DE3004062A1

DE3004062A1 - Ganzjaehrige heizung

Info

Publication number: DE3004062A1
Application number: DE19803004062
Authority: DE
Inventors: Franz Karl 8500 Nürnberg Krieb
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-05
Filing date: 1980-02-05
Publication date: 1981-08-13

Description

Ganzjährige Heizung

Beschreibung: . "~\~

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde nur aus Energien der Natur unter Verwendung von Antriebeenergie für Wärmepumpen die ganzjährige Versorgung mit Wärme von Gebäuden insbesondere Hochhäusern zu bewältigen. ■

Der Wärmebedarf von Gebäuden ist im Winter am höchsten als die Möglichkeiten zur Gewinnung von Wärme aus der Natur gering sind. Andererseits bleiben über beträchtlichen Teilen des Jahres sehr hohe Mengen an Wärme ungenutzt, die zum großen Teil aus der Sonne aus dem Erdreich, und Grundwasser, sowie als Abwärme anfallen.

Die Aufgabe der Erfindung ist auch bei kühleren Außentemperaturen, als der Bedarf größer ist, bedeutende Mengen an Wärme zu gewinnen und die · in wärmeren Zeiten anfallende Wärme zu speichern,sowie Heizsysteme zu _. entwickeln die geeignet sind- die—so verfügbare Wärme für beliebige Heizzwecke nutzbar zu machen.

Es ist bekannt,daß durch Dachkollektoren verschiedener Ausführung in den wärmeren Zeiten der Bedarf gedeckt werden kann und daß mittels Wärmepumpen diese Zeiten verlängert werden können. Auch Wärmerückgewinnungsanlagen verschiedener Art sind bekannt. Die Speicherung der Wärme hat sich bisher weitgehend auf Temperaturen konzentriert, die für den Vorlauf der Heizanlage geeignet war. Auch' Niedertemperaturspeicher mit verschiedenen chemischen Speichermedien sind bekannt. Latentspeicher mit Wasser in kublscnen oder rechteckigen Behältern sind hinzu-gekommen. Heizsyeteme die einzelme Vorteile solcher Komponenten nützen sind ebenfalls bekannt.

Die Nachteile der bisher bekannten Systeme sind: Die herkömmlichen Solar-Kollektorea können im Winter gerade beim Spiczenoedarf nur wenig Wärme, liefern. Solar-Kollektoren mit Abdeckung sind aufwendig und entsprechend teuer. Außanluft-Wärmetauscher ergeben unter 0* C Probleme mit der Vereisung. Wärmepseicner bei Temperaturen von 50 - 90* C müssen für die ganzjährige Versorgung sehr groß sein. Sie müssen sehr fur isoliert werden und verlieren über die lange Speicherzeit' einen beträchtlichen Anteil,der gespeicherten. Wärme. Sie müssen in teuren umbauten Räumen untergebracnc werden. Die bisher bekannten Latentspeicher hauen zwar einige beträchtliche Vorteile aufzuweisen, aber si.e mUssen auf bis zu ^O % der Laten wärme verzichten um das Bersten des Speicherbehälters bei der Volumenvergrößerung des Speichermediums während der Vereisung zu vermeiden. (.Wärmepumpen Verlag C. F. Kuller Seite 177 und I/o;. Bisher bekannte Latentspeicher waren vorgesehen oei etwa 1 m unter der Erdoberfläche eingegraben zu werden, wo sie einen Teil ihrer Wärmev.erluste bei der Entnahme von Wärme aus dem Erdreich zurückgewinnen kennten. Sie halten durch ihre kühle jSpeicheraiasse. ihre nähere Umgebung langer als die Umwelt kühl. Dadurch werden die Wurzeln der Pflanzen über den Speicher länger als die der übrigen pflanzen kühl gehalten, mit entsprechenden Folgen für ihr Wachs·.um. Auch ihre Unterbringung unter anderen iNutzilächen hat Nachteile für den Verkehr und Umgebung. Solche Latentspeicher knapp unter der Erdoberfläche untergebracht mit ungünstigem Verhältnis zwischen ihrer Außenfläche zum Speichervolumen entziehen dem Erdreich nur geringe Mengen an Wärme. Mit der Erfindung wird angestrebt diese und andere Wachteile bisher bekannter rieizsysteme zu vermeiden und gleichzeitig andere Vorteile zu erarbeiten. Dabei besonders die Erhöhung der Wärmea-sbeute Während der kuhleren Monate des Jahres durch Nutzung der großflächigen Außenwände von Geoäuden zur Gewinnung von Wärme über Absorfcrer-Tassaden/2) und Kollektoren beliebiger Art. Absorber-Fassaden

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als Komponenten zu Helzsyetemen wurden unter P 30 02 237.8 und G 80 01 753.4 beim Patentamt angemeldet.

Weiterhin wird angestrebt die Nutzung der Wärme besonders aus der Tiefe des Erdreichs, mit der Fähigkeit der Erdmasse Wärme langfristig zu speichern, zu verbinden und mittels Langzeitspeicher in Tiefbohrungen oder anderer Art den Spitzenbedarf zu decken. Langzeitspeicher in Tiefbohrungen wurden,am 28.01.80 beim Patentamt angemeldet. Die Vorteile dieser und anderer Komponenten zu Heizsystemen für die ganzjährige Wärmeversorgung von Gebäud>n beliebiger Größe ^u vereinen, ist eine * der Ziele dieser Erfindung, üur Lösung der Probleme wird die Fähigkeit von Absorbern genutzt durch Abkühlung ihrer Temperatur unter die der Umwelt daraus Wärme zu absorbieren. Die Abkühlung erfolgt während der wärmeren Monate dadurch, daß der Absorber und der kühle Speicher im Erdreich, über einen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf miteinander verbunden werden. Durch Umwälzen der Flüssigkeit wird der Absorber laufend gekühlt, wodurch seine leitenden Flächen der Umwelt Wärme entzeiehen, die mittels Trägerflüssigkeit in den Langzeitspeicher (65) eingebracht wird. Bei ausreichender Temperatur der Trägerflüssigkeit werden nacheinander die Heizanlage (11) mit Wärme versorgt der Warmwasserbereiter (9) und der Kurzzeitspeicher (10) aufgeladen und die Uberschußwärme in den langzeitspeicher (65) eingebracht. Die eingebrachte Wärme trifft im Langzeitspeicher (65) auf das vorgewärmte Speichermedium. Gewöhnlich wird gegen Ende des Winters oder am Anfang des Frühjahrs auf die Entnahme von Wärme aus dem Langzeitspeicher (65) verzichtet. Dem abgekühlten Speichermedium wird aus der umgebenden Erdmasse über die leitenden Wände des Speicherbehälters Wärme aus dem Erdkern zugeführt. Bei großer Tiefe mit dünnem Speicherbehälter findet eine schnelle Zufuhr statt. Die Speicherung von ii'berschußwärme wird erst Monate später beginnen als die Außentemperatur gestiegen sein wird. Auf diese Weise wird bereits gegen Ende des Frühjanrs. im Speichermedium eine beträchtliche Menge an-Wärme gespeichert sein, die im nächsten Winter zusammen mit dem erhaltenen Anteil der später zugeführten Wärme zur Deckung des Spitzenbedarfs zur Verfügung stehen wird. ·

Ein Teil der zugaführten Wärme wird über die leitenden Flachen des Speicherbehälters (65) dem Erdreich (66) übertragen das.durch seine große Masse sehr viel aufnehmen und dabei die Temperatur nur geringfügig erhöhen wird. Die große Masse des Erdreichs (66) wird auch isolierend wirken; insbesondere_dadurch daß ihr aus dem Erokern ständig Wärme zugeführt wird. Bei der Entnahme wird der Prozeß umgekehrt verlaufen und dabei ein !'eil der Wärme aus dem Erdkern, in Form von. Latentwärme des Speichermediums, sowie Teile der zugeführten Wärme teils im Speichermedium, teils in der umgebenden Erdmasse werden zur Verfügung stehen. Die entnommene Wärme soll mittels Wärmepumpen auf die jeweils !notwendige Vorlauftemperatur angehoben werden. Dabei soll wo möglich ist, der Wiedertemperatur Fußoodenheizung Vorrang eingeräumt werden, da oei geringen 'remperaturunterschieden zwischen der kalten und der wannen Seite der Wärmepumpen diese wirtschaftlicher arbeiten. Für vorhandene Heizungen Insbesondere im Altbau wird häufig die zusätzliche Erhöhung der Temperatur über die Abwärme des zum AntrieD Denutzten Verbrennungsmotors nutzlich werden, wehrstufige Wärmepumpen, sollen für höhere Vorlauftemperaturen vorgesehen werden. Fig. 1 zeigt eine Variante der ganzjährigen Heizung die in der Lage ist die hauptiunktionenzu erfüllen. Bei ausreichender Wärmemenge mit ausreichender Temperatur wird die kiihle i'rägerilüssigkeit mittels Umwälzpumpe (17-1 djrch Absoroer-Dach U ; befördert wo sie ^wische* den leitenden V.'änden der Absorber-Elemente durchfließt und daoei die Wärme

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der Umwelt aufnimmt. Die erwärmte Trägerflüssigkeit gelangt .über Ventil (2b) zur heizanlage ^^^\) wo sie über deren leitenden Flächen die Wärme an den flaum überträgt, über Umwälzpumpe (12) Mischventil (2?) und auf geraden Durchfluß gestellten Ventilen (28 - 3k) sowie geöffneten .Ventil (20) kehrt die abgekühlte Trägerflüssigkeit zurück Zo>r Umwälzpumpe (17) wo der Kreislauf von vorae beginnt. Ähnlich verläuft der Vorgang über Umwälzpumpe (16) Absorber-Fassaden (2) und auf geradem Durchfluß gestelltem-Ventil (2^). Die in den Absorber-Fassaden (2) aufgewärmte Trägerflüssigkeit wird in den gleichen Kreis*· lauf gepumpt wie die des Absorber-Dachs bzw. b^i entspreichender Wahl die der Dachköllektoren beliebiger Art. Falls die Wärmemenge und die Temperatur ausreicht wird auch Warmwasserbereiter (9) aufgeladen. Dazu muß Ventil (31) entsprechend umgestellt und Umwälzpumpe Ok) in Betrieb gesetzt werden. Danach wird über Ventil (3ö) das kalte und über Ventil (39) das warme Wasser reguliert und an den Warmwasserverbraucher (40) weitergeleitet.

Der Kurzzeitepelcher (10) wird über entsprechend umgestelltem Ventil (30) und Umwälzpumpe (13) mit aufgewärmter Trägerflüssigkeit gefüllt. Dies wird bei Bedarf über das entsprechend umgestellte Ventil (£9) und durch die Fördertätigkeit der Umwälzpumpe (12) in die Heizanlage (11) gepumpt. Dadurch steht Heizenergie auch zu Zeiten zur Verfügung ale die Versorgung aus den übrigen Komponenten nicht ausreichend ist, oder sonst nur mit Einsatz teuerer Antrietieenergie möglich wäre. Ist nach Versorgung der Heizanlage (11) und Füllung des Warmwasserbereiters (9) und des Kurzzeitspeichers (10) Wärme verfügbar, wird Ventil (33) entsprechend umgestellt und Umwälzpumpe (15) in Betrieb gesetzt. Dadurch wird die Trägerflüssigkeit über Ventil (2k) durch die Übertragungsleitung (35) des Langzeitspeichers (65) geleitet wo sie ihre Wärme dem Speichermedium überträgt. Da die Trägerflüssigkeit nach ihrer Wärmeabgabe in der Heizanlage (11) bzw. in dem WarmwasserDereiter (9) oder Kurzzeitspeicher (10) durch die Übertragungsleitung (35) des kühleren Langzeitspeichers i65) fließt wird sie ihre Wärme jeweils in zwei Faten abgeben. Dadurch wird sie gut abgekühlt in die Absorber-Fassaden (2) bzw. ins AbsorDer-Dach (1) gelangen. Das hat zur Folge, daß der Temperaturunterschied zur Umwelt größer wird,"wodurch sie mehr Wärme auι nimmt.

reicht die vom Absorber-Dach (1) gelieferte Wärmemenge zur Versorgung der Heizanlage (11) aus, εο wird die Trägerflüssigkeit aus den Absorber-Fassaden (2) über dem entsprechend umgestellten Ventil (25) zur Umwälzpumpe (15) umgeleitet wo sie Uuer Ventil (2k) in die Ubertragungsv leitung (35; gelangt. Dort gibt sie die Wärme dem Speichermedium ab und kenrt über das entsprechend umgestellte Ventil (35) in den Kreislauf zurück.

Wird keine Wärme benötigt, so wird Ventil (32) umgestellt wodurch der Rückfluß aus den Verbrauchern (9, 10, 11) gesperrt wird. Nach öffnen des Sperrventils (22) und Inbetriebnahme der Umwälzpumpe U5) fließt die im Absorber-Dach (1) und in den Absorber-Fassaden (2) aufgewärmte Trägerflüssigkeit üoer tien außer Funktion befindlichen Verdampfer ^5; ohne Wärme abzugeben, anschließend über geöffnetem Sperrventil {2.2) Umwälzpumpe (15) und ventil (2k) durch die Übertragungsleitung (35; und entsprechend umgestelltem Ventil (33). Dadurcn wird die gesamte gewonnene W"rme gespeichert. Es soll festgehalten werden, daß alle bisher genannten Funktionen nur mit geringer Umwälzenergie durchgeführt werden.

Ist die Temperatur aer Trägerflüssigkeit zu niedrig um damit den Vorlauf der Verbraucher (9, 10, 11, $7) zu speisen, wird der Verdichter (6) des Wärmepumpen -Systems in Eetrieb gesetzt. Die über Verdampfer

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(5) entzogene Wärme wird vom Arbeitsstoff des Wärmepumpensysteme aufge· nommen la Verdichter (6) kompriuntert und über Verflüssiger (?) mit erhöhter Temperatur an den Sekundärkreis des Heizsystems übergeben, wo sie den Verbrauchern (9> 10, 11, 67) zur Verfügung steht. Bei diesem Vorgang muß Sperrventil (ZZ) geöffnet und Ventil (3Z) zu Verflüssiger (7) umgestellt sein.

Will man die Restwärme nach dem Verdampfer (5) speichern muß Ventil (33) zu Übertragungsleitung (35) umgestellt werden. Dadurch wird die Trägerflüssigkeit über Umwälzpumpe M5) und Ventil (24) durch die übertragungsleitung (35) geleitet wo sie die- besonders bei mäßigem Wärmeverbrauch - verbliebene Pestwärme dem Speichermedium überträgt. Dar weitei«Vorteil ergibt sich daraus, daß die zweimal hintereinander abgekühlte Trägerflüssigkeit mit niedrigerer Temperatur ins Absorber-Dach O) bzw. in die Absorber-Fassaden (Z) geleitet wird wo sie durch den größeren Temperaturunterschied zur Umwelt mehr Wärme aufnehmen kann.

Da für den Antrieb des Verdichters (6) häufig hochwertige elektrische Energie verwendet wird ist zweckmäßig diese während der Gültigkeit des Schwachlasttarifs, zu entsprechend niedrigem Preis in Anspruch zu nehmen und die so gewonnene Wärme im Kurzzeitspeicher (10) aufzuheben. Wird Kühlbetrieb gewünscht müssen die Ventile (26 und 28) zu Übertragungsleitung (36) umgestellt werden. Durch den Betrieb der Umwälzpumpe 1.12) wird die TrMgerflUssigkeit von der Heizanlage U U ÜDer Mischventil (2?) Ventil (28) Übertragungsleitung (36; und ventil (26) umgewälzt. Es ist zweckmäßig zum KUhlbetrieb einen kalten noch nicht aufgeladenen Langzeitspeicher zu benützen um durch möglichst niedrige Temperaturen der Trägerflüssigkeit entsprechend effektive Kühlung zu erreichen..Der relativ geringe Temperaturnnterscnied zwischen Langzeitspeicher (65) mit 0 - 5* C und Heizanlage mit 22..- 30^#C kann nur entsprechende KühlwirKung möglach machen. Da die Außenwände des betreffenden Geoäudes hinter de» Absorber-Fassaden mit. Wärmedämmschicht (4) vorgesehen sind, die das Eindringen der Wärme von außen vermindern, wird dieser relativ einfache Kühlbetrieb mit nur Umwälzenergie in vielen fällen ausreichen. Die Speicherung der ent- . zogenen Wärme ist ein weiterer Vorteil.

.Zur Entnahme der Wärme nur aus dem Langzeitspeicher (65) muß Sperrventil (ZZ) geöffnet Ventil (33) zu Übertragungsleitung (35) und Mischventil (34/ ganz zu Verdampfer (5) umgestellt werden. Zur gleichzeitigen Entnahme aus dem Langzeitspeicher (65) und Gewinnung aus dem Absorbe.r-Dach (1) und Absorber-Fassaden (2) muß über Mischventil (34) das Verhältnis der Entnahme aus.dem Lan^zeitspeicher (65) zu den Absorbern (1 und Z) geregelt werden.

Zur Entnahme aus einem anderen Langzeitspeicher (65) muß das Ventil (Zh) zur übertragungsleitung (36) umgestellt, und Sperrventil (23) geöffnet werden. ·_ * .

Das dargestellte Heizsystem eignet sich je nach Auslegung für Ein- und Mehrfamilienhäuser. Durch parallelanschluß (6?) sollen weitere Verbraucher wie (9, 10, 11) oder beliebiger anderer Art in beliebiger Anzahl angeschlossen werden.

Die auf Fig. 1 dargestellte Variante soll je nach örtlichen Möglichkeiten und Bedarf an Wärme, um weitere Komponenten erweitert werden. Fig. 2 zeigt eine Variante mit zusätzlicher Nutzung der Abwärme aus dem Haushalt (4I und 42) des eigenen Wärmepumpenverdichters (6) sowie die Unterkühlungswärme des Wärmepumpenprozesses nach bekanntem Verfahren.

Das gebrauchte warme Wasser aus Bad (4O) und Hausgerät 142.; wird über Wärmetauscher (43) geleitet wo seine Wärme der Trägerflüssigkeit des Systems übertragen wird. Durch den Betrieb der Umwälzpumpe \.4ö) bei

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geöffnetem Sperrventil (45) wird die Rückgewonnene 'Afärme in den Speicher (65) eingebracht. Nach Abkühlung des Abwassers wird Sperrventil (44) temperaturabhängig gesteuert geöffnet und das Abwasser in die Kanalisation geleitet. dadurch gewonnen, daß der"Raum

"Die Verlustwärme des Wärmepumpen-Verdichters (6) wirdYzwischen r>.ühlflüssigkeits-Mantel (19) und Verdichterkörper mit Trägerflüssigkeit gefüll^die durch Umwälzpumpe (18) bei geöffnetem Thermostatven'til (21) in den Verdanpfer-Wärmetauscher (5) eingebracht wird. Die dort entzogene Wärme wird anschließend auf höhere Temperatur gebracht und den Verbrauchern (9j 10, 11, 67) zur Verfügung gestellt, in den Kreislauf des Wärmepumpen-Arbeitsstoffes wira zwischem Verflüssiger (7) und Expansionsventil die Übertragungsleitung (37) eingesetzt wo.durch die Unterkühlungswärme des Wärmepumpen-Prozesses nach bekanntem Verfanren in den Speicher eingebracht wird. Fig. 4 zeigl eine Variante mit zusatzlicher Gewinnung von Wärme über Luftwärmetauscher (55)«Bei netrieb des Gebläsee \.54) und der umwälze pumpe (5j>j bei geöffnetem Sperrventil (.64) und auf geradem Durchfluß gestelltem Ventil (52) wird die über Luft-Wärmetauscher (55) gewonnene ... Wärme mittels übertragungsleituftg- i?5) in den Langzeitspeicher [Sy) eingebracht. Während des Betriebs der Wärmepumpe (6; wird Ventil ^52) ' nach Verdampfer öJ umgestellt und somit die Temperatur der gewonnenen Wärme angehoben.

Die Rückgewinnung der Verdichter-Abwärme (6 und 19 ) wird über eine iai Wärmetauscher (5) untergebrachte Spirale (68) Umwälzpumpe (Jö; Sperrventil ',2I) durchgeführt. Diese Lösung ist dann angebracht wenn, die i'rägerilüssigkeit des Systems und die Künlflüssigkeit des Verdichters {6) unterschiedlich sein soJLlen.

Fig. 4 zeigt eine Variante, die die Nutzung der Wärme des Grundwassers (50) zum Kiel hat. Das Grundwasser (50) wird über Umwälzpumpe (47)in die elastische Übertragungsleitung (48) gepumpt von wo es - nachdem ihre Wärriß in den Langzeitspeicher (65) eingebracht wurde - anschließend in einen Brunnen(49) geleitet wird. Durch den Höhenunterschied (H) des Wasserspiegels in den beiden Brunnen (49 und 50) sickert das Wasser zum nahegelegenen Brunnen (5O) zurück und nimmt dabei aus dem Erdreich (66) Wärme auf. Der Kreislauf kann nur bis knapp über dem Gefrierpunkt erhalten werden.Überdruckventil (51) soll bei beginnender Vereisung des Grundwassers vor Schaden schützen. Fig. 5 zeigt eine Variante die zusätzlich die Wärme aus Gewerbe und Industrie nutzen soll. Gewerbebetriebe (56)(wie Wäschereien Großküchen, Kühlanlagen in Metzgereien u. a. ) sollen über Ventil (57) Umwälzpumpe (58) und übertragungsleitung (59) ihre Abwärme im Langzeitspeicher (65) sammeln. Das gleiche gilt für Industrieanlagen beliebiger Art und Kraftwerke. Diese sollen ihre Abwärme über Ventil (61) Umwälzpumpe (62) und Übertragungsleitung (63) in den Langzeitspeicher (65) einbringen.

Fig. 6 zeigt eine Variante bei dem der Wärmepumpenverdichter (6) nach bekannter Art von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Die Abwärme des Antriebsmotors (69) wird, über Umwälzpumpe (70D in cien Wärmetauscher (71) eingebracht dessen Sekundärseite mit dem Verflüssiger (7) der Wärmepumpe in Serie geschaltet ist. Dadurch wird die Temperatur der Trägerflüssigkeit weiter erhöht. Das gleiche gilt für die Kühlung des Auspuff-Sammelrohrs {72.) von welchem die Kühlflüssigkeit mittels Umwälzpumpe k73j über den Wärmetauscher (74) geleitet wird. Die Auspuffgase über Wärmetauscher (.73) geleitet, geben ihr© Wärme als letzte Stufe der Temperaturerhöhung ab.Der Kurzzeitspeicher (10) soll die Möglichkeit schaffen den Verbrennungsmotor (69) zu bestimmten Zeiten als seine Geräusche störend empfunden werden, auzustellen.

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Zur Gewinnung von Wärme aus beliebigen Quellen (wie Milchkühlung, Bierkühlung, Gewässern oder auch Kollektoren anderer Art) ist der Anschluß (77) über Ventil _V7o sowie Anschluß (78) vorgesehen. Hier können verschiedene Geräte über Schlauch oder Rohr angeschlossen werden die mittels der vorhandenen Wärmepumpe (5> 6, 7, öj gleicnzeitig nützliche Kühlarbeit und Wärmegewinnung leisten können. Für die Angliederung verschiedener Wärmeveroraucher ( wie Beheizung von Schwimmbädern, Nebenräumen u. a.)ist auf der Warmselte des Systems der Anschluß (80) über Ventil (79) sowie Anschluß (81) vorgesehen. Die beschriebenen Varianten werden dadurch gekennzeichnet, daß sie jeweils die Hauptkomponenten eines variablen Heizsystems mit anderen nach Bedarf kombinieren.

Die Erfindung bringt folgende Vorteile: Veitgehende Nutzung von kostenloser Energie aus beliebigen Quellen, Erweiterung der aktiven Flächen für die Wärraegewinnung auf die erheblich größeren Seitenwände von Gebäuden« Verwendung von Absorber-Fassaden (2) und Absorber-Dächern (1) mit einer um. 2raal höheren Jahresenergieausbeute als bei herkömmlichen Kollektoren mit Abdeckung. Absorber-Elemente sind einfacher und entsprechend billiger, da die Abdeckung entfällt. Absorber-Elemente entziehen auch bei niedriger Außentemperatur der ümwrelt Wärme, als der Wärmebedarf von Gebäuden hoch ist. Bei der Anbringung von Abscjrber-Fassaden ^,2) wird an die Außenwand eine Wärmedämmschicht (,4J montiert, die mit der höheren Wärmeausbeute gleichzeitig den Wärmebedarf des Gebäudes vermindert. Große Mengen von kostenloser Wärme beliebiger Herkunft werden mit relativ einfachen Mitteln gespeichert und zur Deckung des Spitzenbedarfs zur Verfugung gestellt. Die Wärme des Erdreichs l66) wird zusätzlich genutzt. Die Fläche über den. Langzeitspeichern (.65) bleibt beliebig nutzbar. Die geringe Grundfläche und die große Tie ie für die Langzeitspeicher ist überall vorhanden. Die langfristige Speicherung der Wärme braucht nur wenig umwälzenergie und Terbleibt ohne weiteren Aufwand. Langzeitspeicher bis zu beträchtlichen Tiefen vorgefertigt und versenkt, verursachen relativ niedrige Investitionen. Absorber-Elemente und Langzeitspeicher arbeiten ungeiährlich, geräuschlos und umweitfreundlicru Die Außenflächen der Absorber-Fassa*· den i.2) stehen zu weitgehender künstlerischer Gestaltung zur verfugung, wodurch ihre Eingliedrung in die Ästhetik der Umgebung erleichtert wird.

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Claims

Ganzjährige Heizung

itentansprüche: **" '.

1j Verfahren zur Beheizung von Räumen, sowie von Schwimmbädern mittels

irmepumpenprozessea, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie aus der Sonne und Umwelt mittels Absorber-Fassaden (2), Absorber-Dächern (1), sowie Kollektoren, beliebiger Art gewonnen wird, daß die Temperatur dsr Absorber-Fassaden (2) und Absorber-Dächer (1) unter die Temperatur der Umgebung gesenkt und dabei der Umgebung Wärme entzogen wird, einscniJLeßlich die Verflüssigungswärme des Wassergehalts der Luft, sowie durch weitere Abkühlung bis unter den Gefrierpunkt, die Vereisungswärme des Wassers, daß die gewonnene Wärme bei ausreichender Temperatur direkt, sonst nach Erhöhung ihrer Temperatur mittels ein-, oder mehrstufigen Wärmepumpenprozesses zur Raumheizung, insbesondere in Hochhäusern Warmwasserbereitung, sowie Schwimmbadbeheizung, genutzt wird, daß die Uberschußwärme, erweitert durch- Wärme beliebiger Herkunft, bei niedriger Temperatur unter der Erdoberfläche, besonders bei großen Tiefen im Speichermedium und in der großen Masse des Erdreichs (66) gespeichert wird, ds*ß bei der Entnahme der gespeicherten

Wärme das Speichermedium bis unter dessen Gefrierpunkt abgekühlt wird und beim Übergang vom flüssigen in den festen Aggregatzustand die gesamte Menge der Latentwärme genutzt wird, daß nach Abkühlung des Speichers unter die Temperatur des umgebenden Erdreichs aus der Masse des Erdreichs (66) beträchtliche Mengen an Wärme entzogen werden, daß nach'Abbruch der Wärmeentnahme dem abgekühlten Speicher aus dem Erdkern und aus der Sonneneinstrahlung über die .Erdmasse Wärme zufließt, die mit oder ohne züge führte Wärme zwecks Nutzung zur Verfügung steht, daß die zur Erhöhung der Temperatur notwendige hochwertige Antriebsenergie des Wärmepumpenprozesses zu günstigen Zeiten zur Deckung des Bedarfs, sowie zur kurzfristigen Speicherung eingesetzt wird, ttm'außerhalb dieser Zeiten Wärme in begrenzter Menge und bei begrenzten Verlusten auf Vorlauftemperatur der Heizung und Warmwasserbereitung zur Verfugung zu stellen, daß die Uberschußwärme der Räume über den Kühlbetrieb in den Langzeitspeicher (65) eingebracht wird, daß mit der Nutzung der Wärme aus Sonne, Außenluft, Erdreicn, ürundwasser und anderer Herkunft, gleichzeitig Maßnahmen getroffen werden zur Verminderung der Wärmeverluste des Gebäudes, sowie zur Rückgewinnung von Abwärme, sowie zur Verminderung der Verluste je nach Bedarf und örtlichen Möglichkeiten miteinander kombiniert werden. Ζ, Heizsystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der Wärme aus ,Sonneneinstrahlung und Umwelt die großen Außenflächen von Gebäuden zur Befestigung vun. Absorber-Fassaden. (.2), Absorber-Dächern Ul und Kollektoren, beliebiger Art verwendet werden, daß die gewonnene. Warne bei ausreichender Temperatur der Trägerflüssigkeit direkt an die Baumheizanlage (11), Warmwasseraufbereiter (9)» sowie an beliebige Wärmeverbraucher (80 und 81) weitergeleitet wird, bei nichtausreichender Temperatur diese über Wärmepumpe (5»6,7,8) erhöht wird, daß zur Speicherung der Überschußwärme sowie der Wärme beliebiger Herkunft Langzeitspeicher (65) unter der Erdoberfläche, insbesondere in Tiefbohrungen verwendet werden, wobei für Trägerflüssigkeiten unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Reinheitsgrades je getrennte Kreisläufe mit einzeln abgestimmten Werkstoffen der Ubertragungsleitungen (35 > 36,37, if 8,59,63) verwendet werden, daß zur übertragung der Wärme aus den Langzeitspeichern (65) an die Masse des Erdreichs (66) und umgekehrt, die Wände des Speicherbehälters aus wärmeleitendem Material vorgesehen wurden, daß zur Nutzung der gesamten Menge der Latentwärme des Speienermediums

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die Wände des Langzeitspeichers (65J gewölbt vorgesehen wurden, um dem Volumenzuwachs des Speichermediums bei dessen D'bergang vom flüssigen in den festen Aggregatzustand zu folgen, daß zur Nutzung der Vorteile von günstigen Betriebszeiten, insoesondere des Schwachlast-Tarifs von Elektroantrieben Kurzzeitspeicher (9 und 10) vorgesehen wurden, die zur Deckung des Bedarfs außerhalb gunstiger Betriebszeiten in Anspruch genommen werden, daß zur Erhöhung der Temperatur der Trägerflüssigkeit Wärmepumpen beliebiger Art in ein- und mehrstufiger Ausführung mit beliebigem Antrieb und beliebiger Leistung vorgesehen wurden, daß zur Entnahme von ,Värme auf der Kaltseite der Wärmepumpe Anschlüsse K.77 und 70} für beliebige Zusatzgeräte vorgesehen wurden, daß zur Abgabe von Wärme die Warmseite der Wärmepumpe geeignet ist, Raumheizanlagen l67) beliebiger Anzahl, sowie weitere Wärmeverbraucher, insbesondere Schwimmbäder über Anschlüsse (.80 uni 01) mit Wärme zu versorgen, daß außer Komponenten, zur Gewin&ung \z, B. 1,2, 3b, i?0, 55J» rückgewinnung (19, 3'/Λ3,59,fc>3,71 >7k,'/5). und Speicnerung (9,10, 6i>> von Wäree weitere Komponenten zur gleichzeitigen Wärmedämmung O ^und h) vorgesehen sind, daß lür die Kreisläufe, die durch die Absorber-Fassaden t2) und Absorber-Dächer Λ1) 'führen, frostfeste Trägerflüssigkeit verwendet wird. 3» Heizsystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei ausreichender Wärmemenge bei enteprecnender Temperatur mittels Absorber-Dächern (1; oder Dachkollektoren beliebiger Art gewonnen, die Heizanlage Uli j der Warmwasserbereiter (9) und Kurzzeitspeicher UOJ daraus versorgt werden, während die.^über Absorber-j'assaden ^Z) gewonnene Wärme über Ventil ^2i>; zur Übertragungsleitung (35) umgesteuert in aen Langzeitspeicher (65) eingebracht wird, /f. Heizsystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei Bedarf sowohl die gewonnene Wärme aus den Absorber-Dächern (1) als * auch die aus den Absorber-Fassaden (2) über die Ventile (25, 3^ und 20) und der Umwälzpumpen (12,16 und 17) zur Heizanlage (11) gefördert wird.

5. Heizsystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Uberschußwärme mit ausreichender Temperatur über Umwälzpumpe (1*f) und entsprechend umgestelltem Ventil (31) in den Warmwasserbereiter (9) eingebracht wird und anschließend bei ausreichender Menge über Umwälzpumpe (13) und entsprechend umgestelltem Ventil (30) in Kurzzeitspeicher (10) zur Deckung des späteren Bedarfs gesammelt wird·

6. Heizsystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß nach Deckung des laufenden Bedarfs und Füllen des Warmwasserbereiters (9) und des Kurzzeitspeichers (10) die verfügbare Uberschußwärme nach entsprechender Umsteuerung des Ventils (33) und Inbetriebsetzung der Umwälzpumpe (15) in den Langzeitspeicher (65) eingebracht wird.

7. Heizsystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei zu niedriger Temperatur der Trägerflüssigkeit nach Durchfluß der Absorbpr-Dächer (1) und der Absorber-Fassaden (2) der Verdichter (6) der Wärmepumpe in Betrieb gesetzt, Sperrventil (22) geöffnet und Ventil {J>2.) entsprechend umgesteuert wird, wodurah über Verdampferwärmetauscher (5), Verflüssigerwärmetauscher (7) und Expansionsventil (8) die Temperatur der gewonnenen Wärme erhöht wird und zur Nutzung u-jur Verfügung steht.

8. Heizsystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß während des betriebs der Wärmepumpe die Restwärme der Trägerflüssigkeit über Umwälzpumpe (15)> übertragungsleitung {3üj) und entsprechend umgesteuertem ventil (33) in den Langzeitspeicher (65) eingebracht wird.

9. Heizsystem'nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß es geeignet iet über die aktiven Flächen der Heizungsanlage (11) nach entsprechen-

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der Umstellung der Ventile KZb und 28) und Inbetriebnahme der Umwälzpumpe 112) den betreffenden Räumen solange Wärme zu entziehen, bis die Temperatur des Langzeitspeichers (65) niedriger ist als die der Bäume {.Kühlbetrieb;.

10. Heizsystem nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß es geeignet ist, die Abwärme von Haushalt Kh"\ und k'd), uewerbe K5b) > Industrie l6O) und Wärme aus Absorber-Jj'assaden ^2), Absorber-Dächern kl); Luftwärmetauscher t.55) 1 Grundwasser t.50), Kühlbetrieb, sowie Wärme beliebiger Herkunft nur mit geringer Umwälzenergie in den Langzeitspeicher (.65) einzubringen.

11. Heizsystem nach Anspruch d. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gebäude-Außenwände und Absorber-Fassaden (2j, sowie zwischen Gebäude-Dachraum und Absorber-Kollektor UJ jeweils Wärmedämmschichten O bzw. k) vorgesehen sind, um gleichzeitig mit der Gewinnung uad .Rückgewinnung die Verluste von Wärme zu vermindern.

12. Heizsystem nach Anspruch Z dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl

• und die Größe von Langzeitspeichern (65)» Absorber-Dächern (1) und

* Absorber-Fassaden (2), sowie Ihre Gruppierung und Verbindung zu den

j übrigen Komponenten des Systems,weiterhin die Art und Größe der Wärmej pumpen nach dem jeweiligen Bedarf festgelegt werden. j 13· Heizsystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche über den Langzeitspeichern (65) zur beliebigen Nutzung zur Verfugung \ steht und durch die Verlegung des kühlen Speichermediums in die Tiefe sowie durch Wärmedämmung die obere Erdschicht nur geringfügig abge-

j kühlt wird. .

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