EP4293290B1

EP4293290B1 - Verfahren und vorrichtung zur übertragung von wärme

Info

Publication number: EP4293290B1
Application number: EP23179318.3A
Authority: EP
Inventors: Ludwig Langer
Original assignee: Individual
Current assignee: LANGER, LUDWIG
Priority date: 2022-06-14
Filing date: 2023-06-14
Publication date: 2026-04-01
Anticipated expiration: 2043-06-14
Also published as: DE102022114949A1; EP4293290A1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet der Wärmeübertragungstechnik und insbesondere auf eine Übergabestation zur Übertragung von (Fern-)Wärme und einem Verfahren zur Übertragung von Wärme in einer Übergabestation.

Hintergrund der Erfindung

Allgemein sind Vorrichtungen zur Übertragung von Wärme und entsprechende Verfahren zur Übertragung von Wärme, bspw. in Wärmeversorgungsnetzen für Wohn- oder Industrieanlagen bekannt.
Aus DE 10 2010 019 727 B4 ist ein Verfahren zur Übertragung von Wärme und eine Übergabestation zur Übertragung von Wärme bekannt. Unteranderem sind darin eine 2- und eine 3-stufige Übergabestation beschrieben, wobei Wärme eines primärseitigen Wärmezufuhrkreislaus auf einen sekundärseitigen Nutzwärmekreislauf und einen sekundärseitigen Brauchwasserkreislauf übertragen wird. Ferner wird in DE 10 2010 019 727 B4 zwischen einem Zirkulationsbetrieb und einem Wasserzufuhrbetrieb unterschieden und für den Betrieb der Übergabestation bedarf es über den zeitlichen Verlauf eines Tages eines Wechsels zwischen dem Zirkulationsbetrieb und dem Wasserzufuhrbetrieb (und vice versa).
DE 10 2008 038 617 A1 betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Wärmenutzung. Darin werden 2-, 3- und 4-stufige Übergabestationen zur Wärmeübertragung von einem Primärvorlauf auf einen Heizungskreislauf und einen Warmwasserkreislauf beschrieben.
Der Artikel "Fernwärmeübergabestation mit Kaskade. Stadtwerke Rosenheim erweitert FW-Kapazität durch niedrige Rücklauftemperaturen" von Götz Brühl, Reinhard Bielmeier, Horst Neugebauer und Edwin Weinmann in EuroHeat & Power, 41. Jg (2012), Heft 12, Seiten 45 bis 51 beschreibt eine dreistufige kaskadierte Fernwärmeübergabestation mit Strahlpumpe.
Das Dokument DE 27 30 406 Al offenbart Vorrichtungen und Verfahren zur Erhöhung der Transportleistung von Fernwärmenetzen.
Aufgabe der Erfindung ist, ein verbessertes Verfahren zur Übertragung von Wärme in einer Übergabestation und eine verbesserte Übergabestation zur Übertragung von Wärme gegenüber dem Stand der Technik zur Verfügung zu stellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Nach einem ersten Aspekt umfasst eine Übergabestation einen primärseitigen Wärmezufuhrstrom, einen ersten und einen zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom, einen sekundärseitigen Wärmezufuhrstrom und einen ersten, zweiten, dritten und einen vierten Wärmeübertrager.
Mit "kann" sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
Der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom kann, bevor dieser in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom eingeleitet wird, eine erste Temperaturanhebung und eine zweite Temperaturanhebung erfahren.
Die erste Temperaturanhebung kann vor der zweiten Temperaturanhebung erfolgen. Mit anderen Worten wird der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom sukzessive zuerst mit der ersten Temperaturanhebung und sodann mit der zweiten Temperaturanhebung beaufschlagt. Ein Wärmezu- oder abfuhrstrom kann sich dadurch auszeichnen, dass dieser eine vorgegebene oder natürliche räumliche Flussrichtung oder Stromrichtung aufweist. Die Flussrichtung kann zeitlich und/oder räumlich stationär sein. Die erste Temperaturanhebung kann zeitlich vor der zweiten Temperaturanhebung erfolgen.
Die Temperatur eines Wärmestroms und die Temperatur im Allgemeinen kann eine gemittelte über einem Querschnitt des Wärmestroms, maximale oder minimale Temperatur in einem Querschnitt des Wärmestroms sein. Die Temperatur eines Wärmestroms und die Temperatur im Allgemeinen kann eine Temperatur gemittelt über ein Zeitintervall oder eine Temperatur in einem Zeitpunkt sein.
Mit Einleiten kann ein Zusammenführen des zuvor räumlich getrennten sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms mit dem zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom verstanden werden. Hierbei kann es in Abhängigkeit der Medien des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms und/oder des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms nach der Einleitung zu einer homogenen Phase oder heterogenen Phase kommen. Der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom kann ein Volumenstrom mit dem Medium Wasser in einer flüssigen Phase sein und der zweite sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom kann ein Volumenstrom mit einem Medium Wasser in einer flüssigen Phase sein und beide Volumenströme nach der Einleitung können sich zu einer homogenen Phase vermischen.
Die zweite Temperaturanhebung kann mittels des ersten Wärmeübertragers erfolgen. Der erste Wärmeübertrager kann dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss nutzen. Der erste Wärmeübertrager kann dafür den primärseitigen Wärmezufluss und/oder teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers nutzen. Der erste Wärmeübertrager kann dafür den primärseitigen Wärmezufluss und/oder teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers und/oder teilweise eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers nutzen. Der erste Wärmeübertrager kann dafür teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers und/oder teilweise eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers nutzen.
Eine Restwärme eines Wärmeübertragers kann eine Abwärme des Wärmeübertragers sein. Die Restwärme oder Abwärme eines Wärmeübertragers kann jene Wärme, die der Wärmeübertrager nicht für die Wärmeübertragung nutzt, sein. Die Restwärme eines Wärmeübertragers kann ein anderer Wärmeübertrager nutzen. Eine Restwärme oder Abwärme eines Wärmeübertragers kann durch einen vorgegebenen Grenzwert eines zu übertragenden maximalen Wärmeflusses mittels des Wärmeübertragers sein. Eine Restwärme oder Abwärme eines Wärmeübertragers kann durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik entstehen. Bei der Übertragung von Wärme mittels Wärmeübertrager gibt das Medium mit höherer Temperatur eine Wärme an ein Medium mit geringerer Temperatur ab. Demzufolge ist der übertragbare Wärmefluss
insbesondere eine Funktion einer Temperaturdifferenz der beiden Medien. Je geringer die Temperaturdifferenz ist, desto geringer ist insbesondere auch der übertragbare Wärmefluss.
Die Temperaturanhebung eines Mediums mittels eines Wärmeübertragers kann durch Vermischung oder Übertragung von Wärme eines anderen Mediums erfolgen, wobei das andere Medium eine höhere Temperatur als das Medium besitzt. Die Temperaturanhebung eines Mediums mittels Wärmeübertrager kann durch Transmission der Wärme eines anderen Mediums mit höherer Temperatur auf das Medium mit niederer Temperatur erfolgen. Die Temperaturanhebung in einem Wärmeübertrager kann durch Wärmestrahlung eines Mediums mit höherer Temperatur auf ein anderes Medium mit niederer Temperatur erfolgen. Die Temperaturanhebung mittels Wärmeübertrager kann Wärme mittels Phasenwechsel eines Mediums auf ein anderes Medium übertragen. Die Temperaturanhebung in einem Wärmeübertrager kann Wärme mittels Phasenwechsel eines Mediums auf ein anderes Medium übertragen und ferner das andere Medium (ebenso) einen Phasenwechsel durchführt. Das heißt, das Medium setzt Wärme mittels des Phasenwechsels frei, das andere Medium nimmt Wärme mittels des (anderen und "umgekehrten") Phasenwechsels auf.
Die erste Temperaturanhebung kann mittels des zweiten Wärmeübertragers erfolgen. Der zweite Wärmeübertrager kann dafür teilweise eine Restwärme des vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise die Restwärme des ersten Wärmeübertragers nutzen. Der zweite Wärmeübertrager kann dafür teilweise eine Restwärme des vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers und/oder teilweise eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers nutzen.
Eine Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms kann mittels des dritten Wärmeübertragers erfolgen. Der dritte Wärmeübertrager kann dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss nutzen. Der dritte Wärmeübertrager kann dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss und/oder teilweise eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers nutzen.
Eine Temperaturanhebung des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms kann mittels des vierten Wärmeübertragers erfolgen. Der vierte Wärmeübertrager kann dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss
und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers nutzen.
Die Übergabestation kann einen fünften Wärmeübertrager umfassen. Die Übergabestation kann einen dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom umfassen.
Eine Temperaturanhebung des dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms kann mittels des fünften Wärmeübertragers erfolgen. Der fünfte Wärmeübertrager kann dafür teilweise eine Restwärme des vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers nutzen.
Die erste Temperaturanhebung kann mittels des zweiten Wärmeübertragers erfolgen, der dafür teilweise die Restwärme des ersten Wärmeübertragers und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers und/oder teilweise die Restwärme des vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise eine Restwärme des fünften Wärmeübertragers nutzt.
Der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom kann nach der Einleitung in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom, teilweise eine dritte Temperaturanhebung erfahren. Die dritte Temperaturanhebung kann mit der Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms erfolgen. Die dritte Temperaturanhebung kann nach der zweiten Temperaturanhebung erfolgen.
Der primärseitige Wärmezufuhrstrom kann ein Vorlaufstrom eines Fernwärmenetzes oder eines Nahwärmenetzes sein.
Der erste sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom kann ein erster sekundärseitiger Nutzwärmekreislauf sein. Der erster sekundärseitiger Nutzwärmekreislauf kann ein Heizungskreislauf sein.
Der dritte sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom kann ein zweiter sekundärseitiger Nutzwärmekreislauf sein.
Der zweite sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom kann ein Brauchwasserkreislauf sein.
Der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom kann ein Wasser von außerhalb des Brauchwasserkreislaufs sein. Das Wasser von außerhalb des Brauchwasserkreislaufs kann ein Trinkwasser sein.
Ein Brauchwasser im Brauchwasserkreislauf kann mittels Pumpe zirkulieren. Ein Zirkulieren des Brauchwassers im Brauchwasserkreislauf kann mittels einer Pumpe und mit dem Einleiten von Wasser von außerhalb des Brauchwasserkreislaufs in den Brauchwasserkreislauf erfolgen.
Die zweite Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms kann gleichzeitig mit der Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms erfolgen. Die zweite Temperaturanhebung kann gleichzeitig mit der Temperaturanhebung des ersten und/oder des dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms erfolgen. Die zweite Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms kann gleichzeitig mit der Temperaturanhebung des ersten und/oder des zweiten und/oder des dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms erfolgen.
Der primärseitige Wärmezufuhrstrom kann für die Temperaturanhebung des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des vierten Wärmeübertragers genutzt werden und gleichzeitig kann der primärseitige Wärmezufuhrstrom für die Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des dritten Wärmeübertragers genutzt werden. Der primärseitige Wärmezufuhrstrom kann für die Temperaturanhebung des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des vierten Wärmeübertragers genutzt werden und gleichzeitig kann der primärseitige Wärmezufuhrstrom für die Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislaufs mittels des dritten Wärmeübertragers genutzt werden. Der primärseitige Wärmezufuhrstrom kann für die zweite Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms mittels des ersten Wärmeübertragers genutzt werden und/oder gleichzeitig kann der primärseitige Wärmezufuhrstrom für die Temperaturanhebung des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des vierten Wärmeübertragers genutzt werden und/oder gleichzeitig kann der primärseitige Wärmezufuhrstrom für die Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des dritten Wärmeübertragers genutzt werden und/oder gleichzeitig kann der primärseitige Wärmezufuhrstrom für die Temperaturanhebung des dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des fünften Wärmeübertragers genutzt werden.
Der Brauchwasserkreislauf kann ein Trinkwasserkreislauf sein.
Der erste sekundärseitige Nutzwärmekreislauf kann ein erster Heizungskreislauf sein. Der erste Heizungskreislauf kann einen Heizkörper und eine Fußbodenheizung umfassen. Der erste Heizungskreislauf kann eine Fußbodenheizung umfassen und/oder eine Bauteilaktivierung umfassen oder eine Konvektionsheizung umfassen. Die Konvektionsheizung kann ein Heizkörper sein.
Der zweite sekundärseitige Nutzwärmekreislauf kann ein zweiter Heizungskreislauf sein. Der zweite sekundärseitige Nutzwärmekreislauf kann eine Fußbodenheizung umfassen und/oder eine Bauteilaktivierung umfassen.
Eine Rücklauftemperatur des ersten sekundärseitigen Nutzwärmekreislaufs kann höher gegenüber einer Rücklauftemperatur des zweiten sekundärseitigen Nutzwärmekreislaufs sein.
Die Wärmeübertrager der Übergabestation können jeweils ein Wärmespeicher und/oder Wärmetauscher sein. Die Wärmeübertrager der Übergabestation können PlattenWärmeübertrager, SpiralWärmeübertrager oder RohrbündelWärmeübertrager sein. Die Wärmeübertrager können Rekuperatoren und/oder Regeneratoren sein (siehe auch DE 10 2010 019 727 B4).
Die Wärmeübertrager der Übergabestation können jeweils eine Primär- und eine Sekundärseite umfassen. Die Primärseite kann Wärme auf die Sekundärseite des Wärmeübertragers der Übergabestation übertragen. Die Primärseite kann Wärme speichern. Die Primärseite kann Wärme, bevor diese teilweise an die Sekundärseite übertragen wird, speichern.
Der erste Wärmeübertrager kann ferner eine Temperaturdifferenz zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des ersten Wärmeübertragers umfassen. Die Temperaturdifferenz des ersten Wärmeübertragers kann einen Bereich von 1 bis 10 Kelvin (oder auch höher), bevorzugt 1 Kelvin, umfassen. Die Temperaturdifferenz des ersten Wärmeübertragers kann eine mittlere Temperaturdifferenz des ersten Wärmeübertragers sein.
Der zweite Wärmeübertrager kann ferner eine Temperaturdifferenz zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des zweiten
Wärmeübertragers umfassen. Die Temperaturdifferenz des zweiten Wärmeübertragers kann einen Bereich von 1 bis 40 Kelvin (oder auch höher), bevorzugt 1 Kelvin, umfassen. Die Temperaturdifferenz des zweiten
Wärmeübertragers kann eine mittlere Temperaturdifferenz des zweiten Wärmeübertragers sein.
Der dritte Wärmeübertrager kann ferner eine mittlere Temperaturdifferenz zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des dritten Wärmeübertragers umfassen. Die Temperaturdifferenz des dritten Wärmeübertragers kann einen Bereich von 1 bis 30 (oder auch höher), Kelvin, bevorzugt 1 Kelvin, umfassen. Die Temperaturdifferenz des dritten Wärmeübertragers kann eine mittlere Temperaturdifferenz des dritten Wärmeübertragers sein.
Der vierte Wärmeübertrager kann ferner eine mittlere Temperaturdifferenz zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des vierten Wärmeübertragers umfassen. Die Temperaturdifferenz des vierten Wärmeübertragers kann einen Bereich von 1 bis 40 Kelvin (oder auch höher), bevorzugt 1 Kelvin, umfassen. Die Temperaturdifferenz des vierten Wärmeübertragers kann eine mittlere Temperaturdifferenz des vierte Wärmeübertragers sein.
Der fünften Wärmeübertrager kann ferner eine mittlere Temperaturdifferenz zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des fünften Wärmeübertragers umfassen. Die Temperaturdifferenz des fünften Wärmeübertragers kann einen Bereich von 1 bis 30 Kelvin (oder auch höher), bevorzugt 1 Kelvin, umfassen. Die Temperaturdifferenz des vierten Wärmeübertragers kann eine mittlere Temperaturdifferenz des vierte Wärmeübertragers sein.
Die mittlere Temperaturdifferenz kann eine zeitliche Mittelung einer Temperaturdifferenz und/oder eine geometrische Mittelung über eine Wärmeübertragungsoberfläche eines Wärmeübertragers sein. Die zeitliche Mittelung kann der stationäre Zustand der Wärmeströme im Wärmeübertrager sein.
Die Primärseite eines jeden Wärmeübertragers der Übergabestation kann einen Primäreintritt und einen Primäraustritt umfassen.
Die Sekundärseite eines jeden Wärmeübertragers der Übergabestation kann einen Sekundäreintritt und einen Sekundäraustritt umfassen.
Der Primäreintritt des ersten Wärmeübertragers kann mit dem primärseitigen Wärmezufuhrstrom gekoppelt sein. Der Primäreintritt des ersten Wärmeübertragers kann mit dem primärseitigen Wärmezufuhrstrom und dem Primäraustritt des ersten Wärmeübertragers gekoppelt sein. Der Primäreintritt des ersten Wärmeübertragers kann mit dem primärseitigen Wärmezufuhrstrom und/oder dem Primäraustritt des ersten Wärmeübertragers und/oder dem Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers gekoppelt sein.
Der Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers kann mit dem Primäraustritt des vierten und/oder des fünften Wärmeübertragers und dem Primäraustritt des ersten Wärmeübertragers gekoppelt sein. Der Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers kann dem Primäraustritt des vierten und/oder fünften und/oder dritten und/oder ersten Wärmeübertragers gekoppelt sein.
Der Primäraustritt des zweiten Wärmeübertragers ist mit einem primärseitigen Wärmeabfuhrstrom verbunden.
Der Primäreintritt des dritten Wärmeübertragers kann mit dem primärseitigen Wärmezufuhrstrom gekoppelt sein. Der Primäreintritt des dritten Wärmeübertragers kann mit dem primärseitigen Wärmezufuhrstrom und dem Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers gekoppelt sein.
Der Primäreintritt des vierten Wärmeübertragers kann mit dem primärseitigen Wärmezufuhrstrom und dem Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers gekoppelt sein. Der Primäreintritt des vierten Wärmeübertragers kann mit dem primärseitigen Wärmezufuhrstrom und dem Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers und dem Primäraustritt des vierten Wärmeübertragers gekoppelt sein.
Der Primäreintritt des fünften Wärmeübertragers kann mit dem Primäraustritt des vierten Wärmeübertragers gekoppelt sein. Der Primäreintritt des fünften Wärmeübertragers kann mit den Primäraustritten des vierten und des dritten Wärmeübertragers gekoppelt sein.
Der Sekundäreintritt des ersten Wärmeübertragers kann mit dem sekundärseitigen Wärmezufuhrstrom gekoppelt sein.
Der Sekundäreintritt des zweiten Wärmeübertragers kann mit dem Sekundäraustritt des ersten Wärmeübertragers gekoppelt sein.
Der Sekundäreintritt des dritten Wärmeübertragers kann mit dem Brauchwasserkreislauf gekoppelt sein. Der Sekundäreintritt des dritten Wärmeübertragers kann mit einem Rücklauf des Brauchwasserkreislaufs gekoppelt sein.
Der Rücklauf ist durch die Richtung des strömenden Mediums in einem Kreislauf bestimmt, das vom Verbraucher weg in Richtung des Erzeugers strömt. Der Verbraucher kann eine Energiesenke, Wärmesenke oder eine Entnahmestelle sein. Der Erzeuger kann eine Energiequelle, Wärmequelle oder Zufuhrstelle sein. Der Vorlauf ist vice versa der Richtung des Rücklaufs. Ein Rücklauf und ein Vorlauf eines Kreislaufs können in Fluidverbindung stehen.
Der Sekundäreintritt des dritten Wärmeübertragers kann mit dem zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom gekoppelt sein. Der Sekundäreintritt des dritten Wärmeübertragers kann mit dem Sekundäraustritt des ersten Wärmeübertragers gekoppelt sein. Der Sekundäreintritt des dritten Wärmeübertragers kann mit dem Sekundäraustritt des ersten Wärmeübertragers und dem zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom oder mit einem Rücklauf des Brauchwasserkreislaufs gekoppelt sein.
Der Sekundäraustritt des ersten Wärmeübertragers kann mit einem Vorlauf und/oder einem Rücklauf des Brauchwasserkreislaufs gekoppelt sein. Der Sekundäraustritt des ersten Wärmeübertragers kann mit dem zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom gekoppelt sein.
Der Sekundäraustritt des dritten Wärmeübertragers kann mit dem zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom gekoppelt sein. Der Sekundäraustritt des dritten Wärmeübertragers kann mit dem Vorlauf des Brauchwasserkreislaufs gekoppelt sein.
Die Koppelungen können Energieübertragungsstrecken oder Energieführungsstrecken sein. Diese können Energie von einer Koppelstelle zu einer anderen Koppelstelle übertragen und/oder vice versa. Die Energie kann sich als thermische Energie in Form von Wärme manifestieren. Wärme kann durch Transmission, Diffusion, Dispersion, freie und/oder erzwungene Konvektion (in Kombination mit einem Trägermedium, beispielsweise ein Fluid) und/oder Strahlung übertragen werden.
Als Mittel zur Übertragung von Energie (bzw. Wärmeträgermedium) kann ein Fluid dienen. Das Fluid kann Wasser sein. Die Energieübertragungsstrecke oder Energieführungsstrecke können eine geschlossene oder offene Rohrleitung sein. Darin kann ein Fluid enthalten sein. Das Fluid kann sich in einer geschlossenen oder offenen Rohrleitung befinden. Das Fluid kann mittels einer Fluidenergiemaschine in Strömung/Bewegung versetzt werden und dadurch kann Wärme durch erzwungene Konvektion übertragen werden. Die Fluidenergiemaschine kann eine Arbeitsmaschine sein. Die Fluidenergiemaschine kann eine Pumpe, ein Verdichter, Gebläse und/oder Ventilator sein. Die Fluidenergiemaschine kann eine (Wasser)-Strahlpumpe sein. Das Fluid in einer geschlossenen Rohrleitung kann unter einem hydrostatischen Druck stehen. Eine Strahlpumpe kann die Kombination von Mischventil und Pumpe ersetzen.
Die erste Temperaturanhebung kann eine Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur an dem Sekundäraustritt des zweiten Wärmeübertragers und einer Temperatur an dem Sekundäreintritt des zweiten Wärmeübertragers sein.
Die zweite Temperaturanhebung kann eine Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur an dem Sekundäraustritt des ersten Wärmeübertragers und einer Temperatur an dem Sekundäreintritt des ersten Wärmeübertragers sein.
Die dritte Temperaturanhebung kann eine Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur an dem Sekundäraustritt des dritten Wärmeübertragers und einer Temperatur an dem Sekundäreintritt des dritten Wärmeübertragers sein.
Die Restwärme des ersten Wärmeübertragers kann eine Wärme sein, die am Primäraustritt des ersten Wärmeübertragers bereitgestellt ist. Die Restwärme des zweiten Wärmeübertragers kann eine Wärme sein, die am Primäraustritt des zweiten Wärmeübertragers bereitgestellt ist. Die Restwärme des dritten Wärmeübertragers kann eine Wärme sein, die am Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers bereitgestellt ist. Die Restwärme des vierten Wärmeübertragers kann eine Wärme sein, die am Primäraustritt des vierten Wärmeübertragers bereitgestellt ist. Die Restwärme des fünften Wärmeübertragers kann eine Wärme sein, die am Primäraustritt des fünften Wärmeübertragers bereitgestellt ist.
Die Übergabestation kann ferner ein erstes und zweites Mischventil umfassen. Das erste und zweite Mischventil kann jeweils ein steuerbares Dreiwege-Ventil oder zwei steuerbare Zweiwege-Ventile sein.
Die Koppelung des Primäreintritts des ersten Wärmeübertragers mit dem primärseitigen Wärmezufuhrstrom und dem Primäraustritt des ersten Wärmeübertragers kann das erste Mischventil umfassen. Das erste Mischventil kann dazu ausgelegt sein, Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms und Restwärme des ersten Wärmeübertragers zu mischen. Die aus der Mischung resultierende Wärme kann am Primäreintritt des ersten Wärmeübertragers bereitgestellt werden. Das erste Mischventil kann dazu ausgelegt sein, Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms und/oder Restwärme des ersten Wärmeübertragers am Primäreintritt des ersten Wärmeübertragers bereitzustellen. Die Wärme des primärseitige Wärmezufuhrstroms kann das Element 320a in Figur 3 sein. Die Restwärme des ersten Wärmeübertragers kann das Element 302.4 in Figur 3 sein. der erste Wärmeübertrager kann Element 302 in Figur 3 sein. Der Primäreintritt des ersten Wärmeübertragers kann das Element 302a.2 in Figur 3 sein. Das erste Mischventil kann das Element V301 in Figur 3 sein.
Die Koppelung des Primäreintritts des dritten Wärmeübertragers mit dem primärseitigen Wärmezufuhrstrom und dem Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers kann das zweite Mischventil umfassen. Das zweite Mischventil kann dazu ausgelegt sein die Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms und die Restwärme des dritten Wärmeübertragers zu mischen. Die aus der Mischung resultierende Wärme kann am Primäreintritt des dritten Wärmeübertragers bereitgestellt werden. Das zweite Mischventil kann dazu ausgelegt sein, Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms und/oder Restwärme des dritten Wärmeübertragers am Primäreintritt des dritten Wärmeübertragers bereitzustellen. Die Wärme des primärseitige Wärmezufuhrstroms kann das Element 320b in Figur 3 sein. Die Restwärme des dritten Wärmeübertragers kann das Element 306.8 in Figur 3 sein. Der dritten Wärmeübertrager kann das Element 306 in Figur 3 sein. Der Primäreintritt des dritten Wärmeübertragers kann das Element 306a.2 in Figur 3 sein. das zweite Mischventil kann das Element V302 in Figur 3 sein.
Das erste Mischventil kann direkt oder indirekt die erste Temperaturanhebung und/oder die zweite Temperaturanhebung bestimmen oder beeinflussen. Das zweite Mischventil kann direkt oder indirekt die zweite Temperaturanhebung und/oder die dritte Temperaturanhebung bestimmen oder beeinflussen.
Die Übergabestation kann ferner eine erste und zweite Fluidenergiemaschine umfassen.
Die erste Fluidenergiemaschine kann eine Fluidströmung an dem Primäreintritt des ersten Wärmeübertragers bereitstellen. Die zweite Fluidenergiemaschine kann eine Fluidströmung an dem Primäreintritt des dritten Wärmeübertragers bereitstellen.
Die zweite Fluidenergiemaschine kann eine Volumenströmung an dem Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers und/oder eine Volumenströmung an dem Primäreintritt des vierten Wärmeübertragers und/oder eine Volumenströmung an dem Primäreintritt des fünften Wärmeübertragers bereitstellen. Die Volumenströmung kann ein Wärmefluss sein.
Die Übergabestation kann ferner eine dritte Fluidenergiemaschine umfassen. Die dritte Fluidenergiemaschine kann eine Volumenströmung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms bereitstellen. Die dritte Fluidenergiemaschine kann dazu eingerichtet sein Brauchwasser in dem Brauchwasserkreislauf zu zirkulieren.
Übergabestation kann ferner eine vierte und fünfte Fluidenergiemaschine umfassen. Die vierte Fluidenergiemaschine kann eine Volumenströmung des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms bereitstellen. Die fünfte Fluidenergiemaschine kann eine Volumenströmung des dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms bereitstellen. Die Übergabestation kann ferner ein erstes, zweites, fünftes und/oder sechstes Verteilventil umfassen. Das Verteilventil kann ein Mischventil sein. Das Verteilventil kann ein Stellventil sein. Das Verteilventil kann ein Ventil sein. Das Ventil kann ein Motorventil sein.
Das erste Verteilventil kann dazu ausgelegt sein, den sekundärseitigen Wärmezufuhrstrom, bevor dieser in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom eingeleitet wird, zumindest teilweise in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom einzuleiten. Das erste Verteilventil kann mit dem Sekundäraustritt des ersten Wärmeübertragers und dem Sekundäreintritt des dritten Wärmeübertragers und dem Sekundäraustritt des dritten Wärmeübertragers gekoppelt sein. Das erste Verteilventil kann mit dem Sekundäraustritt des ersten Wärmeübertragers und mit dem Rücklauf des Brauchwasserkreislaufs und mit dem Vorlauf des Brauchwasserkreislaufs gekoppelt sein.
Das erste Verteilventil kann ausgelegt sein, Wärme am Sekundäraustritt des ersten Wärmeübertragers teilweise am Sekundäreintritt des dritten Wärmeübertragers oder teilweise am Sekundäraustritt des dritten Wärmeübertragers bereitzustellen. Der erste Wärmeübertrager kann das Element 302 in Figur 3 sein. Der Sekundäraustritt des ersten Wärmeübertrager kann das Element 302b.4 in Figur 3 sein. Der dritte Wärmeübertrager kann das Element 306 in Figur 3 sein. Der Sekundäreintritt des dritten Wärmeübertragers kann das Element 306b.2 in Figur 3 sein. Der Sekundäraustritt des dritten Wärmeübertragers kann das Element 306b.4 in Figur 3 sein. Das erste Verteilventil kann das Element V304 in Figur 3 sein.
Das zweite Verteilventil kann dazu ausgelegt sein, Restwärme des dritten Wärmeübertragers teilweise dem vierten Wärmeübertrager und/oder teilweise dem zweiten Wärmeübertrager bereitzustellen. Das zweite Verteilventil kann mit dem Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers und dem Primäreintritt des vierten Wärmeübertragers und/oder den Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers gekoppelt sein. Das zweite Verteilventil kann ausgelegt sein, Wärme am Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers teilweise am Primäreintritt des vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise am Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers bereitzustellen. Der dritte Wärmeübertrager kann das Element 306 in Figur 3 sein. Der vierte Wärmeübertrager kann das Element 308 in Figur 3 sein. Der zweite Wärmeübertrager kann das Element 304 in Figur 3 sein. Der Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers kann das Element 306a.4 in Figur 3 sein. Der Primäreintritt des vierten Wärmeübertragers kann das Element 308a.2 in Figur 3 sein. Der Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers kann das Element 304a.2 in Figur 3 sein. Das zweite Verteilventil kann das Element V305 in Figur 3 sein.
Das fünfte Verteilventil kann dazu ausgelegt sein, Restwärme am vierten und/oder fünften Wärmeübertrager zumindest teilweise dem zweiten Wärmeübertrager bereitzustellen. Das fünfte Verteilventil kann mit dem Primäraustritt des vierten oder fünften Wärmeübertragers und dem Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers und einem primärseitigen Wärmeabfuhrstrom gekoppelt sein. Das fünfte Verteilventil kann ausgelegt sein, Wärme des Primäraustritts des vierten oder fünften Wärmeübertragers teilweise an dem Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers bereitstellen. Das fünfte Verteilventil kann ausgelegt sein, Wärme des Primäraustritts des vierten oder fünften Wärmeübertragers teilweise an dem Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers bereitstellen und/oder teilweise an dem primärseitigen Wärmeabfuhrstrom bereitstellen. Der vierte Wärmeübertrager kann das Element 308 in Figur 3 sein. Der fünfte Wärmeübertrager kann das Element 309 in Figur 3 sein. Der zweite Wärmeübertrager kann das Element 304 in Figur 3 sein. Der primärseitige Wärmeabfuhrstrom kann das Element 330 in Figur 3 sein. Der Primäraustritt des fünften Wärmeübertragers kann das Element 309a.4 in Figur 3 sein. Der Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers kann das Element 304a.2 in Figur 3 sein. Das fünfte Verteilventil kann das Element V308 in Figur 3 sein.
Das sechste Verteilventil kann dazu ausgelegt sein, Restwärme des ersten Wärmeübertragers teilweise am zweiten Wärmeübertrager bereitzustellen. Das sechste Verteilventil kann mit dem Primäraustritt des ersten Wärmeübertragers und dem Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers und einem primärseitigen Wärmeabfuhrstrom gekoppelt sein. Das sechste Verteilventil kann ausgelegt sein, Wärme am Primäraustritt des ersten Wärmeübertragers zumindest teilweise an den Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers einzuleiten. Das sechste Verteilventil kann ausgelegt sein, Wärme des Primäraustritts des ersten Wärmeübertragers zumindest teilweise an dem Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers bereitstellen und/oder teilweise Wärme einem primärseitigen Wärmeabfuhrstrom bereitzustellen. Der erste Wärmeübertrager kann das Element 302 in Figur 3 sein. Der zweite Wärmeübertrager kann das Element 304 in Figur 3 sein. Der Primäraustritt des ersten Wärmeübertragers kann das Element 302a.4 in Figur 3 sein. Der Primäreintritt des zweiten Wärmeübertragers kann das Element 304a.2 in Figur 3 sein. Der primärseitige Wärmeabfuhrstrom kann das Element 330 in Figur 3 sein. Das sechste Verteilventil kann das Element V309 in Figur 3 sein.
Die Übergabestation kann ferner ein Verteilventil umfassen. Das Verteilventil kann das Element V310 in Figur 3 sein. Das Verteilventil kann dazu ausgelegt sein, Restwärme des dritten Wärmeübertragers teilweise am ersten Wärmeübertrager und/oder Restwärme des dritten
Wärmeübertragers teilweise am vierten Wärmeübertrager bereitzustellen. Das Verteilventil kann mit dem Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers und dem Primäreintritt des ersten Wärmeübertragers und/oder dem Primäreintritt des vierten Wärmeübertragers gekoppelt sein. Das Verteilventil kann ausgelegt sein, Wärme am
Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers zumindest teilweise an den Primäreintritt des ersten und/oder vierten Wärmeübertragers einzuleiten oder bereitzustellen.
Die Übergabestation kann ferner eine Steuerung umfassen. Die Steuerung kann ein Regler sein. Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein eine erste Instruktion an das erste Mischventil zu übertragen. Die Übertragung kann mittels Drahtweg, Funkweg, Lichtweg, kabelgebunden und/oder drahtlos erfolgen.
Die erste Instruktion an das erste Mischventil kann das erste Mischventil veranlassen, die Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms und die Restwärme des ersten Wärmeübertragers zu mischen. Die erste Instruktion an das erste Mischventil kann das erste Mischventil veranlassen, eine Temperaturdifferenz zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des ersten Wärmeübertragers oder eine Temperatur auf der Sekundärseite des ersten Wärmeübertragers einzustellen oder bereitzustellen.
Mit einzustellen oder einstellen oder bereitstellen kann ein Mischen zweier Volumenströme zu einem gemeinsamen Volumenstrom in Abhängigkeit einer Stellgröße eines Ventils verstanden werden. Der Volumenstrom kann ein Wärmestrom sein. Die Stellgröße des Ventils kann ein in das Ventil eingebauter Drehschieber sein. Die Stellung des Drehschiebers mittels einer Steuerung erfolgen.
Die erste Instruktion an das erste Mischventil kann das erste Mischventil veranlassen eine Temperaturdifferenz einzustellen oder bereitzustellen, die den exergetisch optimalen Betriebspunkt der Übergabestation abbildet. Die erste Instruktion an das erste Mischventil kann das erste Mischventil veranlassen eine Temperaturdifferenz zwischen dem Primäreintritt und dem Sekundäraustritt des ersten Wärmeübertragers in einem Bereich von 0 bis 52 Kelvin, bevorzugt 1 Kelvin einzustellen.
Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein eine zweite Instruktion an das zweite Mischventil zu übertragen. Die zweite Instruktion an das zweite Mischventil kann das zweite Mischventil veranlassen die Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms und die Restwärme des dritten Wärmeübertragers zu mischen. Die zweite
Instruktion an das zweite Mischventil kann das zweite Mischventil veranlassen eine Temperaturdifferenz zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des dritten Wärmeübertragers einzustellen oder
bereitzustellen. Die zweite Instruktion an das zweite Mischventil kann das zweite Mischventil veranlassen eine Temperaturdifferenz zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des dritten Wärmeübertragers einzustellen oder bereitzustellen, die den exergetisch optimalen Betriebspunkt der Übergabestation abbildet. Die Temperaturdifferenz zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des dritten Wärmeübertragers kann einen Bereich von 0 bis 3 Kelvin, bevorzugt 1 Kelvin, umfassen.
Die Temperatur des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms kann 60 °C umfassen. Die Temperatur von 60 °C kann ein gebräuchlicher Wert einer Warmwassertemperatur sein, die einem Wärmeverbraucher bereitgestellt wird.
Die Steuerung des ersten und zweiten Mischventils kann in einer Weise erfolgen, dass eine (primärseitige) Restwärme des dritten Wärmeübertragers noch zum größtmöglichen Anteil für die Temperaturanhebung des ersten und/oder dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms bereitgestellt wird, ohne dass direkt Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms für die Temperaturanhebung des ersten und/oder dritten Wärmeabfuhrstroms bereitgestellt wird. Die Übergabestation kann ferner ein siebtes Verteilventil umfassen. Das siebte Verteilventil kann dazu ausgelegt sein, dass Wärme des primären Wärmezufuhrstroms am Primäreintritt des vierten oder fünften Wärmeübertragers zumindest teilweise bereitgestellt wird. Das siebte Verteilventil kann mit dem primärseitigen Wärmezufuhrstroms und dem Primäreintritt des vierten oder fünften Wärmeübertrager gekoppelt sein. Die Bereitstellung der (direkten) Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms für die Temperaturanhebung des ersten und/oder dritten Wärmeabfuhrstroms kann mittels des siebten Verteilventils erfolgen. Das siebte Verteilventil kann dazu ausgelegt sein, Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms und Restwärme des dritten Wärmeübertragers zu mischen. Die aus der Mischung resultierende Wärme kann am Primäreintritt des vierten oder fünften Wärmeübertragers bereitgestellt werden. Der vierte Wärmeübertrager kann das Element 308 in Figur 3 sein. Der fünfte Wärmeübertrager kann das Element 309 in Figur 3 sein. Der dritte Wärmeübertrager kann das Element 306 in Figur 3 sein. Der primärseitige Wärmezufuhrstrom kann das Element 320 in Figur 3 sein. Der Primäreintritt des vierten
Wärmeübertragers kann das Element 308a.2 in Figur 3 sein. Das siebte Verteilventil kann das Element V302 in Figur 3 sein.
Die Steuerung kann den exergetisch optimalen Betriebspunkt für verschiedene Betriebszustände finden. Die verschiedene Betriebszustände können aus einem zeitinvarianten Wärmestrom des ersten und/oder zweiten und/oder dritten Wärmeabfuhrstroms resultieren.
Die Bereitstellung einer Wärme des primären Wärmezufuhrstroms kann dazu dienen, wenn die Restwärme des dritten Wärmeübertragers für die Temperaturanhebung des ersten und/oder dritten sekundären Wärmeabfuhrstroms nicht ausreicht.
Die Steuerung der Temperaturanhebung des dritten sekundären Wärmeabfuhrstroms mittels des fünften Wärmeübertragers kann mittels einem achten und neunten Verteilventils erfolgen. Die Übergabestation umfasst ferner das achte und neunte Verteilventil. Das achte Verteilventil kann mit dem Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers und dem Primäreintritt des fünften Wärmeübertragers gekoppelt sein. Das achte Verteilventil kann dazu ausgelegt sein, Wärme des Primäraustritts des dritten Wärmeübertragers am Primäreintritt des fünften Wärmeübertragers bereitzustellen. Der dritte Wärmeübertrager kann das Element 306 in Figur 3 sein. Der fünften Wärmeübertrager kann das Element 309 in Figur 3 sein. Der Primäraustritt des dritten Wärmeübertragers kann das Element 306a.5 in Figur 3 sein. Der Primäreintritt des fünften Wärmeübertragers kann das Element 309a.2 in Figur 3 sein. Das achte Verteilventil kann das Element V306 in Figur 3 sein.
Das neunte Verteilventil kann mit dem Primäraustritt des vierten Wärmeübertragers und dem Primäreintritt des fünften Wärmeübertragers gekoppelt sein. Das neunte Verteilventil kann dazu ausgelegt sein, Wärme des Primäraustritts des vierten Wärmeübertragers am Primäreintritt des fünften Wärmeübertragers bereitzustellen. Der vierte Wärmeübertrager kann das Element 308 in Figur 3 sein. Der fünfte Wärmeübertrager kann das Element 309 in Figur 3 sein. Der Primäraustritt des vierten Wärmeübertragers kann das Element 308a.4 in Figur 3 sein. Der Primäreintritt des fünften Wärmeübertragers kann das Element 309a.2 in Figur 3 sein. Das neunte Verteilventil kann das Element V307 in Figur 3 sein. Die Temperaturanhebung des dritten sekundären Wärmeabfuhrstroms kann mittels einer Wärme
des primären Wärmezufuhrstroms und/oder einer Restwärme des vierten Wärmeübertragers und/oder einer Restwärme des dritten Wärmeübertragers erfolgen. Eine Wärme, die am Primäreintritt des fünften Wärmeübertragers bereitgestellt ist, kann mittels des siebten und/oder achten und/oder neunten Verteilventils bereitgestellt werden. Die
Steuerung kann den exergetisch optimalen Betriebspunkt in Verbindung mit der Temperaturanhebung des dritten sekundären Wärmeabfuhrstroms finden.
Nach dem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Übergabestation in Übereinstimmung mit Anspruch 1 bereit. Weitere Ausführungen und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, den beigefügten Zeichnungen und der Beschreibung.
Nach einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Wärme in einer Übergabestation in Übereinstimmung nach Anspruch 12 bereit. Die Übergabestation kann die Übergabestation von oben sein.
Vor einer detaillierten Beschreibung der Erfindung folgen deren Vorteile.
Es ist bekannt, dass in Übergabestationen Kaltwasser, bevor es in den Warmwasserkreislauf oder Wasser bevor es in den Brauchwasserkreislauf eingeleitet wird, eine Temperaturanhebung erfährt. Nach geltenden Hygienevorschriften in Deutschland muss die Temperatur im Rücklauf des Brauchwasserkreislaufs mindestens 55 °C betragen. Die Temperatur des sekundärseitigen Rücklaufs des Brauchwasserkreislaufs sollte somit 55 °C nicht unterschreiten. Diese Vorschriften dienen zur Eindämmung der Ausbreitung von Keimen und Krankheitserregern, insbesondere Legionellen, im Brauchwasser. Folglich ist bei manchen Ausführungsbeispielen die Brauchwassertemperatur größer oder gleich 60 °C. Das Kaltwasser oder Wasser, bevor es in den Brauchwasserkreislauf eingeleitet wird, hat üblicherweise eine Temperatur von 8 °C bis 15 °C. Damit bedarf es einer hohen Temperaturanhebung mittels des Wärmeübertragers der das Kaltwasser oder das Wasser von außerhalb des Brauchwasserkreislaufs vorwärmt.
Ebenso ist bekannt, dass der besagte Wärmeübertrager hierfür Restwärme von einem Wärmeübertrager zur Warmwasserbereitung eines Brauchwasserkreislaufs nutzen kann. Dadurch wird die Wärmebereitstellung seitens des Fernwärmebetreibers exergetisch genutzt.
Bei manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Vorerwärmung hingegen sukzessive in zwei Stufen durch zwei getrennte
Wärmeübertrager, bevor das Kaltwasser in den Brauchwasserkreislauf eingeleitet wird. Zusätzlich wird dafür
teilweise eine Restwärme für den Wärmeübertrager der ersten Stufe und eine Restwärme für den Wärmeübertrager der Temperaturanhebung des Nutzwasserkreislaufs genutzt. Diese Kombination oder Kaskade an Wärmeübertragern und die Kombination und das Nutzen von Restwärme optimiert die exergetische Nutzung des primären Wärmezufuhrstroms.
Bei manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Vorerwärmung hingegen sukzessive in zwei Stufen und zusätzlich nach Einleitung des vorgewärmten Kaltwassers in den Brauchwasserkreislauf in einer dritten Stufe. Die dritte Stufe der Erwärmung des Kaltwassers erfolgt mit einer Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislaufs. Damit wird eine Doppelnutzung von Wärmeübertragern realisiert, das eine minimale Anzahl von Wärmeübertragern impliziert.
Der zur Verfügung stehende primär Wärmezufuhrstrom wird thermisch in optimaler Weise genutzt: Der primär Wärmezufuhrstrom erfährt eine maximale Auskühlung. Die Rücklauftemperatur des primär Wärmezufuhrstroms wird minimiert. Die (Temperatur)-Spreizung zwischen der Vorlauf- und Rücklauftemperatur des primär Wärmezufuhrstroms wird maximiert. Die Spreizung bedeutet eine Maximierung der Übertragungsleistung der Anbindeleitung (z.B. Fern-/Nahwärme). Vorgelagerte Versorgungsleitungen können bei gleichbleibender Übertragungsleistung in ihrer Dimension minimiert werden.
Erzeugungsprozesse, d.h. die Bereitstellung/Erzeugung des primären Wärmezufuhrstroms, werden optimiert: Dampfturbinen erlangen durch die minimale Rücklauftemperatur des primären Wärmezufuhrstroms maximale Wirkungsgrade. Nieder temperierte Wärmequellen wie Abwärme aus Industrieprozessen können effizienter zum Einsatz als Erzeugungsprozesse kommen. Ferner können Brennwertkessel als Erzeugungsprozesse genutzt werden und erfahren bessere Wirkungs- und Nutzungsgrade.
Weiterhin ist bekannt, dass die Verkalkung insbesondere eine Funktion von der Wassertemperatur ist. Das heißt, mit zunehmender Wassertemperatur steigt die Verkalkung. Zusätzlich bedingen die zwei Stufen der Temperaturanhebung des Kaltwassers, bevor es in den Brauchwasserkreislauf eingeleitet wird, dass die für die Wärmeübertrager bereitgestellte Wärme, respektive Temperatur im
Vergleich zu einer einstufigen Temperaturanhebung, bevor es in den Brauchwasserkreislauf eingeleitet wird, geringer ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen der Erfindung erfolgt eine zusätzliche "finale" (dritte) Anhebung der
Temperatur des Brauchwassers mittels des dritten Wärmeübertragers. Das wiederum vermindert die Verkalkung des Wärmeübertragers, insbesondere für die beiden Wärmeübertrager, die die zwei Stufen der Temperaturanhebung des Kaltwassers realisieren.
Weiterhin ist bekannt, dass Verfahren einer Übergabestation und Übergabestationen zwei Betriebsarten umfassen, nämlich einen Wasserzufuhrbetrieb und einen Zirkulationsbetrieb.
Im bekannten Zirkulationsbetrieb zirkuliert Brauchwasser, bspw. Trinkwasser, in einem Brauchwasserkreislauf. Restwärme eines primärseitigen Wärmezufuhrkreislaufs wird nach Erwärmen eines sekundärseitigen Brauchwasserkreislaufs genutzt, um einen sekundärseitigen Nutzwärmekreislauf, wie bspw. Wasser in einem Heizungskreislauf, zu erwärmen. Der primärseitige Wärmezufuhrkreislauf ist bspw. ein Fernwärmezulauf, der Wärme in einem Wärmeübertrager auf der Primärseite auf Brauchwasser des Brauchwasserkreislaufs auf der Sekundärseite in einer Übergabestation überträgt. Das heißt, die Primärseite ist die Wärmeabgabeseite, während die Sekundärseite die Wärmeaufnahmeseite ist. Dazu wird der primärseitige Wärmekreislauf nach Erwärmen des Brauchwasserkreislaufs wenigstens teilweise zu dem Nutzwärmekreislauf geführt. Das heißt, (Rest-)Wärme die dann noch in dem primärseitigen Wärmekreislauf enthalten ist, kann zur Erwärmung des Nutzwärmekreislaufs verwendet werden.
Im bekannten Wasserzufuhrbetrieb wird (kaltes, frisches) Wasser von außerhalb des Brauchwasserkreislaufs in den Brauchwasserkreislauf eingeleitet, welches bspw. in einem Wärmeübertrager erwärmt wird. Dazu nutzt das Verfahren Restwärme des primärseitigen Wärmezufuhrkreislaufs nach Erwärmen des Nutzwärmekreislaufs, indem der primärseitige Wärmekreislauf nach Erwärmen des Nutzwärmekreislaufs wenigstens teilweise zu dem Brauchwasserkreislauf geführt wird und dort das zugeführte (kalte) Wasser erwärmt.
Bei manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der bekannte Zirkulationsbetrieb zumindest teilweise oder gleichzeitig mit dem bekannten Wasserzufuhrbetrieb erfolgen. Dies ist vorteilhaft, da mit dem Umschaltvorgang Wärmeverluste verbunden sind.
Bei manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung besteht der Vorteil in einer gleichzeitigen Nutzung des primärseitigen Wärmezufuhrstroms für einen Nutzwärmestrom (erster und/oder dritter sekundärseitiger Wärmeabfuhrstrom) und den Brauchwasserkreislauf (zweiter sekundärseitiger Wärmeabfuhrstrom und/oder zweite Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms).
Bei manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung besteht der Vorteil, dass auch während der Zirkulation des Brauchwassers im Brauchwasserkreislauf Wasser von außerhalb des Brauchwasserkreislaufs darin eingeleitet werden kann.
Bei manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung besteht der Vorteil, dass der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom mittels Restwärme von Wärmeübertragern vorgewärmt oder erwärmt werden kann. Die Vorerwärmung oder Erwärmung des sekundärseitige Wärmezufuhrstroms kann die erste und zweite Temperaturanhebung mittels des ersten und zweiten Wärmeübertragers sein. Die Restwärme von Wärmeübertragern kann eine Restwärme des dritten und/oder vierten Wärmeübertragers sein. Damit erfolgt eine exergetisch optimale Vorerwärmung oder Erwärmung des sekundärseitige Wärmezufuhrstroms.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.

Ausführungsbeispiele

Figur 1 : Eine Übergabestation.
Figur 2 : Eine Übergabestation.
Figur 3 : Eine Übergabestation.
Figur 4 : Eine Übergabestation.
Figur 5 : Ein Verfahren zur Übertragung von Wärme mittels einer Übergabestation.

In der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele können gleiche oder ähnliche Komponenten gleiche Bezugszeichen haben.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Übergabestation 100 zur Übertragung von Wärme nach einem Aspekt der Erfindung dargestellt. Die Übergabestation 100 umfasst einen ersten Wärmeübertrager 102, einen zweiten Wärmeübertrager 104, einen dritten Wärmeübertrager 106 und einen vierten Wärmeübertrager 108. Ferner umfasst die Übergabestation 100 einen primärseitigen Wärmezufuhrstrom 120, einen ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 132, einen zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 134 und einen sekundärseitigen Wärmezufuhrstrom 138. Der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 138, bevor dieser in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 134 eingeleitet wird, erfährt eine erste Temperaturanhebung und eine zweite Temperaturanhebung.
Die zweite Temperaturanhebung erfolgt mittels des ersten Wärmeübertragers 102, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss 120a nutzt. Damit findet eine zumindest teilweise Wärmeübertragung von dem teilweisen primärseitigen Wärmezufluss 120a auf den sekundärseitigen Wärmezufuhrstrom 138 statt.
Die erste Temperaturanhebung erfolgt mittels des zweiten Wärmeübertragers 104, der dafür teilweise eine Restwärme des vierten Wärmeübertragers 108.2 und teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers 102.2 nutzt. Damit erwärmt der zweite Wärmeübertragers 104 in der ersten Temperaturanhebung den sekundärseitigen Wärmezufuhrstrom 138 teilweise mit Hilfe der Restwärme des vierten Wärmeübertragers 108.2 und des ersten Wärmeübertragers 102.2 nutzt.
Ferner umfasst die Übergabestation 100 eine Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 134 mittels des dritten
Wärmeübertragers 106, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss 120b nutzt.
Ferner umfasst die Übergabestation 100 eine Temperaturanhebung des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 132 mittels des vierten Wärmeübertragers 108, der dafür teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 106.2 und/oder teilweise den primärseitigen Wärmezufluss 120c nutzt. Wenn für die Temperaturanhebung des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 132 mittels des vierten Wärmeübertragers 108 die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 106.2 nicht ausreicht, wird zusätzlich teilweise oder ausschließlich für die Temperaturanhebung des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 132 der primärseitige Wärmezufluss 120c genutzt. Die Temperatur des primärseitigen Wärmezufuhrstroms 120 ist größer oder gleich einer Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 138 und des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 134 und des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 132.
Der zweite Wärmeübertrager 104 der Übergabestation 100 nutzt die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 102.2 und die Restwärme des vierten Wärmeübertragers 108.2 für die erste Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 138. Damit wird die noch vorhandene Wärme, die durch den primärseitigen Wärmezufuhrstrom 120 initial in Übergabestation 100 eingebracht wird exergetisch optimal für die erste Temperaturanhebung genutzt.
In einem Ausführungsbeispiel der Übergabestation 100 ist eine Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 138, bevor dieser in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 134 eingeleitet wird, vorgeben. Diese vorgegebene Soll-Temperatur wird durch die erste und die zweite Temperaturanhebung erreicht. In einem Ausführungsbeispiel der Übergabestation 100 ist die vorgegebene Soll-Temperatur in einem diskreten Zeitpunkt vorgegeben und ferner durch eine in der Übergabestation 100 umfassende Steuerung ermittelt. Die erste Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 138 wird teilweise durch die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 102.2 und teilweise durch die Restwärme des vierten Wärmeübertragers 108.2. mittels des ersten Wärmeübertragers 104 realisiert. Die noch fehlende Temperaturdifferenz des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 138 auf die vorgegebene Soll-Temperatur wird sodann durch die zweite Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 138 mittels des ersten Wärmeübertragers 102 realisiert. Der erste
Wärmeübertrager 102 nutzt dabei den teilweisen primärseitigen Wärmezufuhrstrom 120a.
Der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 138, bevor dieser in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 134 eingeleitet wird, erfährt eine erste Temperaturanhebung und eine zweite Temperaturanhebung. Das besagte Einleiten des sekundärseitige Wärmezufuhrstroms 138 in den sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 134 kann vor der Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 134 mittels des dritten Wärmeübertragers 106 erfolgen, 138a, und/oder nach der Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 134 mittels des dritten Wärmeübertragers 106 erfolgen, 138b.
In einem Ausführungsbeispiel der Übergabestation 100 hat der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 138 eine Soll-Temperatur, beispielweise mindestens 60 °C, nach dessen erster und zweiter Temperaturanhebung nicht erreicht. Der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 138 (nach der erster und zweiter Temperaturanhebung) wird damit vor dem dritten Wärmeübertrager eingeleitet, 138a. Damit erfährt der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 138 eine dritte Temperaturanhebung mittels des dritten Wärmeübertragers. Hat in einem anderen Ausführungsbeispiel der Übergabestation 100 der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 138 eine Soll-Temperatur, beispielweise mindestens 60 °C, nach dessen erster und zweiter Temperaturanhebung erreicht, kann der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 138, nach dessen erster und zweiter Temperaturanhebung, vor, 138a, und/oder nach, 138b, dem dritten Wärmeübertrager eingeleitet werden.
In einem Ausführungsbeispiel wird der sekundärseitige Wärmezufuhrstroms 138 vor und nach der Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 134 eingeleitet, 138a und 138b, sodass die gemischte gemittelte Temperatur des sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 134 nach der Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 134 mittels des dritten Wärmeübertragers 106 und des darin eingeleiteten sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 138 nach dessen erster und zweiter Temperaturanhebung gleich oder nur geringfügig größer der besagten Soll-Temperatur ist.
Eine vorteilhafte Wirkung der Übergabestation 100 ist dahingehend, dass Restwärme der Wärmeübertrager noch für die Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 138 genutzt werden kann. Damit wird eine exergetisch
optimale Nutzung des bereitgestellten primären Wärmestroms mittels der Übergabestation 100 realisiert.
In Figur 2 ist eine Übergabestation 200 dargestellt. Die Übergabestation 200 umfasst einen ersten Wärmeübertrager 202, einen zweiten Wärmeübertrager 204, einen dritten Wärmeübertrager 206 und einen vierten Wärmeübertrager 208. Ferner umfasst die Übergabestation 200 einen ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 232, einen zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 234 und einen sekundärseitigen Wärmezufuhrstrom 238.
In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Wärmeübertrager 202 der erste Wärmeübertrager 102, der zweiten Wärmeübertrager 204 der weiten Wärmeübertrager 104, der dritte Wärmeübertrager 206 der weiten Wärmeübertrager 106 und der vierte Wärmeübertrager 208 der vierte Wärmeübertrager 108. Ferner ist in dem Ausführungsbeispiel der erste sekundärseitiger Wärmeabfuhrstrom 232 der sekundärseitiger Wärmeabfuhrstroms 132, der zweiten sekundärseitiger Wärmeabfuhrstrom 234 der zweiten sekundärseitiger Wärmeabfuhrstrom 134 und der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 138.
Ferner umfasst die Übergabestation 200 einen fünften Wärmeübertrager 209 und einen dritten sekundärseitiger Wärmeabfuhrstrom 236.
Der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 238, bevor dieser in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 234 eingeleitet wird, erfährt eine erste Temperaturanhebung und eine zweite Temperaturanhebung. Die erste Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 238 erfolgt vor der zweiten Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 238.
Die zweite Temperaturanhebung erfolgt mittels des ersten Wärmeübertragers 202, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss 220a und/oder teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers 202.4 nutzt und/oder teilweise eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers 206.10 nutzt. Damit kann die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 202.4 in Kombination mit dem primärseitigen
Wärmezufluss 220a genutzt werden, um die zweite Temperaturanhebung durchzuführen. Damit ist es möglich, die Wärmeenergie, die für die zweite Temperaturanhebung erforderlich ist teilweise durch den primärseitigen Wärmezufluss 220a und/oder teilweise durch die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 202.4 bereitzustellen. In einem Ausführungsbeispiel wird für die zweite Temperaturanhebung die Nutzung der Restwärme des ersten Wärmeübertragers 202.4 priorisiert gegenüber der
Nutzung des primärseitigen Wärmezufuhrstroms 220. In einem Ausführungsbeispiel wird für die zweite Temperaturanhebung die Restwärme des dritten Wärmeübertrager 206.10 genutzt.
Die erste Temperaturanhebung erfolgt mittels des zweiten Wärmeübertragers 204, der dafür teilweise die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 202.2 und teilweise eine Restwärme des fünften Wärmeübertragers 209.2 und/oder teilweise eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers 206.4 und/oder teilweise eine Restwärme des vierten Wärmeübertragers 208.2 nutzt. Die Nutzung der teilweisen Restwärme des ersten Wärmeübertragers 202.2 und teilweise der Restwärme des fünften Wärmeübertragers 209.2 und/oder teilweise der Restwärme des dritten Wärmeübertragers 206.4 und/oder teilweise der Restwärme des vierten Wärmeübertragers 208.2 erfolgt unter einer exergetisch optimalen Nutzung des primärseitigen Wärmezufuhrstroms 220.
Der zweite Wärmeübertrager 204 nutzt daher Restwärme des ersten und vierten und/oder dritten und/oder vierten Wärmeübertragers. Mit der ersten Temperaturanhebung erfolgt somit eine Vorerwärmung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 238. Der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 238 hat eine geringere Temperatur vor der ersten und zweiten Temperaturanhebung. Damit findet die erste Temperaturanhebung auch bei Nutzung der Restwärme des ersten und vierten und/oder dritten und/oder vierten Wärmeübertragers statt, die eine geringere Temperatur als der primärseitige Wärmezufluss 220 besitzt, jedoch ausreichend für die erste Temperaturanhebung ist. Es wird somit eine vorteilhafte Wirkung der optimalen Ausnutzung einer Restwärme erreicht. Ein weiterer Vorteil impliziert die geringere Temperatur der teilweisen Restwärme des ersten Wärmeübertragers 202.2 und teilweise der Restwärme des fünften Wärmeübertragers 209.2 und/oder teilweise der Restwärme des dritten Wärmeübertragers 206.4 und/oder teilweise der Restwärme des vierten Wärmeübertragers 208.2 im Vergleich zu der Temperatur des primärseitigen Wärmezufuhrstroms 220. Damit wird der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung erhöht. Ferner wird die durch die besagte geringe Temperatur die Verkalkung reduziert.
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Priorisierung der Nutzung der Restwärme 202.2 und 209.2 anhand ihrer Temperaturen. In einem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Priorisierung der Nutzung der Restwärme 202.2 und 209.2 und/oder 106.4 und/oder 108.2 anhand ihrer Temperaturen.
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt die erste und zweite Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 238 mittels der Restwärme 206.10 und/oder 206.4 und/oder 208.2 und/oder 209.2. Mit anderen Worten, die Vorerwärmung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 238, insbesondere die zweite Temperaturanhebung, erfolgt mittels Rückläufe der Wärmeübertrager 206 und/oder 208 und/oder 209.
Ferner umfasst die Übergabestation 200 eine Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 234 mittels des dritten Wärmeübertragers 206, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss 220b nutzt.
Ferner umfasst die Übergabestation 200 eine Temperaturanhebung des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 232 mittels des vierten Wärmeübertragers 208, der dafür teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 206.2 nutzt. Eine Temperaturanhebung des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 232 mittels des vierten Wärmeübertragers 208, der dafür teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 206.2 und/oder teilweise den primärseitigen Wärmezufluss 220c und/oder teilweise eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers 208.6 nutzt.
Der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 238, bevor dieser in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 234 eingeleitet wird, erfährt eine erste Temperaturanhebung und eine zweite Temperaturanhebung. Das besagte Einleiten des sekundärseitige Wärmezufuhrstroms 138 in den sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 234 kann vor der Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 234 mittels des dritten Wärmeübertragers 206 erfolgen, 238a, und/oder nach der Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 134 mittels des dritten Wärmeübertragers 206 erfolgen, 238b. In einer Ausführungsform entspricht das Einleiten des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms 238 in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 234 dem der Übergabestation 100.
Ferner umfasst die Übergabestation 200 eine Temperaturanhebung des dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 236 mittels des fünften
Wärmeübertragers 209, der dafür teilweise die Restwärme des vierten Wärmeübertragers 208.4 nutzt. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Temperaturanhebung des dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 236 mittels des fünften Wärmeübertragers 209, der dafür teilweise die
Restwärme des vierten Wärmeübertragers 208.4 und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 206.6 nutzt.
Es ist zu erkennen, dass der fünfte Wärmeübertrager 209 grundsätzlich eine Restwärme für die Temperaturanhebung des dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 236 nutzt. Im Vergleich dazu kann der erste sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom 232 Wärme teilweise von dem primärseitigen Wärmezufuhrstrom 220c nutzen. Dieser Umstand ist in einem Ausführungsbeispiel dahingehend realisiert, dass der vierte Wärmeübertrager 208 grundsätzlich eine höhere Temperatur nutzen kann als der fünfte Wärmeübertrager 209. Das wiederum ermöglicht grundsätzlich eine höhere Temperatur des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms 232 im Vergleich zu dem dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 236. In einem Ausführungsbeispiel ist der erste sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom 232 ein Hochtemperatur-Nutzwärmestrom und der dritte sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom 236 ein Niedertemperatur-Nutzwärmestrom. Der Hochtemperatur-Nutzwärmestrom umfasst eine Abgabe einer Wärme des Hochtemperatur-Nutzwärmestroms mittels Kollektorheizkörper. Der Niedertemperatur-Nutzwärmestrom umfasst Abgabe einer Wärme des Niedertemperatur-Nutzwärmestroms mittels Fußbodenheizung und/oder einer Abgabe einer Bauteilaktivierung.
In einem Ausführungsbeispiel ist der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 238 ein Kaltwasserstrom, der sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom 234 ein Warmwasserstrom.
Figur 3 zeigt eine Übergabestation 300 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Übergabestation 300 umfasst einen ersten Wärmeübertrager 302, einen zweiten Wärmeübertrager 304, einen dritten Wärmeübertrager 306, einen vierten Wärmeübertrager 308 und einen fünften Wärmeübertrager 309.
In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Wärmeübertrager 302 der erste Wärmeübertrager 202 gemäß der Ausführungsform aus Figur 2, der zweite Wärmeübertrager 304 der zweite Wärmeübertrager 204, der dritte Wärmeübertrager 306 der dritte Wärmeübertrager 206, der vierte Wärmeübertrager
308 der vierte Wärmeübertrager 208 und der fünfte Wärmeübertrager 309 fünfte Wärmeübertrager 209.
Ferner umfasst die Übergabestation 300 einen sekundärseitigen Wärmezufuhrstrom 338 und einen zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 334. Der zweite sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom 334 ist ein Brauchwasserkreislauf umfassend einen Brauchwasserrücklauf 334a und einen Brauchwasservorlauf 334b. Der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom 338 ist ein Kaltwasser oder Wasser außerhalb des Brauchwasserkreislaufs 334.
Ferner umfasst die Übergabestation 300 einen primärseitigen Wärmezufluss 320. Der primärseitige Wärmezufuhrstrom 320 ist ein Vorlauf einer Fernwärme 320.
Das Kaltwasser 338, bevor dieses in den Brauchwasserkreislauf 334 eingeleitet wird, erfährt eine erste Temperaturanhebung und eine zweite Temperaturanhebung. Die erste Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 erfolgt zeitlich vor der zweiten Temperaturanhebung des Kaltwassers 338.
Die zweite Temperaturanhebung erfolgt mittels des ersten Wärmeübertragers 302, der dafür teilweise den Vorlauf der Fernwärme 320a und/oder teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.4 und/oder teilweise eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.10 nutzt.
Die erste Temperaturanhebung erfolgt mittels des zweiten Wärmeübertragers 304, der dafür teilweise die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.2 und/oder teilweise eine Restwärme des fünften Wärmeübertragers 309.2 und/oder teilweise eine Restwärme des vierten Wärmeübertragers 308.2 und/oder teilweise eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.4 nutzt.
Der erste Wärmeübertrager 302 umfasst eine Primärseite 302a und eine Sekundärseite 302b. Die Primärseite 302a und die Sekundärseite 302b ist dazu eingerichtet Wärme von der Primärseite 302a auf die Sekundärseite 302b zu übertragen. In einem Ausführungsbeispiel ist der Wärmeübertrager 302 ein Plattenwärmetauscher/ Plattenwärmeübertrager.
Ferner umfasst die Primärseite 302a einen Primäreintritt 302a.2 und einen Primäraustritt 302a.4, wodurch Wärme in dem Primäreintritt 302a.2 einströmt, sodann die Wärme an die Primärseite 302a teilweise abgibt und eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.4 an dem Primäraustritt 302a.4 ausströmt. Der Primäreintritt 302a.2 ist mit dem Vorlauf der Fernwärme 320 und mit dem Primäraustritt 302a.4 gekoppelt. Die Koppelung umfasst ein Ventil V301. Das Ventil V301 ist als Dreiwegeventil ausgebildet, wodurch ein resultierender Wärmestrom an den Primäreintritt 302a.2 bereitgestellt wird. Der resultierende Wärmestrom setzt sich aus einem Wärmestrom des Vorlaufs der Fernwärme 320 und einem Wärmestrom der Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.2 zusammen. Je nach Stellung des Dreiwegeventils V301 nutzt der ersten Wärmeübertragers 302 teilweise den Vorlauf der Fernwärme 320a und/oder teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.4. Der Restwärmestrom des ersten Wärmeübertragers 302.2 wird durch eine Pumpe P301 generiert, die zwischen dem Ventil V301 und dem Primäreintritt 302a.2 gekoppelt ist.
Ferner umfasst die Sekundärseite 302a einen Sekundäreintritt 302b.2 und einen Sekundäraustritt 302b.4, wodurch Wärme in dem Sekundäreintritt 304b.2 einströmt, sodann die Wärme der Primärseite 302a teilweise aufnimmt und teilweise Wärme an dem Sekundäraustritt 302b.4 ausströmt.
Der zweite Wärmeübertrager 304 umfasst eine Primärseite 304a und eine Sekundärseite 304b. Die Primärseite 304a und die Sekundärseite 304b ist dazu eingerichtet Wärme von der Primärseite 304a auf die Sekundärseite 304b zu übertragen. Ferner umfasst die Primärseite 304a einen Primäreintritt 304a.2 und einen Primäraustritt 304a.4, wodurch Wärme in dem Primäreintritt 304a.2 einströmt, sodann die Wärme an die Primärseite 304a teilweise abgibt und eine Restwärme des zweiten Wärmeübertragers an dem Primäraustritt 304a.4 ausströmt. Ferner umfasst die Sekundärseite 304a einen Sekundäreintritt 304b.2 und einen Sekundäraustritt 302b.4, wodurch Wärme in dem Sekundäreintritt 304b.2 einströmt, sodann die Wärme der Primärseite 304a teilweise aufnimmt und teilweise Wärme an dem Sekundäraustritt 304b.4 ausströmt.
Der zweite Wärmeübertrager 304 ist bevorzugt als Rohrbündel-Wärmetauscher ausgeführt. Die Primärseite 304a umfasst ein Volumen das dazu ausgelegt ist eine Wärme am Primäreintritt 304a.2 teilweise zu speichern und diese Wärme teilweise an die Sekundärseite 304b abzugeben. Das Volumen weist typischerweise ein Medium mit hoher Wärmekapazität auf, beispielsweise ein Fluid in flüssiger Phase, insbesondere Wasser. In einem Ausführungsbeispiel kann die Sekundärseite 304b des Rohrbündel-Wärmetauscher ferner ein Volumen umfassen, das dazu ausgelegt ist eine Wärme am Sekundäreintritt 304a.2 teilweise zu speichern und diese Wärme teilweise an die Sekundärseite 304b abzugeben.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der zweite Wärmeübertrager 304 als Plattenwärmetauscher ausgeführt. In beiden Ausführungsformen sind Primärseite 304a und die Sekundärseite 304b stofflich getrennt. Das heißt, die Wärmeübertragung findet durch und über eine Trennschicht statt. Die Trennschicht weist typischerweise ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, bspw. Metall wie beispielsweise Kupfer oder Edelstahl, Emaille, Kunststoff, Glas oder Siliciumcarbid auf. Bei manchen Ausführungsbeispielen hat die Trennschicht für eine möglichst effektive Wärmeübertragung eine geringe Dicke. Gleichzeitig gilt, je größer die Oberfläche der Trennschicht, umso mehr Wärme wird übertragen. Ein entgegengesetzter Wärmestrom der Wärmemedien entlang der Trennschicht erzielt bei diesem Prinzip den besten Wärmeaustausch unter den Wärmemedien.
Der Rohrbündel-Wärmetauscher besitzt eine große Wärmespeicherkapazität, der eine Wärme an der Primärseite bereitstellt. Diese Wärme kann genutzt werden, um in der Regel einen kontinuierlich anfallenden Wärmestrom an der Primärseite 304a zwischenzuspeichern. Die zwischengespeicherte Wärme kann an das aufzuheizende Kaltwasser 338 übertragen werden. Das Kaltwasser 338 ist oftmals in kurzen zeitlichen Intervallen mit hohen Leistungen aufzuheizen. Die zwischengespeicherte Wärme kann in diesen Zeiten Wärme an das Kaltwasser übertragen werden. Dadurch wird die Effektivität des Gesamtprozesses erhöht. Es empfiehlt sich des Weiteren den Rohrbündel-Wärmetauscher 304 mit der warmen Seite nach oben einzubauen. Das heißt, dass der Primäreintritt 304a.2 oberhalb des Primäraustritts 304a.4 befindet, wohingegen der Sekundäraustritt 304b.4 oberhalb des Sekundäreintritts 304b.2. Hierdurch wird jeweils der exergetisch ungünstigen Vermischung der Primärseite 304a und der Sekundärseite 304b entgegengewirkt. Der Vermischung wird entgegengewirkt durch die bei dem vorliegenden Temperaturniveau geringere Dichte der sich oben befindenden wärmeren Primärseite 304a.
Der Primäreintritt 304a.2 ist mit dem Primäraustritt 302a.4 gekoppelt. Damit nutzt der zweiten Wärmeübertrager 304 für die erste Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 teilweise die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.2.
Der Primäraustritt 304a.4 ist mit einem primärseitigen Wärmeabfuhrstrom 330 verbunden. Der primärseitige Wärmeabfuhrstrom 330 umfasst einen Rücklauf der Fernwärme 330. Damit bildet der Vorlauf der Fernwärme 320 und der Rücklauf der Fernwärme 330 einen Fernwärmekreislauf.
Ferner ist der Primäraustritt 302a.4 mit dem Rücklauf der Fernwärme 330 gekoppelt. Die Koppelung des Primäraustritts 302a.4 mit dem Rücklauf der Fernwärme 330 und dem Primäreintritt 304a.2 umfasst ein Ventil V309. Das Ventil V309 ist als Verteilventil ausgebildet, wodurch die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.2 je nach Stellung des Verteilventils V309 teilweise an dem Primäreintritt 304a.2 bereitgestellt wird und/oder teilweise in den Rücklauf der Fernwärme 330 eingeleitet wird.
Wenn die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.2 geringer als die einer Restwärme des fünften Wärmeübertragers 309.2 und/oder einer Restwärme des vierten Wärmeübertragers 308.2 ist, wird die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.2 teilweise mittels des Ventils V309 in den Rücklauf der Fernwärme 330 eingeleitet. Ein komplettes oder teilweises Einleiten kann die exergetische Performance des Gesamtsystems beeinflussen. Entsprechend dient die stetige Regelung der Findung des exergetisch optimalen Arbeitspunkts.
Der Sekundäreintritt 304b.2 ist mit dem Kaltwasser 338 gekoppelt. Der Sekundäraustritt 304b.4 ist mit dem Sekundäreintritt 302b.2 gekoppelt. Damit erfolgt die erste Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 vor der zweiten Temperaturanhebung des Kaltwassers 338.
Nach der ersten und zweiten Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 wird das Kaltwasser 338 in den Brauchwasserkreislauf eingeleitet 334. Der Sekundäraustritt 302b.4 ist mit dem Brauchwasserrücklauf 334a und dem Brauchwasservorlauf 334b gekoppelt. Die Koppelung umfasst ein Ventil V304. Das Ventil V304 ist als Verteilventil ausgebildet, wodurch das Kaltwasser 338 je nach Stellung des Verteilventils V304 teilweise in den Brauchwasserrücklauf 334a und/oder teilweise in den Brauchwasservorlauf 334b eingeleitet wird. Für den Fall, dass das Kaltwasser 338, bevor es in den Brauchwasserkreislauf 334 eingeleitet wird, eine vorgegebene Temperatur aufweist oder diese vorgegebene Temperatur überschreitet, wird in einem Ausführungsbeispiel das Kaltwasser 338 in den Brauchwasservorlauf 334b eingeleitet. Hat in einem Ausführungsbeispiel das Kaltwasser 338 die vergebene Temperatur nicht erreicht, wird das Kaltwasser 338 in den Brauchwasserrücklauf 334a eingeleitet und im dritten Wärmeübertrager erwärmt.
Ferner umfasst die Übergabestation 300 eine Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislaufs 334 mittels des dritten Wärmeübertragers 306, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss 320b und/oder teilweise eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.8 nutzt.
Der dritte Wärmeübertrager 306 umfasst eine Primärseite 306a und eine Sekundärseite 306b. Die Primärseite 306a und die Sekundärseite 306b sind dazu eingerichtet, Wärme von der Primärseite 306a auf die Sekundärseite 306b zu übertragen. Ferner umfasst die Primärseite 306a einen Primäreintritt 306a.2 und einen Primäraustritt 306a.4, wodurch Wärme in dem Primäreintritt 306a.2 einströmt, sodann die Wärme an die Primärseite 306a teilweise abgibt und eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers an dem Primäraustritt 306a.4 ausströmt. Ferner umfasst die Sekundärseite 306b einen Sekundäreintritt 306b.2 und einen Sekundäraustritt 306b.4, wodurch Wärme in dem Sekundäreintritt 306b.2 einströmt, sodann die Wärme der Primärseite 306a teilweise aufnimmt und teilweise Wärme an dem Sekundäraustritt 306b.4 ausströmt.
Der Primäreintritt 306a.2 ist dem Vorlauf der Fernwärme 320 und dem Primäraustritt 306a.4 gekoppelt. Damit nutzt der dritte Wärmeübertrager 306 für die Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislaufs 334 teilweise den primärseitigen Wärmezufluss 320b und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.8.
Die Koppelung umfasst ein Ventil V302. Das Ventil V302 ist als Dreiwegeventil ausgebildet, wodurch ein resultierender Wärmestrom an den Primäreintritt 306a.2 bereitgestellt wird. Der resultierende Wärmestrom setzt sich aus einem Wärmestrom des Vorlaufs der Fernwärme 320 und einem Wärmestrom der Restwärme des ersten Wärmeübertragers 306.8 zusammen. Je nach Stellung des Dreiwegeventils V302 nutzt der dritte Wärmeübertrager 306 teilweise den Vorlauf der Fernwärme 320b und/oder teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers 306.8. Der Restwärmestrom des dritten Wärmeübertragers 306.2 wird durch eine Pumpe P302 generiert, die zwischen dem Ventil V302 und dem Primäreintritt 306a.2 gekoppelt ist. Der resultierende Wärmestrom wird für die Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislaufs 334 mittels des dritten Wärmeübertragers 306 auf ein minimal erforderliches Temperaturniveau geregelt, sodass im dritten Wärmeübertrager 306 ein möglichst geringer Kalkausfall stattfindet. Im Standardfall muss die Temperatur primärseitig über 60 °C betragen, damit das Trinkwasser auf 60 °C erwärmt wird. Dies ist die übliche Warmwassertemperatur, die gewährleistet, dass sich keine Legionellen im Wasser bilden.
Der Sekundäreintritt 306b.2 ist mit dem Brauchwasserrücklauf 334a gekoppelt. Der Sekundäraustritt 306b.4 ist mit dem Brauchwasservorlauf 334b gekoppelt. Damit erfolgt die Wärmeübertragung des dritten Wärmeübertragers 306 auf den Brauchwasservorlauf 334. Wiederholend ist anzumerken, dass der Sekundäraustritt 302b.4 mit dem Brauchwasservorlauf 334 gekoppelt ist. Die Koppelung des Sekundäraustritts 302b.4 mit dem Brauchwasservorlauf 334 erfolgt in der Weise, dass diese Koppelung vor oder mit der Koppelung des Brauchwasservorlaufs 334 an dem Sekundäreintritt 306b.2 erfolgt. Damit erfährt das Kaltwasser 338, das in den Brauchwasservorlauf 334 eingeleitet wird, eine dritte Temperaturanhebung. Die dritte Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 erfolgt mit der Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislaufs 334 mittels des dritten Wärmeübertragers 306.
In einem Ausführungsbeispiel der Übergabestation 300 treten oftmals die höchsten primärseitigen Temperaturen am Primäreintritt 306a.2 auf. Deshalb wird in dem Ausführungsbeispiel der Übergabestation 300 die Wärme am Primärrücklauf 306a.4 den Wärmeübertrager 308 und 309 zur Verfügung gestellt.
Der Brauchwasserkreislauf 334 ist ein Trinkwasserkreislauf mit Warmwasser. Nach geltenden Hygienevorschriften muss die Temperatur im Brauchwasservorlauf 334b mindestens 60 °C betragen. Die Temperatur des Brauchwasserrücklaufs 334a sollte dabei 55 °C nicht unterschreiten. Diese Vorschriften dienen zur Eindämmung der Ausbreitung von Keimen und Krankheitserregern, insbesondere Legionellen im Trinkwasserkreislauf. Folglich ist bei manchen Ausführungsbeispielen die Trinkwassertemperatur größer oder gleich 60 °C. Zur Einschränkung der Keimvermehrung und/oder zur gleichmäßigen Temperaturverteilung im Netz ist im Trinkwasserkreislauf 334 eine Pumpe P303 angeordnet, die für eine ausreichende Bewegung des Trinkwassers sorgt. Die Hygienevorschriften schreiben mindestens eine 16-stündige Zirkulation des Trinkwassers pro Tag vor, die entsprechend bei manchen Ausführungsbeispielen eingehalten wird.
Wird dem Brauwasserkreislauf 334, beispielsweise aus einer Entnahmestelle im Brauwasserkreislauf Wasser entnommen wird das entnommene Wasser durch das Kaltwasser 338 substituiert.
Ferner umfasst die Übergabestation 300 einen ersten 332 und einen dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom 336. Der erste sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom 332 ist ein Hochtemperaturheizungskreislauf, umfassend einen Vorlauf 332b und einen Rücklauf 332a. Der dritte sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom 336 ist ein Niedertemperaturheizungskreislauf, umfassend einen Vorlauf 336b und einen Rücklauf 336a. Der Hochtemperaturheizungskreislauf versorgt eine Heizkörperheizung mit Warmwasser. Typische Auslegung ist 70/50. Das heißt, bei Norm-Auslegung (statistisch kälteste auftretende Außentemperatur) beträgt der Vorlauf 332b 70 °C, der Rücklauf 332a 50 °C. Bei entsprechender Außentemperatur gleiten die Temperaturen nach unten oder nach oben. In anderen Ausführungsbeispielen ist der Hochtemperaturheizungskreislauf mit niedrigeren Temperaturen wie 60/40, 50/30, etc. ausgelegt und betrieben. Der Niedertemperaturheizungskreislauf versorgt eine Fußbodenheizung mit Warmwasser. Hierfür reicht beispielsweise eine Auslegung 35/25 aus - das heißt die Temperatur des Vorlaufs 336b beträgt 35 °C und die Temperatur des Rücklaufs 336a beträgt 25 °C. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Niedertemperaturheizungskreislauf für eine thermische Bauteilaktivierung beschaffen. Bei der thermischen Bauteilaktivierung wird beispielsweise eine Bodenplatte, eine Wand, eine Decke mittels wasserführender Rohre temperiert. Hierfür reicht beispielsweise eine Auslegung 23/21 aus.
Ferner umfasst die Übergabestation 300 eine Temperaturanhebung des Hochtemperaturheizungskreislaufs 332 mittels des vierten Wärmeübertragers 308, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss 320c und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.2 nutzt.
Der vierte Wärmeübertrager 308 umfasst eine Primärseite 308a und eine Sekundärseite 308b. Die Primärseite 308a und die Sekundärseite 308b ist dazu eingerichtet Wärme von der Primärseite 308a auf die Sekundärseite 308b zu übertragen. Ferner umfasst die Primärseite 308a einen Primäreintritt 308a.2 und einen Primäraustritt
308a.4, wodurch Wärme in dem Primäreintritt 308a.2 einströmt, sodann die Wärme an die Primärseite 308a
teilweise abgibt und eine Restwärme des vierten Wärmeübertragers an dem Primäraustritt 308a.4 ausströmt. Ferner umfasst die Sekundärseite 308a einen Sekundäreintritt 308b.2 und einen Sekundäraustritt 308b.4, wodurch Wärme in dem Sekundäreintritt 308b.2 einströmt, sodann die Wärme der Primärseite 308a teilweise aufnimmt und teilweise Wärme an dem Sekundäraustritt 308b.4 ausströmt.
Der Primäreintritt 308a.2 ist mit dem Vorlauf der Fernwärme 320 und dem Primäraustritt 306a.4 gekoppelt. Damit nutzt der vierte Wärmeübertrager 308 für die Temperaturanhebung des Hochtemperaturheizungskreislaufs 332 teilweise den primärseitigen Wärmezufluss 320c und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.2.
Die Koppelung zwischen dem Primäreintritt 308a.2 und dem Vorlauf der Fernwärme 320 umfasst ein Ventil V303. Das Ventil V303 stellt eine Wärmezufuhr für den Hochtemperaturheizungskreislauf 332 bereit. Wenn die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.2 ausreichend Wärme für die Temperaturanhebung des Hochtemperaturheizungskreislaufs 332 bereitstellt, kann das Ventil V303 komplett zufahren. Wenn die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.2 für die Temperaturanhebung des Hochtemperaturheizungskreislaufs 332 nicht ausreicht, kann das Ventil V303 die für die Temperaturanhebung des Hochtemperaturheizungskreislaufs 332 fehlende Wärme durch ein Öffnen des Ventils V303 ergänzen.
Ferner umfasst die Koppelung zwischen Primäraustritt 306a.4 und dem Primäreintritt 308a.2 ein Ventil V305. Für den Fall, dass die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.2 nicht ausreichend Wärme für die Temperaturanhebung des Hochtemperaturheizungskreislaufs 332 bereitstellt, nutzt der zweite Wärmeübertrager 304 für die erste Temperaturanhebung ferner eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.4. Damit ist der Primäraustritt 306a.4 ferner mit dem Primäreintritt 304a.2 gekoppelt. Die Koppelung erfolgt mittels des Ventils V305.
In einem Ausführungsbeispiel der Übergabestation 300 kann die Koppelung zwischen Primäraustritt 306a.4 und dem Primäreintritt 308a.2 ferner ein Ventil V310 umfassen. Das Ventil V310 ist als Verteilventil ausgebildet wodurch Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306 je nach Stellung des Verteilventils V310 teilweise an dem Primäreintritt 302a.2 bereitgestellt wird und/oder teilweise an dem Primäreintritt 308a.2 bereitgestellt wird. Damit kann die erste und zweite Temperaturanhebung des Kaltwassers 338, insbesondere die zweite Temperaturanhebung, mittels Restwärme erfolgen. Das stellt eine weitere exergetische Optimierung dar. Die Verteilung der noch nutzbaren Restwärme am Primäraustritt 306a.4 kann über das Verteilventil V310 zu dem Primäreintritt 308a.2 (Restwärme 306.2) und Primäreintritt 302a.2 (Restwärme 306.10) erfolgen. Damit ist der Primäraustritt 306a.4 mit dem Primäreintritt 302a.2 und dem Primäreintritt 308a.2 gekoppelt. Einfach ausgedrückt, stellt diese Kopplung eine Koppelung oder direkte Verbindung zwischen einer Warmwassererzeugung, insbesondere mittels des ersten Wärmeübertragers 302, und der Heizung, insbesondere mittels des vierten Wärmeübertragers 308, dar.
Die Nutzung der Restwärme 306.10 des dritten Wärmeübertragers 306 für die zweite Temperaturanhebung mittels des Verteilventils V310 und/oder deren Koppelung kann einen Vorteil implizieren, sodass am primärseitigen Vorlauf des vierten Wärmeübertragers 308, insbesondere die Restwärme 306.2, nur noch eine minimal erforderliches Temperaturniveau erreicht werden kann. Die Übergabestation 300 kann damit eine exergetisch weiter optimierte Performance erreichen. Das minimal erforderliche Temperaturniveau kann beispielsweise mittels des zweiten Wärmetauschers 304 geregelt werden.
Ferner ist der Primäraustritt 308a.4 mit dem Primäreintritt 304a.2 gekoppelt. Damit nutzt der zweiten Wärmeübertrager 304 für die erste Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 teilweise eine Restwärme des vierten Wärmeübertragers 308.2. Die Koppelung umfasst ein Ventil V307. Das Ventil V307 ist als Verteilventil ausgebildet, wodurch die Restwärme des vierten Wärmeübertragers 308.4 je nach Stellung des Verteilventils V307 teilweise an dem Primäreintritt 304a.2 bereitgestellt wird und/oder teilweise an dem Primäreintritt 309a.2 bereitgestellt wird. Der Primäraustritt 308a.4 wird je nach Temperatur und Exergieverhältnis entweder in Teilen oder komplett, in den Primäreintritt 309a.2 und/oder in den Primäreintritt 304a.2 eingeleitet. Ziel ist immer eine optimale exergetische Performance zu erreichen. Das heißt, dass die Wärme des Vorlaufs der Fernwärme 320 auf das Kaltwasser 338, den Brauchwasservorlauf 334b, den Vorlauf 332b und den Verlauf 336b in einer Temperaturreihenfolge möglichst optimal übertragen wird. Mit anderen Worten, wird die Wärme des Rücklaufs der Fernwärme 330 in der Weise genutzt, dass sich ein minimaler Volumenstrom bei einer maximalen Temperaturspreizung zwischen Vorlauf- und Rücklauf der Fernwärme ergibt.
Der Sekundäreintritt 308b.2 ist mit dem Rücklauf 332a gekoppelt. Ferner ist der Sekundäraustritt 308b.4 ist mit dem Vorlauf 332b gekoppelt.
Ferner umfasst die Übergabestation 300 eine Temperaturanhebung des Niedertemperaturheizungskreislaufs 336 mittels des fünften Wärmeübertragers 309, der dafür teilweise die Restwärme des vierten Wärmeübertragers 308.4 und/oder eine Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.6 nutzt.
Der fünfte Wärmeübertrager 309 umfasst eine Primärseite 309a und eine Sekundärseite 309b. Die Primärseite 309a und die Sekundärseite 309b ist dazu eingerichtet Wärme von der Primärseite 309a auf die Sekundärseite 309b zu übertragen. Ferner umfasst die Primärseite 309a einen Primäreintritt 309a.2 und einen Primäraustritt 309a.4, wodurch Wärme in dem Primäreintritt 309a.2 einströmt, sodann die Wärme an die Primärseite 309a teilweise abgibt und eine Restwärme des fünften Wärmeübertragers an dem Primäraustritt 309a.4 ausströmt. Ferner umfasst die Sekundärseite 309a einen Sekundäreintritt 309b.2 und einen Sekundäraustritt 309b.4, wodurch Wärme in dem Sekundäreintritt 309b.2 einströmt, sodann die Wärme der Primärseite 309a teilweise aufnimmt und teilweise Wärme am Sekundäraustritt 309b.4 ausströmt.
Der Primäreintritt 309a.2 ist mit dem Primäraustritt 308a.4 gekoppelt. Der Primäraustritt 309a.4 ist mit dem Primäreintritt 304a.2 gekoppelt. Damit nutzt der zweite Wärmeübertrager 304 für die erste Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 teilweise die Restwärme des fünften Wärmeübertragers 309.2.
Ferner ist der Primäreintritt 309a.2 mit dem Primäraustritt 306a.4 gekoppelt. Damit nutzt der fünfte Wärmeübertrager 309 für die Temperaturanhebung des Niedertemperaturheizungskreislaufs 336 teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.6. Die Koppelung umfasst ein Ventil V306. Das Ventil V306 ist als Verteilventil ausgebildet, wodurch Restwärme des Primäraustritts des dritten Wärmeübertragers 306 je nach Stellung des Verteilventils V306 teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.2 an dem Primäreintritt 308a.2 bereitstellt und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.6 an dem Primäreintritt 309a.2 bereitstellt. Die
Bereitstellung erfolgt je nach Temperatur und Exergieverhältnis. Ziel ist immer eine optimale exergetische Performance zu erreichen. Das heißt, dass die Wärme des Vorlaufs der
Fernwärme 320 auf das Kaltwasser 338, den Brauchwasservorlauf 334b, den Vorlauf 332b und den Verlauf 336b möglichst optimal übertragen wird. Mit anderen Worten, wird die Wärme des Rücklaufs der Fernwärme 330 optimal minimiert, siehe auch [0173].
Ferner ist der Primäraustritt 309a.4, der Primäraustritt 306a.4 und der Primäraustritt 308a.4 mit dem Rücklauf der Fernwärme 330 gekoppelt. Damit wird teilweise die Restwärme des fünften Wärmeübertragers 309.2 und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.4 und/oder teilweise die Restwärme des vierten Wärmeübertragers 308.2 in den Rücklauf der Fernwärme 330 eingeleitet. Die Koppelung umfasst eine Ventil V308. Die komplette oder teilweise Umfahrung des zweiten Wärmeübertragers 304 mittels des Ventils V308 kann sinnvoll sein, wenn die Temperatur der Restwärme des fünften Wärmeübertragers 309.2 und die der Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.4 über 60 °C liegt und damit die Gefahr einer Verkalkung des zweiten Wärmeübertragers 304 besteht. Ferner kann die komplette oder teilweise Umfahrung des zweiten Wärmeübertragers 304 mittels des Ventils V308 sinnvoll sein, wenn die Temperatur der Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.2 eine höhere Temperatur aufweist wie die Temperatur der Restwärme des fünften Wärmeübertragers 309.2. In manchen Ausführungsbeispielen kann ferner die komplette oder teilweise Umfahrung des zweiten Wärmeübertragers 304 mittels des Ventils V308 sinnvoll sein, wenn die die Temperatur der Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.2 eine höhere Temperatur aufweist als eine gemischte oder gemittelte Temperatur der Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.2 und/oder der Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.4 und/oder der Restwärme des vierten Wärmeübertragers 308.2 und/oder der Restwärme des fünften Wärmeübertragers 309.2. Ein komplettes oder teilweises Umlenken des zweiten Wärmeübertragers 304 kann die exergetische Performance des Gesamtsystems bewirken, die stetige Regelung des Ventils 308 dient einer Findung des exergetische optimalen Arbeitspunkts.
Der Sekundäreintritt 309b.2 ist mit dem Rücklauf 336a gekoppelt. Der Sekundäraustritt 309b.4 ist mit dem Vorlauf 336b gekoppelt.
Die Koppelung des Wärmeübertragers 308 und 309, so wie zuvor beschrieben, entspricht einer Reihenschaltung. Die Reihenschaltung ist eine Temperaturreihenschaltung.
Der dritte sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom 236 der ein Niedertemperatur-Nutzwärmestrom ist und mittels des fünften Wärmeübertrager die Temperaturanhebung erfährt nutzt die Restwärme des dritten Wärmeübertrager, wobei in einem Ausführungsbeispiel die Restwärme eine Temperatur von 60 °C oder höher aufweist, da mittels des dritten Wärmeübertrager in dem Ausführungsbeispiel der zweite sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom 334 auf 60° C aufgeheizt wird. Damit reicht die Restwärme in dem Ausführungsbeispiel für die Temperaturanhebung des dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms aus. In einem anderen Ausführungsbeispiel reicht Restwärme des dritten Wärmeübertrager für die Temperaturanhebung des Niedertemperatur-Nutzwärmestrom 236 nicht aus, sodass mittels des Verteilventils V303 Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms 320c, bereitgestellt wird, die über den vierten Wärmeübertrager am fünften Wärmeübertrager bereitgestellt wird, 308.4. In einem anderen Ausführungsbeispiel reicht Restwärme des dritten Wärmeübertrager 306.6 für die Temperaturanhebung des Niedertemperatur-Nutzwärmestrom 236 nicht aus, sodass der fünften Wärmeübertrager ferner (direkt) mit dem primärseitigen Wärmezufuhrstrom gekoppelt ist (nicht dargestellt) und damit für die Temperaturanhebung des Niedertemperatur-Nutzwärmestrom 236 mittels des fünften Wärmeübertragers zumindest teilweise eine Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstrom nutzt.
Die Übergabestation 300 umfasst ferner eine Steuerung 340 und ferner Sensoren S301, S302 bis S319. Der Sensor S301 ist am Primäreintritt 302a.2 platziert. Der Sensor S302 ist am Primäraustritt 302a.4 platziert. Der Sensor S303 ist am Sekundäreintritt 302b.2 platziert. Der Sensor S304 ist am Primäraustritt 302b.4 platziert. Der Sensor S305 ist am Primäreintritt 306a.2 platziert. Der Sensor S306 ist am Primäraustritt 306a.4 platziert. Der Sensor S307 ist am Sekundäreintritt 306b.2 platziert. Der Sensor S308 ist am Sekundäraustritt 306b.4 platziert. Der Sensor S309 ist am Primäreintritt 308a.2 platziert. Der Sensor S310 ist am Primäreintritt 308a.2 des fünften Wärmeübertragers platziert. Der Sensor S311 ist am Sekundäraustritt 308b.4 platziert. Der Sensor S312 ist am Primäraustritt 309a.4 platziert. Der Sensor S313 ist am Sekundäraustritt 309b.4 platziert. Der Sensor S314 ist am Primäreintritt 304a.2 platziert. Der Sensor S315 ist am Primäraustritt 304a.4 platziert. Der Sensor S316 ist am Sekundäreintritt 304b.2 platziert. Der Sensor S317 ist am Rücklauf der Fernwärme 330 platziert. Der Sensor S318 ist am Vorlauf der Fernwärme 320 platziert. Der
Sensor S319 ist am Primäraustritt 308a.4 des vierten Wärmeübertragers 308 platziert.
Die Sensoren sind Temperatursensoren. In einem Ausführungsbeispiel sind die Sensoren Temperatur- und Volumenstromsensoren und/oder Drucksensoren zur Messung von Temperatur und Wärmestrom und Volumenstrom und/oder des hydrodynamischen und/oder hydrostatischen Drucks des Wärmeträgermediums. In einem Ausführungsbeispiel sind die Sensoren jeweils eine Einrichtung, wodurch eine vorgebende Temperatur und/oder Wärmestrom und/oder Volumenstrom und/oder Druck eingestellt und/oder übertragen wird. Mit Einstellen ist beispielsweise eine Einstellung eines vorgegebenen Wertes beispielsweise durch ein Stellrad oder Display gemeint. Mit Übertragen ist eine Übertragung eines vorgegeben Wertes beispielsweise der Temperatur des Vorlaufs der Fernwärme 320 durch den Fernwärmebetreiber oder beispielsweise eine vorgegebene Temperatur des Vorlaufs 332b durch einen Heizungsregler oder eine Heizungssteuerung zu verstehen.
Die Sensoren sind mit der Steuerung 340 kommunikativ verbunden. Die einzelnen Ventile der Übergabestation 300 umfassen jeweils eine Maschine. Die Maschine eines Ventils ist dazu eingerichtet die Ventilstellung des Ventils zu beeinflussen. Die Maschine ist beispielsweise ein elektrischer Stellantrieb. Die Ventile der Übergabestation 300 sind kommunikativ mit der Steuerung 340 verbunden. Ferner erfolgt die Steuerung der Maschinen in den einzelnen Ventilen (und damit die Ventilstellung) mittels der Steuerung 340. Die Steuerung der Pumpen P 301, P302 und P303 erfolgt mittels der Steuerung 340. Die Steuerung der einzelnen Pumpen umfasst die Steuerung der Drehzahl oder Volumenstrom der Pumpe. Die Drehzahl ist proportional zu dem durch die Pumpe induzierten Volumenstrom und Wärmestrom.
Eine Findung des exergetisch optimalen Arbeitspunkts der Übergabestation 300 wird mittels der Steuerung 340 erreicht. Die Findung des exergetische optimalen Arbeitspunkts stellt eine Optimierung dar. Die Optimierung umfasst eine zu minimierende Temperatur des Rücklaufs der Fernwärme 330 und/oder einen zu minimierenden Wärmestrom des Rücklaufs der Fernwärme 330 und ein mathematisches und/oder physikalisches System der Übergabestation 300. Ferner kann die Optimierung eine oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Nebenbedingungen umfassen, wobei die erfindungsgemäße Übergabestation nicht auf die nachfolgenden Nebenbedingungen beschränkt ist.
Eine Nebenbedingung ist die besagte Hygienevorschrift, wonach die Temperatur im Vorlauf des Brauchwasserkreislaufs 334b mindestens 60 °C betragen soll. Die Temperatur wird durch den Sensor S308 ermittelt.
Eine weitere Nebenbedingung ist die besagte Hygienevorschrift, wonach die Temperatur im Rücklauf des Brauchwasserkreislaufs 334a mindestens 55 °C betragen soll. Die Temperatur wird durch den Sensor S307 ermittelt.
Eine weitere Nebenbedingung ist die besagte Hygienevorschrift, wonach eine 16-stündige Zirkulation des Brauchwassers im Brauchwasserkreislauf 334 pro Tag vorgeschrieben ist. Die 16-stündige Zirkulation wird mittels der Pumpe P303 sichergestellt.
Eine weitere Nebenbedingung ist durch die Minimierung der Verkalkung des ersten Wärmeübertragers 302 gegeben. Demzufolge soll die zweite Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 durch eine minimale Temperatur erfolgen. Die Temperaturen werden durch die Sensoren S301, S302, S303 und/oder S304 ermittelt.
Eine weitere Nebenbedingung ist durch die Minimierung der Verkalkung des zweiten Wärmeübertragers 304 gegeben. Demzufolge soll die erste Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 durch eine minimale Temperatur erfolgen. Die Temperaturen werden durch die Sensoren S314, S315, S316 und/oder S303 ermittelt.
Eine weitere Nebenbedingung ist durch die Minimierung der Verkalkung des dritten Wärmeübertragers 306 gegeben. Demzufolge soll die Temperaturanhebung des Brauchwasservorlaufs 334a durch eine minimale Temperatur erfolgen. Die Temperaturen werden durch die Sensoren S306, S305, S307 und/oder S308 ermittelt.
Eine weitere Nebenbedingung ist durch die Temperatur des Vorlaufs 332b gegeben. Demzufolge soll die Temperaturanhebung des Hochtemperaturheizungskreislaufs 332 mittels des vierten Wärmeübertragers entsprechend der Temperatur des Vorlaufs 332b sein. Die entsprechende Temperaturanhebung des Hochtemperaturheizungskreislaufs 332 wird durch die Sensoren S309, S319 und/oder S311 ermittelt. Alternativ kann die Temperatur des Vorlaufs 332b vorgegeben sein.
Eine weitere Nebenbedingung ist durch die Temperatur des Vorlaufs 336b gegeben. Demzufolge soll die Temperaturanhebung des Niedertemperaturheizungskreislaufs 336 mittels des fünften Wärmeübertragers zur Realisierung der Temperatur des Vorlaufs 336b entsprechend sein. Die entsprechende Temperaturanhebung des Niedertemperaturheizungskreislaufs 336 wird durch die Sensoren S310, S312 und/oder S313 ermittelt. Alternativ kann die Temperatur des Vorlaufs 336b vorgegeben sein.
Eine weitere Nebenbedingung ist dadurch gegeben, dass Wärme mittels der einzelnen Wärmeübertrager stets von der Primärseite auf die Sekundärseite übertragen wird.
Eine weitere Nebenbedingung ist durch die Angabe eines Wirkungsgrads der einzelnen Wärmeübertrager der Übergabestation 300 geben. Damit kann beispielsweise bei vorgegebener Temperaturanhebung mittels des Wärmeübertragers die dafür notwendige Temperatur am Primäreintritt ermittelt werden.
Eine weitere Nebenbedingung ist durch die Temperatur und/oder einem Wärmestrom des Vorlaufs der Fernwärme 320 geben, die die maximale Temperatur und/oder einem maximalen Wärmestrom in der Übergabestation 300 bestimmt. Die Temperatur und/oder der Wärmestrom des Vorlaufs der Fernwärme 320 wird durch Sensor S318 bestimmt.
Die Optimierung an sich wird durch bekannte Optimierungsalgorithmen, die den exergetisch optimalen Arbeitspunkt mit den Nebenbedingungen findet, sichergestellt. Hierfür umfasst die Steuerung 340 einen Controller und/oder eine Prozessoreinheit mit einer Speichereinheit. Der Controller und/oder die Prozessoreinheit umfasst ein Empfangen von Sensorsignalen der Sensoren, ein Verarbeiten der Sensorsignale, ein Lösen des Optimierungsproblems und ein Übermitteln von Steuerinstruktionen an die Ventile und Pumpen. Die Speichereinheit umfasst eine Speicherung der Sensorsignale und/oder vorgegebene Temperaturen und/oder des Optimierungsalgorithmus und/oder Parameter des Optimierungsalgorithmus und/oder ein Ergebnis des Optimierungsalgorithmus und/oder Regler- und/oder Steuergrößen.
Ein Ergebnis der Optimierung umfasst die erste Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 mittels des zweiten Wärmeübertragers 304, die zweite Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 mittels des ersten Wärmeübertragers 302, die Temperaturanhebung des Brauchwasservorlaufs 334 mittels des dritten Wärmeübertragers, die Temperaturanhebung des Hochtemperaturheizungskreislaufs 332 mittels des vierten Wärmeübertragers, die Temperaturanhebung des Niedertemperaturheizungskreislaufs 336 mittels des fünften Wärmeübertragers, eine Stellung der Verteilventile V301, V302, V303, V304, V305, V306, V307, V308 und V309 und ein Volumenstrom der Pumpen P301, P302, P303.
Ein Vorteil der Übergabestation 300 besteht in dem funktionalen Zusammenwirken der Wärmeübertrager 302, 306, 308 und 309, die zusammen die fünf-stufige Übergabestation 300 realisiert. Beispielweise resultiert aus dem funktionalen Zusammenwirken eine zwei- oder dreistufige Temperaturanhebung des Kaltwassers bevor es in den Brauchwasserkreislauf eingeleitet wird, wodurch die Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms exergetisch optimal genutzt wird. Ferner wird dadurch die Verkalkungsgefahr der Wärmeübertrager minimiert.
Ein weiterer Vorteil der Übergabestation 300 besteht in der Aufteilung eines Heizungskreislaufs und einer Gruppierung von Heizungskreisläufen gemäß dessen Vorlauftemperaturen. Dementsprechend umfasst die Übergabestation 300 in einem Ausführungsbeispiel einen Hoch- und einen Niedertemperaturheizungskreislauf, sodass der primärseitige Wärmezufuhrstrom exergetisch optimal genutzt wird.
Ein weiterer Vorteil der Übergabestation 300 besteht in dem funktionalen Zusammenwirken der Restwärme der einzelnen Wärmeübertrager 302, 306, 308 und 309, sodass Restwärme eines Wärmeübertragers von einem anderen oder mehrere andere Wärmeübertrager genutzt werden kann. Beispielsweise nutzt der zweite Wärmeübertrager 304 teilweise die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.
Ein weiterer Vorteil der Übergabestation 300 besteht in dem funktionalen Zusammenwirken der Wärmeübertrager 302, 306, 308 und 309, in dem funktionalen Zusammenwirken der Restwärme der einzelnen Wärmeübertrager 302, 306, 308 und 309 und in dem funktionalen Zusammenwirken der Sensoren und Pumpen der Übergabestation 300. Damit entfällt eine
Klassifikation von Betriebszuständen der Übergabestation 300, beispielsweise in dem besagten Wasserzufuhrbetrieb oder Zirkulationsbetrieb. Vielmehr ist ein gleichzeitiger Betrieb des Wasserzufuhrbetriebs und des Zirkulationsbetriebs möglich.
Ein weiterer Vorteil der Übergabestation 300 besteht in der umfassenden Steuer- und/oder Regelungsmöglichkeit der Wärme des primärseitigen Wärmezufuhrstroms auf den primärseitiger Wärmezufuhrstrom, den ersten, zweiten und dritten sekundärseitiger Wärmeabfuhrstrom. Die besagte Steuer- und/oder Regelungsmöglichkeit wird mittels der Ventile und Pumpen der Übergabestation 300 realisiert. Damit kann der exergetisch optimale Arbeitspunkt auch unter veränderten Verbraucherverhalten, wie beispielsweise zeitvariante Wärmebereitstellung des primärseitigen Wärmezufuhrstroms und/oder zeitvariante Wärmebedarf des primärseitigen Wärmezufuhrstroms und/oder zeitvarianter Wärmebedarf des ersten, zweiten und/oder dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms.
Figur 4 zeigt eine Übergabestation 400. Die Übergabestation 400 entspricht der Übergabestation 300 aus Figur 3. Ferner ist die Übergabestation 400 für einen Zeitpunkt und in einem exergetisch optimalen Arbeitspunkt dargestellt. Dieser exergetisch optimale Arbeitspunkt ist durch Angaben von Temperaturen in Figur 4 dargestellt.
Der Vorlauf der Fernwärme 320 hat in diesem Ausführungsbeispiel eine Temperatur von 71°C. Der Rücklauf der Fernwärme hat eine Temperatur von 10°C. Das Kaltwasser 338, bevor es in den Brauchwasserkreislauf 334 eingeleitet wird, hat eine Temperatur von 9°C.
Die erste Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 erfolgt mittels des zweiten Wärmeübertragers 304 von 9°C auf 28°C. Die zweite Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 erfolgt mittels des ersten Wärmeübertragers 302 von 28°C auf 40°C. Das Kaltwasser 338 nach der ersten und zweiten Temperaturanhebung besitzt für die Einleitung in den Brauchwasservorlauf 334b nicht die Temperatur von 60°C aus der Hygienevorschrift. Damit wird das Kaltwasser 338 in den Brauchwasserrücklauf 334a eingeleitet, der vor dieser Einleitung eine Temperatur von 55°C aufweist. Die Stellung des Ventils V304 ist dementsprechend.
Die gemischte oder gemittelte Temperatur des Brauchwasserrücklaufs 334a und des Kaltwassers 338 ist 48°C. Die Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislaufs 334 mittels des dritten Wärmeübertragers 306 erfolgt von 48°C auf 60°C. Damit einhergehend erfolgt eine dritte Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 von 40°C auf 60°C.
Die Temperaturanhebung des Hochtemperaturheizungskreislaufs 332 erfolgt mittels des vierten Wärmeübertragers 308 von 35°C auf 48°C. Die Temperaturanhebung des Niedertemperaturheizungskreislaufs 336 erfolgt mittels des fünften Wärmeübertragers 309 von 28°C auf 32°C.
Für die zweite Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 wird, mittels Ventil V301, Wärme teilweise von dem Vorlauf der Fernwärme 320a und teilweise die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.4 genutzt. Die Stellung des Ventils V301 ist demzufolge derart, dass eine Temperatur am Primäreintritt 302a.2 von 41°C bereitgestellt wird. Durch die zweite Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 wird Wärme von der Primärseite 302a an die Sekundärseite 302b in der Weise abgegeben, sodass eine Temperatur an dem Primäraustritt von 29°C resultiert. Somit ergibt sich eine mittlere Temperaturdifferenz bezüglich der Primärseite 302a und der Sekundärseite 302b von 1°C.
Für die Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislaufs 334 wird, mittels Ventil V302, Wärme teilweise von dem Vorlauf der Fernwärme 320b und teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.8 genutzt. Die Stellung des Ventils V302 ist demzufolge, dass eine Temperatur am Primäreintritt 306a.2 von 61°C bereitgestellt ist. Durch die Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislaufs 334 wird Wärme von der Primärseite 306a an die Sekundärseite 306b in der Weise abgegeben, dass eine Temperatur an dem Primäraustritt von 49°C anliegt. Somit ergibt sich eine mittlere Temperaturdifferenz bezüglich der Primärseite 302a und der Sekundärseite 302b von 1°C.
Für die Temperaturanhebung des Hochtemperaturheizungskreislaufs 332 wird, mittels Ventil V303, Ventil 305 und Ventil V306, die Restwärme des dritten Wärmeübertragers 306.2 genutzt. Die Stellung des Ventils V303 ist demzufolge geschlossen. Die Stellung der Ventile V305 und V306 stellen die Restwärme des dritten Wärmeübertragers an den Primäreintritt 308a.2 bereit.
Die Temperaturanhebung des Niedertemperaturheizungskreislaufs 336 kann mittels der Ventile V307 und V306, d.h., mit der Restwärme des vierten Wärmeübertragers 306.2 realisiert werden. Die Ventile V307 und V306 können so eingestellt sein, dass diese die Restwärme des vierten Wärmeübertragers dem Primäreintritt 309a.2 bereitstellen.
Für die erste Temperaturanhebung des Kaltwassers 338 wird, mittels der Ventile V309 und V308, die Restwärme des fünften Wärmeübertragers 309.2 und die Restwärme des ersten Wärmeübertragers 302.2 genutzt. Die Stellung des Ventils V309 ist demzufolge derart eingestellt, dass die Restwärme des ersten Wärmeübertragers nicht direkt in den Rücklauf der Fernwärme 330 eingeleitet wird. Die Stellung des Ventils V308 ist demzufolge derart eingestellt, dass die Restwärme des fünften Wärmeübertragers nicht direkt in den Rücklauf der Fernwärme 330 eingeleitet wird.
Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zur Übertragung von Wärme mittels einer Übergabestation. In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Übertragung von Wärme nach einem Aspekt der Erfindung dargestellt, das bspw. in einer Übergabestation 100, 200, 300, 400 ausgeführt wird. Das Verfahren zur Übertragung von Wärme in einer Übergabestation umfasst die Schritte 604, 606, 608, 610, 612 und 614.
Schritt 604 umfasst ein erstes Anheben einer Temperatur eines sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms bevor dieser in einen zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom eingeleitet wird. Das erste Anheben der Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms erfolgt mittels eines zweiten Wärmeübertragers, der dafür teilweise eine Restwärme eines vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers nutzt.
Schritt 606 umfasst ein zweites Anheben der Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms bevor dieser in einen zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom eingeleitet wird. Das zweite Anheben der Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms erfolgt nach dem ersten Anheben der Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms. Das zweite Anheben der Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms erfolgt mittels eines ersten Wärmeübertragers, der dafür teilweise einen primärseitigen Wärmezufuhrstrom nutzt.
Schritt 608 umfasst ein Einleiten des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom. Die Einleitung erfolgt nach der ersten und zweiten Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms.
Der Schritt 609 ist optional und umfasst ein drittes Anheben der Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms. In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 600 hat der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom eine Soll-Temperatur nach dessen erster und zweiter Temperaturanhebung nicht erreicht. Damit erfährt der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom die dritte Temperaturanhebung mittels eines dritten Wärmeübertragers. Hat in einem anderen Ausführungsbeispiel des Verfahrens 600 der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom eine Soll-Temperatur nach dessen erster und zweiter Temperaturanhebung erreicht, so bedarf es nicht des Schrittes 609.
Die Schrittfolge 604, 606 und 608 (und 609) wiederholen sich sukzessive.
Schritt 610 umfasst ein Anheben einer Temperatur eines zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des dritten Wärmeübertragers, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufuhrstrom nutzt.
Schritt 612 umfasst ein Zirkulieren des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms.
Die Schritte 610 und 612 wiederholen sich sukzessive und sind ferner unabhängig von der Schrittfolge 604, 606, 608 (und 609).
Schritt 614 umfasst ein Anheben einer Temperatur eines ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels eines vierten Wärmeübertragers, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers nutzt.
Der Schritt 614 wiederholt sich sukzessive. Ferner ist der Schritt 614 unabhängig der Schrittfolge 604, 606, 608 (und 609) und der Schrittfolge 610,612.
Durch die Unabhängigkeit der Schrittfolge 604, 606, 608 (und 609) und der Schrittfolge 610,612 und des Schrittes 614 bedarf es keiner Unterscheidung zwischen dem bekannten Zirkulationsbetrieb und dem bekannten Wasserzufuhrbetrieb, wie es in DE 10 210 019 727 B4 beschrieben ist. Das Verfahren 600 hat die vorteilhafte Wirkung, dass der Zirkulationsbetrieb und der Wasserzufuhrbetrieb parallel ablaufen können. Damit entfällt eine Umschaltung zwischen diese beiden Betriebsarten. Ferner entfallen die mit jeder einzelnen Umschaltung einhergehenden Wärmeverluste.

Bezugszeichenliste:

100, 200, 300, 400	Übergabestation
102, 104, 106, 108, 202, 204, 206, 208, 209, 302, 304, 306, 308, 309	Wärmeübertrager
102.2, 106.2, 108.2, 202.2, 202.4, 206.2, 206.4, 206.8, 206.10, 208.2, 208.4, 208.6, 209.2, 302.2, 302.4, 306.2, 306.4, 306.8, 306.10, 308.2, 308.4, 309.2	Restwärme
120, 220, 320	primärseitiger Wärmezufuhrstrom
120a, 120b, 120c, 220a, 220b, 220c, 320a, 320b, 320c	teilweiser primärseitiger Wärmezufuhrstrom
132, 232, 332	Erster sekundärseitiger Wärmeabfuhrstrom
134, 234, 334	Zweiter sekundärseitiger Wärmeabfuhrstrom
236, 336	Dritter sekundärseitiger Wärmeabfuhrstrom
138, 238, 338	sekundärseitiger Wärmezufuhrstrom
P301, P302, P302	Pumpe
S301, S302, ..., S319	Sensor
V301, V302, ..., V310	Verteilventil
340	Steuerung

Claims

Eine Übergabestation (100, 200) umfassend
- einen primärseitigen Wärmezufuhrstrom (120),

- einen ersten (132) und einen zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom (134),

- einen sekundärseitigen Wärmezufuhrstrom (138) und

- einen ersten (102), zweiten (104), dritten (106) und vierten Wärmeübertrager (108);
wobei als Mittel zur Übertragung von Wärme ein Fluid dient und die Wärmeübertrager derart fluidisch gekoppelt sind, dass im Betrieb der Übergabestation
- der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom, bevor dieser in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom eingeleitet wird, eine erste Temperaturanhebung und eine zweite Temperaturanhebung erfährt, wobei die erste Temperaturanhebung vor der zweiten Temperaturanhebung erfolgt;

- die zweite Temperaturanhebung mittels des ersten Wärmeüberträgers erfolgt, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss nutzt;

- die erste Temperaturanhebung mittels des zweiten Wärmeübertragers erfolgt, der dafür teilweise eine Restwärme des vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers nutzt;

- eine Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des dritten Wärmeübertragers erfolgt, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufuhrstrom nutzt;

- eine Temperaturanhebung des ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des vierten Wärmeübertragers erfolgt, der dafür teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers und/oder teilweise den primärseitigen Wärmezufluss nutzt;

- der zweite sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom ein Brauchwasserkreislauf umfassend einen Brauchwasserrücklauf (334a) und einen Brauchwasservorlauf (334b) ist;

- der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom ein Wasser von außerhalb des Brauchwasserkreislauf ist;

- das Einleiten des Wassers von außerhalb des Brauchwasserkreislauf in den Brauchwasserkreislauf vor der Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislauf, mittels einer Koppelung eines dem ersten Wärmeübertragers umfassenden Sekundäraustritts (302b.4) mit dem Brauchwasserrücklauf (334a), erfolgt;

- der primärseitige Wärmezufuhrstrom mit einem dem dritten Wärmeübertrager umfassenden Primäreintritt und einem dem ersten Wärmeübertrager umfassenden Primäreintritt direkt verbunden ist;
Die Übergabestation nach Anspruch 1, wobei die Wärmeübertrager weiterhin derart fluidisch gekoppelt sind, dass im Betrieb der Übergabestation
- die erste Temperaturanhebung mittels des zweiten Wärmeübertragers erfolgt, der dafür teilweise die Restwärme des vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise die Restwärme des ersten Wärmeübertragers und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers nutzt; und

- die zweite Temperaturanhebung mittels des ersten Wärmeübertragers erfolgt, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss und/oder teilweise die Restwärme des ersten Wärmeübertragers nutzt.
Die Übergabestation nach einem der vorherigen Patentansprüche, ferner umfassend
- einen fünften Wärmeübertrager, und

- einen dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom,
wobei die Wärmeübertrager weiterhin derart fluidisch gekoppelt sind, dass im Betrieb der Übergabestation
- eine Temperaturanhebung des dritten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des fünften Wärmeübertragers erfolgt, der dafür teilweise die Restwärme des vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeüberträgers nutzt;

- die erste Temperaturanhebung mittels des zweiten Wärmeübertragers erfolgt, der dafür teilweise die Restwärme des vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise die Restwärme des ersten Wärmeübertragers und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers und/oder eine Restwärme des fünften Wärmeübertragers nutzt.
Die Übergabestation nach einem der vorherigen Patentansprüche, wobei
- der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom, nach der Einleitung in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom, eine dritte Temperaturanhebung erfährt;
wobei die Wärmeübertrager weiterhin derart fluidisch gekoppelt sind, dass im Betrieb der Übergabestation
- die dritte Temperaturanhebung mit der Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms erfolgt; und

- die dritte Temperaturanhebung nach der zweiten Temperaturanhebung erfolgt.
Die Übergabestation nach einem der vorherigen Patentansprüche, soweit abhängig von Anspruch 3, wobei
- der primärseitige Wärmezufuhrstrom ein Vorlaufstrom eines Fernwärmenetzes oder eines Nahwärmenetzes ist;

- der erste sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom ein erster sekundärseitiger Nutzwärmekreislauf ist;

- der dritte sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom ein zweiter sekundärseitiger Nutzwärmekreislauf ist;
Die Übergabestation nach Anspruch 5, wobei der Brauchwasserkreislauf eine Pumpe aufweist und im Betrieb der Übergabestation ein Zirkulieren des Brauchwassers im Brauchwasserkreislauf mittels einer Pumpe und mit dem Einleiten von Wasser von außerhalb des Brauchwasserkreislauf in den Brauchwasserkreislauf erfolgt.
Die Übergabestation nach einem der vorherigen Patentansprüche, wobei die Wärmeübertrager weiterhin derart fluidisch gekoppelt sind, dass im Betrieb der Übergabestation
der primärseitige Wärmezufuhrstrom für die zweite Temperaturanhebung des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms mittels des ersten Wärmeübertragers genutzt wird und gleichzeitig der primärseitige Wärmezufuhrstrom für die Temperaturanhebung des zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des dritten Wärmeübertragers genutzt wird.
Die Übergabestation nach Anspruch 5 oder 6, wobei
- der Brauchwasserkreislauf ein Trinkwasserkreislauf ist;

- der erste sekundärseitige Nutzwärmekreislauf ein erster Heizungskreislauf ist;

- der zweite sekundärseitige Nutzwärmekreislauf ein zweiter Heizungskreislauf ist; wobei

- wobei im Betrieb der Übergabestation eine Rücklauftemperatur des ersten Heizungskreislaufs höher gegenüber einer Rücklauftemperatur des zweiten Heizungskreislaufs ist.
Die Übergabestation nach einem der vorherigen Patentansprüche, wobei der zweite Wärmeübertrager ein Wärmetauscher und ein Wärmespeicher ist.
Die Übergabestation nach einem der vorherigen Patentansprüche soweit abhängig nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei
der zweite Wärmeüberträger dazu eingerichtet ist teilweise die Restwärme des vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise die Restwärme des ersten Wärmeübertragers und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers und/oder die Restwärme des fünften Wärmeüberträgers zu speichern.
Die Übergabestation nach einem der vorherigen Patentansprüche, wobei der zweite Wärmeübertrager ein Rohrbündelwärmeüberträger ist.
Ein Verfahren zur Übertragung von Wärme in einer Übergabestation umfassend einen ersten (102), zweiten (104), dritten (106) und vierten Wärmeübertrager (108), umfasst
- ein erstes und ein zweites Anheben der Temperatur eines sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms, wobei

- das erste und das zweite Anheben der Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms bevor dieser in den zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstrom eingeleitet wird, erfolgen;

- das erste Anheben der Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms vor dem zweiten Anheben der Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms erfolgt;

- das zweite Anheben der Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms mittels des ersten Wärmeübertragers erfolgt, der dafür teilweise einen primärseitigen Wärmezufluss nutzt;

- das erste Anheben der Temperatur des sekundärseitigen Wärmezufuhrstroms mittels des zweiten Wärmeübertragers erfolgt, der dafür teilweise eine Restwärme des vierten Wärmeübertragers und/oder teilweise eine Restwärme des ersten Wärmeübertragers nutzt;

- ein Anheben der Temperatur eines zweiten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des dritten Wärmeübertragers erfolgt, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss nutzt; und

- ein Anheben der Temperatur eines ersten sekundärseitigen Wärmeabfuhrstroms mittels des vierten Wärmeübertragers erfolgt, der dafür teilweise den primärseitigen Wärmezufluss und/oder teilweise die Restwärme des dritten Wärmeübertragers nutzt;

- der zweite sekundärseitige Wärmeabfuhrstrom ein Brauchwasserkreislauf umfassend einen Brauchwasserrücklauf (334a) und einen Brauchwasservorlauf (334b) ist;

- der sekundärseitige Wärmezufuhrstrom ein Wasser von außerhalb des Brauchwasserkreislauf ist;

- das Einleiten des Wassers von außerhalb des Brauchwasserkreislauf in den Brauchwasserkreislauf vor der Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislauf und/oder nach der Temperaturanhebung des Brauchwasserkreislauf mittels einer Koppelung eines dem ersten Wärmeübertragers umfassenden Sekundäraustritts (302b.4) mit dem Brauchwasserrücklauf (334a) und einen Brauchwasservorlauf (334b) erfolgt;

- der primärseitige Wärmezufuhrstrom mit ein dem dritten Wärmeübertrager umfassenden Primäreintritt und in dem ersten Wärmeübertrager umfassenden Primäreintritt (302a.2) direkt verbunden ist.