DE10111072B4

DE10111072B4 - Plant for the production of electricity and heat

Info

Publication number: DE10111072B4
Application number: DE10111072A
Authority: DE
Inventors: Datong Wu; Stephan Kohl; Juergen Waidner; Hans-Werner Dr. Zimmermann; Andreas Schall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: GB2376271A; GB2376271B; DE10111072A1; GB0205428D0

Abstract

Anlage zur Erzeugung von Strom und Wärme mit einer Wärmeerzeugungseinheit (2), die einen ersten Brenner (6) und einen ersten Wärmeübertrager (8) aufweist, der in eine mit einem Vorlauf (4) und einem Rücklauf (5) der Anlage (1) verbundene erste Leitungsschleife (9) eingebunden ist und der vom ersten Brenner (6) erzeugte Wärme auf ein Wärmeübertragungsmedium eines Heizkreises überträgt, und mit einer kombinierten Strom- und Wärmeerzeugungseinheit (3), die einen zweiten Brenner (15), einen zweiten Wärmeübertrager (17), der in eine mit dem Vorlauf (4) und dem Rücklauf (5) der Anlage (1) verbundene zweite Leitungsschleife (18) eingebunden ist und der zumindest einen Teil der vom zweiten Brenner (15) erzeugten Wärme auf das Wärmeübertragungsmedium überträgt, und einen thermoelektrischen Wandler (21) aufweist, der zumindest einen Teil der vom zweiten Brenner (15) erzeugten Wärme in elektrische Energie wandelt, die über entsprechende elektrische Anschlüsse (22) an der Anlage (1) abgreifbar ist, wobei der Vorlauf (4) und/oder der Rücklauf...investment for the production of electricity and heat with a heat generating unit (2), comprising a first burner (6) and a first heat exchanger (8), which in one with a flow (4) and a return (5) the system (1) connected first line loop (9) involved is and the heat generated by the first burner (6) on a heat transfer medium a heating circuit transmits, and with a combined power and heat generating unit (3), the a second burner (15), a second heat exchanger (17), which in a with the flow (4) and the return (5) the system (1) connected second line loop (18) involved is and at least a part of the second burner (15) generated Heat up transfers the heat transfer medium, and a thermoelectric converter (21) having at least one Part of the heat generated by the second burner (15) into electrical energy converts that over appropriate electrical connections (22) on the system (1) can be tapped, wherein the flow (4) and / or the return ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von Strom und Wärme. Eine derartige Anlage kommt regelmäßig in einem Gebäude zum Einsatz, um beispielsweise einen Heizkreis für eine Zentralheizung und/oder für eine Warmwasserversorgung zu beheizen. Darüber hinaus kann eine solche Anlage außerdem Strom erzeugen, mit dem beispielsweise eine Grundlast eines Strombedarfs des Gebäudes gedeckt werden kann.The The invention relates to a plant for generating electricity and heat. A Such plant comes regularly in one building used, for example, a heating circuit for central heating and / or for one To heat hot water supply. In addition, such a Plant as well Generate electricity, with the example, a base load of a power demand covered by the building can be.

Es sind Wärmeerzeugungseinheiten bekannt, die einen Brenner und einen Wärmeübertrager aufweisen, der in eine mit einem Vorlauf und einem Rücklauf der Wärmeerzeugungseinheit verbundene Leitungsschleife eingebunden ist und der vom Brenner erzeugte Wärme auf ein Wärmeübertragungsmedium eines Heizkreises überträgt. Mit Hilfe einer solchen Wärmeerzeugungseinheit kann somit ein Heizkreis beheizt werden. Derartige Wärmeerzeugungseinheiten, die ausschließlich zur Erzeugung von Wärme benutzt werden, sind allgemein bekannt.It are heat generating units known, which have a burner and a heat exchanger, in one with a flow and a return of the heat generating unit connected line loop is integrated and that of the burner generated heat on a heat transfer medium a heating circuit transmits. With Help of such a heat generating unit Thus, a heating circuit can be heated. Such heat generation units, the exclusively to generate heat are used, are well known.

Desweiteren sind relativ moderne kombinierte Strom- und Wärmeerzeugungseinheiten bekannt, die ebenfalls einen Brenner sowie einen Wärmeübertrager aufweisen, der in eine mit einem Vorlauf und einem Rücklauf der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit verbundene Leitungsschleife eingebunden ist und der zumindest einen Teil der vom Brenner erzeugten Wärme auf ein Wärmeübertragungsmedium eines Heizkreises überträgt. Desweiteren sind derartige Strom- und Wärmeerzeugungseinheiten mit einem thermoelektrischen Wandler, z.B. mit einem Stirling-Motor, ausgestattet, der zumindest einen Teil der vom Brenner erzeugten Wärme in elektrische Energie wandelt, die über entsprechende elektrische Anschlüsse an der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit abgreifbar ist. Mit Hilfe einer solchen Strom- und Wärmeerzeugungseinheit kann somit in der üblichen Weise ein Heizkreis, z.B. eines Gebäudes, beheizt werden, wobei gleichzeitig auch Strom erzeugt wird, der z.B. in diesem Gebäude direkt genutzt werden kann. Durch die Stromerzeugung vor Ort entfallen Leitungsverluste, wodurch sich die ökologische Energiebilanz verbessert. Insbesondere arbeiten Stirling-Motoren mit einem weitaus besseren Wirkungsgrad als eine herkömmliche Kraftwerksanlage.Furthermore relatively modern combined power and heat generating units are known also have a burner and a heat exchanger in one with a flow and a return of the power and heat generation unit connected line loop is involved and the at least one Part of the heat generated by the burner on a heat transfer medium of a Heating circuit transmits. Furthermore are such power and heat generation units with a thermoelectric converter, e.g. with a Stirling engine, equipped, at least part of the burner Heat in electrical energy converts, which has corresponding electrical connections at the power and heat generation unit can be tapped. With the help of such a power and heat generating unit can thus in the usual way a heating circuit, e.g. a building, be heated, while also generating electricity, the e.g. in this building can be used directly. On-site power generation eliminates line losses which causes the ecological Energy balance improved. In particular, work Stirling engines with a much better efficiency than a conventional one Power plant.

Eine solche Strom- und Wärmeerzeugungseinheit arbeitet wie folgt: Im Brenner wird ein Verbrennungsgemisch verbrannt, wobei Wärme freigesetzt wird. Diese Wärme wird vom thermoelektrischen Wandler zumindest teilweise in elektrische Energie gewandelt. Im Wärmeübertrager kann dann die in den Verbrennungsabgasen verbleibende Wärme zumindest teilweise an das Wärmeübertragungsmedium, z.B. Wasser, übertragen werden. Darüber hinaus dient der Wärmeübertrager gleichzeitig zur Kühlung des thermoelektrischen Wandlers, wobei zusätzlich Wärme auf das Wärmeübertragungsmedium übertragen wird. Bei der Verwendung einer solchen herkömmlichen Strom- und Wärmeerzeugungseinheit für eine Heizungsanlage in einem Gebäude muß diese sowohl zur Erzeugung von Wärmegrundlasten als auch zur Erzeugung von Wärmespitzenlasten, z.B. im Winter, geeignet sein. Damit eine solche Strom- und Wärmeerzeugungseinheit auch für Wärmespitzlasten hinreichend thermische Energie erzeugen kann, müssen der zugehörige Brenner und der zugehörige Wärmeübertrager entsprechend groß dimensioniert sein. Dies hat jedoch zur Folge, dass in Betriebszuständen, in denen lediglich eine Wärmegrundlast benötigt wird, Brenner und Wärmeübertrager überdimensioniert sind, so dass hier die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit mit einem reduzierten Wirkungsgrad arbeitet.A such power and heat generation unit works as follows: a combustion mixture is burned in the burner, being heat is released. This heat is at least partially converted into electrical by the thermoelectric converter Energy converted. In the heat exchanger can then at least the heat remaining in the combustion exhaust gases partly to the heat transfer medium, e.g. Water, transfer become. About that In addition, the heat exchanger is used at the same time for cooling of the thermoelectric converter, wherein additionally transfer heat to the heat transfer medium becomes. When using such a conventional power and heat generating unit for one Heating system in a building must this both for the generation of basic heat loads as also for generating peak heat loads, e.g. in winter, be suitable. So that such a power and heat generation unit also for Spitz heat loads can generate sufficient thermal energy, must the associated burner and the associated one Heat exchanger correspondingly large dimensions be. However, this has the consequence that in operating states, in which only a basic thermal load needed is oversized, burner and heat exchanger are, so that here the power and heat generation unit with a reduced efficiency works.

Aus der DE 198 22 880 A1 ist eine Anlage zur Erzeugung von Strom und Wärme mit einer Wärmeerzeugungseinheit und einer kombinierten Strom- und Wärmeerzeugungseinheit bekannt. Dabei ist eine Steuerung vorhanden, die von einer bestimmten thermischen Mindestlast bis zu einer thermischen Grenzlast nur die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit aktiviert und oberhalb der Grenzlast die Wärmeerzeugungseinheit zugeschaltet. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass unterhalb der Mindestlast die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit abgeschaltet wird und in diesem Bereich bei geringem Wärmebedarf lediglich gelegentlich die Wärmeerzeugungseinheit eingeschaltet wird. Der Wärmetauscher der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit und der Wärmetauscher der Wärmeerzeugungseinheit sind über eine gemeinsame Leitungsschleife in einen Heizkreislauf einer Hausheizung integriert.From the DE 198 22 880 A1 is a plant for generating electricity and heat with a heat generating unit and a combined power and heat generating unit known. In this case, a control is present, which activates only the power and heat generation unit of a certain thermal minimum load up to a thermal limit load and switched on above the limit load, the heat generating unit. In addition, it is provided that below the minimum load, the power and heat generating unit is turned off and only occasionally the heat generating unit is turned on in this area with low heat demand. The heat exchanger of the power and heat generating unit and the heat exchanger of the heat generating unit are integrated via a common line loop in a heating circuit of a house heating.

Aus der DE 40 06 742 A1 ist eine Heizungs- und Stromerzeugungsanlage mit einem Heizkessel zur Gebäudebeheizung bzw. zur Brauchwassererwärmung und einem von demselben Brenner beheizten Stirlingmotor mit einem Generator zur Erzeugung von Strom bekannt. Zusätzlich ist eine Wärmepumpe in den Heizkreis der Gebäudeheizung integriert. Der Wärmeübertrager des Stirlingmotors ist dabei in Leitungsschleifen eingebunden, die zwei Umschaltventile aufweisen, so dass einerseits die Abwärme zur Erwärmung von Luft und/oder Brauchwasser genutzt wird. Die von der Leitungsschleife des Stirlingmotors erwärmte Luft wird dabei der Wärmepumpe zugeführt.From the DE 40 06 742 A1 is a heating and power generation plant with a boiler for heating buildings or for domestic water heating and heated by the same burner Stirling engine with a generator for generating electricity known. In addition, a heat pump is integrated in the heating circuit of the building heating system. The heat exchanger of the Stirling engine is involved in line loops, which have two switching valves, so that on the one hand, the waste heat is used to heat air and / or service water. The heated by the line loop of the Stirling engine air is supplied to the heat pump.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße Anlage zur Erzeugung von Strom und Wärme mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Anlage sowohl bei Wärmegrundlasten als auch bei Wärmespitzlasten mit relativ hohen Wirkungsgraden arbeiten kann. Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die Anlage zur Erzeugung von Wärmegrundlasten mit einer Strom- und Wärmeerzeugungseinheit und zur Erzeugung von Wärmespitzlasten zusätzlich mit einer (reinen) Wärmeerzeugungseinheit auszustatten. Durch die Maßnahme ergibt sich die Möglichkeit, die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit mit einem relativ kleinen Brenner und mit einem relativ kleinen Wärmeübertrager auszustatten, so dass für die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit ein relativ kompakter Aufbau realisierbar ist. Hierbei nutzt die Erfindung die Erkenntnis, dass eine kleinere bzw. kompaktere Strom- und Wärmeerzeugungseinheit eine kleinere Oberfläche besitzt, dadurch weniger Wärme abstrahlt, folglich weniger Wärmeverlust aufweist und somit einen höheren Wirkungsgrad besitzt. Die Erfindung berücksichtigt außerdem, dass die vom Bauvolumen der Wärmeerzeugungseinheit abhängigen Wärmeverluste bei der Erzeugung von Wärmegrundlasten und bei der Erzeugung von Wärmespitzlasten etwa gleich groß sind.The inventive plant for the production of electricity and heat with the features of claim 1 has the advantage that the plant both for basic thermal loads as well as with heat peak loads can work with relatively high efficiencies. The invention is based on the consideration, the plant for generating basic thermal loads with a power and Heat generating unit and for generating thermal peak loads additionally equipped with a (pure) heat generating unit. By the measure results in the possibility the power and heat generation unit with a relatively small burner and with a relatively small one Heat exchanger equip, so for the power and heat generation unit relatively compact design is feasible. The invention uses this the realization that a smaller or more compact power and heat generation unit a smaller surface has less heat radiates, consequently has less heat loss and thus a higher one Has efficiency. The invention also takes into account that dependent on the volume of construction of the heat generating unit heat losses in the generation of basic thermal loads and in the generation of thermal peak loads are about the same size.

Dieser Zusammenhang soll anhand eines Zahlenbeispiels erläutert werden: Eine herkömmliche Strom- und Wärmeerzeugungseinheit ist so dimensioniert, daß sie z.B. eine Wärmegrundlast von 2.000 Watt und eine Wärmespitzenlast von 20.000 Watt erzeugen kann. Die insbesondere über ihre Oberfläche an die Umgebung abgestrahlten Verluste betragen unabhängig vom Lastzustand z.B. 200 Watt. Bei der Erzeugung von Wärmespitzenlasten weist die bekannte Strom- und Wärmeerzeugungseinheit somit relativ geringe Verluste von etwa 1% auf. Im Unterschied dazu sind die Verluste bei der Erzeugung von Wärmegrundlasten relativ hoch und betragen etwa 10%. Im Unterschied dazu kann bei der erfindungsgemäßen Anlage die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit so kompakt gebaut sein, daß sie z.B. nur 20 Watt an die Umgebung als Verlust abstrahlt, während die damit kombinierte Wärmeerzeugungseinheit nach wie vor 200 Watt Verlust aufweist. Daraus folgt, daß die erfindungsgemäße Anlage bei der Erzeugung von Wärmegrundlasten, also bei inaktiver Wärmeerzeugungseinheit, im Zahlenbeispiel einen relativ niedrigen Verlust von etwa 1% aufweist. Ebenso ergibt sich bei der Erzeugung von Wärmespitzenlasten im Zahlenbeispiel ein relativ niedriger Verlust von etwa 1%.This The context shall be explained by means of a numerical example: A conventional power and heat generating unit is dimensioned so that they e.g. a basic thermal load of 2,000 watts and a peak heat load of 20,000 watts. The particular on their surface to the Environment radiated losses are independent of the load condition, e.g. 200 Watt. In the generation of heat peak loads has the known power and heat generation unit thus relatively low losses of about 1%. In contrast to the losses in the generation of basic thermal loads are relatively high and amount to about 10%. In contrast, in the system according to the invention the power and heat generation unit be built so compact that they e.g. only 20 watts to the environment radiates loss, while the combined with heat generating unit as before having 200 watts loss. It follows that the plant according to the invention in the generation of basic thermal loads, ie with an inactive heat generation unit, in the numerical example has a relatively low loss of about 1%. Likewise results in the generation of heat peak loads in the numerical example a relatively low loss of about 1%.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Anlage auch dadurch herstellbar ist, daß eine Strom- und Wärmeerzeugungseinheit nachträglich an eine bereits bestehende Wärmeerzeugungseinheit angebaut wird, wobei die so zusammengebaute Anlage mittels eines entsprechenden Steuer- und Regelsystems die nachträglich angebaute Strom- und Wärmeerzeugungseinheit zur Erzeugung von Wärmegrundlasten steuert und/oder regelt und die bereits vorhandene Wärmeerzeugungseinheit zur Erzeugung von Wärmespitzenlasten steuert und/oder regelt.One particular advantage of the present invention is to be seen in that the inventive plant also can be produced by a power and heat generating unit subsequently an existing heat generation unit is grown, the so assembled system by means of a corresponding control and regulation system the later Attached power and heat generation unit for generating basic thermal loads controls and / or regulates and the already existing heat generating unit for generating thermal peak loads controls and / or regulates.

Die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit ist zweckmäßig im wesentlichen für die Wärmegrundlasten ausgelegt, während die Wärmeerzeugungseinheit für die Wärmespitzenlasten dimensioniert ist. Hierdurch wird ein besonders sparsamer Betrieb der Anlage ermöglicht.The Electricity and heat generation unit is essentially essential for the Basic heat loads designed while the heat generating unit for the Heat peak loads is dimensioned. This is a particularly economical operation the facility allows.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit einen Standardanschluß für die Zuleitung eines Verbrennungsmediums und/oder für die Ableitung der Verbrennungsabgase aufweisen. Diese Maßnahme ermöglicht es, die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit mit verschiedenen bekannten, standardisierten Wärmeerzeugungseinheiten zu koppeln. Dies ermöglicht eine vereinfachte Herstellung der erfindungsgemäßen Anlage, da die kompakte Strom- und Wärmeerzeugungseinheit einfach mit herkömmlichen, serienmäßigen Wärmeerzeugungseinheiten kombinierbar ist. Dies ist insbesondere für den Fall von Vorteil, daß eine kompakte Strom- und Wärmeerzeugungseinheit nach der Erfindung nachträglich an eine bereits installierte herkömmliche Wärmeerzeugungseinheit angebaut wird, um so die erfindungsgemäße Anlage herzustellen.Corresponding a preferred embodiment can the power and heat generation unit a standard connection for the supply line a combustion medium and / or for the discharge of the combustion gases exhibit. This measure allows it, the power and heat generation unit to couple with various known, standardized heat generation units. This allows a simplified production of the system according to the invention, since the compact Electricity and heat generation unit easy with conventional, standard heat generation units can be combined is. This is especially for the case of advantage that a compact power and heat generation unit nachträglich according to the invention attached to an already installed conventional heat generating unit is, so the inventive system manufacture.

Gemäß einer Weiterbildung kann ein Steuer- und Regelsystem der Anlage mit diesen Ventilmitteln zu deren Betätigung verbunden sein, wobei das Steuer- und Regelsystem die Ventilmittel zur Erzeugung von Wärmegrundlasten so schaltet, daß das Wärmeübertragungsmedium in der zweiten Leitungsschleife und nicht in der ersten Leitungsschleife zirkuliert, und zur Erzeugung von Wärmespitzenlasten so schaltet, daß das Wärmeübertragungsmedium sowohl in der ersten Leitungsschleife als auch in der zweiten Leitungsschleife zirkuliert. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß bei der Erzeugung von Wärmegrundlasten auch der Wärmeübertrager der dann inaktiven Wärmeerzeugungseinheit vom Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird. Abstrahlungsverluste durch die Wärmeübertragungseinheit können somit reduziert werden.According to one Continuing can be a control system of the plant with these Valve means connected to their actuation be, wherein the control system, the valve means for generating of basic heating loads so switches that the heat transfer medium in the second loop and not in the first loop circulates, and so switches to generating peak heat loads, that this Heat transfer medium both in the first loop and in the second loop circulated. By this measure is prevented at the generation of basic heat loads also the heat exchanger the then inactive heat generation unit from the heat transfer medium flows through becomes. Radiation losses through the heat transfer unit can thus be reduced.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäße Anlage ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the system according to the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to FIG Drawings.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anlage sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,embodiments the plant of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail below. It show, in each case schematically,

1 eine Prinzipdarstellung auf eine erfindungsgemäße Anlage bei einer ersten Ausführungsform und 1 a schematic diagram of a system according to the invention in a first embodiment and

2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einer zweiten Ausführungsform. 2 a representation like in 1 but in a second embodiment.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Entsprechend den 1 und 2 weist eine erfindungsgemäße Anlage 1 zur Erzeugung von Strom und Wärme eine Wärmeerzeugungseinheit 2 sowie eine kombinierte Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 auf. Die Anlage 1 besitzt einen durch einen Pfeil symbolisierten Vorlauf 4 sowie einen ebenfalls durch einen Pfeil symbolisierten Rücklauf 5. Über Vorlauf 4 und Rücklauf 5 ist die Anlage 1 an einen nicht dargestellten Heizkreis anschließbar, mit dem beispielsweise die Heizung eines Gebäudes oder die Warmwasserversorgung eines Gebäudes durchgeführt werden soll. Dementsprechend tritt aus dem Vorlauf 4 von der Anlage 1 erwärmtes Wärmeübertragungsmedium, z.B. Wasser, aus der Anlage 1 aus, während das gekühlte Wärmeübertragungsmedium des Heizkreises durch den Rücklauf 5 in die Anlage 1 zur erneuten Erwärmung eingeleitet wird.According to the 1 and 2 has a plant according to the invention 1 for generating electricity and heat a heat generating unit 2 as well as a combined power and heat generation unit 3 on. The attachment 1 has a flow symbolized by an arrow 4 as well as a return symbolized by an arrow 5 , About forward 4 and return 5 is the plant 1 can be connected to a heating circuit, not shown, with the example, the heating of a building or the hot water supply of a building to be performed. Accordingly, steps out of the flow 4 from the plant 1 heated heat transfer medium, eg water, from the plant 1 while the cooled heat transfer medium of the heating circuit through the return 5 in the plant 1 is initiated for reheating.

Die Wärmeerzeugungseinheit 2 weist einen ersten Brenner 6 auf, der über eine erste Frischgasleitung 7 mit einem brennbaren Verbrennungsgasgemisch versorgt wird. Die Wärmeerzeugungseinheit 2 weist außerdem einen ersten Wärmeübertrager 8 auf, der vom ersten Brenner 6 erzeugte Wärme auf das Wärmeübertragungsmedium überträgt. Zu diesem Zweck ist der erste Wärmeübertrager 8 in eine erste Leitungsschleife 9 eingebunden, die an den Vorlauf 4 und an den Rücklauf 5 der Anlage 1 angeschlossen ist. Dabei ist eine Zuflußleitung 10 über Ventilmittel 11 mit dem Rücklauf 5 der Anlage 1 verbunden, während eine Abflußleitung 12 direkt mit dem Vorlauf 4 kommuniziert.The heat generation unit 2 has a first burner 6 on, over a first fresh gas line 7 is supplied with a combustible combustion gas mixture. The heat generation unit 2 also has a first heat exchanger 8th on, the first burner 6 generated heat transfers to the heat transfer medium. For this purpose, the first heat exchanger 8th in a first loop 9 involved in the lead 4 and to the return 5 the plant 1 connected. This is an inflow line 10 via valve means 11 with the return 5 the plant 1 connected while a drain line 12 directly with the lead 4 communicated.

Die vom ersten Brenner 6 erzeugten Verbrennungsabgase werden vom ersten Wärmeübertrager 8 gekühlt und treten über eine erste Abgasleitung 13 in eine Abgassammelleitung 14 ein.The first burner 6 generated combustion gases are from the first heat exchanger 8th cooled and occur over a first exhaust pipe 13 in an exhaust manifold 14 one.

Die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 weist einen zweiten Brenner 15 auf, der von einer zweiten Frischgasleitung 16 mit dem brennbaren Gasgemisch versorgt wird. Die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 besitzt einen zweiten Wärmeübertrager 17, der in eine zweite Leitungsschleife 18 mit einer Zuflußleitung 19 und einer Abflußleitung 20 an den Vorlauf 4 und den Rücklauf 5 der Anlage 1 angeschlossen ist. Auch hier ist die Zuflußleitung 19 über die Ventilmittel 11 mit dem Rücklauf 5 gekoppelt, während die Abflußleitung 20 direkt mit dem Vorlauf 4 kommuniziert. Die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 weist außerdem einen thermoelektrischen Wandler 21 auf, der vorzugsweise nach Art eines Stirling-Motors ausgebildet ist. Im Betrieb des zweiten Brenners 15 wandelt der thermoelektrische Wandler 21 einen Teil der vom zweiten Brenner 15 erzeugten Wärme in elektrische Energie um, die über entsprechende elektrische Anschlüsse 22 an der Anlage 1 als Strom abgreifbar ist. Der zweite Wärmeübertrager 17 kühlt dabei den thermoelektrischen Wandler 21 und ein dritter Wärmeübertrager 41 entzieht den Verbrennungsabgasen noch mehr Wärme, um dadurch das Wärmeübertragungsmedium aufzuheizen. Die abgekühlten Verbrennungsabgase treten dann über eine zweite Abgasleitung 23 aus der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 aus. Diese zweite Abgasleitung 23 kann bei der Ausführungsform gemäß 1 an die erste Abgasleitung 13 der Wärmeerzeugungseinheit 2 angeschlossen sein. Ebenso kann die zweite Abgasleitung 23 entsprechend der Ausführungsform gemäß 2 direkt mit der Abgassammelleitung 14 verbunden sein.The power and heat generation unit 3 has a second burner 15 on top of a second fresh gas line 16 is supplied with the combustible gas mixture. The power and heat generation unit 3 has a second heat exchanger 17 which is in a second loop 18 with an inflow line 19 and a drain line 20 to the lead 4 and the return 5 the plant 1 connected. Again, the supply line 19 over the valve means 11 with the return 5 coupled while the drain line 20 directly with the lead 4 communicated. The power and heat generation unit 3 also has a thermoelectric converter 21 on, which is preferably designed in the manner of a Stirling engine. In operation of the second burner 15 converts the thermoelectric converter 21 a part of the second burner 15 generated heat into electrical energy, via appropriate electrical connections 22 at the plant 1 can be tapped as electricity. The second heat exchanger 17 cools the thermoelectric converter 21 and a third heat exchanger 41 removes more heat from the combustion exhaust gases to thereby heat the heat transfer medium. The cooled combustion exhaust gases then pass through a second exhaust pipe 23 from the power and heat generation unit 3 out. This second exhaust pipe 23 can in the embodiment according to 1 to the first exhaust pipe 13 the heat generating unit 2 be connected. Likewise, the second exhaust pipe 23 according to the embodiment according to 2 directly with the exhaust manifold 14 be connected.

Besonders wichtig ist hierbei die hydraulische Schaltung der Einheiten 2 und 3, die in beiden Ausführungsformen so gewählt ist, daß beide Einheiten 2 und 3 parallel am Vorlauf 4 und Rücklauf 5, also parallel zueinander an den Heizkreis angeschlossen sind.Particularly important here is the hydraulic circuit of the units 2 and 3 , which is chosen in both embodiments so that both units 2 and 3 parallel to the flow 4 and return 5 , So are connected parallel to each other to the heating circuit.

Entsprechend 1 sind die Wärmeerzeugungseinheit 2 und die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 entsprechend einer ersten Ausführungsform in einem gemeinsamen Gehäuse 24 untergebracht. Zur Versorgung der beiden Brenner 6 und 15 mit Frischgas ist hier beiden Einheiten 2 und 3 ein gemeinsames Gebläse 25 zugeordnet. Des weiteren ist für beide Einheiten 2 und 3 ein gemeinsames Steuergerät 26 vorgesehen, das ein Steuer- und Regelungssystem 27 enthält. Das Steuergerät 26 ist über entsprechende Steuerleitungen 28 mit den beiden Einheiten 2 und 3 sowie mit den Ventilmitteln 11 verbunden.Corresponding 1 are the heat generation unit 2 and the power and heat generation unit 3 according to a first embodiment in a common housing 24 accommodated. To supply the two burners 6 and 15 with fresh gas is here both units 2 and 3 a common fan 25 assigned. Furthermore, for both units 2 and 3 a common control unit 26 provided that a control system 27 contains. The control unit 26 is via appropriate control lines 28 with the two units 2 and 3 as well as with the valve means 11 connected.

Die Anlage 1 gemäß 1 arbeitet wie folgt:
Zur Erzeugung von Wärmegrundlasten ist das Steuer- und Regelsystem 27 so ausgebildet, daß es die Ventilmittel 11 so schaltet, daß der Rücklauf 5 nur mit der Zuflußleitung 19 der zweiten Leitungsschleife 18 verbunden ist, jedoch nicht mit der Zuflußleitung 10 der ersten Leitungsschleife 9. Desweiteren ist zur Erzeugung von Wärmegrundlasten lediglich die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 aktiviert, während die Wärmeerzeugungseinheit 2 deaktiviert ist.The attachment 1 according to 1 works as follows:
The control and regulation system is used to generate basic heat loads 27 designed so that it is the valve means 11 so switches that the return 5 only with the inflow line 19 the second line loop 18 is connected, but not with the supply line 10 the first line loop 9 , Furthermore, he is to generation of basic heat loads only the electricity and heat generation unit 3 activated while the heat generating unit 2 is disabled.

Wenn mit der Anlage 1 Wärmespitzenlasten erzeugt werden sollen, schaltet das Steuer- und Regelsystem 27 die Ventilmittel 11 so, daß sowohl die Zuflußleitung 10 der ersten Leiterschleife 9 als auch die Zuflußleitung 19 der zweiten Leiterschleife 18 mit dem Rücklauf 5 verbunden sind. Beide Leiterschleifen 9 und 18 sind dann parallel geschaltet. Das Steuer- und Regelsystem 27 steuert und regelt dann die Wärmeerzeugungseinrichtung 2 in der erforderlichen Weise. Dementsprechend sind zur Erzeugung von Wärmespitzenlasten sowohl die Wärmeerzeugungseinheit 2 als auch die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 aktiviert. Mit anderen Worten: Zur Erzeugung größerer Wärmelasten wird die Wärmeerzeugungseinheit 2 der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 zugeschaltet.If with the plant 1 Heat peak loads to be generated, switches the control system 27 the valve means 11 so that both the inflow line 10 the first conductor loop 9 as well as the inflow line 19 the second conductor loop 18 with the return 5 are connected. Both conductor loops 9 and 18 are then connected in parallel. The control system 27 then controls and regulates the heat generating device 2 in the required manner. Accordingly, to generate peak heat loads, both the heat generating unit 2 as well as the power and heat generation unit 3 activated. In other words: To generate larger heat loads, the heat generating unit 2 the power and heat generation unit 3 switched on.

Bei der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform sind die Wärmeerzeugungseinheit 2 und die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 jeweils in einem separaten Gehäuse 29 bzw. 30 untergebracht. Zur Versorgung der Brenner 6 und 15 mit Frischgas ist ebenfalls jeder Einheit 2 und 3 ein separates Gebläse 31 bzw. 32 zugeordnet. Im ersten Gehäuse 29 der Wärmeerzeugungseinheit 2 ist ein erstes Steuergerät 37 untergebracht, das erste Steuer- und Regelmittel 38 enthält. Das erste Steuergerät 37 ist über eine entsprechende Steuerleitung 39 mit der Wärmeerzeugungseinheit 2 verbunden. Außerdem ist das erste Steuergerät 37 über eine entsprechende Signalleitung 36 in einem im zweiten Gehäuse 30 untergebrachten zweiten Steuergerät 33 verbunden. Dieses zweite Steuergerät 33 enthält zweite Steuer- und Regelmittel 34 und ist über entsprechende Steuerleitungen 35 mit der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 sowie mit den Ventilmitteln 11 verbunden, die im zweiten Gehäuse 30 untergebracht sind. Die Steuergeräte 33 und 37 bzw. deren Steuer- und Regelmittel 34, 38 wirken über die Signalleitung 36 zur Ausbildung eines Steuer- und Regelsystems 40 zusammen, das den Betrieb der Anlage 1 ermöglicht. Bei einer anderen Ausführungsform kann das zweite Steuergerät 33 der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 die Steuerung und Regelung der Wärmeerzeugungseinheit 2 übernehmen, wobei dann das erste Steuergerät 37 entfallen kann. Wie aus 2 besonders deutlich hervorgeht, kann eine bereits installierte Wärmeerzeugungseinheit 2 in einfacher Weise durch den nachträglichen Anbau der Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 zur erfindungsgemäßen Anlage 1 ergänzt werden. Zu diesem Zweck müssen lediglich die Ventilmittel 11 mit dem Rücklauf 5 und mit der Zuflußleitung 10 der ersten Leiterschleife 9, die Abflußleitung 20 der zweiten Leiterschleife 18 mit dem Vorlauf 4 und die beiden Steuergeräte 33 und 37 miteinander verbunden werden. Außerdem wird die zweite Abgasleitung 23 an die Abgassammelleitung 14 angeschlossen.At the in 2 illustrated second embodiment, the heat generating unit 2 and the power and heat generation unit 3 each in a separate housing 29 respectively. 30 accommodated. To supply the burner 6 and 15 with fresh gas is also every unit 2 and 3 a separate blower 31 respectively. 32 assigned. In the first case 29 the heat generating unit 2 is a first controller 37 housed, the first means of control 38 contains. The first controller 37 is via a corresponding control line 39 with the heat generating unit 2 connected. In addition, the first controller 37 via a corresponding signal line 36 in one in the second housing 30 accommodated second control unit 33 connected. This second control device 33 contains second control means 34 and is via appropriate control lines 35 with the power and heat generation unit 3 as well as with the valve means 11 connected in the second housing 30 are housed. The controllers 33 and 37 or their control and regulation means 34 . 38 act via the signal line 36 for the development of a control and regulation system 40 together, the operation of the plant 1 allows. In another embodiment, the second controller 33 the power and heat generation unit 3 the control and regulation of the heat generating unit 2 take over, in which case the first control unit 37 can be omitted. How out 2 It can be particularly clear that an already installed heat generation unit 2 in a simple manner by the subsequent cultivation of the power and heat generation unit 3 to the plant according to the invention 1 be supplemented. For this purpose, only the valve means 11 with the return 5 and with the supply line 10 the first conductor loop 9 , the drainage pipe 20 the second conductor loop 18 with the lead 4 and the two controllers 33 and 37 be connected to each other. In addition, the second exhaust pipe 23 to the exhaust manifold 14 connected.

Die Anlage 1 gemäß 2 arbeitet wie folgt:
Zur Erzeugung von Wärmegrundlasten schaltet das Steuer- und Regelsystem 40 die Ventilmittel 11 so, daß der Rücklauf 5 nur mit der zweiten Leiterschleife 18 und nicht mit der ersten Leiterschleife 9 verbunden ist. Für die Wärmegrundlasten ist die Wärmeerzeugungseinheit 2 deaktiviert, während die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 aktiviert ist. Zur Erzeugung von größeren Wärmelasten, insbesondere von Wärmespitzenlasten, wird dann die Wärmeerzeugungseinheit 2 zugeschaltet, also aktiviert. Gleichzeitig werden auch die Ventilmittel 11 so betätigt, daß nunmehr auch die erste Leiterschleife 9 mit dem Rücklauf 5 kommuniziert.The attachment 1 according to 2 works as follows:
The control and regulation system switches to generate basic heat loads 40 the valve means 11 so that the return 5 only with the second conductor loop 18 and not with the first conductor loop 9 connected is. For the basic heat loads is the heat generating unit 2 disabled while the power and heat generation unit 3 is activated. To generate larger heat loads, in particular heat peak loads, then the heat generating unit 2 activated, so activated. At the same time, the valve means 11 operated so that now also the first conductor loop 9 with the return 5 communicated.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage ist darin zu sehen, daß zur Erzeugung von Wärmegrundlasten nur die sehr kompakt gebaute Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 aktiv ist, die bei diesen Wärmelasten mit einem relativ geringen Wärmeverlust arbeiten kann. Erst bei größeren Wärmelasten wird die Wärmeerzeugungseinheit 2 zugeschaltet, die bei großen Wärmelasten ebenfalls mit einem relativ niedrigen Wärmeverlust arbeitet.The particular advantage of the system according to the invention is the fact that only the very compactly constructed power and heat generation unit to generate basic heat loads 3 is active, which can work at these heat loads with a relatively low heat loss. Only at higher heat loads is the heat generating unit 2 switched on, which also works with large heat loads with a relatively low heat loss.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen, daß die Strom und Wärmeerzeugungseinheit 3 so ausgestaltet ist, daß sie einfach mit verschiedenen Wärmeerzeugungseinheiten 2 kombinierbar ist. Hierdurch erhält die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 Modulcharakter, und läßt sich insbesondere auch nachträglich an eine bereits bestehende Wärmeerzeugungseinheit 2 anschließen. Um dies zu vereinfachen, weist die Strom- und Wärmeerzeugungseinheit 3 für die Zuleitung des Verbrennungsmediums und/oder für die Ableitung der Verbrennungsabgase jeweils einen Standardanschluß auf.Another important aspect of the present invention is seen in that the power and heat generating unit 3 is designed so that they easily with different heat generating units 2 can be combined. This gives the power and heat generation unit 3 Modular character, and can be especially subsequently to an existing heat generation unit 2 connect. To simplify this, assigns the power and heat generation unit 3 for the supply of the combustion medium and / or for the discharge of the combustion gases each have a standard connection.

11: Anlageinvestment
22: WärmeerzeugungseinheitHeat generating unit
33: Strom- und WärmeerzeugungseinheitElectricity- and heat generating unit
44: Vorlaufleader
55: Rücklaufreturns
66: erster Brennerfirst burner
77: erste Frischgasleitungfirst Fresh gas line
88th: erster Wärmeübertragerfirst Heat exchanger
99: erste Leitungsschleifefirst loop
1010: Zuflußleitung von 9 Inflow of 9
1111: Ventilmittelvalve means
1212: Abflußleitung von 9 Drain line from 9
1313: erste Abgasleitungfirst exhaust pipe
1414: AbgassammelleitungExhaust manifold
1515: zweiter Brennersecond burner
1616: zweite Frischgasleitungsecond Fresh gas line
1717: zweiter Wärmeübertragersecond Heat exchanger
1818: zweite Leitungsschleifesecond loop
1919: Zuflußleitung von 18 Inflow of 18
2020: Abflußleitung von 18 Drain line from 18
2121: thermoelektrischer Wandlerthermoelectric converter
2222: elektrischer Anschlußelectrical Connection
2323: zweite Abgasleitungsecond exhaust pipe
2424: gemeinsames Gehäusecommon casing
2525: gemeinsames Gebläsecommon fan
2626: gemeinsames Steuergerätcommon control unit
2727: Steuer- und RegelsystemTax- and control system
2828: Steuerleitungcontrol line
2929: erstes Gehäusefirst casing
3030: zweites Gehäusesecond casing
3131: erstes Gebläsefirst fan
3232: zweites Gebläsesecond fan
3333: zweites Steuergerätsecond control unit
3434: zweite Steuer- und Regelmittelsecond Control and regulation means
3535: Steuerleitungcontrol line
3636: Signalleitungsignal line
3737: erstes Steuergerätfirst control unit
3838: erste Steuer- und Regelmittelfirst Control and regulation means
3939: Steuerleitungcontrol line
4040: Steuer- und RegelsystemTax- and control system
4141: dritter Wärmeübertragerthird Heat exchanger

Claims

Plant for generating electricity and heat with a heat generating unit ( 2 ), a first burner ( 6 ) and a first heat exchanger ( 8th ), which is in one with a flow ( 4 ) and a return ( 5 ) the plant ( 1 ) connected first line loop ( 9 ) and that of the first burner ( 6 ) transfers heat to a heat transfer medium of a heating circuit, and with a combined power and heat generation unit ( 3 ), which has a second burner ( 15 ), a second heat exchanger ( 17 ), which is in one with the flow ( 4 ) and the return ( 5 ) the plant ( 1 ) connected second line loop ( 18 ) and the at least part of the second burner ( 15 ) transfers heat to the heat transfer medium, and a thermoelectric converter ( 21 ) comprising at least part of the second burner ( 15 ) converted into electrical energy, which via corresponding electrical connections ( 22 ) at the plant ( 1 ) can be tapped, wherein the flow ( 4 ) and / or the return ( 5 ) the plant ( 1 ) by valve means ( 11 ) with the first line loop ( 9 ) and with the second line loop ( 18 ) for incorporation of the heat generation unit ( 2 ) and / or the combined power and heat generation unit ( 3 ) and a control system ( 27 ; 40 ), which is the power and heat generation unit ( 3 ) for generating basic thermal loads and the heat generating unit ( 2 ) controls and / or regulates heat peak loads.

Plant according to claim 1, characterized in that the control system ( 27 ; 40 ) with the valve means ( 11 ) is connected to their actuation.

Plant according to claim 2, characterized in that for the heat transfer unit ( 2 ) and the power and heat generation unit ( 3 ) a common control device ( 26 ), which controls the control system ( 27 ) contains.

Installation according to claim 2, characterized in that for the heat generating unit ( 2 ) a first control device ( 37 ) and that for the power and heat generation unit ( 3 ) a second control device ( 33 ), whereby the two control devices ( 33 . 37 ) on the development of the tax and regulatory system ( 40 ) are interconnected.

Plant according to claim 2, characterized in that the control system ( 27 ; 40 ) the valve means ( 11 ) is operated in the generation of heat peak loads so that the first line loop ( 9 ) and the second line loop ( 18 ) are connected in parallel.

Plant according to claim 1, characterized in that the heat transfer unit ( 2 ) and the power and heat generation unit ( 3 ) a common blower ( 25 ) is assigned to the supply of a combustion medium.

Plant according to claim 1, characterized in that the heat transfer unit ( 2 ) and the power and heat generation unit ( 3 ) in a common housing ( 24 ) are housed.

Installation according to claim 1, characterized in that the heat generating unit ( 2 ) a first blower ( 31 ) and the power and heat generation unit ( 3 ) a second blower ( 32 ) is assigned to the supply of a combustion medium.

Installation according to claim 1, characterized in that the heat generating unit ( 2 ) in a first housing ( 29 ) and that the power and heat generation unit ( 3 ) in a second housing ( 30 ) is housed.