EP1347253A1 - Air conditioning system and method in particular for cooling and heating in buildings - Google Patents

Air conditioning system and method in particular for cooling and heating in buildings Download PDF

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EP1347253A1
EP1347253A1 EP02017103A EP02017103A EP1347253A1 EP 1347253 A1 EP1347253 A1 EP 1347253A1 EP 02017103 A EP02017103 A EP 02017103A EP 02017103 A EP02017103 A EP 02017103A EP 1347253 A1 EP1347253 A1 EP 1347253A1
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EP
European Patent Office
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liquid
temperature
loop
heat
ring line
Prior art date
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Application number
EP02017103A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP1347253B1 (en
Inventor
Meinardus Bernardus Van Der Hoff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
colt International Licensing Ltd
Original Assignee
Colt International Holdings AG
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Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/54—Heating and cooling, simultaneously or alternatively
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for Air conditioning in buildings.
  • the task is solved by a device that consists of several decentralized Heat pumps in the building, at least one central heat pump, a loop, which is filled with a liquid, and at least one circulation pump, which is connected to the loop, consists of liquid from the loop can be fed into the heat pumps and returned to the loop is, and liquid from the loop into the central heat pump and from this can be returned to the loop again.
  • the object is further achieved by a method, according to which decentralized heat pumps in the building from a ring line fluid get conveyed, which decentralized heat pumps in the building the liquid depending on a selected one Cooling or heating function for room air cool or heat the liquid from the decentralized heat pumps back into the loop is transported at Exceeding or falling below certain thresholds, which for excess heat and / or heat deficit in the loop, the liquid in a central Heat pump is passed to cool or heat the liquid and then re-feed the loop, and the liquid during the Circulation is transported by at least one circulation pump.
  • central heat pump is meant an aggregate, which by its function It is not primarily the actual climate in a climate zone that adjusts to a target climate, but specifically influences the temperature of the liquid in the loop.
  • the "decentralized” heat pumps are controlled according to their function, an actual climate to adapt to a given target climate in a climatic zone.
  • a central Heat pump can excess energy from the loop, for example the outside air, to the ground or to the groundwater give or needed energy take from it. It is equally possible to be adjacent to the waste heat Buildings such as a production hall to heat or arising there Receive process heat and feed into the loop.
  • the connection of decentral heat pumps in the building to a common loop allows first a summation and an exchange of the individual Heating or cooling needs of the respective user who are in the climatic zone of a stop every decentralized heat pump in the building. For the heating and cooling needs in each climate zone is therefore no longer the individual Need corresponding primary energy used for heating or cooling.
  • the when cooling a room or a climatic zone won energy can over the Ring line to be used for heating a different climate zone.
  • the temperature of the liquid in the loop is increased as a result of heating in one Climate zone reduced, which in turn facilitates the cooling of another climate zone.
  • the temperature of the liquid in the Ring line should not be identical with the average room temperature Building.
  • the heat pump technology allows it, rather, at a temperature the zuge felicitten liquid of, for example, 18 ° C, the room air in one of a Heat pump supplied climate zone to 22 ° C high, then the Temperature of the liquid fed back into the loop, for example 15 ° C can lie.
  • a heat pump at a temperature of supplied liquid of 23 ° C, the room air in an associated climatic zone Lower 20 ° C, the temperature of the supplied liquid then at, for example 29 ° C can lie. In this way, a very significant part of the Cooling or heating demand of a building over the temperature development of a building Buffered day by means of the loop, without requiring an additional Heating or cooling would be required.
  • Additional heating or cooling will only be done after summation of the individual Heating and cooling needs needed when between the room temperature in the building and the temperature of the loop over several hours or day sections clear differences occur. This then creates either one Excess heat in the building, if this for a long time or in a considerable Temperature difference should be kept cooler than e.g. the actual value spectrum the loop, or there is a thermal deficit when the temperature in the building clearly or over a longer period of time over the actual value spectrum the loop should be kept. In this case, additional heating and Cooling energy required.
  • each separate Heating and cooling systems include one or more central heat pumps,
  • a very high thermal and energetic Efficiency in relation to the conventionally used conventional Systems are achieved.
  • rooms are cleared, which were previously used for the conventional ones Heating and cooling systems were required.
  • a very important advantage is seen in the flatter and more stable temperature spectrum, within all of which are located on the loop central and decentral heat pumps can be operated.
  • the feed temperatures of heat pumps are now only a few degrees above or below the respective room temperatures, see above that a complex isolation of the inlet and outlet lines, at least within of the building is eliminated.
  • FIG. 1 the outer wall 2 of a building is shown schematically. Within of the building, the decentralized heat pumps W1, W2, W3 to WN are shown, all of which are installed inside the building.
  • the heat pumps W1 to WN are connected to a common loop 4, which is filled with water is.
  • the water is by means of one or more circulation pumps 6 in one Circulating moves.
  • valves - the Zu- or drain of liquid from the loop to the heat pumps W1 to WN, but also to the central heat pumps WA1 and WA2 of the building during commissioning and maintenance are regulated or shut off.
  • the embodiment are two central heat pumps WA1 and WA2 outside the building shown.
  • central heat pumps can also be located on the roof or in the room be installed in the basement of a building with appropriate inlet and outlet pipes for the supply and removal of the transport medium, with the accumulating Heat is transportable, such as groundwater or outdoor air.
  • the invention is also with only a single or more central Heat pumps feasible.
  • the optional valve 8 can be closed, the Ring line 4 is then via an optional short-circuit line 10 in circulation mode operated. If there is a heat surplus or a total for the building Heat deficit, the optional valve 8 is opened, the optional valve 12 is closed and the central heat pumps WA1 (and WA2) are in the circulation of the Liquid included in the loop.
  • the temperature values which are indicated on the respective lines in FIG. 1 clarify that represented as operating situation, a heat surplus in the building is.
  • the liquid in the supply line 14 to the heat pump WA1 has a Temperature of 24 ° C.
  • the temperature of the liquid in the return line 16 is 20 ° C.
  • the heat pump WA1 the liquid has therefore been cooled by 4 ° C.
  • the liquid heats up in the loop in the example to the specified value of 22 ° C, as the lines without insulation in a concrete ceiling are laid and the liquid stored in the concrete ceiling Absorbs heat.
  • the liquid reaches via a supply line 18, the of the manifold 4 branches off, a manifold 20.
  • valve 22nd arranged by which the supply of liquid to downstream heat pumps Total is adjustable.
  • a valve 22 for example, a whole Building floor, a building located in a production area or a other special air-conditioning zone permanently regulated or from the air conditioning even be exempted.
  • An individual barrier - e.g. for maintenance purposes - individual heat pumps W1, W2, W3, WN in the building is possible via the valves 24.
  • the supply and return lines The heat pumps W1 to WN are - if possible - in the concrete ceiling 26 or laid in the screed of the concrete floor 26.
  • the temperature values in the return lines of the Heat pumps W1-WN to the distributor 20 can see the decentralized work Heat pumps W1 and W3 in cooling mode, while the decentral heat pump W2 room air heats up and the heat pump WN works neutral in the circulation mode.
  • the liquid flowing through the decentralized heat pumps W1 and W3 heats up as a result of the cooling of the room air caused in the heat pumps from 22 ° C in the inlet to 28 ° C in the return on.
  • the heating mode reduced the temperature of the liquid in the decentral heat pump W2 of 22 ° C in the inlet to 16 ° C in the return. Since the decentral heat pump WN on neutral switched off or switched off completely, there is no temperature change in it the flowing liquid.
  • the returns from the decentral heat pumps W1 to WN are collected in the return line 28 and from this in the loop 4 fed back.
  • the different temperatures of the liquids from the individual return lines from the heat pumps W1 to WN add up in the return line 28 to a temperature value of 23.5 ° C.
  • each individual of the decentral heat pumps W1 to WN individually to the operating conditions "Cooling”, “Heating” and “Neutral” are set.
  • This double function is made possible by a bidirectional design of the heat pump units. Bidirectional in this case means that in the cooling mode the air to be cooled is passed through a heat exchanger, which works as an evaporator. in the Heating mode, this same heat exchanger works as a condenser. Likewise will the heat exchanger, which is connected to the ring line, in the cooling mode function as a condenser while working as an evaporator in heating mode.
  • the number of decentralized heat pumps used within the building W1 to WN can be adapted to individual needs.
  • the performance of respective heat pumps is conveniently set so that the desired Room temperatures, taking into account the differences to the possible Outside air temperatures, the thermal insulation of the building, the inner and outer Heat load and the air flow conditions within of the heat pump Climate zone to be influenced can be reached.
  • individual offices each with a decentralized heat pump with comparatively low heat or cooling capacity while in open-plan offices (several) decentralized Heat pumps can be used with a higher level of performance.
  • decentralized Heat pumps in the building, of course, also connected directly to the ring line 4 become. It is to influence the temperature for a particular building too consider the extent to which the feed or return of liquid in decentralized Heat pumps in the building in an appropriate manner by interposed To influence valves.
  • the return loop 30 of the loop 4 is indicated only schematically.
  • the ring line 4 can spread over several floors of a building and through any extend through different building sections. It makes sense to connect one Pressure accumulator 32 and temperature measuring points 34 to the ring line. 4
  • valves As liquid, with which the ring line 4 is filled, water can be used. On However, any other suitable liquid can be used instead of water become.
  • the water itself may contain additives such as antifreeze, antioxidants or other substances that are the concrete application influence positively.
  • valves instead of the embodiment valves also contained controllable pumps, which are in zero position block a flow of liquid. Appropriate controllable pumps and / or valves may be attached to any suitable place on the loop his. You can also use single or multiple heat pumps within and be integrated outside the building. From a functional point of view, it is only necessary to achieve a circulation of liquid in the loop, but depending from heating or cooling needs quite well in the meantime can be interrupted.
  • the temperatures of the liquid mentioned in FIG. 1 are by way of example and apply for the operating case, that a heat surplus in the building arose. At a Thermal deficit in the building, the temperature conditions in an inverse Ratio. Also, the specified temperature values can vary depending on the operating condition and design of the entire system from the specified temperature values differ.
  • a significant influence on the overall function - efficiency, energy storage and reliability - the facility has the establishment of temperature corridors, within which the entire system is to be operated.
  • At one as pleasant Room temperature of 20 to 24 ° C may be the normal temperature range for the return to a fluctuation range of e.g. 16 ° C to 28 ° C are determined. Will this normal temperature range within the loop not just short-term exceeded or fallen below, so there is a case of excess heat or deficit.
  • the inclusion of central heat pumps WA1, WA2 is required to keep the liquid in the loop in a normal temperature range from about 20 ° C to 24 ° C.
  • the measuring point for determining the temperature of the liquid in the loop 4 should preferably be located at a location close to the junction of the Supply line 14 from the ring line 4 to the central heat pump WA1, WA2 is located.
  • This position has the advantage that on the one hand all or almost all decentralized heat pumps W1 to WN in the building their liquid fed back into the loop 4 and thus a complete sum of the energy demands or surpluses for the entire building, and on the other hand on the temperature determination optionally immediately by cooling or heating the liquid through
  • the heat pump WA1, WA2 can be reacted by the measured liquid is directed directly into the central heat pump WA1, WA2.
  • the central heat pumps WA1, WA2 when the temperature value of the liquid in the supply line 14 is a threshold value achieved in a range of 24 ° C to 30 ° C. If the threshold value rises the temperature of the liquid is reached or exceeded, the Heat pump WA1, WA2 starts its work and cools the liquid during the Pass through the heat pump before the liquid returns to the loop 4 is fed back.
  • the threshold When there is a heat deficit, the threshold should be lowered by lowering the temperature the liquid in the loop 4 is reached or exceeded, in a spectrum from 15 ° C to 20 ° C. At appropriately selected thresholds remains the difference between the prevailing temperature in the building and the Temperature of the liquid in the loop 4 comparatively low. At low Temperature differences between the temperature of the liquid in the loop 4 and the room temperatures can significantly higher efficiency of decentralized heat pumps can be achieved in the building, since the heat pumps with their thermal performance must overcome only a small temperature difference. Also, with the comparatively small differences in the temperatures of Room air and liquid heat insulation of the ring and other lines superfluous to transport the liquid; sometimes even disadvantageous. A total of This results in a temperature spectrum on which the liquid in the loop 4 should be kept, from 15 ° C to 30 ° C.
  • a particular advantage of the system described is its great flexibility to see.
  • the system described can be very easy to adapt to new needs.
  • Individual heat pumps in the building can be separated from the system or added in addition without This would have a significant impact on the functioning of the overall system.
  • the tags themselves are easy to carry out. Beyond the heat pump units No special components or tools needed, not commercially available would.
  • the connection is made by several heat pump units not critical, although this in the loop to large temperature differences in the Flow and return could lead.
  • the control of a device can in its basic version be quite simple.
  • the control consists of a Electronic unit consisting of microprocessors with a suitable programming consists.
  • the microprocessor unit is operationally equipped with a temperature sensor connected, which monitors the temperature of the liquid in the loop 4. Measures the sensor has a temperature that corresponds to a threshold, so controls the control / regulation the otional valves 8 and 12 to the flow direction of the liquid to influence in the ring line as needed.
  • the control / regulation give an actuating command to the central heat pumps WA1, WA2, to activate or deactivate them or to set the heating or cooling function.
  • the liquid from the loop 4 should be continuously through the central Heat pump WA1, WA2 flow through.
  • a temperature sensor measures continuously the temperature of the flowing from the loop 4 liquid. So long the temperature of the liquid within the between the lower and upper Threshold lying normal range moves, the heat pump remains off and the liquid flows through the heat pump without it Temperature level thereby changed. Does the temperature sensor report reaching a threshold value, so switches the control / regulation of the central heat pump WA1, WA2 if the upper threshold value is exceeded, the cooling function of the Heat pump on, while reaching or falling below the lower Threshold the heating function of the central heat pump is switched on.

Abstract

The device consists of several distributed heat pumps (W1-WN) in the building, at least one central heat pump (WA1,WA2), a ring line (4) filled with liquid and at least one circulation pump (6) connected to the ring line, whereby liquid can be transported from the ring line into the heat pumps and returned to the ring line and liquid can be transported from the ring line into the central heat pump and back into the ring line

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Klimatisierung in Gebäuden.The present invention relates to an apparatus and a method for Air conditioning in buildings.

Um Personen den Aufenthalt in Gebäuden ganzjährig so angenehm wie möglich zu halten, sind vielfältige Systeme bekannt, um die Raumluft zu erwärmen oder abzukühlen. Dabei werden häufig getrennte Systeme für die Heizung und Kühlung der Räume verwendet. In jüngster Zeit sind zunehmend Systeme bekannt geworden, die einen kombinierten Betrieb von Heizung und Kühlung erlauben. Zu unterscheiden sind hier zentral geregelte Systeme von solchen, die eine individuelle Regelung der Raumtemperatur ermöglichen. Bei den zentralen Systemen wird für ein komplettes Gebäude oder eine komplette Etage eine Temperatur vorgewählt, die dann in allen Räumen hergestellt wird. Bei den individuellen Systemen kann für jeden einzelnen Raum bzw. einzelne Klimazonen eine individuelle Temperatur vorgewählt werden, die dann vom System realisiert wird, wenn tatsächlich eine Quelle für Heizung und/oder Kühlung vorliegt.To make people staying in buildings year-round as comfortable as possible Many systems are known for heating or cooling the room air. This often separate systems for the heating and cooling of Spaces used. Recently, systems have become increasingly known allow a combined operation of heating and cooling. To be distinguished Here are centrally controlled systems of such, which provide an individual regulation of the Allow room temperature. At the central systems will be for a complete Building or a complete floor preselected a temperature, which then in all Spaces is made. In the individual systems can be for each one Space or individual climates can be preselected an individual temperature, which is then realized by the system, when in fact a source of heating and / or cooling is present.

Bei den individuellen Systemen ist ein System bekannt, das die individuelle Regelung über Wärmepumpen erlaubt, die an eine mit Wasser gefüllte Ringleitung angeschlossen sind. Führen die in der Ringleitung addierten Wärme- oder Kühlanforderungen dazu, daß das Wasser in der Ringleitung insgesamt erwärmt oder abgekühlt werden muß, so werden dafür separate Heizkessel bzw. Kühler oder Kühltürme eingesetzt. Diese herkömmlichen Heiz- und Kühlsysteme weisen heutzutage einen energetisch unbefriedigenden Wirkungsgrad auf . Zudem werden die Systeme nicht ganzjährig genutzt, wobei Funktionsstörungen häufiger bei Wiederinbetriebnahme der Heiz- bzw. Kühltechnik auftreten können. Zudem treten in den Zu- und Ablaufleitungen zu den Heiz- und Kühlsystemen erhebliche Temperaturdifferenzen zur jeweiligen Raumluft auf. Um Kondensationsfeuchtigkeit bzw. Wärmeverluste im Bereich dieser Leitungen zu vermeiden, müssen viele dieser Leitungen aufwendig isoliert werden. Zudem werden in den herkömmlichen Kühlsystemen oft spezielle Kältemittel wie beispielsweise Freon verwendet, die bei Undichtigkeiten der Leitungssysteme als umweltschädliches Treibhausgas austreten können.In the individual systems, a system is known that the individual control allowed via heat pumps connected to a loop filled with water are. Guide the added in the loop heat or cooling requirements in that the water in the loop is heated or cooled as a whole must be, so are separate boilers or radiators or cooling towers used. These conventional heating and cooling systems nowadays have one energetically unsatisfactory efficiency. In addition, the systems are not used throughout the year, with malfunctions more often when restarting the heating or cooling technology can occur. In addition, occur in the inlet and outlet pipes to the heating and cooling systems, significant temperature differences to the respective Room air on. To condensation moisture or heat loss in the area To avoid these lines, many of these lines must be isolated consuming become. In addition, traditional refrigeration systems often use special refrigerants such as freon used in leaks of pipe systems can escape as environmentally harmful greenhouse gas.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, wodurch eine Klimatisierung in Gebäuden in einem kombinierten System zum Heizen und Kühlen ermöglicht wird, das die Nachteile bekannter Systeme zumindest verringert oder sogar vermeidet.It is an object of the present invention to propose an apparatus and a method, allowing air conditioning in buildings in a combined system is allowed for heating and cooling, the disadvantages of known systems at least reduced or even avoids.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die aus mehreren dezentralen Wärmepumpen im Gebäude, mindestens einer zentralen Wärmepumpe, einer Ringleitung, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, und mindestens einer Zirkulationspumpe, die an die Ringleitung angeschlossen ist, besteht, wobei Flüssigkeit aus der Ringleitung in die Wärmepumpen zuförderbar und an die Ringleitung wieder rückförderbar ist, und Flüssigkeit aus der Ringleitung in die zentrale Wärmepumpe und von dieser wieder in die Ringleitung rückförderbar ist.The task is solved by a device that consists of several decentralized Heat pumps in the building, at least one central heat pump, a loop, which is filled with a liquid, and at least one circulation pump, which is connected to the loop, consists of liquid from the loop can be fed into the heat pumps and returned to the loop is, and liquid from the loop into the central heat pump and from this can be returned to the loop again.

Die Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren gelöst, wonach dezentrale Wärmepumpen im Gebäude aus einer Ringleitung Flüssigkeit zugefördert bekommen, die dezentralen Wärmepumpen im Gebäude die Flüssigkeit abhängig von einer vorgewählten Kühl- oder Heizfunktion für Raumluft kühlen oder erwärmen, die Flüssigkeit von den dezentralen Wärmepumpen zurück in die Ringleitung befördert wird, bei Über- oder Unterschreiten bestimmter Schwellwerte, die für Wärmeüberschuß und/oder Wärmedefizit in der Ringleitung gelten, die Flüssigkeit in eine zentrale Wärmepumpe geleitet wird, um die Flüssigkeit zu kühlen oder zu erwärmen und anschließend der Ringleitung wieder zuzufördern, und die Flüssigkeit während des Umlaufs von zumindest einer Zirkulationspumpe befördert wird.The object is further achieved by a method, according to which decentralized heat pumps in the building from a ring line fluid get conveyed, which decentralized heat pumps in the building the liquid depending on a selected one Cooling or heating function for room air cool or heat the liquid from the decentralized heat pumps back into the loop is transported at Exceeding or falling below certain thresholds, which for excess heat and / or heat deficit in the loop, the liquid in a central Heat pump is passed to cool or heat the liquid and then re-feed the loop, and the liquid during the Circulation is transported by at least one circulation pump.

Mit "zentraler" Wärmepumpe ist ein Aggregat gemeint, welches durch seine Funktion nicht primär das Ist-Klima in einer Klimazone einem Soll-Klima angleicht, sondern die Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung gezielt beeinflusst. Demgegenüber werden die "dezentralen" Wärmepumpen in ihrer Funktion danach gesteuert, ein Ist-Klima in einer Klimazone einem vorgegebenen Soll-Klima anzupassen. Eine zentrale Wärmepumpe kann überschüssige Energie aus der Ringleitung beispielsweise an die Außenluft, an den Boden oder an das Grundwasser abgeben oder benötigte Energie daraus entnehmen. Genauso ist es möglich, mit der Abwärme benachbarte Gebäude wie beispielsweise eine Produktionshalle zu heizen oder dort anfallende Prozesswärme aufzunehmen und in die Ringleitung einzuspeisen.By "central" heat pump is meant an aggregate, which by its function It is not primarily the actual climate in a climate zone that adjusts to a target climate, but specifically influences the temperature of the liquid in the loop. In contrast, The "decentralized" heat pumps are controlled according to their function, an actual climate to adapt to a given target climate in a climatic zone. A central Heat pump can excess energy from the loop, for example the outside air, to the ground or to the groundwater give or needed energy take from it. It is equally possible to be adjacent to the waste heat Buildings such as a production hall to heat or arising there Receive process heat and feed into the loop.

Der Anschluß dezentraler Wärmepumpen im Gebäude an eine gemeinsame Ringleitung ermöglicht zunächst eine Summierung und einen Austausch der individuellen Heiz- oder Kühlbedürfnisse der jeweiligen Benutzer, die sich in der Klimazone einer jeden dezentralen Wärmepumpe im Gebäude aufhalten. Für die Heiz- und Kühlbedürfnisse in jeweiligen Klimazonen wird also nicht mehr jeweils dem individuellen Bedarf entsprechende primäre Energie zum Heizen bzw. Kühlen eingesetzt. Die beim Kühlen eines Raumes oder einer Klimazone gewonnene Energie kann über die Ringleitung zum Heizen einer anderen Klimazone genutzt werden. Im Gegenzug wird die Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung infolge des Heizens in einer Klimazone verringert, was die Kühlung einer anderen Klimazone wiederum erleichtert.The connection of decentral heat pumps in the building to a common loop allows first a summation and an exchange of the individual Heating or cooling needs of the respective user who are in the climatic zone of a stop every decentralized heat pump in the building. For the heating and cooling needs in each climate zone is therefore no longer the individual Need corresponding primary energy used for heating or cooling. The when cooling a room or a climatic zone won energy can over the Ring line to be used for heating a different climate zone. In return the temperature of the liquid in the loop is increased as a result of heating in one Climate zone reduced, which in turn facilitates the cooling of another climate zone.

Durch die Nutzung von Wärmepumpen muß die Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung dabei nicht identisch sein mit der durchschnittlichen Raumtemperatur im Gebäude. Die Wärmepumpentechnologie erlaubt es vielmehr, bei einer Temperatur der zugeförderten Flüssigkeit von beispielsweise 18°C die Raumluft in einer von einer Wärmepumpe versorgten Klimazone auf 22°C hoch zu heizen, wobei dann die Temperatur der in die Ringleitung zurückgespeisten Flüssigkeit bei beispielsweise 15 °C liegen kann. Im Gegenzug kann eine Wärmepumpe bei einer Temperatur der zugeförderten Flüssigkeit von 23°C die Raumluft in einer zugehörigen Klimazone auf 20°C absenken, wobei die Temperatur der zugespeisten Flüssigkeit dann bei beispielsweise 29 °C liegen kann. Auf diese Weise kann ein ganz erheblicher Teil des Kühl- bzw. Heizbedarfes eines Gebäudes über die Temperaturentwicklung eines Tages hinweg mittels der Ringleitung gepuffert werden, ohne daß dazu eine zusätzliche Heizung oder Kühlung erforderlich wäre.Through the use of heat pumps, the temperature of the liquid in the Ring line should not be identical with the average room temperature Building. The heat pump technology allows it, rather, at a temperature the zugeförderten liquid of, for example, 18 ° C, the room air in one of a Heat pump supplied climate zone to 22 ° C high, then the Temperature of the liquid fed back into the loop, for example 15 ° C can lie. In turn, a heat pump at a temperature of supplied liquid of 23 ° C, the room air in an associated climatic zone Lower 20 ° C, the temperature of the supplied liquid then at, for example 29 ° C can lie. In this way, a very significant part of the Cooling or heating demand of a building over the temperature development of a building Buffered day by means of the loop, without requiring an additional Heating or cooling would be required.

Zusätzliche Heizung oder Kühlung wird erst dann nach Summierung der individuellen Heiz- und Kühlbedürfnisse nötig, wenn zwischen der Raumtemperatur im Gebäude und der Temperatur der Ringleitung über mehrere Stunden bzw. Tagesabschnitte hinweg deutliche Differenzen auftreten. Dabei entsteht dann entweder ein Wärmeüberschuß im Gebäude, wenn dieses über längere Zeit oder in einer erheblichen Temperaturdifferenz kühler gehalten werden soll als z.B. das Istwert-Spektrum der Ringleitung, oder es entsteht ein Wärmedefizit, wenn die Temperatur im Gebäude deutlich oder über einen längeren Zeitraum hinweg über dem Istwert-Spektrum der Ringleitung gehalten werden soll. In diesem Fall werden zusätzliche Heiz- und Kühlenergie erforderlich.Additional heating or cooling will only be done after summation of the individual Heating and cooling needs needed when between the room temperature in the building and the temperature of the loop over several hours or day sections clear differences occur. This then creates either one Excess heat in the building, if this for a long time or in a considerable Temperature difference should be kept cooler than e.g. the actual value spectrum the loop, or there is a thermal deficit when the temperature in the building clearly or over a longer period of time over the actual value spectrum the loop should be kept. In this case, additional heating and Cooling energy required.

Setzt man hierfür an Stelle der aus dem Stand der Technik bekannten jeweils separaten Heizungs- und Kühlsysteme eine oder mehrere zentrale Wärmepumpen ein, so kann mittels der Wärmepumpentechnik ein sehr hoher thermischer und energetischer Wirkungsgrad im Verhältnis zu den herkömmlich eingesetzten konventionellen Systemen erzielt werden. Im Gebäude werden Räume frei, die bisher für die herkömmlichen Heiz- und Kühlsysteme erforderlich waren. Für die Kühltechnik/Verrohrung sind keine Kältemittel mehr erforderlich. Ein ganz bedeutender Vorteil ist in dem flacheren und stabileren Temperaturspektrum zu sehen, innerhalb dessen alle an der Ringleitung liegenden zentralen und dezentralen Wärmepumpen betrieben werden können. Die Speisetemperaturen von Wärmepumpen liegen jetzt nur wenige Grade oberhalb oder unterhalb der jeweiligen Raumtemperaturen, so daß eine aufwendige Isolierung der Zu- und Ablaufleitungen zumindest innerhalb des Gebäudes entfällt. Da die Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung im Vergleich zu herkömmlichen Systemen bei diesem System relativ nahe dem Niveau der Raumlufttemperaturen liegt, kann das Potential der Energiepufferung der Ringleitung auf Elemente der Gebäudekonstruktion gut ausgedehnt werden. So können Betondecken, Wände, Putz oder Estrich mittels der Ringleitung intern um einige Grad aufgeheizt oder abgekühlt werden, um dadurch Bedarfsspitzen und unterschiedliche Temperaturprofile im Tag-/Nacht-Verlauf bei der Heizung bzw. Kühlung des Gebäudes abzupuffern. Zudem wird die Zuverlässigkeit des Systems weiter erhöht, weil Wärmepumpen eine insgesamt sehr hohe Zuverlässigkeit bei niedrigem Wartungsaufwand aufweisen und Betriebsstörungen aufgrund des kontinuierlichen Betriebes seltener während extremer Temperaturspitzen auftreten, wodurch mit geringeren Reparaturzeiten zu rechnen ist. Bei Verwendung von mehreren zentralen Wärmepumpen ist es möglich, eine für Wartungszwecke abzuschalten, während die andere während dieser Zeit sowohl den Kühl- wie auch den Heizungsbetrieb aufrechterhalten kann.Substituting this instead of the known from the prior art each separate Heating and cooling systems include one or more central heat pumps, Thus, using the heat pump technology, a very high thermal and energetic Efficiency in relation to the conventionally used conventional Systems are achieved. In the building, rooms are cleared, which were previously used for the conventional ones Heating and cooling systems were required. For the cooling technology / piping No more refrigerant is needed. A very important advantage is seen in the flatter and more stable temperature spectrum, within all of which are located on the loop central and decentral heat pumps can be operated. The feed temperatures of heat pumps are now only a few degrees above or below the respective room temperatures, see above that a complex isolation of the inlet and outlet lines, at least within of the building is eliminated. As the temperature of the liquid in the loop in comparison to conventional systems in this system, relatively close to the level of Room air temperatures is, the potential of the energy buffering of the loop be well extended to elements of the building construction. So concrete ceilings, Walls, plaster or screed by means of the ring line internally by a few degrees be heated or cooled, thereby demand peaks and different Temperature profiles in the day / night process when heating or cooling the building buffering. In addition, the reliability of the system is further increased, because Heat pumps overall very high reliability with low maintenance and malfunction due to continuous operation less often during extreme temperature peaks, resulting in lower temperatures Repair times is expected. When using several central heat pumps it is possible to shut off one for maintenance while the other during this time both the cooling and the heating operation maintained can.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Klimatisierung in Gebäuden.
Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the features of the dependent claims. The invention will now be explained with reference to an embodiment. Show it:
Fig. 1
a schematic representation of a device for air conditioning in buildings.

In Figur 1 ist die Außenwand 2 eines Gebäudes schematisch dargestellt. Innerhalb des Gebäudes sind die dezentralen Wärmepumpen W1, W2, W3 bis WN dargestellt, die allesamt innerhalb des Gebäudes installiert sind. Die Wärmepumpen W1 bis WN sind an eine gemeinsame Ringleitung 4 angeschlossen, die mit Wasser gefüllt ist. Das Wasser wird mittels einer oder mehrerer Zirkulationspumpen 6 in einem Umlauf bewegt. Durch Stellmittel - im Ausführungsbeispiel Ventile - kann der Zu- bzw. Ablauf von Flüssigkeit aus der Ringleitung zu den Wärmepumpen W1 bis WN, aber auch zu den zentralen Wärmepumpen WA1 und WA2 des Gebäudes bei Inbetriebnahme und Wartung reguliert oder auch abgesperrt werden. Im Ausführungsbeispiel sind zwei zentrale Wärmepumpen WA1 und WA2 ausserhalb des Gebäudes gezeigt. Räumlich können zentrale Wärmepumpen jedoch auch auf dem Dach oder im Keller eines Gebäudes angebracht sein mit entsprechenden Zulauf- und Ablaufleitungen für den Zu- und Abtransport des Transportmediums, mit dem die anfallenden Wärme transportierbar ist, wie beispielsweise Grundwasser oder Aussenluft. Die Erfindung ist jedoch auch mit nur einer einzigen oder noch mehreren zentralen Wärmepumpen realisierbar.In Figure 1, the outer wall 2 of a building is shown schematically. Within of the building, the decentralized heat pumps W1, W2, W3 to WN are shown, all of which are installed inside the building. The heat pumps W1 to WN are connected to a common loop 4, which is filled with water is. The water is by means of one or more circulation pumps 6 in one Circulating moves. By adjusting means - in the exemplary embodiment valves - the Zu- or drain of liquid from the loop to the heat pumps W1 to WN, but also to the central heat pumps WA1 and WA2 of the building during commissioning and maintenance are regulated or shut off. In the embodiment are two central heat pumps WA1 and WA2 outside the building shown. However, central heat pumps can also be located on the roof or in the room be installed in the basement of a building with appropriate inlet and outlet pipes for the supply and removal of the transport medium, with the accumulating Heat is transportable, such as groundwater or outdoor air. However, the invention is also with only a single or more central Heat pumps feasible.

Solange die Pufferfunktion der Ringleitung 4 für alle Wärme- und Kühlbedarfe innerhalb des Gebäudes ausreicht, kann das optionale Ventil 8 geschlossen werden, die Ringleitung 4 wird dann über eine optionale Kurzschlußleitung 10 im Umlaufbetrieb betrieben. Ergibt sich für das Gebäude insgesamt ein Wärmeüberschuß bzw. ein Wärmedefizit, wird das optionale Ventil 8 geöffnet, das optionale Ventil 12 geschlossen und die zentralen Wärmepumpen WA1 (und WA2) sind in die Zirkulation der Flüssigkeit in der Ringleitung einbezogen.As long as the buffer function of the ring line 4 for all heat and cooling requirements within of the building is sufficient, the optional valve 8 can be closed, the Ring line 4 is then via an optional short-circuit line 10 in circulation mode operated. If there is a heat surplus or a total for the building Heat deficit, the optional valve 8 is opened, the optional valve 12 is closed and the central heat pumps WA1 (and WA2) are in the circulation of the Liquid included in the loop.

Die Temperaturwerte, die in Figur 1 an den jeweiligen Leitungen angegeben sind, verdeutlichen, daß als Betriebssituation ein Wärmeüberschuß im Gebäude dargestellt ist. Die Flüssigkeit in der Zulaufleitung 14 zur Wärmepumpe WA1 hat eine Temperatur von 24°C. Die Temperatur der Flüssigkeit in der Rücklaufleitung 16 beträgt 20°C. In der Wärmepumpe WA1 ist die Flüssigkeit also um 4°C abgekühlt worden. Innerhalb des Gebäudes heizt sich die Flüssigkeit in der Ringleitung im Beispiel auf den angegebenen Wert von 22°C auf, da die Leitungen ohne Isolierung in einer Betondecke verlegt sind und die Flüssigkeit die in der Betondecke gespeicherte Wärme aufnimmt. Die Flüssigkeit erreicht über eine Zulaufleitung 18, die von der Ringleitung 4 abzweigt, einen Verteiler 20. In dem Verteiler 20 ist ein Ventil 22 angeordnet, durch das die Zufuhr von Flüssigkeit an nachgeordnete Wärmepumpen insgesamt regelbar ist. Über ein solches Ventil 22 kann beispielsweise eine ganze Gebäudeetage, ein in einem Gebäude befindlicher Produktionsbereich oder eine sonstige besondere Klimatisierungszone fest eingeregelt oder von der Klimatisierung sogar ausgenommen werden. Eine solche Regelungsfunktion ist sinnvoll, wenn über die Ringleitung bestimmte Gebäudebereiche mit Priorität klimatisch geregelt werden. Eine individuelle Absperrung - z.B. für Wartungszwecke - einzelner Wärmepumpen W1, W2, W3, WN im Gebäude ist über die Ventile 24 möglich. Die Zu- und Rücklaufleitungen der Wärmepumpen W1 bis WN sind - wenn möglich- in der Betondecke 26 bzw. im Estrich der Betondecke 26 verlegt.The temperature values which are indicated on the respective lines in FIG. 1 clarify that represented as operating situation, a heat surplus in the building is. The liquid in the supply line 14 to the heat pump WA1 has a Temperature of 24 ° C. The temperature of the liquid in the return line 16 is 20 ° C. In the heat pump WA1, the liquid has therefore been cooled by 4 ° C. Inside the building, the liquid heats up in the loop in the example to the specified value of 22 ° C, as the lines without insulation in a concrete ceiling are laid and the liquid stored in the concrete ceiling Absorbs heat. The liquid reaches via a supply line 18, the of the manifold 4 branches off, a manifold 20. In the manifold 20 is a valve 22nd arranged by which the supply of liquid to downstream heat pumps Total is adjustable. About such a valve 22, for example, a whole Building floor, a building located in a production area or a other special air-conditioning zone permanently regulated or from the air conditioning even be exempted. Such a control function is useful if over the ring main climatic control certain building areas with priority. An individual barrier - e.g. for maintenance purposes - individual heat pumps W1, W2, W3, WN in the building is possible via the valves 24. The supply and return lines The heat pumps W1 to WN are - if possible - in the concrete ceiling 26 or laid in the screed of the concrete floor 26.

Um ein Heizen oder Kühlen bestimmter Bereiche zu vermeiden, kann anstelle eines Sperrens der Leitungen auch die Heiz- oder Kühlfunktion der betroffenen dezentralen Wärmepumpen mit einsprechender Steuerung/Gebäudeleittechnik ausgeschaltet werden. In diesem Fall kann die Flüssigkeit von der Ringleitung 4 durch die Wärmepumpen (W1 - WN, WA1, WA2) und wieder zurück in die Ringleitung 4 zirkulieren, verändert aber bei ausgeschalteter Wärmepumpe kaum ihre Temperatur.In order to avoid heating or cooling certain areas, instead of a Blocking the lines also the heating or cooling function of the affected decentralized Heat pumps with responsive control / building control switched off become. In this case, the liquid from the loop 4 through the heat pumps (W1 - WN, WA1, WA2) and circulate back into the loop 4, but hardly changes its temperature when the heat pump is switched off.

Wie man im Beispiel an den Temperaturwerten in den Rücklaufleitungen von den Wärmepumpen W1- WN zum Verteiler 20 sehen kann, arbeiten die dezentralen Wärmepumpen W1 und W3 im Kühlbetrieb, während die dezentrale Wärmepumpe W2 Raumluft aufheizt und die Wärmepumpe WN neutral im Zirkulationsbetrieb arbeitet. Die durch die dezentralen Wärmepumpen W1 und W3 durchfließende Flüssigkeit heizt sich infolge der in den Wärmepumpen bewirkten Abkühlung der Raumluft von 22°C im Zulauf auf 28°C im Rücklauf auf. Infolge des Heizbetriebes verringert sich die Temperatur der Flüssigkeit in der dezentralen Wärmepumpe W2 von 22°C im Zulauf auf 16°C im Rücklauf. Da die dezentrale Wärmepumpe WN auf neutral geschaltet oder ganz ausgeschaltet ist, ergibt sich in ihr keine Temperaturänderung der durchfließenden Flüssigkeit. Die Rückläufe aus den dezentralen Wärmepumpen W1 bis WN werden in der Rücklaufleitung 28 gesammelt und von dieser in die Ringleitung 4 zurückgespeist. Die verschiedenen Temperaturen der Flüssigkeiten aus den einzelnen Rücklaufleitungen von den Wärmepumpen W1 bis WN summieren sich in der Rücklaufleitung 28 auf einen Temperaturwert von 23,5°C.As in the example, the temperature values in the return lines of the Heat pumps W1-WN to the distributor 20 can see the decentralized work Heat pumps W1 and W3 in cooling mode, while the decentral heat pump W2 room air heats up and the heat pump WN works neutral in the circulation mode. The liquid flowing through the decentralized heat pumps W1 and W3 heats up as a result of the cooling of the room air caused in the heat pumps from 22 ° C in the inlet to 28 ° C in the return on. As a result of the heating mode reduced the temperature of the liquid in the decentral heat pump W2 of 22 ° C in the inlet to 16 ° C in the return. Since the decentral heat pump WN on neutral switched off or switched off completely, there is no temperature change in it the flowing liquid. The returns from the decentral heat pumps W1 to WN are collected in the return line 28 and from this in the loop 4 fed back. The different temperatures of the liquids from the individual return lines from the heat pumps W1 to WN add up in the return line 28 to a temperature value of 23.5 ° C.

Abweichend von dem im Ausführungsbeispiel gezeigten Betriebszustand kann jede einzelne der dezentralen Wärmepumpen W1 bis WN individuell auf die Betriebszustände "Kühlen", "Heizen" und "Neutral" eingestellt werden. Diese Doppelfunktion wird ermöglicht durch eine bidirektionale Ausgestaltung der Wärmepumpeneinheiten.Bidirektional bedeutet hierbei, daß im Kühlbetrieb die abzukühlende Raumluft über einen Wärmetauscher geführt wird, welcher als Verdampfer funktioniert. Im Heizbetrieb funktioniert dieser gleiche Wärmetauscher als Verflüssiger. Ebenso wird der Wärmetauscher, welcher an der Ringleitung angeschlossen ist, im Kühlbetrieb als Verflüssiger funktionieren, während er im Heizbetrieb als Verdampfer arbeitet.Deviating from the operating state shown in the embodiment, each individual of the decentral heat pumps W1 to WN individually to the operating conditions "Cooling", "Heating" and "Neutral" are set. This double function is made possible by a bidirectional design of the heat pump units. Bidirectional in this case means that in the cooling mode the air to be cooled is passed through a heat exchanger, which works as an evaporator. in the Heating mode, this same heat exchanger works as a condenser. Likewise will the heat exchanger, which is connected to the ring line, in the cooling mode function as a condenser while working as an evaporator in heating mode.

Die Anzahl der innerhalb des Gebäudes eingesetzten dezentralen Wärmepumpen W1 bis WN ist beliebig auf die individuellen Bedürfnisse anpassbar. Die Leistung der jeweiligen Wärmepumpen ist zweckmässigerweise so eingestellt, daß die gewünschten Raumtemperaturen unter Beachtung der Differenzen zu den möglichen Außenlufttemperaturen, der Wärmeisolierung des Gebäudes, der inneren und äußeren Wärmelast und den Luftströmungsverhältnissen innerhalb des von der Wärmepumpe zu beeinflussenden Klimazone erreichbar sind. So können z.B. Einzelbüros jeweils mit einer dezentralen Wärmepumpe mit vergleichsweise geringer Wärme- bzw. Kühlleistung versehen werden, während in Großraumbüros (mehrere) dezentrale Wärmepumpen mit einem höheren Leistungsniveau eingesetzt werden können. Auch ist vorstellbar, daß an eine dezentrale Wärmepumpe mehrere Luftaustrittsöffnungen angeschlossen sind, um mit dieser Wärmepumpe einen Gebäudebereich einheitlich zu temperieren.The number of decentralized heat pumps used within the building W1 to WN can be adapted to individual needs. The performance of respective heat pumps is conveniently set so that the desired Room temperatures, taking into account the differences to the possible Outside air temperatures, the thermal insulation of the building, the inner and outer Heat load and the air flow conditions within of the heat pump Climate zone to be influenced can be reached. Thus, e.g. individual offices each with a decentralized heat pump with comparatively low heat or cooling capacity, while in open-plan offices (several) decentralized Heat pumps can be used with a higher level of performance. It is also conceivable that a plurality of air outlet openings to a decentralized heat pump connected to this heat pump a building area to temper uniformly.

An Stelle des im Ausführungsbeispiel gezeigten Anschlusses der dezentralen Wärmepumpen W1 bis WN an die Ringleitung über einen Verteiler 20 können dezentrale Wärmepumpen im Gebäude natürlich auch direkt an die Ringleitung 4 angeschlossen werden. Dabei ist zur Temperaturbeeinflussung für ein bestimmtes Gebäude zu berücksichtigen, inwieweit der Zulauf oder Rücklauf von Flüssigkeit in dezentrale Wärmepumpen im Gebäude in zweckmäßiger Weise durch zwischengeschaltete Ventile zu beeinflussen ist.Instead of the connection of the decentralized heat pumps shown in the embodiment W1 to WN to the ring line via a distributor 20 may be decentralized Heat pumps in the building, of course, also connected directly to the ring line 4 become. It is to influence the temperature for a particular building too consider the extent to which the feed or return of liquid in decentralized Heat pumps in the building in an appropriate manner by interposed To influence valves.

Die Rücklaufschleife 30 der Ringleitung 4 ist nur schematisch angedeutet. Die Ringleitung 4 kann sich über mehrere Stockwerke eines Gebäudes und durch beliebig verschiedene Gebäudeabschnitte hindurch erstrecken. Sinnvoll ist der Anschluß eines Druckspeichers 32 sowie von Temperaturmesspunkten 34 an die Ringleitung 4.The return loop 30 of the loop 4 is indicated only schematically. The ring line 4 can spread over several floors of a building and through any extend through different building sections. It makes sense to connect one Pressure accumulator 32 and temperature measuring points 34 to the ring line. 4

Als Flüssigkeit, mit der die Ringleitung 4 befüllt ist, kann Wasser genutzt werden. An Stelle von Wasser kann jedoch auch jede andere geeignete Flüssigkeit eingesetzt werden. Das Wasser selbst kann mit Zusatzstoffen wie Frostschutzmitteln, Antioxidationsmitteln oder anderen Substanzen versetzt sein, die die konkrete Anwendung positiv beeinflussen. In gleicher Weise können an Stelle der im Ausführungsbeispiel enthaltenen Ventile auch regelbare Pumpen angeordnet sein, die in Null-Stellung einen Durchfluß von Flüssigkeit blockieren. Entsprechende regelbare Pumpen und/oder Ventile können an jeder geeignet erscheinenden Stelle der Ringleitung angebracht sein. Sie können auch in einzelne oder mehrere Wärmepumpen innerhalb und außerhalb des Gebäudes integriert sein. Aus Funktionssicht ist es nur erforderlich, eine Zirkulation der Flüssigkeit in der Ringleitung zu erzielen, die aber abhängig vom Heiz- bzw. Kühlbedarf durchaus auch zwischenzeitlich unterbrochen sein kann.As liquid, with which the ring line 4 is filled, water can be used. On However, any other suitable liquid can be used instead of water become. The water itself may contain additives such as antifreeze, antioxidants or other substances that are the concrete application influence positively. In the same way, instead of the embodiment valves also contained controllable pumps, which are in zero position block a flow of liquid. Appropriate controllable pumps and / or valves may be attached to any suitable place on the loop his. You can also use single or multiple heat pumps within and be integrated outside the building. From a functional point of view, it is only necessary to achieve a circulation of liquid in the loop, but depending from heating or cooling needs quite well in the meantime can be interrupted.

Die in Figur 1 genannten Temperaturen der Flüssigkeit sind beispielhaft und gelten für den Betriebsfall, dass ein Wärmeüberschuß im Gebäude entstanden ist. Bei einem Wärmedefizit im Gebäude stellen sich die Temperaturverhältnisse in einem inversen Verhältnis dar. Auch können die angegebenen Temperaturwerte je nach Betriebszustand und Auslegung der gesamten Anlage von den angegebenen Temperaturwerten abweichen.The temperatures of the liquid mentioned in FIG. 1 are by way of example and apply for the operating case, that a heat surplus in the building arose. At a Thermal deficit in the building, the temperature conditions in an inverse Ratio. Also, the specified temperature values can vary depending on the operating condition and design of the entire system from the specified temperature values differ.

Einen bedeutenden Einfluß auf die Gesamtfunktion - Wirkungsgrad, Energiespeicherung und Zuverlässigkeit - der Anlage hat die Festlegung von Temperaturkorridoren, innerhalb derer die gesamte Anlage betrieben werden soll. Bei einer als angenehm empfundenen Raumtemperatur von 20 bis 24 °C kann der Normaltemperaturbereich für den Rücklauf auf eine Schwankungsbreite von z.B. 16 °C bis 28 °C festgelegt werden. Wird dieser Normaltemperaturbereich innerhalb der Ringleitung nicht nur kurzfristig über- oder unterschritten, so liegt ein Fall von Wärmeüberschuß bzw. -defizit vor. Die Einbeziehung der zentralen Wärmepumpen WA1, WA2 wird erforderlich, um die Flüssigkeit in der Ringleitung in einem Normaltemperaturbereich von ca. 20°C bis 24°C zu bringen . Es ist deshalb sinnvoll, bei der Auslegung der Anlage Schwellwerte bezogen auf Temperatur und/oder Zeitverzögerung festzulegen, bei deren Erreichen eine Kühl- bzw. Heizfunktion der zentralen Wärmepumpen WA1, WA2 zugeschaltet wird. Wie hoch die jeweiligen Schwellwerte bezogen auf Temperatur und/oder Zeitverzögerung festzulegen sind, hängt von den Arbeitsleistungen der an die Ringleitung 4 angeschlossenen Wärmepumpen des Gebäudes, den auftretenden Temperaturdifferenzen und den Pufferfähigkeiten der Ringleitung 4 sowie eventuell den Bauteilen aus der Gebäudekonstruktion ab.A significant influence on the overall function - efficiency, energy storage and reliability - the facility has the establishment of temperature corridors, within which the entire system is to be operated. At one as pleasant Room temperature of 20 to 24 ° C may be the normal temperature range for the return to a fluctuation range of e.g. 16 ° C to 28 ° C are determined. Will this normal temperature range within the loop not just short-term exceeded or fallen below, so there is a case of excess heat or deficit. The inclusion of central heat pumps WA1, WA2 is required to keep the liquid in the loop in a normal temperature range from about 20 ° C to 24 ° C. It therefore makes sense in the design the system thresholds based on temperature and / or time delay when they reach a cooling or heating function of the central heat pump WA1, WA2 is switched on. How high the respective thresholds are Temperature and / or time delay depends on the Work of the connected to the loop 4 heat pumps of the Building, the temperature differences and the buffering capabilities of the building Ring line 4 and possibly the components of the building construction.

Der Messpunkt zur Ermittlung der Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung 4 sollte bevorzugt an einer Stelle angeordnet sein, die nahe vor der Abzweigung der Zulaufleitung 14 von der Ringleitung 4 zur zentralen Wärmepumpe WA1, WA2 liegt. Diese Position hat den Vorteil, dass einerseits alle oder fast alle dezentralen Wärmepumpen W1 bis WN im Gebäude ihre Flüssigkeit in die Ringleitung 4 zurückgespeist haben und damit eine komplette Summe der Energiebedarfe bzw.-überschüsse für das gesamte Gebäude vorliegt, und andererseits auf die Temperaturermittlung gegebenenfalls sofort durch Kühlen oder Heizen der Flüssigkeit durch die Wärmepumpe WA1, WA2 reagiert werden kann, indem die gemessene Flüssigkeit direkt in die zentrale Wärmepumpe WA1, WA2 geleitet wird.The measuring point for determining the temperature of the liquid in the loop 4 should preferably be located at a location close to the junction of the Supply line 14 from the ring line 4 to the central heat pump WA1, WA2 is located. This position has the advantage that on the one hand all or almost all decentralized heat pumps W1 to WN in the building their liquid fed back into the loop 4 and thus a complete sum of the energy demands or surpluses for the entire building, and on the other hand on the temperature determination optionally immediately by cooling or heating the liquid through The heat pump WA1, WA2 can be reacted by the measured liquid is directed directly into the central heat pump WA1, WA2.

Ergibt sich in der Ringleitung 4 ein Wärmeüberschuß, so ist es vorteilhaft, die Flüssigkeit in der Ringleitung 4 durch die zentralen Wärmepumpen WA1, WA2 abzukühlen, wenn der Temperaturwert der Flüssigkeit in der Zulaufleitung 14 einen Schwellwert in einem Spektrum von 24°C bis 30°C erreicht. Wird der Schwellwert durch Ansteigen der Temperatur der Flüssigkeit erreicht oder überschritten, so nimmt die Wärmepumpe WA1, WA2 ihre Arbeit auf und kühlt die Flüssigkeit während des Durchlaufes durch die Wärmepumpe ab, bevor die Flüssigkeit wieder in die Ringleitung 4 zurückgespeist wird.If there is a heat surplus in the ring line 4, it is advantageous to use the liquid cooling in the loop 4 by the central heat pumps WA1, WA2, when the temperature value of the liquid in the supply line 14 is a threshold value achieved in a range of 24 ° C to 30 ° C. If the threshold value rises the temperature of the liquid is reached or exceeded, the Heat pump WA1, WA2 starts its work and cools the liquid during the Pass through the heat pump before the liquid returns to the loop 4 is fed back.

Bei einem Wärmedefizit sollte der Schwellwert, der durch Absinken der Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung 4 erreicht oder überschritten wird, in einem Spektrum von 15°C bis 20°C liegen. Bei entsprechend ausgewählten Schwellwerten bleibt die Differenz zwischen der vorherrschenden Temperatur im Gebäude und der Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung 4 vergleichsweise gering. Bei geringen Temperaturunterschieden zwischen der Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung 4 und den Raumtemperaturen kann ein bedeutend höherer Wirkungsgrad der dezentralen Wärmepumpen im Gebäude erreicht werden, da die Wärmepumpen mit ihrer thermischen Leistung nur eine geringe Temperaturdifferenz überwinden müssen. Auch wird bei den vergleichsweise geringen Differenzen der Temperaturen von Raumluft und Flüssigkeit eine Wärmeisolierung der Ring- und sonstigen Leitungen zum Transport der Flüssigkeit überflüssig; manchmal sogar nachteilig. Insgesamt ergibt sich so ein Temperaturspektrum, auf dem die Flüssigkeit in der Ringleitung 4 gehalten werden sollte, von 15°C bis 30°C.When there is a heat deficit, the threshold should be lowered by lowering the temperature the liquid in the loop 4 is reached or exceeded, in a spectrum from 15 ° C to 20 ° C. At appropriately selected thresholds remains the difference between the prevailing temperature in the building and the Temperature of the liquid in the loop 4 comparatively low. At low Temperature differences between the temperature of the liquid in the loop 4 and the room temperatures can significantly higher efficiency of decentralized heat pumps can be achieved in the building, since the heat pumps with their thermal performance must overcome only a small temperature difference. Also, with the comparatively small differences in the temperatures of Room air and liquid heat insulation of the ring and other lines superfluous to transport the liquid; sometimes even disadvantageous. A total of This results in a temperature spectrum on which the liquid in the loop 4 should be kept, from 15 ° C to 30 ° C.

Ein besonderer Vorteil des beschriebenen Systems ist in seiner großen Flexibilität zu sehen. Bei Um- und Ausbauten von Gebäuden läßt sich das beschriebene System sehr leicht an neue Bedürfnisse anpassen. Einzelne Wärmepumpen im Gebäude können vom System getrennt oder zusätzlich hinzugefügt werden, ohne daß dies erhebliche Auswirkungen auf die Funktion des Gesamtsystems hätte. Die Umbauten selbst sind leicht durchführbar. Außer den Wärmepumpeneinheiten werden keine besonderen Bauteile oder Werkzeuge benötigt, die nicht handelsüblich verfügbar wären. Dabei ist die Zuschaltung von mehreren Wärmepumpeneinheiten nicht kritisch, obwohl dies in der Ringleitung zu großen Temperaturdifferenzen im Vor- und Rücklauf führen könnte.A particular advantage of the system described is its great flexibility to see. For conversions and extensions of buildings, the system described can be very easy to adapt to new needs. Individual heat pumps in the building can be separated from the system or added in addition without This would have a significant impact on the functioning of the overall system. The tags themselves are easy to carry out. Beyond the heat pump units No special components or tools needed, not commercially available would. The connection is made by several heat pump units not critical, although this in the loop to large temperature differences in the Flow and return could lead.

Die Steuerung/Regelung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in ihrer Basisversion recht einfach aufgebaut sein. Die Steuerung/Regelung besteht aus einer Elektronikeinheit, die aus Mikroprozessoren mit einer geeigneten Programmierung besteht. Die Mikroprozessoreinheit ist funktionsmäßig mit einem Temperatursensor verbunden, der die Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung 4 überwacht. Misst der Sensor eine Temperatur, die einem Schwellwert entspricht, so steuert die Steuerung/Regelung die otionalen Ventile 8 und 12 an, um die Fließrichtung der Flüssigkeit in der Ringleitung bedarfsgerecht zu beeinflussen. Gleichzeitig soll die Steuerung/Regelung einen Stellbefehl an die zentralen Wärmepumpen WA1, WA2 geben, um diese zu aktivieren oder zu deaktivieren bzw. die Heiz- oder Kühlfunktion einzustellen.The control of a device according to the invention can in its basic version be quite simple. The control consists of a Electronic unit consisting of microprocessors with a suitable programming consists. The microprocessor unit is operationally equipped with a temperature sensor connected, which monitors the temperature of the liquid in the loop 4. Measures the sensor has a temperature that corresponds to a threshold, so controls the control / regulation the otional valves 8 and 12 to the flow direction of the liquid to influence in the ring line as needed. At the same time, the control / regulation give an actuating command to the central heat pumps WA1, WA2, to activate or deactivate them or to set the heating or cooling function.

In einer alternativen Ausgestaltung ist die Steuerung/Regelung der Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung 4 in die zentralen Wärmepumpen WA1, WA2 integriert. Dazu sollte die Flüssigkeit aus der Ringleitung 4 kontinuierlich durch die zentrale Wärmepumpe WA1, WA2 durchfliessen. Dort misst ein Temperatursensor laufend die Temperatur der aus der Ringleitung 4 zufließenden Flüssigkeit. Solange sich die Temperatur der Flüssigkeit innerhalb des zwischen dem unteren und oberen Schwellwert liegenden Normalbereiches bewegt, bleibt die Wärmepumpe ausgeschaltet und die Flüssigkeit fließt durch die Wärmepumpe durch, ohne daß sich ihr Temperaturniveau dadurch verändert. Meldet der Temperatursensor das Erreichen eines Schwellwertes, so schaltet die Steuerung/Regelung der zentralen Wärmepumpe WA1, WA2 bei Überschreiten des oberen Schwellwerts die Kühlfunktion der Wärmepumpe ein, während bei Erreichen bzw. Unterschreiten des unteren Schwellwerts die Heizfunktion der zentralen Wärmepumpe zugeschaltet wird. In weiteren Ausbaustufen der Steuerung/Regelung kann diese mit Prioritätsautomatiken, Notlaufprogrammierungen, Nachtprogrammen, Billig-Strom-Speichern, einer Zeituhr mit Glättungsmodellen für den Temperaturverlauf über den Ablauf eines Tages, mit Außentemperatursensoren und Wetterprognosemodulen versehen sein, die die Steuerungs/Regelungsqualität der Steuerung/Regelung in vorteilhafter Weise verbessern können.In an alternative embodiment, the control / regulation of the temperature of Liquid in the loop 4 integrated into the central heat pumps WA1, WA2. For this purpose, the liquid from the loop 4 should be continuously through the central Heat pump WA1, WA2 flow through. There, a temperature sensor measures continuously the temperature of the flowing from the loop 4 liquid. So long the temperature of the liquid within the between the lower and upper Threshold lying normal range moves, the heat pump remains off and the liquid flows through the heat pump without it Temperature level thereby changed. Does the temperature sensor report reaching a threshold value, so switches the control / regulation of the central heat pump WA1, WA2 if the upper threshold value is exceeded, the cooling function of the Heat pump on, while reaching or falling below the lower Threshold the heating function of the central heat pump is switched on. In further Expansion stages of the control / regulation can this with priority automatic, Emergency programming, night programs, low-cost electricity storage, a timer with smoothing models for the temperature over the course of a day, with Outdoor temperature sensors and weather forecasting modules must be provided that the Improve control / regulation quality of the control / regulation in an advantageous manner can.

Claims (19)

Vorrichtung zur Klimatisierung von Gebäuden, bestehend aus mehreren dezentralen Wärmepumpen im Gebäude (W1 - WN), mindestens einer zentralen Wärmepumpe (WA1, WA2), einer Ringleitung (4), die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, mindestens einer Zirkulationspumpe (6), die an die Ringleitung (4) angeschlossen ist, wobei Flüssigkeit aus der Ringleitung (4) in die Wärmepumpen (W1 - WN) zuförderbar und an die Ringleitung (4) wieder rückförderbar ist, und Flüssigkeit aus der Ringleitung (4) in die zentrale Wärmepumpe (WA1, WA2) und von dieser wieder in die Ringleitung (4) rückförderbar ist.Device for air conditioning of buildings, consisting of several decentral heat pumps in the building (W1 - WN), at least one central heat pump (WA1, WA2), a loop (4) filled with a liquid, at least one circulation pump (6) connected to the loop (4), wherein liquid from the ring line (4) in the heat pump (W1 - WN) can be fed back to the ring line (4) and back, and liquid from the ring line (4) in the central heat pump (WA1, WA2) and from this again in the ring line (4) can be returned. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ganz oder teilweise aus Wasser besteht.Apparatus according to claim 1, characterized in that the liquid consists wholly or partly of water. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Ringleitung (4) zumindest abschnittsweise vollständig aus Kunststoff besteht.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the material of the ring line (4) at least partially completely made of plastic. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest mehrere Wärmepumpen (W1 - WN, WA1, WA2) bidirektional arbeiten.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least a plurality of heat pumps (W1 - WN, WA1, WA2) operate bidirectionally. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufttemperatur der Luft, die Wärmepumpen (W1 - WN) im Gebäude in ihre jeweilige Klimazone ausblasen, manuell und/oder automatisch beeinflußbar ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the air temperature of the air, blow out the heat pumps (W1 - WN) in the building in their respective climatic zone, manually and / or automatically influenced. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dezentrale Wärmepumpen (W1 - WN) im Gebäude entweder vertikal an der Wand oder horizontal in oder unter die Raumdecke eingebaut sind.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that decentralized heat pumps (W1 - WN) are installed in the building either vertically on the wall or horizontally in or under the ceiling. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuerung/Regelung die Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung (4) erfaßt und von der Steuerung/Regelung ein Stellmittel (8, 12) ansteuerbar ist, durch welches der Zufluß von Flüssigkeit aus der Ringleitung (4) in die zentrale Wärmepumpe (WA1, WA2) und/oder der Zufluß von Flüssigkeit aus der zentralen Wärmepumpe (WA1, WA2) in die Ringleitung (4) beeinflußbar ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that an electronic control / regulation detects the temperature of the liquid in the ring line (4) and by the control / regulation an adjusting means (8, 12) can be controlled, through which the inflow of Liquid from the ring line (4) in the central heat pump (WA1, WA2) and / or the inflow of liquid from the central heat pump (WA1, WA2) in the loop (4) can be influenced. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung/Regelung durch Öffnen und Schließen des Stellmittels (8, 12) die Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung (4) in einem Bereich zwischen 15°C und 30°C hält.Apparatus according to claim 7, characterized in that the control / regulation by opening and closing of the actuating means (8, 12), the temperature of the liquid in the ring line (4) in a range between 15 ° C and 30 ° C. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung/Regelung so programmiert ist, daß Flüssigkeit aus der Ringleitung (4) erst dann an die zentrale Wärmepumpe (WA1, WA2) zuförderbar ist, wenn der Temperaturwert der Flüssigkeit, die der zentralen Wärmepumpe (WA1, WA2) zuführbar ist, bei einem Wärmeüberschuß in der Ringleitung (4) auf einen minimalen Schwellwert ansteigt, der in einem Spektrum von 24°C bis 30°C liegt.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control / regulation is programmed so that liquid from the ring line (4) only to the central heat pump (WA1, WA2) can be fed, if the temperature value of the liquid, the the central heat pump (WA1, WA2) can be supplied, at a heat excess in the loop (4) rises to a minimum threshold, which is in a range of 24 ° C to 30 ° C. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung/Regelung so programmiert ist, daß Flüssigkeit aus der Ringleitung (4) erst dann an die zentrale Wärmepumpe (WA1, WA2) zuförderbar ist, wenn der Temperaturwert der Flüssigkeit, die der Wärmepumpe (WA1, WA2) zuführbar ist, bei einem Wärmedefizit in der Ringleitung (4) auf einen minimalen Schwellwert absinkt, der in einem Spektrum von 15°C bis 20°C liegt. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control / regulation is programmed so that liquid from the ring line (4) only to the central heat pump (WA1, WA2) can be fed, if the temperature value of the liquid, the the heat pump (WA1, WA2) can be fed, with a heat deficit in the ring line (4) drops to a minimum threshold, which is in a range of 15 ° C to 20 ° C. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte der Ringleitung (4) in Betondecken (26), Wänden, Putz oder Estrich verlegt sind.Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that sections of the loop (4) in concrete ceilings (26), walls, plaster or screed are laid. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei zentrale Wärmepumpen (WA1, WA2) an die Ringleitung (4) angeschlossen sind.Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least two central heat pumps (WA1, WA2) are connected to the ring line (4). Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung über eine Steuerung/Regelung verfügt, die eine zentrale Wärmepumpe (WA1, WA2) ausschaltet, wenn sich die Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung (4) in einem Normalbereich befindet, mit Kühlfunktion zuschaltet, wenn ein oberer Temperatur-Schwellwert erreicht oder überschritten wird, und die und mit Heizfunktion zuschaltet, wenn ein unterer Temperatur-Schwellwert erreicht oder unterschritten wird. Device according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the device has a control / regulation having a central heat pump (WA1, WA2) switches off when the temperature of the liquid in the loop (4) is in a normal range, with cooling function, when an upper temperature threshold is reached or exceeded, and the and switches on with heating function if a lower temperature threshold is reached or undershot. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Schwellwert in einem Bereich von 15°C bis 20°C und der obere Schwellwert in einem Bereich von 24°C bis 30°C liegt.Apparatus according to claim 13, characterized in that the lower threshold is in a range of 15 ° C to 20 ° C and the upper threshold in a range of 24 ° C to 30 ° C. Verfahren zur Klimatisierung in Gebäuden, wonach dezentrale Wärmepumpen (W1 - WN) im Gebäude aus einer Ringleitung (4) Flüssigkeit zugefördert bekommen, die dezentralen Wärmepumpen (W1 - WN) im Gebäude die Flüssigkeit abhängig von einer vorgewählten Kühl- oder Heizfunktion für Raumluft kühlen oder erwärmen, die Flüssigkeit von den dezentralen Wärmepumpen (W1 - WN) zurück in die Ringleitung (4) befördert wird, bei Über- oder Unterschreiten bestimmter Schwellwerte, die für Wärmeüberschuß und/oder Wärmedefizit in der Ringleitung (4) gelten, die Flüssigkeit in eine zentrale Wärmepumpe (WA1, WA2) geleitet wird, um die Flüssigkeit zu kühlen oder zu erwärmen und anschließend der Ringleitung (4) wieder zuzufördern, die Flüssigkeit während des Umlaufs von zumindest einer Zirkulationspumpe (6) befördert wird. Method for air conditioning in buildings, according to which Distributed heat pumps (W1 - WN) in the building from a ring main (4) the decentralized heat pumps (W1 - WN) in the building cool or heat the liquid depending on a preselected cooling or heating function for room air, the liquid is transported from the decentralized heat pumps (W1 - WN) back into the loop (4), when exceeding or falling below certain thresholds that apply to excess heat and / or heat deficit in the loop (4), the liquid is passed into a central heat pump (WA1, WA2) to cool or heat the liquid and then the loop ( 4) again, the liquid is conveyed during the circulation of at least one circulation pump (6). Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung/Regelung die Temperatur der Flüssigkeit in der Ringleitung (4) in einem Temperaturspektrum von 15°C bis 30°C hält.A method according to claim 15, characterized in that a control / regulation, the temperature of the liquid in the loop (4) in a temperature range of 15 ° C to 30 ° C holds. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Schwellwert der Temperatur der Flüssigkeit zur Auslösung der Kühlfunktion einer zentralen Wärmepumpe (WA1, WA2) in einem Spektrum von 24° C bis 30 °C liegt.A method according to claim 15 or 16, characterized in that the upper threshold of the temperature of the liquid for triggering the cooling function of a central heat pump (WA1, WA2) is in a range of 24 ° C to 30 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Schwellwert der Temperatur der Flüssigkeit zur Auslösung der Heizfunktion einer zentralen Wärmepumpe (WA1, WA2) in einem Spektrum von 15°C bis 20°C liegt.Method according to one of claims 15 to 17, characterized in that the lower threshold value of the temperature of the liquid for triggering the heating function of a central heat pump (WA1, WA2) in a range of 15 ° C to 20 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte der Ringleitung (4) Wärme oder Kälte in Elemente der Gebäudekonstruktion abgeben.Method according to one of claims 15 to 18, characterized in that portions of the ring line (4) give off heat or cold in elements of the building structure.
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