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DE102019111184B4 - Cold heat network with intermediate latent heat storage - Google Patents

Cold heat network with intermediate latent heat storage

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DE102019111184B4
DE102019111184B4 DE102019111184.6A DE102019111184A DE102019111184B4 DE 102019111184 B4 DE102019111184 B4 DE 102019111184B4 DE 102019111184 A DE102019111184 A DE 102019111184A DE 102019111184 B4 DE102019111184 B4 DE 102019111184B4
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DE
Germany
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heat
circuit
heat transfer
transfer fluid
building
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Alexander von Rohr
Philipp Elsäßer
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Caldoa GmbH
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Caldoa GmbH
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/002Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for geothermal

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Abstract

Kaltwärmenetz (1) zum Temperieren von zumindest einem Gebäude (2) mit einem ersten geschlossenen Kreislauf (3), um Wärme einer dem jeweiligen Gebäude (2) zugeordneten Wärmepumpe (4) zuzuführen oder von der Wärmepumpe (4) abzuführen, und einem zweiten Kreislauf (5), welcher mittelbar thermische Energie einer gebäudefernen Wärmequelle mit dem ersten geschlossenen Kreislauf (3) austauscht, wobei es sich bei der gebäudefernen Wärmequelle um eine Erdsonde (6) handelt, wobei zwischen dem ersten geschlossenen Kreislauf (3) und dem zweiten Kreislauf (5) ein Latentwärmespeicher (7) angeordnet ist und in dem ersten Kreislauf (3) ein erstes Wärmeträgerfluid strömt und in dem zweiten Kreislauf (5) ein sich von dem ersten Wärmeträgerfluid unterscheidendes, zweites Wärmeträgerfluid strömt, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wärmeträgerfluid eine Sole und/oder ein Gemisch aus Wasser und einem Frostschutzmittel ist und das zweite Wärmeträgerfluid Wasser ist. Cold heat network (1) for controlling the temperature of at least one building (2), comprising a first closed circuit (3) for supplying heat to a heat pump (4) assigned to the respective building (2) or for removing heat from the heat pump (4), and a second circuit (5) which indirectly exchanges thermal energy from a heat source remote from the building with the first closed circuit (3), wherein the heat source remote from the building is a geothermal probe (6), wherein a latent heat accumulator (7) is arranged between the first closed circuit (3) and the second circuit (5), and a first heat transfer fluid flows in the first circuit (3) and a second heat transfer fluid different from the first heat transfer fluid flows in the second circuit (5), characterized in that the first heat transfer fluid is a brine and/or a mixture of water and an antifreeze, and the second heat transfer fluid is water.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kaltwärmenetz zum Temperieren von zumindest einem Gebäude mit einem ersten geschlossenen Kreislauf, um Wärme einer dem jeweiligen Gebäude zugeordneten Wärmepumpe zuzuführen oder von der Wärmepumpe abzuführen, und einem zweiten Kreislauf, welcher mittelbar thermische Energie einer gebäudefernen Wärmequelle, vorzugsweise einer Erdsonde, mit dem ersten geschlossenen Kreislauf austauscht.The invention relates to a cold heat network for controlling the temperature of at least one building, comprising a first closed circuit for supplying heat to a heat pump associated with the respective building or for removing heat from the heat pump, and a second circuit which indirectly exchanges thermal energy from a heat source remote from the building, preferably a geothermal probe, with the first closed circuit.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Heizanlagen mit Erdsonden bekannt. So offenbart beispielsweise die gattungsgemäße DE 19 727 493 C2 eine Heizungsvorrichtung mit einer Wärmepumpe, deren Kondensator von Wasser eines Heizungskreislaufes und deren Verdampfer von Wasser oder einer Solelösung einer Erdsonde beaufschlagt ist, wobei deren Vorlauf- und Rücklaufleitung derart in eine Erdbohrung einsetzbar sind, dass ein Zentralrohr mit relativ großer Innenquerschnittsfläche von mehreren konzentrisch um seinen Außenumfang herum symmetrisch angeordneten Rohren mit kleinerer Innenquerschnittsfläche angeordnet sind, die über einen Verteilerkopf am Fuße des Zentralrohres mit diesem verbunden sind, wobei das die Rücklaufleitung der Erdsonde bildende Zentralrohr mit einer Wärmedämmung versehen ist und die das Zentralrohr umgebenden Rohre die Vorlaufrohre bilden, welche zum Verdampfer der Wärmepumpe führen, wobei die Summe der Innenquerschnittsflächen der Vorlaufrohre etwa der Innenquerschnittsfläche des Zentralrohres entspricht.Heating systems with geothermal probes are already known from the state of the art. For example, the generic DE 19 727 493 C2 a heating device with a heat pump, the condenser of which is supplied with water from a heating circuit and the evaporator with water or a brine solution from a geothermal probe, the flow and return lines of which can be inserted into a borehole in the ground in such a way that a central pipe with a relatively large internal cross-sectional area is arranged among several pipes with a smaller internal cross-sectional area which are arranged concentrically and symmetrically around its outer circumference and are connected to the central pipe via a distributor head at the base of the central pipe, the central pipe forming the return line of the geothermal probe being provided with thermal insulation and the pipes surrounding the central pipe forming the flow pipes which lead to the evaporator of the heat pump, the sum of the internal cross-sectional areas of the flow pipes corresponding approximately to the internal cross-sectional area of the central pipe.

Auch offenbart die gattungsgemäße DE 20 2005 014 597 U1 eine Kühl-/Heizanlage, mit einer Wärmepumpe, welche einen Verdampfer und einen Verflüssiger aufweist, wobei der Verdampfer an einen ersten Kreislauf und der Verflüssiger an einen zweiten Kreislauf angeschlossen ist, wobei in dem ersten Kreislauf mindestens eine Erdsonde, eine Quellenpumpe und ein erstes Umschaltventil angeordnet ist, in dem zweiten Kreislauf eine Kühl-/Heizfläche und eine Heizkreispumpe angeordnet ist, und der erste und zweite Kreislauf über einen Wärmetauscher derart miteinander verbunden sind, dass über die Kühl-/Heizfläche in den ersten Kreislauf aufgenommene Wärme über den Wärmetauscher an den ersten Kreislauf abgegeben werden kann und die Wärme über die mindestens eine Erdsonde abgegeben werden kann, wobei das erste Umschaltventil derart angeordnet ist, dass der erste Kreislauf zwischen dem Verdampfer und dem Wärmetauscher umgeschaltet werden kann, und die Heizkreispumpe in dem zweiten Kreislauf zwischen dem Wärmetauscher und dem Verflüssiger angeordnet ist. Weitere Beispiele zur Verwendung von Latentwärmespeichern sind unter anderem in DE 10 2010 037 474 A1 , DE 10 2011 120 743 A1 , DE 10 2017 112 407 A1 , DE 30 11 840 A1 , DE 10 2010 037 477 A1 , DE 10 2017 112 409 A1 , DE 10 2011 001 273 A1 , DE 26 19 744 A1 und DE 10 2013 213 823 A1 gezeigt.The generic DE 20 2005 014 597 U1 a cooling/heating system with a heat pump having an evaporator and a condenser, wherein the evaporator is connected to a first circuit and the condenser to a second circuit, wherein at least one geothermal probe, a source pump, and a first switching valve are arranged in the first circuit, a cooling/heating surface and a heating circuit pump are arranged in the second circuit, and the first and second circuits are connected to one another via a heat exchanger such that heat absorbed into the first circuit via the cooling/heating surface can be released to the first circuit via the heat exchanger, and the heat can be released via the at least one geothermal probe, wherein the first switching valve is arranged such that the first circuit can be switched between the evaporator and the heat exchanger, and the heating circuit pump is arranged in the second circuit between the heat exchanger and the condenser. Further examples of the use of latent heat storage devices can be found, inter alia, in DE 10 2010 037 474 A1 , DE 10 2011 120 743 A1 , DE 10 2017 112 407 A1 , DE 30 11 840 A1 , DE 10 2010 037 477 A1 , DE 10 2017 112 409 A1 , DE 10 2011 001 273 A1 , DE 26 19 744 A1 and DE 10 2013 213 823 A1 shown.

Der Stand der Technik hat jedoch meistens den Nachteil, dass durch die direkte thermische Kopplung der Wärmepumpe und der Erdsonde an der Erdsonde Temperaturen unterhalb von 0°C auftreten, welche zu Einfrierungen und Beschädigungen an der Erdsonde führen.However, the state of the art technology usually has the disadvantage that the direct thermal coupling of the heat pump and the geothermal probe results in temperatures below 0°C occurring at the geothermal probe, which leads to freezing and damage to the geothermal probe.

Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein Kaltwärmenetz bereitgestellt werden, welches die Erdsonde thermisch von der Wärmepumpe entkoppelt.The object of the invention is therefore to avoid or at least mitigate the disadvantages of the prior art. In particular, it is to provide a cold heat network that thermally decouples the geothermal probe from the heat pump.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem ersten geschlossenen Kreislauf und dem zweiten Kreislauf ein Latentwärmespeicher angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in a generic device in that a latent heat storage device is arranged between the first closed circuit and the second circuit.

Dies hat den Vorteil, dass der erste Kreislauf und der zweite Kreislauf thermisch voneinander entkoppelt werden und so unabhängig von den Umgebungsbedingungen und Wärme- bzw. Kälteanforderungen optimiert betrieben werden können.This has the advantage that the first circuit and the second circuit are thermally decoupled from each other and can thus be operated in an optimized manner regardless of the ambient conditions and heating or cooling requirements.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann der zweite Kreislauf die Wärmequelle in einem geschlossenen Kreislauf mit einem in oder an dem Latentwärmespeicher angeordneten Wärmeübertragungselement thermo-fluidisch verbinden. Dadurch wird es möglich, das Speichermedium (Wasser) in dem Eisspeicher im Wesentlichen ≥0°C zu halten, so dass keine Gefahr von Einfrierungen an der Erdsonde besteht, aber möglichst in der Nähe des Gefrierpunktes des jeweiligen Mediums und insbesondere dort möglichst konstant.In one embodiment of the invention, the second circuit can thermo-fluidically connect the heat source in a closed circuit to a heat transfer element arranged in or on the latent heat storage device. This makes it possible to keep the storage medium (water) in the ice storage device essentially at ≥0°C, so that there is no risk of freezing at the geothermal probe, but as close as possible to the freezing point of the respective medium and, in particular, as constant as possible there.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann der zweite Kreislauf die Wärmequelle unmittelbar in einem offenen Kreislauf an den Latentwärmespeicher anbinden. Dabei kann vorzugsweise in dem ersten Kreislauf ein erstes Wärmeträgerfluid strömen und in dem zweiten Kreislauf ein sich von dem ersten Wärmeträgerfluid unterscheidendes, zweites Wärmeträgerfluid strömen. Es ist von Vorteil, wenn das erste Wärmeträgerfluid eine Sole und/oder ein Gemisch aus Wasser und einem Frostschutzmittel, insbesondere Glykol, ist und das zweite Wärmeträgerfluid Wasser ist. Insbesondere kann der erste Kreislauf erfindungsgemäß durch ein Rohrleitungssystem mit doppelwandigen Rohren ausgestaltet sein und der zweite Kreislauf durch ein Rohrleitungssystem mit einwandigen Rohren ausgestaltet sein, was eine kostengünstige Sanierung beschädigter und/oder veralteter Erdsonden, dadurch ermöglicht, dass in dem zweiten Kreislauf unkritisches Medium, wie reines Wasser, verwendet werden kann.In a further embodiment according to the invention, the second circuit can connect the heat source directly to the latent heat storage device in an open circuit. Preferably, a first heat transfer fluid can flow in the first circuit, and a second heat transfer fluid, different from the first heat transfer fluid, can flow in the second circuit. It is advantageous if the first heat transfer fluid is a brine and/or a mixture of water and an antifreeze, in particular glycol, and the second heat transfer fluid is water. In particular, the first circuit can be connected by a pipeline. system can be designed with double-walled pipes and the second circuit can be designed by a piping system with single-walled pipes, which enables a cost-effective rehabilitation of damaged and/or outdated geothermal probes by using a non-critical medium, such as pure water, in the second circuit.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Latentwärmespeicher als Eisspeicher ausgestaltet sein.According to an advantageous further development, the latent heat storage device can be designed as an ice storage device.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Anordnung eines Kaltnahwärmenetzes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 2 eine schematische Anordnung eines Kaltnahwärmenetzes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
The invention is explained below with the aid of drawings. They show:
  • 1 a schematic arrangement of a cold local heating network according to a first embodiment.
  • 2 a schematic arrangement of a cold local heating network according to a second embodiment.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.The figures are merely schematic in nature and serve solely to facilitate understanding of the invention. The same elements are provided with the same reference numerals. The features of the individual embodiments can be interchanged.

1 zeigt eine schematische Anordnung eines Kaltnahwärmenetzes 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Kaltnahwärmenetz 1 als Beispiel eines erfindungsgemäßen Kaltwärmenetzes ist dabei eingerichtet, zumindest ein Gebäude 2 zu heizen bzw. zu kühlen. Ein erster geschlossener Kreislauf 3 des Kaltnahwärmenetzes 1 führt je nach Betriebsmodus einer dem Gebäude 2 zugeordneten Wärmepumpe 4 Wärme zu bzw. von der Wärmepumpe 4 ab. Des Weiteren weist das Kaltnahwärmenetz 1 einen zweiten Kreislauf 5 auf, welcher mittelbar thermische Energie einer Erdsonde 6 mit dem ersten geschlossenen Kreislauf 3 austauscht. Wie in 1 dargestellt, ist zwischen dem ersten Kreislauf 3 und dem zweiten Kreislauf 5 ein Eisspeicher 7 angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird der erste Kreislauf 3 durch den Eisspeicher 7 thermisch von dem zweiten Kreislauf 5 entkoppelt. Hier ist die Erdsonde 6 ein Beispiel einer „gebäudefernen Wärmequelle“ und der Eisspeicher 7 ein Beispiel eines „Latentwärmespeichers“. 1 shows a schematic arrangement of a cold local heating network 1 according to a first embodiment. The cold local heating network 1 as an example of a cold heating network according to the invention is designed to heat or cool at least one building 2. A first closed circuit 3 of the cold local heating network 1 supplies heat to or from a heat pump 4 assigned to the building 2, depending on the operating mode. Furthermore, the cold local heating network 1 has a second circuit 5, which indirectly exchanges thermal energy from a geothermal probe 6 with the first closed circuit 3. As in 1 As shown, an ice storage tank 7 is arranged between the first circuit 3 and the second circuit 5. In other words, the first circuit 3 is thermally decoupled from the second circuit 5 by the ice storage tank 7. Here, the geothermal probe 6 is an example of a "heat source remote from the building" and the ice storage tank 7 is an example of a "latent heat storage device."

Der erste Kreislauf 3 weist eine Gebäudezulaufleitung 8 und eine Gebäuderücklaufleitung 9 aus, in welchen ein erstes Wärmeträgerfluid zwischen der Wärmepumpe 4 und einem in dem Eisspeicher 7 angeordneten Entzugs-Wärmeübertragungselement 10 zirkuliert. Die Strömungsrichtungen des ersten Wärmeträgerfluids innerhalb der Gebäudezulaufleitung 8 bzw. der Gebäuderücklaufleitung 9 sind in 1 beispielhaft durch die Pfeile A bzw. B dargestellt.The first circuit 3 comprises a building supply line 8 and a building return line 9, in which a first heat transfer fluid circulates between the heat pump 4 and an extraction heat transfer element 10 arranged in the ice storage 7. The flow directions of the first heat transfer fluid within the building supply line 8 and the building return line 9 are shown in 1 shown as an example by the arrows A and B.

In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der zweite Kreislauf 5 als geschlossener Kreislauf ausgebildet, welcher die Erdsonde 6 thermo-fluidisch über eine Erdsondenzulaufleitung 11 und eine Erdsondenrücklaufleitung 12 mit einem in oder an dem Eisspeicher angeordneten Erdsonden-Wärmeübertragungselement 13 verbindet, so dass in dem zweiten Kreislauf 5 ein zweites Wärmeträgerfluid zwischen der Erdsonde 6 und dem Erdsonden-Wärmeübertragungselement 13 zirkulieren kann. Die Strömungsrichtungen des zweiten Wärmeträgerfluids innerhalb der Erdsondenzulaufleitung 11 bzw. der Erdsondenrücklaufleitung 12 sind in 1 beispielhaft durch die Pfeile C bzw. D dargestellt.In the first embodiment, the second circuit 5 is designed as a closed circuit, which thermo-fluidically connects the geothermal probe 6 via a geothermal probe supply line 11 and a geothermal probe return line 12 to a geothermal probe heat transfer element 13 arranged in or on the ice storage tank, so that in the second circuit 5, a second heat transfer fluid can circulate between the geothermal probe 6 and the geothermal probe heat transfer element 13. The flow directions of the second heat transfer fluid within the geothermal probe supply line 11 and the geothermal probe return line 12 are in 1 shown as an example by the arrows C and D.

Des Weiteren unterscheiden sich in dem ersten Ausführungsbeispiel das erste Wärmeträgerfluid und das zweite Wärmeträgerfluid voneinander. Sowohl für das erste Wärmeträgerfluid wird ein Glykol-Wasser-Gemisch verwendet, für das zweite Wärmeträgerfluid wird Wasser verwendet. Aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen zum Grundwasserschutz müssen beim unterirdischen Einsatz von Glykol-Wasser-Gemischen die Rohre doppelwandig ausgeführt sein oder zusätzlichen Maßnahmen gerecht werden, weshalb in dem ersten Ausführungsbeispiel die (horizontalen) Rohrleitungen des ersten Kreislaufs 3 doppelwandig sind und die Rohrleitungen des zweiten Kreislaufs 5 einwandig ausgestaltet sind.Furthermore, in the first embodiment, the first heat transfer fluid and the second heat transfer fluid differ from each other. A glycol-water mixture is used for both the first heat transfer fluid, and water is used for the second heat transfer fluid. Due to legal regulations regarding groundwater protection, the pipes used underground with glycol-water mixtures must be double-walled or meet additional requirements. Therefore, in the first embodiment, the (horizontal) pipes of the first circuit 3 are double-walled, and the pipes of the second circuit 5 are single-walled.

Wenn nun in dem Gebäude 2 eine Wärmeanforderung vorliegt, entzieht der erste Kreislauf 3 dem Eisspeicher 7 durch Wärmeaustausch zwischen dem ersten Wärmeträgerfluid und einem in dem Eisspeicher 7 lagernden Speichermedium über das Entzugs-Wärmeübertragungselement 10 thermische Energie und führt diese der Wärmepumpe 4 zu, wo die thermische Energie zum Heizen des Gebäudes 2 verwendet wird. Als Speichermedium liegt in dem Eisspeicher 7 Wasser vor.When a heat demand exists in building 2, the first circuit 3 extracts thermal energy from the ice storage tank 7 through heat exchange between the first heat transfer fluid and a storage medium stored in the ice storage tank 7 via the extraction heat transfer element 10 and supplies this energy to the heat pump 4, where the thermal energy is used to heat the building 2. Water serves as the storage medium in the ice storage tank 7.

Die Erdsonde 6 wiederum entzieht dem Erdreich thermische Energie und erwärmt somit das zweite Wärmeträgerfluid, welches über die Erdsondenrücklaufleitung 12 zu dem Erdsonden-Wärmeübertragungselement 13 strömt und hier seine thermische Energie an den Eisspeicher 7 abgibt, bevor es über die Erdsondenzulaufleitung 11 wieder zurück zu der Erdsonde 6 strömt.The geothermal probe 6 in turn extracts thermal energy from the ground and thus heats the second heat transfer fluid, which flows via the geothermal probe return line 12 to the geothermal probe heat transfer element 13 and transfers its thermal energy to the ice storage 7 before flowing back to the geothermal probe 6 via the geothermal probe supply line 11.

Durch die thermische Entkopplung des ersten Kreislaufs 3 und des zweiten Kreislaufs 5 kann in dem Eisspeicher 7 das Wasser um den Wärmetauscher 13 bei einer konstanten Temperatur von ≥ 0°C (Kristallationsphase) gehalten werden, d.h. möglichst nahe am Gefrierpunkt aber eisfrei. Dadurch wird sichergestellt, dass das zweite Wärmeträgerfluid in der Erdsondenzulaufleitung 11 immer flüssig mit einer Temperatur größer oder gleich 0°C strömt, so dass die Gefahr von Einfrierungen an der Erdsonde 6 und somit eine Beschädigung der Erdsonde 6 gemindert werden kann.Due to the thermal decoupling of the first circuit 3 and the second circuit 5, the water around the heat exchanger 13 in the ice storage 7 can be kept at a constant temperature of ≥ 0°C (crystallization phase), ie as close to the freezing point as possible but ice-free. It is ensured that the second heat transfer fluid in the geothermal probe inlet line 11 always flows in liquid form with a temperature greater than or equal to 0°C, so that the risk of freezing at the geothermal probe 6 and thus damage to the geothermal probe 6 can be reduced.

2 zeigt ein Kaltnahwärmenetz 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Funktionsweise und der Großteil der Komponenten unterscheidet sich dabei nicht von dem ersten Ausführungsbeispiel, weshalb der Fokus nachfolgend auf den Unterschieden zwischen den beiden Ausführungsbeispielen liegt. 2 shows a cold district heating network 1 according to a second exemplary embodiment. The functionality and the majority of the components do not differ from the first exemplary embodiment, which is why the focus below is on the differences between the two exemplary embodiments.

In dem Kaltnahwärmenetz 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Kreislauf 5 zwischen der Erdsonde 6 und dem Eisspeicher 7 als offener Kreislauf mit einer Erdsondenzulaufleitung 11 und einer Erdsondenrücklaufleitung 12 ausgebildet. D.h. flüssiges Wasser aus dem Eisspeicher 7 strömt durch die Erdsondenzulaufleitung 11 hin zu der Erdsonde 6, wo es thermische Energie des Erdreichs aufnimmt und danach durch die Erdsondenrücklaufleitung 12 zurückströmt. Im Eisspeicher 7 tauscht das Wasser nun nicht seine thermische Energie über ein Wärmeübertragungselement aus, sondern vermischt sich vielmehr mit dem im Eisspeicher 7 vorliegenden Wasser bzw. führt zum Abtauen des im Eisspeicher 7 vorliegenden Eis.In the cold district heating network 1 according to the second exemplary embodiment, a second circuit 5 between the geothermal probe 6 and the ice storage tank 7 is designed as an open circuit with a geothermal probe supply line 11 and a geothermal probe return line 12. This means that liquid water from the ice storage tank 7 flows through the geothermal probe supply line 11 to the geothermal probe 6, where it absorbs thermal energy from the ground and then flows back through the geothermal probe return line 12. In the ice storage tank 7, the water does not exchange its thermal energy via a heat transfer element, but rather mixes with the water present in the ice storage tank 7 and leads to the defrosting of the ice present in the ice storage tank 7.

Der zweite Kreislauf 5 befindet sich in dem zweiten Ausführungsbeispiel unterhalb der Frostgrenze G, so dass der Einsatz von reinem Wasser als zweites Wärmeträgerfluid in dem zweiten Kreislauf 5 nicht zu Einfrierungen innerhalb der Erdsondenzulaufleitung 11 führt. Des Weiteren erlaubt der Einsatz von reinem Wasser als zweites Wärmeträgerfluid die Rohre der Erdsondenzulaufleitung 11 und der Erdsondenrücklaufleitung 12 einwandig auszuführen und durch dann erlaubte Verwendung von Wasser beschädigte (undichte) Erdsonden kostengünstig zu sanieren.In the second embodiment, the second circuit 5 is located below the frost line G, so that the use of pure water as the second heat transfer fluid in the second circuit 5 does not lead to freezing within the geothermal probe supply line 11. Furthermore, the use of pure water as the second heat transfer fluid allows the pipes of the geothermal probe supply line 11 and the geothermal probe return line 12 to be constructed with single walls and, through the then permitted use of water, to repair damaged (leaky) geothermal probes cost-effectively.

Um möglichen Wasserverlust auszugleichen, ist zusätzlich an dem Eisspeicher 7 ein Wasseranschluss 14 vorgesehen, so dass über eine beschädigte Erdsonde austretendes Wasser durch den Wasseranschluss 14 kompensiert werden kann.In order to compensate for possible water loss, a water connection 14 is additionally provided on the ice storage tank 7 so that water escaping via a damaged geothermal probe can be compensated through the water connection 14.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
KaltnahwärmenetzCold district heating network
22
GebäudeBuilding
33
erster Kreislauffirst cycle
44
Wärmepumpeheat pump
55
zweiter Kreislaufsecond circuit
66
ErdsondeGeothermal probe
77
EisspeicherIce storage
88
GebäudezulaufleitungBuilding supply line
99
GebäuderücklaufleitungBuilding return line
1010
Entzugs-WärmeübertragungselementExtraction heat transfer element
1111
ErdsondenzulaufleitungGeothermal probe inlet line
1212
ErdsondenrücklaufleitungGeothermal probe return line
1313
Erdsonden-WärmeübertragungselementGeothermal probe heat transfer element
1414
WasseranschlussWater connection
A, BAWAY
Strömungsrichtungen im ersten KreislaufFlow directions in the first circuit
C, DC, D
Strömungsrichtungen im zweiten KreislaufFlow directions in the second circuit
GG
FrostgrenzeFrost line

Claims (5)

Kaltwärmenetz (1) zum Temperieren von zumindest einem Gebäude (2) mit einem ersten geschlossenen Kreislauf (3), um Wärme einer dem jeweiligen Gebäude (2) zugeordneten Wärmepumpe (4) zuzuführen oder von der Wärmepumpe (4) abzuführen, und einem zweiten Kreislauf (5), welcher mittelbar thermische Energie einer gebäudefernen Wärmequelle mit dem ersten geschlossenen Kreislauf (3) austauscht, wobei es sich bei der gebäudefernen Wärmequelle um eine Erdsonde (6) handelt, wobei zwischen dem ersten geschlossenen Kreislauf (3) und dem zweiten Kreislauf (5) ein Latentwärmespeicher (7) angeordnet ist und in dem ersten Kreislauf (3) ein erstes Wärmeträgerfluid strömt und in dem zweiten Kreislauf (5) ein sich von dem ersten Wärmeträgerfluid unterscheidendes, zweites Wärmeträgerfluid strömt, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wärmeträgerfluid eine Sole und/oder ein Gemisch aus Wasser und einem Frostschutzmittel ist und das zweite Wärmeträgerfluid Wasser ist.Cold heat network (1) for controlling the temperature of at least one building (2), comprising a first closed circuit (3) for supplying heat to a heat pump (4) assigned to the respective building (2) or for removing heat from the heat pump (4), and a second circuit (5) which indirectly exchanges thermal energy from a heat source remote from the building with the first closed circuit (3), wherein the heat source remote from the building is a geothermal probe (6), wherein a latent heat accumulator (7) is arranged between the first closed circuit (3) and the second circuit (5), and a first heat transfer fluid flows in the first circuit (3) and a second heat transfer fluid, different from the first heat transfer fluid, flows in the second circuit (5), characterized in that the first heat transfer fluid is a brine and/or a mixture of water and an antifreeze, and the second heat transfer fluid is water. Kaltwärmenetz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kreislauf (5) die Erdsonde (6) in einem geschlossenen Kreislauf mit einem in oder an dem Latentwärmespeicher (7) angeordneten Wärmeübertragungselement (13) thermo-fluidisch verbindet.Cold heat network (1) to Claim 1 , characterized in that the second circuit (5) thermo-fluidically connects the geothermal probe (6) in a closed circuit with a heat transfer element (13) arranged in or on the latent heat accumulator (7). Kaltwärmenetz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kreislauf (1) die Erdsonde (6) unmittelbar in einem offenen Kreislauf an den Latentwärmespeicher (7) anbindet.Cold heat network (1) to Claim 1 , characterized in that the second circuit (1) connects the geothermal probe (6) directly to the latent heat storage device (7) in an open circuit. Kaltwärmenetz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kreislauf (3) durch ein Rohrleitungssystem mit doppelwandigen Rohren ausgestaltet ist und der zweite Kreislauf (5) durch ein Rohrleitungssystem mit einwandigen Rohren ausgestaltet ist.Cold heat network (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the first circuit (3) is designed by a piping system with double-walled pipes and the second Circuit (5) is designed by a piping system with single-walled pipes. Kaltwärmenetz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (7) als Eisspeicher ausgestaltet ist.Cold heat network (1) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the latent heat storage device (7) is designed as an ice storage device.
DE102019111184.6A 2019-02-26 2019-04-30 Cold heat network with intermediate latent heat storage Active DE102019111184B4 (en)

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DE202019101085 2019-02-26

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