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DE102005036703A1 - A heating system has a heat pump combined with solar heating which is enhanced during winter months by the absorption fluid - Google Patents

A heating system has a heat pump combined with solar heating which is enhanced during winter months by the absorption fluid Download PDF

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DE102005036703A1
DE102005036703A1 DE102005036703A DE102005036703A DE102005036703A1 DE 102005036703 A1 DE102005036703 A1 DE 102005036703A1 DE 102005036703 A DE102005036703 A DE 102005036703A DE 102005036703 A DE102005036703 A DE 102005036703A DE 102005036703 A1 DE102005036703 A1 DE 102005036703A1
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DE
Germany
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heat
solar
orc
heating
heat pump
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Withdrawn
Application number
DE102005036703A
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German (de)
Inventor
Joerg Dryczynski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dryczynski Jorg Dipl-Ing
Original Assignee
Dryczynski Jorg Dipl-Ing
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Publication date
Application filed by Dryczynski Jorg Dipl-Ing filed Critical Dryczynski Jorg Dipl-Ing
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

The generator powered compressor (1-2) has a condenser (2-3) providing heating, an expansion valve (3-4) and evaporator (4-5) providing cooling leading to an ammonia absorber in which rich solution (I) is pumped (II) through the solar panel and returned (III) as a weak solution is expanded and returned (IV) to the absorber and refrigerant to the compressor.

Description

Die Welt sieht sich im Zuge der Industrialisierung, steigender Wirtschaftsentwicklung und stark steigender Bevölkerungszahlen einem immer höheren Energiebedarf und Energieverbrauch gegenüber. In den Industrieländern ist Energie mittlerweile zu einem selbstverständlichen Gut geworden.The World sees itself in the course of industrialization, rising economic development and strongly increasing population numbers an ever higher one Energy consumption and energy consumption. In the industrialized countries is Energy has become a matter of course.

In 40 bis 50 Jahren dürften – dem derzeitigen Verbrauch zugrunde gelegt – die weltweit gewinnbaren Ölreserven erschöpft sein. Wie drastisch die Folgen einer auch nur gedrosselten Zufuhr von Rohöl für die Funktionsfähigkeit unserer Wirtschaft sein können, haben uns die Auswirkungen der Ölkriesen um die Jahre 1973 und 1979 gezeigt. Die Wirtschaftsleistung ging deutlich zurück, um Energie zu sparen wurden sogar Autobahnen gesperrt.In 40 to 50 years are likely - the current Consumption based - the worldwide recoverable oil reserves exhausted be. How drastically the consequences of even a throttled supply of crude oil for the functionality our economy can be, have us the impact of oil crumbs shown around the years 1973 and 1979. The economic performance went clearly back, In order to save energy even highways were blocked.

Es ist nicht möglich, die fossilen Energieträger von heute auf morgen zu ersetzen, dennoch gibt es Möglichkeiten, den Übergang zu einer nachhaltigen Zukunft der Energieversorgung zu schaffen. Interessante Technologien wie z.B. die GUD-Technik (Gas- und Dampf-Turbinen-Technik) und künftig hoffentlich auch die Nutzung von Solarwärme und Abwärme aus Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen für die Energieerzeugung mit einem ORC- bzw. AWKD-Prozess können einen Beitrag dazu leisten, da mit dieser Technik im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen ein deutlich höherer Gesamtwirkungsgrad erreicht werden kann.It can not, the fossil fuels from day to day, there are still opportunities the transition to create a sustainable future of energy supply. Interesting technologies such as the GUD technology (gas and steam turbine technology) and in the future hopefully, the use of solar heat and waste heat from internal combustion engines and fuel cells for The power generation with an ORC or AWKD process can be one Contribute to using this technique compared to conventional Plants a much higher Overall efficiency can be achieved.

Das solare Strahlungsangebot der Sonne ist gewaltig.: Jährlich erreichen die Erde 3,7 × 1024 Joule. Das ist mehr als das 10.000fache des weltweiten Primärenergieverbrauchs. Die Sonne liefert in nur ca. 40 Minuten die gleiche Energie, die alle Erdenbewohner im Laufe eines Jahres verbrauchen.The solar radiation offer of the sun is enormous: Every year the earth reaches 3.7 × 10 24 Joule. That is more than 10,000 times the world's primary energy consumption. The sun delivers the same energy in just 40 minutes that all earthlings consume in the course of a year.

Auch in Europa könnte der Bedarf an fossilen Energieträgern für Heizzwecke und zur Energieerzeugung durch die Nutzung von Sonnenenergie stark reduziert werden.Also in Europe could the need for fossil fuels for heating purposes and to generate energy through the use of solar energy be reduced.

Die folgende Tabelle zeigt die gemittelten Werte (2001–2003) für die Globalstrahlung in Flensburg auf eine horizontale (Gh) und auf eine 45° geneigte (G45), nach Süden ausgerichtete Fläche.

Figure 00010001

  • Tägliche Globalstrahlung in kWh/m2d für den Standort Flensburg (Monats- und Jahresmittelwerte)
  • Quelle: Fachhochschule Flensburg, Solarmeßstation, Dr. Hermann van Radecke
The following table shows the averaged values (2001-2003) for the global radiation in Flensburg on a horizontal (G h ) and on a 45 ° inclined (G 45 ), south-facing surface.
Figure 00010001
  • Daily global radiation in kWh / m 2 d for the Flensburg site (monthly and yearly average values)
  • Source: University of Applied Sciences Flensburg, solar measuring station, Dr. med. Hermann van Radecke

Solaranlagen, bei denen Spiegel, Linsen oder Parabolrinnensysteme eingesetzt werden (Hochtemperaturanlagen), können ausschließlich die direkte Strahlung verwenden. Sie müssen in der Regel der Sonne nachgeführt werden und kommen nur in sehr sonnenreichen Gebieten der Erde zur Anwendung.Solar systems, where mirrors, lenses or parabolic trough systems are used (High temperature equipment), can exclusively use direct radiation. They usually have to be tracked to the sun and are only used in very sunny areas of the earth.

Die den klimatischen Bedingungen Mitteleuropas besser angepassten Flach- oder Vakuumkollektoren arbeiten auf einem niedrigerem Temperaturniveau. Sie können allerdings sowohl direkte als auch diffuse Sonnenstrahlung in Wärme umwandeln.The better adapted to the climatic conditions of Central Europe. or vacuum collectors work at a lower temperature level. You can However, both direct and diffuse solar radiation into heat.

Heute werden thermische Solaranlagen vorwiegend für die Warmwasserbereitung und bestenfalls zur Heizungsunterstützung genutzt.today are solar thermal systems mainly for water heating and at best for heating support used.

Die erwünschten Temperaturen liegen bei 45–60°C. Die Temperaturen von Heizungsunterstützenden Systemen liegen meist deutlich höher (außer Niedertemperatur, Warmluftheizungen mit Wärmerückgewinnung oder Fußboden-Wandheizungen) und können – speziell im Winter – nicht allein von der Solaranlage erreicht werden. Eine Solaranlage kann also (bisher) immer nur einen gewissen Anteil der insgesamt benötigten Heiz- und Warmwasser-Energie decken.The desired Temperatures are 45-60 ° C. The temperatures heating support systems are usually much higher (except Low temperature, warm air heaters with heat recovery or underfloor wall heaters) and can - specifically in the winter - not can be achieved by the solar system alone. A solar system can So (so far) only a certain proportion of the total required heating and Cover hot water energy.

Bisher war die bivalente Betriebsweise wirtschaftlich optimal. Unter Bivalenz versteht man dabei das Zusammenwirken verschiedener Heizsysteme, wie z.B. einer Solaranlage mit einer konventionellen Gas- oder Ölheizung. Diese Systeme sind inzwischen weit verbreitet, technisch ausgereift und arbeiten oft am Rande der Wirtschaftlichkeit.So far the bivalent mode of operation was economically optimal. Under bivalence one understands the interaction of different heating systems, such as. a solar system with a conventional gas or oil heater. These systems are now widely used, technically mature and often work on the verge of profitability.

Solare Raumheizung mit Wärmepumpe und Energierückgewinnung im SommerSolar room heating with heat pump and energy recovery in summer

Die Nutzung der Solarenergie zum Zweck der Raumheizung mit einer Niedertemperaturheizung (möglichst Fußbodenheizung, Kapillarrohrmatten, großflächige Heizkörperflächen oder Warmluftheizung mit Wärmerückgewinnung) stellt andere Anforderungen an die Systemauslegung als bei der Warmwasserbereitung.The Use of solar energy for the purpose of space heating with a low-temperature heating (if possible underfloor heating, Capillary tube mats, large radiator surfaces or Warm air heating with heat recovery) places different requirements on the system design than with the hot water preparation.

Bei dieser Konzeption wird die Solaranlage als primäre Energiequelle angesehen. Die Kollektorfläche beträgt mindestens ein viertel der zu beheizenden Wohnfläche und der/die Solarwärmespeicher erreicht/erreichen einige Kubikmeter Wasserinhalt. Mit thermochemischen Speichern oder Phasenwechselmaterialien (PCM-Technik) kann bei gleichem Volumen deutlich mehr Wärme gespeichert werden.at In this concept, the solar system is regarded as the primary source of energy. The collector area is at least a quarter of the living space to be heated and the solar thermal storage reach / reach a few cubic meters of water. With thermochemical Save or phase change materials (PCM technology) can be at the same Volume significantly more heat get saved.

Eine weitgehende Deckung des Wärmebedarfs während der Wintermonate ist nur bei gut wärmegedämmten Häusern möglich.A extensive coverage of the heat requirement while the winter months is only possible with well-insulated houses.

Hinsichtlich der Auswahl eines geeigneten Heizungssystems in Verbindung mit einer thermischen Solaranlage sei erwähnt, dass eine Flachkollektoranlage im Durchschnitt Vorlauftemperaturen von 55°C liefert (Vakuumkollektoren deutlich mehr). Es wird somit deutlich, dass eine Niedertemperaturheizung wesentlich besser geeignet ist als eine konventionelle Radiatorheizung (Vorlauftemperatur 70–90°C).Regarding the selection of a suitable heating system in conjunction with a thermal solar system is mentioned that a flat collector system on average flow temperatures from 55 ° C supplies (vacuum collectors much more). It thus becomes clear that a low-temperature heating is much better suited as a conventional radiator heater (flow temperature 70-90 ° C).

Die Dimensionierung einer solaren Heizungsanlage muß unter Berücksichtigung aller im Einzelfall auftretenden Gebäude- und Nutzungsdaten durchgeführt werden. Besondere Bedeutung kommt dabei der Güte der Wärmedämmung und somit dem Wärmebedarf des Hauses zu. Eine Abschätzung liefern folgende Werte.: Kollektorfläche: 1,5–2,5 m2 pro 1.000 kWh Jahreswärmeverbrauch Inhalt des Brauchwasserspeichers: 1 m3 pro 10 m2 Kollektorfläche Inhalt eines Sorptions- oder PCM-Wärmespeichers: ca. 0,25 m3 pro 10 m2 Kollektorfläche The dimensioning of a solar heating system must be carried out taking into account all occurring in individual cases building and usage data. Particular importance is attached to the quality of the thermal insulation and thus the heat demand of the house. An estimate provides the following values .: collector area: 1.5-2.5 m 2 per 1,000 kWh of annual heat consumption Contents of the hot water tank: 1 m 3 per 10 m 2 collector area Content of a sorption or PCM heat accumulator: about 0.25 m 3 per 10 m 2 collector area

Eine Verdoppelung der Solarfläche erbringt nur etwa 10–20% mehr Wärmeertrag bei direkter Beheizung, über die Solaranlage, des Gebäudes. Unter Verwendung einer Wärmepumpe und eines großen Wärmespeichers ist dieser Betrag jedoch wesentlich höher.A Doubling of the solar area only yields about 10-20% more heat output with direct heating, over the solar system, the building. Using a heat pump and a big one heat storage However, this amount is much higher.

Eine deutlich größere Solaranlage kann, wie weiter unten beschrieben einen erheblichen Anteil der Wärme- und Warmwasserversorgung übernehmen und dabei überschüssige Energie zurückspeisen.A significantly larger solar system can, as described below, a significant proportion of heat and Take over hot water supply and doing excess energy feed back.

Solange die eingestrahlte Sonnenenergie groß genug ist, versorgt die Solaranlage das Raumheizsystem und den Speicher mit Wärme. Überschüssige Solarenergie gelangt in den Solar-Wärmespeicher und steht an Tagen mit geringer Sonneneinstrahlung zur Verfügung.So long the irradiated solar energy is large enough, the solar system provides the space heating system and the storage with heat. Excess solar energy passes in the solar heat storage and is available on days with little sunlight.

(Bei gleichzeitiger Stromerzeugung wird die Kondensationswärme auf die Niedertemperatur-PCM -Speichermassen und/oder auf den Solespeicher übertragen).(In simultaneous power generation, the heat of condensation on the low temperature PCM storage masses and / or transferred to the brine storage).

Sobald eine zur Raumheizung und Warmwasserbereitung ausreichende Wärmemenge von den Kollektoren nicht mehr geliefert werden kann, nimmt die Wärmepumpe ihren Betrieb auf.As soon as a sufficient amount of space for heating space and water heating from the collectors can no longer be supplied, the heat pump their operation on.

Die Wärmepumpe entzieht dem Solarkollektorkreislauf bei schwacher Einstrahlung Wärme und senkt somit die Kollektor-Arbeitstemperatur bis zu einem Wert von 5–10°C (je nach Außentemperatur) Hierdurch werden die Wärmeverluste normaler Kollektoren stark verringert und somit ein deutlich größerer Anteil der Einstrahlung nutzbar gemacht. Die Kollektortemperatur liegt in diesem Fall meist deutlich über der Außentemperatur, jedoch unterhalb der benötigten Vorlauftemperatur für den Heizungskreislauf. (Insbesondere bei konventionellen Heizungssystemen).The heat pump deprives the solar collector circuit in low radiation Heat and thus lowers the collector working temperature up to a value of 5-10 ° C (depending on Outside temperature) As a result, the heat losses normal collectors greatly reduced and thus a much larger proportion the irradiation harnessed. The collector temperature is in this case usually significantly over the outside temperature, but below the needed Flow temperature for the heating circuit. (Especially with conventional heating systems).

Die jahresdurchschnittliche Leistungszahl (Wirkungsgrad) der Wärmepumpe wird im Vergleich zu herkömmlich angewandter Technik wesentlich verbessert, wie die folgende Grafik zeigt.The annual average coefficient of performance (efficiency) of the heat pump becomes compared to conventional applied technique significantly improved, as the following graph shows.

Figure 00030001
Leistungszahl in Abhängigkeit von der Temperatur der Wärmequelle (Verdampfertemperatur) bei 35°C (Kondensatortemperatur)
Figure 00030001
Coefficient of performance as a function of the temperature of the heat source (evaporator temperature) at 35 ° C (condenser temperature)

Anschließend kann die Wärmepumpe bei Bedarf ihre Heizenergie aus dem Puffer-, Sole-, Sorptions-, oder PCM-Speicher beziehen.Then you can the heat pump if required, their heating energy from the buffer, brine, sorption, or Refer to PCM memory.

Reicht auch die hier gespeicherte Wärme nicht aus (z.B. dauerhafte Schneebedeckung der Solaranlage), dann wird die benötigte Wärmeenergie der Umgebung (z.B. Erdwärme, Grundwasser oder Außenluft) entzogen.Enough also the stored heat here not out (for example, permanent snow cover of the solar system), then will the needed Thermal energy the environment (for example geothermal energy, Groundwater or outside air).

(Die für den Wärmeentzug des Erdreichs benötigten großen Flächen haben bisher die Hauptkosten für eine Wärmepumpenanlage ausgemacht. Bisher wurde fast ausschließlich diese oder bei „Platzmangel" noch teurere Erdsonden-Technik angewandt).(The for the heat extraction of the soil needed huge surfaces have so far the main costs for a heat pump system turned off. So far, almost exclusively this or in "lack of space" even more expensive geothermal technology applied).

Mit der bis hier beschriebenen Technik und der Nutzung einer Wärmepumpe können im Vergleich zu konventioneller Technik (zusätzlicher Heizkessel) bereits erhebliche Energiemengen eingespart werden.With the technique described here and the use of a heat pump can compared to conventional technology (additional boiler) already considerable amounts of energy can be saved.

Das solare EnergiekonzeptThe solar energy concept

Bei einer kompletten Dacheindeckung mit möglichst großflächigen und preisgünstigen Solarmodulen (künftig auch Fertigsolarmodulen nach dem Baukastenprinzip) können entsprechend hohe solare Deckungsraten erzielt werden.at a complete roofing with as large as possible and inexpensive Solar modules (future also finished solar modules according to the modular principle) can accordingly high solar coverage rates are achieved.

Bisher konnte die solare Überschusswärme während des „Sommerhalbjahres" nicht genutzt werden. Es musste im Gegenteil dafür gesorgt werden, dass die Solaranlage nicht überhitzt und dadurch möglichen Schaden nimmt. Eine Kühlung der Kollektoren ist allerdings bei „aufgeladenem" Speicher kaum noch möglich.So far the solar surplus heat could not be used during the "summer half - year" on the contrary, had to be taken to ensure that the solar system does not overheat and thereby possible damage takes. A cooling the collectors, however, is barely left with "charged" storage possible.

Nicht zuletzt wurden die bisher installierten Anlagen aus diesem und aus Kostengründen eher unter- als überdimensioniert und wurden vorwiegend nur zur Warmwasserbereitung genutzt.Not Most recently, the previously installed systems were made out of this and out cost reasons rather undersized than oversized and were mainly used only for hot water.

Die solaren Energieüberschüsse lassen sich jedoch sinnvoll zur Energieerzeugung nutzen.The let solar energy surpluses However, make good use of energy generation.

Solaranlagen erreichen im Sommer Stillstandstemperaturen von mehr als 200°C. Mit Hochtemperaturanlagen können Temperaturen von über 500°C erreicht werden.solar systems reach standstill temperatures of more than 200 ° C in summer. With high temperature systems can Temperatures of over 500 ° C reached become.

Mit einem ORC-Prozess (Umkehrung der Wärmepumpe) bzw. AWKD-Prozess (Absorptions-Wärme-Kälte-Dampfkraftprozess) kann nun während der „ungenutzten" Sommerzeit die gleiche elektrische Energiemenge oder mehr zurückgewonnen werden, wie im Winter für den Betrieb der Wärmepumpe benötigt wird. Die thermische Solaranlage kann in Verbindung mit einer Wärmepumpe und einem ORC- bzw. AWKD-Prozess nicht nur Heizwärme und/oder Kälte sondern zusätzlich auch Strom bzw. mechanische Leistung erzeugen.With an ORC process (reversal of the heat pump) or AWKD process (Absorption heat, cooling and steam power process) can now while the "unused" summer time the same amount of electrical energy or more, as in winter for the Operation of the heat pump needed becomes. The solar thermal system can be used in conjunction with a heat pump and an ORC or AWKD process not only heating and / or cooling but additionally also produce electricity or mechanical power.

Technische Beschreibung:Technical description:

Die Wärmepumpe:The heat pump:

Unter Wärmepumpen versteht man Maschinen, die Nutzwärme dadurch bereitstellen, dass sie Umgebungswärme über den Verdampfer bei einer tiefen Temperatur (z.B. aus der Umgebungsluft, dem Erdreich oder Grundwasser) aufnehmen und sie bei einer höheren Temperatur als Nutzwärme an den Kondensator wieder abgeben. Der Energieaufwand für diesen „Pumpprozess" ist bei kleinen Temperaturdifferenzen zwischen wärmeaufnehmender- und abgebender Seite deutlich geringer als die abgegebene Nutzwärme.Heat pumps are machines that provide useful heat by converting them Take heat from the evaporator at a low temperature (eg from the ambient air, the soil or groundwater) and return it at a higher temperature than useful heat to the condenser again. The energy required for this "pumping process" is significantly lower than the output useful heat at small temperature differences between heat absorbing and donating side.

Desto geringer der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle (Verdampfer) und der Vorlauftemperatur (Kondensator) für die Heizungsanlage desto wirtschaftlicher arbeitet die Wärmepumpe.more lower the temperature difference between heat source (evaporator) and the flow temperature (condenser) for the heating system the more the heat pump works more economically.

Die Leistungszahl ε errechnet sich aus dem Verhältnis ε = Nutzleistung/aufgewandte LeistungThe Coefficient of performance ε calculated from the ratio ε = net power / expended power

Gute Wärmepumpen erreichen bei einer Temperaturdifferenz von 25°C (10°C Verdampfungstemperatur, 35°C Kondensationstemperatur) eine Leistungszahl von durchschnittlich 5,2–5,6!Quality Heat pumps reach at a temperature difference of 25 ° C (10 ° C evaporation temperature, 35 ° C condensation temperature) a figure of merit of on average 5.2-5.6!

Der ORC-Prozess:The ORC process:

Der ORC-Prozess basiert auf dem Wasser-Dampf-Prozess ähnlichen Verfahren mit dem Unterschied, dass an Stelle von Wasser ein organisches Arbeitsmedium (Kohlenwasserstoffe wie z.B. Iso-Pentan, Iso-Oktan, Pentan, Perfluorpentan, Toluol, Silikonöl) oder ein Kältemittel wie es bei der Wärmepumpe verwendet wird.Of the ORC process is similar to the water-steam process Process with the difference that instead of water an organic Working medium (hydrocarbons such as iso-pentane, iso-octane, Pentane, perfluoropentane, toluene, silicone oil) or a refrigerant as with the heat pump is used.

Diese Arbeitsmedien besitzen günstigere Verdampfungseigenschaften bei tieferen Temperaturen und Drücken.These Working media have cheaper ones Evaporation properties at lower temperatures and pressures.

Die im Sommer und in den Übergangszeiten anfallende Überschusswärme aus der Solaranlage oder Abwärme oberhalb etwa 60°C wird über ein Wärmeträgermedium oder besser direkt (Direktverdampfung des Arbeitsmittels ohne zusätzlichen Wärmetauscher) an den ORC-Dampfpprozess übertragen und mechanische Energie erzeugt.The in the summer and during the transitional periods accumulating excess heat the solar system or waste heat above about 60 ° C will over a heat transfer medium or better directly (direct evaporation of the working fluid without additional Heat exchanger) transferred to the ORC Dampfpprozess and generates mechanical energy.

Organische Arbeitsmittel zeichnen sich gegenüber Wasser durch günstigere Verdampfungseigenschaften aus. Sie verdampfen und überhitzen bei niedrigeren Temperaturen und geringerer Wärmezufuhr. Der Dampfdruck ist gering, die Dampfmenge hingegen entsprechend groß!organic Work equipment stands out against water by cheaper Evaporating properties. They evaporate and overheat at lower temperatures and lower heat input. The vapor pressure is low, the amount of steam, however, correspondingly large!

Der Wärmepumpen-ORC-Prozess:The heat pump ORC process:

Bei dem Wärmepumpen-ORC-Prozess wird ein gemeinsames Kälte/Arbeitsmittel verwendet.at the heat pump ORC process becomes a common cold / work equipment used.

Eine modifizierte Wärmepumpe arbeitet bei ausreichender Wärmezufuhr als Antrieb für den Generator. Die Anlage arbeitet in einem großen Temperatur- und Druckbereich. Bei der Energieerzeugung erfolgt die Kondensation auf einem höheren Druckniveau als bei getrennten Prozessen.A modified heat pump works with sufficient heat as a drive for the generator. The system operates in a wide temperature and pressure range. In energy production, the condensation takes place at a higher pressure level as in separate processes.

Als gemeinsames Arbeitsmittel eignet sich z.B. das umweltfreundliche Kältemittel R 134 a. (einfache und preisgünstige Lösung, da nur ein Aggregat benötigt wird).When common work equipment is suitable e.g. the environmentally friendly refrigerant R 134 a. (simple and inexpensive Solution, because only one unit needed becomes).

Der AWKD-Prozess:The AWKD process:

Der nachfolgend beschriebene Prozess (Begriff und Anwendungen sind bisher noch nicht bekannt) stellt eine Abwandlung und Erweiterung des oben beschriebenen Prozesses dar, derart, dass auch solare Kühlung/Klimatisierung sowie die Anwendung weiterer Technologien, wie z.B. die Abwärmenutzung einer Brennstoffzelle möglich werden.Of the process described below (term and applications are so far not yet known) represents a modification and extension of the above described process, such that also solar cooling / air conditioning and the application of other technologies, such as the waste heat utilization a fuel cell possible become.

Der AWKD-Prozess (Absorptions-Wärme-Kälte-Dampfkraftprozess) ist ein erweiterter Absorptionswärmepumpen Prozess, bei dem jedoch mechanische bzw. elektrische Energie und Kälte/Wärme gleichzeitig erzeugt werden können.Of the AWKD process (absorption-heat-cooling-steam power process) is an advanced absorption heat pump Process in which, however, mechanical or electrical energy and Cold / heat generated at the same time can be.

Niedertemperaturwärme kann dem Absorber und/oder dem Kondensator entnommen werden. Kälte wird über den Verdampfer bereitgestellt.Low temperature heat can taken from the absorber and / or the capacitor. Cold is over the Evaporator provided.

Solarwärme und/oder Abwärme mit relativ hohem Temperaturniveau beheizt den Austreiber, so dass das Kältemittel (z.B. Ammoniak) aus der reichen Lösung (NH3/H2O) ausdampft.Solar heat and / or waste heat with a relatively high temperature level heats the expeller, so that the refrigerant (eg ammonia) evaporates from the rich solution (NH 3 / H 2 O).

Als Abwärme kommt z.B. Industrieabwärme, Fernwärme, Abwärme von Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen mit einer Temperatur oberhalb ca. 60–70°C in Betracht.As waste heat comes, for example, industrial waste heat, district heating, waste heat from internal combustion engines or Fuel cells with a temperature above about 60-70 ° C into consideration.

Der in dem Austreiber erzeugte Dampf wird hierbei nicht wie bei einer Absorptionswärmepumpe über einen Kondensator und Expansionsventil sondern über eine Expansionsmaschine (12), (3) entspannt und somit zusätzlich mechanische Leistung bzw. elektrischer Strom erzeugt.In this case, the steam generated in the expeller is not passed through a condenser and expansion valve, as in the case of an absorption heat pump, but via an expansion machine ( 1 - 2 ) 3 ) and thus additionally generates mechanical power or electric current.

Der Dampf strömt anschließend in den Kondensator (23) und wird bei möglichst niedriger Temperatur verflüssigt. Der Kondensator gibt je nach Bedarf die Wärme an den Heizungskreislauf (Wärmebedarf), an die Umgebung (Kühlbedarf) oder an den Verdampfer (weder Kühl- noch Wärmebedarf) ab, wobei zahlreiche Zwischenschritte möglich sind.The steam then flows into the condenser ( 2 - 3 ) and is liquefied at the lowest possible temperature. Depending on requirements, the condenser transfers the heat to the heating circuit (heat requirement), to the environment (cooling demand) or to the evaporator (neither cooling nor heat requirement), whereby numerous intermediate steps are possible.

Im Verdampfer entzieht das „Kältemittel" dem zu kühlenden Gut Wärme. Im Anschluss wird der „Kältemitteldampf" im Absorber von der ammoniakarmen Lösung unter Wärmeabgabe absorbiert.in the Evaporator removes the "refrigerant" to be cooled Good heat. Following is the "refrigerant vapor" in the absorber of the ammonia-poor solution under heat release absorbed.

Systemvarianten in Abhängigkeit unterschiedlicher Last- und Anwendungsfälle:System variants depending on different load and application cases:

Wird wenig oder gar keine Kälte benötigt, kann der Kondensator über den anschließenden Verdampfungsprozess gekühlt werden.Becomes little or no cold needed can the capacitor over the subsequent Evaporation process cooled become.

Bedingt durch das günstige Wärmeübertragungsverhältnis bei der Verdampfung und Kondensation besteht hierdurch eine im Vergleich zum ORC-Prozess niedrigere untere Prozesstemperatur, was einen besseren Carnot-Wirkungsgrad bewirkt.conditioned by the cheap Heat transfer ratio at The evaporation and condensation is thus a comparison to the ORC process lower lower process temperature, what better Carnot efficiency causes.

Bei geringem Niedertemperatur-Wärmebedarf und ausreichender Solarwärme (Frühjahr/Herbst) kann die benötigte Heizwärme über den Absorber und/oder dem Kondensator entnommen werden. Die Expansionsmaschine liefert bereits bei einer geringen Temperaturdifferenz (zwischen Austreiber und Kondensator) einen geringen Energiebetrag.at Low low temperature heat demand and sufficient solar heat (Spring / fall) can the needed Heating over the Absorber and / or the capacitor can be removed. The expansion machine delivers already at a low temperature difference (between Expeller and capacitor) a small amount of energy.

Bei hohem Wärmebedarf und geringer Solarwärme wird der Austreiber über einen Heizkessel, Fernwärme oder über die Abwärme eines Verbrennungsmotors bzw. einer Brennstoffzelle beheizt. Dem Verdampfer (45) wird hierbei die Solar- oder Umgebungswärme (z.B. Außenluft, Erdreich) zugeführt. Die benötigte Heizwärme wird dem Kondensator und dem Absorber entnommen.At high heat demand and low solar heat, the generator is heated by a boiler, district heating or the waste heat of an internal combustion engine or a fuel cell. The evaporator ( 4 - 5 ) in this case the solar or ambient heat (eg outside air, soil) is supplied. The required heating heat is taken from the condenser and the absorber.

Der Dampf wird über den Kondensator (23) auf dem benötigten Temperaturniveau ausgekoppelt. Dies ermöglicht eine gute Anpassung an einen variablen Wärmebedarf, wobei der mechanische Wirkungsgrad bei höherem Temperaturniveau sinkt.The steam is transferred via the condenser ( 2 - 3 ) are decoupled at the required temperature level. This allows a good adaptation to a variable heat requirement, the mechanical efficiency decreases at a higher temperature level.

Werden hohe Temperaturen benötigt (z.B. für Heißwasser) kann die Expansionsmaschine vorübergehend überbrückt werden (3, gestrichelt dargestellt).If high temperatures are required (eg for hot water), the expansion machine can be temporarily bypassed ( 3 , shown in dashed lines).

Der Dampf gelangt somit wie bei einer konventionellen Absorptionswärmepumpe auf einem höheren Druck- und Temperaturniveau direkt in den Kondensator.Of the Steam thus flows like a conventional absorption heat pump on a higher pressure and temperature level directly into the condenser.

Bezogen auf den Primärenergieeinsatz kann z.B. unter Verwendung einer erdgasbetriebenen Brennstoffzelle, die gewöhnlich etwa 40–50% el. Energie und ca. 40–60% Abwärme erzeugt und bei zusätzlicher Nutzung der Solar- bzw. Umgebungswärme etwa 70–120% Niedertemperaturwärme und 45–55% el. Energie gewonnen werden.Based on the primary energy use can e.g. using a natural gas powered fuel cell, usually about 40-50% el. energy and about 40-60% waste heat generated and with additional use the solar or ambient heat about 70-120% Low temperature heat and 45-55% el. energy to be won.

Der Gesamtwirkungs- bzw. Nutzungsgrad steigt auf 130–160%.Of the Total efficiency or utilization increases to 130-160%.

Gleiches gilt auch für die Nutzung von Fernwärme auf Basis der Kraft-Wärme-Kopplung und für BHKW-Anlagen.The same applies to the use of district heating based on combined heat and power and for CHP plants.

Bei gleichzeitigem Wärme und Kältebedarf (z.B. in der Lebensmittelindustrie) wird die benötigte Kälte dem Verdampfer entnommen (bis –60°C).at simultaneous heat and refrigeration needs (e.g., in the food industry), the required refrigeration is taken from the evaporator (down to -60 ° C).

Ebenso ist auch ein Antrieb (elektrisch oder über einen Verbrennungsmotor) der Expansionsmaschine möglich, die jetzt als Wärmepumpe dient.As well is also a drive (electric or via an internal combustion engine) the expansion machine possible, which now as a heat pump serves.

Hierbei wird der Prozess zwischen dem Absorber und dem Austreiber (51) überbrückt (3, gestrichelt dargestellt).Here, the process between the absorber and the expeller ( 5 - 1 ) bridged ( 3 , ge shown in broken lines).

Der Ammoniakdampf darf hierbei nur sehr geringe Mengen Wasser enthalten.Of the Ammonia vapor may only contain very small amounts of water.

Der Strom für den el. Antrieb kann von der Brennstoffzelle oder aus dem EVU-Netz geliefert werden.Of the Electricity for the el. drive can be from the fuel cell or from the power supply network to be delivered.

Bei hohem Kälte- und/oder Strombedarf und hoher solarer Einstrahlung wird der Austreiber über die Solaranlage und zusätzlich über einen Heizkessel oder über die Abwärme eines Verbrennungsmotors bzw. einer Brennstoffzelle beheizt.at high cold and / or electricity demand and high solar radiation is the expeller of the solar system and additionally one Boiler or over the waste heat an internal combustion engine or a fuel cell heated.

Die benötigte Kälte wird dem Verdampfer (45) entnommen. Die Kondensatorkühlung erfolgt über Außenluft, über das Erdreich, über Grund- oder Brunnenwasser.The required cold is the evaporator ( 4 - 5 ). The condenser cooling takes place via outside air, over the ground, over underground or well water.

Figure 00070001
Figure 00070001

Technik:Technology:

Außerhalb der Heizperiode sollte für die Kondensatorkühlung des ORC-Prozesses und für die Kondensator-Absorberkühlung des AWKD-Prozesses (bei Kühlungsbedarf) nach Möglichkeit Grundwasser oder ein großer, ins Erdreich eingebrachter Wasserspeicher (z.B. eine Regenwasserzisterne) genutzt werden, da bei maximaler Sonneneinstrahlung erhebliche Mengen an möglichst kalten Kühlwasser benötigt werden.Outside the heating season should be for the condenser cooling of the ORC process and for the condenser-absorber cooling of the AWKD process (for cooling requirements) if possible Groundwater or a big, built-in water reservoir (e.g., a rainwater cistern) be used because at maximum sunlight significant amounts as possible cold cooling water needed become.

Bei Wärmebedarf und ausreichender Sonneneinstrahlung erfolgt die Kondensatorkühlung über den Heizungsrücklauf (auf möglichst niedrigem Temperaturniveau).at heat demand and sufficient solar radiation, the condenser cooling via the heating return (on preferably low temperature level).

Hierdurch kann auch im Winter und in der Übergangszeit solarer Strom erzeugt werden.hereby can also be in winter and during the transitional period solar electricity can be generated.

Bei einer maximalen Sonneneinstrahlung von etwa 1.000 Watt/m2, einem Kollektorwirkungsgrad von etwa 50% bei einer Temperatur von 100–150°C und einem Prozesswirkungsgrad von etwa 7–12% fällt eine Kühl- bzw. Kondensationswärme von etwa 450 Watt/m2 Kollektorfläche an (Kondensatoreintrittstemperatur 10°C, Austrittstemperatur 20°C). Der Dampfprozess erzeugt dabei eine Leistung von ca. 35–70 W/m2.With a maximum solar radiation of about 1,000 watts / m 2 , a collector efficiency of about 50% at a temperature of 100-150 ° C and a process efficiency of about 7-12%, a cooling or condensation heat of about 450 watts / m 2 Collector surface (condenser inlet temperature 10 ° C, outlet temperature 20 ° C). The steam process generates an output of approx. 35-70 W / m 2 .

In sonnenreichen Gegenden können mit Hochtemperaturanlagen deutlich höhere Leistungen erzielt werden (mit dem AWKD-Prozess auch deutlich höhere Kühlleistungen).In sunny areas can significantly higher outputs can be achieved with high-temperature systems (with the AWKD process also significantly higher cooling capacities).

„Spitzenleistungen" können über einen Zwischenwärmespeicher reduziert werden, um eine konstante Energieerzeugung bei geringerer Leistung bereitzustellen und die Größe und Kosten der ORC-Dampfanlage zu minimieren. Außerdem kann ein Teil der Kondensationswärme über einen Rekuperator zurückgewonnen werden, indem das kondensierte Arbeitsmedium vorgewärmt wird. Der Re kuperator (Wärmetauscher) befindet sich vor dem Kondensator (ORC-Prozess). Im Anschluß ist eine weitere Vorerwärmung und evtl. Verdampfung über den Pufferspeicher möglich. Eine weitere Verdampfung und/oder Überhitzung des Arbeitsmittels erfolgt über die Solarkollektoren."Excellence" can be about one Between heat storage be reduced to a constant power generation at lower Provide power and minimize the size and cost of the ORC steam plant. Furthermore can a part of the heat of condensation over a Recuperator be recovered, by preheating the condensed working medium. The recuperator (heat exchanger) is located in front of the condenser (ORC process). Following is a further preheating and possibly evaporation over the buffer memory possible. Further evaporation and / or overheating of the working fluid over the solar collectors.

Ist die Nutzung von Grundwasser (über einen Brunnen) nicht möglich so kann die Kühlung auch über die Außenluft (günstige Lösung aber Wirkungsgradverlust aufgrund höherer Außentemperaturen) oder über eine überdimensionierte, ins Erdreich eingebrachte Regenwasserzisterne erfolgen, die sinnvollerweise auch für die Grundstücksbewässerung, Toilettenspülungen, Waschmaschinen und dergleichen genutzt wird (ca. 50% des Wasserbedarfs). Die Zisterne befindet sich im ständigen Austausch mit der Umgebungswärme des Erdreiches bei ca. 10°C (Sommer wie Winter) und sollte eine möglichst große Oberfläche zur Erdumgebung bei ausreichender Tiefe haben. Sie kann somit sowohl im Sommer als Kondensator für die Stromerzeugung dienen, als auch im Winter, bei nicht ausreichendem Solarwärmeertrag einen Beitrag zur Wärmeerzeugung leisten. Eine Vereisung muss vermieden werden.is the use of groundwater (over a fountain) not possible so can the cooling also about the outside air (favorable solution but efficiency loss due to higher ambient temperatures) or over-dimensioned, Rainwater cistern introduced into the ground, which makes sense also for the irrigation of the land, Toilet flushing, Washing machines and the like is used (about 50% of the water needs). The cistern is in permanent Exchange with the ambient heat of the soil at approx. 10 ° C (Summer as well as winter) and should have as large a surface as possible to the earth environment with sufficient Have depth. It can thus serve both as a capacitor for power generation in summer, as well as in winter, with insufficient solar heat yield make a contribution to heat production. Icing must be avoided.

Das eingesetzte Kälte- und ORC-Arbeitsmittel muß natürlich völlig umweltfreundlich und ungiftig sein, obwohl die Kreisläufe über ein Wärmeträgermedium voneinander getrennt sind. (außer bei direkter Erhitzung bzw. Kühlung).The used refrigeration and ORC equipment must of course be completely environmentally friendly and non-toxic, although the circuits separated by a heat transfer medium are. (except with direct heating or cooling).

Ein wesentlicher Schritt bei der Entwicklung dieser Technik ist die Zusammenwirkung einer elektrischen Wärmepumpe und eines ORC-Dampfprozesses unter der Nutzung gemeinsamer Technik. Unter Verwendung eines gemeinsamen Kältemittels dient die Wärmepumpe im Sommer als Antrieb für den Generator! (Wärmepumpen-ORC-Prozess)One An essential step in the development of this technique is the Interaction of an electric heat pump and an ORC steam process using common technology. Using a common refrigerant serves the heat pump in the summer as drive for the generator! (Heat pump ORC process)

Bei getrennten Prozessen kann z.B. der Elektromotor (Drehstrom-Asynchronmotor), der für den Antrieb des Verdichters dient auch als Generator für den ORC-Prozess genutzt werden.at separate processes can e.g. the electric motor (three-phase asynchronous motor), the for The drive of the compressor also serves as a generator for the ORC process be used.

Hierfür ist eine gemeinsame Welle, eine Kupplung und evtl. eine Übersetzung erforderlich.For this is one common shaft, a clutch and possibly a translation required.

Über eine Stern-Dreieck-Schaltung kann der Motor bzw. Stromgenerator in zwei Leistungsstufen betrieben werden.Over a Star-delta circuit can be the motor or power generator in two Power levels are operated.

Darüber hinaus kann die Drehzahl und die Leistung über eine Polumschaltung in zwei oder mehreren Stufen variiert werden (z.B. 1.500 und 3.000 U/min). Hierdurch ergeben sich Leistungsstufen von z.B. 1/1, 1/2, 1/3 und 1/6 der Nennleistung für Generator und Motor.Furthermore can change the speed and power via a pole change in two or more stages (e.g., 1,500 and 3,000 U / min). This results in power levels of e.g. 1/1, 1/2, 1/3 and 1/6 of the rated power for Generator and engine.

Für den ORC-, dem Wärmepumpen ORC- und dem AWKD-Dampfprozess kann vorerst eine modifizierte oder umgerüstete Kolben- oder Schraubenverdichterwärmepumpe dienen (Weiterentwicklung und Verbesserung).For the ORC, the heat pump ORC and the AWKD steam process can initially be a modified or upgraded Piston or screw compressor heat pump serve (further development and improvement).

Erst bei einer Leistung oberhalb von etwa 200 kW kommen Turbinen zum Einsatz.First at an output above about 200 kW, turbines are used Commitment.

Mess-Steuer- und Regelungstechnik ist für einen optimalen, wirtschaftlichen und sparsamen Betrieb unumgänglich (Energie Management System).Measuring control and control technology is for an optimal, economic and economical operation unavoidable (energy Management System).

Bei dem AWKD-Prozess sollten das Drosselventil und die Pump zwischen Absorber und Austreiber) in einer Einheit zusammengefasst werden, damit der Überdruck einen Teil der benötigten Pumpleistung kompensieren kann. Gleichzeitig wird über einen Lösungswärmeübertrager Gegenstromwärmetauscher) die Effizienz der Anlage deutlich verbessert.at The AWKD process should have the throttle valve and the pump between Absorber and expeller) in one unit, so that the overpressure a part of the needed Can compensate for pump power. At the same time is about a Solution heat exchanger Counterflow heat exchanger) significantly improves the efficiency of the plant.

Die zukünftigen Entwicklungsziele sollten sich auf eine weitere Verbesserung des erreichbaren Wirkungsgrades und die Weiterentwicklung von umweltfreundlichen organischen Arbeitsmitteln und Zwei- bzw. Mehrstoffgemischen für geringe Temperaturbereiche fokussieren.The future Development goals should be based on further improvement of the achievable efficiency and the further development of environmentally friendly organic working materials and two or more mixtures for low Focus temperature ranges.

Bei direkter Erwärmung des Arbeitsmittels über die Solarkollektoren oder über Abwärme erreicht der Dampfprozess einen höherer Wirkungsgrad, da die Wärmeverluste des Wärmetauschers entfallen. Wird die Solarflüssigkeit durch das Arbeits- oder Kältemittel ersetzt (z.B. Perfluorpentan oder R 134 a), so muß die gesamte Anlage allerdings einen hohen Druck standhalten, der jedoch schon heute von vielen Herstellern garantiert wird. Das Arbeitsmittel siedet ab –30°C und kann somit bereits bei geringen Temperaturen und geringem Dampfdruck einen Beitrag zur Stromerzeugung leisten.at direct heating of the working medium the solar panels or over waste heat the steam process achieves a higher efficiency, since the heat loss of the heat exchanger omitted. Will the solar fluid through the working or refrigerant replaced (e.g., perfluoropentane or R 134a), the entire However, plant withstand a high pressure, but already is guaranteed by many manufacturers today. The work equipment boils from -30 ° C and can thus already at low temperatures and low vapor pressure make a contribution to power generation.

Abwärmenutzung Von Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellellen im stationären und mobilen Bereich:Waste heat recovery from internal combustion engines and fuel cells in stationary and mobile applications:

Bei der Umwandlung thermischer in mechanische Energie ist der Wirkungsgrad durch die Thermodynamik auf Maximalwerte begrenzt, die durch die absoluten Temperaturen der Verbrennung und des Abgases, sowie des Kühlmittels gegeben sind (2. Hauptsatz der Thermodynamik).at The conversion of thermal energy into mechanical energy is the efficiency limited by the thermodynamics to maximum values by the absolute temperatures of combustion and exhaust gas, as well as the refrigerant are given (2nd law of thermodynamics).

Begrenzungen dieser Temperaturen durch die vorhandenen Materialien und das Temperaturniveau der Umgebung schränken diesen Wirkungsgrad auf etwa 35–45% ein.limitations these temperatures due to the existing materials and the temperature level of the Restrict environment this efficiency to about 35-45% one.

Die Abwärme wird nur in seltenen Fällen vollständig genutzt.The waste heat is only in rare cases Completely used.

Die Betrachtung der Energiebilanz moderner Motoren und Brennstoffzellen ermöglicht die quantitative Abschätzung der Energieeinsparung bzw. der Leistungssteigerung und CO2-Reduzierung unter Nutzung der Abwärme mit dem AWKD- oder ORC-Prozess.The consideration of the energy balance of modern engines and fuel cells enables the quantitative estimation of the energy saving or the performance increase and CO 2 reduction by using the waste heat with the AWKD or ORC process.

Motorabgase erreichen Temperaturen von etwa 600°C, Brenntoffzellen 80–1000°C.engine exhaust reach temperatures of about 600 ° C, Brenntoffzellen 80-1000 ° C.

Kälte- und Klimaanlagen in Fahrzeugen und Schiffen werden gewöhnlich mechanisch (Kompressionskälteanlagen) angetrieben und benötigen somit zusätzliche Antriebsenergie.Refrigeration and Air conditioners in vehicles and ships usually become mechanical (Compression refrigeration systems) driven and need thus additional Drive energy.

Auch hier kann unter der Nutzung des ORC bzw. AWKD-Prozesses zusätzliche Antriebs- bzw. mechanische oder elektrische Energie und Kühlleistung erzeugt werden.Also here can be additional using the ORC or AWKD process Drive or mechanical or electrical energy and cooling capacity be generated.

Im mobilen Bereich (z.B. Schiffe, LKWs, Busse, Schienenfahrzeuge) geht es insbesondere um eine Leistungssteigerung bei gleichzeitiger Möglichkeit der Kühlung, Klimatisierung und Energieeinsparung.in the mobile area (e.g., ships, trucks, buses, rail vehicles) in particular it is an increase in performance with simultaneous possibility cooling, Air conditioning and energy saving.

Je nach benötigter Kälteleistung ist auch eine Kombination aus AWKD- und ORC-Prozess möglich, da mit dem ORC-Prozess höhere obere Prozesstemperaturen erreicht werden können.ever according to required Cooling capacity is also a combination of AWKD and ORC process possible because with the ORC process higher upper process temperatures can be achieved.

Die Kondensator und/oder Absorberkühlung erfolgt über Seewasser oder über die Außenluft bzw. über den Fahrtwind.The Condenser and / or absorber cooling over Seawater or over the outside air or about the Wind.

Unter Nutzung der AWKD-Technik kann auch hier der Kondensator über den anschließenden Verdampfungsvorgang gekühlt werden (abhängig von der benötigten Kühlleistung).Under Using the AWKD technique here too, the capacitor can over the subsequent Evaporation process cooled become (dependent from the needed Cooling capacity).

Um den Luftwiderstand gering zu halten können Teile der Karosserie zu Kühlzwecken genutzt werden, die von der Kühlflüssigkeit oder direkt von dem Arbeitsmittel durchströmt werden.Around To keep the air resistance low parts of the bodywork too cooling purposes be used by the coolant or to be flowed through directly by the working fluid.

Eine thermische Solaranlage kann auch hier einen weiteren Beitrag zur Energie- und Kälteerzeugung leisten (z.B. bei längeren Stillstand- bzw. Liegezeiten).A solar thermal system can also contribute to the To provide energy and refrigeration (e.g., longer ones Standstill or laytime).

Über den ORC- bzw. AWKD-Prozess ist eine mechanische Leistungssteigerung von 10–30% möglich.On the ORC or AWKD process is a mechanical performance increase from 10-30% possible.

Die Abwärme von Brennstoffzellen sowie die Kühl- und Abgaswärme von Verbrennungsmotoren kann über einen Thermoölkreislauf auf den AWKD- bzw. an den ORC-Prozess übertragen werden. Thermoöl wird als Wärmeträger verwendet, da mit diesem Medium möglichst hohe Temperaturen übertragen werden können (ca. 300°C).The waste heat of fuel cells as well as the cooling and exhaust heat of internal combustion engines can over a thermal oil circuit be transferred to the AWKD or to the ORC process. Thermal oil is called Used heat transfer medium, as possible with this medium transmit high temperatures can be (approx. 300 ° C).

Synthetische Thermoöle erlauben Temperaturen bis etwa 400°C.synthetic thermal oils allow temperatures up to about 400 ° C.

Unter Einsatz dieses Wärmeträgermediums ließen sich Wirkungsgrade von max. ca. 24% (mit Wärmeauskopplung bei ca. 80°C) bzw. bis ca. 30% (ohne Wärmeauskopplung) erreichen.Under Use of this heat transfer medium could efficiencies of max. approx. 24% (with heat extraction at approx. 80 ° C) or until approx. 30% (without heat extraction) to reach.

Noch effektiver und Materialsparender ist eine direkte Motor- bzw. Brennstoffzellenkühlung über das Arbeitsmedium, wobei das gesamte System je nach eingesetztem Arbeitsmedium unter hohem Druck stehen kann.Yet more effective and material-saving is a direct engine or fuel cell cooling via the working fluid, the entire system depending on the working medium used under can stand high pressure.

Bei der Abwärmenutzung von Verbrennungskraftmaschinen können unterschiedliche Temperaturniveaus aus den Kühlern von Ladeluft, Schmieröl, Zylinderkühlwasser, evtl. Kondensationswärme und dem Abgaswärmetauscher genutzt werden.at the waste heat utilization of internal combustion engines can different temperature levels from the coolers of charge air, lubricating oil, cylinder cooling water, possibly condensation heat and the exhaust gas heat exchanger be used.

Verbesserungsmöglichkeiten:Improvement:

Die Brennstoffzellentechnik befindet sich noch in der Entwicklung. Erdgasbetriebene Hochtemperaturbrennstoffzellen erreichen Betriebstemperaturen von 600 bis 1.000°C. Bei der Forschung und Entwicklung sollte die Abwärmenutzung für den AWKD- oder ORC-Prozess mit berücksichtigt werden, um beide Techniken optimal miteinander zu kombinieren. Gleiches gilt auch für Verbrennungsmotoren! Die Abwärme für die Motor-Zylinderkühlung sollte einen möglichst geringen Anteil an der Gesamtabwärme haben (Dieselmotor). Die Abgase können bis zur Kondensation genutzt werden (zu Heizzwecken).The Fuel cell technology is still under development. Natural gas High temperature fuel cells reach operating temperatures of 600 to 1,000 ° C. In research and development, the use of waste heat for the AWKD or ORC process to optimally combine both techniques. The same applies to Combustion engines! The waste heat for the Engine cylinder cooling should one possible small proportion of the total waste heat have (diesel engine). The exhaust gases can be used until condensation be used (for heating purposes).

Über einen Regenerator (auch als Rekuperator bezeichnet), der sich vor dem Kondensator befindet, kann ein Teil der Kondensationswärme für den Arbeitsprozess zurückgewonnen werden.About one Regenerator (also called recuperator) located in front of the Capacitor can be part of the heat of condensation for the working process recovered become.

Für kleinere Leistungsbereiche kommen aus Kostengründen Kolben bzw. Schraubenantriebe zum Einsatz. Im mobilen Bereich gibt es Probleme mit der Anlagengröße und Gewicht. Das Arbeitsmittel sollte nach Möglichkeit anstelle von Kühlwasser direkt für die Motor- bzw. Brennstoffzellenkühlung genutzt werden, um Übertragungsverluste, Kosten und Gewicht zu sparen. Anschließend kann das Arbeitsmedium über einen Abgaswärmetauscher verdampft und/oder überhitzt werden.For smaller ones Performance ranges come from cost reasons pistons or screw drives for use. In the mobile sector there are problems with the size of the system and weight. The work equipment should if possible instead of cooling water directly for the engine or fuel cell cooling are used to reduce transmission losses, Save costs and weight. Subsequently, the working medium via a Exhaust gas heat exchanger evaporates and / or overheats become.

Sinnvoll ist hier die Nutzung eines gemeinsamen Motorblocks mit integrierter Möglichkeit der Dampfnutzung.meaningful Here is the use of a common engine block with integrated possibility steam utilization.

Unter Verwendung verfügbarer Techniken lassen sich auch heute schon einzelne Projekte ab einer Größe von ca. 300 kW rasch realisieren.Under Use available Techniques can be used even today for individual projects from a size of approx. Realize 300 kW quickly.

Solartechnik:Solar technology:

Zur Erzielung eines möglichst hohen Solarwärmeertrages während der Wintermonate müssen die Kollektoren je nach Art des Gesamtsystems, ca. 35–70° gegen die Horizontale geneigt sein. Die architektonische Integration solch stark geneigter Kollektorflächen ist insbesondere bei Mehrfamilienhäusern und Pultdächern schwierig.to Achieve as much as possible high solar heat yield while the winter months need the collectors, depending on the nature of the overall system, about 35-70 ° against the Horizontal inclined. The architectural integration such strongly inclined collector surfaces is particularly difficult for multi-family houses and pitched roofs.

Ein Teil der Gesamtfläche sollte daher einen optimalen Neigungswinkel zur Sonne aufweisen. Hochleistungs-Vakuumkollektoren können z.B. an der Fassade angebracht werden.One Part of the total area should therefore have an optimal angle of inclination to the sun. High performance vacuum collectors may e.g. attached to the facade become.

Noch besser wäre eine schwenkbare Konstruktion [im Winter ca. 60°–80° Neigungswinkel, im Sommer 20–30° Neigungswinkel (z.B. überdachte Terrasse)]. Die vorgewärmte Solarflüssigkeit wird über diese „optimal ausgerichtete" Fläche weiter erwärmt und kann somit besser genutzt werden. Für die Vorerwärmung können auch mit der Solarflüssigkeit oder über das Arbeitsmittel gekühlte Photovoltaikelemente zum Einsatz kommen. (Reihenschaltung, Nacherwärmung über thermische Solaranlage).Yet would be better a swiveling construction [in winter approx. 60 ° -80 ° inclination angle, in summer 20-30 ° inclination angle (e.g., covered Terrace)]. The preheated solar liquid will over this "optimally aligned" surface continues heated and thus can be better used. For preheating can also with the solar fluid or over the working fluid cooled Photovoltaic elements are used. (Series connection, reheating via thermal Solar system).

Die Photovoltaikelemente können somit ebenfalls in die Dach- oder Fassadenkonstruktion integriert werden und müssen nicht aufwendig hinterlüftet werden.The Photovoltaic elements can thus also be integrated into the roof or facade construction and must not elaborately ventilated become.

Auch bei der Photovoltaik wird ein Großteil der Sonneneinstrahlung in Wärme umgesetzt. Diese Wärme muß abgeführt werden.Also In photovoltaics, much of the sun's rays become in heat implemented. This heat must be removed.

Aufgrund der Kühlung kann bei starker Sonneneinstrahlung aber auch schon während der Heizperiode ein deutlich besserer el. Wirkungsgrad der Photovoltaikelemente erreicht werden (der el. Wirkungsgrad sinkt pro °K Temperaturerhöhung um etwa 0,4–0,5%).by virtue of the cooling can in strong sunlight but already during the Heizperiode a much better el. Efficiency of photovoltaic elements can be achieved (the el. Efficiency decreases per ° K temperature increase about 0.4-0.5%).

Außerdem kann eine Überhitzung vermieden und die Lebensdauer hierdurch erhöht werden.In addition, can an overheating avoided and the life can be increased thereby.

Wärme-Kälte-Speichertechniken:Heat-cold storage techniques:

Als Wärmespeicher dienen Warmwasserpufferspeicher, Sorptions- oder PCM-Speicher, ausgelegt für eine Schlechtwetter-Überbrückungszeit von 4–10 Tagen (je nach Außentemperatur).When heat storage serve hot water buffer storage, sorption or PCM storage designed for one Bad weather bridging time from 4-10 Days (depending on the outside temperature).

Die Restwärme kann anschließend auf einen Sole- oder Wasserspeicher übertragen werden.The residual heat can subsequently be transferred to a brine or water storage.

Die Raumwärme und ggf. Kälteabgabe erfolgt über eine Fußbodenheizung oder einem Warm/Kaltluftsystem mit Wärme/Kälterückgewinnung. Ebenso können Kapillarrohrmatten im Estrich und teilweise im Wandputz verlegt werden.The space heating and possibly cooling discharge over a floor heating or a hot / cold air system with heat / cold recovery. Likewise, capillary tube mats be installed in the screed and partly in the wall plaster.

Dem Estrich und Wandputz werden neuartige Phasenwechselmaterialien (PCM-Technik) beigemischt, um eine höhere Wärmespeicherung (bei gleichbleibender Temperatur!) bei einem deutlich angenehmeren Raumklima zu erreichen.the Screed and wall plaster become novel phase change materials (PCM technology) mixed to a higher one heat storage (at constant temperature!) At a much more pleasant room climate to reach.

Der Vorteil von Kapillarrohrmatten liegt gegenüber konventioneller Systeme bei einer gleichmäßigeren Wärmeverteilung und einer deutlich geringeren Spreizung von Vor- und Rücklauftemperatur von etwa 4–5°C.Of the Advantage of capillary tube mats compared to conventional systems with a more even heat distribution and a significantly lower spread of flow and return temperature from about 4-5 ° C.

Hierbei sind Vorlauftemperaturen von nur 25–30°C realisierbar (Direktbeheizung über die Solar-Anlage bzw. über die Kondensationswärme bei gleichzeitiger Stromerzeugung).in this connection flow temperatures of only 25-30 ° C can be realized (direct heating via the Solar plant or over the condensation heat with simultaneous power generation).

Die Wärme- bzw. Kälteleistung beträgt bei 10°C Temperaturdifferenz bereits etwa 80–90 W/m2.The heat or cooling capacity at 10 ° C temperature difference already about 80-90 W / m 2 .

Nachdem der Wärmeenergiefluss die Niedertemperaturheizung durchströmt hat, kann dieser in einen Sole- oder Wasserspeicher (z.B. Regenwasserzisterne) gelangen und dort (insbesondere während der Heizperiode) auch Wärme unterhalb der Raumtemperatur und oberhalb der Erdreich- bzw. Umgebungstemperatur abgeben.After this the heat energy flow the low-temperature heating has flowed through, this can be put into a brine or water storage (e.g., rainwater cistern) and there (especially during the heating season) also heat below the room temperature and above the soil or ambient temperature.

Diese Wärme kann später bei Bedarf über den Verdampfer der Wärmepumpe bzw. des AWKD-Prozesses genutzt werden.These Heat can later if necessary via the evaporator of the heat pump or the AWKD process be used.

Außerdem kann der Speicher zur Kühlung des Kondensators und Absorbers dienen.In addition, can the storage for cooling serve the capacitor and absorber.

Eine Kühlung der Gebäude kann direkt über das Kühlwasser (mittels Wärmetauscher) oder über den Verdampfer des AWKD-Prozesses und lediglich durch die Umwälzpumpe erfolgen. Hier ist ebenfalls nur eine geringe Temperaturspreizung erforderlich (Vermeidung von Luftkondensation). Der Energieaufwand für die Kühlung beschränkt sich hierbei auf die Pumpleistung und beträgt ca. 2–4% einer konventionellen Kühlung/Klimatisierung.A cooling the building can directly over the cooling water (by means of heat exchanger) or over the evaporator of the AWKD process and only by the circulation pump respectively. Here is also only a small temperature spread required (avoidance of air condensation). The energy expenditure for cooling is limited in this case on the pump power and is about 2-4% of conventional cooling / air conditioning.

Claims (9)

Thermische Solaranlage mit einer Wärmepumpe, einem ORC-Dampfprozess oder einem kombinierten Wärmepumpen-ORC-Prozess, bestehend aus einem oder mehreren Solarkollektoren, sowie einem oder mehreren Wärmespeichern, dadurch gekennzeichnet, dass das von den Solarkollektoren erwärmte Medium über je einen Wärmetauscher auf den ORC-Dampfprozess, die Wärmepumpe, dem Wärmepumpen-ORC-Prozess, dem/die Wärmespeicher oder direkt an den Vorlauf der Heizungsanlage übertragen wird. Der ORC-Dampfprozess erfolgt über eine Expansionsmaschine, z.B. einem Kolben- oder Schraubenmotor. Der elektrische Antrieb für die Wärmepumpe (Gleichstrom-Wechselstrom bzw. Drehstrommotor) dient als Generator für den ORC-Prozess. Die Kondensation des Arbeitsmittels erfolgt über einen Wärmetauscher im Kondensator bzw. Verflüssiger. Das Kühlmittel wird über Außenluft, Erdwärme, Brunnen- oder Grundwasser gekühlt. Das Kühlmittel dient bei nicht ausreichender Speichertemperatur als Wärmequelle für die Wärmepumpe. Das Kühlmittel kann im Sommer auch zur Kühlung des Gebäudes genutzt werden, indem der Heizungskreislauf über einen Wärmetauscher gekühlt wird.Thermal solar system with a heat pump, an ORC steam process or a combined heat pump ORC process, consisting of one or more solar collectors, and one or more heat accumulators, characterized in that the medium heated by the solar collectors via a respective heat exchanger to the ORC Steam process, the heat pump, the heat pump ORC process, the heat storage or directly to the flow of the heating system is transferred. The ORC steam process takes place via an expansion machine, eg a piston or screw motor. The electric drive for the heat pump (DC alternating current or three-phase motor) serves as a generator for the ORC process. The condensation of the working fluid via a heat exchanger in the condenser or condenser. The coolant is cooled by outside air, geothermal, well or groundwater. If the storage tank temperature is insufficient, the coolant serves as the heat source for the heat pump. The coolant can also be used in the summer for cooling the building by cooling the heating circuit via a heat exchanger. Thermische Solaranlage mit einer Wärmepumpe und einem ORC-Dampfprozess wie unter 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel für den ORC-Prozess direkt über die Solarkollektoren verdampft wird. Das Arbeitsmittel wird bei Wärmebedarf über je einen Wärmetauscher auf die Wärmepumpe, den bzw. die Wärmespeicher und/oder an den Heizungsvorlauf übertragen.Thermal solar system with a heat pump and an ORC steam process as in 1, characterized in that that the work equipment for the ORC process directly via the solar collectors is evaporated. The work equipment is added Heat demand via one each heat exchangers on the heat pump, the or the heat storage and / or transferred to the heating flow. Thermische Solaranlage mit einer Wärmepumpe und einem ORC-Dampfprozess wie unter 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium über einen Rekuperator, der sich zwischen der Expansionsmaschine und vor dem Kondensator befindet, vorerwärmt wird. Anschließend kann das Arbeitsmittel über den Wärmespeicher weiter erwärmt bzw. verdampft werden, bevor das Arbeitsmittel über den Kollektorkreislauf verdampft und überhitzt wird.Thermal solar system with a heat pump and an ORC steam process as under 1 and 2, since characterized in that the working medium via a recuperator, which is located between the expansion machine and in front of the condenser, is preheated. Subsequently, the working fluid can be further heated or evaporated via the heat storage before the working fluid is evaporated and overheated via the collector circuit. Thermische Solaranlage mit einer Wärmepumpe und einem ORC-Dampfprozess wie unter 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe über einen Verbrennungsmotor oder über den erzeugten Strom einer Brennstoffzelle angetrieben wird. Die Abgas- und Kühlmittelwärme bzw. die Abwärme der Brennstoffzelle bzw. des Verbrennungsmotors wird ebenfalls zu Heizzwecken oder zur Dampferzeugung genutzt. Bei der Dampferzeugung erfolgt die Wärmezufuhr von der Solaranlage bzw. über Abwärme auf den Verdampfer.Thermal solar system with a heat pump and an ORC steam process as indicated under 1, 2 or 3, characterized that the heat pump has a Internal combustion engine or over the generated power of a fuel cell is driven. The Exhaust and coolant heat or the waste heat the fuel cell or the internal combustion engine is also to Heating purposes or used for steam generation. In steam generation the heat supply takes place from the solar system or over waste heat on the evaporator. Thermische Solaranlage und AWKD-Prozess (Absorptions-Wärme-Kälte-Dampfkraftprozess), bestehend aus einem oder mehreren Solarkollektoren, sowie einem oder mehreren Wärmespeichern, dadurch gekennzeichnet, dass das von den Solarkollektoren oder dem Parabolrinnensystem erwärmte Medium über je einen Wärmetauscher auf den AWKD-Prozess, dem/die Wärmespeicher oder direkt an den Vorlauf der Heizungsanlage übertragen wird. Der Dampfprozess erfolgt über eine Expansionsmaschine, einem Kolben- oder Schraubenmotor. Die Kondensation des Arbeitsmittels erfolgt über einen Wärmetauscher im Kondensator bzw. Verflüssiger. Das Kühlmittel (der Kondensator) wird über Außenluft, Erdwärme, Brunnen-, Grundwasser oder über die Verdampfungskälte gekühlt. Das Kühlmittel dient bei nicht ausreichender Speichertemperatur als Wärmequelle für den Verdampfer. Das Kühlmittel kann im Sommer auch zur Kühlung des Gebäudes genutzt werden, indem der Heizungskreislauf über einen Wärmetauscher gekühlt wird.Thermal solar system and AWKD process (absorption-heat-cooling-steam power process), consisting of one or more solar collectors, as well as one or more heat stores, characterized in that the of the solar collectors or the Parabolic trough system warmed up Medium over one heat exchanger each on the AWKD process, the heat store (s) or transferred directly to the flow of the heating system. The steam process over an expansion machine, a piston or screw motor. The Condensation of the working fluid takes place via a heat exchanger in the condenser or liquefier. The coolant (the capacitor) is over Outside air, geothermal, Well, groundwater or over the evaporation cold cooled. The coolant serves as a heat source when the storage tank temperature is insufficient for the Evaporator. The coolant can also be used for cooling in the summer of the building be used by the heating circuit is cooled by a heat exchanger. Thermische Solaranlage und AWKD-Prozess wie unter 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Austreiber über Abwärme z.B. eines Verbrennungsmotors, Industrieabwärme, Fernwärme, eines Heizkessels oder einer Brennstoffzelle beheizt wird. Die Wärmezufuhr von der Solar-anlage bzw. Umgebung erfolgt bei Wärmebedarf auf den Verdampfer. Bei Kältebedarf wird die Solarwärme und/oder die Abwärme auf den Austreiber übertragen. Die benötigte Kälte wird dem Verdampfer entnommen.Thermal solar system and AWKD process as under 5, characterized in that the expeller via waste heat, e.g. an internal combustion engine, Industrial waste heat, district heating, one Boiler or a fuel cell is heated. The heat supply from the solar system or environment takes place at heat demand on the evaporator. For refrigeration needs becomes the solar heat and / or the waste heat transferred to the expeller. The needed Cold is taken from the evaporator. Thermische Solaranlage und AWKD-Prozess wie unter 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine elektrisch oder über einen Verbrennungsmotor bzw. über den erzeugten Strom einer Brennstoffzelle angetrieben wird und als Verdichter bzw. Wärmepumpe arbeitet (bei Heizwärmebedarf). Die Anlage wird zwischen Punkt 1 und 5 (3) überbrückt und arbeitet wie eine konventionelle Wärmepumpe (1). Die Solar- oder Umgebungswärme wird dem Verdampfer zugeführt. Die Motor- bzw. Brennstoffzellen-Abwärme wird ebenfalls zu Heizzwecken genutzt.Thermal solar system and AWKD process as under 5, characterized in that the expansion machine is driven electrically or via an internal combustion engine or via the generated power of a fuel cell and as a compressor or heat pump works (for heating heat demand). The plant will be located between point 1 and 5 ( 3 ) and works like a conventional heat pump ( 1 ). The solar or ambient heat is supplied to the evaporator. The engine or fuel cell waste heat is also used for heating purposes. Technik wie unter 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich oder an Stelle der thermischen Solaranlage flüssigkeits- oder über das Arbeitsmedium gekühlte Fotovoltaikelemente zum Einsatz kommen.Technique as under 1 to 7, characterized that in addition or in place of the solar thermal system liquid or over the Working medium cooled Photovoltaic elements are used. Abwärmenutzung von Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen mit einem zusätzlichen AWKD- oder ORC-Prozess im stationären und mobilen Bereich. Je nach benötigter Kälteleistung ist auch eine Kombination aus AWKD- und ORC-Prozess möglich, da mit dem ORC-Prozess höhere obere Prozesstemperaturen erreicht werden können. Der Arbeitsmitteldampf treibt einen zusätzlichen Kolben- oder Schraubenmotor bzw. eine Turbine an. Die Kondensator und/oder Absorberkühlung erfolgt über Seewasser oder über die Außenluft bzw. über den Fahrtwind. Unter Nutzung der AWKD-Technik kann der Kondensator über den anschließenden Verdampfungsvorgang gekühlt werden (abhängig von der benötigten Kühlleistung).waste heat recovery of internal combustion engines and fuel cells with an additional AWKD or ORC process in the stationary and mobile area. ever according to required Cooling capacity is also a combination of AWKD and ORC process possible because of the ORC process higher upper process temperatures can be achieved. The work center steam drives an extra Piston or screw motor or a turbine. The condenser and / or absorber cooling via seawater or over the outside air or over the wind. Using the AWKD technique, the capacitor can be over the subsequent Evaporation process cooled become (dependent from the needed Cooling capacity).
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007027573A1 (en) * 2006-12-06 2008-07-24 Samak, Nabil Air conditioning system, electrical current and heat generator and storage combination for e.g. house, has refrigerant circuit with components of air conditioning or heat pump systems, and set of energy accumulator forms
DE102007044063A1 (en) 2007-09-14 2009-03-19 Heinrich Merkel Solar thermal installation controlling method for single-family house, involves using signal of temperature sensor for controlling of flow rate of medium, which runs from collector field as forward flow
DE102009044161A1 (en) 2009-10-01 2010-04-08 Grönniger, Stefan System and method for controlling mutually coupled power generation, storage and / or consumption units
EP2189730A2 (en) 2008-11-25 2010-05-26 Johann Wanka System for supplying a heat consumer and method for operating such a system
DE102009034580A1 (en) * 2009-07-24 2011-02-03 Mtu Onsite Energy Gmbh Energy supplying device, has oil circuit with heat exchanger device, another heat exchanger device for delivery of heat to potash circuit and third heat exchanger device for transmission of heat from oil circuit to conditioning unit
WO2011045126A1 (en) 2009-10-15 2011-04-21 Krones Ag System and method for producing, filling, packaging and/or transporting beverages
GR20110100285A (en) * 2011-05-12 2013-01-22 Αλεξανδρος Χρηστου Παπαδοπουλος Cost-free infiltration technology of solar trigeneration in the energy market through solar peak power shaving.
WO2009064378A3 (en) * 2007-11-09 2013-05-02 Ausra, Inc. Efficient low temperature thermal energy storage
EP2524793A3 (en) * 2011-05-17 2014-01-15 Krones AG Device and method for manufacturing plastic containers from pre-forms
DE102014102825A1 (en) * 2014-03-04 2015-09-10 Spheros Gmbh Absorption refrigeration system for cooling mobile refrigerated spaces
CN109026223A (en) * 2018-08-29 2018-12-18 华电电力科学研究院有限公司 Cool and thermal power comprehensive energy integrated system and working method based on gas internal-combustion engine and fuel cell alliance
CN111486616A (en) * 2020-05-18 2020-08-04 中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司 A multi-energy complementary power generation and comprehensive utilization system for heating and cooling
DE102019135468A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Friedhelm Meyer Method for operating an integral heating / air conditioning and cooling system as well as an integral heating / air conditioning and cooling system with thermal storage

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007027573A1 (en) * 2006-12-06 2008-07-24 Samak, Nabil Air conditioning system, electrical current and heat generator and storage combination for e.g. house, has refrigerant circuit with components of air conditioning or heat pump systems, and set of energy accumulator forms
DE102007044063A1 (en) 2007-09-14 2009-03-19 Heinrich Merkel Solar thermal installation controlling method for single-family house, involves using signal of temperature sensor for controlling of flow rate of medium, which runs from collector field as forward flow
WO2009064378A3 (en) * 2007-11-09 2013-05-02 Ausra, Inc. Efficient low temperature thermal energy storage
EP2189730A2 (en) 2008-11-25 2010-05-26 Johann Wanka System for supplying a heat consumer and method for operating such a system
DE102008058933A1 (en) 2008-11-25 2010-05-27 Bartholomäus, Alexander Christian System for supplying a heat consumer and method for operating such a system
DE102009034580A1 (en) * 2009-07-24 2011-02-03 Mtu Onsite Energy Gmbh Energy supplying device, has oil circuit with heat exchanger device, another heat exchanger device for delivery of heat to potash circuit and third heat exchanger device for transmission of heat from oil circuit to conditioning unit
EP2360353A2 (en) 2009-10-01 2011-08-24 Stefan Grönniger System and method for controlling energy generation, storage and/or consumption units coupled together
DE102009044161A1 (en) 2009-10-01 2010-04-08 Grönniger, Stefan System and method for controlling mutually coupled power generation, storage and / or consumption units
DE102009044258A1 (en) 2009-10-15 2011-05-05 Krones Ag Plant and process for the production, filling, packaging and / or transport of beverages
WO2011045126A1 (en) 2009-10-15 2011-04-21 Krones Ag System and method for producing, filling, packaging and/or transporting beverages
GR20110100285A (en) * 2011-05-12 2013-01-22 Αλεξανδρος Χρηστου Παπαδοπουλος Cost-free infiltration technology of solar trigeneration in the energy market through solar peak power shaving.
EP2524793A3 (en) * 2011-05-17 2014-01-15 Krones AG Device and method for manufacturing plastic containers from pre-forms
DE102014102825A1 (en) * 2014-03-04 2015-09-10 Spheros Gmbh Absorption refrigeration system for cooling mobile refrigerated spaces
CN109026223A (en) * 2018-08-29 2018-12-18 华电电力科学研究院有限公司 Cool and thermal power comprehensive energy integrated system and working method based on gas internal-combustion engine and fuel cell alliance
DE102019135468A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Friedhelm Meyer Method for operating an integral heating / air conditioning and cooling system as well as an integral heating / air conditioning and cooling system with thermal storage
CN111486616A (en) * 2020-05-18 2020-08-04 中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司 A multi-energy complementary power generation and comprehensive utilization system for heating and cooling

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