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DE19607125A1 - Complete supply method for electricity, heating and cooling to building complex from block-type thermal power station - Google Patents

Complete supply method for electricity, heating and cooling to building complex from block-type thermal power station

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DE19607125A1
DE19607125A1 DE19607125A DE19607125A DE19607125A1 DE 19607125 A1 DE19607125 A1 DE 19607125A1 DE 19607125 A DE19607125 A DE 19607125A DE 19607125 A DE19607125 A DE 19607125A DE 19607125 A1 DE19607125 A1 DE 19607125A1
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DE
Germany
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cooling
heat
ice
refrigeration
absorber
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Withdrawn
Application number
DE19607125A
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German (de)
Inventor
Christian Eder
Claus Schmager
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.)
EDER CHRISTIAN DIPL BETRIEBSW
Original Assignee
EDER CHRISTIAN DIPL BETRIEBSW
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Publication date
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Abstract

The method uses a procedure to be protected by the name BAF-procedure after the initial letters of the words 'block heating power station' (1), 'absorber' (6) and 'flow-ice'. The procedure ensures the availability of heat to supply the evaporators of the absorbers either from a heating boiler from the waste heat of the power station. Cold water from the absorbers is also directly available for air-conditioning.

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.The invention relates to a method for the full supply of Building complexes with high and low temperature heating, cooling and Frozen and electrical energy with a cogeneration downstream of the cogeneration plant multi-way absorber refrigeration systems, CFC-free refrigeration distribution directions with high cooling capacity, defrosting devices Low temperature water base shown at one Grocery supermarket.

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.So far are in the food supermarket and slaughterhouse Block heat and power plants are known in addition to the partial supply of these building complexes with electrical energy and heat too Offer absorber cooling for room air conditioning. For the Supply of the cooling facilities of these building complexes is on electrically driven compression refrigeration systems fen, especially when cold with multiple temperatures levels is needed. This will make part of the high again valuable electrical energy consumed and the benefit of desired high current characteristic in combined heat and power plant operation digit is largely lost again. By the clocking In operation, these compressor systems also cause high electricity sharpen. The icy heat exchangers of the refrigeration consumers are also defrosted with electrical heaters, which causes further current peaks. Furthermore, the previously known combined heat and power plants, influenced by the target high electricity index between the generated electrical energy and the operation of cogeneration usable waste heat from the engine cooling and from the exhaust gases, for all simultaneous use both components, unfavorable ratio. With heat-controlled In addition, plants usually generate more electrical energy than in Building complex can be accommodated. The power supply In addition, companies usually only pay for this energy their marginal cost, what the economic use of the block CHP plants charged. The consequence of this are shutdowns or Clocking of the combined heat and power plants and the resulting sub Breaks of the desired full supply of the building complexes. The operation of absorber systems that have long start-up times this makes it impossible. A current-driven mode of operation  would reduce the heat supply and no more full supply enable. The long cold distribution lines require because of their filling with refrigerants laborious work in the Repair and expansion case.

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.There are also legal restrictions on use of CFC-containing refrigerants in compressor systems limit. The replacement refrigerants are still in part technical development.

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.It is therefore an object of the invention to provide a method which eliminates these disadvantages:
The invention describes a method for the full supply of building complexes from the food supermarket and slaughterhouse area with electrical energy, high and low temperature heating, cooling and deep-freezing with a combined heat and power unit, above the combined heat and power unit downstream multi-way absorber cooling systems, CFC-free cold distribution devices with high cooling capacity (flow ice), defrosting devices based on low temperature water.

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.The method on which the invention is based is called the BAF method in accordance with its main components (combined heat and power unit absorber flow ice) and proceeds as follows:
The waste heat extracted from the combined heat and power plant from the engine and exhaust gas coolers is offered to the expeller of the absorber with a temperature plateau of 90 to 95 ° C. For hot water tasks, e.g. B. in the butcher shop of a supermarket, high-temperature water can be branched off.

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.The absorber cooling capacity can, depending on the system opti mation, either directly the various binary ice cooling networks pressurize or pre-cool the cooling nets, also include Partial flow switching of the absorber cooling possible. In case of Pre-cooling of the cooling nets are only relatively small compresses sor systems required to achieve the desired level of cold to reach.

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.Each refrigeration network receives a fow-ice known from the literature (Binary ice) plant. Binary ice is a pumpable alcohol water solution with high cold density. The desired cold levels can be adjusted by adding alcohol. Binary ice is a  long-term stable pumpable ice and has, especially because of the Use of the enthalpy of fusion of water is essential better cooling potential than z. B. cold water or as the known CFC-containing refrigerant. Because of the extreme cold the distribution network cables and heat can be tight exchangers in the refrigeration units can be designed much smaller. The binary ice systems generally consist of a binary ice machine producer, which can be coupled with an ice store, and the Refrigeration distribution system. With one, because of its high cold density Small, ice storage can generate binary ice depending on the load profile with the smallest use of electrical energy, throughout the day distributed. The current consumption of a possibly preformed The refrigerant is smoothed. Because the saved Cold is in liquid form, this cold is delayed freely available. The refrigeration distribution system is now only included a harmless refrigerant and can be from normal pipe line builders are looked after. In the case of repairs, there are no expensive ones and environmental-influencing refilling of the refrigerant.

Die Abtaueinrichtungen an den Kühlmöbeln werden über, mit der jeweiligen Kältemischung gefüllte, Leitungen aus dem Nieder­ temperaturnetz beaufschlagt. Der Abtauvorgang erfolgt durch eine Kreislaufumschaltung.The defrosting devices on the refrigeration units are over, with the respective refrigeration mixture filled, lines from the low temperature network applied. Defrosting is done by a Circuit switching.

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.The waste heat from the absorbers turns into the low temperature in winter grid for building heating. If necessary, over the high-temperature network can be reheated as the necessary Cooling capacities decrease in winter. The remaining minor Excess heat in the low-temperature network is generated via a cooling tower submitted.

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.For storing cold water from the absorbers, ins especially if the main cold for reasons of load management amount is generated at night, a cold water storage switches. The necessary for a daily compensation Storage volume is mostly in the existing extinguishing water tanks and ponds available. Cold water storage are energetically less problematic than hot water storage.

Für die Bereitstellung der Spitzenwärme und als Reserveleistung bei Ausfall des Blockheizkraftwerkes reicht ein einfacher 90/70-Kessel aus. For the provision of peak heat and as a reserve if the cogeneration plant fails, a simple 90/70 boiler is sufficient out.  

Beschreibung des Verfahrens an Hand der beigefügten FigurDescription of the method with reference to the accompanying figure

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.The electrical energy generated in the CHP ( 1 ) is given directly to the internal consumers. The waste heat from the CHP unit ( 1 ) is fed to the evaporator of the absorber ( 6 ). The peak load boiler ( 2 ) can reheat the heating water to cover heat peaks and in the event of a malfunction of the block-type thermal power station. After the heating water has given up its heat in the absorber or in winter to the high-temperature heating system ( 4 ), it flows back to the CHP or to the top boiler in the heating return. The possibly too much cold water generated in the absorber ( 6 ) can be temporarily stored in a cold water storage ( 10 ), or can also be given to a separate cold water consumer ( 3 ) for room cooling purposes.

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.From the cold water storage ( 10 ), or directly from the absorber ( 6 ), the amount of cold water required for operation is passed to the condensers of the small compressor system ( 11 , 15 ) and cools them. The binary ice generator ( 12 , 16 ) is cooled to the desired cold level with the small compressor system. When using freezer absorbers, the small compressor systems can be omitted. In the binary ice generator ( 12 , 16 ) the pumpable binary ice is generated in a separate brine circuit. The binary ice can also be stored in a binary ice memory ( 13 , 17 ) as ice that can still be pumped, temporarily stored and called up as required. The binary ice is pumped directly to the cooling consumers ( 14 , 18 ) by the binary ice producer ( 12 , 16 ) or by the binary ice storage ( 13 , 17 ) and releases its cooling energy there to the refrigeration units.

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.The low-temperature waste heat from the absorber ( 6 ) is primarily used for the low-temperature heating ( 5 ). If necessary, the defrost circuits ( 8 , 9 ) can also take over low-temperature heat in order to defrost the cooling consumers ( 14 , 18 ). When low temperature heat can no longer be used, the cooling tower ( 7 ) is activated.

Claims (15)

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.1. Procedure for full supply of building complexes with elec tric energy, high and low temperature heating, cooling and Deep freeze from a combined heat and power plant, with above Block heat and power plant downstream multi-way absorber cooling plants, CFC-free refrigeration distributors with high Cooling capacity and defrosting devices at low temperature water based. 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.2. The method according to claim 1, characterized in that it according to the main components combined heat and power plant, absorber and Flow Ice is to be protected under the name BAF procedure. 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.3. The method according to claim 1, characterized in that it Heat either through a boiler or through waste heat a combined heat and power plant for the supply of the evaporators provided by absorbers. 4. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es Kaltwasser aus den Absorbern auch direkt für Raumklimatisier­ ung zur Verfügung stellt.4. The method according to claim 1, characterized in that it Cold water from the absorbers also for room air conditioning provides. 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.5. The method according to claim 1, characterized in that it Cold water from the absorbers for the pre-cooling of the Provides binary ice systems and thereby the refrigeration systems of the Cooling networks can be reduced. 6. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es Absorber einsetzt, die die gewünschten Kühltemperaturen der Kältenetze auch direkt für die Binäreisanlagen bereitstellt.6. The method according to claim 1, characterized in that it Absorber uses the desired cooling temperatures of the Refrigeration networks are also provided directly for the binary ice plants. 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.7. The method according to claim 1, characterized in that it the cold generated in the absorber in a cold water tank buffers that also from the fire extinguishing water reserve for the Building complex is formed. 8. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es entsprechend den erforderlichen Kälteniveaus erforderliche Binäreis mit hoher Energiedichte in einem Eisspeicher zwischengespeichert wird. 8. The method according to claim 1, characterized in that it according to the required cold levels Binary ice with high energy density in an ice storage is cached.   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.9. The method according to claim 1, characterized in that the amounts of ice generated according to the requirements of the load management also generated in the low load times of demand and be provided at peak load times. 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.10. The method according to claim 1, characterized in that due to the high energy density of the binary ice, the distribution lines and the coolers in the refrigeration units are designed smaller will. 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.11. The method according to claim 1, characterized in that Retrofitting and expansion of the binary ice plants in front existing refrigeration systems are easily possible because an environmentally friendly inert high-energy refrigerant is used. 12. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch das FCKW-freie Kältemittel Reparaturen am Binäreisnetz ohne großen Aufwand möglich sind.12. The method according to claim 1, characterized in that CFC-free refrigerant repairs to the binary ice network are possible without much effort. 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.13. The method according to claim 1, characterized in that the defrost heat on the refrigeration units is no longer electrical but by briefly switching the individual Refrigeration circuits provided via the low temperature network becomes. 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.14. The method according to claim 1, characterized in that the low temperature waste heat from the absorbers primarily for Building heating is provided and only the excess heat after an upstream need optimization via the Cooling towers is derived. 15. Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizkessel nur für Spitzenabdeckungen und Reparaturaus­ fälle des Blockheizkraftwerkes benötigt wird.15. The method according to claim 1, characterized in that a boiler only for tip covers and repairs cases of the combined heat and power plant is required.
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