DE2934688A1

DE2934688A1 - Verfahren und anordnung zur ausnuetzung von abfallender waermeenergie

Info

Publication number: DE2934688A1
Application number: DE19792934688
Authority: DE
Inventors: Alexander 2067 Reinfeld Kückens
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-28
Filing date: 1979-08-28
Publication date: 1981-03-12
Also published as: NL8001069A; DE2934688C2

Description

PATENTANWÄLTE ίνΟΗΟΟΟ

DR.-ING. R. DÖRING - 3 - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Alexander Kückens

Schillerstr. 22
2067 Reinfeld/H.

"Verfahren und Anordnung zur Ausnützung von abfallender Wärmeenergie"
(Zusatz zu der Patentanmeldung P 27 22 156.3-13)

Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Ausnutzung von abfallender Wärmeenergie in Kühl-, Tiefkühl- und/oder Gefrierhäusern. Dabei wird davon ausgegangen, daß bei einer sinnvollen Koppelung zwischen einem Betrieb, der Wärmeenergie benötigt, und einem Betrieb, der Wärmeenergie als Abfallprodukt abgibt, eine erhebliche Energieeinsparung möglich ist. Zu diesem Zweck sieht das Hauptpatent vor, daß die an den Kältemaschinene anfallende Wärme direkt oder über ein Umluftsystem in das Innere eines Gewächshauses geleitet wird. Dabei wird in vorteilhafter Weise von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß jede Kältemaschine zugleich eine Wärmepumpe darstellt.

Bekanntlich wird in einem Kühlhaus zunächst einmal diejenige Wärmeenergie vernichtet, die für den reinen Kühlprozeß benötigt wird, um ein Gut von beispielsweise 20° C auf 5° C abzukühlen.

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Eine weitere Vernichtung von Wärmeenergie muß vorgenommen werden, um das Gut zu gefrieren und auf Gefriertemperaturen von etwa -20° C bis -25° C abzukühlen. Erheblich beeinflußt wird dieser Prozeß aus noch durch den sogenannten Schockgefrier-Vorgang, bei dem Temperaturen von -40° C bis -50° C benötigt werden. In einem Kühlhaus müssen schließlich noch zusätzlich Wärmeenergien vernichtet werden, die durch Eindringen von Wärme über die Wärmeisolation des Kühlhauses im Kühlhaus auftreten.

Bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent werden diese Wärmeenergien zum Betrieb des zugeordneten Gewächshauses voll ausgenutzt. Dabei ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß die sonst übliche und sehr aufwendige Wärmeiaolation des Kühlhauses oder dgl. weitgehend in Fortfall kommen kann, da es sogar erwünscht ist, daß aus der Außenatmosphäre Wärme durch die Wände des Kühlhauses zur Kältemaschine gelangt. Das Kühlhaus ist daher statt mit einer Wärmeisolation vorzugsweise mit Wärmeleitwänden, insb. aus Leichtmetall ausgerüstet.

Da eine Wärmepumpe nur in bestimmten Temperaturverhältnisbereichen mit hinreichendem Wirkungsfaktor arbeitet, können bei der Anordnung nach dem Hauptpatent Schwierigkeiten auftreten, wenn bei Absinken der Außentemperatur nicht mehr ausreichend Wärme aus der Außenatmosphäre über die wärmeleitenden Wände des Kühlhauses zur Kältemaschine gelangen kann.

Um das System nach dem Hauptpatent unter allen Umständen voll

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funktionsfähig zu halten, und zwar für beide Teile des Systems, sieht die vorliegende Erfindung eine Weiterbildung des Verfahrens nach dem Hauptpatent dahingehend vor, daß der Kältemaschine nach Bedarf statt Zusatzwärme aus der Außenatmosphäre über die wärmeleitenden Außenwände des Kühlhauses Zusatzwärme aus dem Erdboden über ein im Erdboden verlegten Rohrleitungssystem und/oder aus der Einstrahlungsenergie der Sonne über Energiekollektoren auf dem Dach des Kühlhauses zugeleitet wird.

Die Anwendung solcher im Erdreich verlegter Wärmekollektoren ist an sich bekannt. Bei der Weiterbildung nach der vorliegenden Erfindung geht es um die Weiterbildung des Systems nach dem Hauptpatent, mit dem Ziel unter Anwendung der gleichen Kältemaschine auch in kälteren Jahreszeiten die erforderliche Wärmemenge für das Gewächshaus zuverlässig und unter Anpassung an die jeweils gegebenen Verhältnisse sicherzustellen.

Es kann dabei vorteilhaft sein, daß der wärmeaufnehmende Teil der Kältemaschine umschaltbar mit einem Bodenwärme sammelnden, im Erdboden verlegten Rohrleitungssystem und/oder einem Sonnenenergie sammelnden Kollektorsystem auf dem Dach des Kühlhauses verbindbar ist.

Das System nach dem Hauptpatent sieht vor, daß überschüssige_# Wärme in einem Wassertank eingespeichert wird. Es handelt sich bei dem System nach dem Hauptpatent vornehmlich um die Wärme aus dem wärmeabgebenden Teil der Kältemaschine.

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Bei der Weiterbildung dieses Systems nach der vorliegenden Erfindung kann dieoer Wassertank als Erdtank ausgebildet und an das im Erdboden verlegte Rohrleitungssystem angeschlossen sein. In diesem Fall kann es sinnvoll sein den Speichertank statt dem wärmeabgebenden Teil dem wärmeaufnehmenden Teil der Kältemaschine zuzuschalten, sodaß in Abhängigkeit von der Temperatur dann, wenn über die Kühlhauswände nicht genügend Wärme zum wärmeaufnehmenden Teil der Kältemaschine gelangt, der Kältemaschine Wärme aus dem Speichertank über das darin gespeicherte Wasser oder dgl. Flüssigkeit zugeführt werden kann. An den Speichertank kann auch das überschüssige Rücklaufwasser eines Sonnenkollektors angeschlossen sein. Es kann auch eine Anordnung vorgesehen sein, um bei heißen Tagen die Überschußwärme im Gewächshaus über Wärmetauscher an eine Flüssigkeit abzugeben, die dem Speichertank, zugeführt wird.

In diesem Zusammenhang kann es besonders vorteilhaft sein, wenn in den Giebelbereichen der Decke des Gewächshauses Gebläse, z.B. Sauggebläse angeordnet sind, die entweder für einen Wärmeausgleich der Höhe nach innerhalb des Gewächshauses Sorge trägt oder die heiße Luft aus dem Deckenbereich des Gewächshauses einem Wärmetauscher zuführt. Dadurch wird auch verhindert, daß über die in der Regel wenig wärmeisolierende Decke des Gewächshauses zu viel Wärme unnütz abgestrahlt wird, in dem die hohe Temperaturdifferenz beiderseits des Gewächshausdaches im hohen Maße durch das Gebläse abgebaut werden kann.

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Um der Kältemaschine über die Kühlhauswand kontinuierlich Wärme zuführen zu können, muß die Kühlhauswand gemäß dem System nach dem Hauptpatent wenigstens teilweise aus Aluminiumplatten oder einem anderen gut wärmeleitenden Material aufgebaut sein. Infolge der guten Wärmeleitung der Kühlhauswand und der intensiven Abkühlung der Luft im Kühlraum bildet sich an diesen Wände eine starke Kondenswasserbildung. Dieses Kondenswasser wird gemäß der Erfindung z.B. mit Hiofe von an der unteren Kante der Wände angebrachter rinnen abgefangen und gespeichert. Das Kondenswasser, das bei bisherigen Kühlhäusern nachteilig ist, weil es die Wärmeisolationsfähigkeit herabsetzt, begünstigt im vorliegenden Falle den Wärmeübergang. Zugleich wird auch das Kondenswasser selber innerhalb des Systems voll ausgenutzt, wenn das gesammelte Kondenswasser für die Gewächshauskulturen zur gezielten Mineralisierung für die Pflanzenernährung zur Verfügung gestellt wird. Das mineralfreie Kondenswasser ist beispielsweise für Hydrokulturen von besonderer Bedeutung. Das gleiche gilt für bestimmte Kulturen, zpB. Orchideen, die mineralfreies Wasser als Gießwasser benötigen.

Praktische Erprobungen haben inzwischen gezeigt, daß mit dem neuen zusammengekoppelten System eine Energieersparnis von etwa 1/3 des bisherigen Energieaufwandes erreicht wird.

Da die sehr teure Wärmeisolation für das Kühlhaus und die aufwendige Heizung für das Gewächshaus praktisch in Fortfall kommen, ergibt sich trotz des Verbundsystems mit umschaltbarem Wärme-

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geber (Außenluft, Sonnenkollektor, Erdwärme, Wärmespeichertank) eine gegenüber den sonstigen Investitionen ein geringerer Aufwand. Selbst bei gleichem Investitionsaufwand wird durch die starke Energieeinsparung der Betrieb des neuen Verbundsystems wesentlich billiger als der Betrieb der bisherigen Einzelsysteme von vergleichbarer Leistung.

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Claims

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DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BR AU N SCH WElG MÜNCHEN

Zusatz zu

P 27 22 156.3-13

(U.Z.5455)

Ansprüche

{ γ Verfahren zur Ausnützung von abfallender Wärmeenergie in Kühl-, Tiefkühl- und/oder Gefrierhäusern, bei dem die an den Kältemaschinen anfallende Wärme direkt oder über ein Umluftsystem in das Innere eines Gewächshauses geleitet und der Kältemaschine bedarfsweise Wärme aus der Außenatmosphäre zugeleitet wird, nach Patent ........(Patentanmeldung P 27 22 156.3-13), dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemaschine nach Bedarf statt Zusatzwärme aus der Außenatmosphäre über die wärmeleitenden Außenwände des Kühlhauses Zusatzwärme aus dem Erdboden über ein im Erdboden verlegtes Rohrleitungssystem und/oder aus der Einstrahlungsenergie der Sonne über Energiekollektoren auf dem Dach des Kühlhauses zugeleitet wird.
2. Anordnung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Kühlhaus und einem diesem als Wärmeabnehmer zugeordneten Gewächshaus, bei der der wärmeabgebende Teil der Kältemaschine des Kühlhauses mittels in das Gewächshaus einleitbare Luft kühlbar ist und das Kühlhaus über wärmeleitende Wände mit der Außenatmosphäre in Wärmetausch verbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeaufnehmende Teil der Kältemaschine umschaltbar mit einem Bodenwärme sammelnden, im Erdboden verlegten Rohrleitungssystem

L. J

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und/oder einem Sonnenenergie sammelnden Kollektorsystem auf dem Dach des Kühlhauses verbindbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, bei dem die Kältemaschine mit einem überschußwärme aufnehmenden Wärmespeicher verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher als im Erdboden eingebauter und an das im Erdboden verlegte Rohrleitungssystem angeschlossener Flüssigkeitstank ausgebildet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gewächshaus Gebläse im Giebelbereich zugeordnet sind, mittels denen neben eijem Wärmeausgleich über die Innenhöhe des Gewächshauses heiße Luft einem Wärmetauscher zuführbar ist, der sekundärseitig an den Flüssigkeitstank anschließbar ist.
5. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitenden Kühlhauswand ein mit einem Reservoir des Gewächshauses ,verbundenes Kondenswasser-Sammelsystem zugeordnet ist. [

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