Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen, Heizungsanlage vorwiegend zu dessen Durchführung und Verwendung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben von solaren und/oder stoffbetnebenen und/oder warmeabsorbierenden und/oder warmespeichemden Heizungsanlagen Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind in Heizungsanlagen Solarumlaufsysteme bekannt, welche zum Frostschutz ein Wasserglykolgemisch verwenden Dies bedingt aber, dass Wärmetauscher für den Solarkreislauf verwendet werden müssen, welche den Nachteil von Warmetauscherverlusten, Druckverlusten und höheren Betriebskosten durch ein größeres Umwalzvolumen hervorrufen Bei diesen Solaranlagen wird das Wasserglykolgemisch bei Kochtemperatur aus dem Solarkollektor verdrangt, wodurch die Solaranlage bei weiterer solarer Strahlung nicht mehr betrieben werden kann, sondern erst nach der Abkühlung des Solarkollektors
Weiterhin sind Warmeaustauschsysteme bekannt, welche zum Frostschutz entleert werden und mit Lnertgas befüllt werden, wodurch vorgenannte Nachteile vermieden werden können, aber dafür Befüllungsetnnchtungen benotigt werden Welche auch teilweise zur Vermeidung von Temperarurdurchmischungen oder zur Entlüftung aufwandig gesteuert werden müssen ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 egt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Heizungsanlagen den Frostschutz einfach und sicher zu gewährleisten, so dass eine Heizungsanlage konzipiert werden kann, welche ohne oder mit reduzierten Wärmetauschern oder Absorbern zwischen Wärmequellen und Speichern und Warmeabgabeelementen auskommt Hieraus soll die Wirtschaftlichkeit zur Anbindung weiterer Warmeaustauschsysteme mit Schutzfunktionen und Warmefunktionen gesteigert werden, so dass regenerative Energiequellen besser genutzt werden können Darüber hinaus sollen weitere Betπebsf nktionen einer Heizungsanlage unterstutzt werden, wodurch sich Funktionserweiterungen und -Verbesserungen sowie Kostenoptimierungen vor allem im Zusammenhang mit regenerativer Energiegewinnung und -Speicherung ergeben sollen Vor allem soll die Anbindung von solaren Warmeerzeugem mit beliebigen Hohenschleifen ermöglicht werden, wobei der Wärmeaustausch mit dem Heizungssystem ohne Wärmetauscher auskommt Erfindungsgemaß wird die Aufgabe durch die in den Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelost, nämlich dadurch dass zum Betreiben von solaren und/oder stoffbetnebenen und/oder warmeabsorbierenden und/oder warmespeichemde Heizungsanlagen mindestens ein Fluid für mindestens eme Betπebsfunktion, wie Schutzfunktion, Waπnefunktion, ausgetauscht und/oder bereitgehalten wird, wobei ein direkter Warmetausch zwischen Medien, wie Fluiden, Gas und Fluid, Emulsion und Fluid, erfolgen kann und bei der Bereithaltung ohne Fluidaustausch erfolgt
BESTÄTIΘUWGS OP
Beim Betrieb der Heizungsanlage werden die Schurzfunktionen: Frostschutz, Kochschutz, Übertemperaturschutz, Korrosionsschutz mittels vorgenanntem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht. Weiterhin können Wärmefunktionen, wie Wärmeaustausch, Wärmetausch, Wärmespeicherung, Wärmeabsorbierung, Wärmeemittierung, solare Absorbierung, Wärmekollektion, Wärmeverteilung, Wärmenutzung, Laden, Bereitstellen, besser genutzt bzw. erweitert werden. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 42 angegeben. Gegenstand der Erfindung sind auch eine Einrichtungen für Heizungsanlagen insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 42, welchem sinngemäß die gleiche Aufgabe zu Grunde liegt wie dem Verfahren. Diese Aufgabe wird durch die in den Kennzeichen des Anspruchs 43 angegebenen Merkmalen gelöst, nämlich dadurch, dass eine Heizungsanlage mindestens eine der nachfolgenden Einrichtungen besitzt: Fluidaustauschvorrichtung, FlddbereiÄalteeinrichtung, Einrichtung zum direkten Wärmetausch zwischen Medien, Einrichtung zum Einleiten und/oder Ausleiten von Medien, Trer einrichtung, wie Emvtlsionsrückbildeeinrichtung, Emvtlsionsvermeideeinrichtung. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Heizungsanlage sind in den Ansprüchen 42 bis 50 angegeben. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Verwendung von Einrichtungen und/oder Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen in der Form, dass Einrichtungen und/oder Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 50 für eine kontrollierte Lüftung und/oder für regenerative Wärmenutzung verwendet werden. Bei der kontrollierten Lüftung kann beispielsweise die Zuluft zu Wärmetauschzwecken durch den Speicherwärmetauscher geleitet werden und diese Wärme von der Abluft wieder zugeführt werden. Gegenüber dem Stand der Technik der Wärmerückgewinnung mit Lufrluftwärmetauschern haben die Verfahren und Einrichtungen den Vorteil, dass die Luft gleichzeitig durch Wasser gefiltert werden kann, sowie der Speicherwärmetauscher zur Speicherung von Wärme beispielsweise aus der Luft genutzt werden kann. Im Folgenden wird das Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen an Hand der Zeichnungen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt zum Teil in schematischer Darstellung: Figurl: Fluidaustauscheinrichtung an einer solaren Heizungsanlage.
Figur2: Fluidaustauscheinrichtung mit Lade- und Bereitstellungseinrichtung und Fluidwärmetausch. Figur3: Fluidaustauscheinrichtung mit Hochtemperaturspeicher. Figur4: Anlage mit Fluidbereithaltung und Wärmetauschführung. Eine der Aufgabenstellung gemäße Ausführung eines Verfahrens zum Betreiben einer Heizungsanlage zeigt Figur 1. Hierbei wird im Speicher (7) und Inertgasbehälter (1) eine auf dem Speicherwasser (7) schwimmende Ölschicht (3) bereitgehalten. Der Rücklauf (2) eines Solarkollektorumlaufsystems mündet in der Ölschicht (3). Zum Frostschutz wird das Austauschabsperrventil (12) geschlossen und das Austauschventil (11) durch die Steuereinrichtung (13) geöffnet. Dadurch kann das Wasser im Solarkollektorurnlaufsystem durch die Schwerkraft in den Fluidaufnahmebehälter (10) entweichen, wodurch das Öl aus der Ölschicht (3) in das Solarkollektorurnlaufsystem gezogen wird.
Durch den Fluidunterscheidungssensor (8) kann die Steuereinrichtung erkennen, dass das Öl an dieser Stelle sicher angelangt ist, und die Steuereinrichtung kann das Austauschventil (11) schließen, so dass der Frostschutz durch das Öl in dem frostgefährdeten Teil des Umlaufsystems gewährleistet ist. Aber auch die Begrenzung des Fluidaufnahmebehälters (10), wodurch soviel Wasser entleert wird und Öl befüllt wird wie in den frostgefährdeten Teil des Wärmeaustauschsystems hineinpasst, genügt zur Herstellung des Frostschutzes.
Wenn von der Solarsteuerung eine Anforderung zum Wärmeaustausch mit dem Solarkollektor erfolgt, wird von der Steuereinrichtung (13) die Umwälzpumpe (9) gestartet und das Austauschventil (11) geöffnet. Hierdurch wird das enthaltene Wasser in das SolarkoUektorumlaufsystem gepumpt und das Öl in den Speicher zurückgewälzt. Nach einer definierten Zeit oder durch einen Pegelsensor im Fluidaufhahmebehälter (10) wird das Austauschventil (11) geschlossen und das Austauschabsperrventil (12) geöffnet, so dass die normale Umwälzung durch den Solarkollektor erfolgen kann. Das Auslösen des Frostschutzes kann über einen Temperatursensor (6) im Solarkollektor erfolgen, welchen die Steuereinrichtung (13) auswertet.
Die Fluidaustauschvorrichtung kann bei der Anlage in Figur 1 auch bei den Betriebsfunktionen Kochschutz oder Korrosionsschutz aktiviert werden. Durch die hohe Siedetemperatur des Öls ist der Kochschutz gewährleistet. Vorteilhaftweise bewirkt der Fluidaustausch auch, dass der Solarkollektor im Gegensatz zu fluidverdrängenden Systemen jederzeit wieder betrieben werden kann. Bei überdrucklosen Heizungssystemen kann mit Hilfe des Öls das Eindringen von Sauerstoff verhindert werden, da das Öl durch die höhere Dichte die Luft verdrängt und selbst keinen Sauerstoff aufnimmt, wodurch der Korrosionsschutz gewährleistet ist.
In Figur 2 sind am Beispiel eines Solarkreislaufs weitere vorteilhafte Weiterbildungen dargestellt, welche zusätzlich das temperaturgerechte Laden und Bereitstellen der Wärme im und aus dem Speicher mit Fluidwärmetausch ermöglichen. Da die Anlage in diesem Beispiel das Schutzfluid (17) auch als Wärmeträgerfmid betrieben wird, welches leichter als das Speicherfluid (36) ist, ist es sinnvoll den Wärmetauschkreis von oben nach unten zu betreiben, da dann das leichtere Wärmeträgerfluid im Speicher aufsteigen kann. Dies bedingt die Anbringung des Austauschabsperrventils (12) und des Fluidaufnahmebehälters (10) vor der Pumpe, sowie den Einsatz eines Rückschlagventils (25) an der Leitung zum Speicher. Im Unterschied zur Anlage in Figur 1 wird das Austauschabsperrventil aber erst beim Zurückpumpen des Fluids aus dem Fluidaufhahmebehälter in den Speicher geschlossen und zum Umwälzen im Wärmeaustauschkreis wieder geöffnet, wenn das Austausch ventil (11) geschlossen ist. Der Rücklauf von Fluid aus dem Speicher (36) wir durch das Rückschlagventil (25) verhindert. Im Speicher ist eine Fl dberei&alteemrichtung mit Verteilfunktion (21) und eine positionierbare Fluidbereithalteeinrichtung mit Auffangfunktion (19) und mit einer flexiblen Leitung (18) zum
Vorlauf des Wärmekreises (16) angebracht. Eine zusätzliche Leitung (14) zum Vorlauf des Wärmekreislaufs, welche mit einem Ventil (15) verschließbar ist, mündet in einer Bereithaltungsschicht für das Schutzfluid (17).
Der Wärmekreislauf des Solarkollektors kann mit einem Wärmeträgerfluid (z. B.: Öl) betrieben werden, welches leichter ist als das Speicherfluid (z. B.: Wasser), frostsicher, kochsicher und korrosionssicher. Die Bereimalteeinrichtungen (21,19) halten das Wärmeträgerfluid beim Umwälzen im Kreislauf. Die Bereimalteeinrichtung mit Verteilfunktion (19) wird dabei von der Pumpe (9) gefüllt und entleert sich über den Rand des nach unten offenen Behälters, so dass sich ein Fluidvorhang bildet, welcher im Speicher nach oben aufsteigt. Durch den dünnen Vorhang ergeben sich ein guter Wärmetausch und Wärmeübergang an das Speicherfluid. Der Wärmetausch kann auch noch gesteigert werden, indem am unteren Rand der Bereithaltevorrichtung mehrere Vorhänge mit Hilfe von Schlitzen oder viele dünne Strömungen mit Löchern gebildet werden. Die Bereimalteeinrichtung (21) ist aber so ausgeführt, dass sich diese nie vollständig mit dem leichteren Wärmeträgerfluid entleeren kann. Durch die Mündung des Speichervorlaufs im Bereich des Wärmeträgerfluids kann auch kein Speicherfluid in den Wärmeaustauschkreis gelangen, da der Rückfluss auch durch das Rückschlagventil (25) verhindert ist.
Die Bereim tungseinrichtung mit Auffangvorrichtung (19) ist so ausgeführt, dass sie über die Verteileirrrichtung (19) überlappend ist und somit das Wärmeträgerfluid garantiert aufgefangen wird und über die flexible Leitung (18) in den Vorlauf des Wärmeaustauschkreises wieder überführt wird. Die Auffangvorrichtung (19) ist ebenfalls als nach unten offener Behälter ausgeführt.
Beim Fluidwärmetausch im Speicher ergibt sich allerdings das Problem, dass sich durch die freie Strömung der Fluide ineinander Emulsionen bilden können, wodurch langsam das Wärmeträgerfluid aus dem Wärmeaustauschkreis verdrängt wird und Speicherwasser in den Wärmetauschkreis gelangen würde, was die Schutzfunktionen verschlechtern würde. Dies Problem wird dadurch gelöst, dass sich genügend Wärmeträgerfluid in der Bereimalteeinrichtung (19) befindet, so dass sich Ruhezeiten des Wärmeträgerfluids in der Bereimalteeinrichtungergeben und die Emulsionen sich somit zurückbilden können. Weiterhin wird die Dichte des Wärmeträgerfluids mit einem Sensor (20) überwacht. Sollte hierbei festgestellt werden, dass sich zu viel Wasser in der Bereimalteeinrichtung (19) befindet, kann die Steuerung (13) die Bereimalteeinrichtung (19) nach oben in die obere Wärmeträgerfluidschicht (17) positionieren und sich vollständig mit neuem Wärmeträgerfluid befüllen. Dadurch dass die
Wärmeträgerfluidschicht (17) die meiste Zeit ruhend ist, sind hier die Emulsionen zurückgebildet und das Wärmeträgerfluid besitzt seine vollen Schutzeigenschaften.
Außerdem kann dieses Problem auch dadurch gelöst werden, indem die Bereimalteeinrichtung (19) so austariert wird, dass sie sich bei voller Befüllung mit Wärmeträgerfluid in der Schwebe befindet und bei zu viel Wasserinhalt absinkt. Dann wird bei einer bestimmten Position der Bereithalteemrichtung das Ventil (15) durch die nach unten gezogene Leitung geöffnet und laufend Wärmeträgerfluid aus der
Wärmeträgerfluidschicht (17) in den Wärmeträgerkreislauf nachgepumpt, so dass das Wasser nach unten aus der Bereimalteeirrrichtung herausgedrängt wird.
Zur Optimierung des Wärmeaustauschs könnte man das Speicherfluid Wasser auch zum Wärmeaustausch verwenden. Beispielsweise bei hohen Temperaturen mit dem Wärmeträgerfluid Öl und bei niedrigeren Temperaturen mit Wasser als Wärmeträgerfluid fahren. Dies würde einerseits Betriebsenergie einsparen, da bei niedrigem Temperaturniveau viel Wärmeträgerfluid umgewälzt werden muss bis eine entsprechende Energiemenge geerntet ist und Wasser eine höhere Speicherdichte hat und gegenüber Öl weniger Fluid umgewälzt werden muss. Bei hohen Temperaturniveaus, wo dieser Nachteil des Öls auf Grund der höheren Energiemenge nicht so gravierend ist, kann der Vorteil des sichereren Betriebs mit Öl als Wärmeträger auf Grund fehlender Gasblasen genutzt werden. Weiterhin können höhere Temperaturen geerntet werden und beispielsweise in einem Feststoffspeicher gespeichert werden, wo keine Kochgefahr besteht. Zur Verwendung von Speicherfluid als Wärmeträgerfluid kann beispielsweise das Wärmeträgerfluid Öl mit Hilfe eines Ventils oben an der Bereitstellungseijnrichtung (19) abgelassen werden. Durch weiteres Umwälzen füllt sich die Bereitstellungseinrichtung (19) und der Wärmeaustauschkreis mit Speicherfluid. In der Bereitstellungseinrichtung (21) wird sich weiterhin Öl befinden. Das schwerere Wasser wird aber nach unten Herauslaufen und sich in Richtung der gleichen Dichte bewegen. Zum Schutz des Wärmetausauschsystems muss die Fluidaustauscheinrichtung die Fluide allerdings wieder austauschen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Ventil (15) durch Absenken der Bereithalteeinrichtung (19) geöffnet wird und mittels der Pumpe oder durch Schwerkraftaustausch des Fluidaustauschsystems das Fluid sicher ausgetauscht wird.
Die Fluidbereithalteeinrichtungen (19,21) können auch im Speicher positionierbar ausgeführt werden. Beispielsweise dadurch, dass diese austariert sind, so dass sie bei Strömungsstillstand mit geringer Geschwindigkeit nach unten im Speicher abtauchen und bei einer Strömung durch die erzeugte Strömung der Umwälzpumpe (9) nach oben positioniert werden. Sollen die
FluidbereitJhalteeiririchtungen (19,21) eine Position halten, können sie arretiert werden, beispielsweise mit Hilfe einer elektromagnetischen Arretierung. Die untere Fluidbereithaltungseinrichtung (21) kann durch die Strömung besonders effektiv positioniert werden, da diese als Prallplatte zur Sfrömungsführung wirkt. Bei der oberen Bereimalteeinrichtung (19) ist der Pralleffekt auf Grund der Verteilfunktion der Bereithalteemrichtung (21) gering. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass die untere Bereithalteeinrichtung (21) die obere Bereithalteeinrichtung (19) durch Kontakt nach oben positioniert und die untere Bereithalteeinrichtung (21) anschließend wieder nach unten in ihre Position durch den Abtrieb bewegt wird. Auch mit einer Prallplatte in der Leitung (18) zur Bereimalteeinrichtung (19) kann dieses Problem gelöst werden. Durch diese Positionierung kann eine beliebige Schicht mit einer beliebigen Schichtdicke zum
Wärmetausch gewählt werden. Dadurch kann das Wärmetauschfluid einerseits mit einer gezielten
Temperatur dem Wärmeaustauschsystem zur Verfügung gestellt werden und andererseits der Speicher definiert entladen und beladen wird. Dadurch wird eine unnötige Durchmischung des Speichers vermieden, wodurch gegenüber herkömmlichen Ladeeinrichtungen das Temperaturniveau des Speichers bestmöglichst erhalten und geladen wird. Auch eine By-Pass-Funktion ist möglich, indem die Bereithalteemrichtung (21) in die Bereithalteeinrichtung (19) hineinpositioniert wird, wodurch auch eine geringere Temperatur als im Speicher vorhanden zur Verfügung gestellt werden kann, oder ein höheres Temperaturniveau gewonnen werden kann, als bei einem einmaligen Umlauf des Wärmeträgers möglich wäre. In der Figur 3 wird eine Anwendung des Fluidaustauschs mit einem Hochtemperaturspeicher gezeigt. Erfmdungsgemäß ist der Hochtemperaturspeicher (31) in einen normalen Speicher (36) integriert und die Wärmeerzeugung hier ein Kollektor (4) kann für beide Speicher genutzt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da einerseits die Verluste des Hochtemperaturspeichers durch die geringere Temperaturdifferenz zum Normalspeicher gegenüber einem externen Hochtemperaturspeicher verringert werden und die noch im Hochtemperaturspeicher entstehenden Verluste im Normalspeicher verwertet werden. Außerdem kann durch die gemeinsame Nutzung des Kollektors bei voller solarer Strahlung der Hochtemperaturspeicher geladen werden und bei eingeschränkter solarer Strahlung der Normalspeicher, wodurch die Wirtschaftlichkeit gegenüber von getrennten Systemen gesteigert wird. Vorteilhaft ist hierbei die Verwendung von Öl als Wärmeträgerfluid und Wärmespeicherfluid für die Hochtemperaturfunktion, da Öle wesentlich höhere Siedepunkte haben als beispielsweise Wasser. Für den Normalspeicher besteht die Möglichkeit Wasser oder Öl als Wärmeträger und Wasser als Speicherfluid zu verwenden, sowie das Öl als Schutzfluid zu nutzen, wie in Figur 2 beschrieben. Der Hochtemperaturspeicher (31) ist gegenüber dem Normalspeicher (36) wärmeisoliert. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Behälterwand aus Schaumglas erfolgen, wobei die Oberflächen versiegelt sind, z.B. mit einer Glasschicht oder Metallschicht. Das im Speicher ankommende Fluid wird in der Huidbereithalteeiririchtung (35) zum direkten Wärmetausch verteilt. Kommt Wasser aus dem Wärmeaustauschsystem (4) würde es im Speicherwasser des Normalspeichers je nach Temperaturdifferenz aufsteigen oder absteigen. In den Hochtemperaturspeicher (31) kann auch bei offener Öffnung (32) kein Wasser gelangen, da dieser mit Öl gefüllt ist und dieses leichter als Wasser ist. Wird durch das Wärmeaustauschsystem (4) Öl umgewälzt, wird dieses bei offener Öffnung (32) des Hochtemperaturspeichers (31) auch durch diesen umgewälzt und gibt die Wärme ab oder nimmt sie auf. Bei hohen Temperaturen des Öls würde das heiße Öl das Speicherwasser zum Verdampfen bringen und dadurch die Umwälzung stören. Dies kann vermieden werden, indem die Öffnung (32) etwas tiefer angelegt ist, als die Bereimalteeinrichtung (35), welche genau in die Öffnung (32) passt. Dadurch kann die Bereithalteeinrichtung (35) in die Öffnung (32) hrneinpositioniert werden, wodurch einerseits eine Öffnung zum
Hochtemperaturspeicher (35) bleibt aber die Strömung nur im Öl erfolgt. Durch eine entsprechend
dicke Ölschicht nach unten zum Wasser ist eine Isolierung während der Fluidumwälzung gegeben, so dass das Wasser nicht zum Verdampfen kommt. Außerdem kann durch die Positionierung der Bereithaltung (35) die Öffnung (32) verschlossen werden, so dass auch eine Ölumwälzung durch den Normalspeicher (36) erfolgen kann, wodurch der optimierte Wärmeaustausch im Wärmeaustauschsystem (4) ermöglicht wird.
Hierbei wird das Öl über die Fluidleitbleche (33,34) in einen Bereich des Normalspeichers (36) geleitet, dass es durch die Fluidbereimalteeinrichtung mit Auffangfunktion (29) aufgefangen werden kann und dem Wärmeaustauschsystem (4) wieder zugeführt werden kann. Die Bereithalteemrichtung (29) ist als um den Hochtemperaturspeicher umlaufende Rinne ausgeführt hat aber ansonsten die gleiche Funktion wie die Bereithalteeirmchtung (19) in Figur 2. Auch das Ventil (26), die Ölschicht (27), die Leitungen (28,22,23) sowie die Einrichtungen im Wärmeaustauschsystem (4) haben die gleiche Funktion wie in Figur 2.
Die Schichtdicke wäre allerdings nicht völlig frei wählbar, da die Bereithalteeinrichtung (35) nur eingeschränkt positionierbar ist. Dies kann jedoch durch eine zusätzliche Bereithalteeinrichtung in der Form von der Bereimalteeinrichtung (29) erreicht werden, allerdings etwas kleiner ausgeführt. Hierbei sollten aber die Leiteinrichtungen (33,34) die Strömung gebündelt leiten, so dass nur ein geringer Wärmetausch erfolgen kann und erst durch eine Verteilung der Strömung in der zusätzlichen Bereimalteeinrichtung der Wärmetausch erfolgt. In der Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt bei welchem die Heizungsanlage mit einer Fluidbereithaltung und einer Wärmetauschführung ausgerüstet ist. Im Gegensatz zu Figur 1 wird das Schutzfluid dabei ständig zumindest teilweise im Wärmeaustauschsystem (4) gehalten und ist somit auch Wärmeträgerfluid. Hierdurch wird auch die Fluidaustauscheinrichtung eingespart. Allerdings ist dann das Wärmeträgerfluid beispielsweise Öl, welches nicht die hohe Wärmedichte von Wasser besitzt, so dass gegenüber Wasser zum Wärmetausch mehr Öl umgewälzt werden muss, was eine etwas höhere Betriebsenergie bedeutet. Dies kann beispielsweise für Einfachsolarkollektoren oder für Heizungskreisläufe mit geringem Umlauf angewendet werden.
Erreicht wird dies dadurch, dass eine Fluidbereimdteinrichtung (44) in den Speicher eingebaut ist, wobei sich das Entleerungsrohr (46) und das Befüllungsrohr (45) überlappen, so dass sich im Fluidbereithaltungsbehälter (44) immer Schutzfluid befindet und dadurch dass der Vorlauf (16) des Wärmeaustauschsystems ebenfalls in das Schutzfluid (17) eintaucht befindet sich im Wärmeaustauschsystem ebenfalls immer Schutzfluid. Hierdurch wird der Frostschutz, Korrosionsschutz sowie der Kochschutz im Wärmeaustauschsystem (4) erreicht. Der Wärmetausch im Speicher (3) erfolgt durch den direkten Wärmetausch von Fluiden, wobei das Wärmeträgerfluid mittels mäanderformiger Stiömungsfuhrung (39) durch den Speicher geführt wird. Durch diese Wegverlängerung des Wärmeträgerfluids ist ein optimaler Wärmetausch möglich. Die
Zuführung der Strömung und die Ableitung der Strömung zur und von der wärmetauschenden Strömungsf hrung (39) wird mit einer gebündelten Strömung (43,37) durchgeführt. Dies wird mittels einer bündelnden Entleerung (46, 38) aus der Fluidbereithaltung (44) und einer Sarrurieleinrichtung an der wärmetauschenden Fluidleiteinrichtung (39) erreicht. Dadurch wird erreicht, dass der Wärmetausch möglichst nur im Bereich der Leiteinrichtung (39) erfolgt.
Mit Hilfe der
(42) wird die gebündelte Strömung (43) aufgefangen und beispielsweise in einen dünnen Strömungsvorhang verteilt und auf die Leiteinrichtung übergeleitet. Durch den dünnen Strömungsvorhang (40) und die strukturierte Oberfläche der Leiteinrichtung ergibt sich ein guter Wärmetausch bei geringem Materialeinsatz. Die Leitbleche (42) verhindern das Abfließen der Strömung von der wärmetauschenden Strömungsführung (39).
Durch die Positionierung der wärmetauschenden Strömungsführung (39) im Speicher kann eine beliebige Schicht mit einer beliebigen Schichtdicke zum Wärmetausch gewählt werden. Dadurch kann das Wärmetauschfluid einerseits mit einer gezielten Temperatur dem Wärmeaustauschsystem zur Verfügung gestellt werden und andererseits der Speicher definiert entladen und beladen werden mit den bei Figur 2 beschriebenen Vorteilen. Die Schichtdicke der Strömungsführung kann mit Hilfe einer unteren Arretierung und einer oberen Arretierung gewählt werden, indem diese einmal das obere Ende der Strömungsführung (39) und zu einem andern Zeitpunkt das untere Ende der Strömungsführung (39) positioniert wird. Die Positionierung in eine Schicht erfolgt dann vorteilhafter weise ebenfalls in zwei Schritten, indem ebenfalls die beiden Enden der Strömungsführung (39) nacheinander positioniert werden. Die Austarierung eines solchen dynamischen Systems, wo der Auftrieb oder Abtrieb durch wechselnde Fluidinhalte nicht genau definiert ist, kann Probleme bereiten. Dies wird dadurch gelöst, dass die positionierbare Sfrömv gsführung so austariert ist, dass sie ohne leichteres Fluid nach unten positioniert und mit leichterem Fluid nach oben positioniert, so dass bei freigegebener Arretierung und bei Umwälzungsstillstand die Stiömungsführung nach unten positioniert und bei Umwälzung nach oben.
Mittels der Bereithaltung und des Austausche von Medien können Medien mit mindestens einer unterschiedlichen Eigenschaft, wie Wärmespeicherdichte, Verdampfungstemperatur, Verdunstungseigenschaft, Gefriertemperatur, Sauerstoffaufnahme, Sauerstoffabweisung. Absorptionseigenschaft, Emissionseigenschaft, Dichte, Viskosität, Speicherkapazität,
Wärmeleitfähigkeit, Mischungseigenschaften für die jeweilige Betriebsfunktion genau zugeschnitten werden, wodurch diese optimal betrieben werden kann. Hierdurch kann der Wärmeträger beispielsweise für die optimale Speicherung und/oder Wärmegewinnung sowie für wirtschaftlichen Wärmeaustausch ausgelegt werden, wobei daneben Schutzfunktionen erreicht werden können.
Dadurch, dass die Schutzfunktion die Flüssighaltung des Fluids und/oder Korrosionsschutz bewirkt, können regenerative Heizungsanlagen mit höheren Temperaturen betrieben werden, ohne dass dazu Drucksysteme benutzt werden müssen.
Vorteilhaft für eine einfache Ausführung ist das Verfahren, dass als Fluide vorwiegend Wasser (7,36) und/oder Öl (3, 17,27,31,35,44,43,40,37, 19,21,29), wie Paraffinöl, Mineralöl, synthetisches Öl, verwendet werden. Hierdurch wird hohe Speicherdichte durch das Wasser, sowie Frostschutz, Kochschutz und Übertemperaturschutz durch den Wärmeträger Öl erreicht. Bei Verwendung von Paraffinöl wird ein guter Korrosionsschutz gesichert, da Paraffinöl eine inerte Flüssigkeit ist und mit dieser die Bauteile benetzt werden. Nutzbringend ist auch das Verfahren, dass mindestens ein Medium in mindestens einem medienspeichernden Bereich einer Heizungsanlage bereitgehalten wird und/oder ausgetauscht wird, wie mit Abtrennungen, Behältnissen mit Öffnungen mit oder ohne Ventil in medienenthaltenden Behältern. Hierdurch können neben Fluiden auch Gase oder spezielle Fluide für Wärmefunktionen oder Schutzfunktionen bereitgehalten und/oder ausgetauscht werden. Dabei können medienspeichernde Bereiche, wie Inertgasbehälter (1), Fluidwarmespeicher (7,36),
Fluidspeicherwärmetauscher, Heizkessel, Fluidbehälter, Ladeeinrichtung, Bereitstellungseinrichtung, Fluidaustauscheinrichtung, Heizkessel, Fluidaustauschleitungen, Tauschender Bereich, Speicher, Fluidkiesspeicher in ihren Betriebsfunktionen unterstützt werden. Beispielsweise der Gasiransport innerhalb von Öl zur Entlüftung oder zum Wärmetausch ist hierdurch gegeben. Mittels des Verfahrens, dass die Bereithaltung von Medien schwimmend (3,17,27) und/oder tauchend (19,21,29,31,35) in Fluiden (7,36) erfolgt, können einerseits einfache Ausführungen einer solchen Heizungsanlage und andererseits komplexere Funktionalität gewährleistet werden. Dies wird vorteilhafter Weise erreicht, indem die Bereithaltung mindestens einer der nachfolgenden Funktion ausführt: Stiömungsführung (21,19,35,29,38,42,44), Strömungsformung (21,35,44,42,38), Laden (21,35,44), Bereitstellen (19,29,38,62,68), Mediensammlung, Medientrennung. Das Verfahren, wobei das Austauschen von Medien mittels gespeicherten Energien, wie Fluidpegeldifferenzen (7,10;36,10), Druckdifferenzen und/oder erzeugungsfreien Energien, wie Schwerkraft, Schwerkraftdifferenzen, Auftrieb, Abtrieb, erfolgt, gewährleistet das sichere Austauschen von Medien. Außerdem kann die Umwälzung und damit ein Austauschvorgang in einer Richtung in einem Medienaustauschsystem mit einer Pumpe erfolgen, während der Austauschvorgang in eine Schutzfunktion mit den vorgenannten Energien durchgeführt werden kann. Durch das Verfahren, dass das Austauschen von Fluiden durch Aufnahme mindestens eines Fluids in einen Behälter (10) erfolgt, können Heizungssysteme mit einem höherliegenden Fluidpegel den Austausch von Medien durchführen. Der Behälter (10) ist in jeder Höhe unterhalb des Fluidpegels anbringbar und damit jedes fluidpegelbehaftetes Heizungssystem für den Austausch geeignet. Der
Behälter (10) kann ein eigener Austauschbehälter oder ein anderer fluidaufhahmefähiger Behälter, wie Fluidspeicher, Speicherwärmetauscher, Inertgasbehälter, Heizkessel, sein. Besonders vorteilhaft ist, dass beim Austauschen von Fluiden mindestens ein weiteres Medium (3, 17,27) nachgezogen wird. Hierdurch können Umlaufsysteme mit höhenunterschiedlichen Schleifen mit Schutefunktionen versehen werden. Hierdurch können beispielsweise Solarkollektoren mit allen möglichen Verschaltungen der Absorber angeschlossen werden. Beim Stand der Technik, wo eine Entleerung von Solarumlaufsystemen erfolgt, können diese nur Umlaufsysteme mit einem Gefalle in zwei Richtungen d.h. ohne Höhenschleifen mit Frostschutz versehen werden. Bei Solarumlaufsystemen mit einer oder zwei Richtung der Steigung im Schutzbereich genügt die Verdrängung des Wärmeträgerfluids durch ein Schutzfluid. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein gegenüber dem Wärmeträgerfluid leichteres oder schwereres Schutzfluid von unten oder von oben zugelassen wird. Dadurch kann bei kostengeprägten Heizungsanlagen der Austauschbehälter (10) entfallen. Dadurch, dass der Austausch von Medien mit einer Austauschströmung erfolgt, welche dem Auftrieb des leichteren Mediums im dichteren Medium entgegenwirkt, wird erreicht, dass das gesamte Medium in einem Umlaufsystem ausgetauscht wird. In Umkeh unkten kann sich das auszutauschend Medium nicht sammeln, da es durch die entsprechend große Strömung mitgerissen wird. Mit dem nutzbringenden Verfahren, dass der Austausch der Fluide beendet wird, wenn ein Schutzfluid einen definierten Punkt (8) im Wärmeaustauschsystem (4) überschreitet, wird gewährleistet, dass das Umlaufsystem sicher mit einem Schutzfluid befüllt ist. Dies kann mittels der Detektion des
Schutzfluids mit einem Dichtesensor und/oder mittels Auffangen einer definierte Menge an Fluid (10) und/oder mittels der Ermittlung einer definierten fehlenden Menge an Fluid in einem Bereich
(3, 17,27) erreicht werden.
Durch den Austausch von Gas wird das Durchschleusen von wärmetragenden Gasmedien erreicht, wodurch ein kosten günstige Wärmefunktionen mit einem Heizungssystem bewerkstelligt werden können.
Mit Hilfe des Verfahrens, dass mindestens eine Leitung eines Wärmeaustauschsystems (4) in ein gelagertes Fluid eingetaucht (2) ist oder eingebracht oder dazugeschaltet (14,26) werden kann, wird der Austausch des Fluids vorbereitet, und das auszutauschende Fluid kann in fluidspeichernden Heizungskomponenten gelagert werden.
Mit Hilfe des Verfahrens, dass der Austausch durch mindestens ein nachgiebiges Element ermöglicht wird, wie Membrane, Gasbereich, kann der Austausch mit geringer Energie und in druckbehafteten oder überdrucklosen oder fluidpegelbehafteten Heizungsanlagen erfolgen. Hierbei gibt dieses Element jeweils beim Austausch nach, so dass der Austauschbehälter (10) befüllt und entleert werden kann. Das nachgiebige Element kann sich dabei im Speicher oder in der Bereimalteeinrichtung befinden.
Bei der Verwendung von Paraffinölen als Schutzfluid in frostgefährdeten Bereichen tritt das Problem auf, dass vorwiegend in isolierten Bereichen Kälte eingeleitet wird und diese durch die Isolierung gehalten wird und somit zähflüssiges Öl in diesem Bereich haftet, so dass der Austausch d.h. der Start nach dem Frost nur mit großem Pumpendruck möglich wäre. Bei kleineren isolierten Kältebereichen kann dieses Problem wirtschaftlich durch Einsatz von Verdrängerpumpen gelöst werden, welche einen entsprechenden Druck aufbringen können. Andernfalls ist das Verfahren, dass Warmeaustauschsysteme oder Teile davon Temperatur anhebbar und/oder speicherbar sind, zur Lösung dieses Problems geeignet. Einfache Realisierungsmöglichkeiten dafür sind die solare Erwärmung aus einem Kollektor oder mittels Transparenter Wärmedämmung oder aus einem Wärmespeicher. Die Wärmeübertragung kann dabei mittels Luft und Zwischenräumen in isolierten Kältebereichen erfolgen, wo die Luft in die Zwischenräume eingelassen wird und/oder zirkuliert. Dieses Verfahren kann auch dazu genutzt werden die Temperatur über dem Gefrier oder kritischen Zähflüssigkeitstemperatir unkt zu halten, wenn dies nicht zu Energieaufwendig ist, beispielsweise bei geringem Frost und/oder hoher Isolierung. Mit Hilfe des Verfahrens, dass Aktionen zum sicheren Austausch, wie Herstellung einer Verbindung vom zu schützenden Bereich (4) zum Schutzfluid (17,27), Positionierung von
Bereimalteeinrichtungen, Ventilbetätigungen an Austauschsystemen, mittels der sicheren Energien aus Anspruch 0 hergestellt wird, kann der Austausch bei Schutzfunktionen sicher gewährleistete werden ohne dass Energie im Schutzfall zugeführt werden muss. Beispielsweise mittels Ventilen (15,26) oder positionierbaren Leitungen bewegt durch Auftriebs oder Abtriebskörper (19,29) und/oder bewegt durch die Fluidpegeldifferenz von Speicher oder Speicherwärmetauscher und Fluidaufhahmebehälter (10) und/oder bewegt durch die Druckdifferenz von Speicher oder Speicherwärmetauscher und Fluidaufhahmebehälter kann der Austausch sicher erfolgen. Weitere Sicherheit bringt, dass zum sicheren Austausch die An- und oder Abwesenheit der Fluide in der Heizungsanlage und/oder in Bereichen einer Heizungsanlage überwacht werden. Dies kann mit einem Auftriebssensor (8), Abtriebssensor, Leitfähigkeitssensor, Fluidpegelsensor, Fluidanwesenheitssensor, Dichtesensor, Fluidmengenmessensor erfolgen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass im Schutzfall in einem zu schützenden Bereich das Schutzfluid durchgängig eingebracht ist. Signifikante Sicherheit wird durch das Verfahren erreicht, dass zum sicheren Fluidaustausch mit redundanten Maßnahmen, wie redundante Elemente, Redundante Vorgänge, autarke Zusatzeinrichtungen, der Austausch sicher gewährleistet wird. Redundante Elemente können aus Thermostate , Temperatursensoren, ventilgesteuerte Entleerungsleitungen und/oder Austauschleitungen, Auswerteeinheiten von Sensoren, Fluidanwesenheitssensoren oder Fluidabwesenheitssensoren mit und ohne ventilgesteuerter Entleerungsleitung und/oder
Austauschleitungen, Steuerungen bestehen. Redundante Vorgänge können Wiederholvorgänge, wie
Austauschwiederholungen, wiederholte Ansteuerung von redundanten Austauschvorrichtungen, oder Vorgänge zum Beheben von FeUfunktionen, wie Protokollierung von FeUfunktionen, Spülvorgänge, sein. Autarke Zusatzeinrichtungen können beispielsweise mit einem Thermostat und einer Auswerteeinheit realisiert werden, welche einen sicheren Zustand herstellt. Gesteigerte Sicherheit wird auch dadurch erreicht, dass die Ansteuerspannung für sicherheitsrelevante Aktoren, wie Pumpen (9), Austauscheinrichtungen, Ventile (11,12), über eine Kettenverschaltung über mindestens ein redundantes System, wie Steuerung, Thermostat, Auswerteeinheit erfolgt, und die Zustimmung für die Ansteuerspannung von allen Systemen erfolgt, und der Übergang in den Sicheren Zustand der Ansteuerspannung bereits bei der Wegnahme einer Zustimmung eines Systems erfolgt. Hierdurch können bei FeMfunktionen von Steuereinrichtungen ebenfalls sichere Zustände hergestellt werden.
Hoher Wirkungsgrad entsteht durch das Verfahren, dass der direkte Wärmetausch über mindestens eine Strömung (21-19, 35-33-29,40) und/oder über mindestens einen speichernden Bereich (21,19,35,29) der Medien erfolgt. Die Steigerung der Wärmetauschleistung wird erfindungsgemäß dadurch ausgelöst, dass der
Wärmetausch mittels mindestens einer Stiömungsführung (21,35,44,39) und/oder Strömungsformung (21,35,42) durchgeführt und/oder intensiviert wird. Hierdurch kann eine Wegverlängerung und/oder eine größere Wärmetauschoberfläche des Wärmeträgers erreicht werden. Auch eine Durchmischung der Wärmeträger ist hierdurch möglich. Die Stiömungsführung wird vorteilhafter Weise so ausgeführt, dass mindestens eine Strömung der Medien frei in einem Medium (35-29,37,43) und/oder teilweise frei (39), wie an Leitblechen, Leitrinnen, Leitfolien, und/oder eingebettet, wie in biegeschlaffe Verbindungen (60,70), in anderen Medien, geführt wird. Hierdurch wird bei einerseits eine genau definierter Temperaturraum erreicht und andererseits große Wärmetauschflächen bei kleinem Raum erreicht. Mit Hilfe der Führung durch fluidspeichernde Bereiche von freien oder teilweise freien Strömungen werden einerseits konstante Strömungen und Aufteilung der Strömungen erreicht und andererseits kann der speichernde Bereich auch als Speicherwärmetauscher wirken. Dadurch, dass die Strömungsführung (39) und/oder Strömungseinleitung mit der Neigung zur Horizontalen geändert wird, wie eingestellt, geregelt, gesteuert wird, kann eine Verwirbelung erzeugt werden oder es können Sttömungsführungen hinsichtlich ihres zu durchströmenden Raumes geändert werden, wodurch beispielsweise wählbar durchströmte Schichtdicken realisiert werden. Demzufolge, dass die Strömungsführung (39) mäanderförmig und/oder spiralförmig durch den medienspeichernden Bereich erfolgt, können zusammenhängende Strömungsführungen realisiert werden, wobei bei geringem Raum eine große wärmetauschende Fläche erzeugt werden kann. Wärmetauschende Beeinflussungen werden dadurch verwirklicht, dass die Strömungsführung (39) und/oder Strömungseinleitung (21,35,42) strömungsbeeinflussende, wie beschleunigende,
verzögernde, verwirbelnde, wegverlängernde, oberflächenvergrößernde Strömungen bewirkt. Dies kann mittels Strukturen an Leitblechen und/oder drehbaren Strömungsfoπneinrichtungen und/oder laminare Strömungen unterstützt werden. Auch mit Rinnen, Wölbungen, Strömungsgeschwindigkeiten beeinflussende Neigungen, Rundungen, Beruhigiingszonen, mengengeregelte Beruhigungszonen kann die Strömung beeinflusst werden, so dass sie laminar geführt und/oder verteilt werden kann.
Vorteilhaftes Laden und oder Bereitstellen von Wärme ermöglicht das Verfahren, dass mindestens eines der nachfolgenden Elemente: Bereithaltung (21,35,44), Sammlung 19,29,32,38), Strömungsformung (21,35,44,42,38), Strömungsformen (37,43,40), Stiömungsfü rrung (21,35,44), Überleitung (33,34,41), Stiömungsumlenkung, biegeschlaffe Führung, Sensoren (20,30), Medientrennung, zu Stiömungsleiteinrichtungen für mindestens eine Wärmeftrnktionen genutzt wird. Dadurch kann das Laden in Temperaturräume erfolgen und Wärme kann temperaturgerecht mit genau definiertem Temperaturniveau ohne Durchmischung eines Mediums bereitgestellt werden. Nutzbringend für einen guten Wärmetausch bzw. für minimalen Wärmetausch je nach Ort der Strömung ist das Verfahren, dass mindestens eine Strömung geformt wird, wie zentrierte (43,37) und/oder verteilte (21,35,40) Strömung. Hierdurch kann eine Strömung mit großer Oberfläche oder mit lriinimierter Oberfläche sowie verwirbelte oder laminare Strömung erzeugt werden. Dadurch können Strömungen zu bzw. von einen Temperaturraum frei mit geringstem Wärmetausch und Strömungen in einem Temperaturraum mit großer Leistung des Wärmetauschs realisiert werden. Für die Variabilität des Wärmetauschs ist das Verfahren sinnvoll mit dem die Strömungsfuhrung und/oder Strömung variabel hinsichtlich der Form und/oder in mehreren Formen erfolgt.
Beispielsweise Strömungen mit zentrierter und geringer Oberfläche (43,37) und/oder flächig (40) und/oder strahlenförmig mit großer Oberfläche und/oder in Form von Blasen oder Tropfen und/oder mit unterschiedlichen Querschnitten. Strömungsvorhängen und/oder Strömungsrinsalen und/oder Strömungsstrahlen und/oder ttopfenformigen und/oder blasenformigen und oder impulsartigen Strömungen und/oder in dispergierten Formen, wie in Sprühform, Regenform, Berieselungsform, und/oder benetzten Formen. Durch Änderung der Formen oder der Anzahl der Formen kann auch eine Anpassung der Wärmetauschleistung erfolgen, beispielsweise zur temperaturgerechten Bereitstellung. Mittels des Verfahrens, dass Mündungen und/oder Stiömvmgsfoπnungseinrichtungen von Medienleitungen drehbar und/oder schwenkbar sind, vorwiegend von der Fluidströmung angetrieben, können Medienvermischung oder das wahlweise Anvisieren von unterschiedlichen Einrichtungen, wie Bereithalteeinrichtungen, Stiömvmgsführungseinrichtungen, Beritstellurigseinrichtungen, Ladeeinrichtungen, mit der Strömung realisiert werden.
Zur Lösung von Emulsionsproblemen ist vorteilhaft, dass eine Emulsionsrückbildung in der Anlage gefördert und/oder eine Emulsionsbildung vermieden wird. Beispielsweise kann dies mittels sammelnder Bereiche (3,17,19,21,27,29,35,42,38) und/oder verengenden Austritten der Fluide (38), wie Trichter, Trichter mit Austritten mit einer geringen Neigung gegenüber der Horizontalen,
Rückführungen in den sammelnden Bereich aus dem unteren oder oberen Bereich der Austrittsführung, strömungsberuhigte Bereiche, große Grenzflächen zwischen den Fluiden, Ruhezeiten von Fluiden vor einer erneuten Umwälzung, Rückführungen aus Grenzbereichen, separierende Einrichtungen, wie dichteabhängige schwimmende Scheidewände, laminare Stiömungsführung erfolgen.
Das Verfahren mit dem das Laden und/oder Bereitstellen von Medien mit positionierbaren Stiömungsumlenkungen und/oder mit festen Stiömungsumlenkungen erfolgt, welche durch die Stiömungsführung angeströmt werden, bringt eine einfache und wirtschaftliche Realisierung solcher Funktionen, Hierbei wird beispielsweise eine Strömung mit geringer Oberfläche nach oben auf eine Strömungsumlenkung gerichtet, und diese Strömung in eine horizontale und oberflächenvergrößerte Strömung umgelenkt, wodurch der Wärmetausch ab der Position der Umlenkung beginnt und beispielsweise in einer Bereithdteinrichtung endet.
Hilfreich beim Laden und Bereitstellen ist, dass die Strömung beim Laden und/oder Bereitstellen minimiert wird, wie mittels Strömungsmessung in der Schicht, durch räumliche Ausdehnung der Strömung. Die Messung und/oder räumliche Ausdehnung kann dabei an der Strömungsumlenkung erfolgen. Auch mittels definierter Strömungsgeschwindigkeiten für ausgewählte Schichten mittels der Steuerung der Strömung durch die Umwälzpumpe kann die Strömung minimiert werden. Hierdurch wird auch unerwünschte Durchmischung vermieden. Dadurch, dass zum Laden und/oder Bereitstellen von Medien Bereichen mindestens eine positionierbare Bereith teinrichtung oder Sammeleinrichtung verwendet wird, können diese als Speicherwärmetauscher in Temperaturräumen wirken, wobei auch ein teilweiser direkter Wärmetausch zwischen den Medien an den geöffneten Stellen der Bereithalteeinrichtung durchgeführt wird. Gewinnbringend ist das Verfahren, dass mindestens ein externes und/oder internes Medium, wie Abgas, Luft, Wasser, Abwasser, Öl, in die Heizungsanlage eingebracht und/oder ausgebracht wird. Hierdurch kann Wärme mit direktem Wärmetausch mit externen Elementen ausgetauscht werden, welche nicht direkt der Heizung zugeordnet werden oder welche andere Wärmeträgermedien als die Heizungsanlage nutzen. Beispiele hierfür können Nutzung von Wärme aus Abgas, Nutzung von Abwärme aus Maschinen, Bauteilen sein. Die Auswahl externer Medien und die Ausbringung interner Medien erfolgt aber nach den Bedingungen der Heizungsanlage hinsichtlich Ablagerungen, Korrosionsschutz und Medientrennung.
Vorteilhafte Einbringung und/oder Ausbringung von Medien erfolgt dadurch, dass eingebrachte und/oder ausgebrachte Medien in und/oder aus einer Strömung und/oder einem Speicherbereich eingebracht und/oder ausgebracht werden. Luft wird beispielsweise in Strömungen eingebracht, so dass diese in Fluiddruckbereiche transportiert wird und wärmetauschend wieder aufsteigen kann.
Für ein Betriebskostenniedriges Einbringen und Ausbringen wird das Einbringen und/oder Ausbringen von internen und/oder externen Medien in einem Bereich der Heizungsanlage und/oder der externen Anlage erfolgen, wo ähnliche Druckverhältnisse herrschen. Bei Luft ist dies bei einer Strömung in überdrucklosen Heizungssystemen, wo ungefähr Atmosphärendruck herrscht. Fluide aus unterschiedlichen Fluiddrucksäulen werden an Stellen mit gleichen Fluiddrucksäulen ausgetauscht und Dichteunterschiede zum Austausch im Fluidbereich genutzt.
Vorgenanntes Verfahren findet auch Anwendung dadurch, dass das Austauschen und/oder Umwälzen von Medien innerhalb der Heizungsanlage bei unterschiedlichen Druckverhältnissen und/oder Fluidpegeln in Bereiche erfolgt wo ähnliche Druckverhältnisse herrschen, wobei gegebenenfalls die Medien weitergeleitet werden. Mit Hilfe dieses Verfahrens können Medien in Speichern mit unterschiedlichen Fluidpegeln betriebskostenniedrig ausgetauscht werden, da Druckunterschiede von Pumpen nicht überwunden werden müssen und der Wärmeaustausch mit Bereitstellungs- und/oder Ladeeinrichtungen erfolgen kann. Weiterführend ist auch das Verfahren, dass mittels mindestens eines Mediums Hochtemperaturfunktionen der Wärmefύnktionen erfolgt, so dass beispielsweise mittels Wärmeträgern aus Paraffinöl Temperaturen geerntet und gespeichert werden, welche über denen der Siedetemperatur von Wasser liegt ohne dass eine Druckerhöhung erfolgen muss. Somit können höhere Temperaturen überdrucklos in Heizungssystemen ausgetauscht und gespeichert werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit steigt. Vorteilhaft ist dann auch, dass die Betriebsmittel der Heizungsanlage (Fig.3), wie Kollektoren, Heizkessel, Warmeaustauschsysteme, Regeleinrichtungen, Schutzeinrichtungen, für Norm temperatiirfunktionen und für Hochtemperaturfunktionen genutzt werden. Auch dadurch wird die Speicherung und Nutzung von höheren Temperaturen erleichtert. Verluste von Hochtemperaturspeicherung können mittels des Verfahrens genutzt werden, dass der Hochtemperaturspeicher (Fig. 3) oder -Speicherwärmetauscher in einen Normaltemperaturspeicher oder -Speicherwärmetauscher integriert ist, vorwiegend wärmeisoliert. Die Verluste werden dann von der Normaltemperaturspeicherung aufgenommen.
Dienlich ist, dass das Wärmeträgermedium zum Austausch und/oder zur Hochtemperaturspeicherung ein Wärmeträgeröl und/oder Feststoff ist, wie Altmetalle, Beton, Steinsandgemisch. Beispielsweise ist die Auslegung einer Hochtemperaturspeicherung derart sinnvoll, dass das Wärmeträgeröl den Durchschnittsertrag eines Tages aufnehmen kann und dieser Ertrag an einen Feststoffspeicher abgegeben wird, wobei die Speichergröße durch den Feststoffspeicher vorgegeben wird. Die Hochtemperaturfunktionen können zur regenerativen Wärmenutzung, wie Erhöhung der Speicherkapazität und/oder zum Kochen und/oder Backen und/oder für Prozesse, wie Schmelzen, Verschweißen, Verdampfen, Sterilisieren, und/oder für Kühl- und/oder AbküMfunktionen, wie von Maschinen, Motoren, Kollektoren, Brennstoffzellen, Abgasen, Prozessen und/oder für
Schnel eizfunktionen, wie für wärmeabgesenkte Räume, kurzeitig genutzte Räume, zeitweilig oder teilweise geöffnete Räume, und oder zur Wärmebestrahlung genutzt werden.
Heizungsanlagen mit Vorrichtungen, wie Fluidaustauschvorrichtung, Fluidbereith teeinrichtung, Einrichtung zum direkten Wärmetausch zwischen Medien, Einrichtung zum Einleiten und/oder Ausleiten von Medien, Trermeinrichtung, wie Emulsionsrückbildeeinrichtung, Emulsionsvermeideeinrichtung, können die Wärme- und Schutzfimktionen gegenüber dem Stand der Technik kostengünstiger ausführen. Hierbei können Bereitstellungseinrichtungen, Wärmetauscher, Betriebsmittel für Warmeaustauschsysteme eingespart werden und Wärmequellen einfach zur Speicherung der Wärme genutzt werden.
Eine Heizungsanlage bei der eine Fluidaustauscheinrichtung aus einem Fluidaufhahmebehälter (10) und der Pumpe (9) des Wärmeaustauschsystems besteht, kann den Fluidaustausch durchführen auch wenn der Fluidpegel oder Speicherbereich der Heizungsanlage über den zu schützenden Bereichen liegt. Außerdem kann hierdurch die Schwerkraft zum Fluidaustausch genutzt werden. Mit Hilfe der Trennung des Fluidaufnahmebehälters (10) und des Wärmeaustauschsystems und/oder des Speichers durch jeweils mindestens ein Ventil (11,12,25) ist die Steuerung des Austauschvorgangs und des Fluidhaltevorgangs möglich.
Nutzbringend ist, wenn der Fluidaufhahmebehälter (10) ein eigener Behälter und/oder ein fluidspeichernder Bereich der Heizungsanlage ist, wie Fluidwärmespeicher, Heizkessel, aber auch Fluidspeicherwärmetauscher, einem Wärmetauscher beigeschalteter Behälter, Inertgasbehälter. Hierdurch kann der Fluidaufhahmebehälter zur Wärmespeicherung genutzt werden oder Funktionsbehälter können in zweifacher Form genutzt werden.
Wirtschaftlich und materialproduktiv ist, dass ein oder mehrere Warmeaustauschsysteme von einer Fluidaustauscheinrichtung bedient werden. Dies gilt auch dadurch, dass die Medienbereithalteeinrichtung mit Abtrennungen, wie Bleche,
Behältnissen, erfolgt. Kostengünstige Beispiele für Abtrennungen können auch Folien , Schüsseln, Mulden, Rinnen, Säcke, Behälter sein.
Dadurch, dass bei Bereith teiLnrichtungen eine überlappend über mindestens eine andere und/oder über mindestens eine Strömung ist, so dass Überläufe der Medien und/oder Zuläufe sicher aufgefangen werden und/oder die Bereithalteeinrichtungen ineinander positionierbar sind, ist die Bereithalteeinrichtung ständig funktionsfähig und zur Herstellung von By-Pässen geeignet. Besonders vorteilhaft für die Funktion der Bereithaltung ist, dass eine Bereithalteinrichtungen (21,35,29,44,42,38) mindestens eine der nachfolgenden Einrichtungen besitzt: Überlauf (46), Ventil, Auffangbereich (19,29), Öffnung, Speicherbereich (21,35), biegeschlaffe Strömungsleitung, integrierte Sttömungsfuhrung, Verbindung zum Wärmeaustauschsystem (2,22,67), Sensor (20,30),
Führung (64), Kopplung, Fluidaustauschbereich, Gasentfernung, Strömungsformung (21,35,44,42,38),
Strömungsformungsspeicherbereich. Deswegen können Bereithalteeinrichtungen gut wärmetauschend oder wärmetauschintensivierend ausgelegt werden. Weiterhin kann die Emulsionsbildung vermieden oder gefördert oder rückgebildet werden. Auch das wahlfreie Laden von Temperaturräumen und temperaturgerechte Bereitstellen von Medien mit der Bereithdteeinrichtung kann dadurch realisiert werden
Bezugszeichenliste
1 Inertgasbehälter
2 Rücklaufrnündung
3 Paraffinölschicht 4 Wärmeaustauschsystem mit Solarkollektor
5 Scmchtungseinrichtung
6 Frostschutztemperatursensor
7 Speicher
8 Fluidunterscheidungssensor 9 Umwälzpumpe
10 Fluidaufhahmebehälter
11 Austauschventil
12 Austauschabsperrventil
13 Steuereinrichtung 14 Mündung für sicheren Austausch
15 Verschlussklappe
16 Leitung zur Fluidhalte-, Lade- und BereitsteUungseinrichtung
17 Schutz- und Wärmeträgerfluidschicht
18 Flexible Leitung zur Fluidhalte-, Lade- und Bereitstellungseinrichtung 19 Fluidbereith teeiririchtung mit Auffangfunktion
20 Fluidunterscheidungssensor
21 Fl dbereithalteeinrichtung mit Verteilfunktion
22 Mündung für sicheren Austausch
23 Leitung zur Fluidhalte-, Lade- und Bereitstellvmgseinrichtung 24 Leitung mit Syphon für Hochtemperaturspeicher
25 Rückschlagventil
26 Verschlussklappe
27 Schutz- und Wärmeträgerfluidschicht
28 Flexible Leitung zur F dbereithalteeinrichtung 29 Fluidbereithalteeinrichtung mit Auffangfunktion
Fluidunterscheidungssensor Hochtemperaturspeicher mit Hochtemperaturfluid Verschlussform Fluidleitblech Fluidleitblech Fluidbereithalteeinrichtung mit Verteilfunktion und Verschlussfunktion Speicher mit Speicherfluid Gebündelte Strömung Strömungsauffangvorrichtung und Bündelung Sfrömungsführung mit Stiulrturierung Großflächige wärmetauschende Strömung Leitblech Stiömungsauffangvorrichtung und Verteilung Gebündelte Strömung Fluidbereithaltung mit Strömungsbündelung Befüllungsrohr für Fluidbereithaltung Entleerungsrohr für Fluidbereithaltung Nachgiebiges Element