WO2009097640A1 - Verfahren zur optimierten thermischen energiestromlenkung - Google Patents

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WO2009097640A1
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temperature
cycle
sink
sinks
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Thomas Fuehrer
Michael Weiss
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Stiwa Holding GmbH
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    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/46—Improving electric energy efficiency or saving

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for thermal energy flow control, with a thermal energy source, a plurality of energy sinks and an energy cycle.
  • thermal energy In contrast to other forms of energy, such as electrical energy, thermal energy is essentially impossible or very difficult to store. Therefore, there is always the problem of having to provide or provide thermal energy when requested, or to provide a corresponding energy absorption capacity when thermal energy needs to be removed from a source.
  • Energy distribution systems for heating or cooling are therefore usually designed for the expected maximum load, which can lead to such systems usually not working at full capacity.
  • thermal Energyieushoudars- or delivery systems only have a high efficiency, if they are operated in the optimal operating condition, which usually corresponds to almost the maximum load. If less energy is required or less energy is dissipated, such systems operate in an energetically unfavorable part-load range, which has a direct effect on the efficiency and thus on the economic efficiency.
  • Systems for removing an accumulating thermal energy are generally referred to as cooling systems.
  • a requirement of such a system is that the accumulating thermal energy must be transported away in order to prevent the temperature of the energy source in particular from rising beyond the permissible operating range.
  • Such an energy source is, for example, a technical device whose operation involves a certain amount of electrical power loss, which has an effect, in particular, on an increase in the operating temperature of the device.
  • the maximum temperature of the device, or the maximum ambient temperature is within certain limits, but in particular does not exceed a maximum value.
  • a heat pump for cooling the ambient air and thus indirectly for cooling the operating device has been used so far mostly.
  • a refrigerant circulates in such a heat pump, whereby heat transfer takes place between two heat exchanger systems as a result of compression and expansion. Due to the chemical properties of the refrigerant, however, the temperature range in which such a heat pump can be used is limited. A significant disadvantage is, in particular, that such a chiller requires a not inconsiderable amount of operating energy, whereby the overall energy balance of the operating device deteriorates.
  • the object of the invention is to find a method for thermal energy flow guidance to derive thermal energy from an energy source such that the energy source always in an optimal. Operating state is operated.
  • the object of the invention is achieved by a method with a thermal energy source, a plurality of energy sinks and an energy cycle, the method comprising the steps described below.
  • the method according to the invention can always be based on the current amount of energy that performs energy flow control.
  • a first energy sink is coupled to the energy cycle.
  • the first energy sink is designed in such a way that at least the predominant part of the primary energy to be dissipated of the energy source can be taken up by the first energy sink and released to an environment which is not specified here.
  • An advantageous feature of the method according to the invention is also that the amount of energy flow is regulated in the first energy sink, in particular until the maximum takeover capacity of the first energy sink is reached.
  • each energy sink can absorb a certain maximum amount of thermal energy per time unit.
  • the erf ⁇ ndungsconcee process governs regulated so much thermal energy per unit time in the first Energysenke, as it corresponds to the dissipated primary energy of the energy source, but in particular only a maximum amount of thermal energy is directed into the energy sink, as this per unit time can take maximum.
  • the partial steps of the method according to the invention are repeated, but at least one further energy sink is applied to the E Nergieniklauf is coupled. In turn, thermal energy is directed into this further energy sink, whereby here too the maximum takeover capacity is not exceeded. If the transmission capacity per time unit is not yet sufficient to dissipate the thermal primary energy from the energy source, another energy giant is coupled to the energy circuit and the steps are repeated as before. In particular, as many energy sinks are coupled to the energy cycle, as are required to take over the thermal primary energy per unit time.
  • An energy sink is essentially designed to take over a certain amount of thermal energy per unit time and deliver it to an unspecified environment.
  • the amount of thermal energy that can be absorbed by an energy sink is limited.
  • the primary energy absorbed by the energy sink can not be released to a sufficient extent to an environment, which could lead to an undesirable increase in temperature in the energy sink which would be detrimental to the process according to the invention. Therefore, according to the invention, when the absorption capacity of the energy sink coupled to the energy cycle is exceeded, another energy sink is coupled to the energy cycle and the process steps are repeated.
  • the inventive method ensures that always the entire amount to be dissipated primary energy of the energy source is directed into the energy sinks, which advantageously further ensures that only those energy sinks are always coupled to the energy cycle, taking into account the maximum takeover capacity to be discharged Amount of primary thermal energy of the energy source can absorb.
  • only those energy sinks or sinks are always coupled to the energy cycle, which correspond as optimally as possible to the amount of the primary energy of the energy source to be dissipated with regard to their absorption or takeover capacity.
  • the measurement of a first temperature of the energy cycle for determining the amount of the primary energy to be dissipated ensures advantageously that the inventive method is only active when thermal primary energy is dissipated.
  • the thermal energy source could, for example, assume an operating state, in which dissipate only a very small amount of thermal primary energy.
  • the first temperature is measured where the energy source transfers the thermal primary energy to the energy cycle.
  • this detection position is chosen such that a reliable determination of the energy ratios in the energy source, in particular the temperature is ensured.
  • the design has the further advantage that the temperature of the energy-transporting medium can be determined well, since, in particular, a temperature curve that is as constant as possible Energy cycle is desirable.
  • the determination of the amount of the primary energy to be dissipated comprises the measurement of a second temperature of the energy cycle.
  • a second temperature which is particularly preferably measured at a transfer point of the energy cycle to the energy source, it is ensured that in the energy cycle, a sufficient amount of thermal primary energy was emitted to energy sinks and thus the temperature of the flowing back into the energy source heat transfer medium in a fixed Area is located.
  • the energy source also operates in a particularly advantageous manner in a largely constant temperature level, which is of decisive importance for operational safety.
  • the amount of primary energy is determined from a temperature difference between the first and the second temperature and the measurement of the volume flow in the energy cycle.
  • Energy transport systems usually react quite sluggishly, in particular fluctuations in the energy supply of the energy source often occur with a rather significant time delay in the energy sink.
  • a claimed training Therefore, it has the particular advantage that fluctuations in the energy cycle can be detected at an early stage and quite accurately, which makes rapid countermeasures possible.
  • volume flow is controlled directly proportional to the amount of the primary energy to be dissipated. Since the amount of thermal energy to be transported depends, inter alia, significantly on the volume flow of the energy transport medium, this design has the advantage that the volume flow can be adapted directly to the amount of thermal primary energy to be transported and thus stable temperature conditions in the energy cycle and in the energy source can be ensured . Stable temperature levels, in particular of the first and second temperature, are of very particular advantage for the most efficient energy transport possible from the energy source to the energy sink and, in particular, the best possible energy absorption in the energy sink.
  • a claimed training of the method according to the invention has the very special advantage that a significantly simple control of Energy transport is possible and thus the temperature levels in the energy cycle can be kept very stable.
  • the method according to the invention for selecting the first energy sink can refer to at least one climatographic data record of the local location. Since in the method according to the invention a plurality of different energy sinks can be coupled to the energy cycle and the individual energy sinks have different absorption or absorption behavior, the choice of the first energy sink is of particular importance for the efficiency of the process according to the invention.
  • a climatographic data set may only comprise the information about an average ambient temperature, based, for example, on the current season, but a degree of detail is also possible that includes current climate parameters, for example temperature and moisture profile as well as solar radiation.
  • a climatographic data set can be used to derive a medium-term forecast into which energy sink the primary energy should be directed.
  • the method according to the invention should fundamentally take over a heating or cooling task.
  • the primary energy of the energy source is directed into an energy sink, which has a sufficient heat absorption capacity even in summer ambient temperatures.
  • the primary energy is preferably directed into those energy sinks which allow a discharge of the primary thermal energy to a building or into a room.
  • the very particular advantage of the method according to the invention lies in the fact that the temperature levels in the energy cycle, in particular the first and second temperature are largely the same both in cold periods and in heat periods.
  • a removal of the thermal primary energy from the energy source is therefore largely possible independently of climatographic influences, in particular without the energy cycle having to be adapted to the ambient conditions or the respective energy sinks.
  • the order of the coupling of the further energy sinks is controlled by a stored hierarchy profile, since this can be used to connect those energy sinks optimally to the energy cycle under the prevailing ambient conditions the energy source to be dissipated primary energy are formed.
  • information can be stored in a hierarchy profile as to which amount of energy or which maximum energy flow a specific energy sink can absorb, and if applicable, climate-graphic framework conditions under which the energy sink operates optimally.
  • the load profile can be formed such that a constant temperature level as possible is maintained in the energy cycle.
  • the volume flow is monitored and an alarm is triggered if a limit value is undershot. Due to technical infirmities, it may happen, for example, that a media transport device arranged in the energy cycle stops its operation and thus the volumetric flow in the energy cycle ceases. Would such a failure of the energy transport not be determined quickly, Also, the primary energy is no longer transported away from the energy source, which can lead to an undue increase in temperature in the energy source, which in turn can lead to damage to the energy source.
  • a design according to the invention now ensures that in the event of a failure of the volume flow, but especially if the limit value is not reached, precautions are taken to reliably ensure a safe operating state of the energy source.
  • a reliable function or a high level of operational reliability of the method according to the invention it is when the first and / or second temperature is monitored and a warning is issued when exceeding and / or falling short of at least one stored limit value.
  • the operating state in the energy cycle can be determined very well.
  • certain temperature levels are maintained, in particular that certain temperature limit values are not reached or exceeded or undershot.
  • a warning which informs a caregiver about the limit value violation via a short message.
  • a second warning level is reached, whereby, for example, a device is activated which automatically brings the energy source into a safe operating state.
  • the first and / or second temperature is monitored and when a stored limit value is exceeded, a high-energy energy sink is coupled to the energy cycle.
  • a plurality of energy sinks are coupled to the energy cycle so as to transport the primary energy to be dissipated by the energy source into the energy sinks. If the energy sinks have reached their absorption capacity or if an unexpectedly high amount of primary energy has to be transported away from the energy source, it is possible that the temperature level in the energy cycle, in particular the first temperature, exceeds a critical operating limit.
  • a high-performance energy sink For example, an air conditioner, coupled to the energy cycle and thus ensures a reliable maintenance of the temperature level in the energy cycle.
  • the object of the invention is also achieved by a device comprising an energy source, a plurality of energy sinks and an energy cycle.
  • a device comprising an energy source, a plurality of energy sinks and an energy cycle.
  • the particularly advantageous features of the device according to the invention are that each energy sink is coupled to the energy circuit via an adjustable branch connection and that the heat transport medium flows through the energy source, the energy circuit and the sinks.
  • An adjustable branch connection has the very special advantage that it is possible to determine exactly which amount of thermal energy is conducted from the energy circuit into the energy sink and thus the temperature level in the energy cycle and in particular in the energy source and the energy sink can be controlled very precisely.
  • the controllable branch connection will be designed such that the volume flow from the energy cycle into the energy sink can be deflected controllably.
  • a further very particular advantage is obtained when the heat transfer medium flows through all the components of the device according to the invention, since a clearly simple construction is possible, in particular no additional heat exchangers or heat pumps for adapting different temperature levels or different heat transport media required.
  • the device according to the invention has the further particular advantage that, despite a simple and compact design, a reliable removal of thermal energy from an energy source to a plurality of energy sinks is possible.
  • the device according to the invention can form both a cooling and a heating functionality.
  • a first temperature sensor or a second temperature sensor is arranged at the transfer point at the transfer point.
  • the energy sinks coupled to the energy circuit are no longer or only insufficiently able to absorb the primary energy delivered by the energy source, this will result in an increase in the second temperature, the so-called return temperature. Since this second temperature is also monitored in accordance with the requirements, reliable monitoring of the operating state of the energy circuit is thus possible. Since it is of particular importance for a reliable operation of the energy source, if it is operated in a specific temperature range, it is of very particular advantage, if at the same time the temperature of the emitted energy flow and the temperature of the returning energy flow can be detected.
  • a design is advantageous in which a volume flow measuring device is arranged in the energy circuit.
  • the determination of the heat flow is possible, in which the amount of primary energy is determined from the temperature difference between the first and second temperature and the volume flow.
  • the detection means has the further advantage that a malfunction in the energy cycle, for example, the failure of a media transport pump, can be detected immediately and therefore appropriate countermeasures can be taken.
  • the energy sink may, for example, be designed as a heating system, as a structural element of a building and as a heat exchanger, wherein combinations are also included.
  • a heating system as a claimed energy sink includes all those systems that are designed to heat a dwelling or a room. For example. this could radiant and / or convection heaters, positively driven Air convectors or the like. In any case, the heating system must be able to reach with the temperature level of the heat transfer medium sufficient energy delivery to the surrounding space.
  • heating systems are particularly adapted to emit thermal energy to a room or to a building
  • construction elements of a building are preferably designed to deliver thermal energy to the environment, without the need for a forced air duct, for example, would be required by fans.
  • Such structural elements may comprise all components of a building that serve the structural design or an optical and / or functional design and have contact with the surrounding airspace.
  • Heat exchangers in turn are designed to transport thermal energy from the energy cycle into another medium. For example. can be discharged by means of the heat exchanger thermal energy from the energy cycle to a water reservoir or using ground probes or earth foundations in the surrounding soil.
  • the particular advantage of designing the energy sink as a heating system is that the primary energy does not have to be dissipated in a complex and energy-intensive manner, but that it can be used to temper a building or a room.
  • Design elements or heat exchangers as energy sinks have the very special advantage that they can absorb and transmit large amounts of energy over a longer period of time without the need for additional energy, in particular electrical energy, for example, for fans, is required.
  • the heating system is formed by concrete-core-activated structural components, since thus the heating system can be integrated directly into the construction of a building without additional effort or without additional assembly steps.
  • a type of heat exchanger is usually arranged after the structural completion of the building or the room. This requires additional work steps and leads due to the required space requirements to structural or structural limitations.
  • Concrete core-activated components in contrast, have the very special advantage that the heat exchanger can already be integrated in a production of a component in this and thus already exists in the obstruction.
  • building construction components are mostly standardized and therefore mainly produced in mass production can be achieved by the claim training a significant reduction in the cost of producing a heating system.
  • first temperature is less than 30 °, or when the second temperature is less than 25 °.
  • second temperature ensures that the energy sinks of the devices according to the invention can take over thermal energy at this temperature level and release it to the environment.
  • this ensures that no temperature adjustment device is required in the energy cycle and thus the heat transport medium flows through both the energy source and the energy sinks via the energy cycle.
  • Due to the claimed temperature levels is further ensured in an advantageous manner that no elaborately treated heat transfer medium is required, preferably a correspondingly treated water is used.
  • a heat transport medium with an appropriate first temperature can thus be directed in a particularly advantageous manner directly into a heating system.
  • the energy source is formed by a data processing device.
  • a data processing device produces a certain amount of heat loss, which must be dissipated in order to maintain reliable operation of the data processing device.
  • this removal takes place by cooling the ambient air around the data processing device, wherein the ambient temperature is usually lowered very sharply in order to ensure reliable cooling of the devices.
  • the erf ⁇ ndungsdorfe device now has the advantage that a data processing device can be operated safely and reliably and that at the same time the resulting waste heat can be delivered directly to a remote environment, the temperature levels in the energy cycle are designed such that no temperature adjustment is required.
  • the waste heat of the data processing device a direct heating of a room or a building is possible and, furthermore, the waste heat can be reliably released to an environment with the aid of natural convection.
  • the very special advantage of the claimed training lies in the fact that despite raising the temperature level in the energy cycle over the previously known level, a safe and reliable operation of a data processing device is given.
  • the data processing device can, for example. be formed by a plurality of data processing systems such as personal computers or server systems.
  • the energy source is formed by a production device and at least one electrical supply, control and regulating device.
  • the device according to the invention can be used in a particularly advantageous manner, since an increase in the temperature level in the energy cycle for cooling the production device is also possible without this resulting in a restriction or impairment of the operation of the production facility.
  • An electrical supply, control and regulation device is also known as a so-called control cabinet or as a control cabinet arrangement and comprises a plurality of different, mostly electronic, components which, for example, supply a production facility with energy as well as control information.
  • a high-performance energy sink is arranged in the energy cycle.
  • Such an energy sink is, for example, formed by a heat pump or an air conditioner and brings an additional device for maintaining the reliability in the energy cycle.
  • Such a high-energy energy sink can be activated, for example, when the primary energy to be delivered can no longer be absorbed by the energy sinks coupled to the energy cycle and thereby leads to a dangerous increase in the temperature level in the energy cycle.
  • Particularly preferred is an embodiment in which the high-performance energy sink is coupled to the energy cycle only in case of need, that is to say only when the temperature level is increased dangerously.
  • An advantageous development is an embodiment in which a media transport device is arranged in the energy circuit, which is designed in particular as a pump with or for controlling the volume flow.
  • An essential feature of the device according to the invention is that the temperature level in the energy cycle, in particular the first and second temperature is largely constant. Since the amount of the primary energy to be dissipated, the energy source may possibly fluctuate, the claimed embodiment has the particular advantage that the volumetric flow is specifically adjusted in such a way that the temperature level in the energy cycle is kept substantially constant. In particular, by adjust the volume flow very good control of the thermal energy transport possible.
  • the branch connection has an emergency circuit.
  • the controllable branch connection for steering the volumetric flow mostly requires a form of operating energy, preferably electrical energy, but this may not be available in the event of a malfunction, it is ensured in the case of a claim according to the training that the branch connection remains in a defined rest position and thus more secure Energy removal is possible from the energy source.
  • the energy source is formed by a data processing device or a production device which, in the event of a malfunction, continues to be supplied with electrical energy by an independent energy supply and thus also produces waste heat which must continue to be removed.
  • the branch connections of energy sinks would take a defined rest position and allow reliable heat transfer from the power source.
  • Fig. 1 a), b) schematically shows the steering of the thermal primary energy flow from the energy source to the energy sources;
  • Fig. 3 is a schematic representation of the energy cycle.
  • a lot of primary energy 3 is generated or is dissipate therefrom, wherein the primary energy 2 is directed in a plurality of energy sinks 4 so controlled that for example, depending on a climatographic data set, the first energy source 5 or 6 is selected and in this, until the absorption capacity or to achieve the capacity of the same, thermal energy is transferred to them.
  • the amount of primary energy 3 provided or dissipated by the energy source 2 is essentially substantially constant, but is possibly subject to short-term and long-term temporal fluctuations.
  • the basic criterion for the selection of the first energy sink 5, 6 is the information as to which current climate period prevails, in particular whether the primary energy has to be dissipated to an environment, or whether the primary energy or can be delivered to the building. In the following, the delivery of the primary energy to the environment is referred to as cooling or summer operation and the delivery to or into the building as heating or winter operation. Knowledge of the relevant operating mode is very important. Lich for the reliable operation of the method according to the invention and thus also for acceptance by the user or the operator.
  • Fig. Ia shows the summer operation, where the majority of the primary energy 3 in the first Energysenke 5 and the remaining portion of the primary energy is passed into a second Energysenke 7.
  • the first energy sink 5 is preferably formed by a cooling basin 8, which essentially comprises a container filled with water.
  • a cooling basin is particularly preferably formed by a service water collector which serves to receive surface water and supplies water dispensers in which no drinking water is required. In an office building with conventional water supply, a predominant part of the required drinking water is not consumed as such, but is mainly used as a transport medium, for example in toilet facilities.
  • a cooling basin 8, as used in the method 1 according to the invention now combines a very environmentally friendly use of surface water, which must be discharged or collected on the basis of structural-physiological reasons, with the discharge of part of the primary energy 3.
  • Hot water systems are therefore supplied with heated water, which also has a particular advantage in terms of cleaning effect.
  • service water supply systems are usually dimensioned very large volume, whereby they usually also have a very high energy absorption capacity.
  • the first energy sink may comprise 5 further components, for example, a larger part of the primary energy can be dissipated by means of a well recooling 9 in the surrounding soil.
  • Cooling by means of a surface cooling element 10 is also possible, for example, a roof or cover construction or a cooling tower for cooling can be used in which heated water is led out of the cooling basin via such a construction element and thus gives off heat to the environment.
  • Deep wells are introduced into the ground, for example, in the well cooling system 9, and a heat exchanger is arranged in the latter, through which the heated water of the cooling basin flows, thus giving off the heat to the surrounding soil.
  • the second energy sink is preferably formed by a structural element of a building, a design is preferred as a so-called cooling ceiling 11.
  • a structural element can be seen as part of the support structure of a building and is therefore mostly solid or voluminous executed. In particular, however, such a structural element has contact with the surrounding air space, with a direct exposure to the sun is to be avoided.
  • cooling ceilings can be wall or ceiling elements of garages, in particular underground garages, which can deliver a sufficient amount of thermal energy to their surroundings over their mostly fairly large area.
  • a particular advantage of this design is that forcing energy to the environment no forced air flow is required, but that the structural conditions sufficient that even in the summer, with increased ambient temperatures, a sufficient energy release to the surrounding air space is possible. Construction elements that are used for garages, especially if they are located inside or below a building, have the further particular advantage that due to the largely constant temperature of the soil is given an excellent heat dissipation.
  • FIG. 1b shows the winter operation in which the predominant part of the primary energy 3, preferably completely, is conducted into the first energy sink 6.
  • the first energy sink 6 is preferably formed by a heating system 12 that delivers the introduced thermal energy to a building or individual rooms in a controlled manner.
  • the primary energy 3 of the energy source 2 to be dissipated can not be completely dissipated to the building or rooms via the first energy sink 6, so that it is necessary to couple another energy sink 3 to the energy cycle ,
  • the very particular advantage of the method according to the invention lies in the fact that, both in summer and in winter operation, the primary energy 3 emitted or dissipated by the energy source 1 is in each case controlled in an optimized manner into a respective first energy sink 5, 6, that is to say the entire primary energy 3 is derived from the energy source 2, without the energy circuit or at the energy source adaptation to the conditions with respect to the choice of the first and possibly further energy sinks coupled to the energy cycle would be required.
  • the temperature levels in the energy cycle regardless of the respective operating case, are largely the same.
  • the energy source is through a data processing device is formed in which a plurality of data processing systems are arranged in a common dwelling or in a room and deliver their waste heat to the environment.
  • a data processing device is formed in which a plurality of data processing systems are arranged in a common dwelling or in a room and deliver their waste heat to the environment.
  • it has heretofore been known to cool the space very strongly in order to indirectly keep the operating ambient temperature around the data processing device correspondingly low.
  • the ambient temperature around the data processing device can be increased such that the temperature of the heat-transporting medium is sufficient to be fed directly into a heating system during winter operation and further allows energy to be released to the environment during summer operation without forced ventilation, but in particular without refrigeration machines is.
  • the energy source has an air-liquid heat exchanger, which is flowed through by the heated exhaust air of the data processing device and emits thermal energy to the heat transfer medium in the energy cycle.
  • the very particular advantage of the method according to the invention lies in the fact that the heat transfer medium flows through the heat exchanger of the energy source, the energy cycle and the energy sinks and thus no further technical devices are required, in particular for adapting different temperature levels.
  • the energy source can be formed by a heat pump.
  • all those devices are conceivable as an energy source, in particular combinations thereof, which are known in the art for the generation or release of thermal energy.
  • fluctuations of a first energy source can be compensated for by targeted control of a second energy source, whereby a largely constant amount of thermal energy is delivered to the energy cycle.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of an apparatus for optimized thermal energy flow guidance, as they could find application in an office building.
  • the energy The source of energy 2 is preferably formed by a data processing device 13 comprising a plurality of data processing systems, which discharges the accumulated waste heat to the surrounding space 14, as a result of which the air temperature in the room will increase.
  • a heat exchanger 15 in particular an air-liquid heat exchanger, flows through the heated room air, removes this heat and delivers it to the throughflowing heat transfer medium.
  • the energy source is coupled to the energy circuit 16, in particular the energy transport medium flows through the energy circuit and the heat exchanger of the energy source. With the energy circuit 16 is controllably coupled a plurality of E- nergiesenken 4 connected.
  • the branch connections 17 are designed such that a controllable amount of the heat transport medium from the energy cycle 16 can be diverted into the respective energy sink 4.
  • An energy sink is, for example, formed by a heating system 12, more preferably by concrete core-activated components.
  • a line system is arranged in the interior of the component, in compliance with static requirements, through which the energy transport medium flows and thus heats the component from the inside out.
  • the energy sink can also be formed by construction elements, for example as ceiling or wall elements for a garage. It is particularly advantageous if such a fence> as a garage is partially grounded or is predominantly surrounded by soil, for example. If a garage is partially or completely located under a building 18. The natural convection in such a room is then sufficient so that a cooling ceiling 11, which can deliver in their output from the energy circuit 16 thermal energy to the environment.
  • cooling ceiling in this context includes all components that have direct contact with the ambient air and thus allow heat to be released to the surroundings, but which are not exposed to direct sunlight.
  • the components will therefore be oriented mainly in north-east direction, but depending on the location.
  • such a cooling ceiling is coupled to about 26 ° C outside temperature as Energysenke to the energy cycle, since up to this temperature sufficient heat to the environment is possible.
  • a heat exchanger can be arranged in the energy circuit, preferably a liquid-liquid heat exchanger, wherein a correspondingly frost-resistant heat transfer medium circulates in the outgoing energy cycle.
  • the energy sink may further be formed as a cooling pool 8, in which case the energy of the energy transport medium in the energy circuit 16 is discharged by means of a liquid-liquid heat exchanger to the water in the cooling pool.
  • the cooling basin is preferably arranged underground, whereby an energy release to the surrounding soil is already possible on the boundary of the basin. By appropriate dimensioning of the volume can form a cooling tank with very large thermal absorption capacity.
  • Another particular advantage of the method according to the invention lies in the fact that not only the waste heat of the energy source 2 can be transported to a plurality of energy sinks 4 via the energy cycle, but also that thermal energy can be transported between energy levels.
  • the heating system 12 in summer operation also for cooling the building, in which a part of the returning and cooled energy transport medium, not only in the energy source 2, but also in the heating system 12 is passed. Due to this advantageous development, the method according to the invention brings a further economic advantage, since no additional cost-intensive chiller is required for room cooling in summer mode, but that the cooling of the data processing device and the cooling of the building by means of the same inventive method is possible.
  • the very particular advantage of the method according to the invention is again that, by increasing the temperature of the heat transport medium delivered by the energy source, both the heat-emitting data processing device can be sufficiently cooled for reliable operation, and the building can be heated in winter operation and in summer operation, the building can be cooled without the need for complex and energy-intensive chillers.
  • the method according to the invention has very particular advantages with respect to the environmental balance and costs compared with previously known methods.
  • 3 shows a schematic representation of the device according to the invention for thermal energy flow guidance, comprising an energy source 2, an energy circuit 16 and a plurality of energy sinks 4.
  • the energy source 2 is formed by a data processing device 13 and has to transfer the heated ambient air to the energy gietransportmedium in the energy circuit 16 to a heat exchanger 15.
  • the heat exchanger 15 is flowed through by the energy transport medium, this medium is transferred at a transfer point with a first temperature 19, in particular the flow temperature to the power circuit 16 and is taken over at a transfer point with a second temperature 20 from the energy cycle.
  • at least one media transport device 21 is arranged, this preferably redundant being designed as a liquid pump in order to reliably have a functioning pump device available.
  • At the energy circuit 16 is now a plurality of energy sinks 4 arranged coupled coupled.
  • the branch connections 17 are designed in such a way that controllably a certain amount of the heat transport medium can be diverted from the energy circuit into the energy sink. The heat transport medium therefore flows through the energy sink 4, gives thermal energy to this and flows back into the energy cycle 16.
  • the heat exchanger 15 preferably comprises a forced air guide, for example a fan 22, in order to pass the heated room air past the heat exchange elements.
  • a forced air guide for example a fan 22
  • the rotational speed of the fan 22 can be regulated, with which the temperature of the ambient air can be kept very constant in a particularly advantageous manner.
  • a plurality of fans may be present, wherein the air flow control then takes place via the controlled startup of the individual fans 22.
  • the ambient temperature in the operating space of the energy source must be kept within permissible limits.
  • the standards according to IEC 68-2-1 or IEC 68-2-2 specify permissible environmental conditions for servers and small devices. For example. According to IEC 68-2-1, the permeable ambient temperatures for the operation of data processing equipment in the range of 10 0 C to 35 ° C. According to IEC 68-2-2 the values in the range from 5 ° C to 40 0 C 5 each at 20% to 80% RH non-condensing.
  • the power circuit 16 is controlled such that the temperature of the supply air, so the air aspirated by the air heat exchanger 15 is 33 0 C, and thus the requirements of IEC 68-2-1 and 68-2-2 IEC fulfilled.
  • the air emitted by the heat exchanger the so-called exhaust air, whose temperature is regulated to 27 ° C.
  • these temperature levels ensure reliable operation of data processing equipment in accordance with an internationally recognized standard and, on the other hand, allow the discharge of the amount of thermal primary energy to be dissipated to the environment without requiring forced air guidance, or allow the direct operation of a heating system for a building or building a room.
  • the temperature levels of the energy transport medium are lower than those of the air.
  • the return temperature 20 is regulated to 22 0 C.
  • a warning state is reached at 26 0 C alarm is triggered.
  • the processes activated thereby correspond to those described above.
  • the exhaust air is specifically moistened, flows through the data processing device and heats up.
  • the heated air is dehumidified, preferably by means of a non-mechanical drying agent, whereby the heat of the transported water vapor is released and thus a significantly heated air flows through the heat exchanger.
  • the branch connections 17 are optimized in such a way that they provide the lowest possible flow resistance in the non-coupled state. If the energy absorption capacity of an energy sink is sufficient, bridging connections 23 can be arranged in the energy circuit in order to advantageously reduce the line length of the energy cycle and thus the flow resistance.
  • a chiller 24 may be coupled to the energy cycle to be present in extreme climatic situations or in a greatly increased amount of thermal primary energy as an additional security element for forced cooling. Since such a chiller now only serves for peak coverage and thus usually has to dissipate only a small amount of energy, it can be designed to be compact.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the device for optimized thermal energy flow control, which may be independent of itself, again using the same reference numerals or component designations as in the preceding FIGS. 1 and 2 for identical parts. To avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the preceding Figs. 1 and 3 or reference.
  • FIGS. 1 to 3 can form the subject of independent solutions according to the invention.
  • the relevant objects and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimierten thermischen Energiestromlenkung (1) mit einer thermischen Energiequelle (2), einer Mehrzahl von Energiesenken (4) und einem Energiekreislauf (16). Dabei wird die Menge der abzuführenden Primärenergie (3) der Energiequelle (2) ermittelt und eine erste Energiesenke (5, 6) an den Energiekreislauf (16) angekoppelt und die Menge des Energiestroms in die erste Energiesenke geregelt. Bei Überschreitung der Übemahmekapazität der an den Energiekreislauf angekoppelten Energiesenke, werden die Verfahrensschritte wiederholt und weiteren Energiesenken angekoppelt. Bei Überschreitung der Aufnahmekapazität der an den Energiekreislauf angekoppelten Energiesenke, werden die Verfahrensschritte wiederholt und weitere Energiesenken angekoppelt.

Description

Verfahren zur optimierten thermischen Energiestromlenkung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Energiestromlenkung, mit einer thermischen Energiequelle, einer Mehrzahl von Energiesenken und einem Energiekreislauf.
Im Unterschied zu anderen Energieformen, wie bspw. elektrische Energie, lässt sich thermische Energie im Wesentlichen nicht oder nur sehr schwierig speichern. Daher besteht stets das Problem, thermische Energie dann herstellen bzw. bereitstellen zu müssen, wenn sie angefordert wird, bzw. eine entsprechende Energieaufnahmekapazität bereitzustellen, wenn thermische Energie von einer Quelle abtransportiert werden muss. Energieverteilsysteme zum Heizen bzw. zur Kühlung werden daher zumeist auf die zu erwartende Maximalbelastung ausgelegt, was dazu führen kann, dass solche Systeme zumeist nicht ausgelastet arbeiten. Nun ist aber bekannt, dass thermische Energiebereitstellungs- bzw. Abgabesysteme nur dann einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, wenn diese im optimalen Betriebszustand betrieben werden, der zumeist nahezu der Maximalauslastung entspricht. Wird weniger Energie angefordert bzw. ist weniger Energie abzuführen, arbeiten derartige Systeme in einem energetisch ungünstigen Teillastbereich was sich unmittelbar auf den Wirkungsgrad und damit auf die Wirt- schaftlichkeit auswirkt.
Systeme zum Abtransport einer anfallenden thermischen Energie werden im Allgemeinen als Kühlsysteme bezeichnet. An ein derartiges System ist die Anforderung gestellt, dass die anfallende thermische Energie abtransportiert werden muss, um somit zu verhindern, dass insbe- sondere die Temperatur der Energiequelle über den zulässigen Betriebsbereich hinaus ansteigt. Bei einer derartigen Energiequelle handelt es sich bspw. um eine technische Einrichtung, deren Betrieb ein gewisses Maß an elektrischer Verlustleistung mit sich bringt, was sich insbesondere in einer Erhöhung der Betriebstemperatur der Einrichtung auswirkt. Für einen zuverlässigen Betrieb ist jedoch zumeist gefordert, dass die maximale Temperatur der Ein- richtung, bzw. die maximale Umgebungstemperatur innerhalb bestimmter Grenzen liegt, insbesondere jedoch einen Maximalwert nicht überschreitet. Für Betriebseinrichtungen wie bspw. Datenverarbeitungsanlagen, wurde bislang zumeist eine Wärmepumpe zur Kühlung der Umgebungsluft und damit indirekt zur Kühlung der Betriebseinrichtung eingesetzt. Wie dem kundigen Fachmann bekannt ist, zirkuliert in einer derartigen Wärmepumpe ein Kältemittel, wobei durch Kompression und Expansion ein Wärme- transport zwischen zwei Wärmetauschersystemen stattfindet. Aufgrund der chemischen Eigenschaften des Kältemittels ist jedoch der Temperaturbereich in dem sich eine derartige Wärmepumpe einsetzen lässt, beschränkt. Ein bedeutender Nachteil liegt insbesondere darin, dass eine derartige Kältemaschine eine nicht unbeträchtliche Menge Betriebsenergie benötigt, wodurch sich die gesamte Energiebilanz der Betriebseinrichtung verschlechtert.
Da zumeist indirekt gekühlt wird, insbesondere mittels Raumluftkühlung, war es bislang üblich, die Temperatur in Betriebsräumen von technischen Vorrichtungen wie Datenverarbeitungsanlagen, sehr stark zu reduzieren, insbesondere auf ein, für Bediener die sich in solchen Räumen aufhalten mussten, unangenehmes Maß. Eine derart starke Reduktion der Betriebs- bzw. Umgebungstemperatur erfordert einen äußerst hohen Energieeinsatz und hat den weiteren Nachteil, dass Bediener die sich in derartigen Betriebsräumen aufhalten, Gefahr laufen, sich aufgrund der niedrigen Temperaturen zu erkälten.
Auch bei Systemen zur Gebäude bzw. Raumheizung wurden bislang Systeme eingesetzt, die aufgrund der technischen Gegebenheiten der Raumwärmetauscher zumeist eine sehr hohe
Betriebstemperatur erforderlich machten. Insbesondere wurden derartige Wärmetauscher wie bspw. Heizkörper zumeist besonders kompakt ausgeführt, da sie sich bestehenden Gestal- tungs- und Designvorgaben unterordnen mussten. Um jedoch eine bestimmte Menge thermischer Energie an einen Raum bzw. an die Umgebung abgeben zu können, müssen also kom- pakte Wärmetauscher mit einer hohen Betriebstemperatur betrieben werden. Die negativen Auswirkungen heißer Objekte auf das Raumklima sind dem Fachmann allgemein bekannt.
Weiters wurde bei der Gebäudetechnik bislang das Thema Abtransport von Abwärme und Wärmeversorgung überwiegend getrennt voneinander betrachtet und somit mehrere eigen- ständige, funktional ähnliche Systeme installiert. Dies bringt einerseits deutlich erhöhte Kosten und hat den weiteren Nachteil, dass die Systeme zumeist nicht im optimalen Betriebsbereich betrieben werden. Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur thermischen Energiestromlenkung zu finden, um thermische Energie von einer Energiequelle derart abzuleiten, dass die Energiequelle stets in einem optimalen. Betriebszustand betrieben wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit einer thermischen Energiequelle, einer Mehrzahl von Energiesenken und einen Energiekreislauf gelöst, wobei das Verfahren die im Folgenden beschriebenen Schritte umfasst.
Zur optimierten thermischen Energiestromlenkung gilt es die Menge der abzuführenden Pri- märenergie der Energiequelle zu ermitteln. Die Energiequelle wird im Wesentlichen eine konstante Menge thermischer Energie abgegeben, jedoch kann es sowohl zu kurzfristigen, als auch langfristigen Schwankungen der abzuführenden Primärenergie kommen. Wird die aktuell abzuführende Primärenergiemenge ermittelt, kann das erfindungsgemäße Verfahren immer auf den aktuellen Energiemengen basierend, die Energiestromlenkung durchführen.
Nachdem festgestellt wurde, dass Primärenergie abzuführen ist und die Menge der abzuführenden Primärenergie ermittelt wurde, wird eine erste Energiesenke an den Energiekreislauf angekoppelt. Die erste Energiesenke ist dabei derart ausgebildet, dass zumindest der überwiegende Teil der abzuführenden Primärenergie der Energiequelle von der ersten Energiesenke aufgenommen und an eine hier nicht näher bestimmte Umgebung abgegeben werden kann.
Ein vorteilhaftes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt auch darin, dass die Menge des Energiestroms in die erste Energiesenke geregelt wird, insbesondere bis die maximale Übernahmekapazität der ersten Energiesenke erreicht wird. Jede Energiesenke kann technisch bedingt, eine gewisse maximale Menge thermischer Energie je Zeiteinheit aufnehmen. Das erfϊndungsgemäße Verfahren leitet geregelt jeweils soviel thermische Energie je Zeiteinheit in die erste Energiesenke, wie es der abzuführenden Primärenergie der Energiequelle entspricht, insbesondere wird jedoch maximal nur jene Menge thermischer Energie in die Energiesenke geleitet, wie diese je Zeiteinheit maximal übernehmen kann.
Ist mehr thermische Primärenergie von der Energiequelle abzuführen als die erste Energieschenke maximal je Zeiteinheit aufnehmen kann, werden die Teilschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens wiederholt, wobei jedoch zumindest eine weitere Energiesenke an den E- nergiekreislauf angekoppelt wird. In diese weitere Energiesenke wird wiederum geregelt thermische Energie geleitet, wobei auch hier die maximale Übernahmekapazität nicht überschritten wird. Sollte die Übemahrnekapazität je Zeiteinheit noch nicht ausreichen um die thermischen Primärenergie von der Energiequelle abzuführen, wird noch eine weitere Ener- giesenke an den Energiekreislauf angekoppelt und die Schritte wie zuvor wiederholt. Insbesondere werden so viele Energiesenken an den Energiekreislauf angekoppelt, wie zur Übernahme der thermischen Primärenergie je Zeiteinheit erforderlich sind.
Eine Energiesenke ist im Wesentlichen dazu gebildet, eine bestimmte Menge thermischer Energie je Zeiteinheit zu übernehmen und diese an eine nicht näher spezifizierte Umgebung abzugeben. Insbesondere ist jedoch die Menge an thermischer Energie, die von einer Energiesenke insgesamt aufgenommen werden kann, beschränkt. Bspw. dadurch, dass die von der Energiesenke aufgenommene Primärenergie nicht in ausreichendem Maß an eine Umgebung abgegeben werden kann, wodurch es in der Energiesenke zu einem unerwünschten und für das erfindungsgemäße Verfahren nachteiligen Temperaturanstieg kommen könnte. Erfindungsgemäß wird daher bei Überschreitung der Aufnahmekapazität der an den Energiekreislauf angekoppelter Energiesenke, eine weitere Energiesenke an den Energiekreislauf angekoppelt und die Verfahrensschritte wiederholt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist sichergestellt, dass stets die gesamte Menge der abzuführenden Primärenergie der Energiequelle in die Energiesenken geleitet wird, wobei in vorteilhafter Weise weiters sichergestellt ist, dass stets nur jene Energiesenken an den Energiekreislauf angekoppelt sind, die unter Berücksichtigung der maximalen Übernahmekapazität die abzuführende Menge der thermischen Primärenergie der Energiequelle aufnehmen können. Dadurch ist in besonders vorteilhafter Weise immer nur jene Energiesenke bzw. Senken an den Energiekreislauf angekoppelt, welche hinsichtlich ihrer Aufnahme bzw. Übernahmekapazität möglichst optimal der Menge der abzuführenden Primärenergie der Energiequelle entsprechen.
Die Messung einer ersten Temperatur des Energiekreislaufs zur Ermittlung der Menge der abzuführenden Primärenergie stellt in vorteilhafter Weise sicher, dass das erfϊndungsgemäße Verfahren nur dann aktiv ist, wenn thermische Primärenergie abzuführen ist. Durch äußere Einflüsse könnte die thermische Energiequelle bspw. einen Betriebszustand einnehmen, in dem nur eine sehr geringe Menge thermischer Primärenergie abzuführen ist. Weiters kann es auch vorkommen, dass kurzfristig große Mengen thermischer Primärenergie abzuführen sind. Beides wirkt sich in einer Änderung der Temperatur des Energiekreislaufs aus, wobei durch die Messung einer ersten Temperatur eine derartige Änderung der Menge der Primärenergie sicher und zuverlässig festgestellt werden kann. Insbesondere von Vorteil ist, wenn die erste Temperatur an einer Übergabestelle der Energiequelle an den Energiekreislauf gemessen wird. Da über den Energiekreislauf eine Verteilung der thermischen Energie stattfindet, insbesondere also Kühl- bzw. Heizaufgaben übernommen werden, ist es von Vorteil, wenn die erste Temperatur dort gemessen wird, wo die Energiequelle die thermische Primärenergie an den Energiekreislauf übergibt. Insbesondere ist diese Erfassungsposition derart gewählt, dass eine zuverlässige Bestimmung der Energieverhältnisse in der Energiequelle, insbesondere der Temperatur sichergestellt ist. Im Hinblick auf eine Ausbildung bei der das erfindungsgemäße Verfahren zumindest teilweise zur Beheizung eines Raums bzw. eines Gebäudes verwendet wird, hat die Ausbildung den weiteren Vorteil, dass sich die Temperatur des energietranspor- tierenden Mediums gut bestimmen lässt, da insbesondere ein möglichst konstanter Temperaturverlauf im Energiekreislauf wünschenswert ist.
Ebenso von Vorteil ist eine Ausbildung, bei der die Ermittlung der Menge der abzuführenden Primärenergie die Messung einer zweiten Temperatur des Energiekreislaufs umfasst. Durch die Messung einer zweiten Temperatur, die besonders bevorzugt an einer Übergabestelle des Energiekreislaufs an die Energiequelle gemessen wird, ist sichergestellt, dass im Energiekreislauf eine ausreichende Menge der thermischen Primärenergie an Energiesenken abgegeben wurde und somit die Temperatur des in die Energiequelle zurückströmenden Wärmetransportmediums in einem festgelegten Bereich liegt. Durch die Messung der Temperatur des in die Energiequelle rückströmenden Mediums arbeitet in besonders vorteilhafter Weise auch die Energiequelle in einem weitestgehend konstanten Temperaturniveau, was für die Betriebssicherheit von entscheidender Bedeutung ist.
Gemäß einer Weiterbildung wird aus einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Temperatur und der Messung des Volumenstroms im Energiekreislauf die Menge der Primärenergie ermittelt. Energietransportsysteme reagieren zumeist recht träge, insbesondere stellen sich Schwankungen in der Energiebereitstellung der Energiequelle oftmals mit einer recht deutlichen Zeitverzögerung bei der Energiesenke ein. Eine anspruchsgemäße Ausbil- dung hat daher den besonderen Vorteil, dass frühzeitig und recht genau Schwankungen im Energiekreislauf feststellbar sind, wodurch ein rasches Gegensteuerung möglich ist. Insbesondere lässt sich mit dem anspruchsgemäß ausgebildeten Verfahren frühzeitig abschätzen bzw. ermitteln, welche der möglichen Energiesenken mit dem Energiekreislauf in welchem Umfang verbunden werden soll.
Eine ganz besonders vorteilhafte Weiterbildung erhält man, wenn der Volumenstrom direkt proportional zur Menge der abzuführenden Primärenergie geregelt wird. Da die Menge der zu transportierenden thermischen Energie unter anderem wesentlich vom Volumenstrom des Energietransportmediums abhängt, hat diese Ausbildung den Vorteil, dass der Volumenstrom direkt an die zu transportierende Menge thermischer Primärenergie angepasst werden kann und somit stabile Temperaturverhältnisse im Energiekreislauf und in der Energiequelle sichergestellt werden können. Stabile Temperaturniveaus, insbesondere der ersten und zweiten Temperatur, sind für einen möglichst effizienten Energietransports von der Energiequelle zur Energiesenke und insbesondere einer möglichst optimalen Energieaufnahme in der Energiesenke von ganz besonderem Vorteil. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, bei denen üblicherweise der Volumenstrom im Energiekreislauf konstant gehalten wird und sich somit bei schwankender Primärenergiemenge auch schwankende Temperaturniveaus im Energiekreislauf einstellen werden, hat eine anspruchsgemäße Ausbildung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens den ganz besonderen Vorteil, dass eine bedeutend einfache Regelung des Energietransports möglich ist und somit die Temperaturniveaus im Energiekreislauf besonders stabil gehalten werden können.
Von ganz besonderem Vorteil ist es, wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Auswahl der ersten Energiesenke auf zumindest einen klimatographischen Datensatz des lokalen Standorts zurückgreifen kann. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Mehrzahl unterschiedlicher Energiesenken an den Energiekreislauf ankoppelbar sind und die einzelnen Energiesenken unterschiedliche Aufnahme- bzw. Absorptionverhalten aufweisen, ist die Wahl der ersten Energiesenke von besonderer Bedeutung für die Effizienz des erfmdungsgemäßen Verfah- rens. Ein klimatographischer Datensatz kann bspw. lediglich die Information über eine durchschnittliche Umgebungstemperatur, basierend bspw. auf der aktuellen Jahreszeit umfassen, jedoch ist auch ein Detailgrad möglich, der aktuelle Klimaparameter umfasst, bspw. Temperatur und Feuchtigkeitsverlauf sowie Sonneneinstrahlung. Aus einem entsprechend ausgebilde- ten klimatographischen Datensatz lässt sich bspw. eine mittelfristige Prognose ableiten, in welche Energiesenke die Primärenergie geleitet werden soll. Insbesondere von Bedeutung ist die wesentliche Unterscheidung, ob das erfindungsgemäße Verfahren grundlegend eine Heizoder eine Kühlaufgabe übernehmen sollen. Somit wird während einer Wärmeperiode, bspw. im Sommer, die Primärenergie der Energiequelle in eine Energiesenke geleitet, welche auch bei sommerlichen Umgebungstemperaturen eine ausreichende Wärmeaufnahmekapazität aufweist. Dem gegenüber wird in kälteren Zeitperioden die Primärenergie bevorzugt in jene Energiesenken geleitet, die eine Abgabe der thermischen Primärenergie an ein Gebäude bzw. in einen Raum ermöglichen. Der ganz besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt nun darin, dass die Temperaturniveaus im Energiekreislauf, insbesondere die erste und zweite Temperatur sowohl in Kälteperioden als auch in Wärmeperioden weitestgehend gleich sind. Insbesondere ist somit ein Abtransport der thermischen Primärenergie von der Energiequelle weitestgehend unabhängig von klimatographischen Einflüssen möglich, insbesondere ohne dass der Energiekreislauf an die Umgebungsbedingungen bzw. die jeweiligen Energie- senken angepasst werden müsste.
Von besonderem Vorteil ist es daher, wenn gemäß einer Weiterbildung, die Ordnung der An- kopplung der weiteren Energiesenken durch ein hinterlegtes Hierarchieprofil gesteuert wird, denn damit können gezielt jene Energiesenken an den Energiekreislauf angekoppelt werden, die unter den herrschenden Umgebungsbedingungen optimal zur Aufnahme der von der Energiequelle abzuführenden Primärenergie ausgebildet sind. Insbesondere können in einem Hierarchieprofil Informationen darüber abgelegt sein, welche Energiemenge bzw. welchen maximalen Energiestrom eine spezifische Energiesenke aufnehmen kann, sowie ggf. klima- tographische Rahmenbedingungen, unter denen die Energiesenke optimal arbeitet. Besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine Vorausplanung bzw. vorläufige Regelung ist durch die anspruchsgemäße Ausbildung das Lastprofil derart ausbildbar, dass ein möglichst konstantes Temperaturniveau im Energiekreislauf gehalten wird.
Im Hinblick auf Zuverlässigkeit bzw. Ausfallsicherheit des erfϊndungsgemäßen Verfahrens ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn der Volumenstrom überwacht wird und bei Unter- schreitung eines Grenzwerts ein Alarm ausgelöst wird. Aufgrund technischer Gebrechen kann es bspw. vorkommen, dass eine im Energiekreislauf angeordnete Medientransportvorrichtung ihre Funktion einstellt und es somit zu einem Erliegen des Volumenstroms im Energiekreislauf kommt. Würde ein derartiger Ausfall des Energietransports nicht rasch ermittelt werden, wird auch die Primärenergie nicht mehr von der Energiequelle abtransportiert, wodurch es in der Energiequelle zu einem unzulässigen Temperaturanstieg kommen kann, der wiederum zu einer Beschädigung der Energiequelle fuhren kann. Eine anspruchsgemäße Ausbildung stellt nun sicher, dass bei Ausfall des Volumenstroms insbesondere jedoch bei einer Unterschrei - tung eines Grenzwerts, Vorkehrungen ausgelöst werden, die einen sicheren Betriebszustand der Energiequelle zuverlässig sicherstellen.
Ebenfalls im Hinblick auf eine zuverlässige Funktion bzw. eine hohe Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, wenn die erste und/oder zweite Temperatur überwacht wird und bei Überschreitung und/oder Unterschreitung zumindest eines hinterlegten Grenzwerts eine Warnung ausgegeben wird. Durch Überwachung der ersten und/oder zweiten Temperatur lässt sich der Betriebszustand im Energiekreislauf sehr gut bestimmen. Für einen zuverlässigen Betrieb der Energiequelle ist es jedoch von ganz entscheidender Bedeutung, dass bestimmte Temperaturniveaus eingehalten werden, insbesondere dass bestimmte Tempe- raturgrenzwerte nicht erreicht bzw. überschritten oder unterschritten werden. Für die erste und/oder zweite Temperatur können jedoch auch mehrere Grenzwerte hinterlegt sein, deren Über- und/oder Unterschreitung zu einer mehrstufigen Warnung führt. Bspw. könnte die Ü- berschreitung eines ersten Grenzwerts der ersten Temperatur eine Warnung auslösen, die über eine Kurznachricht einen Betreuer über die Grenzwertüberschreitung informiert. Bei einem weiteren Temperaturanstieg und somit Überschreitung eines zweiten Grenzwerts wird eine zweite Warnstufe erreicht, wodurch bspw. eine Vorrichtung aktiviert wird, welche die Energiequelle automatisch in einen sicheren Betriebszustand bringt.
Gemäß einer Weiterbildung wird die erste und/oder zweite Temperatur überwacht und bei Überschreitung eines hinterlegten Grenzwerts eine Hochleistungsenergiesenke an den Energiekreislauf angekoppelt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Mehrzahl von Energiesenken an den Energiekreislauf angekoppelt, um so die von der Energiequelle abzuführende Primärenergie in die Energiesenken zu transportieren. Wenn die Energiesenken ihre Aufnahmekapazität erreicht haben bzw. wenn von der Energiequelle eine unerwartet hohe Menge Primärenergie abzutransportieren ist kann es vorkommen, dass das Temperaturniveau im Energiekreislauf, insbesondere die erste Temperatur, einen betriebskritischen Grenzwert überschreitet. In vorteilhafter Weise wird anspruchsgemäß eine Hochleistungsenergiesenke, bspw. ein Klimagerät, an den Energiekreislauf angekoppelt und stellt somit eine zuverlässige Aufrechterhaltung des Temperaturniveaus im Energiekreislauf sicher.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Vorrichtung gelöst, die eine Energiequelle, eine Mehrzahl von Energiesenken und einen Energiekreislauf umfasst. Die besonders vorteilhaften Merkmale der erfϊndungsgemäßen Vorrichtung liegen darin, dass jede Energiesenke über eine regelbare Abzweigverbindung an den Energiekreislauf angekoppelt ist und dass das Wärmetransportmedium die Energiequelle, den Energiekreislauf und die Senken durchströmt.
Eine regelbare Abzweigverbindung hat den ganz besonderen Vorteil, dass sich genau festliegen lässt, welche Menge thermischer Energie vom Energiekreislauf in die Energiesenke geleitet wird und sich somit das Temperaturniveau im Energiekreislauf und insbesondere in der Energiequelle und der Energiesenke sehr genau steuern lässt. Insbesondere wird die regelbare Abzweigverbindung derart ausgebildet sein, dass der Volumenstrom aus dem Energiekreis- lauf in die Energiesenke regelbar umgelenkt werden kann. Somit wird das Wärmetransportmedium nach durchströmen der Energiesenke und dortiger Abgabe eines überwiegenden Teils der transportierten Wärmemenge, mit verringerter Temperatur wieder in den Energiekreislauf eingeleitet und strömt, dem Energiekreis folgend, in Richtung der Übernahmestelle der Energiequelle zurück.
Einen weiteren ganz besonderen Vorteil erhält man, wenn das Wärmetransportmedium alle Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchströmt, da dadurch ein deutlich einfacher Aufbau möglich ist, insbesondere sind keine zusätzlichen Wärmetauscher bzw. Wärmepumpen zur Anpassung unterschiedlicher Temperaturniveaus bzw. unterschiedlicher Wärmetransportmedien erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den weiteren besonderen Vorteil, dass trotz eines einfachen und kompakten Aufbaus, ein zuverlässiger Abtransport thermischer Energie von einer Energiequelle an eine Mehrzahl von Energiesenken möglich ist. Insbesondere von Vorteil ist, dass aufgrund des einen Transportmediums und der Mehrzahl von Energiesenken die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl eine Kühl- als auch eine Heizfunktionalität ausbilden kann.
Gemäß vorteilhafter Weiterbildungen ist an der Übergabestelle ein erster Temperatursensor bzw. an der Übernahmestelle ein zweiter Temperatursensor angeordnet. Durch diese Ausbil- dung ist sichergestellt, dass an definierten Schnittstellen, zwischen der Energiequelle und dem Energiekreislauf, ein Temperatursensor angeordnet ist, mit dem die Temperatur an diesen Schnittstellen ermittelbar ist. Die Bestimmung der Temperatur an diesen ausgezeichneten Stellen im Energiekreislauf erlaubt es in vorteilhafter Weise, die Energiequelle und die an den Energiekreislauf angeschlossenen Energiesenken weitestgehend unabhängig voneinander zu betrachten. Die Auswahl der an den Energiekreislauf anzukoppelnden Energiesenke ist unter anderem von der ersten Temperatur, der so genannten Vorlauftemperatur, abhängig. Ein sicherer Betrieb der Energiequelle lässt sich auch durch Überwachen der ersten Temperatur erreichen, insbesondere darf die erste Temperatur einen festgelegten Grenzwert nicht über- schreiten. Sind die an dem Energiekreislauf angekoppelten Energiesenken nicht mehr oder nur unzureichend in der Lage, die von der Energiequelle abgegebene Primärenergie aufzunehmen, wird sich das in einem Anstieg der zweiten Temperatur, der so genannten Rücklauftemperatur, auswirken. Da anspruchsgemäß auch diese zweite Temperatur überwacht wird, ist somit eine zuverlässige Überwachung des Betriebszustands des Energiekreislaufs möglich. Da es für einen zuverlässigen Betrieb der Energiequelle von besonderer Bedeutung ist, wenn diese in einem spezifischen Temperaturbereich betrieben wird, ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn gleichzeitig die Temperatur des abgegebenen Energiestroms und die Temperatur des zurücklaufenden Energiestroms erfasst werden kann.
Zur Erzielung einer hohen Betriebssicherheit und zur Bestimmung der abtransportierten Wärmemenge ist eine Ausbildung von Vorteil, bei der im Energiekreislauf eine Volumen- strommessvorrichtung angeordnet ist. Durch dieses Erfassungsmittel ist einerseits die Bestimmung des Wärmestroms möglich, in dem aus der Temperaturdifferenz zwischen der ersten und zweiten Temperatur und des Volumenstroms die Menge der Primärenergie ermittelt wird. Das Erfassungsmittel hat den weiteren Vorteil, dass eine Betriebsstörung im Energiekreislauf bspw. der Ausfall einer Medientransportpumpe, sofort erkannt werden kann und daher entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Energiesenke bspw. als Heizsystem, als Konstruktionselements eines Gebäudes sowie als Wärmetauscher ausgebildet sein, wobei auch Kombinationen mitumfasst sind. Ein Heizsystem als anspruchsgemäße Energiesenke umfasst all jene Systeme, die dazu ausgebildet sind, eine Behausung bzw. einen Raum zu erwärmen. Bspw. könnten dies Strahlungs- und/oder Konvektionsheizkörper, zwangsgeführte Luftkonvektoren oder ähnliches sein. Jedenfalls muss das Heizsystem in der Lage sein, mit dem Temperaturniveau des Wärmetransportmediums eine ausreichende Energieabgabe an den umgebenden Raum zu erreichen.
Während Heizsysteme besonders dazu ausgebildet sind, thermische Energie an einem Raum bzw. an ein Gebäude abzugeben, sind Konstruktionselemente eines Gebäudes bevorzugt dazu ausgebildet, thermische Energie an die Umgebung abzugeben, ohne dass dazu eine zwangsweise Luftführung bspw. durch Ventilatoren erforderlich wäre. Derartige Konstruktionselemente können alle Bauteile eines Gebäudes umfassen, die dem strukturellen Aufbau bzw. einer optischen und/oder funktionalen Gestaltung dienen und Kontakt mit dem umgebenden Luftraum haben. Wärmetauscher wiederum sind dazu ausgebildet, thermische Energie aus dem Energiekreislauf in ein anderes Medium zu transportieren. Bspw. kann mittels des Wärmetauschers thermische Energie aus dem Energiekreislauf an ein Wasserreservoir abgegeben werden oder aber mittels Erdsonden oder Erdfundamente in das umgebende Erdreich.
Der ganz besondere Vorteil einer Ausbildung der Energiesenke als Heizsystem liegt darin, dass die Primärenergie nicht aufwendig und energieintensiv abgeführt werden muss, sondern dass diese zur Temperierung eines Gebäudes bzw. eines Raums genützt werden kann. Konstruktionselemente bzw. Wärmetauscher als Energiesenke haben den ganz besonderen Vor- teil, dass sie über einen längeren Zeitraum sehr große Energiemengen aufnehmen und and die Umgebung abgeben können, ohne das dafür zusätzliche Energie, insbesondere elektrische Energie bspw. für Lüfter, erforderlich ist.
Eine ganz besonders vorteilhafte Weiterbildung erhält man, wenn das Heizsystem durch be- tonkernaktivierte Hochbau-Bauteile gebildet ist, da somit das Heizsystem ohne zusätzlichen Aufwand bzw. ohne zusätzliche Montageschritte direkt beim Bau eines Gebäudes integriert werden kann. Bei bekannten Heizsystemen wird zumeist eine Art von Wärmetauscher nach der baulichen Fertigstellung des Gebäudes bzw. des Raums angeordnet. Dies erfordert zusätzliche Arbeitsschritte und führt aufgrund des erforderlichen Platzbedarfs zu baulichen bzw. strukturellen Einschränkungen. Betonkernaktivierte Bauteile haben demgegenüber den ganz besonderen Vorteil, dass der Wärmetauscher bereits bei einer Herstellung eines Bauteils in dieses integriert werden kann und somit schon bei der Verbauung vorhanden ist. Da Hochbaubauteile zumeist standardisiert sind und daher überwiegend in Serienfertigung hergestellt werden können, lässt sich durch die anspruchsgemäße Ausbildung eine bedeutende Reduktion der Kosten zur Herstellung eines Heizsystems erreichen.
Ganz besonders vorteilhafte Weiterbildungen erhält man, wenn die erste Temperatur weniger als 30° beträgt, bzw. wenn die zweite Temperatur weniger als 25° beträgt. Durch diese beiden Temperaturniveaus ist in ganz besonders vorteilhafter Weise sichergestellt, dass die Energiesenken der erfindungsgemäßen Vorrichtungen thermische Energie auf diesem Temperaturniveau übernehmen und an die Umgebung abgeben können. Insbesondere ist dadurch sichergestellt, dass im Energiekreislauf keine Temperaturanpassungsvorrichtung erforderlich ist und somit das Wärmetransportmedium sowohl die Energiequelle, als auch über den Energiekreislauf die Energiesenken durchströmt. Aufgrund des anspruchsgemäßen Temperaturniveaus ist in vorteilhafter Weise weiters sichergestellt, dass kein aufwendig aufbereitetes Wärmetransportmedium erforderlich ist, bevorzugt wird ein entsprechend aufbereitetes Wasser verwendet. Ein Wärmetransportmedium mit einer anspmchsgemäßen ersten Temperatur kann somit in ganz besonders vorteilhafter Weise direkt in ein Heizsystem geleitet werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Energiequelle durch eine Datenverarbeitungseinrichtung gebildet. Eine Datenverarbeitungseinrichtung produziert beim bestimmungsgemäßen Betrieb ein bestimmtes Maß an Verlustwärme, die zur Aufrechterhaltung eines zuverlässigen Betriebs der Datenverarbeitungseinrichtung abgeführt werden muss. Bei bekannten Kühlsystemen findet dieser Abtransport durch eine Kühlung der Umgebungsluft um die Datenverarbeitungseinrichtung statt, wobei die Umgebungstemperatur üblicherweise sehr stark gesenkt wird, um eine sichere Kühlung der Einrichtungen sicher zu stellen. Die erfϊndungsgemäße Vorrichtung hat nun den Vorteil, dass eine Datenverarbeitungseinrichtung sicher und zuverlässig betrieben werden kann und dass gleichzeitig die entstehende Abwärme direkt an eine entfernte Umgebung abgegeben werden kann, wobei die Temperaturniveaus im Energiekreislauf derart ausgebildet sind, dass keine Temperaturanpassung erforderlich ist. Insbesondere ist also mit der Abwärme der Datenverarbeitungseinrichtung eine direkte Beheizung eines Raums bzw. eines Gebäudes möglich und lässt sich weiters die Abwärme unter Zuhilfenahme natürlicher Kon- vektion zuverlässig an eine Umgebung abgeben. Der ganz besondere Vorteil der anspruchsgemäßen Ausbildung liegt nun darin, dass trotz Anhebung des Temperaturniveaus im Energiekreislauf über das bisher bekannte Niveau, ein sicherer und zuverlässiger Betrieb einer Datenverarbeitungseinrichtung gegeben ist. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann bspw. durch eine Mehrzahl von Datenverarbeitungssystemen wie Personal Computer oder Server- Systemen gebildet sein.
Gemäß weiterer Weiterbildungen ist die Energiequelle durch eine Produktionseinrichtung sowie zumindest eine Elektrische Versorgungs-, Steuer- und Regelungseinrichtung gebildet. Auch für Produktionseinrichtungen lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in besonders vorteilhafter Weise einsetzen, da auch hier eine Anhebung des Temperaturniveaus im Energiekreislauf zur Kühlung der Produktionseinrichtung möglich ist, ohne dass es dadurch zu einer Einschränkung bzw. Beeinträchtigung des Betriebs der Produktionseinrichtung kommt. Eine Elektrische Versorgungs-, Steuer- und Regelungseinrichtung ist auch als so genannter Schaltschrank bzw. als Schaltschrankanordnung bekannt und umfasst eine Mehrzahl unterschiedlicher, zumeist elektronischer, Komponenten, die bspw. eine Produktionseinrichtung mit Energie sowie Steuerungsinformation versorgen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist im Energiekreislauf eine Hochleistungsenergiesenke angeordnet. Eine derartige Energiesenke ist bspw. durch ein Wärmepumpe bzw. ein Klimagerät gebildet und bringt eine zusätzliche Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Betriebssicherheit in den Energiekreislauf ein. Eine derartige Hochleistungsenergiesenke kann bspw. dann aktiviert werden, wenn die abzugebende Primärenergie von den, an den Energie- kreislauf angekoppelten Energiesenken nicht mehr aufgenommen werden kann und des dadurch zu einer gefährlichen Erhöhung des Temperaturniveaus im Energiekreislauf kommt. Besonders bevorzugt ist eine Ausbildung, bei der die Hochleistungsenergiesenke nur im Bedarfsfall, also nur bei einer gefährlichen Erhöhung des Temperaturniveaus, an den Energiekreislauf angekoppelt wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung stellt eine Ausbildung dar, bei der im Energiekreislauf eine Medientransporteinrichtung angeordnet ist, die insbesondere als Pumpe mit bzw. zur Regelung des Volumenstroms ausgebildet ist. Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass das Temperaturniveau im Energiekreislauf, insbesondere die erste und zweite Temperatur weitestgehend konstant ist. Da die Menge der abzuführenden Primärenergie der Energiequelle ggf. schwanken kann hat die anspruchsgemäße Ausbildung den besonderen Vorteil, dass der Volumenstrom gezielt derart angepasst wird, dass das Temperaturniveau im Energiekreislauf weitestgehend konstant gehalten wird. Insbesondere ist durch An- passen des Volumenstroms eine sehr gute Steuerung des thermischen Energietransports möglich.
Für die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Ausbildung von ganz besonderem Vorteil, bei der die Abzweigverbindung eine Notfallschaltung aufweist. Bei einer Betriebsstörung, insbesondere bei einem Stromausfall, ist es für die Betriebssicherheit von ganz besonderer Bedeutung, wenn der Energiestrom im Energiekreislauf zumindest eine bestimmte Zeitlang aufrecht bleibt. Da die regelbare Abzweigverbindung zur Lenkung des Volumenstroms zumeist eine Form von Betriebsenergie, bevorzugt elektrische Energie, benötigt, diese bei einer Betriebsstörung aber ggf. nicht zur Verfügung steht, ist bei anspruchsgemäßer Ausbildung sichergestellt, dass die Abzweigverbindung in einer definierten Ruhestellung verweilt und somit eine sicherer Energieabtransport von der Energiequelle möglich ist. Gemäß einer Weiterbildung ist die Energiequelle durch eine Datenverarbeitungseinrichtung bzw. eine Produktionseinrichtung gebildet, die bei einer Betriebsstörung zumeist durch eine eigen- ständige Energieversorgung weiterhin mit elektrischer Energie versorgt werden und somit auch Abwärme produziert, die weiterhin abtransportiert werden muss. Bei anspruchsgemäßer Ausbildung würden die Abzweigverbindungen der Energiesenken eine definierte Ruhestellung einnehmen und einen zuverlässigen Wärmeabtransport von der Energiequelle ermöglichen.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 a), b) schematisch die Lenkung des thermischen Primärenergiestroms von der Energiequelle zu den Energiesenlcen;
Fig. 2 Anwendung einer thermischen Energiestromlenkung in einem Bürogebäude;
Fig. 3 Eine schematische Darstellung des Energiekreislaufs.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausfülirungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer- den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
Fig. Ia und Ib zeigen stark vereinfacht das erfmdungsgemäße Verfahren zur optimierten thermischen Energiestromlenkung 1. Von einer Energiequelle 2 wird eine Menge Primärenergie 3 erzeugt bzw. ist von dieser abzuführen, wobei die Primärenergie 2 in eine Mehrzahl von Energiesenken 4 derart gesteuert geleitet wird, dass bspw. abhängig von einem klimatographi- schen Datensatz, die erste Energiequelle 5 oder 6 ausgewählt wird und in diese, bis zur Erreichung der Aufnahmekapazität bzw. zum Erreichen des Aufnahmevermögens derselben, thermische Energie geleitet wird.
Die von der Energiequelle 2 bereitgestellte bzw. abzuführende Menge an Primärenergie 3 ist im Wesentlichen weitestgehend konstant, unterliegt jedoch ggf. kurz- und langfristigen zeitlichen Schwankungen. Als grundlegendes Kriterium für die Auswahl der ersten Energiesenke 5, 6 dient die Information, welche aktuelle Klimaperiode vorherrscht, insbesondere ob die Primärenergie an eine Umgebung abgeführt werden muss, oder ob die Primärenergie bzw. an das Gebäude abgegeben werden kann. Im Weiteren wird die Abgabe der Primärenergie an die Umgebung als Kühl- oder Sommerbetrieb und die Abgabe an bzw. in das Gebäude als Heizoder Winterbetrieb bezeichnet. Die Kenntnis der entsprechenden Betriebsart ist ganz wesent- lich für den zuverlässigen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens und somit auch für eine Akzeptanz durch die Benutzer bzw. den Betreiber.
Fig. Ia zeigt den Sommerbetrieb, wo der überwiegende Teil der Primärenergie 3 in die erste Energiesenke 5 und der verbleibende Anteil der Primärenergie in eine zweite Energiesenke 7 geleitet wird. Die erste Energiesenke 5 ist dabei bevorzugt durch ein Kühlbecken 8 gebildet, welches im Wesentlichen ein mit Wasser gefülltes Behältnis umfasst. Ein derartiges Kühlbecken ist besonders bevorzugt durch einen Brauchwassersammler gebildet, der zur Aufnahme von Oberflächenwasser dient und Wasserabgabestellen versorgt, in denen kein Trinkwasser erforderlich ist. In einem Bürogebäude mit konventioneller Wasserversorgung wird ein überwiegender Teil des benötigten Trinkwassers nicht als solches verbraucht, sondern wird überwiegend als Abtransportmedium verwendet, bspw. in WC-Anlagen. Ein Kühlbecken 8, wie es beim erfmdungsgemäßen Verfahren 1 eingesetzt wird, kombiniert nun eine sehr umweltschonende Verwendung von Oberflächenwasser, welches aus bauphysiologischen Gründen abge- leitet bzw. gesammelt werden muss, mit der Ableitung eines Teils der Primärenergie 3.
Brauchwassersysteme werden daher mit erwärmten Wasser versorgt, was auch einen besonderen Vorteil im Bezug auf die Reinigungswirkung hat. Aus Speichergründen sind derartige Brauchwasserversorgungssysteme üblicherweise sehr großvolumig dimensioniert, wodurch sie zumeist auch ein sehr hohes Energieaufnahmevermögen aufweisen.
Gegebenenfalls kann die erste Energiesenke 5 weitere Komponenten umfassen, bspw. kann ein größerer Teil der Primärenergie mittels einer Brunnenrückkühlung 9 in das umgebende Erdreich abgeführt werden. Auch ist eine Kühlung mittels eines Flächenkühlelements 10 möglich, bspw. kann eine Dach- oder Abdeckungskonstruktion oder ein Kühlturm zur Küh- lung verwendet werden, in dem über ein derartiges Konstruktionselement erwärmtes Wasser aus dem Kühlbecken geleitet wird und somit Wärme an die Umgebung abgibt. Bei der Brunnenkühlung 9 werden bspw. Tiefbohrungen in das Erdreich eingebracht und in diesem ein Wärmetauscher angeordnet, der vom erwärmten Wasser des Kühlbeckens durchströmt wird und somit die Wärme an das umgebende Erdreich abgibt.
Die zweite Energiesenke ist bevorzugt durch ein Konstruktionselement eines Gebäudes gebildet, bevorzugt wird eine Ausbildung als so genannte Kühldecke 11. Ein derartiges Konstruktionselement kann als Bestandteil der Stützkonstruktion eines Gebäudes gesehen werden und ist daher zumeist massiv bzw. voluminös ausgeführt. Insbesondere hat ein derartiges Konstruktionselement jedoch Kontakt mit dem umgebenden Luftraum, wobei eine direkte Exposition zur Sonneneinstrahlung hin vermieden werden soll. Bspw. können solche Kühldecken Wand- oder Deckenelemente von Garagen, insbesondere von Tiefgaragen sein, die über ihre zumeist recht große Fläche, eine ausreichende Menge thermischer Energie an die Umgebung abgeben können. Insbesondere von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, dass zur Energieabgabe an die Umgebung keine zwangsweise Luftführung erforderlich ist, sondern das die konstruktiven Gegebenheiten ausreichen, dass selbst im Sommer, mit erhöhten Umgebungstemperaturen, eine ausreichende Energieabgabe an den umgebenden Luftraum möglich ist. Konstrukti- onselemente die für Garagen verwendet werden, insbesondere wenn sich diese innerhalb bzw. unterhalb eines Gebäudes befinden, haben den weiteren ganz besonderen Vorteil, dass aufgrund der weitestgehend konstanten Temperatur des Erdreichs ein ausgezeichnetes Wärmeabgabevermögen gegeben ist.
Fig. Ib zeigt den Winterbetrieb bei dem der überwiegende Teil der Primärenergie 3, bevorzugt vollständig, in die erste Energiesenke 6 geleitet wird. Im Winterbetrieb ist die erste E- nergiesenke 6 bevorzugt durch ein Heizsystem 12 gebildet, dass die eingeleitete thermische Energie gesteuert an ein Gebäude bzw. an einzelne Räume abgibt.
Aufgrund klimatographischer Rahmenbedingungen kann es jedoch auch im Winterbetrieb vorkommen, dass die abzuführende Primärenergie 3 der Energiequelle 2 nicht vollständig über die erste Energiesenke 6 an das Gebäude bzw. die Räume abgeleitet werden kann, sodass es erforderlich ist, eine weitere Energiesenke 3 an den Energiekreislauf anzukoppeln.
Der ganz besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt nun darin, dass sowohl im Sommer als auch im Winterbetrieb die von der Energiequelle 1 abgegebene bzw. abzuführende Primärenergie 3 jeweils derart optimiert gesteuert in jeweils eine erste Energiesenke 5, 6 geleitet wird, dass jedenfalls die gesamte Primärenergie 3 von der Energiequelle 2 abgeleitet wird, ohne dass am Energiekreislauf bzw. an der Energiequelle eine Anpassung an die Gege- benheiten hinsichtlich der Wahl der an den Energiekreislauf angekoppelten ersten und ggf. weiteren Energiesenken erforderlich wäre. Von ganz besonderer Bedeutung ist insbesondere, dass die Temperaturniveaus im Energiekreislauf, unabhängig vom jeweiligen Betriebsfall, weitestgehend gleich sind. Gemäß einer bevorzugten Ausbildung ist die Energiequelle durch eine Datenverarbeitungseinrichtung gebildet, bei der eine Mehrzahl von Datenverarbeitungssystemen in einer gemeinsamen Behausung bzw. in einem Raum angeordnet sind und ihre Abwärme an die Umgebung abgeben. Bei derartigen Datenverarbeitungseinrichtungen war es bislang bekannt, den Raum sehr stark zu kühlen, um somit indirekt die Betriebsumgebungs- temperatur um die Datenverarbeitungseinrichtung entsprechend niedrig zu halten. Aufgrund neuer Untersuchungen, die u.a. zum erfindungsgemäßen Verfahren gefuhrt haben, konnte in vorteilhafter Weise festgestellt werden, dass bekannte Datenverarbeitungseinrichtungen bei weitem nicht so stark gekühlt werden müssen und trotzdem die Erfordernisse zum sicheren Betrieb von Datenverarbeitungseinrichtungen gegeben sind. Insbesondere kann die Umge- bungstemperatur um die Datenverarbeitungseinrichtung derart erhöht werden, dass die Temperatur des. Wärme transportierenden Mediums ausreicht, im Winterbetrieb direkt in ein Heizsystem eingespeist zu werden und weiters im Sommerbetrieb eine Energieabgabe an die Umgebung ohne zwangsgeführte Lüftung, insbesondere jedoch ohne Kältemaschinen möglich ist. Zur Übernahme der Verlustwärme der Datenverarbeitungseinrichtungen in den Energiekreis- lauf weist die Energiequelle einen Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher auf, der von der erwärmten Abluft der Datenverarbeitungseinrichtung durchströmt wird und thermische Energie an das Wärmetransportmedium im Energiekreislauf abgibt.
Der ganz besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt nun darin, dass das Wärmetransportmedium den Wärmetauscher der Energiequelle, den Energiekreislauf und die Energiesenken durchströmt und somit keine weiteren technischen Vorrichtungen insbesondere zur Anpassung unterschiedlicher Temperaturniveaus erforderlich sind.
Eine vorteilhafte Weiterbildung kann auch darin bestehen, dass die Energiequelle durch eine Wärmepumpe gebildet sein kann. Insbesondere sind jedoch all jene Einrichtungen als Energiequelle denkbar, insbesondere auch Kombinationen davon, die dem Fachmann zur Erzeugung bzw. Abgabe von thermischer Energie bekannt sind. So können bspw. Schwankungen einer ersten Energiequelle durch gezielte Ansteuerung einer zweiten Energiequelle ausgeglichen werden, wodurch an den Energiekreislauf eine weitestgehend konstante Menge thermi- scher Energie abgegeben wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur optimierten thermischen Energiestromlenkung, wie sie in einem Bürogebäude Anwendung finden könnte. Die Ener- giequelle 2 ist bevorzugt durch eine, mehrere Datenverarbeitungssysteme umfassende, Datenverarbeitungseinrichtung 13 gebildet, welche die anfallende Abwärme an den umgebenden Raum 14 abgibt, wodurch sich die Lufttemperatur im Raum erhöhen wird. Ein Wärmetauscher 15, insbesondere ein Luft-Flüssigkeits- Wärmetauscher, wird von der erwärmten Raum- luft durchströmt, entzieht dieser Wärme und gibt sie an das durchströmende Wärmetrans- portmedium ab. Die Energiequelle ist mit dem Energiekreislauf 16 gekoppelt, insbesondere durchströmt das Energietransportmedium den Energiekreislauf und den Wärmetauscher der Energiequelle. Mit dem Energiekreislauf 16 ist steuerbar ankoppelbar eine Mehrzahl von E- nergiesenken 4 verbunden. Die Abzweigverbindungen 17 sind dabei derart ausgebildet, dass eine steuerbare Menge des Wärmetransportmittels aus dem Energiekreislauf 16 in die jeweilige Energiesenke 4 umgeleitet werden kann.
Eine Energiesenke ist bspw. durch ein Heizsystem 12 gebildet, besonders bevorzugt durch betonkernaktivierte Bauteile. Bei betonkernaktivierten Bauteilen wird, unter Einhaltung stati- scher Erfordernisse, ein Leitungssystem im Inneren des Bauteils angeordnet, welches vom Energietransportmedium durchströmt wird und das Bauteil somit von innen heraus erwärmt. Die Energiesenke kann aber auch durch Konstruktionselemente gebildet sein, bspw. als Decken- oder Wandelemente für eine Garage. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein derartiger Raun>wie eine Garage teilweise erdberührt ist bzw. überwiegend von Erdreich umgeben ist, bspw. wenn eine Garage teilweise oder vollständig unter einem Gebäude angeordnet ist 18. Die natürliche Konvektion in einem derartigen Raum reicht dann aus, damit eine Kühldecke 11, die in sie aus dem Energiekreislauf 16 abgegebene thermische Energie, an die Umgebung abgeben kann. Der Begriff Kühldecke umfasst in diesem Zusammenhang alle Bauteile, die direkten Kontakt mit der Umgebungsluft haben und somit eine Wärmeabgabe an die Umge- bung ermöglichen, die jedoch nicht einer direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. Die Bauteile werden daher hauptsächlich in Nord-Ost-Richtung orientiert sein, jedoch abhängig vom jeweiligen Standort. Bevorzugt wird eine derartige Kühldecke bis ca. 26°C Außentemperatur als Energiesenke an den Energiekreislauf angekoppelt, da bis zu dieser Temperatur eine ausreichende Wärmeabgabe an die Umgebung möglich ist.
Bei Energiesenken die Kontakt zur Umgebungsluft haben kann es aufgrund baulicher Maßnahmen vorkommen, dass die Bauteiltemperatur unter den Gefrierpunkt fällt. Da im Energiekreislauf bevorzugt Wasser als Wärmetransportmedium eingesetzt wird, besteht bei derartigen Temperaturniveaus die Gefahr einer Vereisung des Energiekreislaufs bzw. der Energiesenke. Daher kann im Energiekreislauf ein Wärmetauscher angeordnet sein, bevorzugt ein Flüssig- keits-Flüssigkeits-Wärmetauscher, wobei im abgehenden Energiekreislauf ein entsprechend frostsicheres Wärmetransportmedium zirkuliert.
Die Energiesenke kann weiters als Kühlbecken 8 ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die Energie des Energietransportmediums im Energiekreislauf 16 mittels eines Flüssigkeits- Flüssigkeits- Wärmetauscher an das Wasser im Kühlbecken abgegeben wird. Aus konstruktiven Gründen ist das Kühlbecken bevorzugt unterirdisch angeordnet, wodurch bereits über die Berandung des Beckens eine Energieabgabe an das umgebende Erdreich möglich ist. Durch entsprechende Dimensionierung des Volumens lässt sich ein Kühlbecken mit sehr großer thermischer Aufnahmekapazität ausbilden.
Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt auch darin, dass über den Energiekreislauf nicht nur die Abwärme der Energiequelle 2 an eine Mehrzahl von Energiesenken 4 transportiert werden kann, sondern dass auch thermische Energie zwischen Energieseriken transportiert werden kann. Insbesondere ist es möglich, das Heizsystem 12 im Sommerbetrieb auch zur Kühlung des Gebäudes zu verwenden, in dem ein Teil des zurücklaufenden und gekühlten Energietransportmediums, nicht nur in die Energiequelle 2, sondern auch in das Heizsystem 12 geleitet wird. Durch diese vorteilhafte Weiterbildung bringt das erfindungsgemäße Verfahren einen weiteren wirtschaftlichen Vorteil, da zur Raumkühlung im Sommerbetrieb keine zusätzliche kostenintensive Kältemaschine erforderlich ist, sondern dass die Kühlung der Datenverarbeitungseinrichtung und die Kühlung des Gebäudes mittels dem selben erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist.
Somit zeigt sich auch hier der ganz besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass durch Anhebung der Temperatur des von der Energiequelle abgegeben Wärmetransportmediums sowohl die Wärme abgebende Datenverarbeitungseinrichtung für einen zuverlässigen Betrieb in jedem Fall ausreichend gekühlt werden kann, im Winterbetrieb das Ge- bäude geheizt werden kann und im Sommerbetrieb das Gebäude gekühlt werden kann, ohne dass dafür aufwendige und energieintensive Kältemaschinen erforderlich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren hat also hinsichtlich der Umweltbilanz und anfallender Kosten ganz besondere Vorteile gegenüber bisher bekannten Verfahren. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur thermischen Energiestromlenkung, umfassend eine Energiequelle 2, einen Energiekreislauf 16 sowie eine Mehrzahl von Energiesenken 4. Die Energiequelle 2 ist durch eine Datenverarbeitungseinrichtung 13 gebildet und weist zur Übergabe der erwärmten Umgebungsluft an das Ener- gietransportmedium im Energiekreislauf 16 einen Wärmetauscher 15 auf. Der Wärmetauscher 15 wird vom Energietransportmedium durchströmt, wobei dieses Medium an einer Übergabestelle mit einer ersten Temperatur 19, insbesondere der Vorlauftemperatur, an den Energiekreislauf 16 übergeben wird und an einer Übernalimestelle mit einer zweiten Temperatur 20 aus dem Energiekreislauf übernommen wird. Zum Transport des Mediums im Energiekreis- lauf 16 ist zumindest eine Medientransporteinrichtung 21 angeordnet, wobei diese bevorzugt redundante als Flüssigkeitspumpe ausgebildet ist, um sicher eine funktionsfähige Pumpvorrichtung zur Verfügung zu haben. Am Energiekreislauf 16 ist nun eine Mehrzahl von Energiesenken 4 koppelbar verbindbar angeordnet. Die Abzweigverbindungen 17 sind dabei derart ausgebildet, dass steuerbar eine bestimmte Menge des Wärmetransportmediums aus dem E- nergiekreislauf in die Energiesenke umgeleitet werden kann. Das Wärmetransportmedium durchströmt daher dann die Energiesenke 4, gibt thermische Energie an diese ab und strömt zurück in den Energiekreislauf 16. Ist die Aufnahmekapazität bzw. das Aufnahmevermögen einer Energiesenke erreicht, wird es zum Anstieg der zweiten 20 und folglich auch der ersten 19 Temperatur kommen. Da die erste und zweite Temperatur überwacht werden, wird auto- matisch eine weitere Energiesenke gesteuert an den Energiekreislauf angekoppelt, solange bis die zweite und erste Temperatur wieder im zulässigen Bereich liegen.
Der Wärmetauscher 15 umfasst bevorzugt eine Zwangsluftführung bspw. einen Ventilator 22, um die erwärmte Raumluft an den Wärmetauschelementen vorbeizuführen. In einer bevorzug- ten Weiterbildung ist die Drehzahl des Lüfters 22 regelbar, womit in besonders vorteilhafter Weise die Temperatur der Umgebungsluft sehr gut konstant gehalten werden kann. Gegebenenfalls kann auch eine Mehrzahl von Lüfter vorhanden sein, wobei die Luftmengenregelung dann über die geregelte Inbetriebnahme der einzelnen Lüfter 22 erfolgt.
Da die Energiequelle 2 eine Datenverarbeitungseinrichtung 13 umfassen kann, muss die Umgebungstemperatur im Betriebsraum der Energiequelle jedenfalls innerhalb zulässiger Grenzwerte gehalten werden. Die Standards nach IEC 68-2-1 bzw. IEC 68-2-2 legen zulässige Umgebungsbedingungen für Server und Kleingeräte fest. Bspw. liegen nach IEC 68-2-1 die zu- lässigen Umgebungstemperaturen zum Betrieb von Datenverarbeitungseinrichtungen im Bereich von 100C bis 35°C. Nach IEC 68-2-2 liegen die Werte im Bereich von 5°C bis 400C5 jeweils bei 20% bis 80% relativer Luftfeuchtigkeit, nicht kondensierend. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Energiekreislauf 16 derart geregelt, dass die Temperatur der Zuluft, also der vom Wärmetauscher 15 angesaugten Luft 330C beträgt und somit die Anforderungen nach IEC 68-2-1 und IEC 68-2-2 erfüllt sind. Gleiches gilt für die vom Wärmetauscher abgegebene Luft, der so genannten Abluft, deren Temperatur auf 27°C geregelt wird.
Diese Temperaturniveaus sichern einerseits einen zuverlässigen Betrieb von Datenverarbei- tungseinrichtungen gemäß einem international anerkannten Standard und erlauben andererseits die Abgabe der abzuführenden Menge thermischer Primärenergie an die Umgebung, ohne dass dazu eine Zwangsluftführung erforderlich wäre, bzw. ermöglichen den direkten Betrieb eines Heizsystem für ein Gebäude oder einen Raum.
Wird aus irgendwelchen Gründen nicht ausreichend thermische Energie abgeführt, steigt die Umgebungstemperatur um die Datenverarbeitungseinrichtung. Erreicht die Temperatur der vom Wärmetauscher angesaugten Luft den Grenzwert nach IEC 68-2-2 von 400C, bzw. erreicht die abgegebene Luft einen Grenzwert von 30°C, wird ein Warnzustand erreicht, der einen Bediener über das erhöhte Temperarurniveau informiert. Steigt die Temperatur weiter an bspw. 45°C Zuluft- und 330C Ablufttemperatur, werden automatisch Notfallszenarien aktiviert, um die Temperatur ein Energiekreislauf zu senken. Bspw. könnte eine zusätzliche Kältemaschine automatisch anlaufen und die thermische Energie abführen bzw. könnte die Datenverarbeitungseinrichtung automatisch in einen energiesparenden Zustand versetzt werden.
Aufgrund von unvermeidlichen Übergangsverlusten zwischen der Luft und dem Energietransportmedium liegen die Temperaturniveaus des Energietransportmediums unter denen der Luft. Insbesondere wird die Rücklauftemperatur 20 auf 220C geregelt. Bei einer Vorlauftemperatur 19 von 250C wird ein Warnzustand erreicht, bei 260C wird Alarm ausgelöst. Die dadurch aktivierten Vorgänge entsprechen den zuvor beschriebenen.
Die angegebenen Temperaturniveaus werden innerhalb regeltechnischer Grenzwerte eingehalten, jedoch sind geringfügige Abweichungen durchaus möglich. Auch können andere Tempe- raturniveaus eingestellt werden, wobei jedoch immer die Richtlinien gemäß den Standards IEC 68-2-1 und IEC 68-2-2 eingehalten werden.
Weiters ist es denkbar, eine kontrollierte Steuerung der Feuchtigkeit der Luft die um die Da- tenverarbeitungseinrichtung geleitet wird, zum Energieabtransport einzusetzen. Dabei wird die Abluft gezielt befeuchtet, durchströmt die Datenverarbeitungseinrichtung und erwärmt sich dabei. Vor passieren des Wärmetauschers wird die erwärmte Luft entfeuchtet, bevorzugt mittels eines nicht mechanischen Trocknungsmittels, wodurch die Wäre des transportierten Wasserdampfs frei wird und sich somit eine deutlich erwärmte Luft den Wärmetauscher durchströmt.
Zur Reduktion des Strömungswiderstands im Energiekreislauf 16 sind die Abzweigverbindungen 17 dahingehend optimiert, dass sie im nicht angekoppelten Zustand einen möglichst geringen Strömungswiderstand bieten. Reicht die Energieaufnahmekapazität einer Energie- senke aus, können Überbrückungsverbindungen 23 im Energiekreislauf angeordnet sein, um die Leitungslänge des Energiekreislaufs und damit dem Strömungswiderstand in vorteilhafter Weise zu reduzieren.
Gegebenenfalls kann an den Energiekreislauf eine Kältemaschine 24 angekoppelt sein, um in klimatographischen Extremsituationen bzw. bei einer stark erhöhten Menge thermischer Primärenergie als zusätzliches Sicherheitselement zur Zwangskühlung vorhanden sein. Da eine derartige Kältemaschine nun ausschließlich zur Spitzenabdeckung dient und damit meist nur eine geringe Menge an Energie abzuführen hat, kann sie entsprechend kompakt ausgebildet sein.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausfuhrungsvarianten des Verfahrens zur optimierten thermischen Energiestromlenkung, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausfuhrungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten unterein- ander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen
Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausfuhrungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
In der Fig. 3 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Vorrichtung zur optimierten thermischen Energiestromlenkung gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 und 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 und 3 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Verfahrens zur optimierten thermischen Energiestromlenkung dieses bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Bezugszeichenaufstellung
1 Verfahren zur optimierten thermi- sehen Energiestromlenkung
2 Energiequelle
3 Primärenergie
4 Energiesenke
5 erste Energiesenke im Sommerbetrieb
6 erste Energiesenke im Winterbetrieb
7 zweite Energiesenke
8 Kühlbecken
9 Brunnenkühlung 10 Kühldach, Kühlturm
11 Kühldecke
12 Heizsystem
13 Datenverarbeitungseinrichtung 14 Raum
15 Wärmetauscher
16 Energiekreislauf
17 Abzweigverbindung
18 Geländeniveaulinie
19 erste Temperatur
20 zweite Temperatur 21 Medientransporteinrichtung
22 Lüfter
23 Überbrückungsverbindung
24 Kältemaschine, Hochleistungsenergiesenke 25 Übergabestelle
26 Übernahmestelle

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur optimierten thermischen Energiestromlenkung ( 1 ) mit zumindest einer thermischen Energiequelle (2), einer Mehrzahl von Energiesenken (4) und einem Ener- giekreislauf (16), umfassend die Schritte
— Ermitteln der Menge der abzuführenden Primärenergie (3) der Energiequelle (2);
— Ankoppeln einer ersten Energiesenke (5, 6) an den Energiekreislauf (16);
— Regeln der Menge des Energiestroms in die erste Energiesenke bis zum Erreichen der Übernahmekapazität der ersten Energiesenke; — Bei Überschreitung der Übernahmekapazität der an den Energiekreislauf (16) angekoppelten Energiesenke, wiederholen der Schritte für die weiteren Energiesenken;
— Bei Überschreitung der Aufhahmekapazität der an den Energiekreislauf angekoppelten Energiesenke, wiederholen der Schritte für die weiteren Energiesenken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der
Menge der abzuführenden Primärenergie (3) die Messung einer ersten Temperatur (19) des Energiekreislaufs (16) umfasst.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Menge der abzuführenden Primärenergie (3) die Messung einer zweiten Temperatur (20) des Energiekreislaufs umfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten (19) und zweiten (20) Temperatur und der Messung des Volumenstroms im Energiekreislauf (16) die Menge der Primärenergie (3) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom direkt proportional zur Menge der abzuführenden Primärenergie (3) geregelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energiesenke (5, 6) aufgrund zumindest eines klimatographischen Datensatzes des lokalen Standorts ausgewählt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ordnung der Ankopplung (17) der weiteren Energiesenken (4) durch ein hinterlegtes Hierarchieprofil gesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom überwacht wird und bei Unterschreitung eines Grenzwerts ein Alarm ausge- löst wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (19) und/oder zweite (20) Temperatur überwacht wird und bei Überschreitung und/oder Unterschreitung zumindest eines hinterlegten Grenzwerts eine Warnung ausgegeben wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (19) und/oder zweite (20) Temperatur überwacht wird und bei Überschreitung eines hinterlegten Grenzwerts eine Hochleistungsenergiesenke (24) an den Energiekreislauf (16) angekoppelt wird.
11. Vorrichtung zur thermischen Energiestromlenkung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfassend eine Energiequelle (2), eine Mehrzahl von Energiesenken (4) und einen Energiekreislauf (16), wobei der Energiekreislauf (16) ein Wärmetransportmedium und ein Leitungssystem aufweist, wobei die Energiequelle (2) an einer Übergabestelle (25) ein Wärmetransportmedium an den Energiekreislauf (16) übergibt und an einer Übernahmestelle (26) wieder übernimmt, dadurch gekennzeichnet, dass jede Energiesenke (4) über eine regelbare Abzweigverbindung (17) an den Energiekreislauf (16) angekoppelt ist und das Wärmetransportmedium die Energiequelle (2), den Energiekreislauf (16) und die Energiesenken (4) durchströmt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Übergabestelle (25) ein erster Temperatursensor angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Übernahmestelle (26) ein zweiter Temperatursensor angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Energiekreislauf zumindest ein Erfassungsmittel für den Volumenstrom angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiesenke (4) gebildet ist aus der Gruppe umfassend Heizsystem (12), Konstruktionselement eines Gebäudes (11), Wärmetauscher.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (12) durch betonkernaktivierte Hochbau-Bauteile gebildet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperatur (19) weniger als 30°C beträgt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperatur (20) weniger als 25°C beträgt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (2) durch eine Datenverarbeitungseinrichtung (13) gebildet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (2) durch eine Produktionseinrichtung gebildet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (2) durch zumindest eine Elektrische Versorgungs-, Steuer- und Regelungseinrichtung gebildet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass im Energiekreislauf (16) eine Hochleistungsenergiesenke (24) angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Energiekreislauf (16) zumindest eine Medien-Transporteinrichtung (21) angeordnet ist, die zur Regelung des Volumenstroms ausgebildet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigverbindung (17) ein Notfallschaltung aufweist.
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