NL2019438B1 - Werkwijze voor het energie-efficiënte bedrijf van een verkoopfiliaal - Google Patents

Abstract

Er wordt een filiaal van een discounter voorgesteld, dat wordt bedreven met elektrische energie van een ter plekke geïnstalleerde fotovoltaïsche installatie. Voor de warmtevoorziening en voor het afvoeren van afvalwarmte worden omgevingslucht en zich nabij het oppervlak bevindende geothermie gebruikt.

Description

Octrooicentrum

Nederland

© 2019438 © Aanvraagnummer: 2019438 © Aanvraag ingediend: 23/08/2017 © BI OCTROOI © Int. CL:

F25D 17/02 (2017.01) F25B 13/00 (2018.01) F25B

29/00 (2018.01)

© Voorrang:	© Octrooihouder(s):
23/08/2016 DE 102016115649.3	Lidl Stiftung & Co. KG
	te Neckarsulm, Germany, DE.
(Th Aanvraag ingeschreven:
01/03/2018	© Uitvinder(s):
	Jürgen Falliano te Rudersberg (DE).
© Aanvraag gepubliceerd:
02/03/2018
	© Gemachtigde:
© Octrooi verleend:	ir. M.F.J.M. Ketelaars c.s. te Den Haag.
01/08/2018
© Octrooischrift uitgegeven:
10/08/2018

54) Werkwijze voor het energie-efficiënte bedrijf van een verkoopfiliaal

Ξ) Er wordt een filiaal van een discounter voorgesteld, dat wordt bedreven met elektrische energie van een ter plekke geïnstalleerde fotovoltaïsche installatie. Voor de warmtevoorziening en voor het afvoeren van afvalwarmte worden omgevingslucht en zich nabij het oppervlak bevindende geothermie gebruikt.

NL Bl 2019438

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift komt overeen met de oorspronkelijk ingediende stukken.

Werkwijze voor het energie-efficiënte bedrijf van een verkoopfiliaal

Beschrijving

Moderne filialen van levensmiddelendiscounters hebben een energiebehoefte van circa 330.000-400.000 kWh/a.

Om het klimaat te beschermen en hulpbronnen te sparen, maar ook om economische redenen, is het nastrevenswaardig om de afname van fossiele en elektrische energie te reduceren. In het ideale geval is de energiebalans van een filiaal over het jaar gezien in evenwicht. Dat wil zeggen, de in het filiaal verbruikte energie wordt in hoofdzaak daar opgewekt en zo veel mogelijk ook daar verbruikt.

Daarbij dient niet alleen de energiebehoefte voor het verwarmen en koelen van het gebouw (volgens de Duitse energiebesparingsverordening, EnEV) opgewekt te worden, maar ook de energie die voor het bedrijf van het filiaal nodig is. Dat kan bijvoorbeeld de elektrische energie voorde in het filiaal aanwezige verlichtingsinrichtingen, de koelenergie zijn.

Aan de uitvinding ligt de doelstelling ten grondslag om een werkwijze voor het bedrijven van een verkoopfiliaal te verschaffen, die het mogelijk maakt om in een gemiddeld jaar slechts weinig of nog beter überhaupt geen fossiele of elektrische energie af te nemen.

Deze doelstelling wordt bereikt door een werkwijze volgens conclusie 1. De onderconclusies zijn gericht op voordelige verdere uitvoeringen. De specifieke voordelen van de werkwijze volgens de uitvinding zijn in de figuren en de beschrijving hiervan in detail uiteengezet.

Tekening

Getoond worden in:

Figuur 1: belangrijke energieverbruikers en externe energiebronnen van een verkoopfiliaal;

Figuur 2: verschillende energieopslagplaatsen;

Figuur 3: het elektrische net van een filiaal volgens de uitvinding;

Figuur 4: de hydraulica van een filiaal volgens de uitvinding;

Figuur 5: winterbedrijf en directe interne energievoorziening;

Figuur 6: winterbedrijf met verhoging van het verwarmingsvermogen door externe warmtetoevoer;

Figuur 7: winterbedrijf met verhoging van het verwarmingsvermogen door warmtetoevoer uit de NT-warmteopslagplaats;

Figuur 8: zomerbedrijf met directe benutting van de geothermie;

Figuur 9: zomerbedrijf met koeling via koelmachine/koelaggregaat;

Figuur 10: zomerbedrijf met terugkoeling van de koeleenheden met belading van de ijsopslagplaats;

Figuur 11: zomerbedrijf;

Figuur 12: terugkoeling van de koeleenheden via aerothermie;

Figuur 13: terugkoeling van de koeleenheden respectievelijk van de pekelwater-kringloop via de aerothermie en de erachter geschakelde bufferopslagplaats en

Figuur 14: terugkoeling van de koeleenheden via aerothermie met parallelbedrijf van de geothermie en/of bufferopslagplaats.

Beschrijving van de uitvoeringsvoorbeelden

Een verkoopfiliaal in de zin van de gedefinieerde uitvinding omvat de volgende groepen energieverbruikers:

Aandeel aan energieverbruik (benaderende waarden)

Verlichting	21 %
Verwarming (warmtepomp)	9 %
Opwekking van koude totaal	48 %
Bakproces	6 %
IT-techniek	8 %
Anders	8 %
Totaal	100%

Als “externe energiebronnen en /-opvangers” voor het voeden van een verkoopfiliaal met warmte en elektrische energie staan omgevingswarmte (buitenlucht en zich nabij de oppervlakte bevindende geothermie) alsmede fotovoltaïek (PV) ter beschikking.

In figuur 1 zijn belangrijke energieverbruikers (niet uitputtend) alsmede de energiebronnen en warmteopvangers van een filiaal volgens de uitvinding samengevat.

De opslag van elektrische en thermische energie vindt plaats in meerdere “trappen”:

1. Korte-termijn-opslag: heeft betrekking op een opslagperiode van circa een dag. Daarmee kan bijvoorbeeld overtollige elektrische energie, die in de middag wordt opgewekt, korte tijd tussentijds worden opgeslagen en staat in de daarop volgende nacht ter beschikking.

2. Middellange-termijn-opslag: heeft betrekking op een opslagperiode van enkele dagen. Daarmee kan bijvoorbeeld overtollige elektrische energie, die in een weekeinde of een feestdag wordt opgewekt, zo lang tussentijds worden opgeslagen dat ze de volgende werkdag ter beschikking staat.

3. Lange-termijn-opslag: daarmee is een seizoensgebonden opslag - overwegend in de zomer - en een verbruik in de daarop volgende herfst of winter bedoeld.

Als korte-termijn-opslagplaats voor elektrische energie wordt een batterij/een accumulator toegepast. De batterij wordt voornamelijk toegepast om de sterk schommelende stroomopwekking van de PV-installatie in het elektrische net van het filiaal in evenwicht te brengen.

Als korte-termijn-opslagplaats voor thermische energie (warmte of “koude”) wordt een lagetemperatuur-(NT)-warmteopslagplaats toegepast. De (NT)-warmteopslagplaats is aangesloten op het warm/koudwaternet van het filiaal.

Aanvullend kan een hogetemperatuur-(HT)-warmteopslagplaats worden toegepast. Deze wordt bijvoorbeeld in de namiddag verwarmd met overtollige stroom (laadproces) en dient bijvoorbeeld de avond of de ochtend van de volgende dag voor het verwarmen van de bakovens (ontladen). Opslagplaats-temperaturen boven 200 °C zijn mogelijk.

Als middellange-termijn-opslagplaats voor thermische energie worden een ijsopslagplaats en de zich nabij de oppervlakte bevindende geothermie toegepast.

Het begrijp “ijsopslagplaats” dient op deze plaats iets nader uiteengezet te worden, om misverstanden te vermijden. De ijsopslagplaats benut de faseovergang van het opslagmedium, om de opslagcapaciteit te maximeren. Dat wil zeggen, bij het afkoelen van de ijsopslagplaats (geladen met “koude”) stolt het tevoren vloeibare opslagmedium. De minimale temperatuur van het opslagmedium ligt in een gebied van -10 °C tot -5 °C.

De ijsopslagplaats wordt hoofdzakelijk bij een overschot van zonne-energie gebruikt. Dit treedt het veelvuldigst in het weekeinde of op feestdagen op. Met deze overtollige elektrische energie wordt een koelaggregaat aangedreven, dat de ijsopslagplaats afkoelt. De volgende werkdag staat de opgeslagen “koude” voor koeldoeleinden ter beschikking en vermindert daardoor de behoefte aan elektrische energie. Hierbij is het doel om zo min mogelijk elektrische energie in het openbare net toe te voeren.

De ijsopslagplaats kan echter ook als bufferopslagplaats voor lagetemperatuur-warmte dienen. Dan is het opslagmedium vloeibaar. De temperatuur van het opslagmedium ligt in deze bedrijfsmodus kenmerkend boven +5 °C. Dat wil zeggen, de ijsopslagplaats wordt benut voor het opslaan van warmte en “koude”.

Wanneer de ijsopslagplaats twee gescheiden opslagplaatsvolumes heeft of wanneer twee (kleinere) ijsopslagplaatsen worden geïnstalleerd, kan tegelijkertijd warmte en koude in de “ijsopslagplaats” worden opgeslagen of kunnen tegelijkertijd warmte en koude uit de ijsopslagplaats worden weggenomen.

In het filiaal volgens de uitvinding wordt ook zich nabij de oppervlakte bevindende geothermie toegepast. Daaronder worden aardwarmtewisselaars, bijvoorbeeld energiepalen of oppervlaktecollectoren, verstaan, die via een koude-nabije-warmte-module zijn gekoppeld met de pekelwater-kringloop. De geothermie levert aardwarmte (warmtebron) en kan afvalwarmte uit het filiaal opnemen (warmteopvanger). Omdat het aardrijk een zeer veel lagere temperatuur dan de buitenlucht op een hete zomerdag heeft, is het dan bijzonder efficiënt om de afvalwarmte uit de koelaggregaten af te geven aan het aardrijk en niet aan de buitenlucht.

Een bijzonderheid van de zich nabij de oppervlakte bevindende geothermie in de zin van de gedefinieerde uitvinding bestaat eruit dat ze slechts een begrensde warmtehoeveelheid kan afgeven of opnemen. Wanneer het aardrijk, dat de aardwarmtewisselaars omgeeft, door de warmteonttrekking met een zekere waarde is afgekoeld, kan het pas weer als warmtebron dienen, wanneer het aardrijk door actieve toevoer van (afval-) warmte uit het filiaal, warmte uit de omgevingslucht of verder weg liggende gebieden van het aardrijk werd geregenereerd.

Het overeenkomstige geldt wanneer het aardrijk als koude-opslagplaats wordt toegepast, doordat een koude warmtedrager (zoals bijvoorbeeld pekelwater) door de aardwarmtewisselaars wordt gepompt.

Het is echter ook mogelijk om de zich nabij de oppervlakte bevindende geothermie in tijden van hoge buitenluchttemperaturen (dat wil zeggen bijvoorbeeld rond de middag op een warme zomerdag) als warmte-opvanger voor de afvalwarmte van de in het filiaal optredende afvalwarmte te benutten. Dan wordt de afvalwarmte van de koelaggregaten overgedragen naar de pekelwater-kringloop en wordt dit warme pekelwater door de aardwarmtewisselaars geleid. Daardoor kunnen ze warmte op een relatief laag temperatuurniveau (circa 8 °C tot 13 °C) aan het omgevende aardrijk afgeven en hoeven ze de afvalwarmte niet op een zeer veel hoger temperatuurniveau (circa 40 °C tot boven 50 °C) aan de omgevingslucht af te geven. Daardoor verbetert de prestatiecoëfficiënt (COP) van de koelaggregaten significant, zodat minder elektrische energie voor het aandrijven van de koelaggregaten nodig is.

Anders uitgedrukt: de zich nabij de oppervlakte bevindende geothermie wordt in een filiaal volgens de uitvinding ook als korte-termijn- en middellange-termijn-opslagplaats alsmede als tijdelijke warmte-opvanger gebruikt.

Aerothermie: levert warmte (warmtebron) uit de omgevingslucht en neemt overtollige warmte van de pekelwater-kringloop op (warmte-opvanger). De aerothermie omvat een lucht/pekelwater-warmtewisselaar, die via de koude-nabije-warmte-module is gekoppeld met de pekelwater-kringloop. De aerothermie kan ook worden benut om de geothermie te regenereren, doordat warmte van de relatief warme buitenlucht via de lucht/pekelwaterwarmtewisselaarwordt overgedragen naarde pekelwater-kringloop en het aldus verwarmde pekelwater door de energiepalen of oppervlaktecollectoren van de geothermie wordt getransporteerd. Daarbij geeft het pekelwater warmte aan het omgevende aardrijk (= geothermie) af en regenereert het op deze wijze.

Als lange-termijn-opslagplaats of seizoensgebonden opslagplaats voor elektrische energie dient het openbare stroomnet: in de zomer, wanneer de PV-installatie meer elektrische energie opwekt dan in het filiaal nodig is en daar opgeslagen kan worden, wordt dit overschot aan elektrische energie toegevoerd aan het openbare net.

In de winter, wanneer de PV-installatie minder elektrische energie opwekt dan in het filiaal nodig is, wordt de ontbrekende elektrische energie uit het openbare net afgenomen, om het filiaal te voeden.

De werkwijze volgens de uitvinding bestuurt de energiestromen van de verschillende generatoren, verbruikers en opslagplaatsen, zodat de momentaan opgewekte elektrische en/of optredende thermische energie zo mogelijk zonder tussentijdse opslag direct wordt benut, en de optredende afvalwarmte zo veel mogelijk en zo mogelijk zonder tussentijdse opslag weer wordt benut (afvalwarmtebenutting).

Wanneer deze mogelijkheden zijn uitgeput, dan kan elektrische en/of thermische energie worden opgeslagen en later worden benut.

De zich nabij de oppervlakte bevindende geothermie en de aerothermie vullen elkaar aan. Daartoe worden de in het octrooi DE 10 2009 047 908 B4 beschermde werkwijze (conclusies 12 - 18) en de inrichtingen volgens de conclusies 1-11 toegepast. De openbaringsinhoud van dit octrooi wordt door de verwijzing deel van deze octrooiaanvrage. De aardwarmtewisselaar EWT van het octrooi DE 10 2009 047 908 B4 komt overeen met de (zich nabij de oppervlakte bevindende) geothermie van de lopende octrooiaanvrage. De luchtwarmtewisselaar LWT van het octrooi DE 10 2009 047 908 B4 komt overeen met de aerothermie van de lopende octrooiaanvrage. De ijsopslagplaats van de lopende octrooiaanvrage komt overeen met de externe energietoevoer FES van het octrooi DE 10 2009 047 908 B4.

In figuur 3 is het elektrische net van een filiaal volgens de uitvinding sterk vereenvoudigd weergegeven.

De schakeltrappen of schakelaars K1 - K5 symboliseren de verschillende mogelijkheden om de door de PV-installatie (vermogen kenmerkend 400 kWpeak) opgewekte elektrische energie op de wijze van een cascade intern of extern te verbruiken of op te slaan. Het is niet dwingend noodzakelijk dat de elektrische energie in de weergegeven volgorde verbruikt moet worden.

Bij voorkeur wordt met de door de PV-installatie opgewekte elektrische energie het interne elektrische net van het filiaal (micro-grid) met de bij wijze van voorbeeld weergegeven verbruikers K1.1 - K1.4 gevoed. Dit gebeurt doordat de schakelaar K1 wordt gesloten.

Wanneer het elektrische vermogen van de PV-installatie groter is dan het verbruik van het interne elektrische net van het filiaal wordt de schakelaar K2 gesloten en de batterijinstallatie wordt geladen. De batterij-installatie wordt ook benut om de spanning van het interne elektrische net van het filiaal (micro-grid) te stabiliseren.

Wanneer het elektrische vermogen van de PV-installatie groter is dan het verbruik van het interne elektrische net van het filiaal en de laadstroom van de batterij-installatie, wordt de koude-opwekking voor de ijsopslagplaats vrijgegeven (K3 wordt gesloten). Dit betekent dat de “overtollige” of optredende elektrische energie wordt omgezet in thermische energie en wordt opgeslagen in de ijsopslagplaats (middellange-termijn-opslagplaats). Om een tijdsturing van deze koude-opwekking te vermijden, wordt de koude-opwekking ook met elektrische energie uit de batterij-installatie uitgevoerd. Het is zinvol gebleken om de batterij-installatie van bijvoorbeeld 100% tot bijvoorbeeld 80% van de opslagcapaciteit te ontladen. Met andere woorden: 20% van de opslagcapaciteit staat ter beschikking voor het gelijkmatig maken van de koude-opwekking.

Wanneer het elektrische vermogen van de PV-installatie groter is dan het verbruik van het interne elektrische net van het filiaal, de laadstroom van de batterij-installatie en de koudeopwekking wordt de schakelaar K4 gesloten en een warmteopslagplaats, bij voorkeur een hoge-temperatuur-warmteopslagplaats, die met thermo-olie is gevuld, wordt verwarmd. De hoge-temperatuur-warmteopslagplaats heeft een temperatuurniveau van 200 °C of meer, zodat hij de bakovens van het filiaal vooral in de ochtenduren kan voeden met warmte. Natuurlijk kan deze energie ook worden verschaft doordat de batterij-installatie wordt vergroot en een deel van de opgeslagen elektrische energie wordt gebruikt voor het verhitten van de bakovens.

Wanneer al deze mogelijkheden van de interne benutting of opslag van de door de PVinstallatie opgewekte elektrische energie zijn uitgeput, wordt ontstane overtollige elektrische energie toegevoerd in het openbare net. In de schematische weergave van figuur 3 wordt de schakelaar K5 gesloten.

Om de behoefte van het filiaal aan thermische energie (voor koel- en verwarmingsdoeleinden) te dekken, zijn meerdere warmtedrager-kringlopen op verschillende temperatuurniveaus aanwezig.

In één warmtedrager-kringloop wordt pekelwater, een mengsel uit water en glycol of een ander, bij voorkeur niet waterverontreinigend antivriesmiddel, als warmtedrager toegepast; deze warmtedrager-kringloop wordt daarom ook als pekelwater-kringloop aangeduid. De pekelwater-kringloop heeft de taak om de op de verschillende koeleenheden optredende afvalwarmte van de daar geïnstalleerde koelaggregaten op te nemen en ofwel aan een verder gebruik (afvalwarmtebenutting, laden van de zich nabij de oppervlakte bevindende geothermie) toe te voeren ofwel aan de omgevingslucht af te voeren. Hij kan ook ertoe dienen om omgevingswarmte (uit de geothermie of de aerothermie) in het systeem te koppelen.

In een verdere warmtedrager-kringloop kan water als warmtedrager worden toegepast; hij wordt daarom ook als warm-/koudwater-kringloop aangeduid. Zoals de benaming reeds aanduidt heeft hij verschillende taken, die verder hieronder nog nader uiteengezet worden.

De temperatuur van de pekelwater-kringloop wordt in de stand van de techniek afhankelijk van de buitentemperatuur geregeld. Als richtwaarde kan gelden dat de temperatuur van de pekelwater-kringloop, nadat hij de afvalwarmte van alle koelaggregaten heeft opgenomen, circa 5 K boven de momentane buitentemperatuur ligt. Dit leidt ertoe dat de aangesloten koelaggregaten bij hoge buitentemperaturen zeer hoge temperatuurverschillen moeten overwinnen, wat ongewenst is, omdat de prestatiecoëfficiënt (COP) dan zeer klein is.

In principe streeft men, om de elektrische energiebehoefte van de koelaggregaten te minimaliseren, ernaar om de temperatuur van de pekelwater-kringloop zo laag mogelijk te houden.

Dat wil zeggen, op een extreem hete zomerdag met een buitentemperatuur van 38 °C heeft de pekelwater-kringloop bij een gebruikelijk filiaal volgens de stand van de techniek op de warmste plaats een temperatuur van circa 47 °C. Deze extreem hoge temperaturen van de warmtedrager leiden ertoe dat de prestatiecoëfficiënt (COP) van de koelaggregaten zeer klein wordt en er daarom zeer veel elektrische energie voor koeldoeleinden wordt verbruikt.

Op een winterdag met een buitentemperatuur van 0 °C heeft de pekelwater-kringloop op de warmste plaats een temperatuur van maximaal 5 °C.

Een aspect van de werkwijze volgens de uitvinding voorziet erin, dat de warmteafvoer van de pekelwater-kringloop niet alleen via de buitenlucht plaatsvindt, maar er tijdelijk aanvullende mogelijkheden van de warmteafvoer worden verschaft, die het mogelijk maken om de temperatuur van de pekelwater-kringloop ten opzichte van de werkingswijze volgens de stand van de techniek te verlagen en daardoor de behoefte aan elektrische energie voorde koelaggregaten sterkte verminderen. Een van deze aanvullende mogelijkheden is de tijdelijke benutting van de geothermie voor de warmte-afvoer.

Een verdere aanvullende mogelijkheid is de benutting van de ijsopslagplaats voorde tussentijdse opslag van de afvalwarmte. In tijden van geringe buitenluchttemperaturen (bijvoorbeeld ’s nachts) wordt de ijsopslagplaats weer ontladen, zodat hij op de daarop volgende dag, wanneer de buitentemperaturen weer hoog zijn, opnieuw als tussentijdse opslagplaats voor afvalwarmte ter beschikking staat.

In tijden van lagere buitentemperaturen (bijvoorbeeld in de nachtelijke uren) kan de in de ijsopslagplaats opgeslagen afvalwarmte door vrije koeling aan de omgevingslucht worden afgegeven. Ook dat behoort bij de aerothermie volgens de uitvinding.

Op de pekelwater-kringloop zijn de koelaggregaten van de koelcellen aangesloten. In de koelcellen worden waren diepgekoeld bij temperaturen van circa -24°C opgeslagen. De klant heeft geen toegang tot de koelcellen.

Verder zijn de koelaggregaten van de koelschappen aangesloten op de pekelwaterkringloop. In de koelschappen worden overwegend zuivelproducten en worstwaren bij temperaturen van circa 4 °C voorde klanten toegankelijk gepresenteerd.

Tenslotte zijn ook de volgende warmte- of koude-verbruikers aangesloten op de pekelwater-kringloop:

De circulatielucht-koelapparaten van de IT-ruimte-koeling,

De betonkernactivering (BKA) voor het verwarmen en koelen,

De ventilatie-installatie van de filialen (verwarmen en koelen).

Deze verbruikers kunnen bijvoorbeeld direct via de pekelwater-kringloop worden gekoeld, bij buitentemperaturen kleiner dan 15°C of wanneer aerothermie, geothermie of energie uit de NT-bufferopslagplaats ter beschikking staat.

Deze verbruikers kunnen bijvoorbeeld direct via de pekelwater-kringloop worden verwarmd, wanneer de afvalwarmte van de koelaggregaten wordt ingekoppeld in de pekelwater-kringloop.

Deze verbruikers kunnen ook zijn aangesloten op de warm-/koudwater-kringloop en kunnen via dit net worden gevoed met thermische energie (warmte en koude).

In het bijzonder kunnen zijn aangesloten op het warm-/koudwaternet (niet uitputtend): een NT-bufferopslagplaats, de IT-ruimte-koeling (voor koeldoeleinden), de betonkernactivierng voor verwarmings- en koeldoeleinden alsmede de ventilatie-installatie (in de verkoopvlakken van het filiaal) voor verwarmings- en koeldoeleinden.

Deze opsomming is niet uitputtend. Er kunnen veeleer verdere koel- of verwarmingsvlakken op de pekelwater-kringloop en/of de warm-/koudwater-kringloop worden aangesloten.

De belangrijkste warmte- of koude-verbruikers in een filiaal worden hieronder kort gekarakteriseerd:

Plafondkoeling: heeft warmte of koude op een laag temperatuurniveau nodig (circa 16 °C, afhankelijk van het dauwpunt)

IT-ruimte-koeling: is aangesloten op het warm-/koudwaternet, dat de in de IT-ruimte optredende afvalwarmte via een lucht/water-warmtewisselaar opneemt.

Antivriesbescherming van de koelcel: heeft warmte op een laag temperatuurniveau (> 15°C) nodig.

Betonkernactivering (BKA): wanneer de BKA voor verwarmingsdoeleinden wordt toegepast, dient het warm-/koudwaternet een voorlooptemperatuur van < 25 °C te hebben.

Wanneer de BKA voor koeldoeleinden wordt toegepast, dient het warm-/koudwaternet een voorlooptemperatuur van circa 16 °C te hebben.

Frontverwarming van de koelschappen: heeft warmte op een laag temperatuurniveau (circa 25 °C) nodig.

Wanneer een warmteverbruiker of een koude-verbruiker gevoed dient te worden met warmte of koude uit de pekelwater-kringloop en alternatief uit het warm-/koudwaternet, zijn er twee mogelijkheden van de realisatie, die hieronder aan de hand van het voorbeeld van de ventilatie en de betonkernactivering uiteen worden gezet.

Variant 1: in de ventilatie-inrichting zijn twee warmtewisselaars geïnstalleerd. De ene warmtewisselaar is aangesloten op de pekelwater-kringloop; de andere warmtewisselaar is aangesloten op het warm-/koudwaternet.

Al naar gelang de behoefte en beschikbaarheid wordt pekelwater respectievelijk water door de bijbehorende warmtewisselaar getransporteerd, zodat de gewenste verwarmings- of koelwerking wordt ingesteld. Deze variant is zeer effectief, maar vereist ook ter plekke twee warmtewisselaars.

Variant 2: de betonkernactivering heeft slechts één warmtewisselaar, die bijvoorbeeld is aangesloten op de pekelwater-kringloop.

Om warmte of koude uit het warm-/koudwaternet voor de betonkernactivering te kunnen benutten, is op een geschikte plaats een (tussen-) warmtewisselaar tussen de pekelwater-kringloop en het warm-/koudwaternet geïnstalleerd. Indien nodig wordt dan in dit geval warmte of koude vanuit het warm-/koudwaternet in de pekelwater-kringloop mee door middel van de vermelde warmtewisselaar overgedragen, die via de pekelwater-kringloop naar de betonkernactivering wordt getransporteerd.

De tweede variant is zeer goedkoop en flexibel toepasbaar. Wegens het temperatuurverschil in de tussen-warmtewisselaar is ze energetisch niet helemaal zo effectief. In figuur 4 is de variant 2 met een tussen-warmtewisselaar weergegeven.

In de stand van de techniek wordt de ontstane warmte-energie uit de koelaggregaten steeds aan de atmosfeer afgegeven. Derhalve ontstaat aan de koelaggregaten een toe te passen elektrisch vermogen dat uit de temperatuurverhoging van koeleenheid naarde buitentemperatuur ontstaat. In het extreme geval bij een buitentemperatuur van 43°C (’s middags op een zeer hete zomerdag) wordt een pekelwatertemperatuur van tot aan 52°C bereikt. In de koelkringloop komt hier nogmaals circa 3K van het koelmiddel bij het koelmedium pekelwater erbij. In dit geval zou een temperatuurverhoging van circa 0°C tot 55°C ontstaan en een gemiddelde prestatiecoëfficiënt COP van 3.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding voor het bedrijven van een filiaal wordt 's middags, wanneer de buitenluchttemperatuur zeer hoog is, de afvalwarmte van de koelaggregaten via de geothermie aan het aardrijk met een temperatuur van circa 8°C afgevoerd en/of respectievelijk in de NT-bufferopslagplaats tussentijds opgeslagen. Dan wordt de temperatuurverhoging gereduceerd tot circa 35K, wat een verbetering van de COP tot 4,4 tot gevolg heeft. Als gevolg daarvan wordt de behoefte van de koelaggregaten aan elektrische energie met circa de factor 3/4,4 gereduceerd, wat overeenkomt met een besparing van circa 30%.

Op deze wijze hebben de koelaggregaten vooral in de middaguren van een hete zomerdag zeer veel minder elektrische energie nodig voor het aandrijven van de compressoren.

Bovendien is - zoals reeds vermeld - de ijsopslagplaats aangesloten op de pekelwater-kringloop. In tijden van een hoog vermogen van de PV-installatie en een geringe koude-behoefte kan één of meer koelaggregaten het zich in de ijsopslagplaats bevindende opslagmateriaal afkoelen (beladen van de ijsopslagplaats).

In tijden van een gering vermogen van de PV-installatie en een hoge behoefte aan koelvermogen kan de in de pekelwater-kringloop circulerende warmtedrager door de ijsopslagplaats stromen en koelt daarbij af (ontladen van de ijsopslagplaats). Als gevolg daarvan wordt het temperatuurverschil verlaagd dat de koelaggregaten moeten overwinnen, en de behoefte aan elektrisch vermogen van de op de pekelwater-kringloop aangesloten koelaggregaten neemt sterk af.

Een verdere optionele warmtedrager-kringloop, bij voorkeur met de warmtedrager thermo-olie, verbindt de bakoven of de bakovens van het filiaal met de optionele hogetemperatuur-(HT)-warmteopslagplaats. De bakovens kunnen elektrisch of met thermo-olie worden verwarmd.

In tijden van een hoog vermogen van de PV-installatie kan de HT-warmteopslagplaats dooreen eenvoudige elektrische weerstandsverwarming worden geladen. In tijden van een gering vermogen van de PV-installatie en een hoge energiebehoefte van de bakoven (bijvoorbeeld vroeg in de ochtend) kan de HT-warmteopslagplaats met behulp van de thermoolie worden ontladen en kan de bakoven worden verwarmd.

Een filiaal volgens de uitvinding omvat de volgende energieverbruikers (niet uitputte nd):

Bakautomaat/bakoven: wordt met elektrische of thermische energie verwarmd. Om overtollige elektrische energie tussentijds op te slaan, is een optionele hogetemperatuur- (HT-) warmteopslagplaats voorzien. Hij wordt geladen met een elektrisch verwarmingselement, wanneer overtollige elektrische energie aanwezig is. Hij dient voor het verwarmen van de bakovens. In de figuren is hij niet weergegeven, omdat hij onafhankelijk van de andere opslagplaatsen en warmtedrager-kringlopen wordt bedreven.

Koeleenheden: de aan de koeleenheden toegewezen koelaggregaten verbruiken elektrische energie en geven afvalwarmte aan de pekelwater-kringloop af. Hoe lager de temperatuur van de pekelwater-kringloop is, des te minder elektrische energie de koelaggregaten nodig hebben. Daarom streeft men er in principe naar om de temperatuur van de pekelwater-kringloop laag te houden wanneer hij afvalwarmte van de koelaggregaten dient op te nemen. Er zijn echter bedrijfstoestanden in het filiaal volgens de uitvinding, waarin de temperatuur van de pekelwater-kringloop wordt verhoogd, om het pekelwater direct als warmtebron voor verschillende verwarmingstaken te gebruiken.

Zo kunnen bijvoorbeeld de betonkernactivering, de antivriesbescherming van de koelcel, de ventilatie van het filiaal en de frontverwarming van de koelapparaten direct via de pekelwater-kringloop worden gevoed.

Warmtepomp: bovendien is er een koelaggregaat dat hieronder als reversibele warmtepomp wordt aangeduid. De reversibele warmtepomp is enerzijds met de pekelwater-kringloop verbonden. Anderzijds is hij met het warm-/koudwaternet (omvattend een voorloop en een terugloop) verbonden.

Dit warm-/koudwaternet kan door de warmtepomp worden gevoed met warmte. Dan is de pekelwater-kringloop de warmtebron en het warm-/koudwaternet heeft een bedrijfstemperatuurdie hoger is dan de bedrijfstemperatuur van de pekelwater-kringloop.

De reversibele warmtepomp kan echter ook warmte uit het waternet in de pekelwaterkringloop pompen. Dan is het waternet de warmtebron en heeft een bedrijfstemperatuur die lager is dan de bedrijfstemperatuur van de pekelwater-kringloop. Daarom wordt dit waternet ook als warm-/koudwaternet aangeduid.

De bedrijfsmodus en -wijze van de warmtepomp hangt sterk af van de buitentemperaturen. Bij hoge buitentemperaturen wordt gekoeld; dat wil zeggen de warmtepomp onttrekt aan het warm/koudwaternet warmte en “pompt” deze in de pekelwaterkringloop.

Bij lage buitentemperaturen wordt verwarmd; dat wil zeggen de warmtepomp onttrekt aan de pekelwater-kringloop warmte en “pompt” deze in het warm-/koudwaternet.

In figuur 4 is de hydraulica van een filiaal volgens de uitvinding sterk vereenvoudigd weergegeven.

Het hydraulische systeem omvat, zoals reeds uiteengezet, twee hoofdkringlopen, de pekelwater-kringloop (ook als terugkoelkring aangeduid) en het warm-/koudwaternet op de verbruikerzijde. Deze kringen onderscheiden zich ook door de toegepaste warmtedragers (water en vorstbestendig medium bijvoorbeeld glycol of pekelwater) en de bed rijfste m pe ratu re n.

Om de nuttige energie al naar gelang de behoefte op een hoger of lager temperatuurniveau te brengen, wordt tussen de beide kringlopen een reversibele warmtepomp toegepast. Deze kan in het verwarmingsgeval het temperatuurniveau uit de koeleenheden tot het gewenste niveau verhogen. De warmtepomp verhoogt bijvoorbeeld de temperatuur in het warm-koudwaternet tot aan 40°C. Daardoor wordt aan de pekelwater-kringloop warmte onttrokken waarvan de temperatuur daalt, en hij kan voor de koeling worden toegepast.

Zoals reeds vermeld kunnen de pekelwater-kringloop en het warm-/koudwaternet via een tussen-warmtewisselaar energetisch met elkaar zijn gekoppeld.

In het koelgeval geven de koelaggregaten hun afvalwarmte af aan de pekelwaterkringloop, die een temperatuur van bijvoorbeeld 14 °C heeft. Bij een gebruikelijke schakeling geven de koelaggregaten hun afvalwarmte aan de buitenlucht af. In het ongunstigste geval zouden de koelaggregaten van de koelcellen een temperatuurverhoging van circa -24 °C tot 47 °C (bij 38 °C buitenluchttemperatuur) moeten overwinnen. Daarbij is het verbruik aan elektrische energie zeer hoog.

Door de tussenschakeling volgens de uitvinding van de pekelwater-kringloop hoeven de koelaggregaten van de koelcellen slechts een temperatuurverhoging van circa -24 °C tot 14 °C te overwinnen. Daardoor wordt - mits er sprake is van hetzelfde koelvermogen - het verbruik aan elektrische energie sterk verminderd.

De pekelwater-kringloop geeft deze afvalwarmte al naar gelang de beschikbaarheid af aan de geothermie, of slaat deze op in de ijsopslagplaats, die iets later op tijden van geringe buitenluchttemperaturen via de warmtewisseling met de aerothermie weer wordt geregenereerd.

Een verdere optie is de directe benutting van de pekelwater-kringloop voor het koelen van afzonderlijke verbruikers. Hier kan in het bijzonder in de overgangstijd of voor installatiedelen die het gehele jaar gekoeld dienen te worden, de terugkoelkring direct worden gebruikt. Een voorbeeld hiervoor is de IT-ruimte-koeling.

Bij een directe benutting van de terugkoelkring wordt de af te voeren warmte-energie voor de regeneratie van de geothermie gebruikt of via de aerothermie aan de omgevingslucht afgegeven. De door de opname van afvalwarmte verhoogde temperatuur van de pekelwaterkringloop kan op een andere plaats nuttig worden toegepast, doordat ze de temperatuurverhoging bij de reversibele warmtepomp verlaagt, wat bijdraagt tot een verbetering van de benuttingsgraad.

Een verdere mogelijkheid bestaat eruit om gericht de temperatuur van de pekelwaterkringloop te verhogen, om de warmtedrager van de pekelwater-kringloop direct, voor bijvoorbeeld de betonkernactivering, te kunnen benutten.

De combinatie van de koppeling tussen warmte- en koude-opvangers is in alle variaties mogelijk.

Hieronder worden voor typische situaties bij wijze van voorbeeld de belangrijkste schakelingen en constellaties weergegeven en uiteengezet.

Bedrijfswijze 1: winterbedrijf met directe interne energievoorziening

Randvoorwaarden:

De buitentemperatuur is relatief laag, bijvoorbeeld -5 °C.

De afvalwarmte van de koelaggregaten van de koeleenheden is voldoende om de warmtebehoefte van het gebouw te dekken.

De geothermie is geladen/verzadigd; dat wil zeggen er kan geen verdere overtollige afvalwarmte daar tussentijds worden opgeslagen.

De ijsopslagplaats is geladen; dat wil zeggen er kan geen verdere overtollige elektrische energie in “koude” worden omgezet en afvalwarmte daar tussentijds worden opgeslagen.

In figuur 5 wordt de bedrijfsmodus “winterbedrijf met directe interne energievoorziening” schematisch weergegeven.

De voorde dekking van de warmtebehoefte Qwarmte van het filiaal ter beschikking staande energie is uitsluitend afkomstig uit het elektrische opnamevermogen van de koeleenheden en andere elektrische verbruikers (Qwarmte = Qelekt. opnamevermogen + Q ruimte)

In deze bedrijfsmodus wordt het temperatuurniveau van de pekelwater-kringloop zo ver verhoogd (bijvoorbeeld tot 25 °C), dat de door de koelaggregaten van de koeleenheden ingekoppelde afvalwarmte direct en zonder een tussengeschakelde warmtepomp (WP) in de lagetemperatuur-verwarmingsvlakken (betonkernactivering, frontverwarming, ventilatie) direct gebruikt kan worden.

Er dient op gelet te worden dat de verhoging van de temperatuur van de pekelwaterkringloop uitwerkingen op het verbruik aan elektrische energie van alle koeleenheden heeft. De stroombehoefte van alle koeleenheden neemt toe. Wanneer echter de door de koelaggregaten “opgewekte” afvalwarmte in de lagetemperatuur-verwarmingsvlakken direct gebruikt kan worden of in de geothermie tussentijds opgeslagen kan worden, dan is de verhoging van de temperatuur van de pekelwater-kringloop economischer en klimaatbesparenderdan een serieschakeling door de koelaggregaten en de warmtepomp.

De afvalwarmte van de bakoven of de bakovens wordt direct aan de ruimtelucht afgegeven en draagt bij aan de ruimteverwarming.

Bedrijfsmodus 2: winterbedrijf met verhoging van het verwarmingsvermogen door externe warmtetoevoer

Randvoorwaarden:

De buitentemperatuur is relatief gering, bijvoorbeeld -12 °C.

Uit de geothermie kan warmte worden weggenomen. De afvalwarmte van de koeleenheden is niet voldoende om de ruimtewarmtebehoefte van het filiaal te dekken.

De ijsopslagplaats is geladen; dat wil zeggen er kan geen verdere overtollige elektrische energie in “koude” worden omgezet en daar tussentijds worden opgeslagen.

In figuur 6 wordt de bedrijfsmodus “winterbedrijf met verhoging van het verwarmingsvermogen door externe warmtetoevoer” schematisch weergegeven.

In deze bedrijfsmodus wordt het koelaggregaat van de klimaatinstallatie als warmtepomp bedreven. Daartoe wordt de pekelwater-kringloop eerst door middel van geothermie voorverwarmd en aansluitend wordt de afvalwarmte van de koeleenheden in de pekelwater-kringloop ingekoppeld.

Het op deze wijze verwarmde pekelwater dient als warmtebron voor het koelaggregaat van de klimaatinstallatie in de bedrijfsmodus “warmtepomp”. Met de nuttige warmte van het koelaggregaat van de klimaatinstallatie worden de lagetemperatuur-verwarmingsvlakken (betonkernactivering, frontverwarming, ventilatie) gevoed.

In deze bedrijfsmodus wordt de warmtebehoefte Qwarmte van het filiaal in hoofdzaak gedekt door de afvalwarmte van de elektrische verbruikers en door de energie van de (zich nabij de oppervlakte bevindende) geothermie. Door de warmtepomp wordt deze warmteenergie tot een geschikt (lagetemperatuur-) niveau verhoogd.

Qwarmte ⁼ Qelekt. opnamevermogen + Qonttrekkingsvermogen aardrijk + Qruimte

Bij deze bedrijfsmodus is bij gelijke warmtebehoefte Qwarmte van het filiaal het noodzakelijke elektrische vermogen kleiner dan in de bedrijfsmodus “winterbedrijf met directe interne energievoorziening”. Bovendien wordt energie uit de slechts begrensd beschikbare geothermie afgenomen. De geothermie zal aansluitend met behulp van de koude-nabije-warmte-module of dan optredende afvalwarmte worden geregenereerd.

Bedrijfsmodus 3: winterbedrijf met verhoging van het verwarmingsvermogen door warmtetoevoer uit de NT-warmteopslagplaats

Randvoorwaarden:

De buitentemperatuur is relatief gering, bijvoorbeeld -12 °C.

De afvalwarmte van de koeleenheden is niet voldoende om de ruimtewarmtebehoefte van het filiaal te dekken.

De ijsopslagplaats is geladen; dat wil zeggen er kan geen verdere overtollige elektrische energie in “koude worden omgezet en daar tussentijds worden opgeslagen.

In figuur 7 wordt de bedrijfsmodus “winterbedrijf met verhoging van het verwarmingsvermogen door warmtetoevoer uit de NT-warmteopslagplaats” schematisch weergegeven.

Wanneer de temperaturen van de geothermie en de buitentemperaturen laag zijn (bijvoorbeeld < 5°C) kan de NT-warmteopslagplaats ook als tijdelijke energieopslagplaats, bijvoorbeeld 's nachts, worden benut.

Wanneer overdag de buitentemperatuur stijgt (bijvoorbeeld buitentemperatuur > + 4°C) kan de NT-warmteopslagplaats via de koude-nabije-warmte-module worden geregenereerd respectievelijk geladen. Deze regeneratie is aangeduid door een gestippelde lijn vanuit de aerothermie naarde NT-warmteopslagplaats.

Verder heeft deze bedrijfsmodus grote overeenstemmingen met de bedrijfsmodus winterbedrijf met verhoging van het verwarmingsvermogen door externe warmtetoevoer.

Bedrijfsmodus 4: zomerbedrijf met directe benutting van de geothermie

Randvoorwaarden:

De buitentemperatuur is groter dan 26 °C.

De geothermie is niet volledig geladen;

De ijsopslagplaats is leeg.

Deze bedrijfsmodus is in figuur 8 weergegeven.

Wanneer de temperatuur van de geothermie lager is dan de temperatuur van de pekelwater-kringloop, wordt de pekelwater-kringloop direct door de geothermie gekoeld. Dit betekent dat de koeling van de plafondkoeling, de ventilatie en/of van de IT-ruimte direct met het in de geothermie afgekoelde pekelwater plaatsvindt.

De koelaggregaten van de koelcel en de koelschappen zijn actief. De daarbij ontstane afvalwarmte ontstaat bij duidelijk hogere temperaturen dan de temperatuur van de pekelwaterkringloop en wordt gebruikt voor het verwarmen van de antivriesbescherming van de koelcel.

Eventueel dan nog aanwezige afvalwarmte uit de koeleenheden kan direct worden afgegeven aan het aardrijk (geothermie).

Deze bedrijfsmodus is zeer efficiënt omdat ze ondanks de hoge buitentemperaturen een groot deel van het koelvermogen direct uit het aardrijk wegneemt en er slechts weinig koelaggregaten nodig zijn.

Bedrijfsmodus 5: zomerbedrijf met koeling via koelmachine

Randvoorwaarden:

De buitentemperatuur is groter dan 35 °C.

De geothermie is niet volledig geladen;

De ijsopslagplaats kan niet verder worden ontladen. Deze bedrijfsmodus is in figuur 9 weergegeven.

Wanneer het koelvermogen van de geothermie niet voldoende is om de zeergrote behoefte aan koelvermogen te dekken, wordt de koude-opwekking daartussen geschakeld.

Dit betekent dat de ventilatie, de koeling via de betonkernactivering, de plafondkoeling en de koeling van de IT-ruimte plaatsvindt door één of meer koelaggregaten.

De afvalwarmte van dit koelaggregaat wordt gedeeltelijk benut voor de frontverwarming van de koelschappen en de antivriesbescherming van de koelcel. De rest van de afvalwarmte wordt in de geothermie tussentijds opgeslagen. Daardoor hoeven de koelaggregaten niet tegen de extreem hoge buitentemperatuur te “werken”. Als resultaat is daardoor duidelijk minder stroom voorde aandrijving van de koelaggregaten nodig.

Het filiaal kan in deze bedrijfsmodus, wegens de begrensde capaciteit van de geothermie, slechts over een begrensde tijdsperiode (bijvoorbeeld 2 tot 5 uur) worden bedreven.

Zodra de buitentemperatuur (bijvoorbeeld 's nachts) duidelijk onder de temperatuur van de geothermie is gedaald, dient de geothermie zo snel mogelijk via de aerothermie geregenereerd, dat wil zeggen afgekoeld te worden, zodat de geothermie in de middag van de volgende hete dag weer ter beschikking staat.

Op soortgelijke wijze kan ook de NT-warmteopslagplaats of de ijsopslagplaats voor een korte tijdsperiode worden gebruikt voor de tussentijdse opslag van de afvalwarmte uit de koelaggregaten.

Bedrijfsmodus 6: terugkoeling van de koeleenheden met belading van de ijsopslagplaats Randvoorwaarden:

De buitentemperatuur is relatief hoog, bijvoorbeeld 35 °C.

De geothermie is niet volledig geladen;

De ijsopslagplaats is leeg.

Deze bedrijfsmodus is in figuur 10 weergegeven.

Er is overtollige, door de PV-installatie gegenereerde elektrische energie beschikbaar.

Ten minste een deel van deze overtollige elektrische energie wordt benut om de ijsopslagplaats af te koelen (= beladen). De belangrijkste energiestromen van deze bedrijfsmodus zijn in figuur 10 weergegeven.

Bedrijfsmodus 7: zomerbedrijf met ontlading van de ijsopslagplaats

Randvoorwaarden:

De buitentemperatuur is groter dan 15 °C.

De geothermie is niet volledig geladen;

De ijsopslagplaats is geladen (met “koude”).

Er is minder of geen door de PV-installatie gegenereerde elektrische energie beschikbaar.

De belangrijkste energiestromen van deze bedrijfsmodus zijn in figuur 11 weergegeven.

De bedrijfsmodus wordt vaak in de nachtelijke uren uitgevoerd. Hij kan worden verbonden met de benutting van de aerothermie (voor het afkoelen van de geothermie).

In deze bedrijfsmodus is zeer weinig aandrijfenergie voorde koelaggregaten nodig.

Voor alle hierboven bij wijze van voorbeeld beschreven bedrijfsmodi is gemeenschappelijk, dat ze de energiebehoefte voor het verwarmen en voor het koelen van het filiaal en zijn verbruikers in vergelijking tot conventionele filialen zeer sterk reduceren.

Conventionele filialen hebben een behoefte aan elektrische energie, die ze uit het openbare net afnemen, van circa 400.000 kWh/a. Het filiaal volgens de uitvinding voert in een gemiddeld jaar bij benadering zo veel energie aan het openbare net toe als het uit het openbare net afneemt. Het grootste deel van de in het filiaal volgens de uitvinding verbruikte energie wordt direct ter plekke gewonnen (fotovoltaïek, geothermie en aerothermie). Dat wil zeggen, het filiaal is nagenoeg autonoom op energiegebied!

Zo wordt de COP (= Coefficient of Performance = prestatiecoëfficiënt) van een koelmachine bij verlaging van de koelwatertemperatuur met 10K met circa 25 % verbeterd, wat een directe uitwerking heeft op de energiebehoefte.

De verbinding van de regeneratie van geothermie en bufferopslagplaats wordt hieronder nog iets gedetailleerder weergegeven. Daarbij wordt de kennis van het octrooi DE 10 2009 047 908 B4 voorondersteld en worden de daarboven uitgaande aspecten uiteengezet.

Voorbeeld 1: in figuur 12 is de situatie weergegeven, dat de terugkoeling van de koeleenheden plaatsvindt via aerothermie. Tegelijkertijd worden de geothermie en de bufferopslagplaats eveneens via de aerothermie geregenereerd. Dat wil zeggen de geothermie en de bufferopslagplaats zijn parallel geschakeld.

Voorbeeld 2: de terugkoeling van de koeleenheden respectievelijk van de pekelwaterkringloop vindt plaats via de aerothermie en de erachter geschakelde bufferopslagplaats of en/of de erachter geschakelde geothermie. Dit is in figuur 13 weergegeven.

Voordeel van deze schakelingsvariant is een grote temperatuurspreiding tussen voorloop en terugloop. Dit wordt bekocht met het nadeel dat de temperatuur van de pekelwater-kringloop relatief hoog is. Daarom is de terugkoeltemperatuur van de koelaggregaten relatief hoog.

Voorbeeld 3: in figuur 14 is de terugkoeling van de koeleenheden via aerothermie met parallel bedrijf van de geothermie en/of bufferopslagplaats weergegeven.

Het voordeel voor de benutting van de bufferopslagplaats respectievelijk geothermie (hier als energie-opvanger) is de geringe delta tussen gewenste temperatuur en energieopvanger. De energie-opvangers kunnen ofwel ’s nachts bij AT <= 10 K worden geregenereerd ofwel wanneer de weersomstandigheden veranderen.

Aangezien in het nachtelijk bedrijf de rolgordijnen van de wandkoelschappen (“Mopros”) zijn gesloten, is de warmte-afgifte geringer, dit effect wordt bovendien ondersteund door geringere buitentemperaturen. Daardoor stijgt het terugkoelervermogen, wat voldoende is voor een reservevermogen voorde regeneratie van de geothermie respectievelijk bufferopslagplaats.

Interne koellasten

De interne koellasten worden overwegend via een koelplafond afgevoerd. Een verdere koeling vindt plaats door de geïnstalleerde wandkoelschappen en de geactiveerde betonkern. De ventilatie-installatie kan worden gebruikt voor het vereffenen van de pieken.

De koeling via de betonkern, het koelplafond en luchtkoelregister in het ventilatieapparaat vindt plaats via de hogetemperatuur-koelkringen met VL = circa 16°C en RL = circa 18°C. Bovendien kan de geothermie of aerothermie bij bepaalde weersomstandigheden direct zonder externe energie (behalve pompen) worden gebruikt.

De efficiëntie wordt door stijging van de koelervoorlooptemperatuur van 8°C tot 16° verhoogd met circa 27% plus de directe gebruiksuren.

De afvoer van de verwarmingslast

Vindt plaats via directe benutting van de koeleenheden bij voldoende energieafname of door een zeer efficiënte warmtepomp, die de geothermie en de ijsopslagplaats met afvalwarmte uit 5 de koeleenheden kan benutten.

Verder wordt de opslagmassa van de betonkernactivering bij overtollig energieaanbod benut.

Alle verwarmingsvlakken worden bedreven in het lage-temperatuur-segment.

De uitregeling van de gebruikte energiebron vindt automatisch en continu plaats.

Claims (17)

1. Conclusies

   1. Werkwijze voor het bedrijven van een filiaal van een discounter, omvattend een fotovoltaïsche installatie, een batterijopslagplaats, een NT-warmteopslagplaats, meerdere koeleenheden die met een koelaggregaat zijn uitgerust, meerdere warmte- en/of koudeverbruikers, een pekelwater-kringloop en een warm-/koudwaternet, waarbij de warmte- en/of koude-verbruikers via het warm-/koudwaternet met warmte of koude worden gevoed, met het kenmerk, dat het filiaal een warmtepomp omvat, die zodanig thermisch met de pekelwaterkringloop en het warm-/koudwaternet is gekoppeld, dat selectief de pekelwater-kringloop of het warm-/koudwaternet als warmtebron voor de warmtepomp dient (reversibele warmtepomp).
2. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de pekelwater-kringloop en het warm-/koudwaternet aanvullend via een tussen-warmtewisselaar met elkaar zijn gekoppeld, zodat warmte (of koude) tussen de kringlopen overgedragen kan worden.
3. 3. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het filiaal een ijsopslagplaats omvat, dat de ijsopslagplaats is verbonden met de pekelwater-kringloop, dat voor het koelen van de ijsopslagplaats een elektrisch aangedreven koelaggregaat is voorzien, en dat de afvalwarmte van het koelaggregaat door de pekelwater-kringloop wordt afgevoerd.
4. 4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de ijsopslagplaats ook wordt toegepast als bufferopslagplaats voor lagetemperatuur-warmte, doordat de warmtedrager van de pekelwater-kringloop door de ijsopslagplaats wordt getransporteerd.
5. 5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de aggregaattoestand van het opslagmedium verandert, wanneer het door het koelaggregaat wordt afgekoeld of door de warmtedrager van de pekelwater-kringloop wordt verwarmd.
6. 6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat op een winterdag (Tamb < -12°C) de bedrijfstemperatuurvan de pekelwater-kringloop zo verwordt verhoogd, dat meerdere warmteverbruikers van het filiaal door de pekelwater-kringloop met thermische energie worden gevoed (bedrijfsgeval: winterbedrijf met directe interne energievoorziening).
7. 7. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 - 5, met het kenmerk, dat op een winterdag (Tamb < -12°C) de pekelwater-kringloop naast de afvalwarmte van de koelaggregaten van de koeleenheden warmte uit de geothermie opneemt, en dat de warmtepomp de pekelwater-kringloop als warmtebron benut en de bedrijfstemperatuur van de warm/koudwaterset zover verhoogt, dat meerdere warmteverbruikers van het filiaal door de warm- /koudwaterset met thermische energie worden gevoed (bedrijfsgeval: winterbedrijf met verhoging van het verwarmingsvermogen door externe warmtetoevoer uit geothermie)
8. 8. Werkwijze volgens één van de conclusies 1- 5, met het kenmerk, dat op een winterdag (Tamb < -12°C) de pekelwater-kringloop naast de afvalwarmte van de koelaggregaten van de koeleenheden warmte uit de NT-warmteopslagplaats opneemt, en dat de warmtepomp de pekelwater-kringloop als warmtebron benut en de bedrijfstemperatuur van de warm/koudwaterset zo ver verhoogt, dat meerdere warmteverbruikers van het filiaal door de warm/koudwaterset met thermische energie worden gevoed (bedrijfsgeval: winterbedrijf met verhoging van het verwarmingsvermogen door warmtetoevoer uit de NT-warmteopslagplaats).
9. 9. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 - 5, met het kenmerk, dat op een zomerdag (Tamb > 26 °C) de pekelwater-kringloop de afvalwarmte van de koelaggregaten van de klimaatinstallatie en de koeleenheden, de IT-ruimte-koeling, de plafondkoeling en/of de ventilatie opneemt, en dat de pekelwater-kringloop deze afvalwarmte afvoert naar de geothermie (bedrijfsgeval: zomerbedrijf met directe benutting van de geothermie).
10. 10. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 - 5, met het kenmerk, dat op een hete zomerdag (Tamb > 35 °C) de afvalwarmte van de IT-ruimte-koeling, de plafondkoeling, de betonkernactivering door het warm-/koudwaternet wordt opgenomen, dat de warmtepomp deze afvalwarmte overdraagt naarde pekelwater-kringloop, dat de afvalwarmte van de koelaggregaten van de klimaatinstallatie en de koeleenheden eveneens wordt overgedragen naar de pekelwater-kringloop, en dat deze afvalwarmte wordt afgevoerd naar de geothermie (bedrijfsgeval: zomerbedrijf met koeling via warmtepomp en koelaggregaten en benutting van de geothermie).
11. 11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat een deel van de afvalwarmte van de koelaggregaten door de klimaatinstallatie en de koeleenheden wordt gebruikt voorde warmtevoorziening van de frontverwarming van de koelschappen en/of voor het verwarmen van de antivriesbescherming.
12. 12. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de door de fotovoltaïsche installatie opgewekte elektrische energie bij voorkeur wordt gebruikt voor het voeden van het algemene elektrische net van het filiaal, voor het laden van een batterijopslagplaats, voorde aandrijving van de koelaggregaten en/of van een reversibele warmtepomp, voor het laden van een ijsopslagplaats, voor het laden van een hogetemperatuur-warmteopslagplaats.
13. 13. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het filiaal ten minste één bakoven en een hogetemperatuur- (HT-) -warmteopslagplaats omvat, dat de

    HT-warmteopslagplaats wordt beladen met een elektrische verwarming, en dat de in de HTwarmteopslagplaats opgeslagen thermische energie wordt benut voor het verwarmen van de ten minste ene bakoven.
14. 14. Filiaal van een discounter omvattend een fotovoltaïsche installatie, een batterijopslagplaats, een NT-warmteopslagplaats, meerdere koeleenheden die met een koelaggregaat zijn uitgerust, meerdere warmte- en/of koude-verbruikers, een pekelwater-kringloop en een warm-/koudwaternet alsmede een reversibele warmtepomp, die is geïnstalleerd tussen de pekelwater-kringloop en het warm-/koudwaternet.
15. 15. Filiaal volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de pekelwater-kringloop en het warm-/koudwaternet aanvullend via een tussen-warmtewisselaar met elkaar zijn gekoppeld.
16. 16. Filiaal volgens één van de conclusies 14 of 15, met het kenmerk, dat het filiaal een ijsopslagplaats omvat, dat de ijsopslagplaats is verbonden met de pekelwater-kringloop, dat voor het koelen van de ijsopslagplaats een elektrisch aangedreven koelaggregaat is voorzien, en dat de afvalwarmte van het koelaggregaat door de pekelwater-kringloop wordt afgevoerd.
17. 17. Filiaal volgens één van de conclusies 14-16, met het kenmerk, dat het filiaal ten minste één bakoven en een hogetemperatuur- (HT-) -warmteopslagplaats omvat, dat de HTwarmteopslagplaats wordt beladen met een elektrische verwarming, en dat de in de HTwarmteopslagplaats opgeslagen thermische energie wordt benut voor het verwarmen van de ten minste ene bakoven.

    2/13

    PV-installatie (ca. 400 kWp) micro grid intern gebouwnet vertraging batterij-installatie interne verbruikers 1 interne verbruikers 2 interne verbruikers 3 interne verbruikers 4 koe lap paraten ijsopslagplaats (thermo-olie-opslagplaats *1) *1 = naar behoefte lokaal grid openbaar net energlemeting