DE19607125A1

DE19607125A1 - Verfahren zur Vollversorgung von Gebäudekomplexen mit Strom, Hoch- und Niedertemperaturwärme, Kühl- und Tiefkühlkälte mit einem Motorheizkraftwerk, mit Absorbern, FCKW-freier Kälteverteilung, Abtaueinrichtung auf NT-Wärmebasis

Info

Publication number: DE19607125A1
Application number: DE19607125A
Authority: DE
Inventors: Christian Eder; Claus Schmager
Original assignee: EDER CHRISTIAN DIPL BETRIEBSW
Current assignee: EDER CHRISTIAN DIPL BETRIEBSW
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 1997-05-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vollversorgung von Gebäudekomplexen mit Hoch-, Niedertemperaturheizwärme, Kühl- und Tiefkühlkälte und elektrischer Energie mit einem Blockheizkraft werk über dem Blockheizkraftwerk abgasseitig nachgeschaltete mehrwegige Absorberkälteanlagen, FCKW-freie Kälteverteilein richtungen mit hoher Kühlleistung, Abtaueinrichtungen auf Niedertemperaturwasserbasis dargestellt an einem Lebensmittel-Verbrauchermarkt.

Bisher sind im Lebensmittel-Verbrauchermarkt- und Schlachthof bereich Blockheizkraftwerke bekannt die neben der Teilversorgung dieser Gebäudekomplexe mit elektrischer Energie und Wärme auch Absorberkälte für die Raumklimatisierung anbieten. Für die Versorgung der Kühleinrichtungen dieser Gebäudekomplexe wird auf elektrisch angetriebene Kompressionskälteanlagen zurückgegrif fen, insbesondere auch dann, wenn Kälte mit mehreren Temperatur niveaus benötigt wird. Dadurch wird wieder ein Teil der hoch wertigen elektrischen Energie verbraucht und der Vorteil der beim Blockheizkraftwerksbetrieb angestrebten hohen Stromkenn ziffer geht weitgehend wieder verloren. Durch den taktenden Betrieb verursachen diese Kompressoranlagen zudem hohe Strom spitzen. Die vereisten Wärmetauscher der eingesetzten Kältever braucher werden zudem noch mit elektrischen Heizungen abgetaut, was weitere Stromspitzen verursacht. Weiterhin besteht bei den bisher bekannten Blockheizkraftwerken, beeinfußt durch die angestrebte hohe Stromkennziffer, zwischen der erzeugten elektrischen Energie und der beim Betrieb von Blockheizkraft werken anfallenden nutzbaren Abwärme aus der Motorkühlung und aus den Abgasen ein, für die gesamte gleichzeitige Nutzung beider Komponenten, ungünstiges Verhältnis. Bei wärmegeführten Anlagen wird zudem meist mehr elektrische Energie erzeugt als im Gebäudekomplex untergebracht werden kann. Die Stromversorgungs unternehmen vergüten diese Energie zudem üblicherweise nur zu ihren Grenzkosten, was den wirtschaftlichen Einsatz der Block heizkraftwerke belastet. Die Folge davon sind Abschaltungen bzw. Takten der Blockheizkraftwerke und daraus resultierende Unter brechungen der angestrebten Vollversorgung der Gebäudekomplexe. Der Betrieb von Absorberanlagen, die lange Anlaufzeiten haben, wird dadurch unmöglich gemacht. Eine stromgeführte Betriebsweise würde das Wärmeangebot verkleinern und keine Vollversorgung mehr ermöglichen. Die langen Kälteverteilleitungen erfordern, wegen ihrer Füllung mit Kältemitteln umgangreiche Arbeiten im Reparatur- und Erweiterungsfall.

Weiterhin bestehen gesetzliche Restriktionen die die Verwendung von FCKW-haltigen Kältemitteln in Kompressoranlagen zeitlich begrenzen. Die Ersatzkältemittel sind zum Teil noch in der anlagentechnischen Entwicklung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, das diese Nachteile in Fortfall kommen läßt:
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Vollversorgung von Gebäudekomplexen aus dem Lebensmittel-Verbrauchermarkt- und Schlachthofbereich mit elektrischer Energie, Hoch-, Niedertemp eraturheizwärme, Kühl- und Tiefkühlkälte mit einem Blockheiz kraftwerk, über dem Blockheizkraftwerk nachgeschaltete mehr wegige Absorberkälteanlagen, FCKW-freien Kälteverteileinricht ungen mit hoher Kühlleistung (Flow Ice), Abtaueinrichtungen auf Niedertemperaturwasserbasis.

Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren wird entsprechend seinen Hauptkomponenten (Blockheizkraftwerk-Absorber-Flow Ice) BAF-Verfahren genannt und läuft wie folgt ab:
Die aus dem Blockheizkraftwerk ausgekoppelte Abwärme aus den Motor- und Abgaskühlern wird dem Austreiber des Absorbers mit einem Temperaturplateau von 90 bis 95°C angeboten. Für Heiß wasseraufgaben, z. B. in der Metzgerei eines Verbrauchermarktes, kann Hochtemperaturwasser abgezweigt werden.

Die Absorberkälteleistung kann, entsprechend der Anlagenopti mierung, entweder direkt die verschiedenen Binäreis-Kältenetze beaufschlagen oder die Kältenetze vorkühlen, dabei sind auch Teilstromschaltungen der Absorberkälte möglich. Im Falle der Vorkühlung der Kältenetze sind nur noch relativ kleine Kompres soranlagen erforderlich um das gewünscht Kälteniveau zu erreichen.

Jedes Kältenetz erhält eine aus der Literatur bekannte Fow-Ice- (Binäreis-)anlage. Binäreis ist eine pumpfähige Alkohol-Wasser lösung mit hoher Kältedichte. Die gewünschten Kälteniveaus können durch Alkoholzugabe eingestellt werden. Binäreis ist ein langzeitstabiles pumpfähiges Eis und hat, insbesondere wegen der Nutzung der Schmelzenthalphie des Wassers eine wesentlich besseres Kühlpotential als z. B. kaltes Wasser bzw. als die bekannten FCKW-haltigen Kältemittel. Wegen der hohen Kälte dichte können die Leitungen der Verteilnetze und die Wärme tauscher in den Kühlmöbeln wesentlich kleiner ausgelegt werden. Die Binäreisanlagen bestehen in der Regel aus einem Binäreiser zeuger, der mit einen Eisspeicher gekoppelt sein kann, und dem Kälteverteilsystem. Mit einem, wegen seiner hohen Kältedichte kleinen, Eisspeicher kann die Binäreiserzeugung lastgangabhängig mit kleinstem Einsatz von elektrischer Energie, über den Tag verteilt erfolgen. Die Stromaufnahme eines eventuell vorgeschal teten Kälteerzeugers wird dadurch geglättet. Da die gespeicherte Kälte in flüssiger Form vorliegt ist diese Kälte verzögerungs frei verfügbar. Das Kälteverteilsystem ist nun nur noch mit einem harmlosen Kältemittel gefüllt und kann von normalen Rohr leitungsbauern betreut werden. Im Reparaturfalle entfallen teure und umweltbeeinflussende Umfüllaktionen des Kältemittels.

Die Abtaueinrichtungen an den Kühlmöbeln werden über, mit der jeweiligen Kältemischung gefüllte, Leitungen aus dem Nieder temperaturnetz beaufschlagt. Der Abtauvorgang erfolgt durch eine Kreislaufumschaltung.

Die Abwärme der Absorber wird im Winter in das Niedertemperatur netz für die Gebäudeheizung eingespeist. Bedarfsweise kann über das Hochtemperaturnetz nachgeheizt werden, da die erforderlichen Kühlleistungen im Winter zurückgehen. Die verbleibende geringe Überschußwärme im Niedertemperaturnetz wird über einen Kühlturm abgegeben.

Für die Speicherung von Kaltwasser aus den Absorbern wird, ins besondere wenn aus Gründen des Lastmanagements die Hauptkälte menge nachts erzeugt wird, ein Kaltwasserspeicher zwischenge schaltet. Das dafür für einen Tagesausgleich erforderliche Speichervolumen ist meist in den sowieso vorhandenen Lösch wassertanks und -teichen vorhanden. Kaltwasserspeicher sind energetisch weniger problematisch als Warmwasserspeicher.

Für die Bereitstellung der Spitzenwärme und als Reserveleistung bei Ausfall des Blockheizkraftwerkes reicht ein einfacher 90/70-Kessel aus.

Beschreibung des Verfahrens an Hand der beigefügten Figur

Die im BHKW (1) erzeugte elektrische Energie wird direkt an die internen Verbraucher abgegeben. Die aus dem BHKW (1) ausgekoppel ten Abwärmen werden dem Verdampfer des Absorber (6) zugegleitet. Zur Abdeckung von Wärme spitzen und im Störungsfall des Block heizkraftwerkes kann der Spitzenlastkessel (2) das Heizwasser nachheizen. Nachdem das Heizwasser im Absorber, oder im Winter an das Hochtemperaturheizsystem (4) seine Wärme abgegeben hat, fließt es im Heizungsrücklauf zum BHKW bzw. zum Spitzenkessel zurück. Das im Absorber (6) möglicherweise zuviel erzeugte Kalt wasser, kann in einem Kaltwasserspeicher (10) zwischengespeichert werden, oder auch an einen separaten Kaltwasserverbraucher (3) für Raumkühlzwecke abgegeben werden.

Aus dem Kaltwasserspeicher (10), oder direkt aus dem Absorber (6) wird die operativ benötigte Kaltwassermenge zu den Kondensatoren der Kleinkompressoranlage (11, 15) geleitet und kühlt diese. Mit der Kleinkompressoranlage wird der Binäreiserzeuger (12, 16) auf das gewünschte Kälteniveau abgekühlt. Beim Einsatz von Tiefkühl absorbern können die Kleinkompressoranlagen entfallen. Im Binär eiserzeuger (12, 16) wird das pumpfähige Binäreis in einem eigenen Solekreislauf erzeugt. Das Binäreis kann auch in einem Binäreis speicher (13, 17) als weiterhin pumpfähiges Eis, zwischengespei chert und bei Bedarf abgerufen werden. Vom Binäreiserzeuger (12, 16) direkt, oder vom Binäreisspeicher (13, 17), wird das Binäreis zu den Kälteverbrauchern (14, 18) gepumpt und gibt dort seine Kälteenergie an die Kühlmöbel ab.

Die Niedertemperaturabwärme des Absorbers (6) wird vorrangig für die Niedertemperaturheizung (5) eingesetzt. Bei Bedarf können auch die Abtaukreisläufe (8, 9) Niedertemperaturwärme übernehmen um damit die Kälteverbraucher (14, 18) abzutauen. Wenn keine Niedertemperaturwärme mehr eingesetzt werden kann wird der Kühl turm (7) aktiviert.

Claims

1. Verfahren zur Vollversorgung von Gebäudekomplexen mit elek trischer Energie, Hoch-, Niedertemperaturheizwärme, Kühl- und Tiefkühlkälte aus einem Blockheizkraftwerk, mit über dem Blockheizkraftwerk nachgeschaltete mehrwegigen Absorberkälte anlagen, FCKW-freien Kälteverteileinrichtungen mit hoher Kühlleistung und Abtaueinrichtungen auf Niedertemperatur wasserbasis.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es nach den Hauptkomponenten Blockheizkraftwerk, Absorber und Flow Ice unter dem Namen BAF-Verfahren geschützt werden soll.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es Wärme entweder über einen Heizkessel oder über die Abwärmen eines Blockheizkraftwerkes für die Versorgung der Verdampfer von Absorbern zur Verfügung stellt.

4. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es Kaltwasser aus den Absorbern auch direkt für Raumklimatisier ung zur Verfügung stellt.

5. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es Kaltwasser aus den Absorbern für die Vorkühlung der von Binäreisanlagen bereitstellt und dadurch die Kälteanlagen der Kältenetze verkleinert werden.

6. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es Absorber einsetzt, die die gewünschten Kühltemperaturen der Kältenetze auch direkt für die Binäreisanlagen bereitstellt.

7. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es die im Absorber erzeugte Kälte in einem Kaltwasserspeicher puffert, der auch aus der Feuerlöschwasserreserve für den Gebäudekomplex gebildet wird.

8. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es entsprechend den erforderlichen Kälteniveaus erforderliche Binäreis mit hoher Energiedichte in einem Eisspeicher zwischengespeichert wird.

9. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugten Eismengen entsprechend den Erfordernissen des Last management auch in den Schwachlastzeiten des Bedarfes erzeugt und zu den Spitzenlastzeiten bereitgestellt werden.

10. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch die hohe Energiedichte des Binäreises die Verteil leitungen und die Kühler in den Kühlmöbeln kleiner ausgelegt werden.

11. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Nachrüstungen und Erweiterungen der Binäreisanlagen in vor handenen Kälteanlagen leicht möglich sind, da ein umweltver trägliches hochenergetisches Kältemittel eingesetzt wird.

12. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch das FCKW-freie Kältemittel Reparaturen am Binäreisnetz ohne großen Aufwand möglich sind.

13. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Abtauwärme an den Kühlmöbeln nicht mehr elektrisch sondern durch kurzzeitige Leitungsumschaltung der einzelnen Kältekreisläufe über das Niedertemperaturnetz bereitgestellt wird.

14. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Niedertemperaturabwärme aus den Absorbern primär für die Gebäudeheizung bereitgestellt wird und nur die Überschuß wärme nach einer vorgeschalteten Bedarfsoptimierung über die Kühltürme abgeleitet wird.

15. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizkessel nur für Spitzenabdeckungen und Reparaturaus fälle des Blockheizkraftwerkes benötigt wird.