisch - zur Vereinfachung der Darstellung auf einen Einbau von praktisch aber sinnvollen Wärmespeichern verzichtet!
  • Entsprechend diesen Festlegungen zeigt Fig. 1 den Prinzipaufbau der zentralen Baugruppe ZB mit
    • - dem Lösungsmittelkreislauf LK als Hauptfunktionsgruppe HF 1.
    • - der kombinierten Wärmeübertragereinheit WÜE als Hauptfunktionsgruppe HF 2a
    • - der Kraft- und Arbeitmaschine KAM als Hauptfunktionsgruppe KAM sowie als Zusatzfunktionsgruppe
    • - dem Überhitzer Ü.
  • Notwendige Anschlüsse zu den externen Wärmeübertragersysterrien (vergl. Pos. 3 im Abschnitt "Darstellung der Erfindung") bzw. sinnvolle innere Verbindungen (als rekuperative Zirkulationssysteme RZ) sind in Fig. 1 gekennzeichnet.
  • Für die apparatetechnische Ausgestaltung werden in aus der Sorptionstechnik bekannter Weise bei Hochdruck- und Niederdruck arbeitende Funktionselemente zu Baugruppen zusammengefaßt, vergl. Fig. 2:
    Es werden baugleich (aber nicht gleich groß!) ein Niederdruck (ND-)- und ein Hochdruckteil (HD) vorgesehen,
    • - die im oberen Teil einen als Verdampfer oder Kondensator nutzbaren Wärmeübertrager (1) bei ND bzw (4) bei HD enthalten,
    • - die im unteren Teil einen als Absorber oder Desorber nutzbaren Wärmeübertrager (3) bei ND bzw. (6) bei HD enthalten,
    • - die im Mittelstück einen Dephlegmator (2) bei ND bzw. (5) bei HD enthalten, der aber nur bei Desorberbetrieb von (3) bzw. (5) aktiviert wird.
  • Zwischen ND- und HD-Teil werden der Überhitzer Ü (7) und die: Kraft- und Arbeitsmaschine KAM (8) angeordnet.
  • Zwischen (3) und (6) wird in üblicher Weise ein sog. "Temperaturwechsler" (9) vorgesehen. Externe Baugruppen sind die Wärmeübertragersysteme
    • - Solarkollektoranlage (10), gekennzeichnet durch Symbol "S"
    • - Übertragersystem zur Umgebung zur Aufnahme von Umgebungswärme oder zur Abgabe von Abwärme an die Umgebung (11); Symbol "U"
    • - Kältenutzungssystem (12); Symbol "K"
    • - Wärmenutzungssystem (13); Symbol "W",
    alle zur Realisierung der Beimischschaltungsregelung ausgeführt mit Pumpe (Symbol P) und Mischventil (Symbol MV).
  • Diese externen Baugruppen müssen je nach Art wahlweise an mehrere der Wärmeübertrager (1) bis (6) angeschlossen werden können, dazu dient das in Fig. I dargestellte Rohrleitungssystem mit entsprechenden Ventilen in Vorlauf (Symbol V) und Rücklauf (Symbol R). Die in Fig. 1 angegebene Ventilbezeichnung ist dann so zu lesen: Beispiel: Ventil 3WR heißt: es ist das Ventil des Rücklaufanschlusses der Baugruppe (3) an das Wärmenutzungssystem (13).
  • Neben Wirkungsabläufen, die das Niederdruckteil ND (I) bis (3) bzw. Hochdruckteil HD (4) bis (6) benötigen, ist auch eine direkte Verbindung des Solarsystems (10) zum Wärmenutzungssystem (13) nötig, um auch "übliche" Solarthermienutzung zu gewährleisten. Das wird durch die Umgänge/Ventile SWV/SWR in der Baugruppe (10) ermöglicht. Um Verdampfungen in den Baugruppen (1) und (4) sicher ausführen zu können, wird eine Teilumlaufschaltung mit Umwälzpumpen (14) vorgesehen.
  • Zur Demonstration des Funktionsverhaltens des ISES werde die Betriebsweise als Wärmepumpentransformator gewählt, bei der
    • - ein "normaler" Kompressionswärmepumpenbetrieb zur Erzeugung von Heizwärme aus niedrigwarmer, sonst nicht nutzbarer Solarwärme
    • - und ein Wärmetransformatorbetrieb zur Aufsplittung der gleichen niedrigwarmen Solarwärme in nutzbare Heizwärme und nutzlose Kaltwärme (Abgabe an die Umgebung) überlagert werden.
  • In diesem Fall arbeitet
    • - (4) als Verdampfer und (3) als Desorber, beide zur Aufnahme der niedrigwarmen Solarwärme
    • - (6) als Absorber zur Abgabe der erzeugten Nutz-(Heiz-)wärme
    • - (1) als Kondensator zur Abgabe der kalten Abwärme an die Umgebung.
  • Da (3) als Desorber arbeitet, muß der Dephlegmator (2) betrieben werden durch Anschluß an die Umgebungsbaugruppe (11). Der Dephlegmator (5) ist außer Betrieb zu setzen. Die KAM (8) arbeitet als Verdichter, insofern wird der Überhitzer (7) nicht benötigt. Damit ergibt sich folgende Schaltstellung der Ventile und Pumpen:
    • - offene Ventile: 1UV, 1UR, 2UV, 2UR, 3SV, 3SR, 4SV, 4SR, 6WV, 6WR, LVunt, L2ob, DV, L1unt,
    • - geschlossene Ventile: 1KKV, 1KR, 1SV, 1SR, 3UV, 3UR, 3WV, 3WR, 4UV, 4UR, 4WV, 4WR, 5UV, 5UR, 5WV, 5WR, 6SV, 6SR, 6UV, 6UR, SÜV, SÜR, WÜV, WÜKSWV, SWR, L1ob, L2unt, Lvob.
    • - Pumpen angeschaltet: LP, PS, PW, PU, KP, UWP2,
    • - Pumpen ausgeschaltet: PK, PÜ, UWP1.

Claims (4)

1. Integriertes solares Energiesystem (ISES) zur dezentralen Energiebereitstellung von Wärme, Kälte, Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß eine wirkungsbestimmende, aus definierten Hauptfunktionsgruppen HF bestehende Zentralbaugruppe (ZB) mit einer in üblicher Weise funktionierenden Solarthermieanlage und mit Wärmeübertrageranlagen zur Umgebung sowie dem Wärme- und Kältenutzer durch ein geeignetes Kanal- und Steuersystem (KSS) so zueinander funktionell-variabel gekoppelt werden, daß nutzungs- und solareinstrahlungsabhängig die optimale thermische Ausnutzung der angebotenen Solarstrahlung und damit eine ganzjährig optimierte Auslastung der Solarkollektoranlage und infolgedessen auch der anderen Baugruppen gewährleistet wird.
2. Integriertes solares Energiesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß bei ZB mindestens
als Hauptfunktionsgruppe HF1 ein in üblicher Weise funktionierendes Absorberkreislaufsystem,
als Hauptfunktionsgruppe HF2 eine Baueinheit aus 2 Wärmeübertragern mit dazwischenliegender Teilbaugruppe aus parallelgeschalteter Pumpe und Expansionsventil oder stattdessen ein zweites Absorberkreislaufssystem
als Hauptfunktionsgruppe HF3 eine Kraft- und Arbeitsmaschine zur Kraftumsetzung intern miteinander variabel verkoppelbar sind, womit ein Arbeiten z. B. als Wärmepumpe oder Kühlmaschine oder Wärmetransformator möglich ist und damit Funktionsvariabilität nach Anspruch 1 physikalisch abgesichert wird.
3. Integriertes solares Energiesystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei ZB in der Verbindung von HF 1 oder HF2 zu HF3 in Strömungsrichtung gesehen vor der Kraft- und Arbeitsmaschine ein Wärmeübertrager zur Aufheizung des Arbeitsmittelstroms mit intern in ZB erzeugter oder extern aus Solarenergie gewonnener Wärme angeordnet wird, womit die energetische Effektivität des Gesamtsystems verbessert werden kann.
4. Integriertes solares Energiesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit HF3 in Verbindung mit der angekoppelten Elektromaschine als Expander bei elektr. Generatorbetrieb oder als Verdichter bei Motorbetrieb arbeiten kann, wodurch die Investkosten des Gesamtsystems verringert werden können.
DE10246721A 2002-03-27 2002-10-02 Integriertes solares Energiesystem zur dezentralen multifunktionellen Energiebereitstellung Withdrawn DE10246721A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10246721A DE10246721A1 (de) 2002-03-27 2002-10-02 Integriertes solares Energiesystem zur dezentralen multifunktionellen Energiebereitstellung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10213645 2002-03-27
DE10246721A DE10246721A1 (de) 2002-03-27 2002-10-02 Integriertes solares Energiesystem zur dezentralen multifunktionellen Energiebereitstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10246721A1 true DE10246721A1 (de) 2003-10-09

Family

ID=27815974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10246721A Withdrawn DE10246721A1 (de) 2002-03-27 2002-10-02 Integriertes solares Energiesystem zur dezentralen multifunktionellen Energiebereitstellung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10246721A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2218978A1 (de) 2009-02-17 2010-08-18 Cockerill Maintenance & Ingéniérie Fahnenwärmetauscher
WO2011054383A1 (de) * 2009-11-04 2011-05-12 Aeteba Gmbh Kompakte kälteeinheit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2218978A1 (de) 2009-02-17 2010-08-18 Cockerill Maintenance & Ingéniérie Fahnenwärmetauscher
WO2010094618A1 (fr) 2009-02-17 2010-08-26 Cockerill Maintenance & Ingenierie Échangeur de chaleur en drapeau
WO2011054383A1 (de) * 2009-11-04 2011-05-12 Aeteba Gmbh Kompakte kälteeinheit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2411308C2 (de) Heizungsanlage mit mindestens einer Wärmepumpe
DE202006009538U1 (de) Wärmepumpenanordnung
EP1488080A1 (de) Kraftwerk zur k lteerzeugung
DE19740398A1 (de) Kraft-Wärme-gekoppelte Einrichtung zur Energieversorgung
EP1772687A2 (de) Klimagerät und Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes
DE10133733B4 (de) Kraft-Wärme-Kopplungssystem
WO2016055263A1 (de) Vorrichtung und verfahren für den betrieb einer wärmeübergabestation
EP0008680A2 (de) Verfahren zur Erzeugung von Wärmeenergie durch Kombination der Kraft-Wärme-Kopplung mit der Wärmepumpe
DE202004008964U1 (de) Niedrigenergie-Haus
EP2299098A2 (de) Anlage zur Bereitstellung von Wärmeenergie
EP2458304A2 (de) Wärmepumpenanlage umfassend eine Wärmepumpe sowie Verfahren zum Betrieb einer derartigen Wärmepumpenanlage
DE10246721A1 (de) Integriertes solares Energiesystem zur dezentralen multifunktionellen Energiebereitstellung
DE10108768C2 (de) Absorptionskälteanlage mit Niedertemperaturnutzung
WO2011045047A2 (de) (o) rc-verfahren für die abwärmenachverstromung bei biomasseverbrennung, sowie entsprechende einrichtung
DE202009016576U1 (de) Vorrichtung zur Wärmegewinnung umfassend zwei Wärmepumpen
DE2528736A1 (de) Waermepumpe mit thermischem antrieb
EP2321590A2 (de) Kompakte resorptionsmaschine
EP1108964B1 (de) Adsorptionswärmepumpe mit mehreren Modulen
DE202004021572U1 (de) Vorrichtung zur Wärmezu- und/oder -abfuhr zu Verbrauchern mit Solarabsorbern mit Anbindung an Wärmepumpen und hydraulischer Umschaltung als Kältemaschine mit Abwärmvernichtung über die Solarabsorber
DE3010389A1 (de) System zur erzeugung von mechanischer und/oder elektrischer energie unter nutzung von umgebungswaerme
EP2564036A2 (de) Kopplungssystem für eine hybridenergieanlage
DE102007062342B4 (de) Verfahren und Anordnung zur Erhöhung des Temperaturniveaus im Kreislauf solarthermischer Anlagen oder Blockheizkraftwerke
DE4437950C2 (de) Raumheizeinrichtung
DE202014003951U1 (de) Energieversorgungseinrichtung für Wärmepumpen und/oder Klimageräte
Duffie et al. Review of solar cooling

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee