DE19538601A1 - Fernwärmeanschlußstation für Heizung und Warmwasserbereitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fernwärmeanschlußstation für parallele Heizung und Warm­ wasserbereitung oder für Heizung mit Warmwasserbereitung in Vorrangschaltung. Eine Fernwärmeanschlußstation ist das Bindeglied zwischen dem Wärmeversorger und dem Wärmeanwender. Sie wird in Ein- und Mehrfamilienhäusern, in Hotels, Bürogebäu­ den, kommunalen Einrichtungen sowie in Industrie- und Zweckbauten eingesetzt.

In modernen Fernwärmestationen kommen vorzugsweise Plattenwärmetauscher zur Anwendung, weil sie kostengünstig hergestellt werden können, nur wenig Platz bean­ spruchen und einen hohen Wärmeübertragungsgrad haben.

Diese Plattenwärmetauscher bestehen aus einem Stapel gleicher rechteckiger miteinan­ der fluchtender Platten, die abwechselnd gegeneinander in ihrer Ebene um 180° gedreht sind.

Derartige Plattenwärmetauscher sind durch die DE-PS 9 48 251, die DE-AS 19 67 060 und 22 07 756 sowie durch die DE-PS 22 46 031 und 24 04 630 bekannt gewor­ den. Sie weisen eine Profilierung auf, die V-förmig verläuft. Diese Profilierung hält die Platten auf Abstand und läßt zwischen ihnen Kanäle entstehen. Außerdem erhöht sie die Turbulenz der zwischen den Platten strömenden Medien und verbessert dadurch den Wärmeübergang zwischen diesen Medien. In den Eckbereichen haben sie Durchbrüche, deren Umgebungen bis zur Höhe der Profilierungen erhaben geprägt sind, und zwar je zwei zur einen Seite der Platte und zwei zur anderen Seite. Durch diese Durchbrüche sind die Kanäle zwischen den Platten mit je einem Zu- und einem Abfluß verbunden. Anstelle der Profilierungen mit prismatischem Querschnitt wurden später wellenförmige Profilierungen bevorzugt, wie sie in der DE-PS 29 48 586 und in der EP-PS 0 014 066 beschrieben sind.

Ursprünglich waren zwischen den Platten in den Randbereichen Dichtungen vorgesehen und die Platten wurden in einem Rahmen eingespannt. Mit dem Bekanntwerden der DE- PS 24 04 630 und der DE-OS 28 40 522 hat sich jedoch das Verlöten der Platten durch­ gesetzt oder das Verschweißen, das in der DE-PS 29 48 568 vorgeschlagen wurde. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Rand der Platten schüsselförmig hochzu­ biegen in einem stumpfen Winkel zur Platte, wie in der DE-PS 24 04 630 und der DE- OS 28 40 522 dargestellt.

Diese bekannten Plattenwärmetauscher sind nur für den Wärmeaustausch zwischen zwei Medien geeignet. Mit einem Plattenwärmetauscher konnte daher mittels Fernwärme ent­ weder geheizt oder Warmwasser bereitet werden. War beides gewünscht, so mußte man zwei Plattenwärmetauscher in einer Fernwärmeanschlußstation über Rohrleitungen und Armaturen parallelschalten, wie in der DE-OS 25 08 135 und der DE-PS 38 09 893 beschrieben. Dies führte zu Fernwärmeanschlußstationen mit großem Platzbedarf, die aufgrund ihrer Sperrigkeit nur schwer zu transportieren waren und vor ihrer Installation oft noch einmal demontiert werden mußten, um an ihren Bestimmungsort gebracht und dort zusammengebaut zu werden.

Auf die Probleme der Montage von Fernwärmeanschlußstationen wird auch in dem DE-GM 87 08 283 und in der DE-OS 38 14 052 hingewiesen. Als Lösung wird eine Vormontage aller Komponenten auf einem flachen Trägerrahmen vorgeschlagen, wobei die Rohrleitungen neben ihrer Leitungsfunktion auch als Trägerelemente genutzt werden sollen. Letzteres ist unzulässig. Der Lösungsvorschlag sieht einen Plattenwärmeüber­ trager für Heizung und parallel zu ihm einen für die Warmwasserbereitung vor. Neben der Parallelschaltung der Wärmeübertrager ist seit vielen Jahren eine Vorrang­ schaltung bekannt, u. a. durch die DE-PS 18 11 941, bei der während eines kurzen Zeitraumes die Heizung von der Fernwärme abgeschaltet wird und die gesamte Energie zur Warmwasserbereitung verwendet wird.

Über Parallel- oder Vorrangschaltung ist aber vor Installation einer Fernwärmeanschluß­ station zu entscheiden. Eine spätere Umrüstung setzte die völlige Demontage der vor­ handenen Station voraus.

Ein weiterer Nachteil entsteht dadurch, daß die Rohrleitungen und Armaturen zur Verbindung der beiden Plattenwärmeübertrager einen beträchtlichen Anteil der Wärme ungenutzt und unerwünscht an die Umgebung abgeben, was nur durch einen erheblichen Isolationsaufwand eingeschränkt werden kann.

Für Kraftfahrzeuge sind bereits Wärmetauscher bekannt für mehr als zwei Medien, insbesondere zur Kühlung von Motor- und Getriebeöl mittels Luft.

Der Wärmetauscher nach der DE-OS 30 17 701 besteht aus zwei Stapeln länglicher hohler Wärmeübertragungselemente, die jeweils aus zwei konkav gewölbten Platten bestehen, deren sich berührende Ränder durch Löten oder Hartlöten verbunden sind. Sie schließen zwischen sich Kanäle ein, durch die im Kreuzstrom zu den beiden Medien in den gestapelten Wärmeübertragungselementen ein weiteres Medium geführt werden kann, vorzugsweise Luft.

Die DE-OS 44 01 859 hat einen Wärmeübertrager zum Gegenstand, der zwei in einer Ebene angeordnete getrennte Kühlnetzblöcke besitzt, die aus Flüssigkeitsscheiden und zwischen ihnen angeordneten Lamellen bestehen, durch die im Kreuzstrom zu den anderen Medien Luft geführt wird.

Der Aufbau dieser Wärmeübertrager aus der Kraftfahrzeugtechnik ist aber wesentlich aufwendiger als ein Plattenwärmeübertrager, der im Prinzip aus einem Stapel gleicher Platten besteht. Auch sind für ein drittes flüssiges Medium keine Anschlüsse vorge­ sehen. Hinzu kommt, daß mit diesen Wärmeübertragern nur eine Parallel- und keine Vorrangschaltung zu realisieren ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fernwärmeanschlußstation für Heizung und Warm­ wasserbereitung zu schaffen, die wenig Platz in Anspruch nimmt, deren Transport unproblematisch ist und die leicht zu montieren ist, die jederzeit auf Parallel- oder Vorrangschaltung umgerüstet werden kann und die gegenüber bekannten Fernwärme­ anschlußstationen Energiekosten spart.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fernwärmeanschlußstation aus einer stationären und einer nachrüstbaren Baugruppe gebildet wird, daß die stationäre Baugruppe aus vier auf einem Gestell befestigten Rohrleitungen besteht, die mit dem Fernwärmevor- und -rücklauf und dem Heizungsvor- und -rücklauf verbunden werden und jeweils eine Absperrarmatur, einen Filter oder ein Rückschlagventil, ein Manometer, ein Thermometer und ein Entleerungsventil sowie einen Anschluß zur Verbindung mit der nachrüstbaren Baugruppe haben, zu der ein Plattenwärmeübertrager mit vier Anschlüssen, einem Wärmemengenzähler und einer Heizungspumpe auf der einen Seite und drei Anschlüssen und einer Speicherladepumpe auf der anderen Seite sowie eine oder mehrere Regelarmaturen gehören. Der Plattenwärmetauscher hat in seinem verlöteten oder verschweißten Plattenstapel eine Platte, die sich von den anderen untereinander gleichen Platten dadurch unterscheidet, daß sie nicht vier, sondern nur einen Durchbruch aufweist, der mit Durchbrüchen der anderen Platten in einem Eckbereich fluchtet. Die Lage dieser Platte im Stapel wird durch die gewünschten Leistungsparameter bestimmt.

Im Unterschied zu bekannten Fernwärmeanschlußstationen ist nur ein Wärmeübertrager für die drei Medien Fernwärme, Heizungswasser und Brauchwasser erforderlich.

Zur Vermeidung von Spannungen sind an den Plattenwärmeübertrager zumindest auf einer Seite Schläuche oder in der Achse der Anschlüsse verschiebbare Rohrleitungen angeschlossen.

Die stationäre Baugruppe wird vorgefertigt an den Fernheizungs- und an den Heizungs­ kreislauf angeschlossen. Sie kann auch mit mehreren Heizkreisläufen verbunden werden. Die nachrüstbare Baugruppe wird erst angeschlossen, nachdem die stationäre Baugruppe am Einsatzort montiert ist. Sie wird dann vom Gestell der stationären Baugruppe mitgetragen. Die örtlich fixierten Anschlüsse der stationären Baugruppe erleichtern den Zusammenbau zur Fernwärmeanschlußstation.

Bis zum Anschluß der nachrüstbaren Baugruppe kann zwischen verschiedenen Schaltungen gewählt werden und auch später ist ein Wechsel problemlos möglich. Bei der Parallelschaltung wird die Fernwärme entweder direkt beiden Seiten des Plattenwärmeübertragers zugeführt und über den Anschluß, der mit dem Durchbruch in der hinzugefügten Platte fluchtet, rückgeführt oder der Heizungsstrom wird über den Durchbruch in der hinzugefügten Platte auf die andere Seite des Plattenwärme­ übertragers geleitet und von dort über eine Leitung, die um den Wärmeübertrager herumführt in den Heizungsrücklauf des Wärmeübertragers gepumpt. Die Heizung und Warmwasserbereitung wird dabei so angeschlossen, daß sie der Fernwärme im Gegenstrom Wärme entziehen.

Bei der Vorrangschaltung wird der Heizungsrücklauf auf der Seite des Platten­ wärmeübertragers angeschlossen, auf der er im Gegenstrom zur Fernwärme diesem Wärme entziehen kann, und dann auf die andere Seite der Platte geleitet, wo er im Gegenstrom zum Warmwasserkreislauf die Wärme an diesen abgibt. Der Heizungsstrom wird durch ein Umschaltventil und eine zwischen dem Plattenwärmeübertrager und diesem Umschaltventil angeordnete Pumpe gezwungen, diesen Kreislauf durch den Plattenwärmeübertrager so lange zu wiederholen, bis die gewünschte Warmwasser­ temperatur im Speicher erreicht ist. Dann betätigt ein Regler das Umschaltventil und läßt den Heizungsvorlauf zu den Heizungen strömen. Auf diese Weise wird die gewünschte Temperatur im Speicher kurzzeitig wieder erreicht. In dieser kurzen Zeit kühlen die Heizkörper nur unmerklich aus.

An der Fernwärmerückführung am Plattenwärmeübertrager wird zweckmäßiger Weise ein Wärmemengenzähler angeordnet.

Der Fernwärmevor- und -rücklauf wird in jedem Falle mit der Seite des Plattenwärme­ übertragers verbunden auf dem sich vier Anschlüsse befinden, ebenso der Heizungsvor- und -rücklauf; der Brauchwasservor- und -rücklauf hingegen mit den Anschlüssen auf der anderen Seite.

Durch die Teilung der Fernwärmeanschlußstation in zwei Baugruppen lassen sie sich besser transportieren und leichter montieren.

Platz und Energie werden dadurch eingespart, daß nur ein Wärmetauscher eingesetzt wird. Dadurch werden die zwischen zwei Wärmetauschern erforderlichen Leitungen vermieden und damit auch die durch diese Leitungen abgegebene Wärme an die Umgebung. Die kürzeren Leitungswege sind mit geringeren Druckverlusten verbunden, woraus ebenfalls Energiekosteneinsparungen resultieren.

Im folgenden wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen beschrieben:

Fig. 1 zeigt die Anordnung der vorgefertigten und vormontierten stationären Bau­ gruppe, an die eine der nachfolgend beschriebenen Baugruppen angeschlossen werden kann.

Fig. 2 zeigt eine nachrüstbare Baugruppe für parallele Heizung und Warmwasserbe­ reitung.

In Fig. 3 ist eine nachrüstbare Baugruppe für Heizung mit Vorrangschaltung für Warm­ wasserbereitung dargestellt.

Die stationäre Baugruppe wird von einem Gestell 1 getragen, vorzugsweise in stehender Wandbauweise.

Auf dem Gestell 1 sind vier Rohrleitungen angeordnet, die an den Fernwärmevor- und -rücklauf sowie an den Heizungsvor- und -rücklauf angeschlossen werden und jeweils eine Absperrarmatur 4, einen Filter 5 oder ein Rückschlagventil 6, ein Manometer 7, ein Thermometer 8 und ein Entleerungsventil 9 sowie einen örtlich fixierten Anschluß 10 für die nachrüstbare Baugruppe aufweisen.

Zur nachrüstbaren Baugruppe gehört der Plattenwärmeübertrager 11, der auf der einen Seite vier Anschlüsse und auf der anderen Seite drei Anschlüsse hat. Er besteht aus einem verlöteten oder verschweißten Stapel gleicher Platten, die in bekannter Weise profiliert und gegeneinander um 180° in ihrer Ebene gedreht sind, in dem sich eine Platte 13 befindet, die nicht wie die anderen Platten vier Durchbrüche aufweisen, sondern nur einen Durchbruch hat, der mit den Durchbrüchen der anderen Platten in einem Eckbereich fluchtet.

Bei paralleler Heizung und Warmwasserbereitung ist im Fernwärmerücklauf an den Plattenwärmeübertrager eine Regelarmatur 14 und ein Wärmemengenzähler 15 angeschlossen und im Heizungsvorlauf eine Heizungspumpe 16. Der Fernwärmevorlauf ist über die Absperrventile 17 und 18 mit beiden Seiten des Plattenwärmeübertragers 11 verbunden. Die Heizung und die Warmwasserbereitung sind an den Plattenwärme­ tauscher 11 so angeschlossen, daß sie parallel der Fernwärme im Gegenstrom Wärme entziehen.

Die in Fig. 2 dargestellte nachrüstbare Baugruppe mit Vorrangschaltung für die Warm­ wasserbereitung besteht aus den gleichen Komponenten, nur ist der Heizungsvorlauf mit beiden Seiten des Plattenwärmeübertragers 11 verbunden und kann über ein Umschalt­ ventil 19 umgeschaltet werden, und die Förderrichtung der Heizungspumpe 16 ist umge­ kehrt. Bei abgeschaltetem Heizungsrücklauf fördert sie das Heizungswasser im Plattenwärmeübertrager 11 im Kreislauf, so daß es der Fernwärme im Gegenstrom Wärme entzieht und diese auf der anderen Seite des Plattenwärmeübertragers 11 im Gegenstrom an das Brauchwasser abgibt bis dieses im Speicher die gewünschte Temperatur erreicht und ein nicht dargestellter Regler das Umschaltventil für den Heizungsrücklauf öffnet.

Es sind auch andere Schaltungen mit dieser nachrüstbaren Baugruppe möglich, die jedoch keine weiteren Komponenten erfordern und am Prinzip dieser Baugruppe nichts ändern, weshalb auf ihre Darstellung verzichtet wurde.

Claims (5)

1. Fernwärmeanschlußstation für Heizung und Warmwasserbereitung, bestehend aus Plattenwärmeübertrager, Pumpen, Speicher, Absperr- und Regelarmaturen, Filter, Ventilen, Manometer, Thermometer und einem Wärmemengenzähler, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer stationären und einer nachrüstbaren Baugruppe besteht, daß die vom Gestell (1) getragene stationäre Baugruppe aus vier Rohr­ leitungen besteht, die mit dem Fernwärmevor- und -rücklauf und dem Heizungsvor- und -rücklauf verbunden werden und jeweils eine Absperrarmatur (4), einen Filter (5) oder ein Rückschlagventil (6), ein Manometer (7), ein Thermometer (8) und ein Entleerungsventil (9) sowie einen örtlich fixierten Anschluß (10) zur Verbindung mit der nachrüstbaren Baugruppe haben, zu der ein Plattenwärmeübertrager (11) mit vier Anschlüssen, einem Wärmemengenzähler (15) und einer Heizungspumpe (16) auf der einen Seite und drei Anschlüssen und einer Speicherladepumpe (12) auf der anderen Seite sowie eine oder mehrere Regelarmaturen (14, 17, 18, 19) gehören, und daß in dem verlöteten oder verschweißten Plattenstapel des Plattenwärmetauschers (11) eine Platte (13) angeordnet ist, die sich von den anderen untereinander gleichen Platten dadurch unterscheidet, daß sie nicht vier, sondern nur einen Durchbruch aufweist, der mit den Durchbrüchen der anderen Platten in einem Eckbereich fluchtet.

2. Fernwärmeanschlußstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die An­ schlüsse des Plattenwärmeübertragers (11) mindestens auf einer Seite Schläuche oder in der Achse der Anschlüsse verschiebbare Rohre angeschlossen sind.

3. Fernwärmeanschlußstation Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur paral­ lelen Heizung und Warmwasserbereitung der Fernwärmevorlauf an beiden Seiten des Plattenwärmeübertragers (11) angeschlossen ist und daß die Heizung und die Warm­ wasserbereitung im Gegenstrom zur Fernwärme an den Plattenwärmeübertrager (11) angeschlossen sind.

4. Fernwärmeanschlußstation nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur vorrangigen Warmwasserbereitung der Heizungsvorlauf über ein von einem Regler gesteuertes Umschaltventil (19) an beiden Seiten des Plattenwärmeübertragers (11) angeschlossen ist, daß zwischen dem Plattenwärmeübertrager (11) und dem Umschalt­ ventil (19) eine in Richtung Umschaltventil (19) fördernde Heizungspumpe (16) ange­ ordnet ist und daß Fernwärme und Brauchwasser im Gegenstrom zur Heizung an den Plattenwärmeübertrager (11) angeschlossen sind.

5. Fernwärmeanschlußstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die stationäre Baugruppe auf dem Gestell (1) mehrere Heizkreise angeschlossen sind.