DE102014005003A1 - System zur Bereitstellung von Regenerativwärme sowie Verfahren zur Versorgung von Wohn- und/oder Gewerbeimmobilien mit Regenerativwärme - Google Patents

System zur Bereitstellung von Regenerativwärme sowie Verfahren zur Versorgung von Wohn- und/oder Gewerbeimmobilien mit Regenerativwärme Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Bereitstellung von Regenerativwärme an eine Vielzahl von Verbrauchern. Das System umfasst eine zentrale Regenerativwärmequelle, ein geschlossenes Regenerativwärme-Versorgungsnetz, eine Vielzahl von Verbrauchern und eine Vielzahl jeweils den Verbrauchern zugeordnete, dezentral aufgestellte Wärmepumpen, die an das Regenerativwärme-Versorgungsnetz angeschlossen sind. Als Regenerativwärmequelle ist eine zentrale Sondenanlage vorgesehen, die eine Vielzahl von Erdwärme-Sonden umfasst, wobei die Erdwärme-Sonden in wenigstens einem zentral gelegenen Sondenfeld in dort abgeteuften Sondenbohrungen angeordnet sind, alle Erdwärme-Sonden des Sondenfelds an das Regenerativwärme-Versorgungsnetz angeschlossen sind und das Regenerativwärme-Versorgungsnetz als geschlossener Wärmeträgerkreislauf mit einem flüssigen Wärmeträger ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur Bereitstellung von Regenerativwärme an eine Vielzahl von Verbrauchern umfassend eine zentrale Regenerativwärmequelle, ein geschlossenes Regenerativwärme-Versorgungsnetz, eine Vielzahl von Verbrauchern und eine Vielzahl jeweils den Verbrauchern zugeordnete, dezentral aufgestellte Wärmepumpen, die an das Regenerativwärme-Versorgungsnetz angeschlossen sind.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Versorgung von Wohn- und/oder Gewerbeimmobilien als Verbraucher mit Regenerativwärme in Form von Erdwärme, vorzugsweise unter Verwendung des zuvor erwähnten Systems zur Bereitstellung von Regenerativwärme.
  • Systeme zur Wärmeenergieversorgung von Wohn- und Geschäftsgebäuden sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Beispielsweise sind solche Systeme bekannt, die sogenannte „kalte Nahwärme” bereitstellen. Solche Systeme machen sich Grundwasser als Energiequelle für den Betrieb von Wärmepumpen zu Nutze. Das Grundwasser weist ganzjährig Temperaturen zwischen 8°C und 13°C auf. Dieser Wärmeinhalt auf verhältnismäßig geringem Temperaturniveau kann durchaus für den Betrieb sogenannter Wärmepumpen genutzt werden. Unter Wärmepumpe wird im Allgemeinen eine Maschine verstanden, die unter Aufwendung von technischer Arbeit thermische Energie aus einem Reservoir mit niedriger Temperatur aufnimmt und auf ein zu beheizendes System mit höherer Temperatur überträgt.
  • Mit Hilfe solcher Wärmepumpen kann beispielsweise der Heizenergieaufwand in einer Wohn- oder Gewerbeimmobilie um ca. 30% bis 50% reduziert werden. Durch Koppelung mit Solarstrom, Haushaltsstrom oder Erdgas zum Antrieb der Wärmepumpe kann eine erhebliche Einsparung an fossilen Energieträgern bewirkt werden.
  • Bekannte Nahwärmesysteme beruhen auf dem Prinzip, dass das Grundwasser als Energiequelle einem Förderbrunnen für Grundwasser entnommen wird und ohne Verwendung eines Zwischen-Wärmeträgers über ein Verteilsystem zu dezentralen, d. h. in den einzelnen Wohn- oder Gewerbeeinheiten angeordneten Wärmepumpen geführt wird. Nach Wärmeentzug in den Verdampfern der Wärmepumpen gelangt dieses Wasser dann zu einem Schluckbrunnen zur Rückführung des Grundwassers. Problematisch bei grundwasserbasierten „kalten” Nahwärme-Systemen ist die nach einiger Betriebszeit zu erwartende „Verockerung” des Schluckbrunnens, über den das Grundwasser wieder zurückgeführt wird. Da das Lösungsvermögen des Grundwassers für mineralische Bestandteile mit sinkender Temperatur abnimmt, fallen diese Bestandteile nach Auskühlung des Wasser aus und bewirken, dass sich der betreffende Schluckbrunnen zusetzt.
  • Neben diesen Systemen haben sich in jüngster Zeit Erdsondenwärmepumpen etabliert, für die in der Regel mehrere Bohrungen auf Privatgrundstücken realisiert werden müssen. Diese Bohrungen sind auf relativ geringe Teufen beschränkt, insbesondere bei privatgenutzten Immobilien sind häufig die vorhandenen Grundstücke nicht zur Niederbringung entsprechender Bohrungen geeignet. Schließlich ist der Aufwand für die Durchführung von Bohrungen sowie für die Wartung der erforderlichen Erdsonden erheblich.
  • Ein System zur Wärme- und Kälteenergieversorgung von Wohn- und Gewerbeimmobilien mit sogenannter „kalter Nahwärme” und dezentralen Wärmepumpen in Kombination mit einer zentralen Wärmeerzeugung ist beispielsweise aus der DE 10 2007 049 621 A1 bekannt.
  • Anstelle der bekannten Wärmepumpensysteme mit Erdsonden oder Kollektoren, Grundwasserbrunnen oder Luft-Wasser-Wärmetauschern wird in der DE 10 2007 049 621 A1 vorgeschlagen, die Wärme durch einen zentralen Wärmeerzeuger, beispielsweise ein Biomasseblockheizkraftwerk bereitzustellen und zur Verteilung der Wärme ein geschlossenes Versorgungssystem bestehend aus Vor- und Rücklaufleitungen aus ungedämmten Kunststoffleitungen bereitzustellen. An das auf verhältnismäßig niedrigem Temperaturniveau betriebene Versorgungsnetz werden dezentrale Wärmepumpen angeschlossen, die beispielsweise als Absorptionskältemaschine ausgeführt sind. Zur Aufrechterhaltung der Versorgungsnetztemperatur wird in der DE 10 2007 049 621 der Einsatz eines Blockheizkraftwerks vorgeschlagen, das mit Pflanzenöl betrieben wird.
  • Ein solches System hat den Vorzug, dass durch den Einsatz von regenerativen Energieträgern in Kombination mit Wärmepumpen eine effiziente, CO2-neutrale Versorgung geschaffen wird, die eine gewisse Unabhängigkeit von Standortbedingungen besitzt. Dieses System ist allerdings nur bilanziell CO2-neutral, letztendlich ist nach wie vor die thermische Umsetzung von Biomassen erforderlich.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein diesbezüglich verbessertes System zur Bereitstellung von Nutzwärme sowie ein entsprechendes Verfahren zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung umfasst diese ein System zur Bereitstellung von Regenerativwärme an eine Vielzahl von Verbrauchern umfassend eine zentrale Regenerativwärmequelle, ein geschlossenes Regenerativwärme-Versorgungsnetz, eine Vielzahl von Verbrauchern und eine Vielzahl jeweils den Verbrauchern zugeordnete, dezentral aufgestellte Wärmpepumpen, die an das Regenerativwärme-Versorungsnetz angeschlossen sind, wobei als Regeneratvwärmequelle eine zentrale Sondenanlage vorgesehen ist, die Sondenanlage eine Vielzahl von Erdwärme-Sonden umfasst, die Erdwärme-Sonden in wenigstens einem zentral gelegenen Sondenfeld in dort abgeteuften Sondenbohrungen angeordnet sind, alle Erdwärme-Sonden des Sondenfelds an das Regenerativwärme-Versorgungsnetz angeschlossen sind und das Regenerativwärme-Versorgungsnetz als geschlossener Wärmeträgerkreislauf mit einem flüssigen Wärmeträger ausgebildet ist.
  • Verbraucher im Sinne der vorliegenden Erfindung sind sowohl Haushalte, d. h. Wohnimmobilien, als auch Gewerbeimmobilien oder gemischt genutzte Immobilien.
  • Unter Regenerativwärme im Sinne der vorliegenden Erfindung ist thermische Energie auf verhältnismäßig niedrigem Temperaturniveau, vergleichbar mit der sogenannten „kalten Nahwärme”, zu verstehen. Regenerativwärme in diesem Sinne ist ein Anergie-Strom, der durch Exergie-Zufuhr in den dezentralen Wärmepumpen auf eine Nutzwärmetemperatur angehoben wird.
  • Unter einer Wärmepumpe im Sinne der Erfindung kann jedwedes Aggregat zu verstehen sein, mit welchem die thermische Energie eines Regenerativwärmeträgers auf ein zu beheizendes System mit einem höheren Temperaturniveau übertragbar ist.
  • Als Erdwärme-Sonden im Sinne der Erfindung kommen beispielsweise Sonden in Frage, durch welche eine wärmeleitende Flüssigkeit im Wesentlichen bis zum tiefsten Punkte der Sonde geführt und dabei auf die geothermische Umgebungstemperatur im Erdinnern erwärmt wird. In dieser oder einer weiteren Sonde kann beispielsweise wenigstens ein abschnittsweise wärmeisolierter Kanal vorgesehen sein, durch welchen die erwärmte Flüssigkeit zurück zur Erdoberfläche gefördert und über einen Wärmetauscher, erforderlichenfalls über eine Wärmepumpe nutzbar gemacht wird.
  • Das System gemäß der Erfindung hat den Vorzug, dass durch die Bereitstellung einer zentralen Sondenanlage mit einem zentralen Sondenfeld und dort abgeteuften Sondenbohrungen das bekannte Prinzip der Wärmepumpensysteme mit Erdsonden in vorteilhafter Art und Weise von Standortbedingungen bei den einzelnen Verbrauchern entkoppelt werden kann. Dadurch ist es möglich, Sondenfelder dort zu erschließen, wo möglichst günstige geothermische und geologische Bedingungen vorherrschen. Die für das Abteufen von Sondenbohrungen notwendige Raumbeanspruchung wird dadurch optimiert, dass ein zentrales Sondenfeld für eine Vielzahl von Verbrauchern bereitgestellt wird.
  • Rechtliche und räumliche Beschränkungen in besiedelten Gebieten können so vermieden werden. Das System kann Tiefbohrungen mit einer Teufe von mehr als 100 m umfassen, die Bohrungen können beispielsweise auch als Schrägbohrungen ausgeführt sein.
  • Systeme zur Überwachung und Unterhaltung der erforderlichen Erdwärme-Sonden können zentral zusammengefasst werden.
  • Insbesondere werden dadurch die Installationskosten und Investitionskosten für eine Sondenanlage deutlich geringer als die dezentrale Installation einzelner Erdsonden auf Privatgrundstücken. Damit wird bei der Erschließung von Neubaugebieten auch sehr energieeffiziente, regenerative Erdwärmenutzung zur Heizung und Warmwasseraufbereitung mit geringstmöglichen Investitionskosten erleichtert.
  • Bei einer bevorzugten Variante des Systems gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine zentral betriebene Umwälzpumpe für das Wärmeträgermedium vorgesehen ist. Eine solche zentral betriebene Umwälzpumpe kann beispielsweise ebenfalls in der Sondenanlage angeordnet sein, sodass diese von dem Betreiber der Sondenanlage zentral gewartet und gesteuert werden kann. Dadurch werden die Kosten für das bereitzustellende Nutzwärme-Versorgungsnetz verhältnismäßig gering gehalten. Als Nutzwärme-Versorgungsnetz können einfache, nicht isolierte Kunststoffrohrleitungen vorgesehen sein, eine Isolierung ist insbesondere bei einem verhältnismäßig geringen Temperaturniveau des Wärmeträgermediums, beispielsweise in der Größenordnung zwischen 10°C bis 15°C; nicht erforderlich.
  • Gegenüber den bekannten System der kalten Nahwärme hat das erfindungsgemäße System zudem den Vorteil, dass es einen vollständig geschlossenen Wärmeträgerkreislauf aufweist, sodass auf ein Schluckbrunnensystem und die damit einhergehende Wartung vollständig verzichtet werden kann. Ein weiterer damit verbundener Vorteil ist darin zu sehen, dass grundsätzlich keine Rückführung des Wärmeträgermediums in das Grundwasser erforderlich ist, was eine Überwachung der Qualität und insbesondere der Reinheit des zurückzuführenden Wassers erforderlich machen würde.
  • Bevorzugt sind die Sondenbohrungen als Tiefbohrungen ausgeführt, wobei sich die Erdwärme-Sonden bis zu einer Endteufe von mehr als 100 m erstrecken, sodass das Wärmeträgermedium wenigstens auf eine Vorlauftemperatur zwischen 10°C und 15°C aufheizbar ist.
  • Hierdurch ergeben sich gleich mehrere Vorzüge. Einerseits sind Tiefbohrungen mit einer Endteufe von mehr als 100 m zumindest in Deutschland bergrechtlich genehmigungspflichtig. Dieser Aufwand ist für ein zentrales Sondenfeld ohne Weiteres vertretbar, nicht hingegen für Erdwärme-Sonden auf privaten Grundstücken. Darüber hinaus kann durch das Abteufen von Tiefbohrungen mit einer größeren Endteufe ein höheres Regenerativwärmepotential erschlossen werden, wodurch schlussendlich höhere Vorlauftemperaturen für das Wärmeträgermedium erreichbar sind. Je nach geothermischer Tiefenstufe bzw. geothermalem Gradienten ist mit einer Erhöhung der Erdwärme um etwa 3°C/100 m zu rechnen. Als geothermische Tiefenstufe wird die Strecke bezeichnet, bei der die Erdwärme um 1°C/1 K in Richtung Erdmittelpunkt ansteigt. In der Nähe der Erdoberfläche beträgt die geothermische Tiefenstufe im Durchschnitt 33 m, Abweichungen ergeben sich durch die besonderen geologischen Verhältnisse und die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der Gesteine.
  • Bei einer Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums zwischen 10°C und 15°C, die bei einer entsprechenden Teufe der Sondenbohrungen ganzjährig aufrechterhalten werden kann, ist es grundsätzlich möglich, das System ganzjährig frostfrei zu halten.
  • Bei einer vorteilhaften Variante des Systems gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sondenbohrungen als Schrägbohrungen ausgeführt sind, die untereinander von einem zentralen Bohrplatz jeweils von einem Bohrlochkopf zu einer Bohrlochsohle divergieren.
  • Dies hat insbesondere den Vorzug, dass die Oberflächen-Platzbeanspruchung für das Sondenfeld auf ein Mindestmaß begrenzt ist. Weiterhin ergibt sich der Vorzug, dass die Sondenköpfe der Erdwärme-Sonde räumlich verhältnismäßig nahe beieinander angeordnet sein können, sodass auch die Wartung der Sondenanlage vereinfacht ist.
  • Eine Sondenanlage ist vorzugsweise an einer zentralen Stelle des Nutzwärme-Versorgungsnetzes vorgesehen. Von dort aus können beispielsweise Schrägbohrungen entweder auf einer Dreiecksfläche, auf der Mantelfläche eines Kegels oder entlang einer kegelähnlichen geometrischen Figur, beispielsweise auch mit gekrümmten Mantellinien vorgesehen sein.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Erdwärme-Sonden jeweils einen Sondenkopf umfassen, der in der Einbaulage in einem zentralen Revisionsbauwerk zugänglich ist und wenn alle Sondenköpfe der Erdwärme-Sonden eines Sondenfeldes in einem Revisionsbauwerk zusammengefasst sind. Auch diese Maßnahme dient insgesamt einer Verbesserung der Wartung und Unterhaltung des Systems. Eine oder auch mehrere zentral angeordnete Umwälzpumpen können ebenfalls in einem solchen Revisionsbauwerk angeordnet werden.
  • Zweckmäßigerweise umfasst das System Mittel zur Überwachung der Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums, wobei vorzugsweise die wenigstens eine Umwälzpumpe rücklauftemperaturabhängig volumenstromregelbar sein kann. Hierdurch ist es möglich, die Temperaturspreizung zwischen Vorlauf und Rücklauf so zu steuern, dass beispielsweise eine bestimmte Rücklauftemperatur zur Sicherung der Frostfreiheit des Systems nicht unterschritten wird. Wenn beispielsweise die Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums mindestens auf eine Temperatur zwischen 0°C und 5°C eingestellt wird, so kann das System ganzjährig ohne den Einsatz von Frostschutzmitteln oder Isolationsmaßnahmen frostfrei gehalten werden.
  • Als dezentral angeordnete Wärmeübertrager kommen vorzugsweise jeweils den Verbrauchern zugeordnete Wärmepumpen in Betracht. Als Wärmepumpen können beispielsweise Kompressionswärmepumpen, Absorptionswärmepumpen oder Adsorptionswärmepumpen in Betracht kommen. Als Kompressionswärmepumpen kommen beispielsweise elektrisch betriebene Kompressionswärmepumpen in Betracht, bei denen ein Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird. Dieses Kältemittel wird von einem Verdichter angesaugt, verdichtet und einem Verflüssiger zugeführt. Der Verflüssiger ist ein Wärmeübertrager, in dem die Flüssigkeitswärme an ein Fluid, beispielsweise an einen Warmwasserkreis oder an die Raumluft der betreffenden Immobilie abgegeben wird. Alternativ können auch öl- oder gasmotorbetriebene Kompressions-Wärmepumpen Anwendung finden.
  • Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, jeweils den Verdampfer der Wärmepumpe nicht direkt mit dem Wärmeträgerkreislauf des Regenerativwärme-Versorgungsnetz zu koppeln, sondern einen weiteren Wärmeträgerkreislauf als Zwischenkreislauf vorzusehen. Dies ist mit dem Vorzug verbunden, dass auch bei einer Undichtigkeit im Verdampfer kein Kältemittel-/Öl-gemisch in den Wärmeträgerkreislauf des Regenerativwärme-Versorgungsnetzes gelangen kann.
  • Als Regenerativwärme-Versorgungsnetz bzw. als Wärmeträgerkreislauf kann ein einkreisiges oder zweikreisiges Leitungssystem, beispielsweise als Ringleitungssystem, vorgesehen sein. Unter „einkreisig” im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist ein Leitungssystem zu verstehen, welches einen zusammengefassten Vor- und Rücklauf aufweist, alternativ kann ein solches Leitungssystem eine separate Vorlaufleitung und eine separate Rücklaufleitung umfassen.
  • Der Wärmeträgerkreislauf kann allerdings auch in Form eines Maschensystems oder auch durch die Verlegung paralleler Vor- und Rücklaufleitungen verwirklicht sein.
  • Bevorzugt wird als Wärmeträgermedium Wasser, vorzugsweise ohne Frostschutzzusätze, obwohl es theoretisch möglich ist, das System mit einem Wasser-Glykol-Gemisch (Sole) zu betreiben.
  • Dadurch, dass, wie vorstehend erwähnt, das System so regelbar ist, dass eine Mindesttemperatur im Wärmeträgerrücklauf von 0°C bis 5°C nicht unterschritten wird, kann allerdings auf einen Betrieb mit Sole (Wasser-Gykol-Mischung) verzichtet werden, sodass bei einer Leckage des Nutzwärme-Versorgungssystems der Austritt von umweltschädlichen Substanzen in das Grundwasser nicht befürchtet werden muss.
  • Insbesondere durch die Verwendung einer frequenzumrichtergesteuerten Umwälzpumpe ist eine verhältnismäßige einfache Regelung des Volumenstroms des Wärmeträgermediums innerhalb des Wärmeträgerkreislaufs möglich, worüber eine Regelung der Temperatur des Wärmeträgerrücklaufs einfach möglich ist Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Versorgung von Wohn- und/oder Gewerbeimmobilien als Verbraucher mit Regenerativwärme in Form von Erdwärme vorgesehen. Das Verfahren kann unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Systems durchgeführt werden.
  • Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
    • – Bereitstellen einer zentralen Sondenanlage für eine Vielzahl von Verbrauchern, wobei die Sondenanlage eine Vielzahl von in einem Sondenfeld zusammengefassten Erdwärme-Sonden umfasst,
    • – Zirkulieren eines flüssigen Wärmeträgermediums in einem geschlossenen Wärmeträgerkreislauf durch die Wärmesonden und durch ein Regenerativwärme-Versorgungsnetz mittels wenigstens einer zentral gesteuerten Umwälzpumpe, so dass eine Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums zwischen 10°C und 15°C beträgt,
    • – Bereitstellen jeweils wenigstens einer Wärmepumpe bei jedem Verbraucher, wobei die Wärmepumpen an das Regenerativwärme-Versorgungsnetz angeschlossen sind, und
    • – Zirkulieren des Wärmeträgermediums wahlweise durch wenigstens einen oder mehrere der angeschlossenen Wärmepumpen der Verbraucher.
  • Die Zirkulation des Wärmeträgermediums wird vorzugsweise so eingestellt, dass die Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums mindestens zwischen 3°C und 5°C beträgt.
  • Bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums gemessen wird und dass die Umwälzpumpe in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur so geregelt wird, dass ein Unterschreiten einer Mindestrücklauftemperatur von 0°C bis 5°C vermieden wird.
  • Grundsätzlich kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, in das Regenerativwärme-Versorgungsnetz auch Abwärme, insbesondere Niedertemperaturabwärme industrieller Prozesse einzukoppeln. Dies kann beispielsweise durch andere mit dem Regenerativwärme-Versorgungsnetz gekoppelte Wärmetauscher erfolgen. Hierüber ist es schließlich auch möglich, Abwassenwärme in das System einzukoppeln.
  • Ein System gemäß der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt, wobei mit 1 ein Sondenfeld bezeichnet ist, in dem eine Vielzahl von Erdwärmesonden 2 in entsprechende Sondenbohrungen eingebracht wurden. Die Sondenbohrungen sind jeweils als Schrägbohrungen ausgeführt und erstrecken sich bis zu einer Endteufe von deutlich mehr als 100 m.
  • Ausgehend von einem zentralen Revisionsbauwerk 3 erstrecken sich die Sondenbohrungen als divergierende Schrägbohrungen, was insbesondere bei der Herstellung der Erdbohrungen vorteilhaft ist, da im Wesentlichen nur ein Bohrplatz vorgerüstet werden muss und das Bohrgerät relativ einfach umgesetzt werden kann.
  • Diese Anordnung der Sondenbohrungen hat auch den Vorteil, dass die Sondenköpfe 4 der Erdwärmensonden 2 jeweils in dem zentralen Revisionsbauwerk 3 angeordnet sein können. Die Sondenköpfe 4 sind jeweils an einen Wärmeträgerkreislauf 5 eines Regenerativwärme-Versorgungsnetzes angeschlossen. Der Wärmeträgerkreislauf 5 wird von einer in dem Revisionsbauwerk 3 angeordnet, vorzugsweise frequenzumrichtergesteuerten Umwälzpumpe 6 getrieben.
  • Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel des Systems zur Bereitstellung von Regenerativwärme gemäß der Erfindung ist der Wärmeträgerkreislauf 5 als einfacher Kreislauf ausgebildet, an denen mehrere Haushalte 7 als Verbraucher angeschlossen sind. Der Wärmeträgerkreislauf 5 ist dort jeweils durch eine Wärmepumpe 8 hindurchgeführt, die beispielsweise als Kompressionswärmepumpe mit Verdichter und Verdampfer ausgestattet ist.
  • Bei der in der Figur dargestellten Konfiguration wird das in dem Wärmeträgerkreislauf 5 zirkulierte Wärmeträgermedium, im vorliegenden Falle Wasser ohne Frostschutzmittel, beispielsweise von einem Temperaturniveau von etwa 15°C in den jeweiligen Wärmepumpen 8 nach und nach abgekühlt, wobei bei der dargestellten einkreisigen Konfiguration die im Kreislauf zuletzt angeordneten Haushalte 7 mit Regenerativwärme auf einem niedrigeren Niveau versorgt werden als diejenigen Haushalte 7, die in dem Wärmeträgerkreislauf 5 zunächst bedient werden.
  • Wie vorstehend bereits erwähnt kann deshalb vorgesehen sein, das System mit einem getrennten Vorlauf und einem getrennten Rücklauf als zweikreisiges System auszuführen, wobei zunächst alle Haushalte 7 aus einer gemeinsamen Vorlaufleitung entnehmen und alle Haushalte 7 in eine gemeinsame, getrennte Rücklaufleitung zurückspeisen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Sondenfeld
    2
    Erdwärmesonden
    3
    Revisionsbauwerk
    4
    Sondenköpfe
    5
    Wärmeträgerkreislauf
    6
    Umwälzpumpe
    7
    Haushalte
    8
    Wärmepumpen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007049621 A1 [0007, 0008]
    • DE 102007049621 [0008]

Claims (11)

  1. System zur Bereitstellung von Regenerativwärme an eine Vielzahl von Verbrauchern umfassend eine zentrale Regenerativwärmequelle, ein geschlossenes Regenerativwärme-Versorgungsnetz, eine Vielzahl von Verbrauchern und eine Vielzahl jeweils den Verbrauchern zugeordnete, dezentral aufgestellte Wärmepumpen, die an das Regenerativwärme-Versorgungsnetz angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Regenerativwärmequelle eine zentrale Sondenanlage vorgesehen ist, dass die Sondenanlage eine Vielzahl von Erdwärme-Sonden umfasst, dass die Erdwärme-Sonden in wenigstens einem zentral gelegenen Sondenfeld in dort abgeteuften Sondenbohrungen angeordnet sind, dass alle Erdwärme-Sonden des Sondenfelds an das Regenerativwärme-Versorgungsnetz angeschlossen sind und das Regenerativwärme-Versorgungsnetz als geschlossener Wärmeträgerkreislauf mit einem flüssigen Wärmeträger ausgebildet ist.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin wenigstens eine zentral betriebene Umwälzpumpe für das Wärmeträgermedium vorgesehen ist.
  3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondenbohrungen als Tiefbohrungen ausgeführt sind und sich die Erdwärme-Sonde bis zu einer Endteufe von mehr als 100 m erstrecken, sodass das Wärmeträgermedium wenigstens auf eine Vorlauftemperatur zwischen 10°C und 15°C aufheizbar ist.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondenbohrungen als Schrägbohrungen ausgeführt sind, die untereinander von einem zentralen Bohrplatz von einem Bohrlochkopf jeweils zu einer Bohrlochsohle divergieren.
  5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdwärme-Sonden jeweils einen Sondenkopf umfassen, der in der Einbaulage in einem zentralen Revisionsbauwerk zugänglich ist und dass alle Sondenköpfe der Erdwärme-Sonden eines Sondenfelds in einem Revisionsbauwerk zusammengefasst sind.
  6. System nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Mittel zur Überwachung der Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums umfasst und dass die Umwälzpumpe rücklauftemperaturabhängig volumenstromregelbar ist.
  7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträgerkreislauf als einkreisiges oder zweikreisiges Leitungssystem ausgebildet ist.
  8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeträgermedium Wasser, vorzugsweise Wasser ohne Frostschutzzusätze vorgesehen ist.
  9. Verfahren zur Versorgung von Wohn- und/oder Gewerbeimmobilien als Verbraucher mit Regenerativwärme in Form von Erwärme, vorzugsweise unter Verwendung des Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 8, folgende Verfahrensschritte umfassend: – Bereitstellen einer zentralen Sondenanlage für eine Vielzahl von Verbrauchern, wobei die Sondenanlage eine Vielzahl von in einem Sondenfeld zusammengefassten Erdwärme-Sonden umfasst, – Zirkulieren eines flüssigen Wärmeträgermediums in einem geschlossenen Wärmeträgerkreislauf durch die Erdwärme-Sonden und durch ein Regenerativwärme-Versorgungsnetz mittels wenigstens einer zentral gesteuerten Umwälzpumpe, sodass eine Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums wenigstens zwischen 10°C und 15°C beträgt, – Bereitstellen jeweils wenigstens eines Nutzwärmeübertragers bei jedem Verbraucher, wobei die Nutzwärmeübertrager an das Nutzwärme-Versorgungsnetz angeschlossen sind, und – Zirkulieren des Wärmeträgermediums wahlweise durch wenigstens einen oder mehrere der angeschlossenen Nutzwärmeübertrager der Verbraucher.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zirkulation des Wärmeträgermediums so eingestellt wird, dass die Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums minimal zwischen 3°C und 5°C beträgt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums gemessen wird und dass die Umwälzpumpe in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums so geregelt wird, dass ein Unterschreiten einer Mindestrücklauftemperatur von 3°C bis 5°C vermieden wird.
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