Schaltung für maximales ΔT
Übergabestation mit Wärmepumpe
Zur Effizienzsteigerung der Tiefengeothermie lautet die Aufgabe, dem Tiefenwasser möglichst viel Wärme zu entziehen und das Wasser möglichst kalt an die Erde zurück zu geben.
Entscheidend ist: ein möglichst großes ΔT.
Dies erfolgt idealerweise durch Kaskadenschaltung der Heizkreise nach absteigendem Temperaturniveau. Mit dieser Anordnung erreicht man bei gegebenen Heizkreisen die maximale Abkühlung durch den natürlichen Wärmeaustausch.
Erst am Ende des natürlichen Wärmeübergangs wird eine Wärmepumpe eingesetzt. Die kalte Seite der Wärmepumpe vergrößert das ΔT des Heizwassers, die warme Seite der Wärmepumpe wird im Haus verbraucht.
Ergebnis: Aus 1 kWh Strom werden 9 kWh Wärme (COP = 9)
Nur die Nachschaltung der Wärmepumpe ermöglicht diesen günstigen Wert.
(Vergleich: Übliche „Großwärmepumpen“ erreichen max. ca. COP = 4)
Dezentrale Kälteerzeugung:
Die Wärmepumpe kann das Heizwasser aber auch so weit abkühlen, dass es hoch effizient zur Kälteerzeugung verwendet werden kann. Die „Abwärme“ geht im Sommer in die Warmwasserbereitung der Häuser und nicht unnütz und schädlich in die Umwelt.
Power-to-Heat, Power-to-Cool
Viele Übergabestatioen mit Wärmpumpe können virtuell und in Schwarmtechnik zur Sektorenkopplung verschaltet werden. Strom kann dadurch dezentral in den Wohnhäusern als Wärme oder Kälte gespeichert werden.
Vision:
Power-to-Pressure, Pressure-to-Power, Pressure-to-Mobility
Fernwärmenetz als riesiger Stromspeicher. Anstelle einer Wärmepumpe wird ein neuartiges hydraulisches Druckluftsystem verwendet. Hier finden Sie dazu einen Beitrag des MDR in der Sendung „Einfach genial“ vom 26.10.2022 in der Mediathek
Grundschaltung: Großes ΔT, niedrige Rücklauftemperatur
In Wohngebäuden werden die Heizkreise für Heizung (HK) und Warmwasserbereitung (WWB) üblicherweise parallel geschaltet. Die Gesamtrücklauftemperatur ergibt sich aus einer Mischtemperatur dieser beiden Heizkreise.
Die Schaltung nach Schneider schaltet die Heizkreise dagegen hintereinander. Die Gesamtrücklauftemperatur ist das Ergebnis einer zweistufigen Abkühlung.
Für besondere Anwendungen (z.B. Geothermie) wird der Heizkreis WWB in zwei Kreise zerlegt, in eine Stufe zur WW-Vorwärmung und eine Stufe zur WW-Nachwärmung/ Erhaltung.
Die drei Stufen werden während der gesamten Heizperiode wie folgt hintereinander geschaltet:
WW-Nachwärm./Erhaltung => Heizkreis HK => WW-Vorwärmung
Nach der dreistufigen Abkühlung erhält man zwangsläufig ein großes ΔT und eine niedrige Rücklauftemperatur.
Kaskadenschaltung auf Youtube
Vorteile im Überblick
- Großes ΔT, niedrige Rücklauftemperatur
- Die Schaltung ist nachhaltig und robust
- ausschließliche Verwendung von bekannten und geprüften Bauteilen
- preisgünstig bei der Errichtung, Wartung, Instandhaltung und Instandsetzung
- sehr geringe Verkalkung des Warmwasserbereiters, geringer Verschleiß, lange Lebensdauer, hohe Verfügbarkeit
- kein Komfortverzicht für den Nutzer, keine Druck- oder Temperaturschwankungen
- Einhaltung der Trinkwasserverordnung, Einhaltung aller DIN-Normen, incl. Einhaltung des Arbeitsblatts DVGW W551 (Legionellen)
Die Schaltung kann mit Erweiterungen versehen werden. Die konventionelle Versorgung von weiteren vor-, nach-, oder parallelgeschalteten Mischerheizkreisen, wie z.B. Fußbodenheizung ist möglich. Fragen Sie uns nach Ihren individuellen Lösungen.
Bild: Die 3-stufige Kaskadenschaltung ist seit 2018 in einem Mehrfamilienhaus problemlos in Betrieb, vgl. Videos „Winter“ und „Sommer“
Riesiger zusätzlicher Vorteil: Geringe Kalkproblematik
Da die Warmwasserbereitung kontinuierlich stattfindet, genügt eine Hauptvorlauftemperatur von nur ca. 62 – 65° C, um WWSoll = 60° C zu erreichen. In der Folge ergibt sich eine geringe Kalkproblematik.
Patentierung
Die Grundschaltung wurde vom Deutschen Patentamt unter der Nr.: DE102013005691B4 am 27.11.2017 patentiert. Die Erweiterung der Schaltung mit einer Wärmepumpe und Verwendung des Systems zur Sektorenkopplung wurde vom Dt. Patentamt unter der Nr.: DE102019000430B4 am 17.03.22 patentiert.
Wie kann ich die Schaltung erwerben?
Betriebsfertige Übergabestationen für Fernwärme aller Größenordnungen erhalten Sie über die Firma Bälz und die Firma Stolz.
Fragen Sie bei Interesse, insbesondere auch beim Umbau von Anlagen mit zu hoher Rücklauftemperatur:
Kontakt
Pöhlmannstraße 5, 80687 München
089/ 2032 5856; 0152/ 233 56 430
Zu meiner Person
Nach dem Studium der Elektrotechnik mit Schwerpunkt Energietechnik an der FH Augsburg war ich zunächst in zwei Münchner Planungsbüros tätig. Danach war ich 20 Jahre lang als Angestellter für die technische Gebäudeausrüstung des Immobilienbestandes eines Münchener Versicherungsunternehmens verantwortlich.
Seit 01.01.2013 habe ich mich selbständig gemacht und das Ingenieurbüro Dipl.Ing. (FH) Franz Schneider gegründet.
Ich bedanke mich an dieser Stelle bei allen Menschen, die mir auf vielfältige Weise geholfen haben. Ohne diese Unterstützung wäre ich nicht bis hierher gekommen. Danke!
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