<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung von Niederdruckwarmwasserheizungen mit Heisswasser aus einer Fernleitung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Versorgung von Niederdruckwarmwasserheizungen mit Heiss- wasser aus einer Fernleitung, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Verwendung der Wärme aus einem Fernleitungsnetz für Niederdruckheizungen erfolgt üblicherweise indirekt über Wärmetauscher derart, dass der Wärmeträger, gleichgültig ob Dampf oder Heisswasser, seine Wärme über Heizflächen an den Niederdruckwarmwasserkreislauf der Heizung. abgibt.
Diese Methode erfordert, um nicht allzu grosse Heizflächen zu bekommen, ein Temperaturgefälle, welches ein höheres Temperaturniveau in der Fernleitung bedingt. Dies beeinträchtigt mitunter die Verwendung billiger Abwärme.
Die direkte Zufuhr des Wärmeträgers aus einer Femheizleitung in einen Niederdruckwarmwasserkreislauf ist nur dann ohne besondere Einrichtungen möglich, wenn in der Fernheizleitung kein für die anzuschliessende Heizungsanlage unzulässig hoher Druck herrscht. Man kann aber auch genötigt sein, den Vorlaufdruck der Femheizleitung mittels geeigneter Einrichtungen zu reduzieren, wobei die Rückleitung des Heizungswasser in die Rücklaufleitung der Fernheizung mit Hilfe von Pumpen erfolgen muss.
Das Rückführen des Heizungswasser durch eine Pumpe wird umso unangenehmer, je grösser die Druckdifferenz ist, und je kleiner der Heizwärmebedarf wird. Die Grösse der Druckdifferenz zwischen dem Niederdruckwarmwasserkreislauf und dem Druck in der Fernheizleitung ist abhängig von dem geodätischen Gefälle bzw. den Höhendifferenzen des Geländes, in welchem die Fernheizleitung verlegt werden muss. Es ist durchaus möglich, dass die Druckdifferenzen bis auf 10 und noch mehr atü ansteigen. Ebenso ist es auch möglich, dass die Heizwärmeabnahme auf einen Bruchteil der Nennleistung zurückgeht (Nachtheizung, Heizung während der Übergangsjahreszeiten, Mittagsheizung usw. ).
Kleinere Objekte machen von vornherein die Anwendung von Zentrifugalpumpen unmöglich, auch bei grösseren Objekten ist nicht nur ein ständiger hoher Kraftverbrauch zu erwarten, sondern auch Heisswasserverluste, da Wasserdruckreduzierventile speziell bei vorübergehender Nullabnahme undicht werden können, was zum Ansprechen eines in diesem Falle erforderlichen Sicherheitsventiles auf aer Niederdruckseite führt.
Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet die Verwendung einer Pumpe und gestattet trotz hoher Druckdifferenzen die direkte Verwendung des im Fernheiznetz zirkulierenden Heiss- oder Warmwassers in einem Niederdruckwarmwasserkreislauf. Das Verfahren gestattet ferner die Herstellung einer Vorlauftemperatur in einem Niederdruckwarmwasserkreislauf, deren maximale Höhe festgelegt werden kann und die den Bedingungen einer Niederdruckwarmwasserheizung entspricht. Die Regelfähigkeit ist gegeben.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass die Fernleitung und der Niederdruckkreislauf abwechselnd an einen gemeinsamen Sammelbehälter angeschlossen werden, wobei der Niederdruckkreislauf bei einer bestimmten Mindesttemperatur des Rücklaufwassers im Sammelbehälter unterbrochen und das im Sammelbehälter vorhandene abgekühlte Rücklaufwasser von dem aus der Fernleitung nachströmenden Heisswasser in die Rückleitung der Fernleitung abgedrängt wird und der Niederdruckkreislauf aus dem Sammelbehälter erst nach dessen Auffüllung mit Heisswasser neuerlich beschickt wird.
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich besonders dadurch aus, dass ein Sammelbehälter vorgesehen ist, der an seinem Oberteil über Absperrventile mit dem Vorlauf der Fernleitung und dem Vorlauf des Niederdruckkreislaufs, an seinem Unterteil dagegen mit dem Rücklauf der Femleitung und dem Rücklauf des Niederdruckkreislauis verbunden ist.
<Desc/Clms Page number 2>
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens schematisch veranschaulicht. Fig. l zeigt ein Schema der einfachsten Ausführungsform der Vorrichtung mit einem Sammelbehälter, während Fig. 2 eine Weiterbildung im Schema veranschaulicht, bei welcher neben dem Sammelbehälter noch ein Speicherbehälter vorgesehen ist.
Die Einrichtung gemäss Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Sammelbehälter 1, zwei Ventilen, z. B. Elektroventilen, 2 und 3, die von temperaturempfindlichen Steuerorganen, z. B. Thermostaten, 4, 5 betätigt werden. Ferner ist ein Dreiwegventil 6 vorgesehen, während mit 7 und 8 Rückschlagventile bezeichnet sind.
Der Sammelbehälter l ist durch die Leitung 9 über das Ventil 3 einerseits mit dem Vorlauf 10 der Fernleitung und durch die Leitung 11 über das Rückschlagventil 7 mit dem Rücklauf 12 der Fernleitung verbunden. Anderseits besteht eine Verbindung mit dem Vorlauf 13 der Niederdruckwarmwasserheizung durch die Rohrleitung 14 über das Ventil 2 und mit dem Rücklauf 15 der Niederdruckheizung durch die Leitung 16 über das Rückschlagventil 8. Die Leitungen 9 und 14 sind mit dem oberen Ende des Sammel- behälters l durch die kurze Leitung 17 verbunden, während die Leitungen 11 und 16 an das Unterende des Behälters mittels der kurzen Leitung 18 angeschlossen sind.
Parallel zum Sammelbehälter 1 ist noch eine Kurzschlussleitung 19 vorgesehen, die den Rücklauf 15 der Niederdruckheizung mit deren Vorlauf 13 verbindet, wobei der Flüssigkeitsdurchtritt durch diese Leitung durch das f. B. als Dreiwegventil ausgebildete Regelventil 6 willkürlich geregelt werden kann. Das Dreiwegventil kann ferner so eingestellt werden, dass ein Teil der Zirkulation des Niederdruckheizungskreislaufes, der entweder durch Schwerkraft oder eine Umwälzpumpe 20 aufrechterhalten werden kann, in der Richtung der Kurzschlussleitung 19 erfolgt und ein Teil über das Rückschlagventil 8 und das offene Elektroventil 2 vor sich geht.
Die Zirkulation der Heizung, die mit einer beliebig eingestellten Vorlauftemperatur, im allgemeinen nicht über 900 C, arbeitet, erfolgt so lange, bis das Heizungswasser mit einer beim Thermostat 4 eingestellten Mindesttemperatur zurückzukehren beginnt. Das Rücklaufwasser füllt den Behälter an und, wenn es den Thermostat 4 erreicht, schliesst das Ventil 2. Nach erfolgtem Schluss öffnet über eine Folgeschaltung das Elektroventil 3 und lsst aus demFernheizungsvorlauf 10 Wasser, welches auch eine höhere Temperatur als 900 C aufweisen kann, in den Sammelbehälter eintreten. Im Fernheizungsrücklauf 12 ist, solange im Fernheiznetz eine Zirkulation herrscht, der Druck niedriger als im Vorlauf 10 und gegebenenfalls kann die Druckdifferenz in einfacher Weise auf ein gewünschtes Mass gebracht werden.
Diese Druckdifferenz genügt dann, um den kalten Inhalt des Sammelbehälters 1 in den Rücklauf 12 abzuschieben, wobei das Rückschlagventil 8 in der Leitung 16 zugepresst wird, während das Rückschlagventil 7 in der Leitung 11 unter dem Einfluss der Druckdifferenz geöffnet ist. Wenn das heisse Vorlaufwasser den Thermostat 5 erreicht, schliesst dieser das Ventil 3 und nach erfolgtem Schluss öffnet in Folgeschaltung das Ventil 2. Die Ventile 3 und 7 schützen die Niederdruckseite vor dem höheren Druck des Fernheiznetzes, wenn die Heizungsseite offen ist, und ebenso die Ventile 2 und 8, wenn der Fernheizungsdruck auf dem Sammelbehälter lastet.
Durch Einstellung des Verhältnisses der durch die Leitung 19 einerseits und durch die Leitung 16 und
EMI2.1
mittelsDreiwegventiles 6 wird die Heizungsvorlauftemperatur auf das gewünschte Maximalmass zurückgesetzt. Durch Einstellung des Thermostaten 4 auf immer niedrigere Rücklauftemperatur wird das Herunterregeln der Hausheizung ermöglicht.
Die Einrichtung gemäss Fig. 1 weist möglicherweise den Nachteil auf, dass während des Rückführen des abgekühlten Niederdruckheizungswassers und des Füllens des Sammelbehälters mit heissem Wasser aus der Fernleitung die Niederdruckheizung in sich weiter läuft und sich dabei weiter abkühlt. Dieser Übelstand kann bei der Einrichtung gemäss Fig. 2 dadurch vermieden werden, dass hinter dem Sammelbehälter 1, der für den Druck des Fernheiznetzes bemessen sein muss, noch ein zweckmässig gleich grosser Speicherbehälter 21 angeordnet ist. In den Speicherbehälter wird während der Abschaltung des Sammelbehälters 1 von der Niederdruckheizung der Rücklauf des Heizungswassers über ein gewicht- oder federbelastetes Rückschlagventil 22 abgeschoben, sobald das Rückschlagventil 8 in der Leitung 16 sich schliesst.
Das vorher im Speicher 21 befindliche Vorlaufwasser wird in den Vorlauf der Niederdruckheizung 13 abgeschoben, bis das Ventil 2 sich wieder öffnet, worauf sich das heissere Wasser mit dem Inhalt des Speicherbehälters 21 zum Teil mischt. Zur Förderung dieses Mischvorganges können auch einfache Vorrichtungen, wie sie allgemein bekannt sind, angewendet werden. Durch den Speicherbehälter 21 und die Kurzschlussleitung 19 kann die Vorlauftemperatur der Niederdruckheizung ein für alle Mal fixiert werden, während die Hinunterregelung der Heizung wieder durch Herunterstellen des Thermostaten 4 erfolgt.
<Desc/Clms Page number 3>
Ausserdem ist auch eine Einstellung der Vorlauftemperatur durch Einstellung des Dreiwegventil 6 möglich.
Bei Fernheizungen, die mit gleitender Temperatur arbeiten und nach einem Test-Raum in der Zentrale gesteuert werden, ist es aus wirtschaftlichen Gründen günstiger, die Vorlauftemperatur im Fernheizungsnetz nach der Aussentemperatur einzustellen, wobei als Mindestmass gewöhnlich 800 C wegen des direkt zu entnehmenden Wirtschaftswassers gewählt wird und als Höchstmass etwa 110 - 1120 C gilt.
Besonders bei Verwertung der Abwärme ist es wichtig, soweit es die Verhältnisse zulassen, mit niedriger Temperatur zu arbeiten, da auf diese Weise die Wärme des Maschinenkühlwassers und Abgaswärme niedrigen Niveaus genützt werden kann. Aus diesem Grund ist es auch erforderlich, die Rücklauftemperatur durch den Thermostaten 4 zu maximieren, damit das Rücklaufwasser seine Funktion zur Aufnahme von Maschinenwärme über Kühlflächen erfüllen kann.
Die Grössenbemessung der Behälter 1 und 21 erfolgt nach der Schalthäufigkeit bei Maximallast der Niederdruckheizung etwa so, dass höchstens alle fünf bis sechs Minuten der Thermostat 4 anspricht, wodurch sich unter Berücksichtigung der Kurzschlussleitung 19 etwa 7ouzo des Rücklaufwassers durch den Behälter 1 bewegen, so dass sich bei etwa 110 C Vorlauftemperatur und einer Rücklauftemperatur von 550 C eine Gefässgrösse von rund 500 1 ergibt, soferne die Heizung einen Anschlusswert, also eine maximale Leistung, von etwa 300000 WE/h und einen Temperaturabfall von etwa 200 C zwischen Vorund Rücklauf in der Niederdruckheizung aufweist.
Je niedriger die Wärmeabnahme durch Herunterstellen des Rücklauf thermostaten 4 wird, desto weniger häufig erfolgt die Schaltung, also bei Halblast etwa alle 10 -12 Minuten, bei Viertellast alle 20 - 25 Minuten. Erst wenn die Vorlauftemperatur des Fernheizwerkes korrigiert wird, ändert sich die Schalthäufigkeit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Versorgung von Niederdruckwarmwasserheizungen mit Heisswasser aus einer Fernleitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernleitung und der Niederdruckkreislauf abwechselnd an einen gemeinsamen Sammelbehälter angeschlossen werden, wobei der Niederdruckkreislauf bei einer bestimmten Mindesttemperatur des Rücklaufwassers im Sammelbehälter unterbrochen und das im Sammelbehälter vorhandene abgekühlte Rücklaufwasser von dem aus der Fernleitung nachströmenden Heisswasser in die Rückleitung der Fernleitung abgedrängt wird und der Niederdruckkreislauf aus dem Sammelbehälter erst nach dessen Auffüllung mit Heisswasser neuerlich beschickt wird.