JP3995652B2 - 消費部に熱エネルギ又は冷却エネルギを供給するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送媒体によって消費部に熱エネルギ又は冷却エネルギを供給するためのシステム及び方法に関し、このシステム及び方法は、消費部に熱エネルギ又は冷却エネルギを搬送媒体によって供給するために、熱エネルギ又は冷却エネルギの少なくとも１つの供給源を有しており、該供給源の出力ラインが、少なくとも１つの制御可能な分配装置への入力部に配置されており、該少なくとも１つの分配装置が、前記供給源に割り当てられると共に複数の出力部を備えており、該出力部に、消費部への前進流ラインが異なる温度レベルにおける熱又は低温に接続されており、前記分配装置が、前記消費部のうちの１つを選択して該消費部に所要の温度レベルにある搬送媒体を供給しうる。
【背景技術】
【０００２】
この形式のシステムは欧州特許第０７１１９５８号明細書に開示されている。この公知のシステムでは、異なる温度レベルにある熱エネルギ又は冷却エネルギの消費部が連続的に接続されている。これにより、所定の温度レベルにおける消費部によって必要とされない熱エネルギは、それぞれ、その下流に接続されていてかつより低い温度レベルを有する消費部へ送られることができる。連続的に接続されておりかつ種々異なる温度レベルを有する消費部のいずれによっても必要とされない熱エネルギは、最終的に熱貯蔵部へ出力され、この熱貯蔵部から熱エネルギは引き出されて再び熱ポンプによって、高い温度レベルを有する消費部のうちの１つへ供給されることができるような温度レベルまで上昇させられる。
【０００３】
しかしながら、この公知のシステムは完全に要求を満たすわけではない。なぜならば、所定の温度レベルを有しておりかつ関連する消費部において直ぐには必要とされない熱エネルギは、下流に接続されておりかつより低い温度レベルを有する消費部へ供給されるからである。その結果、この熱エネルギの温度は低下されるので、結果的に、より高い温度レベルを有する消費部にとってはもはや利用できない。
【発明の開示】
【０００４】
したがって、本発明は、所定の温度レベルにありかつ関連する消費部によって直ぐには必要とされない熱エネルギが、該消費部に後から、すなわち必要とされるや直ぐに供給されるようにこの形式のシステムを開発する課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これは、本発明によれば、少なくとも１つの熱貯蔵部が、異なる温度レベルの熱エネルギのために前記消費部の少なくとも幾つかとそれぞれ並列に接続されており、余分な熱エネルギが所定温度レベルにおいて前記熱貯蔵部に貯蔵されることができると共に、前記熱貯蔵部に含まれた熱エネルギが該熱貯蔵部から取り出されて関連性のある温度レベルにある消費部へ供給されることが可能である、ことによって達成される。
【０００６】
好適には、異なる温度レベルにある熱エネルギの複数の消費部は、自体公知の形式で設けられており、熱貯蔵部がこれらの消費部のそれぞれと並列に接続されている。さらに、冷却エネルギの供給源が、好適には、少なくとも１つの環境的コレクタ及び熱ポンプによって自体公知の形式で形成されており、冷却エネルギの貯蔵部は同様に冷却エネルギのための少なくとも１つの消費部に割り当てられている。
【０００７】
１つの好適な実施形態によれば、熱エネルギ及び冷却エネルギを関連する消費部に供給するための前進流ラインの間に遮断弁が接続されている。これにより、熱エネルギをシステム内に導入して該システム内に貯蔵することができ、また、冷却エネルギを空気調整のために消費部へ供給することができる。逆転弁は、好適には、熱エネルギ及び冷却エネルギを壁部内へ供給するために前進流ライン内に接続されており、前記逆転弁は、壁部に下方から熱エネルギを、上方から冷却エネルギを供給するために使用される。
【０００８】
別の好適な実施形態によれば、異なる温度レベルの消費部を直接に接続するラインが設けられており、これらの消費部は戻しラインと前進流ラインとの間に連続的に接続されており、分配装置の前進流ラインは、最も高い温度レベルを有する消費部の前進流ラインに接続されることができ、分配装置の戻しラインは、最も低い温度レベルを有する消費部の戻しラインに接続されることができる。本発明の方法によれば、熱エネルギ又は冷却エネルギのために供給源によって出力されかつ、消費部によって必要とされない熱エネルギは、異なる温度レベルの消費部と並列に接続された熱貯蔵部のうちの少なくとも１つに出力されて該熱貯蔵部に貯蔵され、必要が生じれば、特にシステムに配置された加熱炉もしくは熱ポンプがスイッチオフされた後に、熱エネルギが貯蔵部から取り出され、消費部に供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明によるシステムを、図面に示された例示的な実施形態を引用して以下にさらに詳細に説明する。
【００１０】
本発明によるシステムは、熱エネルギ又は冷却エネルギを出力するための複数の装置、すなわち、加熱炉１と、２つのソーラコレクタ又は環境的コレクタ２及び３と、熱ポンプ４とを有している。異なる温度レベルにある熱エネルギ又は冷却エネルギがこれらの装置１〜４によって熱搬送媒体を介して出力される。この場合、９５℃〜３０℃の範囲の温度の熱エネルギは加熱炉１によって出力され、１００℃〜−４０℃の範囲の熱エネルギ又は冷却エネルギは、気候条件に応じてコレクタ２及び３によって出力され、５０℃〜−２０℃の熱エネルギ又は冷却エネルギが熱ポンプ４によって出力される。
【００１１】
異なる温度レベルを必要とする複数の消費部回路Ｉ〜Ｖが、熱エネルギ又は冷却エネルギの発生装置に接続されている。これらは、例えばラジエータを使用するスペース加熱システムのための第１の加熱回路Ｉと、さらに内壁加熱システムのための第２の加熱回路ＩＩと、さらに床加熱システムのための第３の加熱回路ＩＩＩと、さらに外壁加熱システムのための第４の加熱回路ＩＶと、最後に冷却システムＶと、低温貯蔵部Ｖｂとを構成している。
【００１２】
加熱炉１は、ライン１１及び１１ａを介してスペース加熱システムのための第１の消費部回路Ｉにのみ接続されている。これとは対照的に、コレクタ２及び３と熱ポンプ４とは、分配装置２０，３０，４０及び５０を介して消費部回路Ｉ〜Ｖに接続されている。つまり、分配装置２０は、前進流ライン２１及び戻しライン２１ａを介して消費部回路Ｉに、また別の前進流ライン２２〜２５及び戻しライン２２ａ〜２５ａを介して消費部回路ＩＩ〜Ｖに接続されている。分配装置３０，４０及び５０も、同じ形式で消費部回路Ｉ〜Ｖに接続されている。
【００１３】
熱発生器及び低温発生器によって分配装置２０，３０，４０及び５０を介して利用可能にされかつ異なる温度レベルを有する熱エネルギ又は冷却エネルギは、それぞれ特定の消費部回路Ｉ〜Ｖに供給され、これらの消費部回路においては関連する温度レベルが必要とされている。この目的のために、個々の消費部回路には混合装置Ｍ及びポンプＰが設けられている。
【００１４】
搬送媒体は、分配装置２０，３０，４０及び５０によって、関連する熱供給源又は低温供給源によって出力された搬送媒体が有する温度に応じて、前進流ラインのうちの１つを介して、温度レベルに設定された特定の消費部回路へ供給される。関連する消費部回路に設けられたポンプＰは、搬送媒体を混合装置Ｍを介して、この回路に配置された少なくとも１つの消費部に供給するために使用される。この消費部からの戻りは、一方では混合装置に接続されており、他方では関連する戻しラインを介して生じ、この戻しラインを介して、冷却された搬送媒体がさらに案内される。
【００１５】
この形式のシステムにおいて、消費部回路のうちの１つに供給される熱エネルギが、対応する温度レベルにおいて必要とされていないとしても、熱エネルギは、しかしながら、下流に接続されかつより低い温度レベルを有する消費部回路へさらに案内されることはなく、むしろ熱エネルギはこの温度レベルで貯蔵される。この目的のために、少なくとも１つの貯蔵装置Ｉａ〜Ｖａが消費部回路Ｉ〜Ｖと並列に分配装置２０，３０及び４０に接続されており、貯蔵装置には、関連する消費部回路Ｉ〜Ｖにおいて必要とされない熱エネルギ又は冷却エネルギの一部分が貯蔵される。これにより、所要の温度レベルにおける熱エネルギがもはや分配装置のうちの１つによって関連する消費部回路へ供給されなくなるや否や、関連する熱エネルギは熱供給源によって利用可能にされておらず、関連する前進流ラインは閉鎖され、この消費部回路に配置されたポンプＰは、加熱された搬送媒体を関連する貯蔵部から供給する。すなわち、この消費部のために必要とされる所定の温度レベルを有する熱エネルギは、この消費部回路に割り当てられた貯蔵部から取り出される。同じことが冷却エネルギにも当てはまる。
【００１６】
図面から分かるように、加熱炉１は、ライン１１及び１１ａを介して、加熱回路Ｉ及び湯のためのボイラＩａのみに接続されている。加熱回路Ｉは、コレクタ２及び３によって、また、必要が生じたならば、熱ポンプ４によって、これらが所要の温度レベルで熱エネルギを出力するならば、供給される。この場合に生じる余分な熱エネルギはボイラＩａに貯蔵される。所要の熱エネルギがコレクタ２及び３によって得られないならば、熱エネルギは加熱炉１から引き出される。加熱炉１によって出力された熱エネルギも同様にボイラＩａに貯蔵される。加熱炉１がスイッチオフされかつ熱エネルギがこの消費部回路において要求され続けていると直ぐに、この熱エネルギはボイラＩａから取り出される。このことは、加熱炉１がスイッチオン及びスイッチオフされる回数を著しく低減し、その結果、環境保護に関連する規制に関する要求が満たされる。
【００１７】
システムの運転を、環境的コレクタ２及びこのコレクタの下流に接続された装置を引用して以下に説明する：
コレクタ２によって出力された搬送媒体は、分配装置２０によって前記媒体の温度に応じて前進流ライン２１〜２５を介して消費部回路Ｉ〜Ｖのうちの１つに供給される。例えば、分配装置２０は、約７０℃の温度の搬送媒体を前進流ライン２１を介して第１の消費部回路Ｉの前進流ライン２１１及び２１２に出力する。搬送媒体は前進流ライン２１１を介して、スペースヒータを有する消費部回路Ｉに流入し、ライン２１２を介して貯蔵部Ｉａに流入する。冷却された搬送媒体は、ライン２１１ａ及び２１２ａを介して戻しライン２１ａ及び分配装置２０へ戻ることができる。
【００１８】
しかしながら、分配装置２０から消費部回路Ｉ内へもはやいかなる流れも生じなくなると直ぐ、所要の熱エネルギは貯蔵部Ｉａからライン２１２及び２１１を介して消費部回路Ｉへ供給される。これにより、消費部回路ＩにはボイラＩａから熱エネルギが供給される。同様に、約４０℃の温度の熱エネルギが、消費部回路ＩＩと、この消費部回路ＩＩに割り当てられた貯蔵部ＩＩａに供給され、約３０℃の温度の熱エネルギが、消費部回路ＩＩＩと貯蔵部ＩＩＩａとに供給され、約２０℃の温度の熱エネルギが消費部回路ＩＶと貯蔵部ＩＶａとに供給され、約１２℃の温度の熱エネルギがボイラＶａによって消費部回路Ｖに供給される。
【００１９】
対照的に熱エネルギが消費部回路Ｉ及び消費部Ｉａにおいてもはや必要とされない状況では、分配装置２０は以下のように調整されることができる。すなわち、前進流がライン２１を介して生じ、その場合搬送媒体がボイラＩａを通過するが、戻しはライン２５ａを介して生じるように調整されるようにできる。これを可能にするために、ライン２１２ａは接続ライン２１３を介して消費部回路ＩＩの前進流ラインに接続されており、さらに消費部回路ＩＩＩ、ＩＶ及びＶもライン２２３，２３３及び２４３を介して互いに接続されている。このことは、搬送媒体が全ての消費部回路Ｉ〜Ｖを通過することを意味しており、その場合搬送媒体は、搬送媒体に含まれた熱エネルギを、より低い温度レベルを有する消費部又は貯蔵部にそれぞれ出力する。搬送媒体はこのように戻しライン２５ａを介してきわめて低い温度でコレクタ２及び３へ戻されるので、これにより極めて高い効率がコレクタにおいて得られる。
【００２０】
環境的コレクタ３及び熱ポンプ４による消費部回路ＩＩ〜ＩＶ及び貯蔵部ＩＩａ〜ＩＶａの供給も、同様に分配装置３０及び４０を介して行われる。消費部回路のうちの１つ又は関連する貯蔵部のうちの１つにおいて、これらの消費部回路又は貯蔵部に対応する温度レベルにおける熱エネルギが必要とされない場合、消費部回路ＩＩ〜Ｖもライン２２３，２３３及び２４３を介して互いに接続される。
【００２１】
冷却エネルギも、環境的コレクタ２０及び３０及び熱ポンプ４０によって出力されることができる。冷却エネルギは、分配装置２０，３０，４０及び５０によって前進流ラインを介して冷却空間Ｖ又は低温貯蔵部Ｖｂへ案内され、これらに貯蔵される。冷却貯蔵部Ｖｂに貯蔵された冷却エネルギ及び、熱ポンプ４によって出力された冷却エネルギは、分配装置５０を介して消費部回路Ｉ〜ＩＶのうちの１つへ出力されることができ、この冷却エネルギは、部屋、内壁及び床を冷却するために使用される。この目的のために、遮断弁１０が消費部回路Ｉ〜ＩＶに配置されており、これらの遮断弁１０は、エアコンディショニングを行う場合に、消費部回路Ｉ〜Ｖを２つの領域にそれぞれ分割するために使用されることができ、その結果、冷却が消費部回路Ｉ〜ＩＶにおいて行われると同時に、熱エネルギが貯蔵部Ｉａ及びＶａにおいて貯蔵されることができる。
【００２２】
熱エネルギを壁加熱システムに供給することは、熱エネルギが壁の下端部に供給されるように行われなければならないのに対して、冷却は、冷却エネルギが壁の上端部に供給されるように行われなければならないので、制御弁Ｓも消費部回路ＩＩに設けられており、この制御弁Ｓはこれに必要な制御のために使用されることができる。
【００２３】
分配装置２０及び３０が適切に制御されると、コレクタを雪又は氷から解放するために、分配装置は、加熱された搬送媒体を消費部回路Ｉ〜Ｖから前進流ライン２１，２２，２３及び２４を介してかつコレクタ２及び３を通って案内するように使用されることもできる。
【００２４】
熱エネルギが消費部回路Ｖに供給されると、前記熱エネルギはボイラＶａ内に伝導され、このボイラにおいて水が加熱され、湯がその結果ボイラＩａ内へ案内され、ボイラＩａから、使用するための湯が取り出されることができる。
【００２５】
分配装置５０は、消費部回路ＩＩ〜Ｖのうちの１つから熱エネルギを取り出すために使用されることができ、前記熱エネルギが熱ポンプ４に供給される。熱ポンプ４において発生された熱エネルギは、分配装置４０を介して消費部回路Ｉ〜Ｖのうちの１つに供給されることができる。さらに、熱ポンプ４によって発生された冷却エネルギは、分配装置５０を介して消費部回路Ｉ〜Ｖのうちの１つに供給されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】 本発明によるシステムを概略的に示した図である。

Claims (7)

1. 消費部（Ｉ〜Ｖ）に熱エネルギ又は冷却エネルギを搬送媒体によって供給するために、熱エネルギ又は冷却エネルギの少なくとも１つの供給源（１〜４）を有しており、該供給源の出力ラインが、少なくとも１つの制御可能な分配装置（２０，３０，４０，５０）への入力部に配置されており、該少なくとも１つの分配装置が、前記供給源に割り当てられると共に複数の出力部を備えており、該出力部に、消費部（Ｉ〜Ｖ）への前進流ラインが異なる温度レベルにおける熱又は低温に接続されており、前記分配装置（２０，３０，４０，５０）が、前記消費部（Ｉ〜Ｖ）のうちの１つを選択して該消費部に所要の温度レベルにある搬送媒体を供給しうるシステムにおいて、少なくとも１つの熱貯蔵部（Ｉａ〜Ｖａ）が、異なる温度レベルの熱エネルギのために前記消費部（Ｉ〜Ｖ）の少なくとも幾つかとそれぞれ並列に接続されており、余分な熱エネルギが所定温度レベルにおいて前記熱貯蔵部に貯蔵されることができると共に、前記熱貯蔵部に含まれた熱エネルギが該熱貯蔵部から取り出されて関連性のある温度レベルにある消費部へ供給されることができることを特徴とする、消費部に熱エネルギを搬送媒体によって供給するためのシステム。
2. 異なる温度レベルにある熱エネルギのための複数の消費部がそれ自体知られた形式で設けられており、各熱貯蔵部（Ｉａ〜Ｖａ）は、これら消費部（Ｉ〜Ｖ）の回路のそれぞれと並列に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記冷却エネルギの供給源は、少なくとも１つの環境的コレクタ（２，３）及び熱ポンプ（４）によってそれ自体知られた形式で形成されており、冷却エネルギの貯蔵部（Ｖｂ）は、同様に、冷却エネルギの少なくとも１つの消費部（Ｖ）に割り当てられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 熱エネルギ及び冷却エネルギを関連する消費部に供給するための前記前進流ラインの間に遮断弁（１０）が接続されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 熱エネルギ及び冷却エネルギを壁内に供給するために前記前進流ライン内に逆転弁（Ｓ）が接続されており、該逆転弁が、前記熱エネルギを前記壁内に下方から供給し、前記冷却エネルギを上方から供給するために使用されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 戻しラインと前記前進流ラインとの間に直列に接続された前記消費部（Ｉ〜Ｖ）の回路を直接に接続するライン（２１３，２２３，２３３，２４３）が設けられており、前記分配装置（２０，３０，４０，５０）の前記前進流ライン（２１）は最も高い温度レベルを有する前記消費部（Ｉ）の回路の前進流ラインに接続されることができ、前記分配装置（２０，３０，４０，５０）の戻しラインは最も低い温度レベルを有する前記消費部（Ｖ）の回路の戻しライン（２５ａ）に接続されることができることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 消費部（Ｉ〜Ｖ）に熱エネルギ又は冷却エネルギを供給するための請求項１から６のいずれか１項に記載のシステムを運転する方法であって、熱エネルギ又は冷却エネルギの供給源（１，２，３，４）によって出力されかつ消費部によって必要とされない熱エネルギは、異なる温度レベルの消費部と並列に接続された熱貯蔵部のうちの少なくとも１つに出力されて該貯蔵部に貯蔵され、必要性が生じると、特にシステムに配置された加熱炉又は加熱ポンプがスイッチオフされた後に、この熱エネルギが前記熱貯蔵部から取り出され、前記消費部に供給されることを特徴とする、システムを運転する方法。

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