JP2004536274A - 消費者に熱エネルギ又は冷却エネルギを供給するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、キャリヤ媒体によって使用者に熱エネルギ又は冷却エネルギを供給するためのユニット及び方法に関し、このユニットは、熱エネルギ又は冷却エネルギの少なくとも１つの供給源を有しており、この供給源の出力ラインに少なくとも１つの制御可能な分配装置の入力部が設けられており、かつ出力ラインが入力部に接続されており、前記分配装置が多数の出力部を備えて具体化されており、前記出力部には、様々な温度レベルで熱又は冷却を供給するために、使用者のための供給ラインが接続されており、これにより、分配装置によって使用者のうちの１つが選択され、その１つにキャリヤ媒体が所要の温度で供給される。少なくとも１つの熱貯蔵部が、種々異なる温度レベルにおける熱エネルギのために使用者の少なくとも１つの部分に並列に接続されており、熱貯蔵部に、所定の温度レベルにおける余分な熱エネルギが貯蔵され、熱貯蔵部から、熱貯蔵部に含まれた熱エネルギが抜き取られかつ、関連する温度レベルを備えたユーザに供給される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送媒体によって消費者に熱エネルギ又は冷却エネルギを供給するためのシステム及び方法に関し、このシステム及び方法は、熱エネルギ又は冷却エネルギのための少なくとも１つの供給源を有しており、この供給源の出力ラインは、この供給源に割り当てられた少なくとも１つの制御可能な分配装置への入力部に配置されており、前記供給源が複数の出力部を備えており、これらの出力部に、種々異なる温度レベルにおける熱エネルギ及び冷却エネルギの消費者への前進流ラインが接続されており、分配装置が、消費者のうちの１つを選択しこの消費者に搬送媒体が所要の温度レベルで供給されることができる。
【背景技術】
【０００２】
この形式のシステムは欧州特許第０７１１９５８号明細書に開示されている。この公知のシステムでは、種々異なる温度レベルにおける熱エネルギ又は冷却エネルギの消費者が連続的に接続されている。これにより、所定の温度レベルにおける消費者によって必要とされない熱エネルギは、それぞれ、その下流に接続されていてかつより低い温度レベルを有する消費者へ送られることができる。連続的に接続されておりかつ種々異なる温度レベルを有する消費者のいずれによっても必要とされない熱エネルギは、最終的に熱貯蔵部へ出力され、この熱貯蔵部から熱エネルギは引き出されて再び熱ポンプによって、高い温度レベルを有する消費者のうちの１つへ供給されることができるような温度レベルまで上昇させられる。
【０００３】
しかしながら、この公知のシステムはしたがって、完全に要求を満たすわけではない。なぜならば、与えられた温度レベルを有していてかつ関連する消費者において即座には必要とされない熱エネルギは、下流に接続されておりかつより低い温度レベルを有する消費者へ供給されるからである。その結果、この熱エネルギの温度は低下されるので、結果的に、より高い温度レベルを有する消費者にとってはもはや利用できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明は、与えられた温度レベルにおける、関連する消費者によって即座には必要とされない熱エネルギが、前記消費者に後から、すなわち必要とされるや否や供給されるようにこの形式のシステムを発展させるという課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これは、本発明によれば、少なくとも１つの熱貯蔵部が並列に、それぞれ種々異なる温度レベルにおける熱エネルギのための消費者のうちの少なくとも幾つかに接続されており、余分な熱エネルギが与えられた温度レベルにおいて前記熱貯蔵部に貯蔵されることが可能であり、熱貯蔵部に含まれた熱エネルギが、熱貯蔵部から取り出され、関連する温度レベルにおける消費者へ供給されることが可能であることによって達成される。
【０００６】
好適には、種々異なる温度レベルにおける熱エネルギのための複数の消費者は、自体公知の形式で提供されており、熱貯蔵部がこれらの消費者のそれぞれと並列に接続されている。さらに、冷却エネルギのための供給源が、好適には、少なくとも１つの環境的コレクタ及び熱ポンプによって自体公知の形式で形成されており、冷却エネルギのための貯蔵部は同様に冷却エネルギのための少なくとも１つの消費者に割り当てられている。
【０００７】
１つの好適な実施形態によれば、熱エネルギ及び冷却エネルギを関連する消費者に供給するための前進流ラインの間に遮断弁が接続されている。これにより、熱エネルギはシステム内に配置されかつ、システム内に貯蔵されることができ、また、冷却エネルギが、エアコンディショニングを発生させるために消費者へ供給されることができる。反転弁は、好適には、熱エネルギ及び冷却エネルギを壁部内へ供給するために前進流ライン内に接続されており、前記反転弁は、壁部に下方から熱エネルギを、上方から冷却エネルギを供給するために使用される。
【０００８】
別の好適な実施形態によれば、種々異なる温度レベルの消費者を直接に接続するラインが設けられており、これらの消費者は戻しラインと前進流ラインとの間に連続的に接続されており、分配装置の前進流ラインは、最も高い温度レベルを有する消費者の前進流ラインに接続されることができ、分配装置の戻しラインは、最も低い温度レベルを有する消費者の戻しラインに接続されることができる。本発明の方法によれば、熱エネルギ又は冷却エネルギのために供給源によって出力されかつ、消費者によって必要とされない熱エネルギは、種々異なる温度レベルの消費者と並列に接続された熱貯蔵部のうちの少なくとも１つに出力され、前記貯蔵部に貯蔵され、必要が生じれば、特にシステムに配置された加熱炉もしくは熱ポンプがスイッチオフされた後に、熱エネルギが貯蔵部から取り出され、消費者に供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明によるシステムを、図面に示された例示的な実施形態を引用して以下にさらに詳細に説明する。
【００１０】
本発明によるシステムは、熱エネルギ又は冷却エネルギを出力するための複数の装置、すなわち、加熱炉１と、２つのソーラコレクタ又は環境的コレクタ２及び３と、熱ポンプ４とを有している。種々異なる温度レベルにおける熱エネルギ又は冷却エネルギがこれらの装置１〜４によって熱搬送媒体を介して出力される。この場合、９５℃〜３０℃の範囲の温度の熱エネルギは加熱炉１によって出力され、１００℃〜−４０℃の範囲の熱エネルギ又は冷却エネルギは、気候条件に応じてコレクタ２及び３によって出力され、５０℃〜−２０℃の熱エネルギ又は冷却エネルギが熱ポンプ４によって出力される。
【００１１】
種々異なる温度レベルを必要とする複数の消費者回路Ｉ〜Ｖが、熱エネルギ又は冷却エネルギの発生装置に接続されている。これらは、例えばラジエータを使用する空間加熱システムのための第１の加熱回路Ｉと、さらに内壁加熱システムのための第２の加熱回路ＩＩと、さらに床加熱システムのための第３の加熱回路ＩＩＩと、さらに外壁加熱システムのための第４の加熱回路ＩＶと、最後に冷却システムＶと、低温貯蔵部Ｖｂとを構成している。
【００１２】
加熱炉１は、ライン１１及び１１ａを介して空間加熱システムのための第１の消費者回路Ｉにのみ接続されている。これとは対照的に、コレクタ２及び３と熱ポンプ４とは、分配装置２０，３０，４０及び５０を介して消費者回路Ｉ〜Ｖに接続されている。つまり、分配装置２０は、前進流ライン２１及び戻しライン２１ａを介して消費者回路Ｉに、また別の前進流ライン２２〜２５及び戻しライン２２ａ〜２５ａを介して消費者回路ＩＩ〜Ｖに接続されている。分配装置３０，４０及び５０も、同じ形式で消費者回路Ｉ〜Ｖに接続されている。
【００１３】
熱発生器及び低温発生器によって分配装置２０，３０，４０及び５０を介して利用可能にされかつ種々異なる温度レベルを有する熱エネルギ又は冷却エネルギは、それぞれ特定の消費者回路Ｉ〜Ｖに供給され、これらの消費者回路においては関連する温度レベルが必要とされている。この目的のために、個々の消費者回路には混合装置Ｍ及びポンプＰが設けられている。
【００１４】
搬送媒体は、分配装置２０，３０，４０及び５０によって、関連する熱供給源又は低温供給源によって出力された搬送媒体が有する温度に応じて、前進流ラインのうちの１つを介して、温度レベルに設定された特定の消費者回路へ供給される。関連する消費者回路に設けられたポンプＰは、搬送媒体をミキサＭを介して、この回路に配置された少なくとも１つの消費者に供給するために使用される。この消費者からの戻しは、一方ではミキサに接続されており、他方では関連する戻しラインを介して生じ、この戻しラインを介して、冷却された搬送媒体がさらに案内される。
【００１５】
この形式のシステムにおいて、消費者回路のうちの１つに供給される熱エネルギが、対応する温度レベルにおいて必要とされていないとしても、熱エネルギは、しかしながら、下流に接続されかつより低い温度レベルを有する消費者回路へさらに案内されることはなく、むしろ熱エネルギはこの温度レベルで貯蔵される。この目的のために、少なくとも１つの貯蔵装置Ｉａ〜Ｖａが消費者回路Ｉ〜Ｖと並列に分配装置２０，３０及び４０に接続されており、貯蔵装置には、関連する消費者回路Ｉ〜Ｖにおいて必要とされない熱エネルギ又は冷却エネルギの一部分が貯蔵される。これにより、所要の温度レベルにおける熱エネルギがもはや分配装置のうちの１つによって関連する消費者回路へ供給されなくなるや否や、関連する熱エネルギは熱供給源によって利用可能にされておらず、関連する前進流ラインは閉鎖され、この消費者回路に配置されたポンプＰは、加熱された搬送媒体を関連する貯蔵部から供給する。すなわち、この消費者のために必要とされる所定の温度レベルを有する熱エネルギは、この消費者回路に割り当てられた貯蔵部から取り出される。同じことが冷却エネルギにも当てはまる。
【００１６】
図面から分かるように、加熱炉１はライン１１及び１１ａを介して加熱回路Ｉ及び湯のためのボイラＩａのみに接続されている。加熱回路Ｉは、コレクタ２及び３によって、また、必要が生じたならば、熱ポンプ４によって、これらが所要の温度レベルで熱エネルギを出力するならば、供給される。この場合に生じる余分な熱エネルギはボイラＩａに貯蔵される。所要の熱エネルギがコレクタ２及び３によって得られないならば、熱エネルギは加熱炉１から引き出される。加熱炉１によって出力された熱エネルギも同様にボイラＩａに貯蔵される。加熱炉１がスイッチオフされかつ熱エネルギがこの消費者回路において要求され続けるや否や、この熱エネルギはボイラＩａから取り出される。このことは、加熱炉１がスイッチオン及びスイッチオフされる回数を著しく低減し、その結果、環境保護に関連する規制に関する要求が満たされる。
【００１７】
システムの運転を、環境的コレクタ２及びこのコレクタの下流に接続された装置を引用して以下に説明する：
コレクタ2によって出力された搬送媒体は、分配装置２０によって前記媒体の温度に応じて前進流ライン２１〜２５を介して消費者回路Ｉ〜Ｖのうちの１つに供給される。例えば、分配装置２０は、約７０℃の温度の搬送媒体を前進流ライン２１を介して第１の消費者回路Ｉの前進流ライン２１１及び２１２に出力する。搬送媒体は前進流ライン２１１を介して、空間ヒータを有する消費者回路Ｉに流入し、ライン２１２を介して貯蔵部Ｉａに流入する。冷却された搬送媒体は、ライン２１１ａ及び２１２ａを介して戻しライン２１ａ及び分配装置２０へ戻ることができる。
【００１８】
しかしながら、分配装置２０から消費者回路Ｉ内へもはやいかなる流れも生じなくなるや否や、所要の熱エネルギは貯蔵部Ｉａからライン２１２及び２１１を介して消費者回路Ｉへ供給される。これにより、消費者回路ＩにはボイラＩａから熱エネルギが供給される。同様に、約４０℃の温度の熱エネルギが、消費者回路ＩＩと、この消費者回路ＩＩに割り当てられた貯蔵部ＩＩａに供給され、約３０℃の温度の熱エネルギが、消費者回路ＩＩＩと貯蔵部ＩＩＩａとに供給され、約２０℃の温度の熱エネルギが消費者回路ＩＶと貯蔵部ＩＶａとに供給され、約１２℃の温度の熱エネルギがボイラＶａによって消費者回路Ｖに供給される。
【００１９】
対照的に熱エネルギが消費者回路Ｉ及び消費者Ｉａにおいてもはや必要とされない状況では、分配装置２０は以下のように調整されることができる。すなわち、前進流がライン２１を介して生じ、その場合搬送媒体がボイラＩａを通過するが、戻しはライン２５ａを介して生じるように調整されるようにできる。これを可能にするために、ライン２１２ａは接続ライン２１３を介して消費者回路ＩＩの前進流ラインに接続されており、さらに消費者回路ＩＩＩ、ＩＶ及びＶもライン２２３，２３３及び２４３を介して互いに接続されている。このことは、搬送媒体が全ての消費者回路Ｉ〜Ｖを通過することを意味しており、その場合搬送媒体は、搬送媒体に含まれた熱エネルギを、より低い温度レベルを有する消費者又は貯蔵部にそれぞれ出力する。搬送媒体はこのように戻しライン２５ａを介してきわめて低い温度でコレクタ２及び３へ戻されるので、これにより極めて高い効率がコレクタにおいて得られる。
【００２０】
環境的コレクタ３及び熱ポンプ４による消費者回路ＩＩ〜ＩＶ及び貯蔵部ＩＩａ〜ＩＶａの供給も、同様に分配装置３０及び４０を介して行われる。消費者回路のうちの１つ又は関連する貯蔵部のうちの１つにおいて、これらの消費者回路又は貯蔵部に対応する温度レベルにおける熱エネルギが必要とされない場合、消費者回路ＩＩ〜Ｖもライン２２３，２３３及び２４３を介して互いに接続される。
【００２１】
冷却エネルギも、環境的コレクタ２０及び３０及び熱ポンプ４０によって出力されることができる。冷却エネルギは、分配装置２０，３０，４０及び５０によって前進流ラインを介して冷却空間Ｖ又は低温貯蔵部Ｖｂへ案内され、これらに貯蔵される。冷却貯蔵部Ｖｂに貯蔵された冷却エネルギ及び、熱ポンプ４によって出力された冷却エネルギは、分配装置５０を介して消費者回路Ｉ〜ＩＶのうちの１つへ出力されることができ、この冷却エネルギは、部屋、内壁及び床を冷却するために使用される。この目的のために、遮断弁１０が消費者回路Ｉ〜ＩＶに配置されており、これらの遮断弁１０は、エアコンディショニングを行う場合に、消費者回路Ｉ〜Ｖを２つの領域にそれぞれ分割するために使用されることができ、その結果、冷却が消費者回路Ｉ〜ＩＶにおいて行われると同時に、熱エネルギが貯蔵部Ｉａ及びＶａにおいて貯蔵されることができる。
【００２２】
熱エネルギを壁加熱システムに供給することは、熱エネルギが壁の下端部に供給されるように行われなければならないのに対して、冷却は、冷却エネルギが壁の上端部に供給されるように行われなければならないので、制御弁Ｓも消費者回路ＩＩに設けられており、この制御弁Ｓはこれに必要な制御のために使用されることができる。
【００２３】
分配装置２０及び３０が適切に制御されると、コレクタを雪又は氷から解放するために、分配装置は、加熱された搬送媒体を消費者回路Ｉ〜Ｖから前進流ライン２１，２２，２３及び２４を介してかつコレクタ２及び３を通って案内するように使用されることもできる。
【００２４】
熱エネルギが消費者回路Ｖに供給されると、前記熱エネルギはボイラＶａ内に伝導され、このボイラにおいて水が加熱され、湯がその結果ボイラＩａ内へ案内され、ボイラＩａから、使用するための湯が取り出されることができる。
【００２５】
分配装置５０は、消費者回路ＩＩ〜Ｖのうちの１つから熱エネルギを取り出すために使用されることができ、前記熱エネルギが熱ポンプ４に供給される。熱ポンプ４において発生された熱エネルギは、分配装置４０を介して消費者回路Ｉ〜Ｖのうちの１つに供給されることができる。さらに、熱ポンプ４によって発生された冷却エネルギは、分配装置５０を介して消費者回路Ｉ〜Ｖのうちの１つに供給されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるシステムを概略的に示した図である。

Claims (7)

1. 消費者（Ｉ〜Ｖ）に熱エネルギ又は冷却エネルギを搬送媒体によって供給するためのシステムであって、熱エネルギ又は冷却エネルギのための少なくとも１つの供給源（１〜４）を有しており、該供給源の出力ラインが、少なくとも１つの制御可能な分配装置（２０，３０，４０，５０）への入力部に配置されており、前記分配装置が、前記供給源に割り当てられておりかつ複数の出力部を備えており、該出力部に、消費者（Ｉ〜Ｖ）への前進流ラインが、種々異なる温度レベルにおける熱又は低温に接続されており、分配装置（２０，３０，４０，５０）が消費者（Ｉ〜Ｖ）のうちの１つを選択し該消費者に所要の温度レベルの搬送媒体が供給されることができるシステムであって、少なくとも１つの熱貯蔵部（Ｉａ〜Ｖａ）が、種々異なる温度レベルの熱エネルギのために消費者（Ｉ〜Ｖ）の少なくとも幾つかとそれぞれ並列に接続されており、余分な熱エネルギが与えられた温度レベルにおいて前記熱貯蔵部に貯蔵されることができかつ、熱貯蔵部に含まれた熱エネルギが該熱貯蔵部から取り出され、関連する温度レベルにおいて消費者へ供給されることができることを特徴とする、消費者に熱エネルギを搬送媒体によって供給するためのシステム。
2. 種々異なる温度レベルにおける熱エネルギのための複数の消費者がそれ自体知られた形式で提供されており、熱貯蔵部（Ｉａ〜Ｖａ）がこれらの消費者回路（Ｉ〜Ｖ）のそれぞれと並列に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 冷却エネルギのための供給源が、少なくとも１つの環境的コレクタ（２，３）及び熱ポンプ（４）によってそれ自体知られた形式で形成されており、冷却エネルギのための貯蔵部（Ｖｂ）が同様に、冷却エネルギのための少なくとも１つの消費者（Ｖ）に割り当てられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 熱エネルギ及び冷却エネルギを関連する消費者に供給するための前進流ラインの間に遮断弁（１０）が接続されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 熱エネルギ及び冷却エネルギを壁内に供給するために前進流ライン内に反転弁（Ｓ）が接続されており、該反転弁が、熱エネルギを壁内に下方から供給し、冷却エネルギを上方から供給するために使用されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 消費者回路（Ｉ〜Ｖ）を直接に接続させかつ、戻しラインと前進流ラインとの間に連続的に接続されたライン（２１３，２２３，２３３，２４３）が設けられており、分配装置（２０，３０，４０，５０）の前進流ライン（２１）が、最も高い温度レベルを有する消費者回路（Ｉ）の前進流ラインに接続されることができ、分配装置（２０，３０，４０，５０）の戻しラインが、最も低い温度レベルを有する消費者回路（Ｖ）の戻しライン（２５ａ）に接続されることができることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の消費者（Ｉ〜Ｖ）に熱エネルギ又は冷却エネルギを供給するためのシステムを運転する方法であって、熱エネルギ又は冷却エネルギのために供給源（１，２，３，４）によって出力されかつ消費者によって必要とされない熱エネルギが、種々異なる温度レベルの消費者と並列に接続された熱貯蔵部のうちの少なくとも１つに出力され、前記貯蔵部に貯蔵され、必要性が生じると、特にシステムに配置された加熱炉又は加熱ポンプがスイッチオフされた後に、この熱エネルギが熱貯蔵部から取り出され、消費者に供給されることを特徴とする、消費者に熱エネルギ又は冷却エネルギを供給するためのシステムを運転する方法。