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Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenanlage mit einem aus mindestens einem Block bestehenden Wärmetauscher für Oberflächengewässer, der mit dem übrigen Teil der Anlage mittels Rohrleitungen für den Kältemittel- oder Solekreislauf verbunden ist.
Durch die Entwicklung von Wärmepumpenanlagen, welche in der Lage sind, die Wärmeenergie der Oberflächengewässer ganzjährig zu nutzen, gewinnen die Probleme, welche mit der Oberflächenwartung der dafür erforderlichen Kühlsysteme verbunden sind, besondere Bedeutung.
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so ist die derzeitige technische Konzeption vereinzelt gebauter Flusswasserkühler zur Lösung der Probleme unbefriedigend.
Um den Verschmutzungsfaktor der Kühler in erträglichen Grenzen zu halten, bedient man sich derzeit mehrerer Massnahmen.
Die Kühler werden blockweise ausgebaut und überholt. Dies führt nicht nur zu Gas- oder
Soleverlusten und Dichtschwierigkeiten, sondern erhöht vor allem die Gefahr von Störungen und Korrosionserscheinungen durch Luft- und Feuchtigkeitseinschluss im Kältekreislauf der
Anlage.
Man legt die Kühlsysteme trocken, indem man beiderseits verschliessbare Leitkanäle leer- pumpt oder die Möglichkeit einer Staustufe nutzt, um den Leitkanal in das Unterwasser zu entleeren.
Man leitet das Wasser überhitzter Flüsse (z. B. Erft, Neckar usw. ) in grosse Klaar- un
Absetzbecken, ehe man es durch die Röhrenkesselverdampfer pumpt.
Die Nebenkosten dieser Massnahmen übersteigen oft bei weitem die eigentichen Maschinenbzw. Wärmepumpenkosten. Sie mögen für"Kleinanlagen"von zirka l Ms 3 MW therm. noch tragbar erscheinen, sind aber für Anlagengrössen bis 50 MW und darüber, wie sie durch Mehrphasen-Wärmepumpen ermöglicht werden, kaum mehr zweckmässig.
Das Ziel der Erfindung ist es nun, in Kombination mit den Möglichkeiten des Schiff- und Wasserbaues eine befriedigende Lösung der Einbau- und Wartungsprobleme solcher Flusswasserkühler bzw. -verdampfer zu finden.
Erfindungsgemäss wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass der Wärmetauscher mit einer Rohrbrücke oder einem Rohrbrückenkopf, auf der oder an dem die starren Rohrleitungen des Kältemitteloder Solekreislaufes enden, beweglich verbunden ist, so dass der Wärmetauscher mit Hilfe von Hebezeugen, im mit der Anlage zusammengebauten Zustand zum Zweck der Wartung aus dem Wasser hebbar ist, wobei diese Beweglichkeit durch die Elastizität der Verbindungsrohre bzw. durch handelsübliche, flexible Rohrzwischenstücke oder Rohrkupplungen erreicht wird.
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500 m Länge benötigt.
Um sich bei kleinen Leistungen oder in schiffbaren Gewässern kostspielige Uferbauten zu ersparen, wird der Wärmetauscher zweckmässigerweise auf mindestens einem Standschiff oder-floss starr montiert und durch Fluten oder Lenzen von Schwimmern gewassert bzw. geluftet, wobei die Beweglichkeit der Verbindungsleitung des Kältemittel- oder Solekreislaufes zwischen dem Rohrbrückenkopf an Land und dem Standschiff bzw. -floss gegeben ist. Da es meist erforderlich ist, 20 bis 30% der Wärmeleistung ganzjährig (auch im Sommer) zu erbringen, ist es notwendig, den Wärmetauscher in entsprechende Leistungsblöcke zu unterteilen.
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Hebezeuge gebracht werden kann. Es kann aber auch ein eigenes Floss dazu verwendet werden.
An Flüssen oder Seen wird man vorzugsweise überhaupt schwimmende Wärmepumpstationen 3insetzen. Auf ihnen ist die gesamte Wärmepumpenanlage installiert. Die einzelnen Wärmetauscherblöcke sind mit dem andern Teil der Wärmepumpenanlage auf dem Standschiff beweglich verbunden und werden z. B. von einer fahrbaren Kranbrücke zum Warten aus dem Wasser gehoben. Die schwimnende Wärmepumpstation ist mit dem Warmwasser-Rohrnetz der Verbraucher an Land durch ebenfalls
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bewegliche Warmwasservor- und -rücklaufleitungen (zum Ausgleich der Wasserspiegelschwankungen) verbunden.
Der Vorteil erfindungsgemäss ausgebildeter Wärmepumpenanlagen liegt vor allem darin, dass durch den beweglichen Anschluss der Kühlsysteme, unabhängig von der Grösse der Anlage, jederzeit eine Wartung der Kühleroberfläche mit geringstem Arbeits- und Kostenaufwand möglich ist.
Bei schwimmenden Anlagen wird durch das Luften der Kühlsysteme der Strömungswiderstand beim Transport zum Liegeplatz und bei Hochwasser bedeutend verringert.
Schwimmende Wärmepumpstationen können dem örtlichen Bedarf leicht angepasst und mit ihrer Hilfe überdimensionale Niedertemperatur-Fernwärmenetze und kostenaufwendige Wasserbauten vermieden werden.
In Zusammenhang vor allem mit Mehrphasen-Wärmepumpen, welche nicht nur die Flüssigkeitswärme, sondern auch die Erstarrungswärme des Wassers als Grundwärmeenergie transformieren können, denen also das riesige Wärmepotential der Oberflächengewässer auch in unteren Breiten ganzjährig zur Verfügung steht, stellt die Erfindung einen wesentlichen Beitrag zur Verwirklichung der Erkenntnis dar, dass man auf dem Sektor der Niedertemperatur hochwertige elektrische Energie und fossile Primärenergie weitgehend durch Warmwasser von 40 bis 500C ersetzen kann.
In den Zeichnungen ist die Erfindung schematisch an Hand von Ausführungsbeispielen er- läutert :
Die Fig. l und 2 zeigen einen Teilausschnitt aus dem Leitkanal einer Grossanlage in Grundund Aufriss. Die einzelnen Wärmetauscherblöcke --2-- werden mit Hilfe einer fahrbaren Kran- brücke --9-- aus dem Wasser gehoben und zum Zwecke der Wartung auf den Stützen --7'-- einer
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--7-- abgesetzt.Land --10-- durch die bekannten Leitungen für den Kältemittel- oder Solekreislauf verbunden.
Die Fig. 3 zeigt eine Kleinanlage mit Leitkanal --1-- und Staustufe in einem Bachbett. Der Wärmetauscher --2-- ist mit dem Rohrbrückenkopf --5-- durch bewegliche Leitungen --3 und 4-verbunden und kann durch eine Handwinde --9-- zum Zwecke der Wartung aus dem Wasser gehoben werden. Am Rohrbrückenkopf --5-- enden die starren Leitungen für den Kältemittel- oder Solekreislauf der Wärmepumpenanlage an Land.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Standschiff oder -floss --1--, auf dem die Wärmetauscher --2 und 2'-- starr montiert sind, während die beweglichen Verbindungsleitungen --3 und 4-- das Standschiff oder-floss mit dem an Land befindlichen Rohrbrückenkopf --5-- verbinden, von dem die starren Verbindungsleitungen des Kältemittel- oder Solekreislaufes zum übrigen Teil der Wärmepumpenanlage führen. In Fig. 4 sind die Schwimmer gelenzt, wodurch der Wärmetauscher --2-- aus dem Wasser gehoben wird. In Fig. 5 sind die Schwimmer geflutet, wodurch der Wärmetauscher --2'-- gewassert wird.
Die Fig. 6 veranschaulicht die drei Stellungen, in die ein Wärmetauscherblock --2"-- gebracht werden kann, wenn er mit dem Standschiff oder-floss erfindungsgemäss beweglich verbunden ist, so dass je nach Erfordernis die Wärmetauscherblöcke --2 und 2' oder 2"-- zum Warten aus dem Wasser gehoben werden können, während mit dem gewasserten Teil der gesamten Wärmetauschfläche ein Teilbetrieb aufrechterhalten wird.
Die Wasserspiegelmarken --a und b-- veranschaulichen, ob die Schwimmer des Standschiffes oder-flosses --1-- entsprechend den Fig. 4 und 5 - geflutet oder gelenzt sind.
Daraus ergeben sich folgende Stellungen bzw. Betriebszustände :
Ia Alle Wärmetauscherblöcke sind gewassert - Vollbetrieb möglich.
Ib Alle Wärmetauscherblöcke sind geluftet - Transport zum Liegeplatz oder Hochwasser.
IIa Wärmetauscherblock --2"-- ist --2"-- ist geluftet - Block --2"-- Wartung - Teilbetrieb mit --2 und 2'--.
IIIb Wärmetauscherblöcke --2 und 2'-- sind geluftet -Wartung von --2 und 2'-- - Teilbetrieb mit
Die Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch eine schwimmende Wärmepumpstation in schiffbaren
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Gewässern. Die einzelnen Wärmetauscherblöcke--2 und 2'-sind vorzugsweise über Rohrbrücken oder-köpfe mit dem Standschiff-l-beweglich verbunden und werden mit Hilfe eines fahrbaren Brückenkranes --9-- zum Warten aus dem Wasser gehoben.
Eine allfällige Überbauung aus ästhetischen und/oder kommerziellen Gründen ist durch --0-- symbolisiert. Zum Ausgleich der Wasserstandschwankungen --a-- ist das Standschiff --1--, auf dem sich die gesamte Wärmepumpenanlage --10-- befindet, mit dem Niedertemperatur-Fernwärmenetz an Land über den Rohrbrückenkopf --C-- durch bewegliche Warmwasservo- und -rücklaufleitungen-12-verbunden.
Die Fig. 8 zeigt den Grundriss zu Fig. 7.
In den Fig. l bis 8 bedeuten : Leitkanal, Standschiff oder -floss --1--, Wärmetauscherblock geluftet-2-, gewassert-2'-, bewegliche Leitungen --3 und 4--, flexible Rohrzwischenstücke oder Rohrkupplungen --4'-, Rohrbrücken oder -köpfe --5--, für Warmwasser --C--, Schmutzrechen--6--, Arbeitsbühne--7--mitStützen--7'--,Kranschienen--8--,Hebezeuge--9--,Wärmepumpenanlage --10--, Landesteg --11--, Landebrücke mit Warmwasservor- und -rücklaufleitungen --12-- , Wasserstandsmarken --a und b--, Überbauung --D--.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmepumpenanlage mit einem aus mindestens einem Block bestehenden Wärmetauscher für Oberflächengewässer, der mit dem übrigen Teil der Anlage mittels Rohrleitungen für den Kältemitteloder Solekreislauf verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2, 2', 2") mit einer Rohrbrücke oder einem Rohrbrückenkopf (5), auf der oder an dem die starren Rohrleitungen des Kältemittel-oder Solekreislaufes enden, beweglich verbunden ist, so dass der Wärmetauscher (2, 2', 2") mit Hilfe von Hebezeugen (9) im mit der Anlage zusammengebauten Zustand zum Zwecke der Wartung aus dem Wasser hebbar ist, wobei diese Beweglichkeit durch die Elastizität der Verbindungsrohre (3) bzw. durch handelsübliche, flexible Rohrzwischenstücke oder Rohrkupplungen (4') erreicht wird.