Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klimatisierungsvorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen zu schaffen, mit der für Anlagen, die Wasser aus einem Gewässer, sei es ein See oder das Meer, als Kühl-/Heizmedium verwenden, die Nutzungsmöglichkeiten erweitert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Klimatisierungsvorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist eine Klimatisierungsvorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen, insbesondere zum Kühlen und/oder Heizen eines Wohn- oder eines Arbeitsraumes, geschaffen mit:

• a) einem Entnahmekreislauf, welcher eine zu einem eingangsseitigen Durchlauf eines Wärmetauschers führende Entnahmeleitung mit einer in einem Gewässer in einer Tiefe von wenigstens 50m, vorzugsweise von wenigstens 100m, weiter bevorzugt von wenigstens 1000m unterhalb einer Gewässeroberfläche angeordneten Ansaugöffnung, eine an die Entnahmeleitung gekoppelte Pumpvorrichtung zum Entnehmen von Wasser aus dem Gewässer über die Entnahmeleitung sowie eine von dem Wärmetauscher zu dem Gewässer zurückführende Rücklaufleitung zum zumindest teilweisen Rückführen des entnommenen Wassers umfaßt;
• b) einem Zirkulationskreislauf, welcher eine mit einem ausgangsseitigen Durchlauf des Wärmetauschers und einem eingangsseitigen Durchlauf eines weiteren Wärmetauschers jeweils verbundene Zirkulationsleitung umfaßt, in der ein Wärmetauschermedium zirkuliert; und
• c) einem Endverbraucherkreislauf, welcher eine mit einem ausgangsseitigen Durchlauf des weiteren Wärmetauschers verbundene Endverbraucherleitung, die von einem weiteren Wärmetauschermedium durchströmt wird, und eine oder mehrere an die Endverbraucherleitung angeschlossene Endverbrauchereinrichtungen umfaßt, über die das weitere Wärmetauschermedium Wärmeenergie zum Kühlen aufnehmen oder zum Heizen abgeben kann;

Mit Hilfe der Erfindung ist eine Klimatisierungsvorrichtung geschaffen, die über drei unabhängige und getrennt gebildete Kreisläufe verfügt, die es ermöglichen, das aus dem Gewässer entnommene Wasser als Medium zum Aufnehmen oder zum Abgeben von Wärmeenergie in Verbindung mit beliebigen Kühl- oder Heizanlagen zu nutzen. In dem Entnahmekreislauf wird das aus dem Gewässer entnommene Wasser über einen Wärmetauscher zu einer Rücklaufleitung geführt, über die das entnommene Wasser dann in das Gewässer zurückfließt. Die Anordnung der Ansaugöffnung der Entnahmeleitung in einer Tiefe von wenigstens 50m, vorzugsweise von wenigstens 100m, weiter bevorzugt von wenigstens 1000m unterhalb einer Gewässeroberfläche stellt sicher, daß Wasser mit einer sehr gleichmäßigen Temperatur in den Entnahmekreislauf eingespeist wird. Insbesondere in geographischen Gegenden, die einerseits einen hohen Kühlbedarf haben und andererseits einen Zugang zum Meer aufweisen, kann so das Meerwasser effizient zur Kühlung eingesetzt werden. Der dem Entnahmekreislauf nachgeschaltete Zirkulationskreislauf dient zur großflächigen Verbreitung der Kühl-/Heizanlage, sodaß mittels Leitungen von mehreren Kilometern beispielsweise ganze Orte oder Städte einbezogen werden können. In dem nachfolgenden Endverbraucherkreislauf, welcher an den Zirkulationskreislauf gekoppelt ist, befinden sich dann die Endverbrauchereinrichtungen die dem Wärmeaustausch mit der Umgebung dienen. In den Wärmetauschern sind eingangsseitiger und ausgangsseitiger Durchlauf jeweils so getrennt, daß ein Vermischen der Wärmetauschermedien nicht stattfindet. Es findet jedoch eine Übertragung von Wärmeenergie in der jeweils gewünschten Richtung statt, welche durch einen bestehenden Temperaturgradienten zwischen dem Medium in dem eingangseitigen Durchlauf und das Medium in dem ausgangsseitigen Durchlauf verursacht wird.

Der dreistufige Aufbau der Klimatisierungsvorrichtung ermöglicht eine individuelle Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Verwendungszwecke, indem die drei Kreisläufe je nach Nutzungszweck jeweils aufeinander abgestimmt werden können. Die Trennung des Entnahmekreislaufes von dem Zirkulationskreislauf hat in diesem Zusammenhang insbesondere noch den Vorteil, daß bei der Nutzung von Wasser aus dem Meer das in bestimmtem Umfang chemisch aggressive Medien enthaltende Salzwasser auf den Entnahmekreislauf beschränkt bleibt.

Da die Klimatisierungsvorrichtung eine Pumpeinrichtung zum Fördern aufweist, kann Wasser auch aus großen Gewässertiefen entnommen werden, indem aktiv gepumpt wird, nämlich mittels einer energiebetriebenen Pumpe. Es kann eine Entnahme aus Tiefen von bis zu etwa 500m, vorzugsweise bis zu etwa 1000m vorgesehen sein. Zu diesem Zweck kann der Einsatz von zweistufigen Spiralgehäusepumpen vorgesehen sein.

Bevorzugt ist in dem Zirkulationskreislauf ein Druck von etwa 2bar gebildet, wobei der Kreislauf Leitungen mit einer Länge von mehreren Kilometern umfassen kann. Es kann eine automatische Druck- und Füllstandsregelung vorgesehen sein.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Pumpvorrichtung auf Höhe oder auf einem Höhenniveau oberhalb der Gewässeroberfläche angeordnet ist. Hierdurch ist eine leichte Zugänglichkeit der Pumpvorrichtung gewährleistet, insbesondere in Verbindung mit der Wartung der Pumpvorrichtung.

Um einerseits den Betrieb der Pumpvorrichtung möglichst störungsfrei zu gestalten, insbesondere mittels Vermeiden einer Verschmutzung der Pumpvorrichtung, und andererseits eine gute Zugänglichkeit zu gewährleisten, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Pumpvorrichtung auf einer Pumpenebene eine Filtervorrichtung vorgeschaltet ist.

Zweckmäßig kann bei einer Fortbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Entnahmeleitung zur Ansaugöffnung hin trichterförmig erweitert ist. Bevorzugt beträgt der Durchmesser der Entnahmeleitung am Ende der trichterförmigen Erweiterung etwas das Zehnfache des Durchmessers der Entnahmeleitung vor Beginn der trichterförmigen Erweiterung. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Ansaugöffnung herabgesetzt, was die Gefahr vermindert, daß Meerestiere in die Entnahmeleitung eingesaugt werden.

Um beim Ansaugen des Wassers aus dem Gewässer durch die Ansaugöffnung das Eindringen von störenden Gegenständen, zum Beispiel größeren Fischen, in die Entnahmeleitung zu unterbinden, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß im Bereich der Ansaugöffnung ein Schutzgitter angeordnet ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Auslaßöffnung der Rücklaufleitung in dem Gewässer in einer Tiefe von wenigstens 50m unterhalb der Gewässeroberfläche angeordnet ist. Hierdurch wird einerseits ein möglichst großer Abstand zwischen der Ansaugöffnung und der Auslaßöffnung sichergestellt, so daß das Ansaugen von erwärmten Wassers verhindert wird. Andererseits soll die Auslaßöffnung möglichst tief liegen, um die Druckdifferenz an der Pumpe und somit die aufzubringende Pumpleistung klein zu halten.

Das unbeabsichtigte Ansaugen von Gewässerbodenpartikeln oder Pflanzen wird bei einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung dadurch verhindert, daß die Ansaugöffnung in einer Höhe von wenigstens 20m oberhalb eines Gewässergrundes angeordnet ist.

Um die Temperatur des angesaugten Wassers aus dem Gewässer möglichst über die gesamte Entnahmeleitung aufrechtzuerhalten, ist bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Entnahmeleitung und/oder die Rücklaufleitung zumindest abschnittsweise mittels doppelwandigen isolierten Rohren aus einem Kunststoffmaterial gebildet sind. Insbesondere in Verbindung mit einer Kühlanlage bleiben die niedrigen Temperaturen des in großer Tiefe angesaugten Wassers von beispielsweise weniger als etwa 13°C so bis zum Erreichen des Wärmetauschers in dem Entnahmekreislauf erhalten.

Bevorzugt kann bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß in dem Zirkulationskreislauf eine das Wärmetauschermedium umpumpende Zirkulationspumpe angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Wärmetauschermedium möglichst effizient und gleichmäßig in den Zirkulationskreislauf bewegt.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, daß in dem Entnahmekreislauf in der Entnahmeleitung und/oder der Rücklaufleitung und wahlweise in dem Zirkulationskreislauf in der Zirkulationsleitung eine oder mehrere Parameter des entnommenen Wassers/des Wärmetauschermediums erfassende Meßeinrichtungen aus der folgenden Gruppe von Meßeinrichtungen angeordnet sind: Temperaturmeßeinrichtung, Druckmeßeinrichtung, Füllstandsmeßeinrichtung und Durchflußmeßeinrichtung. Auf diese Weise ist es ermöglicht, die Medien in dem jeweiligen Kreislauf mit Hilfe von Meßparametern zu charakterisieren, die ihrerseits dann verwendet werden können, um den Betrieb der Kreisläufe individuell zu steuern und zu regeln. Beispielsweise kann anhand des Temperaturunterschiedes des entnommenen Wassers in der Entnahmeleitung und in der Rücklaufleitung festgestellt werden, in welchem Umfang Wärmeenergie aufgenommen oder abgegeben wird. Diese Information kann dann genutzt werden, um die Pumpleistung der Pumpvorrichtung in gewünschter Weise einzustellen. So kann eine zweckmäßige Fortbildung der Erfindung vorsehen, daß die Pumpvorrichtung in dem Entnahmekreislauf an eine Regeleinrichtung gekoppelt ist, mit der in Abhängigkeit von der Wärmeenergieübertragung in dem Wärmetauscher eine Pumpleistung der Pumpvorrichtung regelbar ist. Ausgehend von den Füllstandsmeßwerten kann eine Regelung des Füllstandes, zum Beispiel unter Verwendung eines nachfüllbaren Wassertankes, ausgeführt werden, insbesondere in dem Zirkulationskreis.

Bei einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die an die Endverbraucherleitung angeschlossenen Endverbrauchereinrichtungen eine oder mehrere Einrichtungen aus der folgenden Gruppe von Einrichtungen umfassen: Heiz- und/oder Kühleinrichtung für einen Raum in einem Gebäude, ein Schwimmbecken und eine Anlage, beispielsweise eine Industrieanlage oder eine Produktionsanlage. In einer Ausgestaltung sind die Endverbrauchereinrichtungen als Wasser/Wasser-Wärmetauscher und/oder Wasser/Luft-Wärmetauscher ausgeführt, wobei letztere insbesondere für größere Gebäude geeignet sind.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der einen oder allen Endverbrauchereinrichtungen jeweils ein Energieverbrauchszähler zugeordnet ist.