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Dokumentenidentifikation DE102006012280A1 20.09.2007
Titel Klimatisierungsvorrichtung
Anmelder COTEM, 56070 Koblenz, DE
Erfinder Marx, Jürgen, 56075 Koblenz, DE
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 28209 Bremen
DE-Anmeldedatum 15.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006012280
Offenlegungstag 20.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse F24F 5/00(2006.01)A, F, I, 20060315, B, H, DE
IPC-Nebenklasse E03B 3/04(2006.01)A, L, I, 20060315, B, H, DE   F24F 11/06(2006.01)A, L, I, 20060315, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimatisierungsvorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen, insbesondere zum Kühlen und/oder Heizen eines Wohn- oder eines Arbeitsraumes, mit: a) einem Entnahmekreislauf (10), welcher eine zu einem eingangsseitigen Durchlauf eines Wärmetauschers (50) führende Entnahmeleitung (3) mit einer in einem Gewässer in einer Tiefe von wenigstens 50 m, vorzugsweise von wenigstens 100 m, weiter bevorzugt von wenigstens 1000 m, unterhalb einer Gewässeroberfläche (2) angeordneten Ansaugöffnung (4), eine an die Entnahmeleitung (3) gekoppelte Pumpvorrichtung (6) zum Entnehmen von Wasser aus dem Gewässer über die Entnahmeleitung (3) sowie eine von dem Wärmetauscher (8; 50) zu dem Gewässer zurückführende Rücklaufleitung (5) zum zumindest teilweisen Rückführen des entnommenen Wassers umfaßt; b) einem Zirkulationskreislauf (20), welcher eine mit einem ausgangsseitigen Durchlauf des Wärmetauschers (50) und einem eingangsseitigen Durchlauf eines weiteren Wärmetauschers (60) jeweils verbunden Zirkulationsleitung (9) umfaßt, in der ein Wärmetauschermedium zirkuliert; und c) einem Endverbraucherkreislauf (30), welcher eine mit einem ausgangsseitigen Durchlauf des weiteren Wärmetauschers (60) verbundene Endverbraucherleitung, die von einem weiteren Wärmetauschermedium durchströmt wird, und eine oder mehrere an die Endverbraucherleitung angeschlossene Endverbrauchereinrichtungen (31; 32) umfaßt, über die das weitere Wärmetauschermedium Wärmeenergie zum Kühlen ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimatisierungsvorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen, insbesondere zum Kühlen und/oder Heizen eines Wohn- oder Arbeitsraumes.

Hintergrund der Erfindung

Klimatisierungsvorrichtungen oder -anlagen dienen im allgemein dazu, entweder zum Heizen Wärmeenergie über eine Endverbrauchereinrichtung, beispielsweise einen Heizkörper, abzugeben oder zum Kühlen über die Endverbrauchereinrichtung Wärmeenergie aufzunehmen und abzuführen, beispielsweise mit Hilfe eines Kühlkörpers. Generell besteht der Zweck der Klimatisierungsvorrichtung also in der Temperaturbeeinflussung in einem Umgebungsbereich der Endverbrauchereinrichtung, die ihrerseits an Mittel zum Übertragen von Wärmeenergie in der einen und/oder der anderen Richtung verbunden ist. Auch eine kombinierte Nutzung der Klimatisierungsvorrichtung zum Heizen und zum Kühlen kann vorgesehen sein. Die Endverbrauchereinrichtung ist über entsprechende Leitungen an einen Heiz- und/oder Kühlkreislauf angeschlossen. In dem jeweiligen Kreislauf zirkulieren ein oder mehrere Wärmetauschermedien, bevorzugt Flüssigkeiten, mit denen beim Kühlen die über die Endverbrauchereinrichtung aufgenommene Wärmeenergie abtransportiert und beim Heizen die über die Endverbrauchereinrichtung abzugebende Wärmeenergie zu der Endverbrauchereinrichtung transportiert wird. Derartige Klimatisierungsvorrichtungen werden beispielsweise in Gebäuden, Wohnungen oder auch zum Beheizen von Schwimmbädern verwendet.

Aus dem Dokument DE 197 26 440 A1 ist ein Verfahren zum Bereitstellen von See- oder Meerwasser als Kühl- und/oder Heizmedium bekannt, bei dem die Entnahme des See-/Meerwassers nach dem Siphonprinzip erfolgt, wodurch eine pumpfreie Entnahme des See- oder Meerwasser realisiert wird. Unter Verwendung eines Wärmetauschers kann das entnommene See- oder Meerwasser gegen ein oder mehrere abzukühlende Medien angewärmt werden. Auch das Anwärmen von Wärmetauschermedien ist möglich, wenn diese eine niedrigere Temperatur als das See- oder Meerwasser aufweisen. Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, daß das Siphonprinzip auf die Entnahme von See- oder Meerwasser in eher geringen Gewässertiefen beschränkt ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klimatisierungsvorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen zu schaffen, mit der für Anlagen, die Wasser aus einem Gewässer, sei es ein See oder das Meer, als Kühl-/Heizmedium verwenden, die Nutzungsmöglichkeiten erweitert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Klimatisierungsvorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist eine Klimatisierungsvorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen, insbesondere zum Kühlen und/oder Heizen eines Wohn- oder eines Arbeitsraumes, geschaffen mit:

  • a) einem Entnahmekreislauf, welcher eine zu einem eingangsseitigen Durchlauf eines Wärmetauschers führende Entnahmeleitung mit einer in einem Gewässer in einer Tiefe von wenigstens 50m, vorzugsweise von wenigstens 100m, weiter bevorzugt von wenigstens 1000m unterhalb einer Gewässeroberfläche angeordneten Ansaugöffnung, eine an die Entnahmeleitung gekoppelte Pumpvorrichtung zum Entnehmen von Wasser aus dem Gewässer über die Entnahmeleitung sowie eine von dem Wärmetauscher zu dem Gewässer zurückführende Rücklaufleitung zum zumindest teilweisen Rückführen des entnommenen Wassers umfaßt;
  • b) einem Zirkulationskreislauf, welcher eine mit einem ausgangsseitigen Durchlauf des Wärmetauschers und einem eingangsseitigen Durchlauf eines weiteren Wärmetauschers jeweils verbundene Zirkulationsleitung umfaßt, in der ein Wärmetauschermedium zirkuliert; und
  • c) einem Endverbraucherkreislauf, welcher eine mit einem ausgangsseitigen Durchlauf des weiteren Wärmetauschers verbundene Endverbraucherleitung, die von einem weiteren Wärmetauschermedium durchströmt wird, und eine oder mehrere an die Endverbraucherleitung angeschlossene Endverbrauchereinrichtungen umfaßt, über die das weitere Wärmetauschermedium Wärmeenergie zum Kühlen aufnehmen oder zum Heizen abgeben kann;
wobei sowohl der eingangsseitige Durchlauf und der ausgangsseitige Durchlauf in dem Wärmetauscher als auch der eingangsseitige Durchlauf und der ausgangsseitige Durchlauf in dem weiteren Wärmetauscher jeweils getrennt gebildet, aber wärmeenergieübertragend gekoppelt sind.

Mit Hilfe der Erfindung ist eine Klimatisierungsvorrichtung geschaffen, die über drei unabhängige und getrennt gebildete Kreisläufe verfügt, die es ermöglichen, das aus dem Gewässer entnommene Wasser als Medium zum Aufnehmen oder zum Abgeben von Wärmeenergie in Verbindung mit beliebigen Kühl- oder Heizanlagen zu nutzen. In dem Entnahmekreislauf wird das aus dem Gewässer entnommene Wasser über einen Wärmetauscher zu einer Rücklaufleitung geführt, über die das entnommene Wasser dann in das Gewässer zurückfließt. Die Anordnung der Ansaugöffnung der Entnahmeleitung in einer Tiefe von wenigstens 50m, vorzugsweise von wenigstens 100m, weiter bevorzugt von wenigstens 1000m unterhalb einer Gewässeroberfläche stellt sicher, daß Wasser mit einer sehr gleichmäßigen Temperatur in den Entnahmekreislauf eingespeist wird. Insbesondere in geographischen Gegenden, die einerseits einen hohen Kühlbedarf haben und andererseits einen Zugang zum Meer aufweisen, kann so das Meerwasser effizient zur Kühlung eingesetzt werden. Der dem Entnahmekreislauf nachgeschaltete Zirkulationskreislauf dient zur großflächigen Verbreitung der Kühl-/Heizanlage, sodaß mittels Leitungen von mehreren Kilometern beispielsweise ganze Orte oder Städte einbezogen werden können. In dem nachfolgenden Endverbraucherkreislauf, welcher an den Zirkulationskreislauf gekoppelt ist, befinden sich dann die Endverbrauchereinrichtungen die dem Wärmeaustausch mit der Umgebung dienen. In den Wärmetauschern sind eingangsseitiger und ausgangsseitiger Durchlauf jeweils so getrennt, daß ein Vermischen der Wärmetauschermedien nicht stattfindet. Es findet jedoch eine Übertragung von Wärmeenergie in der jeweils gewünschten Richtung statt, welche durch einen bestehenden Temperaturgradienten zwischen dem Medium in dem eingangseitigen Durchlauf und das Medium in dem ausgangsseitigen Durchlauf verursacht wird.

Der dreistufige Aufbau der Klimatisierungsvorrichtung ermöglicht eine individuelle Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Verwendungszwecke, indem die drei Kreisläufe je nach Nutzungszweck jeweils aufeinander abgestimmt werden können. Die Trennung des Entnahmekreislaufes von dem Zirkulationskreislauf hat in diesem Zusammenhang insbesondere noch den Vorteil, daß bei der Nutzung von Wasser aus dem Meer das in bestimmtem Umfang chemisch aggressive Medien enthaltende Salzwasser auf den Entnahmekreislauf beschränkt bleibt.

Da die Klimatisierungsvorrichtung eine Pumpeinrichtung zum Fördern aufweist, kann Wasser auch aus großen Gewässertiefen entnommen werden, indem aktiv gepumpt wird, nämlich mittels einer energiebetriebenen Pumpe. Es kann eine Entnahme aus Tiefen von bis zu etwa 500m, vorzugsweise bis zu etwa 1000m vorgesehen sein. Zu diesem Zweck kann der Einsatz von zweistufigen Spiralgehäusepumpen vorgesehen sein.

Bevorzugt ist in dem Zirkulationskreislauf ein Druck von etwa 2bar gebildet, wobei der Kreislauf Leitungen mit einer Länge von mehreren Kilometern umfassen kann. Es kann eine automatische Druck- und Füllstandsregelung vorgesehen sein.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Pumpvorrichtung auf Höhe oder auf einem Höhenniveau oberhalb der Gewässeroberfläche angeordnet ist. Hierdurch ist eine leichte Zugänglichkeit der Pumpvorrichtung gewährleistet, insbesondere in Verbindung mit der Wartung der Pumpvorrichtung.

Um einerseits den Betrieb der Pumpvorrichtung möglichst störungsfrei zu gestalten, insbesondere mittels Vermeiden einer Verschmutzung der Pumpvorrichtung, und andererseits eine gute Zugänglichkeit zu gewährleisten, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Pumpvorrichtung auf einer Pumpenebene eine Filtervorrichtung vorgeschaltet ist.

Zweckmäßig kann bei einer Fortbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Entnahmeleitung zur Ansaugöffnung hin trichterförmig erweitert ist. Bevorzugt beträgt der Durchmesser der Entnahmeleitung am Ende der trichterförmigen Erweiterung etwas das Zehnfache des Durchmessers der Entnahmeleitung vor Beginn der trichterförmigen Erweiterung. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Ansaugöffnung herabgesetzt, was die Gefahr vermindert, daß Meerestiere in die Entnahmeleitung eingesaugt werden.

Um beim Ansaugen des Wassers aus dem Gewässer durch die Ansaugöffnung das Eindringen von störenden Gegenständen, zum Beispiel größeren Fischen, in die Entnahmeleitung zu unterbinden, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß im Bereich der Ansaugöffnung ein Schutzgitter angeordnet ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Auslaßöffnung der Rücklaufleitung in dem Gewässer in einer Tiefe von wenigstens 50m unterhalb der Gewässeroberfläche angeordnet ist. Hierdurch wird einerseits ein möglichst großer Abstand zwischen der Ansaugöffnung und der Auslaßöffnung sichergestellt, so daß das Ansaugen von erwärmten Wassers verhindert wird. Andererseits soll die Auslaßöffnung möglichst tief liegen, um die Druckdifferenz an der Pumpe und somit die aufzubringende Pumpleistung klein zu halten.

Das unbeabsichtigte Ansaugen von Gewässerbodenpartikeln oder Pflanzen wird bei einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung dadurch verhindert, daß die Ansaugöffnung in einer Höhe von wenigstens 20m oberhalb eines Gewässergrundes angeordnet ist.

Um die Temperatur des angesaugten Wassers aus dem Gewässer möglichst über die gesamte Entnahmeleitung aufrechtzuerhalten, ist bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Entnahmeleitung und/oder die Rücklaufleitung zumindest abschnittsweise mittels doppelwandigen isolierten Rohren aus einem Kunststoffmaterial gebildet sind. Insbesondere in Verbindung mit einer Kühlanlage bleiben die niedrigen Temperaturen des in großer Tiefe angesaugten Wassers von beispielsweise weniger als etwa 13°C so bis zum Erreichen des Wärmetauschers in dem Entnahmekreislauf erhalten.

Bevorzugt kann bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß in dem Zirkulationskreislauf eine das Wärmetauschermedium umpumpende Zirkulationspumpe angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Wärmetauschermedium möglichst effizient und gleichmäßig in den Zirkulationskreislauf bewegt.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, daß in dem Entnahmekreislauf in der Entnahmeleitung und/oder der Rücklaufleitung und wahlweise in dem Zirkulationskreislauf in der Zirkulationsleitung eine oder mehrere Parameter des entnommenen Wassers/des Wärmetauschermediums erfassende Meßeinrichtungen aus der folgenden Gruppe von Meßeinrichtungen angeordnet sind: Temperaturmeßeinrichtung, Druckmeßeinrichtung, Füllstandsmeßeinrichtung und Durchflußmeßeinrichtung. Auf diese Weise ist es ermöglicht, die Medien in dem jeweiligen Kreislauf mit Hilfe von Meßparametern zu charakterisieren, die ihrerseits dann verwendet werden können, um den Betrieb der Kreisläufe individuell zu steuern und zu regeln. Beispielsweise kann anhand des Temperaturunterschiedes des entnommenen Wassers in der Entnahmeleitung und in der Rücklaufleitung festgestellt werden, in welchem Umfang Wärmeenergie aufgenommen oder abgegeben wird. Diese Information kann dann genutzt werden, um die Pumpleistung der Pumpvorrichtung in gewünschter Weise einzustellen. So kann eine zweckmäßige Fortbildung der Erfindung vorsehen, daß die Pumpvorrichtung in dem Entnahmekreislauf an eine Regeleinrichtung gekoppelt ist, mit der in Abhängigkeit von der Wärmeenergieübertragung in dem Wärmetauscher eine Pumpleistung der Pumpvorrichtung regelbar ist. Ausgehend von den Füllstandsmeßwerten kann eine Regelung des Füllstandes, zum Beispiel unter Verwendung eines nachfüllbaren Wassertankes, ausgeführt werden, insbesondere in dem Zirkulationskreis.

Bei einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die an die Endverbraucherleitung angeschlossenen Endverbrauchereinrichtungen eine oder mehrere Einrichtungen aus der folgenden Gruppe von Einrichtungen umfassen: Heiz- und/oder Kühleinrichtung für einen Raum in einem Gebäude, ein Schwimmbecken und eine Anlage, beispielsweise eine Industrieanlage oder eine Produktionsanlage. In einer Ausgestaltung sind die Endverbrauchereinrichtungen als Wasser/Wasser-Wärmetauscher und/oder Wasser/Luft-Wärmetauscher ausgeführt, wobei letztere insbesondere für größere Gebäude geeignet sind.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der einen oder allen Endverbrauchereinrichtungen jeweils ein Energieverbrauchszähler zugeordnet ist.

Beschreibung von bevorzugten Ausführunsgbeispielen der Erfindung

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Fig. einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Klimatisierungsvorrichtung mit einem Entnahmekreislauf, einem Zirkulationskreislauf und einem Endverbraucherkreislauf;

2 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Klimatisierungsvorrichtung, welcher insbesondere einen Entnahmekreislauf umfaßt;

3 eine schematische Darstellung eines weiteren Abschnitts der Klimatisierungsvorrichtung mit einem Teil des Entnahmekreislaufes sowie einem Teil eines Zirkulationskreislaufes; und

4 eine schematische Darstellung eines anderen Abschnitts der Klimatisierungsvorrichtung mit einem Teil des Zirkulationskreislaufes sowie mehreren Entnahmekreisläufen.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Klimatisierungsvorrichtung, bei der drei Kreisläufe gebildet sind, nämlich ein Entnahmekreislauf 10, ein Zirkulationskreislauf 20 sowie ein Endverbraucherkreislauf 30. Die Kreisläufe werden jeweils von einem eigenen Wärmetauschermedium durchströmt. In dem Entnahmekreislauf 10 wird als Wärmetauschmedium Wasser aus einem See oder aus dem Meer 40 eingespeist. Die Wärmetauschermedien der unterschiedlichen Kreisläufe sind voneinander getrennt, sodaß keine Durchmischung stattfindet. Zwischen dem Entnahmekreislauf 10 und dem Zirkulationskreislauf 20 sowie zwischen dem Zirkulationskreislauf 20 und dem Endverbraucherkreislauf 30 ist zur thermischen Kopplung jeweils mindestens ein Wärmetauscher 50, 60 vorgesehen, sodaß Wärmeenergie von dem Entnahmekreislauf 10 über den Zirkulationskreislauf 20 zu dem Endverbraucherkreislauf 30 und umgekehrt übertragen werden kann, indem die Wärmeenergie zwischen den beteiligten Wärmetauschermedien übertragen wird. In dem Endverbraucherkreislauf sind Enverbrauchereinrichtungen 31, 32 angeschlossen, über die Wärmeenergie abgegeben oder aufgenommen wird.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Klimatisierungsvorrichtung mit einer Pumpstation 1, die mindestens auf Höhe einer Gewässeroberfläche 2 eines Gewässers angeordnet ist. Die Pumpstation 1 wird unten unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert. Gemäß 2 ist die Pumpstation 1 mit einer Entnahmeleitung 3 verbunden, an deren Ende eine Ansaugöffnung 4 in einer großen Gewässertiefe angeordnet ist, beispielsweise in einer Tiefe von wenigstens etwa 500m, bevorzugt in einer Tiefe von wenigstens etwa 1000m. Die Entnahmeleitung 3 ist zur Ansaugöffnung 4 hin trichterförmig erweitert. Mit Hilfe der trichterförmigen Erweiterung ist es ermöglicht, die Ansauggeschwindigkeit des aus dem Gewässer zu entnehmenden Wassers abzusenken. Über die Entnahmeleitung 3 kann Wasser aus dem Gewässer zur Pumpstation 1 gepumpt werden. Das entnommene Wasser wird später über eine Rücklaufleitung 5, die ebenfalls mit der Pumpstation 1 verbunden ist, in das Gewässer zurückgeführt.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Abschnitts der Klimatisierungsvorrichtung, wobei die Pumpstation 1 mit weiteren Details gezeigt ist. Sowohl die Entnahmeleitung 3, über die mit Hilfe einer motorgetriebenen Pumpe 6 Wasser aus dem Gewässer angesaugt wird, als auch die Rücklaufleitung 5 sind mit einer jeweiligen Druckmeßeinrichtung 3.P, 5.P und einer Temperaturmeßeinrichtung 3.T, 5.T versehen. Mit Hilfe dieser Meßvorrichtungen können Meßparameter des entnommenen Wassers in der Entnahmeleitung 3 und der Rücklaufleitung 5 erfaßt werden. Zu der Temperaturmeßeinrichtung 3.T, 5.T ist jeweils ein Ventil 3.V1, 5.V1 benachbart angeordnet, welches vorzugsweise pneumatisch betrieben wird, wie auch weitere Ventile 3.V2, 5.V2.

Gemäß 3 ist der Pumpe 6 in der Entnahmeleitung 3 im Ansaugbereich eine Filtereinrichtung 7 vorgeschaltet. Die Anordnung der Filtereinrichtung 7 auf Pumpebene hat den Vorteil, daß die Filtereinrichtung so leicht zugänglich ist, insbesondere zum Austauschen und zum Warten.

Das aus dem Gewässer entnommene Wasser wird über die Entnahmeleitung 3 einem eingangsseitigen Durchlauf 8.E eines Wärmetauschers 8 zugeführt. Der eingangsseitige Durchlauf 8.E des Wärmetauschers 8 ist zum Austausch von Wärmeenergie mit einem ausgangsseitigen Durchlauf 8.A des Wärmetauschers 8 gekoppelt. Der ausgangsseitige Durchlauf 8.A des Wärmetauschers 8 ist seinerseits in Fließverbindung mit einer Zirkulationsleitung 9, welche Bestandteil eines Zirkulationskreislaufes ist. In der Zirkulationsleitung 9 sind ebenfalls Temperaturmeßeinrichtungen 9.T und Druckmeßeinrichtungen 9.P angeordnet, um Meßparameter für ein die Zirkulationsleitung 9 durchströmendes Wärmetauschermedium zu erfassen. Pneumatische Ventile 9.V dienen zum Öffnen und Schließen der Zirkulationsleitung 9. Das Wärmetauschermedium wird in der Zirkulationsleitung 9 mit Hilfe einer Zirkulationspumpe 10 umgepumpt.

An die Zirkulationsleitung ist gemäß 3 weiterhin eine Füllstands-/Druckregelung angeschlossen. Ein Wassertank 15 wird mittels einer Füllpumpe 16 innerhalb eines minimalen/maximalen Bereiches befüllt/nachgefüllt. Ein Rückschlagventil 17.V im Einlauf verhindert bei Pumpenstillstand eine Tankentleerung in Richtung der Füllpumpe 16. Gleichzeitig wird die Wassermenge im Wassertank 15 mit 2bar Druckluft beaufschlagt und stellt so einen gleichbleibenden Druck in der Zirkulationsleitung 9 (im Zirkulationskreislauf) sicher. Ein weiteres Rückschlagventil 18.V im Auslauf verhindert im Fehlerfall ein Zurückfließen aus der Zirkulationsleitung 9 in den Wassertank 15.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines anderen Abschnitts der Klimatisierungsvorrichtung, welcher sich an den in 3 dargestellten weiteren Abschnitt der Klimatisierungsvorrichtung anschließt. Die Zirkulationsleitung 9 des Zirkulationskreislaufes ist mit eingangsseitigen Durchläufen 11.E, 12.E von zwei Wärmetauschern 11, 12 verbunden, so daß das Wärmetauschermedium zu den eingangsseitigen Durchläufen 11.E, 12.E gelangen kann: In den Wärmetauschern 11, 12 findet jeweils ein Wärmeenergieübertrag zwischen dem Wärmetauschermedium aus der Zirkulationsleitung 9 sowie einem weiteren Wärmetauschermedium statt, welches den jeweiligen ausgangsseitigen Durchlauf 11.A, 12.A der Wärmetauscher 11, 12 durchströmt. Auf diese Weise können dann Endverbrauchereinrichtungen 13.EV in einem Bürogebäude 13 sowie Endverbrauchereinrichtungen 14.EV in einem Einfamilienhaus 14jeweils zum Heizen/Kühlen genutzt werden, indem sie von dem weiteren Wärmetauschermedium durchströmt werden.

Insbesondere kann das aus dem Gewässer entnommene Wasser in dem Entnahmekreislauf (vgl. 2) zur Kühlung in dem Bürogebäude 13 und dem Einfamilienhaus 14 genutzt werden, indem aufgenommene Wärmeenergie aus den Endverbraucherkreisläufen in dem Bürogebäude 13 und dem Einfamilienhaus 14 über den Zirkulationskreislauf mit der Zirkulationsleitung 9 zu dem Wärmetauscher 8 übertragen wird, wo die übertragene Wärmeenergie von dem entnommenen Wasser aufgenommen und das so erwärmte Wasser über die Rücklaufleitung 5 in das Gewässer zurückgeführt wird.

In dem Bürogebäude 13 können zentrale Klimatisierungseinheiten eingesetzt werden, die mit kaltem Wasser gespeist werden und die Umluft heizen/kühlen. In kleineren Einheiten, beispielsweise dem Einfamilienhaus 14, können Wasser/Wasser-Wärmetauscher genutzt werden, die dort den Endverbraucherkreislauf 30 (vgl. 1) kühlen/heizen. Die Wärmetauscher können je nach regionalem Bedarf so ausgeführt sein, daß sie durch primäre Wassereinspeisung heizen/kühlen oder nach Trennung von Ein- und Ausgangskreislauf mittels eines eingebauten Brenners oder eines Elektroheizelementes den Endverbraucherkreislauf 30 erwärmt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.


Anspruch[de]
Klimatisierungsvorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen, insbesondere zum Kühlen und / oder Heizen eines Wohn- oder eines Arbeitsraumes, mit:

a) einem Entnahmekreislauf (10), welcher

– eine zu einem eingangsseitigen Durchlauf (8.E) eines Wärmetauschers (8; 50) führende Entnahmeleitung (3) mit einer in einem Gewässer in einer Tiefe von wenigstens 50m, vorzugsweise von wenigstens 100m, weiter bevorzugt von wenigstens 1000m unterhalb einer Gewässeroberfläche (2) angeordneten Ansaugöffnung (4),

– eine an die Entnahmeleitung (3) gekoppelte Pumpvorrichtung (6) zum Entnehmen von Wasser aus dem Gewässer über die Entnahmeleitung (3) sowie

– eine von dem Wärmetauscher (8; 50) zu dem Gewässer zurückführende Rücklaufleitung (5) zum zumindest teilweisen Rückführen des entnommenen Wassers umfaßt;

b) einem Zirkulationskreislauf (20), welcher eine mit einem ausgangsseitigen Durchlauf (8.A) des Wärmetauschers (8; 50) und einem eingangsseitigen Durchlauf (11.E; 12.E) eines weiteren Wärmetauschers (11; 12; 60) jeweils verbundene Zirkulationsleitung (9) umfaßt, in der ein Wärmetauschermedium zirkuliert; und

c) einem Endverbraucherkreislauf (30), welcher

– eine mit einem ausgangsseitigen Durchlauf (11.A; 12.A) des weiteren Wärmetauschers (11; 12; 60) verbundene Endverbraucherleitung, die von einem weiteren Wärmetauschermedium durchströmt wird, und

– eine oder mehrere an die Endverbraucherleitung angeschlossene Endverbrauchereinrichtungen (13.EV; 14.EV; 31; 32) umfaßt, über die das weitere Wärmetauschermedium Wärmeenergie zum Kühlen aufnehmen oder zum Heizen abgeben kann;

wobei sowohl der eingangsseitige Durchlauf und der ausgangsseitige Durchlauf (8.E, 8.A) in dem Wärmetauscher (8; 50) als auch der eingangsseitige Durchlauf und der ausgangsseitige Durchlauf (11.E, 11.A; 12.E, 12.A) in dem weiteren Wärmetauscher (11; 12; 60) jeweils getrennt gebildet, aber wärmeenergieübertragend gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpvorrichtung (6) auf Höhe oder auf einem Höhenniveau oberhalb der Gewässeroberfläche (2) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpvorrichtung (6) auf einer Pumpenebene eine Filtervorrichtung (7) vorgeschaltet ist. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeleitung (3) zur Ansaugöffnung (4) hin trichterförmig erweitert ist. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Ansaugöffnung (4) ein Schutzgitter angeordnet ist. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslaßöffnung der Rücklaufleitung (5) in dem Gewässer in einer Tiefe von wenigstens 50m unterhalb der Gewässeroberfläche (2) angeordnet ist. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (4) in einer Höhe von wenigstens 20m oberhalb eines Gewässergrundes angeordnet ist. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeleitung (3) und/oder die Rücklaufleitung (5) zumindest abschnittsweise mittels doppelwandigen isolierten Rohren aus einem Kunststoffmaterial gebildet sind. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zirkulationskreislauf eine das Wärmetauschermedium umpumpende Zirkulationspumpe (15) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Entnahmekreislauf in der Entnahmeleitung (3) und/oder der Rücklaufleitung (5) eine oder mehrere Parameter des entnommenen Wassers erfassende Meßeinrichtungen aus der folgenden Gruppe von Meßeinrichtungen angeordnet sind: Temperaturmeßeinrichtung (3.T; 5.T; 9.T), Druckmeßeinrichtung (3.P; 5.P; 9.P), Füllstandsmeßeinrichtung und Durchflußmeßeinrichtung. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zirkulationskreislauf in der Zirkulationsleitung eine oder mehrere Parameter des Wärmetauschermediums erfassende Meßeinrichtungen aus der folgenden Gruppe von Meßeinrichtungen angeordnet sind: Temperaturmeßeinrichtung (3.T; 5.T; 9.T), Druckmeßeinrichtung (3.P; 5.P; 9.P) und Durchflußmeßeinrichtung. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpvorrichtung (6) in dem Entnahmekreislauf an eine Regeleinrichtung gekoppelt ist, mit der in Abhängigkeit von der Wärmeenergieübertragung in dem Wärmetauscher eine Pumpleistung der Pumpvorrichtung (6) regelbar ist. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Endverbraucherleitung angeschlossenen Endverbrauchereinrichtungen (13.EV; 14.EV; 31; 32) eine oder mehrere Einrichtungen aus der folgenden Gruppe von Einrichtungen umfassen: Heiz- und/oder Kühleinrichtung für einen Raum in einem Gebäude, ein Schwimmbecken und eine Anlage. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der einen oder allen Endverbrauchereinrichtungen (13.EV; 14.EV; 31; 32) jeweils ein Energieverbrauchszähler zugeordnet ist.






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