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"Heiz-, Kühl- oder Klimaeinrichtung mit Zentralspeicher" Die Erfindung
bezieht sich auf Heiz- oder Kühleinrichtungen, bei denen ein großvolumiger Behälter
zur Speicherung von Wasser für andere Aufgaben - der Gebrauchs-, Prozeß- oder Löschwasserbevorratung
- zur Verfugung steht.
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Es sina bereits Heizungseinrichtungen mit einem nahezu drucklosen
Speicherbehälter beliebiger Formgebung bekannt. Derartige Einrichtungen dienen dazu,
zur Zeit der Erzeugung nicht oder nicht restlos genutzte, beispielsweise auch mit
Schwachlaststrom erzeugte Wärme für Zeiten eines Wärmebedarfs Abnehmern bereit zu
halten. Wasser als Speichermittel steht gegenüber festen Speicherstoffen im Vordergrund
des Interesses.
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Die Einsatzmöglichkeiten derartiger Speichereinrichtungen sind im
Hinblick auf die zulässige Druckauflastung des Speicherbehälters begrenzt, erfordern
einen hohen Raumbedarf und hohe Einrichtungskosten.
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Gleichfalls bekannt sind Kühleinrichtungen oder Teile einer Klimaeinrichtung,
bei denen zu Zeiten eines Kältebedarfstales Kaltwasser eines Kältespeichers gekühlt
wird, um dieses zu Zeiten einer Kältebedarfsspitze zur Gebäudekühlung über zentrale
Luftkühler oder dezentral angeordnete Induktionsgeräte zu führen.
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Der Vorteil derartiger Einrichtungen besteht darin, daß mit einer
kleineren Kältemaschine auszukommen ist, diese darüber hinaus auch gleichmäßiger
ausgelastet werden und die Kälte -energie für den Kältespeicher mit Nachtstrom erzeugt
werden kann.
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Einer breiteren Anwendung derartiger Einrichtungen mit einem Warm-
oder Kaltwasserspeicher für Heiz- oder Kühlzwecke stehen die erheblichen Kosten
des Speichers entgegen.
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Für feuergefährdete Betriebs- oder Arbeitsstätten sind aus Sicherheitsgründen
ortsfeste Feuerlöscheinrichtungen, soge -nannte Sprinklereinrichtungen, bekannt.
Hierbei münden die Enden eines Systems von Hauptverteilungsleitungen und daran angeschlossenen
Nebenleitungen in Spritzdüsen mit zugehörigen, darunter angeordneten Spritztellern
aus. Bei entsprechenden Umgebungstemperaturen platzen die Schmelzsicherungen, oder
elektrische Einrichtungen geben den Weg für den Zutritt des Löschmittels zu den
Spritzdüsen frei. In der überwiegenden Zahl der Fälle dient Wasser als Löschmittel.
Um die Funktionsfähigkeit derartiger Anlagen jederzeit, insbesondere auch bei Störungen
in der öffentlichen Wasserversorgung, sicherzustelen, ist ein ausreichender Wasservorrat
bereitzustellen.
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Löschwasserbehälter oder -becken werden für die Wasserbevorrastung
auf dem Dach oder im Keller der Gebäude angeordnet.
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Em zusätzliche Belastungen des Gebäudes durch die Löschwasserbevorratung
zu vermeiden, wird einem im Keller oder Untergeschoß des Gebäudes angeordneten Löschwasserbehälter
der Vorzug gegeben.
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Die Erfindung ist von der Aufgabe ausgegangen, eine erhebliche Verminderung
der Anlagekosten für Heiz- und/oder Kühleinrichtungen mit Kalt- und/oder Warmwasserspeicherungen
herbeizuführen.
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In Verfolgung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Heiz-oder Kühleinrichtung
mit Wasservorratsbehälter für Gebrauchs-, Prozeß- oder Löschwasser dadurch gekennzeichnet,
daß das Volumen des Vorratsbehälters nach dem Bedarf für Gebrauchs-, Prozeß- oder
Löschwasser bemessen und der Vorratsbehälter wechselweise
zu Zeiten
eines Niedertarifs oder Bedarfstales an die Wärme- oder Kältequelle und zu Zeiten
eines Hochtarifs oder einer Bedarfsspitze an das Netz des Wärme- oder Kälteverbrauchers
anzuschließen ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann der Wasservorratsbehälter
z.B. in den Nachtzeiten durch Niedertarifstrom bzw.
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während eines Wärmebedarfstales auch am Tage durch eine beliebige
Energie aufgeheizt werden, um während der Tageszeiten bzw.
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der Wärmebedarfsspitze aus diesem Wärme speicher das Netz des Wärmeverbrauchers
zu versorgen. Im ersteren Fall kann der Tagstromverbrauch gesenkt werden; in beiden
Fällen wird die zu installierende Leistung für die Wärmezentrale vermindert.
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In ähnlicher Weise besteht die Möglichkeit, während der nächtlichen
Niedertarifzeiten den Wasserinhalt des in diesem Fall als Kältespeicher verwendeten
Wasservorratsbehälters zu kühlen, um über seinen Inhalt während der Spitzen des
Tageskältebe -darf 5 zur Versorgung der Klimaeinrichtung zu verfügen. In die ser
Weise kann die aus Sicherheitsgründen zu bevorratende Löschwassermenge beispielsweise
während der Nachtzeiten auf + 60C gekühlt und auf dieser Temperatur gehalten werden.
Da gerade ein Sprinklerbecken normalerweise in einem Keller oder Untergeschoß eines
Gebäudes zur Aufstellung gelangt, sind die Verluste des zugleich als Kältespeicher
verwendeten Behälters als gering zu bewerten. Durch diese Einrichtung wird die für
Feuerlöschzwecke bereitzuhaltende Wassermenge der Nutzung als Kühlwasservorrat zugeführt.
Eine Beeinträchtigung der Funktionssicherheit der Sprinklereinrichtung ist durch
eine der -artige Einschaltung als Wärme- oder Kältespeicher nicht gegeben. Außer
dem Vorteil der Kälteerzeugung mit Nachtstrom kann andererseits die Leistungspauschale
für die elektrische Stromabnahme vermindert, die Kälteanlage gleichmäßiger ausgelastet
und eine kleinere Kälteanlage installiert werden.
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Als Wärmeverbraucher kommen ein Brauchwassernetz mit Zapfstellen,
aber auch Duschen und Bäder sowie Küchen infrage. In allen diesen Fällen ist entsprechend
dem Verbrauch Frischwasser in den großvolumigen Vorratsbehälter nachzuspeisen.
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Die gespeicherte Wärme kann aber auch zu Zwecken der Raumheizung eingesetzt
werden. In diesem Fall treten an die Stelle der Wasserzapfstellen die Heizwärmeverbraucher,
deren Rück -lauf kontinuierlich in den Speicher zurückgeführt wird.
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Eine besonders vorteilhafte Lösung stellt die Verwendung der Abwärme
des Kältemaschinenkondensators als Wärmequelle dar.
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Gerade die an die Umwelt - Luft oder Wasser - abgegebene und damit
vergeudete Abwärme von Kältemaschinenkondensatoren eröffnet in überraschender Weise
die Möglichkeit einer Speicherung von Wärme, bei der das Speichermedium Wasser auf
einem Temperaturniveau liegt, das für Heizzwecke hoch genug, andererseits aber noch
niedrig genug liegt, um eine Gefährdung von Menschen bei in Betrieb gehender Sprinkleranlage
mit Sicherheit auszuschließen.
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Zur Erläuterung der Erfindungsgedanken ist in der Zeichnung eine Heiz-
und Kühleinrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
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Bei den Wärmeverbrauchern handelt es sich um Brauchwasserzapfstellen
(1, lt, litt), die über eine Pumpe (2) und ein Zwi -schengefäß (3) auS-dem Wärmespeicher
(4a) des Vorratsbehäl -ters (4) versorgt werden.
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Die Aufwärmung des als Wärmespeicher dienenden Vorratsbehälters erfolgt
über den Kondensator (5a) einer Kältemaschine (5). Die im Kondensator durch ein
Wärmeübertragungsmittel aufgenommene Abwärme wird über die Leitung (6) und die Heizschlange
(7) an den Brauchwasservorrat übertragen. Das Wärmeübertragungsmittel strömt über
die Rücklaufleitung (8) und Umwälzpumpe (9) in den Kondensator zurück. Zur Abfuhr
von Uberschußwärme dient ein im Bypaß (10, 11) parallel zum Kondensator (5a) angeordneter
Kühlturm (12). Die Bypaßregelung erfolgt über das Regelventil (13).
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Im Verdampfer (5b) gekühltes Wasser wird über Leitung (20) einer Kaltwasserverteilung
(21) zugeführt, in der eine Aufteilung in einen Speicherkreisund Verbraucherkreis
erfolgt. Zur Kältespeicherung wird in den Nachtzeiten das im Verdampfer der Kältemaschine
erzeugte Kaltwasser über Pumpe (22), Lei -tung
(23) und Kühlschlange
(24) an das Wasser im Kältespei -cher (4b) übertragen. Das erwärmte Wasser strömt
über Leitung (25) und Kaltwasserrücklaufverteiler (26) sowie Leitung (27) und Umwälzpumpe
(28) in den Verdampfer zurück. Durch einen günstigen Kälteschutz oder die natürliche
Isolierwirkung des umgebenden Erdreichs wird ein Kaltwasservorrat mit niedriger
Temperatur bis zur Entspeicherung bereitgestellt. Parallel zu diesem Speicherkreislauf
ist über Kaltwasservor- und -rücklaufverteiler der Abnehmerkreislauf mit Pumpe (30),
Vorlaufleitung (31) parallel geschalteten Kälteverbrauchern (32, 2', 32tut) und
Rücklaufleitung (33) angeschlossen. Zu Zeiten des großten Kältebedarfs, normalerweise
während der Nachmittags -stunden, wird ein Teil des Kaltwasserrücklaufs nicht direkt
zur Kältemaschine zurückgeführt, sondern hinter den Kälteverbrauchern über Leitung
(35), Umwälzpumpe (36), zurück in die Kaltwasservorlaufleitung (23) des Speicherkreislaufs
geführt. Das Kaltwasser wird auf diese Weise im Kältespeicher vorgekühlt, bevor
es über Kaltwasserrücklaufverteiler (26) und Pumpe (28) in den Verdampfer eintritt.
Zu Zeiten einer Kältelastspitze wird auf diese Weise die Kältemaschine durch die
Entladung des Kältespeichers entlastet.
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In der Skizze ist die Heizung oder Kühlung des Speichervolumens über
eine Heiz- und eine Kühlschlange, d.h. über einen geschlossenen Kreislauf dargestellt.
In gleicher Weise kann aber auch Heiz- bzw. Kaltwasser in den Speicher direkt eingespeist
und aus diesem bei Bedarf wieder unmittelbar ent -nommen werden.