DE202007008712U1

DE202007008712U1 - Stromerzeugende Heizung

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Publication number: DE202007008712U1
Application number: DE202007008712U
Authority: DE
Original assignee: Res - Rationelle Energie Sued GmbH; RES RATIONELLE EN SUED GmbH
Current assignee: Res - Rationelle Energie Sued GmbH; RES RATIONELLE EN SUED GmbH
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: DE102008019614A1

Abstract

Stromerzeugende Heizung, dadurch gekennzeichnet, dass deren Komponenten aneinander anschlusstechnisch und geometrisch angepasste, vorgefertigte Einheiten bilden, so dass diese bei Platzierung in Sollposition an einem Montageort unmittelbar und passgenau miteinander koppelbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine stromerzeugende Heizung.
Derartige stromerzeugende Heizungen werden in jüngster Zeit verstärkt für den privaten Bereich, das heißt für die Nutzung in Einfamilienhäusern und Mehrfamilienhäusern entwickelt. Eine stromerzeugende Heizung setzt das Prinzip der Kraft-Wärmekopplung ein. Die stromerzeugende Heizung bildet dabei ein System, mittels dessen elektrischer Strom und Wärme produziert werden kann. Kernstück der stromerzeugenden Heizung ist ein Blockheizkraftwerk. Das Blockheizkraftwerk weist als Antrieb für die Stromerzeugung einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor oder einen mit Erdgas betriebenen Gasmotor auf, der einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Die bei Stromerzeugung entstehende Abwärme wird, für die Verbrauchereinheit, das heißt das Einfamilienhaus oder Mehrfamilienhaus zur Beheizung, genutzt.
Ein wesentliches Problem bei der Einführung von stromerzeugenden Heizungen in privaten Haushalten besteht darin, diese wirtschaftlich zu gestalten, so dass die stromerzeugende Heizung konkurrenzfähig mit herkömmlichen Heizungssystemen sind.
Dabei ist bei bekannten stromerzeugenden Heizungen bereits ein signifikanter Nachteil dadurch gegeben, dass die Installation einer stromerzeugenden Heizung vor Ort in einem Einfamilienhaus oder Mehrfamilienhaus einen unerwünscht hohen Aufwand mit sich bringt.
Die stromerzeugende Heizung umfasst mehrere Komponenten, typischerweise ein Blockheizkraftwerk mit zugeordneten Abgaswärmetauschern, einen Warmwasserspeicher zur Warmwasserbereitung sowie einen diesem zugeordneten Ausdehnungsbehälter. Schließlich ist ein Rohrsystem erforderlich, das die einzelnen Komponenten miteinander verbindet. Bei der Montage werden das Blockheizkraftwerk, der Warmwasserspeicher und der Ausdehnungsbehälter in dem jeweiligen Einfamilienhaus oder Mehrfamilienhaus aufgestellt. Entsprechend der individuellen Aufstellungsorte müssen diese Komponenten mit Rohren untereinander verbunden werden. Dies gestaltet sich sehr aufwändig, da die Rohre im Handwerksbetrieb oder sogar vor Ort in ihrer Länge angepasst und/oder mit Formstücken ergänzt werden müssen, bevor diese verlegt werden können. Weiterhin ist nachteilig, dass je nachdem wie das Blockheizkraftwerk das Warmwasserspeicher und der Ausdehnungsbehälter mit Einrichtungen wie Armaturen oder Sensoren ausgestattet sind, auch die Rohre mit Messfühlern, Absperrarmaturen und gegebenenfalls auch mit Ventilen oder weiteren Zusatzeinrichtungen versehen werden müssen. Hierzu muss zunächst am Installationsort eine Analyse der bereits vorhandenen Zusatzeinrichtungen vorgenommen werden. Diese müssen dann derart aufeinander abgestimmt werden, wobei insbesondere in den Rohren selbst Messfühler, Sicherheitsventile, Absperranmaßnahmen und dergleichen eingebaut werden müssen, bevor die Rohre verlegt werden können.
Die Vielzahl der individuellen Anpassungsarbeiten bei der Montage der stromerzeugenden Heizung führt zu einem unerwünscht hohen Kosten- und Zeitaufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine wirtschaftliche stromerzeugende Heizung bereitzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße stromerzeugende Heizung umfasst Komponenten, die aneinander anschlusstechnisch und geometrisch angepasst sind und vorgefertigte Einheiten bilden, so dass diese bei Platzierung in Sollposition an einem Montageort unmittelbar und passgenau miteinander koppelbar sind.
Die erfindungsgemäße stromerzeugende Heizung bildet somit eine Art Baukastensystem, dessen einzelnen Komponenten funktionell und hinsichtlich ihrer Geometrie angepasst sind, so dass diese bei der Montage vor Ort, beispielsweise in einem Einfamilienhaus oder Mehrfamilienhaus, nur in ihren Sollpositionen platziert und dort miteinander verbunden werden.
Damit entfallen bei der Montage der stromerzeugenden Heizung jegliche Installations- oder Anpassungsarbeiten. Die Komponenten der stromerzeugenden Heizung bilden vielmehr ein sogenanntes plug- and play-System, das heißt ein System, das bei Aneinanderfügen der einzelnen Komponenten ohne jeglichen Anpassungsbedarf sofort voll funktionsfähig ist.
Damit werden die Installations- und Montagekosten der stromerzeugenden Heizung signifikant gesenkt, wodurch die Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen stromerzeugenden Heizung erheblich gesteigert wird.
Einzige Voraussetzung für die erfindungsgemäße Fertigmontage der stromerzeugenden Heizung ist, dass in dem. jeweiligen Einfamilienhaus oder Mehrfamilienhaus die räumlichen Voraussetzungen für die nach einem fest vorgegebenen Montageplan ablaufende Installation der stromerzeugenden Heizung gegeben sind. Gegebenenfalls muss hierzu vom Besitzer des Einfamilienhauses oder Mehrfamilienhauses durch Verlegen eines Estrichs oder Entfernen einer Wand eine hinreichend große Montagefläche geschaffen werden, um die Installation der Komponenten der stromerzeugenden Heizung in ihren Sollpositionen, die in einem Aufstellungsplan festgelegt sind, vornehmen zu können.
Trotz dieser gegebenenfalls notwendigen baulichen Veränderungen wird mit dem erfindungsgemäß stromerzeugenden Heizung eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit erzielt, da der für die baulichen Veränderungen notwendige finanzielle Aufwand durch die Einsparungen bei der Installation der stromerzeugenden Heizung überkompensiert wird.
Dabei wird ein besonderer Rationalisierungseffekt dadurch erzielt, dass sämtliche für die Installation der erfindungsgemäßen stromerzeugenden Heizung benötigten Rohre vorgefertigte Einheiten bilden, die nur noch an die in den Sollpositionen stehenden anderen Komponenten wie insbesondere das Blockheizkraftwerk, der Warmwasserspeicher, der dem Blockheizkraftwerk zugeordnete Abgaswärmetauscher und der dem Warmwasserspeicher zugeordnete Ausdehnungsbehälter angesetzt werden müssen um die betriebsbereite stromerzeugende Heizung zu erhalten. Hierzu sind die Rohre der stromerzeugenden Heizung zur Ausbildung der stromerzeugenden Heizung bereits vorgebogen, fertig isoliert und zudem, falls erforderlich, mit Messfühlern, Sicherheitsventilen und Absperrarmaturen versehen, wobei diese an die entsprechenden Einheiten der übrigen Komponenten der stromerzeugenden Heizung bereits funktionell angepasst sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Wirtschaftlichkeit der stromerzeugenden Heizung dadurch erhöht, dass der Warmwasserspeicher neben seiner Funktion der Warmwasserbereitung als die Funktion eines Energiepuffers übernimmt. Dadurch wird erreicht, dass das Blockheizkraftwerk fortlaufend, das heißt über die gesamte Betriebsdauer, bei seinem optimalen Betriebspunkt betrieben werden kann, wodurch der Betrieb des Blockheizkraftwerks wirtschaftlich optimal ausgelegt ist.
Bei dem optimalen Betriebspunkt liefert das Blockheizkraftwerk eine bestimmte Nennleistung. Ist der Leistungsbedarf im jeweiligen mit der stromerzeugenden Heizung versorgten Einfamilienhaus oder Mehrfamilienhaus geringer als die Nennleistung, so wird die überschüssige Energie in Form von Warmwasser im Warmwasserspeicher gespeichert. Dort kann die Energie wieder abgerufen werden, wenn der Leistungsbedarf ein Einfamilienhaus oder Mehrfamilienhaus größer ist als die Nennleistung des Blockheizkraftwerks.
Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1: Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen stromerzeugenden Heizung.
2: Grundrissdarstellung der stromerzeugenden Heizung gemäß 1.
Die 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer stromerzeugenden Heizung 1, die in einem Kellerraum 2 eines Einfamilienhauses installiert ist. Generell kann die stromerzeugende Heizung 1 auch in einem Mehrfamilienhaus installiert werden. Die 1 und 2 zeigen den Boden 2a und zwei Wände 2b des Kellerraums 2.
Mit der stromerzeugenden Heizung 1 wird sowohl Strom als auch Wärme zur Erzeugung von Warmwasser für Duschen, Bäder und dergleichen im Einfamilienhaus als auch zur Heizung des Einfamilienhauses erzeugt.
Die stromerzeugende Heizung 1 umfasst als Komponenten ein Blockheizkraftwerk 3 mit einem zugeordneten Abgaswärmetauscher 4 und einem Warmwasserspeicher 5 mit zugeordnetem Ausdehnungsbehälter 6. Als weitere Komponenten umfasst die stromerzeugende Heizung 1 Rohre 7, die die vorgenannten Komponenten verbinden. Als weitere Komponenten sind nicht dargestellte, stromführende Leitungen vorgesehen.
Das Blockheizkraftwerk 3 weist in bekannter Weise einen Verbrennungsmotor zur Stromerzeugung auf. Anstelle von Verbrennungsmotoren können als Stromerzeuger auch Stirling-Motoren, Brennstoffzellen, Dampfmotoren und dergleichen verwendet werden. Die dabei entstehende Abwärme wird zur Gewinnung von Wärme genutzt, wobei der Abgaswärmetauscher 4 zur Optimierung des Wirkungsgrades dient. In dem Warmwasserspeicher 5 wird sowohl Heizwärme gepuffert als auch Trinkwasser erwärmt.
Zur Erfüllung dieser Funktionen sind die entsprechenden Komponenten über Rohre 7 des Rohrsystems der stromerzeugenden Heizung gekoppelt.
Der Warmwasserspeicher 5 übernimmt zusätzlich die Funktion eines Energiepuffers, so dass das Blockheizkraftwerk 3 fortlaufend, das heißt während seiner gesamten Betriebsdauer bei seinem optimalen Betriebspunkt betrieben werden kann. Bei diesem optimalen Betriebspunkt produziert das Blockheizkraftwerk 3 eine bestimmte Nennleistung. Ist der aktuelle Leistungsverbrauch im Einfamilienhaus geringer als die Nennleistung, wird überschüssige vom Blockheizkraftwerk 3 produzierte Energie in Form von Wärme im Warmwasserspeicher 5 gespeichert. Diese kann aus dem Warmwasserspeicher 5 wieder abgerufen werden, wenn der Leistungsbedarf im Einfamilienhaus größer ist als die vom Blockheizkraftwerk 3 produzierte Leistung.
Besonders vorteilhaft weist die stromerzeugende Heizung 1 eine Grundwärmeversorgung auf, die über eine Relais-Schaltung oder dergleichen bei einer Störung des Blockheizkraftwerks selbsttätig aktivierbar ist. Diese Grundwärmeversorgung umfasst einen Tauchsieder zur Erwärmung des Wassers im Warmwasserspeicher 5.
Die 1 und 2 zeigen die fertig installierte stromerzeugende Heizung 1. Bei dieser Installation sind die einzelnen vorgegebenen Sollpositionen angeordnet. Dabei bilden die Komponenten der stromerzeugenden Heizung 1 ein Baukastensystem, wobei diese gemäß einem vorgegebenen Aufstellungsplan nur in den Sollpositionen aufgestellt beziehungsweise angeordnet werden müssen. Die Komponenten sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass diese dann nur aneinander angeschlossen werden müssen und zwar ohne jegliche Anpassungsarbeiten. Wesentliche Voraussetzung dass zur Installation der stromerzeugenden Heizung 1 deren Komponenten nur noch zusammengefügt werden müssen ist, dass bauseitig die Randbedingungen geschaffen werden, um die Aufstellung in den Sollpositionen zu ermöglichen.
Der Aufstellungsplan gibt diese baulichen Voraussetzungen vor und entsprechend auch die Sollpositionen der Komponenten im jeweiligen Raum. Die einzelnen Komponenten der stromerzeugenden Heizung 1 sind als vorgefertigte Einheiten so ausgeführt, dass diese in ihren Sollpositionen passgenau aneinander gefügt werden können und sofort funktionsfähig sind. Dies gilt insbesondere für die Rohre 7 der stromerzeugenden Heizung 1. Die Rohre 7 sind als vorgefertigte Einheiten in ihrer Länge geeignet dimensioniert und bereits, falls erforderlich, vorgeformt, so dass diese bei in den Sollpositionen installierten Blockheizkraftwerken 3, Abgaswärmetauscher 4, Warmwasserspeicher 5 und Ausdehnungsbehälter 6 diese Einheiten miteinander verbinden können. Weiterhin sind zur Ausbildung als vorgefertigte Einheiten die Rohre 7 bereits bei Ausführung mit Isolationen versehen. Zudem enthalten diese bereits lieferseitig die für den Betrieb der stromerzeugenden Heizung 1 erforderlichen Zusatzeinrichtungen wie Sicherheitsventile, Messfühler und Absperrarmaturen, die an entsprechende Einheiten in dem Blockheizkraftwerk 3, Abgaswärmetauscher 4, Warmwasserspeicher 5 und/oder dem Ausdehnungsbehälter 6 angepasst sind. Dadurch ist gewährleistet, dass durch Zusammenfügen der Komponenten die stromerzeugende Heizung 1 ohne weitere Installationsarbeiten funktionsfähig ist.
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, sind das Blockheizkraftwerk 3, der Warmwasserspeicher 5 und der Ausdehnungsbehälter 6 auf dem Boden 2a des Kellerraums 2 platziert, während die Sollposition des Abgaswärmetauschers 4 dicht unterhalb der Decke des Kellerraums 2 liegt. Die Sollpositionen der diese Komponenten verbindenden Rohre 7 verlaufen überwiegen entlang der Wände des Kellerraums 2. Weitere Rohre 7 verlaufen unterhalb der Decke zum Abgaswärmetauscher 4 oder münden dort aus und werden zum Warmwasserspeicher 5 geführt. Die Rohre 7 an einer Wand des Kellerraums 2 sind auf eine Pumpengruppe 8 mit einem Mischer und einem Wärmemengenmesser geführt, der ebenfalls an dieser Wand angeordnet ist. Diese bilden weitere Komponenten der stromerzeugenden Heizung 1.

1: stromerzeugende Heizung
2: Kellerraum
2a: Boden
2b: Wand
3: Blockheizkraftwerk
4: Abgaswärmetauscher
5: Warmwasserspeicher
6: Ausdehnungsbehälter
7: Rohr
8: Pumpengruppe

Claims

Stromerzeugende Heizung, dadurch gekennzeichnet, dass deren Komponenten aneinander anschlusstechnisch und geometrisch angepasste, vorgefertigte Einheiten bilden, so dass diese bei Platzierung in Sollposition an einem Montageort unmittelbar und passgenau miteinander koppelbar sind.
Stromerzeugende Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Komponenten ein Blockheizkraftwerk (3), einen Warmwasserspeicher (5) sowie eine Anordnung von die Komponenten verbindenden Rohren (7) aufweist.
Stromerzeugende Heizung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Blockheizkraftwerk (3) gehörender Abgaswärmetauscher (4) vorgesehen ist.
Stromerzeugende Heizung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Warmwasserspeicher (5) zugeordneter Ausdehnungsbehälter (6) vorgesehen ist.
Stromerzeugende Heizung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (7) vorgeformt und dadurch so dimensioniert sind, dass diese in Sollpositionen angeordnete weitere Komponenten passgenau verbinden.
Stromerzeugende Heizung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (7) zur Ausbildung vorgefertigter Einheiten isoliert sind.
Stromerzeugende Heizung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (7) zur Ausbildung vorgefertigter Einheiten Messfühler aufweisen.
Stromerzeugende Heizung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (7) zur Ausbildung vorgefertigter Einheiten Sicherheitsventile aufweisen.
Stromerzeugende Heizung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (7) zur Ausbildung vorgefertigter Einheiten Absperrarmaturen aufweisen.
Stromerzeugende Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockheizkraftwerk (3) und/oder der Warmwasserspeicher (5) zur Ausbildung vorgefertigter Einheiten Sensoreinheiten und/oder Armaturen aufweisen.
Stromerzeugende Heizung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Warmwasserspeicher (5) Trinkwasser erwärmbar ist.
Stromerzeugende Heizung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Warmwasserspeicher (5) einen dem Blockheizkraftwerk zugeordneten Energiepuffer bildet.
Stromerzeugende Heizung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockheizkraftwerk (3) fortlaufend im optimalen Betriebspunkt betrieben wird.
Stromerzeugende Heizung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Warmwasserspeicher (5) ein Energieausgleich der vom Blockheizkraftwerk (3) produzierenden Energie und der von einer Verbrauchereinheit benötigten Energie erfolgt.
Stromerzeugende Heizung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass das Blockheizkraftwerk (3) mehr Energie produziert, als von der Verbrauchereinheit benötigt wird, Energie im Warmwasserspeicher (5) gespeichert wird.
Stromerzeugende Heizung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass das Blockheizkraftwerk (3) weniger Energie produziert, als von der Verbrauchereinheit benötigt wird, Energie aus dem Warmwasserspeicher (5) für die Verbrauchereinheit zur Verfügung gestellt wird.
Stromerzeugende Heizung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Störung des Blockheizkraftwerks eine Grundwärmeversorgung aktivierbar ist.
Stromerzeugende Heizung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundwärmeversorgung einen in den Warmwasserspeicher führenden Tauchsieder aufweist.