DE202011108952U1

DE202011108952U1 - Energieversorgungsanlage für Heizung und Kühlung von Räumen in Warenhäusern

Info

Publication number: DE202011108952U1
Application number: DE202011108952U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Kaufland Stiftung and Co KG
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2021-12-14

Abstract

Energieversorgungsanlage für Heizung und Kühlung von Räumen in Warenhäusern, vorzugsweise SB-Verbrauchermärkten – mit einer ersten Kälteversorgungsbaugruppe 1 zur Bereitstellung von Tiefkühlkälteenergie, – mit einer zweiten Kälteversorgungsbaugruppe 2 zur Bereitstellung von Normalkühlkälteenergie – einer dritten Kälteversorgungsbaugruppe 3 zur Bereitstellung von Raumtemperaturwärme- und -kälteenergie, – einer ersten Heizversorgungsbaugruppe 4 zur Bereitstellung von Wärmeenergie für Verkaufsräume, – einer zweiten Heizversorgungsbaugruppe 5 zur Bereitstellung von Wärmeenergie für Verkaufsräume mit Kühlmöbeln, – einer dritten Heizversorgungsbaugruppe 6 zur Bereitstellung von Wärmeenergie für Lüftungsgeräte, Torschleier und statische Heizflächen, – einer vierten Kälteversorgungsbaugruppe 12 zur Bereitstellung von Kälteenergie für Lüftungsgeräte und Betonkernaktivierung, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schnittlinie zwischen den genannten Kälteversorgungsbaugruppen 1, 2, 3 und den Heizversorgungsbaugruppen 4, 5, 6 und 12 mindestens eine Wärmetauscherbaueinheit 7 zum Entzug von Wärmeenergie aus den Kälteversorgungsbaugruppen 1, 2, 3 und zur Einspeisung der gewonnenen Wärmeenergie in die Heizversorgungsbaugruppen 4, 5,...

Description

Technisches Umfeld
Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsanlage für Heizung und Kühlung von Räumen in Warenhäusern, vorzugsweise SB-Verbrauchermärkten

– mit einer ersten Kälteversorgungsbaugruppe zur Bereitstellung von Tiefkühlkälte
– mit einer zweiten Kälteversorgungsbaugruppe zur Bereitstellung von Normalkühlkälte
– einer dritten Kälteversorgungsbaugruppe mit einer Mehrzahl von Verdichtern zur Bereitstellung von Raumtemperaturwärme und -kälte
– einer ersten Heizversorgungsbaugruppe zur Bereitstellung von Wärmeenergie für Verkaufsräume
– einer zweiten Heizversorgungsbaugruppe zur Bereitstellung von Wärmeenergie für Verkaufsräume mit Kühlmöbeln
– einer dritten Heizversorgungsbaugruppe zur Bereitstellung von Wärmeenergie für Lüftungsgeräte, Torschleier, Fußbodenheizung und statische Heizflächen
– einer vierten Kälteversorgungsbaugruppe zur Bereitstellung von Kälteenergie für Lüftungsgeräte und Betonkernaktivierung.

Stand der Technik
Energieversorgungsanlagen der eingangs geschilderten Art sind allgemein üblich, in ihrem Aufbau relativ kompliziert und im Betrieb energetisch unzureichend sparsam. Zwar werden Verkaufsräume von Warenhäusern und SB-Verbrauchermärkten teilweise über Fußbodenheizungen geheizt, wodurch der Wärmeenergieeinsatz herabgesetzt wird, da derartige Fußbodenheizungen allgemein mit relativ niedrigen Vorlauftemperaturen betrieben werden, die Größe der Verkaufsflächen bedingt jedoch trotzdem einen hohen Energieeinsatz.
Die insbesondere bei größeren Verbrauchermärkten installierte Kälteanlage mit zahlreichen Kühlmöbeln sowohl im Tiefkühlbereich als auch im Normalkühlbereich für Obst, Gemüse und Molkereiprodukte produziert trotz technischer Weiterentwicklung hin zu energiesparenden Kühlgeräten eine nicht unbeträchtliche Wärmeenergie, die zur Aufrechterhaltung des Kältekreislaufes abzuführen ist. Die Gesamtenergiebilanz üblicher Warenhäuser und Verbrauchermärkte ist somit oftmals nur durch Einsatz nicht unbeträchtlicher Energiekosten so zu gestalten, dass sowohl für die Käufer ein angenehmer Aufenthalt in den Räumlichkeiten der Warenhäuser gegeben ist und gleichzeitig gewährleistet ist, dass die angebotenen Produkte im Tiefkühl- und Normalkühlbereich allen Qualitätsanforderungen unter allen Betriebsbedingungen genügen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend vom bestehenden Stand der Technik, eine Energieversorgungsanlage der eingangs geschilderten gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, dass für den Betrieb von Warenhäusern und SB-Verbrauchermärkten geringere Energiekosten aufzuwenden sind, die Beheizung und Kühlung aller Bereiche derartiger Wirtschaftsbetriebe jederzeit komfortabel gewährleistet ist und die Investitionskosten für die Konstruktion und Montage einer derartigen Energieversorgungsanlage herabgesetzt werden.
Lösung der Aufgabe
Die gestellte Aufgabe wird in Zusammenschau mit den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruches 1 durch die im kennzeichnenden Teil offenbarte technische Lehre gelöst.
Erfindungswesentlich dabei ist es, dass bei der gattungsgemäßen Energieversorgungsanlage an der Schnittlinie zwischen den genannten Kälteversorgungsbaugruppen einerseits und den Heizversorgungsbaugruppen andererseits mindestens eine Wärmetauscherbaueinheit zum Entzug von Wärmeenergie aus den Kälteversorgungsbaugruppen und zur Einspeisung der gewonnenen Wärmeenergie in die Heizversorgungsbaugruppen angeordnet ist.
Eine derartige Koppelung der verschiedenen, zur gesamten Energieversorgungsanlage zählenden Baugruppen ermöglicht es, die vorhandene, bei der Erzeugung der Kälteenergie für den Tiefkühl- und den Normalkühlbereich der Warenhäuser anfallende Abwärme, die herkömmlich an die Umwelt abgegeben wird, nutzbringend einzusetzen.
Es tritt dabei nach Berechnungen eine Energieeinsparung bei der Wärmeerzeugung von ca. 80% des Wärmejahresbedarfs üblicher Warenhäuser und SB-Verbrauchermärkte ein. Unter Berücksichtigung dieses Vorteils kann deshalb vollständig auf den Einsatz von fossilen Brennstoffen zur Wärmeerzeugung verzichtet werden. Dies bringt mit sich, dass auf den Einsatz von konventionellen Heizkesseln und konventionellen Kaltwassersätzen verzichtet werden kann.
Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Energieversorgungsanlage ergeben sich zusätzlich aus den Merkmalen der auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, die Kälteversorgungsbaugruppen mit einer Mehrzahl von Verdichtern auszustatten. Diese Verdichter können für alle drei Kälteversorgungsbaugruppen genutzt werden. Durch diese Maßnahme, d. h. durch Einsatz mehrerer Verdichter ist es somit möglich, die Kälteleistung den verschiedenen Temperaturgruppen im Tiefkühlbereich, im Normalkühlbereich sowie für die Versorgung der Verkaufsräume optimal anzupassen. Der Anschlusswert der Kälteanlagen reduziert sich somit nicht unbeträchtlich.
Es hat sich darüber hinaus als zweckmäßig erwiesen, die Wärmetauscherbaueinheit mit einer Außentemperatursteuerung zu versehen, die ab einer Außentemperatur im Bereich unterhalb von 18°C die Wärmetauscherbaueinheit in Betrieb nimmt. Dies bedeutet, dass unterhalb der genannten Temperatur die Abwärme der Kälteversorgungsbaugruppen über die Wärmetauscherbaueinheit abgezogen und den angeschlossenen Wärmeverbrauchern wie raumlufttechnischen Anlagen, der Fußbodenheizung und den sonst im Markt vorhandenen Heizflächen zugeführt werden. Unterhalb des genannten Temperaturniveaus wird somit über die Wärmetauscherbaueinheit eine erhebliche Einsparung an Energie bewirkt.
Zweckmäßig kann es darüber hinaus sein, wenn der Wärmetauscherbaueinheit ein Pufferspeicher zur Speicherung nicht benötigter Wärmeenergie zugeordnet ist. Der Pufferspeicher dient dabei der Erhöhung des aufheizbaren Wasserinhaltes, um in jahreszeitlichen Übergangsbereichen vom Kühl- auf den Heizbetrieb die Möglichkeit einer ausreichenden Wärmeabgabe der Kälteversorgungsbaugruppen zu gewährleisten.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung sieht dabei zusätzlich vor, zwischen Wärmetauscherbaueinheit und Pufferspeicher eine erste Heizverteilerbaugruppe zur Energieversorgung der ersten und zweiten Heizversorgungsbaugruppe anzuordnen. Somit werden von der aus den Kühlversorgungsbaugruppen abgezogenen Wärmeenergie zunächst die Fußbodenheizungen im normalen Verkaufsbereich, im Kühlbereich für Obst, Gemüse und Molkereiprodukte, im Lager und Leergutlager sowie im Bereich der Tiefkühlprodukte versorgt.
Hinter dem Pufferspeicher kann ergänzend eine zweite Heizverteilerbaugruppe zur Versorgung der dritten Heizversorgungsbaugruppe und einer vierten Kälteversorgungsbaugruppe angeordnet sein. Die dritte Heizversorgungsbaugruppe umfasst Heizkreise für Lüftungsanlagen, Torschleiern und statischen Heizflächen; die vierte Kälteversorgungsbaugruppe umfasst Kühlkreise für Lüftungsgeräte und Deckenkassettengeräte.
Durch Umschaltung der Anlage ist jederzeit eine optimale Klimatisierung durch Heizung oder Kühlung der Gesamtgeschäftsräume möglich.
Durch die Steuereinheit der Gesamtanlage kann darüber hinaus eine Vorgabe von Heiz- und Kühlkurven für die unterschiedlichen Bereiche des Gewerbebetriebes je nach deren betrieblicher Anforderung vorgenommen werden.
Zusätzlich ist hinsichtlich des Gesamtkonzeptes positiv zu vermerken, dass für die Versorgung der einzelnen Kreise mit Heiz-, bzw. Kälteenergie ein gemeinsames Rohrsystem genutzt werden kann, da die Kälteversorgungsbaugruppen und die Heizversorgungsbaugruppen über die zwischengeschaltete Wärmetauscherbaueinheit miteinander verbunden sind.
Figurenbeschreibung
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Abbildung eine schematische Darstellung einzelner Bauelemente der gesamten Energieversorgungsanlage, wobei die Bauelemente zum besseren Verständnis und zur Vereinfachung der Darstellung als sog. „Blackboxen” gezeigt sind.
Die in ihrer Gesamtheit dargestellte Energieversorgungsanlage für Heizung und Kühlung von Räumen in Warenhäusern, vorzugsweise SB-Verbrauchermärkten, hat einerseits als wichtige Bauelemente eine erste Kälteversorgungsbaugruppe 1 zur Bereitstellung von Tiefkühlkälte in einem separaten Tiefkühlbereich eines Warenhauses und eine zweite Kälteversorgungsbaugruppe 2 zur Bereitstellung von Normalkühlkälte, wie sie zur Frischhaltung von Obst, Gemüse und Molkereiprodukten notwendig ist. Als drittes Element gehört zu dem auch als Kühlverbundanlage bezeichneten Teilbereich der gesamten Energieversorgungsanlage eine mit der Bezugsziffer 3 gekennzeichnete dritte Kälteversorgungsbaugruppe, die zur Bereitstellung von Raumtemperaturwärme- und kälte in den Verkaufsräumen des in Rede stehenden Gewerbebetriebes benötigt wird.
Da sowohl in den Sommermonaten als auch im Winter eine angenehme Klimatisierung in den Räumlichkeiten des Warenhauses oder Verbrauchermarktes gewährleistet sein muss, gehören zur gesamten Energieversorgungsanlage darüber hinaus eine mit 4 bezeichnete erste Heizversorgungsbaugruppe zur Bereitstellung von Wärmeenergie für die Verkaufsräume und eine mit 5 bezeichnete zweite Heizversorgungsbaugruppe zur Bereitstellung von Wärmeenergie in denjenigen Verkaufsräumen, die mit Kohlmöbeln versehen sind. Eine Unterscheidung zwischen normalen Verkaufsräumen und Bereichen mit Kühlmöbeln wird üblicherweise deshalb vorgenommen, um die Bereiche mit Kühlmöbeln ganzjährig beheizen zu können und um eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Verkaufsraum zu gewährleisten.
Die mit 6 bezeichnete dritte Heizversorgungsbaugruppe dient zur Bereitstellung von Wärmeenergie für sonstige Lüftungsgeräte, Torschleier und statische Heizflächen des Verbrauchermarktes, bzw. des Warenhauses. Die geschilderten Elemente sind für die Klimatisierung von Gewerbebauten allgemein üblich.
Die mit 12 bezeichnete vierte Kälteversorgungsbaugruppe dient zur Bereitstellung von Kälteenergie im Sommer für Lüftungs- und Deckenkassettengeräte.
Als erfindungswesentliche Änderung gegenüber dem Stand der Technik für derartige Anlagen weist die vorgestellte Energieversorgungsanlage eine mit 7 bezeichnete Wärmetauscherbaueinheit zwischen den Kälteversorgungsbaugruppen 1, 2, 3 und den Heizversorgungsbaugruppen 4, 5, 6 und 12 auf. Die Wärmetauscherbaueinheit 7 dient dazu, den Kälteversorgungsbaueinheiten 1, 2, 3 Wärmeenergie zu entziehen und diese gewonnene Wärmeenergie in die Heizversorgungsbaugruppen 4, 5, 6 einzuspeisen.
Dies geschieht um einen wesentlichen Teil der bislang notwendigen Energieversorgung einzusparen, da die von den Kälteversorgungseinheiten üblicherweise produzierte Wärme nunmehr zur Beheizung der Räumlichkeiten des Warenhauses oder Supermarktes genutzt werden kann.
Um eine optimale Steuerung der gesamten Energieversorgungsanlage herbeizuführen, besitzt diese ergänzende Bauelemente, die in der Figur zusätzlich als „Blackboxen” dargestellt sind.
Es handelt sich hierbei um eine mit 10 bezeichnete erste Heizverteilerbaugruppe, die der Wärmetauscherbaueinheit 7 nachgeschaltet ist. An diese erste Heizverteilerbaugruppe 10 sind die Wärmeversorgungsbaugruppen 4 und 5 angeschlossen. Der ersten Heizverteilerbaugruppe 10 nachgeschaltet ist ein Pufferspeicher 8. Dieser dient dazu, zusätzliche von der Wärmetauscherbaueinheit 7 eingespeiste Wärmeenergie zu speichern. Der Pufferspeicher dient somit der Erhöhung des insgesamt innerhalb der Gesamtanlage vorhandenen aufheizbaren Wasserinhaltes, um die Möglichkeit einer ausreichenden Wärmeabgabe in Umschaltzeiten in jahreszeitabhängigen Übergangszeiten zu gewährleisten.
Dem Pufferspeicher 8 nachgeschaltet ist eine zweite Heizverteilerbaugruppe 11, die zur Versorgung der einzelnen Elemente der dritten Heizversorgungsbaugruppe 6 und im Sommer der Kälteversorgungsbaugruppe 12 dient.
Die einzelnen Rohrleitungen zur Verbindung der dargestellten Einzelelemente der Energieversorgungsanlage sind in der schematischen Darstellung als einfache Verbindungsstriche gewählt. Der Gesamtaufbau bietet die Möglichkeit, ein gemeinsames Rohrsystem für die Versorgung der einzelnen Bauelemente zu nutzen.
Selbstverständlich besitzt die dargestellte Energieversorgungsanlage eine Gesamtsteuerung, die in Abhängigkeit der Außentemperaturen und unter Berücksichtigung vorgegebener Heiz- und Kühlkurven jederzeit eine optimale Klimatisierung der Verkaufsräume zur gewährleisten und darüber hinaus eine qualitativ hochwertige Lagerung der angebotenen Lebensmittel sicherzustellen.
Bezugszeichenliste

1: erste Kälteversorgungsbaugruppe
2: zweite Kälteversorgungsbaugruppe
3: dritte Kälteversorgungsbaugruppe
4: erste Heizversorgungsbaugruppe
5: zweite Heizversorgungsbaugruppe
6: dritte Heizversorgungsbaugruppe
7: Wärmetauscherbaueinheit
8: Pufferspeicher
10: erste Heizverteilerbaugruppe
11: zweite Heizverteilerbaugruppe
12: vierte Kälteversorgungsbaugruppe

Claims

Energieversorgungsanlage für Heizung und Kühlung von Räumen in Warenhäusern, vorzugsweise SB-Verbrauchermärkten – mit einer ersten Kälteversorgungsbaugruppe 1 zur Bereitstellung von Tiefkühlkälteenergie, – mit einer zweiten Kälteversorgungsbaugruppe 2 zur Bereitstellung von Normalkühlkälteenergie – einer dritten Kälteversorgungsbaugruppe 3 zur Bereitstellung von Raumtemperaturwärme- und -kälteenergie, – einer ersten Heizversorgungsbaugruppe 4 zur Bereitstellung von Wärmeenergie für Verkaufsräume, – einer zweiten Heizversorgungsbaugruppe 5 zur Bereitstellung von Wärmeenergie für Verkaufsräume mit Kühlmöbeln, – einer dritten Heizversorgungsbaugruppe 6 zur Bereitstellung von Wärmeenergie für Lüftungsgeräte, Torschleier und statische Heizflächen, – einer vierten Kälteversorgungsbaugruppe 12 zur Bereitstellung von Kälteenergie für Lüftungsgeräte und Betonkernaktivierung, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schnittlinie zwischen den genannten Kälteversorgungsbaugruppen 1, 2, 3 und den Heizversorgungsbaugruppen 4, 5, 6 und 12 mindestens eine Wärmetauscherbaueinheit 7 zum Entzug von Wärmeenergie aus den Kälteversorgungsbaugruppen 1, 2, 3 und zur Einspeisung der gewonnenen Wärmeenergie in die Heizversorgungsbaugruppen 4, 5, 6 angeordnet ist.
Energieversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherbaueinheit 7 eine Außentemperatursteuerung aufweist, die bei einer Außentemperatur im Bereich von unterhalb 18°C die Wärmetauscherbaueinheit 7 in Betrieb nimmt.
Energieversorgungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherbaueinheit 7 ein Pufferspeicher 8 zur Speicherung nicht benötigter Wärmeenergie zugeordnet ist.
Energieversorgungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wärmetauscherbaueinheit 7 und Pufferspeicher 8 eine erste Heizverteilergruppe 10 zur Energieversorgung der ersten und zweiten Heizversorgungsbaugruppen 4, 5 angeordnet ist.
Energieversorgungsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Pufferspeicher 8 eine zweite Heizverteilerbaugruppe 11 zur Versorgung der dritten Heizversorgungsbaueinheit 6 und der vierten Kälteversorgungsbaugruppe 12 angeordnet ist.
Energieversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteversorgungsbaugruppen 1, 2, 3 mit einer Mehrzahl von Verdichtern versehen sind.