AT376788B - Fernwaermenetz - Google Patents

Description

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   Fernwärmenetze haben den Nachteil der hohen Investitionskosten. Bei vorgegebenem Rohrdurchmesser kann nur eine bestimmte Wärmemenge durch die Rohre hindurchgebracht werden, denn die Wärme wird nur periodisch entnommen. Die maximale Entnahme erfolgt während der morgendlichen Aufheizperiode der Gebäude, während des Tages sinkt dann die Leistung erheblich ab, um während der Nacht auf 40 bis 20% der Nennleistung herunterzugehen. Die Förderung des Wärmestromes erfolgt dementsprechend zyklisch, der Mittelwert der über den Tag zugeführten Leistung entspricht nur etwa der Hälfte der Nennleistung. 



   Es sind zwar Fernwärmenetze bekanntgeworden, bei denen Wassertanks zur Energiepufferung eingesetzt sind. Diese eignen sich jedoch zur Lösung der Erfindungsaufgabe nicht, denn mit zunehmender Entladung sinkt auch die Temperatur des Vorlaufes der Heizungsanlage. Hiedurch wird eine Regelung sehr erschwert und an kalten Tagen steht bei teilentladenem Speicher keine ausreichende Heizleistung mehr zur Verfügung. 



   Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil, indem sie innerhalb der Gebäude, die durch Fernwärme versorgt werden, Latentspeicher anordnet. Vorzugsweise werden dabei Latentspeicher unterschiedlicher Kristallisationstemperaturen in Reihe geschaltet und nacheinander vom Wasserstrom des Fernwärmenetzes durchströmt. Hiedurch laden sie sich gleichzeitig auf, und das Fernwärmewasser verlässt mit relativ niedriger Temperatur das Gebäude des Wärmeverbrauchers. Durch diese Erfindung kann die Fernwärmeleitung kontinuierlich über 24 h mit voller Leistung betrieben werden, so dass bei gleichem Rohrdurchmesser ein Mehrfaches der bisherigen Wärmemenge gefördert werden kann, was zur Vereinfachung der Investitionskosten für Fernwärmenetze führt. 



   Im Gegenstrom zum aufladenden Fernwärmestrom wird der hausinterne Heizwasserstrom geleitet. Die Erfindung schläg vor, Verbraucher zu wählen, die eine weitgehende Abkühlung des Heizwassers bewirken. Hiezu zählen insbesondere Gegenstromkonvektoren sowie über grosse Vertikalhöhen sich erstreckende Heizelemente, ausserdem ist eine Reihenschaltung von Verbrauchern unterschiedlicher Arbeitstemperaturen vorgesehen, beispielsweise zuerst ein Heizkörper, dann eine Deckenheizung und schliesslich eine Fussbodenheizung.

   Das relativ kalte Rücklaufwasser des verbraucherseitigen Heizkreises wird vom Latentspeicher der geringsten Temperatur vorgeheizt, vom nächsten Latentspeicher weiter aufgeheizt, durchströmt den Latentspeicher mit der höchsten Kristallisationstemperatur, um letztlich noch über einen Wärmetauscher von dem Fernwärmevorlauf auf eine nahe der Fernwärmetemperatur gelegene Temperatur gebracht zu werden. Durch dieses Verfahren werden Mischungsverluste weitgehendst vermieden. Wird die maximale Wärmeleistung nicht benötigt, so werden nur die Latentspeicher oder auch nur ein Teil der Latentspeicher durchströmt. Dementsprechend werden die bei höherer Temperatur arbeitenden Latentspeicher umfahren und nur niedergrädige Wärme verbraucht.

   Auch die Brauchwasseraufheizung erfolgt durch mehrere in den Latentspeichern liegende Wärmetauscher, beginnend bei der geringsten Temperatur. 



   Erfindungsgemäss ist nicht nur die Unterteilung der Temperatur im einzelnen Haus möglich, sondern auch in einem Versorgungsbezirk, in dem ein Teil der Verbraucher die Wärme bei hoher Temperatur bezieht, eine nächste Gruppe das Rücklaufwasser der ersten Verbrauchergruppe nutzt und   z. B.   eine dritte Gruppe das Rücklaufwasser der zweiten Gruppe erhält. Für diese Gruppe sieht die Erfindung bevorzugt den Einsatz von Wärmepumpen vor, die eine weitgehende Absenkung der Wassertemperatur ermöglicht, was zu einem hohen Wirkungsgrad des Kraftwerkes führt. 



   Ein solches Netz kann erfindungsgemäss auch zur Abfuhr der sommerlichen Kühllast herangezogen werden, insbesondere, wenn das dadurch aufgeheizte Rücklaufwasser einem Jahresspeicher zugeführt werden kann. 



   Die Erfindung soll an Hand von Zeichnungen beschrieben werden. 



   Fig. l zeigt das Fernwärmenetz mit einem gegebenen Rohrdurchmesser, wobei der   Wärme-   träger durch den   Vorlauf --1-- dem Verbraucher --2-- zugeleitet   wird, während der   Rücklauf   - wieder zur Wärmequelle zurückführt. 



   Fig. 2 zeigt ein Netz mit gleicher Rohrdimension, welches über den   Wärmetauscher-4-   den   Latentspeicher --5-- auflädt.   Die Aufladung erfolgt im Rahmen der Kapazität unabhängig von der Entladung, so dass der verbraucherseitige   Kreislauf --6,   7 und 8-- mit wesentlich höherer Leistung betrieben werden kann, solange der Mittelwert die Nennleistung der   Fernleitung-l-   nicht überschreitet. 

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   Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemässe Anordnung, bei der der Ferwärmevorlauf --1-- zuerst den   Wärmetauscher --30-- durchströmt.   Danach folgt ein Latentspeicher --31--, dessen Kristallisationstemperatur beispielsweise   200 unter   der Vorlauftemperatur liegt. Diesem Speicher folgt der Latentspeicher-32--, dessen Kristallisationstemperatur wieder um beispielsweise   200 niedriger   liegt, während diesem Speicher der Latentspeicher --33-- mit einer wieder um 200 niedrigeren Kristallisationstemperatur nachgeschaltet ist. Verbraucherseitig werden die Niedertemperaturver- 
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 --35-- antauscher --30-- kommuniziert, während der   Rücklauf --38-- mit   dem   Lateritspeicher --32 - von   mittlerer Temperatur kommuniziert.

   Die Aufwärmung des Rücklaufes erfolgt in der Weise, dass die Temperatur von Latentspeicher zu Latentspeicher um 200 ansteigt, um schliesslich im Wärmetauscher - 30-- annähernd die Temperatur des   Vorlaufes --1-- anzunehmen.   Wird nicht die maximale Temperatur benötigt, so wird das Dreiwegeventil --39-- in die Position 39a verschwenkt, der Temperatursprung zwischen dem Vorlaufwasser und der Kristallisationstemperatur des Latentspeichers - steht nunmehr voll zur Aufladung des Speichers --31-- zur Verfügung. Bei sehr geringem Wärmebedarf wird auch das Dreiwegeventil --40-- in die Position 40a verschwenkt.

   Nunmehr wird auch aus dem   Rücklaufwasser --41-- der Speicher --32-- geladen.   Darauf folgt der Speicher   - -33--,   danach stömt das Fernwärmewasser durch die Rücklaufleitung --3a-- zum Heizwerk zurück. 
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 in den Wärmetauscher --43a-- des Speichers --33-- ein, durchströmt dann den Wärmetauscher   --43b-- und schliesslich-43c-,   so dass auch hier jeweils nur so viel hochwertige Wärme dem Speicher --31-- entzogen wird, als zur Aufheizung der Temperaturdifferenz zwischen den Kristallisationstemperaturen von Speicher --31 und 32-- erforderlich ist. 



   Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemässes Fernwärmenetz, bei dem der Vorlauf der   Fernwärme-l-   den Heizkreis gemäss Fig.   2,-44-mit   hochwertiger Wärme versorgt. Der   Rücklauf --45-- kom-   muniziert mit einer Ausgleichsleitung --46--, an der ein zweiter Heizkreis gemäss Fig.   2, --47--,   der mit geringerer Wärmequalität auskommt, gespeist wird. Der Rücklauf versorgt die Ausgleichsleitung --48--. An dieser sind vorzugsweise klimatisierte Gebäude als Verbraucher angeschlossen. 



  Über den   Wärmetauscher --49-- entzieht   der Kompressor --50-- dem bereits abgekühlten Wasser des Stranges --51-- weitere Wärme, so dass die Temperatur im   Rücklauf --52-- der   Kraftwerkskondensationstemperatur entspricht und damit keinerlei Wärme verlorengeht. In der gezeigten Stellung des   Vierwegeventils --53-- erfolgt   die Kondensation im Wärmetauscher --54-- über einen Wärmeträgerkreis --55, 56,   57-- ;   diese Wärme wird durch den Ventilator --58-- der Raumluft aufgeprägt.

   Im Sommer wird das   Vierwegeventil --53-- in   die Position 53a verschwenkt, nunmehr wird die Raumluft abgekühlt, weil die   Wärmetauscher --49   und   54-ihre   Rollen vertauschen. 
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 --3-- gemäss-   -48-- entsprechend   aufgewärmt zugeführt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCH : 1. Fernheiznetz mit einem ersten Fernwärmewasserstrom, der über Wärmetauscher Wärmespeicher mit Speichermassen aufheizt, deren Wärme zu Heizelementen förderbar ist, die zwischen Vorlauf und Rücklauf eines Heizkreises geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermasse des Speichers (5 ; 31,32, 33) von einer im entladenen Zustand kristallinen und im geladenen Zustand geschmolzenen Latentspeichersubstanz gebildet ist, deren Schmelztemperatur unterhalb der Vorlauftemperatur des Fernwärmewasserstromes und oberhalb der Arbeitstemperatur des zweiten, die Heizelemente (7 ; 37 ; 47) vorsorgenden Heizkreises (36,38) liegt.

   3. Fernheiznetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vorlauf (1) und Rücklauf (3a) des Fernwärmewasserstromes mehrere Speicher (31,32, 33) in Reihe geschaltet sind, EMI2.4 <Desc/Clms Page number 3> umso niedriger liegen, je weiter der jeweilige Speicher im Rang vom Vorlauf (1) entfernt eingebunden ist.

   3. Fernheiznetz nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger des zweiten Heizkreises (42,43a, 43b, 43c, 42a), z. B. Heizwasser und/oder Brauchwasser dem Fernwärmewasserstrom entgegengesetzt gerichtet, die Speicher (33,32, 31) durchströmt.