VERFAHREN ZUR BEHEIZUNG WENIGSTENS EINES GEBÄUDES UND HEIZSYSTEM FÜR WENIGSTENS EIN GEBÄUDE

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung wenigstens eines Gebäudes (3) mit einer Geothermieheizanlage (4) mit einer erste Erdbodenschleife (21) mit einem sie umgebenden ersten Erdbodenspeicher (5) und einer zweiten Erdbodenschleife (21A) mit einem sie umgebenden zweiten Erdbodenspeicher (5A), indem in einer ersten Betriebsart die erste Erdbodenschleife (21) und die zweite Erdbodenschleife (21A) über eine Wärmepumpe (20) miteinander gekoppelt werden und in einer zweiten Betriebsart die zweite Erdbodenschleife (21A) über die Wärmepumpe (20) mit einer Gebäudeschleife (22) gekoppelt wird und Strom einem Stromnetz (2) entnommen wird und ein Strompreis des entnommen Stromes festgestellt wird und bei Unterschreiten eines vorgegebenen Preises mit dem entnommenen Strom die Geothermieheizanlage (4) in der ersten oder zweiten Betriebsart betrieben wird und in der ersten Betriebsrat Wärme aus dem ersten Erdbodenspeicher (5) über die Wärmepumpe (20) in den zweiten Erdbodenspeicher (5A) eingespeist wird und in der zweiten Betriebsart Wärme aus dem zweiten Erdbodenspeicher (5A) über die Wärmepumpe (20) in die Gebäudeschleife (22) eingespeist wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung wenigstens eines Gebäudes mit einer Geothermieheizanlage. Die Erfindung betrifft auch ein Heizsystem für wenigstens ein Gebäude mit einer Geothermieheizanlage.

[0002] Zur Beheizung von Einfamilienhäusern sind Nachtspeicherheizungen seit längerer Zeit bekannt. Nachtspeicherheizungen wandeln Strom, der in Zeiten günstiger Strompreise verbraucht wird, in Wärme um und speichern diese in Kachelöfen oder Wasserspeichern, um damit später eine Heizwirkung im Haus zu erzeugen.

[0003] In der CH 671622 A5 ist eine Klimatisierungsanlage zum Heizen im Winter und Kühlen im Sommer offenbart.

[0004] In der US 8,096,293 B2 ist ein Flüssigkeitsheizsystem mit einem Solarkollektor offenbart sowie ein Geothermiewärmetauscher, der im Boden in einer Tiefe zwischen 0,5 m und 5 m angeordnet ist.

[0005] Nachteilig an den genannten Systemen ist, dass sie in nur unzureichender Weise kostengünstig zur Verfügung gestellten Strom verbrauchen bzw. zwischenspeichern, um ihn später in Gebäudewärme umzuwandeln.

[0006] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Beheizung wenigstens eines Gebäudes zur Verfügung zu stellen, das den unterschiedlichen Stromangeboten von Stromnetzen Rechnung trägt.

[0007] In einem zweiten Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung, ein Heizsystem für ein Gebäude zur Verfügung zu stellen, das den oben genannten Nachteil verringert und sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet.

[0008] Die Aufgabe wird in ihrem ersten Aspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0009] Erfindungsgemäß wird wenigstens ein Gebäude mit dem Verfahren beheizt, das eine Geothermieheizanlage mit einer ersten Erdbodenschleife mit einem sie umgebenden ersten Erdbodenspeicher und eine zweite Erdbodenschleife mit einem sie umgebenden zweiten Erdbodenspeicher aufweist. Die Geothermieheizanlage kann in zumindest zwei Betriebsarten betrieben werden. In einer ersten Betriebsart werden die erste Erdbodenschleife und die zweite Erdbodenschleife über die Wärmepumpe miteinander gekoppelt, und in einer zweiten Betriebsart wird die zweite Erdbodenschleife über die Wärmepumpe mit einer Gebäudeschleife gekoppelt. Strom wird einem Stromnetz entnommen. Das Stromnetz kann ein öffentliches oder lokales privates Stromnetz sein. Es wird ein Wert einer Stromeigenschaft des entnommenen Stromes festgestellt, und bei Unterschreiten bzw. Überschreiten eines vorgegebenen Wertes wird mit dem entnommenen Strom die Wärmepumpe in der ersten oder zweiten Betriebsart betrieben. In der ersten Betriebsart wird Wärme aus dem ersten Erdbodenspeicher über die Wärmepumpe in den zweiten Erdbodenspeicher eingespeist, und in der zweiten Betriebsart wird Wärme aus dem zweiten Erdbodenspeicher über die Wärmepumpe in die Gebäudeschleife eingespeist.

[0010] Die einzelne Geothermieheizanlage kann zur Beheizung eines einzelnen Gebäudes oder zweier Gebäude oder dreier Gebäude oder jeder höheren Anzahl einzelner Gebäude verwendet werden.

[0011] Unter einer Stromeigenschaft ist vorzugsweise die zur Verfügung stehende Strommenge, insbesondere ein Stromüberschuss zu verstehen. Damit verbunden kann unter dem Wert ein Strompreis zu verstehen sein.

[0012] In dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch mehr als genau zwei Erdbodenspeicher und mehr als genau zwei Erdbodenschleifen vorgesehen werden, aus denen Wärme entnommen wird. Es können auch drei, vier oder eine noch höherer Anzahl an Erdbodenspeichern und/oder Erdbodenschleifen verwendet werden.

[0013] Unter einem Gebäude werden Häuser aber auch Garagen, Hallen, Schwimmbäder usw. verstanden.

[0014] Das erfindungsgemäße Verfahren macht von der Idee Gebrauch, einen ersten und einen zweiten Erdbodenspeicher vorzusehen. Unter einem Erdbodenspeicher sind sensible Wärmespeicher wie beispielsweise Erde, Sand, Mutterboden und Aquifere aber auch künstlich geschaffene Speicher wie Betonkerne, also Medien die fühlbar ihre Wärme verändern zu verstehen. In den Erdbodenspeicher kann zum einen Wärme eingeleitet werden, indem ein warmes Wärmemedium in einer Erdbodenschleife, also einem Schlauchsystem, durch den Erdbodenspeicher hindurchgeleitet wird und über ein Temperaturgefälle Wärme aus der Erdbodenschleife in den Erdbodenspeicher transportiert wird. Umgekehrt kann durch Verwendung eines kühleren Wärmemediums, das durch die Erdbodenschleife geleitet wird, Wärme aus dem Erdbodenspeicher über die Erdbodenschleife abtransportiert werden.

[0015] Unter einem Wärmemedium können verschiedene Fluide verstanden werden, insbesondere Wasser, das mit Antikorrosionsmitteln angereichert ist.

[0016] Die Geothermieheizanlage kann in wenigstens zwei Betriebsarten betrieben werden. In der ersten Betriebsart wird die Wärmepumpe bei Unterschreiten eines Wertes, beispielsweise bei günstigem Strom, also Strom, der sich unterhalb eines vorgegebenen Preises befindet und in dieser Anmeldung damit als günstig bezeichnet wird, angeschaltet und Wärme aus dem ersten Erdbodenspeicher in den zweiten Erdbodenspeicher gepumpt. Unter günstigem Strom wird hier auch Strome bezeichnet, der allgemein den vorgegebenen Wert unterschreitet. Dadurch wird das Temperaturniveau des zweiten Erdbodenspeichers erhöht. Die erste Betriebsart findet dann Anwendung, wenn das Gebäude nicht in diesem Moment beheizt werden muss. Beispielsweise dann, wenn tagsüber bei Sonne oder Wind günstiger Strom zur Verfügung steht und das Gebäude dennoch nicht beheizt werden muss, weil die Umgebungstemperatur hinreichend hoch ist, kann die Geothermieheizanlage in die erste Betriebsart geschaltet werden.

[0017] In der zweiten Betriebsart wird bei beispielsweise günstigem Strom Wärme aus dem zweiten Erdbodenspeicher in die Gebäudeschleife transportiert, und das Gebäude wird damit erwärmt. Die zweite Betriebsart eignet sich zur Verwendung bei niedrigen Strompreisen zur sofortigen Beheizung des Gebäudes. Das ist beispielsweise der Fall, wenn zwar das Wetter gut ist, die Sonne scheint und/oder Wind weht und günstiger Strom zur Verfügung gestellt wird, aber die Außentemperatur dennoch so niedrig ist, dass das Gebäude beheizt werden muss.

[0018] Unabhängig von diesen beiden Betriebsarten kann die Geothermieheizanlage auch in anderen Betriebsarten betrieben werden, die aber nicht zentraler Gegenstand der Erfindung sind. Die Geothermieheizanlage kann z. B. bei entleertem zweiten Erdbodenspeicher auch durch Wärmetransport aus dem ersten Erdbodenspeicher über die Wämepumpe in die Gebäudeschleife betrieben werden oder bei teurem Strom durch Wärmetransport aus dem zweiten Erdbodenspeicher in die Gebäudeschleife; es sind auch andere Betriebsarten denkbar.

[0019] Günstigerweise wird die Raumtemperatur des Gebäudes gemessen, und bei Unterschreiten einer Solltemperatur wird die Geothermieheizanlage in die zweite Betriebsart geschaltet. Wenn die Temperatur des Gebäudes unter eine Solltemperatur fällt, muss das Gebäude natürlich beheizt werden. Dieses geschieht vorzugsweise dadurch, dass bei günstigem Strom die Wärme aus dem zweiten Erdbodenspeicher in die Gebäudeschleife transportiert wird.

[0020] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Raumtemperatur des Gebäudes gemessen, und bei Überschreiten der Solltemperatur wird die Geothermieheizanlage in die erste Betriebsart geschaltet. Insbesondere bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens macht das Verfahren von der Idee Gebrauch, den zur Verfügung stehenden günstigen Strom auch dann zu nutzen, wenn das Gebäude aktuell nicht geheizt werden muss, indem Wärme mit günstigem Strom aus dem ersten in den zweiten Erdbodenspeicher transportiert wird und der zweite Erdbodenspeicher dadurch auf ein höheres Temperaturniveau gehoben wird und später, bei Bedarf, auch bei teurem Strom Wärme aus dem höher temperierten zweiten Erdbodenspeicher in die Gebäudeschleife transportiert werden kann und die Wärmepumpe für diesen Transport weniger Strom benötigt, als wenn die Temperatur des zweiten Erdbodenspeichers nicht vorab erhöht worden wäre.

[0021] Besonders bevorzugt ist eine Mehrzahl an Gebäuden mit jeweils einer Geothermieheizanlage vorgesehen, und jede der Geothermieheizanlagen wird an das Stromnetz angeschlossen.

[0022] Grundsätzlich ist der Betrieb auch in weiteren Betriebsarten denkbar. So kann das erwärmte Wärmemedium aus dem ersten Erdbodenspeicher auch durch die Hausschleife laufen und dann erst in die zweite Erdbodenschleife.

[0023] Die Aufgabe wird in ihrem zweiten Aspekt durch ein Heizsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.

[0024] Das Heizsystem eignet sich insbesondere zur Durchführung eines der oben genannten Verfahren, während sich umgekehrt die oben genannten Verfahren auch zur Durchführung mit einem der nachfolgend beschriebenen Heizsysteme eignen.

[0025] Die Aufgabe wird durch ein Heizsystem für wenigstens ein Gebäude mit einer Geothermieheizanlage und einer ersten Erdbodenschleife mit einem sie umgebenden ersten Erdbodenspeicher und einer zweiten Erdbodenschleife mit einem sie umgebenden zweiten Erdbodenspeicher gelöst. In einer ersten Betriebsart sind die erste Erdbodenschleife und die zweite Erdbodenschleife über eine Wärmepumpe miteinander koppelbar, und in einer zweiten Betriebsart ist die zweite Erdbodenschleife über die Wärmepumpe mit einer Gebäudeschleife koppelbar. Unter gekoppelten Schleifen ist hierzu verstehen, dass aus der einen Schleife über die Wärmepumpe Wärme an die andere Schleife abgegeben wird.

[0026] Die Wärmepumpe weist einen Stromanschluss an ein Stromnetz auf, und es ist eine Steuerung vorgesehen, die einen Wert einer Stromeigenschaft, insbesondere einen Strompreis des entnommenen Stromes feststellt und bei Unterschreiten eines vorgegebenen Strompreises mit dem entnommenen Strom die Geothermieheizanlage in die erste oder zweite Betriebsart schaltet, wobei in der ersten Betriebsart Wärme aus dem ersten Erdbodenspeicher über die Wärmepumpe in den zweiten Erdbodenspeicher einspeisbar ist und in der zweiten Betriebsart Wärme aus dem zweiten Erdbodenspeicher über die Wärmepumpe in die Gebäudeschleife einspeisbar ist.

[0027] Die zum Verfahren gemachten Ausführungen gelten für das Heizsystem in entsprechender Weise.

[0028] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizsystems sind in der ersten Erdbodenschleife erste Richtungsventile, in der zweiten Erdbodenschleife zweite Richtungsventile und in der Gebäudeschleife dritte Richtungsventile angeordnet, und die Steuerung schaltet bei Feststellung des Strompreises unterhalb des vorgegebenen Strompreises die ersten Richtungsventile so, dass die erste Erdbodenschleife an einer Primärseite der Wärmepumpe wärmemediumleitend angeschlossen ist, und die zweiten Richtungsventile so, dass die zweite Erdbodenschleife an Verbindungsleitungen zwischen der zweiten Erdbodenschleife und einer Sekundärseite der Wärmepumpe wärmemediumleitend angeschlossen ist und die dritten Richtungsventile so, dass die Sekundärseite mit den Verbindungsleitungen wärmemediumleitend verbunden ist, so dass Wärme aus dem ersten Erdbodenspeicher in den zweiten Erdbodenspeicher über die Wärmepumpe transportierbar ist. Die bevorzugte Weiterbildung des Heizsystems macht von der Idee Gebrauch, durch Umschalten von ersten, zweiten und dritten Richtungsventilen die Wärmepumpe in der ersten oder zweiten Betriebsart zu betreiben.

[0029] Besonders bevorzugt ist eine Mehrzahl an Gebäuden vorgesehen, die jeweils eine Geothermieheizanlage aufweisen und jeweils an das Stromnetz angeschlossen sind. Günstigerweise ist das Heizsystem für eine Vielzahl von Gebäuden, für einen ganzen Stadtbereich verwendbar.

[0030] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in drei Figuren beschrieben, dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Heizsystems mit vier Gebäuden mit jeweils einer Geothermieheizanlage und einem Solarwindpark

Fig. 2a Detailzeichnung einer Wärmepumpe der Geothermieheizanlage in einer ersten Betriebsart beim Wärmetransport von einem ersten in einen zweiten Erdbodenspeicher

Fig. 2b Wärmepumpe in Fig. 2a in einer zweiten Betriebsart beim Transport der Wärme aus dem zweiten Erdbodenspeicher in eine Gebäudeschleife

[0031] Fig. 1 zeigt einen Stromerzeuger 1, der vorzugsweise als Windpark oder Solarpark oder als ein kombinierter Wind-/Solarpark ausgebildet ist. Es kann sich auch um eine einzelne Solaranlage, ein einzelnes Solarpaneel oder eine einzelne Windkraftanlage handeln. Der Stromerzeuger 1 speist Strom in ein Stromnetz 2 ein. Dabei kann es sich um ein öffentliches Stromnetz handeln, es kann sich aber auch um ein privates Stromnetz handeln, das ein Gebäude 3 oder eine Anzahl von Gebäuden (3) lokal mit Strom versorgt.

[0032] Vorzugsweise jedes der Gebäude 3 weist jeweils eine Geothermieheizanlage 4 auf. Jede der Geothermieheizanlagen 4 umfasst einen ersten Erdbodenspeicher 5, der über eine erste Erdbodenschleife 21 mit einer Primärseite einer Wärmepumpe 20 wärmemediumleitend verbunden ist. Jede Geothermieheizanlage 4 umfasst einen zweiten Erdbodenspeicher 5A, der über eine zweite Erdbodenschleife 21A mit der Primärseite der Wärmepumpe 20 verbunden ist und über zweite Richtungsventile 44A über Verbindungsleitungen 45 mit einer Sekundärseite der Wärmepumpe 20 verbunden ist. Die Verbindungsleitungen 45 sind in diesem Ausführungsbeispiel an Leitungen einer Gebäudeschleife 22 über dritte Richtungsventile 41 wärmemediumleitend angeschlossen. Die zweite Erdbodenschleife 21A ist über die zweiten Richtungsventile 44A entweder mit den Verbindungsleitungen 45 oder mit der ersten Erdbodenschleife 21 wärmemitteleitend verbunden, die wiederum erste Richtungsventile 44 aufweist, die in einer ersten Stellung eine Verbindung der ersten Erdbodenschleife 21 mit der Primärseite der Wärmepumpe 20 ermöglichen und in einer zweiten Stellung eine Verbindung der zweiten Erdbodenschleife 21A über die ersten und zweiten Richtungsventile 44, 44A mit der Primärseite der Wärmepumpe 20 ermöglichen.

[0033] Die erfindungsgemäße Geothermieheizanlage 4 kann auf einen separaten Wärmeerzeuger verzichten.

[0034] Unter einem Wärmemedium wird vorzugsweise Wasser verstanden, das mit Zusatzstoffen wie Antioxidantien versetzt ist.

[0035] Es ist eine Steuerung 70 vorgesehen, die zum einen den Strompreis feststellt und in die ein vorgegebener Strompreis eingegeben werden kann. Bei Unterschreiten des vorgegebenen Strompreises wird die Wärmepumpe 20 in eine erste Betriebsart geschaltet. In der ersten Betriebsart sind die ersten Richtungsventile 44 so geschaltet, dass die erste Erdbodenschleife 21 mit der Primärseite der Wärmepumpe 20 verbunden ist, und die zweiten Richtungsventile 44A und die dritten Richtungsventile 41 sind so geschaltet, dass der zweite Erdbodenkreislauf über die Verbindungsleitungen 45 mit der Sekundärseite der Wärmepumpe 20 verbunden ist. Die Stellung der Ventile 41, 44, 44A in der ersten Betriebsart ist in Fig. 2a dargestellt. In der ersten Betriebsart fungiert die Geothermieheizanlage 4 als Wärmepumpe vom ersten Erdbodenspeicher 5 in den zweiten Erdbodenspeicher 5A. Bei günstigem Strom wird demnach, vorzugsweise unabhängig von der Tages- oder Jahreszeit, mit Hilfe der Geothermieheizanlage 4 Wärme von dem ersten Erdbodenspeicher 5 in den zweiten Erdbodenspeicher 5A transportiert, und dadurch wird der zweite Erdbodenspeicher 5A auf ein höheres Temperaturniveau gebracht.

[0036] Bei den Erdbodenspeichern 5, 5A handelt es sich beispielsweise um sensible Wärmespeicher wie beispielsweise Erde, Sand, Mutterboden und Aquifere aber auch künstlich geschaffenen Speicher wie Betonkerne, also Medien, die fühlbar ihre Wärme verändern, in denen die jeweilige Erdbodenschleife 21, 21A vorzugsweise schlangenförmig verlegt ist. Die Erdbodenschleife 21, 21A kann aber auch in Form einer senkrechten, mehrere zehn Meter in den Erdboden hineinreichenden Schleife oder als eine Erdwärmesonde ausgebildet sein. Es sind auch Kombinationen zwischen horizontal verlaufenden Erdbodenschlangen und vertikal verlaufenden Schlangen denkbar.

[0037] Die in den Fig. 2a und 2b dargestellte Wärmepumpe 20 weist in herkömmlicher Weise einen Wärmetauscherkreislauf auf, in dem ein Wärmetauschermedium zirkuliert. Der Wärmetauscherkreislauf ist von der ersten und zweiten Erdbodenschleife 21, 21A sowie der Gebäudeschleife 22 separiert, und zwar in dem Sinne, dass kein Austausch der Wärmemedien zwischen dem Wärmetauscherkreislauf und einer der drei Schleifen 21, 21A, 22 stattfindet. Die Wärmepumpe 20 umfasst einen Verdampfer 27. Das Wärmetauschermedium gelangt in flüssigem Zustand in den Verdampfer 27 und wird dort verdampft und nimmt durch das Verdampfen Wärme aus dem Wärmemedium der ersten oder zweiten Erdbodenschleife 21, 21A auf. Die Temperaturen sind dabei derart eingestellt, dass die Temperatur des Wärmetauschermediums in Fließrichtung vor dem Verdampfer 27 unterhalb der Temperatur des Wärmemediums der angeschlossenen Erdbodenschleifen 21, 21A in Fließrichtung vor dem Eintritt in den Verdampfer 27 liegt. Das verdampfte Wärmetauschermedium gelangt während seiner Zirkulation in einen Verdichter 28 und wird dort verdichtet, wodurch sich die Temperatur des gasförmigen Wärmetauschermediums weiter erhöht. Danach tritt das gasförmige Wärmetauschermedium in einen Verflüssiger 29 auf der Sekundärseite der Wärmepumpe 20. In dem Verflüssiger 29 gibt das Wärmetauschermedium Wärme an das Wärmemedium der Gebäudeschleife 22 ab. In dem Verflüssiger 29 werden die Temperaturen so eingestellt, dass die Temperatur des gasförmigen Wärmetauschermediums vor dem Eintritt in den Verflüssiger 29 höher ist als die Temperatur des Wärmemediums der Gebäudeschleife 22 vor dessen Eintritt in den Verflüssiger 29. Aufgrund des Temperaturgradienten entsteht ein Wärmestrom vom Wärmetauschermedium in das Wärmemedium der Gebäudeschleife 22. Durch die Wärmeabgabe verflüssigt sich das Wärmetauschermedium und gelangt in flüssigem Zustand in eine Drossel 30. In der Drossel 30 wird das flüssige Wärmetauschermedium entspannt, wodurch sich die Temperatur weiter absenkt, und das niedrig temperierte Wärmetauschermedium gelangt an den Anfang des Kreislaufs zum Verdampfer 27.

[0038] In der hier vorliegenden Ausführungsform umfasst der Verdichter 28 auch zusätzlich noch einen Wärmeerzeuger 23. Der Wärmeerzeuger 23 ist aber nicht unbedingt erforderlich. Das gasförmige Wärmetauschermedium kann somit zusätzlich durch Zugabe von Wärme etwa bei günstigem Strom erwärmt werden.

[0039] In der ersten und in Fig. 2a dargestellten Betriebsart wird Wärme aus dem ersten Erdbodenspeicher 5 über die erste Erdbodenschleife 21 in die Wärmepumpe 20 transportiert. Die ersten Richtungsventile 44 verbinden dazu wärmemediumleitend die erste Erdbodenschleife 21 mit dem Primäreingang der Wärmepumpe 20. Die Wärme wird über die Wärmepumpe 20 über die Sekundärseite der Wärmepumpe 20 an die Gebäudeschleife 22 abgegeben. Jedoch wird die Wärme nicht entlang der Gebäudeschleife 22 transportiert, sondern vielmehr sind die dritten Richtungsventile 41 nach einem kurzen Abschnitt so geschaltet, dass die über die Sekundärseite abgegebene Wärme über die Verbindungsleitungen 45 und die zweiten entsprechend geschalteten Richtungsventile 44A an die zweite Erdbodenschleife 21A transportiert wird, und von dort wird die Wärme im zweiten Erdbodenspeicher 5A gespeichert. Die Abgabe der Wärme vom und in den Erdbodenspeicher 5, 5A erfolgt vorzugsweise durch Temperaturdifferenz, wodurch aufgrund des Temperaturgradienten ein Wärmefluss entsteht.

[0040] Zur Bewegung des Wärmemediums ist in der ersten Erdbodenschleife 21 eine erste primäre Pumpe 24, im zweiten Erdbodenkreislauf 21A eine zweite primäre Pumpe 24A und in der Gebäudeschleife 22 eine sekundäre Pumpe 25 vorgesehen.

[0041] In der ersten Betriebsart wird das Gebäude somit noch nicht geheizt, sondern es findet vielmehr ein Transport der Wärme vom ersten in den zweiten Erdbodenspeicher 5, 5A statt, so dass der zweite Erdbodenspeicher 5A auf ein höheres Temperaturniveau gebracht wird, wobei das Temperaturniveau des zweiten Erdbodenspeichers 5A vorzugsweise bereits vor dem Transport höher war als die Temperatur des ersten Erdbodenspeichers 5.

[0042] In der Fig. 2b ist die zweite Betriebsart der Wärmepumpe 20 der Geothermieheizanlage 4 gezeigt. Bei der zweiten Betriebsart wird das Gebäude 3 geheizt. Dazu ist die erste Erdbodenschleife 21 von der Wärmepumpe 20 über entsprechende Stellung der ersten Richtungsventile 44 genommen, während Fig. 2b zeigt, wie die zweite Erdbodenschleife 21A über entsprechende Stellung der ersten und zweiten Richtungsventile 44, 44A an die Primärseite der Wärmepumpe 20 angeschlossen ist. Unabhängig vom Strompreis, vorzugsweise bei günstigem Strom, wird dem zweiten Erdbodenspeicher 5A Wärme entnommen und über die Wärmepumpe 20 an die Gebäudeschleife 22 abgegeben. Ein Stromzähler 71 zählt den verbrauchten Strom. Dazu sind die dritten Richtungsventile 41 umgeschaltet und verbinden die Sekundärseite mit der Gebäudeschleife 22 und trennen die Verbindungsleitungen 45 von der Sekundärseite ab. Die Entnahme der Wärme aus dem zweiten Erdbodenspeicher 5A hat den Vorteil, dass das Temperaturniveau des zweiten Erdbodenspeichers während der ersten Betriebsart erhöht wurde, so dass deutlich weniger Strom erforderlich ist, um ein gleiches Temperaturniveau im Gebäude 3 zu erzeugen, als wenn die Wärme aus dem ersten Erdbodenspeicher 5 entnommen worden wäre. Für den Transport der Wärme aus dem ersten Erdbodenspeicher 5 in den zweiten Erdbodenspeicher 5A ist die Geothermieheizanlage 4 jedoch flexibel: sie kann dieses Umpumpen zu jeder Tageszeit mit günstigem Strom durchführen und dann während des Heizens des Gebäudes 3 auf das höhere Temperaturniveau des zweiten Erdbodenspeichers 5A zurückgreifen.

[0043] Das Heizsystem kann auch in anderen Betriebsarten laufen. Sollte beispielsweise längere Zeit kein günstiger Strom zur Verfügung stehen, wird dem zweiten Erdbodenspeicher 5A längere Zeit keine Wärme zugeführt. Dadurch kann die Temperatur des zweiten Erdbodenspeichers 5A absinken. Sie kann auch unter die Temperatur des ersten Erdbodenspeichers 5 absinken. Da das Gebäude 3 trotzdem geheizt werden muss, wird dann mit dem zur Verfügung stehenden teuren Strom Wärme aus beiden Erdbodenspeichern 5, 5A gleichzeitig an die Primärseite der Wärmepumpe 20 gepumpt und über die Wärmepumpe 20 in die Gebäudeschleife 22 transportiert. Dazu sind die zweiten Richtungsventile 44A so geschaltet, dass sie eine Verbindung zwischen der zweiten Erdbodenschleife 21A und der Primärseite der Wärmepumpe 20 herstellen. Gemäß Fig. 2a sind die zweiten Richtungsventile 44A zu den ersten Richtungsventilen 44 geöffnet. Die ersten Richtungsventile 44 können auch vollständig geöffnet werden, so dass eine wärmemediumleitende Verbindung zwischen der ersten Erdbodenschleife 21 und der Primärseite der Wärmepumpe 20 hergestellt wird, als auch gleichzeitig eine wärmemediumleitende Verbindung zwischen der zweiten Erdbodenschleife 21A über die zweiten Richtungsventile 44A und die ersten Richtungsventile 44 zur Primärseite der Wärmepumpe 20.

Bezugszeichenliste

[0044] 

1

zentraler Stromerzeuger

2

Stromnetz

3

Gebäude

4

Geothermieheizanlage

5

erster Erdbodenspeicher

5A

zweiter Erdbodenspeicher

20

Wärmepumpe

21

erste Erdbodenschleife

21 A

zweite Erdbodenschleife

22

Gebäudeschleife

23

Wärmeerzeuger

24

erste primäre Pumpe

24A

zweite primäre Pumpe

25

sekundäre Pumpe

27

Verdampfer

28

Verdichter

29

Verflüssiger

30

Drossel

40

sekundäre Verbindungsleitungen

41

dritte Richtungsventile

42

Richtungsventil

43

primäre Verbindungsleitungen

44

erste Richtungsventile

44A

zweite Richtungsventile

45

Verbindungsleitungen

70

Steuerung

71

Stromzähler

Ansprüche

1. Verfahren zur Beheizung wenigstens eines Gebäudes (3) mit einer Geothermieheizanlage (4) mit einer ersten Erdbodenschleife (21) mit einem sie umgebenden ersten Erdbodenspeicher (5) und einer zweiten Erdbodenschleife (21A) mit einem sie umgebenden zweiten Erdbodenspeicher (5A), indem in einer ersten Betriebsart die erste Erdbodenschleife (21) und die zweite Erdbodenschleife (21A) über eine Wärmepumpe (20) miteinander gekoppelt werden und in einer zweiten Betriebsart die zweite Erdbodenschleife (21A) über die Wärmepumpe (20) mit einer Gebäudeschleife (22) gekoppelt wird und

Strom einem Stromnetz (2) entnommen wird und

ein Wert einer Stromeigenschaft des entnommen Stromes festgestellt wird und bei Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes mit dem entnommenen Strom die Geothermieheizanlage (4) in der ersten oder zweiten Betriebsart betrieben wird und in der ersten Betriebsart Wärme aus dem ersten Erdbodenspeicher (5) über die Wärmepumpe (20) in den zweiten Erdbodenspeicher (5A) eingespeist wird und in der zweiten Betriebsart Wärme aus dem zweiten Erdbodenspeicher (5A) über die Wärmepumpe (20) in die Gebäudeschleife (22) eingespeist wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Raumtemperatur des Gebäudes (3) gemessen wird und bei Unterscheiten einer Solltemperatur die Geothermieheizanlage (4) in die zweite Betriebsart geschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Raumtemperatur des Gebäudes (3) gemessen wird und bei Überschreiten der Solltemperatur die Geothermieheizanlage (4) in die erste Betriebsart geschaltet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Gebäuden (3) mit jeweils einer Geothermieheizanlage (4) versehen wird und jede der Geothermieheizanlagen (4) an das Stromnetz angeschlossen wird.

5. Heizsystem für wenigstens ein Gebäude (3) mit einer Geothermieheizanlage (4) mit einer ersten Erdbodenschleife (21) mit einem sie umgebenden ersten Erdbodenspeicher (5) und einer zweiten Erdbodenschleife (21A) mit einem sie umgebenden zweiten Erdbodenspeicher (5A), wobei in einer ersten Betriebsart die erste Erdbodenschleife 821) und die zweite Erdbodenschleife (21A) über eine Wärmepumpe (20) miteinander koppelbar sind und in einer zweiten Betriebsart die zweite Erdbodenschleife (21A) über die Wärmepumpe (20) mit einer Gebäudeschleife (22) koppelbar ist und
die Wärmepumpe (20) einen Stromanschluss an ein Stromnetz (2) aufweist und eine Steuerung (70) vorgesehen ist, die einen Wert einer Stromeigenschaft des entnommenen Stroms feststellt und bei Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes die Geothermieheizanlage (4) in die erste oder zweite Betriebsart schaltet und in der ersten Betriebsart Wärme aus dem ersten Erdbodenspeicher (5) über die Wärmepumpe (20) in den zweiten Erdbodenspeicher (5A) einspeisbar ist und in der zweiten Betriebsart Wärme aus dem zweiten Erdbodenspeicher (5A) über die Wärmepumpe (20) in die Gebäudeschleife (22) einspeisbar ist.

6. Heizsystem nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Erdbodenschleife (21) erste Richtungsventile (44), in der zweiten Erdbodenschleife (21A) zweite Richtungsventile (44A) und in der Gebäudeschleife (22) dritte Richtungsventile (41) angeordnet sind und die Steuerung (70) bei Feststellung des Strompreises unterhalb des vorgegebenen Strompreises die ersten Richtungsventile (44) so schaltet, dass die erste Erdbodenschleife (21) an einer Primärseite der Wärmepumpe (20) wärmemediumleitend angeschlossen ist und die zweiten Richtungsventile (44A) so schaltet, dass die zweite Erdbodenschleife (21A) an Verbindungsleitungen (45) zwischen der zweiten Erdbodenschleife (21A) und einer Sekundärseite der Wärmepumpe (20) wärmemediumleitend angeschossen ist und die dritten Richtungsventile (41) so schaltet, dass die Sekundärseite mit den Verbindungsleitungen (45) wärmemediumleitend verbunden ist, so dass Wärme aus dem ersten Erdbodenspeicher (5) in den zweiten Erdbodenspeicher (5A) über die Wärmepumpe (20) transportierbar ist.

7. Heizsystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Gebäuden (3) vorgesehen ist, die jeweils eine Geothermieheizanlage (4) aufweisen und jeweils an das Stromnetz angeschlossen sind.

Zeichnung