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Bezeichnung Verfahren und Vorrichtung für die Ver-
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sorgung eines Gebäudes mit Energie
Beschreibung Verfahren
und Vorrichtung für die Versorgung eines Gebäudes mit Energie Die Erfindung betrifft
ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
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Um den Energieverbrauch in Gebäuden sicherzustellen, ist es bekannt,
beispielsweise für Heizungszwecke Energie durch Verbrennung von Heizöl, Gas, Koks
oder dergleichen oder aber auch elektrisch zu erzeugen. Der Wirkungsgrad bei diesen
Einrichtungen ist gering. Er beträgt bei Energieerzeugung durch Verbrennung etwa
30 %.
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Der Rest der Energie geht als Abgas an die Umwelt und damit verloren.
Dies gilt auch für Atomreaktoren.
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Um diesem Wärmeverlust zu mindern, hat man bereits die Abgaswärme
genutzt, indem man sie Wärmetauschern zugeillirt rt hit, die sie entweder speichern
oder einem weit @ n Verbrauchsgerät zuführen.
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Hierdurch kann der Wirkungsgrad, beispielsweise einer Heizungsanlage,
zwar wesentlich verbessert werden, der Wirkungsgrad ist aber immer noch nicht zufriedenstellend,
weil die Stillstandszeiten der Anlage den Wirkungsgrad wesentlich negativ beeinflussen.
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Außerdem sollen solche Anlagen auch Energieverbrauchs-SpitCi0 en auffangen
können. Deshalb müssen sie eine größere Leistungsabgabe ermöglichen, als es für
den normalen Bedarf erforderlich ist.
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Dasselbe Problem tritt auch bei einer zentralen Versorgtlllgsanlage,
beispielsweise bei einem Elektrizitätswerk, einem Fernheizwerk oder dergleichen
mehr, auf.
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Auch hier müssen diese Anlagen so ausgelegt sein, daß sie jede denkbare
Spitze auffangen können. Hierdurch werden diese Anlagen äußerst aufwendig. Derartige
Anlagen sind deshalb volkswirtschaftlich unrentabel.
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Es ist ferner bekannt, sogenannte Total-Energie-Anlagen zu erstellen,
welche aus einem Motor bestehen, der mit Gas, Dieselkraftstoff oder dergleichen
betrieben wird, und der auf einen Generator wirkt, welcher elektrischen St rot erzeugt.
Den elektrischen Strom kann man speichern oder an das Elektrizitätswerk zurückgeben.
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Die AI.gas- und Motorwärme des Motors wird hierbei aufgefangell und
nutzbar gemacht, zum Beispiel durch Warm-Wassererzeugung und -speicherung.
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Um mit solchen speziell für ein bestimmtes Gebäude ausgelegten Total-Energie-Anlagen
einen Spitzenbedarf an I.itergie auffangen zu können, sieht man nach dem Stand der
Technik mehrere derartige Anlagen vor, um eine oder mehrere dieser Anlagen bei Bedarf
zuschalten zu können.
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Auch diese Anlagen sind deshalb äußerst aufwendig.
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Aufgabe sich Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem die
Energieverbrauchsspitzen mühelos aufgefangen werden können, ohne daß die Versorgungsanlage
überdurchschnittlich ausgelegt zu werden gebraucht.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst.
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Bei Anwendung dieses Verfahrens brauchen die Versorgungsanlagen, zum
Beispiel ein Elektrizitätswerk, nicht mehr über Gebühr ausgelegt zu werden, da die
anfallenden Lnergiespitzen vom Haushalt selbst, nämlich durch die Total-Energie-Anlage
überbrückt werden. So ist es beispielsweise bekannt, daß Energiespitzen zwiseher
l() und 12 Uhr sowie 16 und 18 Uhr auftreten.
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Durch eine entsprechende Steueranlage kann während dieser Zeit gemäß
der Erfindung die Total-Energie-Anlage selbsttätig zum Einsatz gebracht werden.
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Es sind aber auch weitere, in den Unteransprüchen beschriebene Steuermöglichkeiten
einzeln oder zu mehreren zusammengefaßt denkbar.
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Die lotal-Energic-Anlage kann aber auch gemäß der Erfindung selbsttätig
die gesamte Eigenversorgung eines Gebäudes sichern, ohne über Gebühr ausgelegt sein
zu müssen, indem in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine zeitliche Auswahl
der einzelnen Haushaltsgeräte stattfindet, derart, daß nur jeweils so viel Geräte
mit Energie versorgt werden, wie die Anlage liefern kann, zum Beispiel: Wird ein
Elektroherd in Tätigkeit
gc;.et t, kann eine gleichzeitig eingeschaltete
Geschirrspülmaschine außer Tätigkeit gesetzt werden, und zwar so lange, bis der
Elektroherd wieder abgeschaltet wird.
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Entsprechende blaßnahmen lassen sich für sämtliche haushaltsgeräte
treffen.
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Im übrigen können diese Maßnahme auch bei der Grundversorgung der
Haushaltsenergie von einer zentralen Versorgungsstelle vorgesehen sein.
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I)ie Beheizung des Gebäudes braucht durch diese Geräteauswahl nicht
zu leiden, da man bei schwachem Energieverbrauch im Haushalt einen Energievorrat,
beispielsweise durch Aufheizen von Wasser schaffen kann, der so lange ausreicht,
wie die Stromverbrauchsspitze anhält.
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Der Wärmevorrat wird dann erzeugt, wenn die elektrische Lnergie;tbgabe
an die Haushaltsgeräte ein bestimmtes Maß, das von der Leistung der Total-Energie-Anlage
abhängt, unterschritten wird.
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bei der Total-Energie-Anlage fallen zwei Energiearten an, nämlich
a) (lie Abgaswärme des Motors und die Wärme, die der Motor durch die Verbrennung
erzeugt sowie b) die vom Motor erzeugte elektrische Energie.
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Unabhängig davon, ob die Grundenergie eine von einem Elektrizitätswerk
gelieferte el-ektrische Energie und/oder
eine einem Fernkraftheizwerk
gelieferte Wärmeenergie @@ r gleichen ist, wird man zweckmäßig die obergenannten
be@@n Energiearten der Total-Energie-Anlage nutzen.
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Der schieht in besonderer ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß
man die Abgaswärme und die Wärme des Motors fur die Warmwasserversorgung verwendet
und die vom Generator gelieferte Energie für die Versorgung des lii it elektrischer
Energie, wohei selbstverständlich Überschneidungen möglich sind, indem die elektrische
Energie auch für die Heißwasserbereitung verwendet werden kann.
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In jedem Fall wird man aber nach dem Grunddanken der Erfindung die
stets anfallende Wärmeenergie der Total-Energie-Versorgungsanlage für eine Warmwasseraufbereitung
g verwenden. auch als Vorheizung für den Warmwasservorlauf eines üblichen tleizkessels,
und wenn notwendig, diese Energie speichern und die elektrische Energie den Verbrauchsstellen
zuführen oder einem Akkumulator zwecks Speicherung.
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Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren
auch bei bereits vorhandenen Anlagen verwenden läßt, zum Beispiel auch bei einer
mit einem Heizkessel betriebenen Zentralheizungsanlage.
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Ilierin wird ein besonders großer Vorteil der Erfindung gesehen, indem
ein vorhandener Heizkessel zusätzlich mit
einer relativ klein ausgelegten
Total-Energie-Anlage veisehon werden kann, der dann den vollkommenen Energiebedarf
eines Gebäudes übernimmt, wenn nicht übermäßig viel Energie gebraucht wird, die
aber dann den zusätzlichten Einsatz-des Heizkessels ermöglicht, wenn die Energie
der Total-Energie-Anlage nicht ausreicht, zum Beispiel im Winter, beispielsweise
wenn die Außentemperaturen unter 00 C sinken.
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Aber auch fiir neue Anlagen läßt sich diese Kombination mit Vorteil
anwenden, indem dann relativ kleine Total-Energie-Anlagen in Verbindung mit relativ
kleinen Heizkesselanlagen zur Verwendung kommen, wobei beide Anlagen fiir sich nicht
ausreichen, in Belastungszeiten, zum Beispiel im Winter, die Versorgung eines Gebäudes
sicherzustellen, wohl aber gemeinsam.
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In den Übergangszeiten, Frühling und Herbst, wird man nur die '1'otal-Energie-Anlage
verwenden und insbesondere im Sommer, weil dann die Warmwasseraufbereitung nach
dem Stand der Technik über Gebühr Energie erfordert.
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Auf der eichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung daigestellt,
und zwar zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Wirkungsweise des
erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 ein praktisches Ausführungsbeispiel in schematischer
Darstellung; Fig. 3 ein geändertes Ausführungsbeispiel.
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Gemäß . 1 treibt ein Motor 1 einen Generator 2 an.
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Die heißen Abgase des Motors und die Motorwärme werden über eine Leitung
3 zur Gebäudeheizung verwendet oder zur 1 1 beugung eines Heißwasservorrates mit
Hilfe eines Wärmetauschers (nicht dargestellt).
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I)er Motor 2 erzeugt einen elektrischen Strom, der über eine Regeleinrichtung
10 elektrischen heizkörpern 11 zugeführt wird oder über einen Regler 12 einem Elektrobord
15 oder einer nicht dargestellten Spülmaschine oder über einen Regler 16 der llausversorgung
17 oder über einen Regler 18 anderen elektrischen Geräten oder über einen Regler
20 einer Heißwasseraufbereitungsanlage 21, beispielsweise einem Warmwasserspeicher.
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Die Regler 10, 12, 16, 18 und 20 werden derart gesteuert, daß, wenn
die vom Versorgungsnetz 15 gelieferte elektrische Energie zur Versorgung des Gebäudes
und der angeschlossenen Geräte nicht ausreicht, der Motor in Tätigkeit gesetzt wird,
um zusätzlich Energie zu erzeugeit.
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Bei dieser Anlage erfolgt die übliche Versorgung der Geräte über das
Netz.
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Grundsätzlich kann aber auch die Energieversorgung unabhängig vom
Netz erfolgen, d.h. nur über den Motor 1 und den Generator 2.
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In diesem Fali wird man Energieverbrauchsspitzen dadurch
vermeiden,
man nta n die f di 0 Re g 1er 10 , 1 2 , 1t, 18 itnd 30 derart einwirkt, daß elektrischer
Strom nur einem der etlichen der elektrischen Geräte zugeführt wird, und zwar in
zeitlicher Aufeinanderfolge. liierzu kann beispielsweise der elektrische Schalter
des Elektroherdes mit dem Regler 12 derart verhunden sein, daß der Regler 12 automatisch
den Stromkreis zu einer Spülmaschine dann unterbricht, wenn der Herd eingeschaltet
wird.
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Ist die anlage 1, 2 in der Lage, außerhalb der Energiebedarfsspitzen
überschüssige Energie zu erzeugen, kann diese grundsätzlich an das Netz abgegeben
werden. Sie kann gemäß lig. 1 aber auch dazu verwendet werden, einen ittit Wasser
gefüllten Speicher 21 aufzuheizen.
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Wird die Wärme im Speicher 21 zu groß, sorgt eine Kühleinrichtung
für die Wärmeabfuhr. Eine Pumpe 30 drückt das Wasser über Rohre 31 aus dem Speicher
21 heraus und im Kreislauf über einen Kühler 33 wieder zurück. Ein Ventilator 32
bläst Kaltluft über den Kühler 33. Die Temperatur im Speicher 21 bleibt konstant.
Ein Thermostat 34 regelt die Temperatur. Ober die Leitung 22 wird Wasser konstanter
Temperatur, beispielsweise von 900 C, dem Vorlauf einer Heizungsanlage zugeführt.
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Fig. 2 zeigt ein detailliertes Ausführungsbeispiel.
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Der Motor 1 treibt den Generator 2 an. Mit 28 ist ein Abgaswärmeaustauscher
bezeichnet, der seine Energie
an den Speicher 21 abgibt, der darüber
hinaus zusätzich mit Hilfe einer lleizspirale 16 elektrisch beheizt wird. Das Abgasrohr
ist mit 29 bezeichnet.
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Eine Pumpe 10 drückt das Speicherwasser in den Wärmeaustauscher 28,
volt dem es in Richtung des Pfeiles 41 wieder in den Speicher zurückfließt I)it
Pumpe JO drückt gleichzeitig über Rohre 42 das Wasser des Speichers 21 um den Motor
1 herum, um dessen Wärme aufzunehmen.
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Die Steuer- itnd Regeleinrichtung der Fig. 1 ist pauschal iit 30 bezeichnet.
Sie wirkt auf das Netz 1S, den Herd 13, eine Geschirrspülmaschine 31, eine Waschmaschine
32 und dergleichen mehr.
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Mit r) ist ein Außenthermostat bezeichnet und mit 34 ciii Innenthermostat.
Beide Thermostate wirken wiederum auf die Steuereinrichtung 30. Heizkörper 17 können
entweder elektrisch oder mit Warmwasser gespeist werden.
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Zur Speicherung der vom Generator erzeugten elektrischon energie ist
ein Akkumulator 50 vorgesehen, der dann aufgeladen wird, wenn die Total-Energie-Anlage
mehr Energie liefert, als im Gebäude gebraucht wird.
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Die Steuereinrichtung 30 sorgt ferner dafür, daß die gespeicherte
Wärme dann, wenn elektrische Energie gebraucht wird und damit zwangsläufig auch
Wärmeenergie
anfällt, die aber zum Beispiel in den Sommermonaten
niclit gebraucht wird, vernichtet wird. Sie ftihrt dann das Warmwasser des Speichers
21 außer Haus, zum Bei -spiel all die Stelle 15, wo sich das Wasser von selbst abkühlt.
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Fig. r zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein üblicher Heizungskessel
50 für eine Zentralhei zungsanlage vorgesehen ist, der bisher den Wärmebedarf des
Hauses gel ieiert hat Zu dieser vorhandenen Kesselanlage ist die Total-Energie-Anlage
zusätlich eingebaut worden. Sie besteht wiederum aus dem Motor 1 und dem Generator
2. Der Kessel kann zusätzlich vom Netz versorgt werden, wie durch die Heizspirale
51 angedeutet worden ist.
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Der Generator gibt bei dieser Ausführung elektrischen Strom auf eine
Ileizspirale 52, welche das durchlaufende Wasser aufheizt, und eine Pumpe 53 drückt
das Wasser in die Vorlaufleitung 54. Mit Hilfe eines Ventiles 55 wird das erwärmte
Wasser entweder zur weiteren Aufheizung in den Kessel 50 gedrückt oder unmittelbar
zu den Verbraucherstellen über die Leitung 56. Der Rücklauf des Wassers erfolgt
über die Leitungen 57, 58 entweder unmittelbar in den Kessel 50 oder in die Heizeinrichtung
52. Die Bezugszahl 48 bezeichnet ein Mischventil.
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L e e r s e i t e