DD214188A1 - Einrichtung zur speicherung von heizmedien, insbesondere heizwasser, in grossbehaeltern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Speicherung von Heizmedien, insbesondere Heizwasser, in Grossbehaeltern,die mit Heisswasser-oder Dampf/Kondensatkreislaeufen in Verbindung stehen. Sie dient dem Ausgleich von Bedarfsschwankungen in grossen Waermeversorgungssystemen durch die Speicherung einer entsprechenden Menge von direkt an das Heizmedium gebundener Waermeenergie.Ziel der Erfindung ist es,durch Absenkung des Speicherdruches u.Verminderung der Behaelterzahl,die Speicherung des Heizmediums material-u.investitionskostenguenstiger als bisher zu gestalten.Mit der erfindungsgemaessen Einrichtung koennen an sich bekannte,unter Atmosphaerendruck bzw.niederem Ueberdruch stehendGrossbehaelter von >500m hoch3 Fassungsvermoegen als Speicherbehaelter eingesetzt werden.

Description

Titel der Erfindung

Einrichtung zur Speicherung von Heizmedien, insbesondere Heizwasser, in Großbehältern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Speicherung von Heizmedien, insbesondere Heizwasser, in Großbehältern, die mit Heißwasser- oder Dampf/Kondensatkreisläufen in Verbindung stehen» Sie dient dem Ausgleich von Bedarfsschwankungen in gross.en Wärmeversorgungssystemen durch die Speicherung einer entsprechenden Menge von direkt an das Heizmedium gebundener wärmeenergie»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die tages— und jahreszeitlichen Schwankungen des Wärmebedarfes großer Wärmeversorgungssysteme erfordern die Aufstellung von Speicherkapazitäten zur Spitzenlastabdeckung. Entsprechend dem Stand der Technik werden dazu im allgemeinen VerdrängungsSpeicheranlagen mit kostenintensiven Kochdruckbehältern und Fördereinrichtungen eingesetzt, die direkt in den Heizwasserkreislauf eingeschaltet sind. Diese Behält ar anlagen sind außerordentlich material-* und investitionskostenintensiv. Deshalb wurde bereits vorgeschlagen, Behälter mit niedrigeren Temperatur- und Druckanforder ungen, in ein getrenntes Rohrleitungssystem einzuordnen und die hydraulische Verbindung zum Heizkreislauf nur während des Lade- und Entladeprozesses herzustellen (WP F 24 D/238 558,8). Bei Anlagen, die nach dem Verdrängungsspeicherprinzip arbeiten, ist

dazu jedoch eine separate und zusätzliche Druckhalteanlage erforderlich, die ebenfalls Investitionsaufwand erfordert und die Betriebskosten der Gesamtanlage erhöht. Durch die Hintereinanderschaltung der Behälter in den bekannten 7erdrängungsSpeicheranlagen werden zwar die Mischzonen relativ klein gehalten^ dafür tritt jedoch ein Druckverlust auf· Dadurch ist man gegenwärtig an Druckbehälter mit einem Fassungsvermögen von max.*

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250 m (stehend) bzw» 500 m (liegend) gebunden, so da£ die gesamte Speicheranlage aus. einer großen Zahl solcher 3ehälter besteht·.

Der Verzicht auf eine separate Druckhaltung für die Speicheranlage· war bisher nur für Y/echselspeicheranlagen vorgesehen, d»h. wenn dampfbeaufschlagte Speicherbehälter wechselweise gefüllt und geleert werden und das Dampfpolster des Behälters jeweils die Druckauflastung übernimmt· Das Erfordernis, dabei einen der Behälter stets leer zur Aufnahme von heißem oder kaltem Wasser vorzuhalten, wirkt sich dabei nachteilig auf die Speicherleistung der Gesamtanlage aus bzw· vergrößert die Zahl der Behälter· Anlagen nach diesem Prinzip erfordern immer eine Behälterzahl = 2. Mt DD-SP 154 035 (F 24 D/224 835) ist bereits eine Lösung bekannt geworden, um den Speichervorgang durch Kombination mit den Funktionen der Druckhaltung, des Yolumenausgleichs und der Netzwasserreserve kostengünstiger zu gestalten, wobei die entsprechenden Behälter mit gegenüber dem Heizkreis— lauf abgesenktem Druckniveau arbeiten· Da diese Speicheranlage nach dem Wechselspeicherprinzip arbeitet, sind ebenfalls Leer— kapazitäten vorzuhalten und die Regelungstechnik auf unterschiedliche Pumpenzulaufhöhen (veränderlicher Behälterfüllstand) auszulegen·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Wärmespeicherung in großen Warmevexsorgungssysteinen durch Absenkung des Speicherdruckes und ?erminderung der Behälterzahl material-» und investitionskostengünstiger als bisher zu gestalten,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, mit"deren Hilfe die Wärmespeicherung eines Heiznetzes mit etwa unter Atmosphärendruck bzw. unter niederem.

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überdruck stehenden Großbehältern von y. 500 xsr Fassungsvermögen realisiert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Zuströmleitungen eines an sich bekannten, zylindrischen, gegen die Außenluft abgedichteten und unter etwa Atmosphärendruck bzw. niederem Überdruck atehenden Großbehälters unmittelbar mit dem Yor- und Rücklauf des Heizkreislaufes verbunden, während die Abströmleitungen des Behälters erfindungsgemäß über einen Steuerbehälter mit dem Heizkreislauf verbunden sind». Der Steuerbehälter ist erfin— dungsgemäß, entsprechend der erforderlichen Druckdifferenz zwischen beiden, unterhalb des Wasserstandes des Speicherbehälters angeordnet. Das 3e- und Entladen des Speicherbehälters erfolgt über ansteuerbare Regelarmaturen jeweils in den Steuerbehälter, Um im Speicherbehälter während des Be- und Entladens eine gleichmäßige Strömung über den gesainten Behälterquerschnitt zu erreichen, ist dieser erfindungsgemäß mit oberen Einbauten für das Zu- und Abströmen des heißen und unteren Einbauten für das Zu- und Abströmen des kalten Speicherwassers versehen»

Das Abströmen von kaltem Wasser beim Ladevorgang bzw. von warmem Wasser beim Entladevorgang wird nach öffnen der entsprechenden Armaturen jeweils nur durch die statische Höhendifferenz zwischen dem Wasserstand im Speicherbehälter und dem im Steuerbehälter erreicht. Durch Regelung der Fördermenge wird erreicht, daß. der Wasserstand im Speicherbehälter stets konstant bleibt, und über dem oberen Zu- bzw. Abströmsystem liegt und damit die erforderliche Druckdifferenz vorhanden ist.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet damit die Verwendung von Behältern mit niedrigster Druckbeanspruchung, z.B. Tanks, als Speicher für das Heizmedium. Sie ist sowohl in Heißwasser als

als auch in Dempf/Kondensator eislaufen einsetzbar. Als Steuerbehälter kann bei entsprechender Anordnung auch die bereits vorhandene Nachspeiseeinrichtung des Heizkreislaufes mitgenutzt werden. Die Behälter werden im allgemeinen ein Volumen

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von 1000 m bis 10 000 nr haben und können, wenn es die Speicherkapazität der Anlage erfordert, in beliebiger Anzahl parallel zueinander geschaltet sein_o

Ausführungsb e ispi el

Die Erfindung soll, nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden. Hierzu zeigen

Fig· 1 die Darstellung der eriindungsgemäßen Einrichtung . für einen Heißwasserkreislauf

Fig· 2 die Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung für einen Dampf/Kondensatkreislauf

Zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Wirkung sind beide Ausführung sformen jeweils in Zusammenhang mit ihrer Funktion beschrieben. Jedes Beispiel ist nur mit einem Speicherbehälter dargestellt, wobei die Erfindung mit jeder beliebigen Anzahl zueinander parallel geschalteter Behälter realisierbar ist„

Beispiel 1

Die Speicheranlage umfaßt einen Großbehälter 2. Als Steuerbehälter 4 wird das Druckhaltegefäß des Heiznetzes mitgenutzt» Der Ladevorgang wird durch langsames Offenen der Armatur 1 eingeleitet« Das Medium wird über eine Beimischung auf eine entsprechende Temperatur und durch eine Reduzierung auf den zulässigen Druck gebracht» Es strömt über die Leitung b und die oberen Einbauten 10 in den Behälter 2, aus dem gleichzeitig kaltes Medium aufgrund der vorgegebenen Höhendifferenz über die unteren Einbauten 9, die Leitungen d und die Hegelarmatur 3 in den Behalter 4 abfließt· Die Hegelarmatur 3 wird über eine MSH-Steuereinheit 5 angesteuert. Eegelimpuls für die Steuereinheit 5 ist die Wasserstandsänderung im Speicherbehälter 2«, Der Wasserstand aolL

etwa konstant bleiben. Aufgrund des Abströmens von Medium über die Armatur 1 aus dem Netz wird eine Druckabsenkung im Netz erzielt, die über die Druckhaltung 6 sofort ausgeglichen wird, Dabei wird von den Druckhalte- oder Füllpumpen aus dein Behälter 4 abgespeist, der das wärme oder kalte Wasser aus dem Speicherbehälter 2 enthält. Der Entladevorgang verläuft nach dem gleichen Prinzip über die Armatur 7, die Zustromleitung a und die unteren Einbauten 9 in den Behälter 2 und über die oberen Einbauten 10, die Abströmleitung c und die mengengeregelte Armatur 8 in den Steuerbehälter 4»

Der Schutz des Speicherbehälters 2 im Havariefall gegen Überdruck erfolgt durch entsprechende Sicherheitseinrichtungen (Überlauf bzw. Sicherheitsventil) und der Schutz des Heiznetzes gegen Druckabsenkung durch schnellschließende Absperrarmaturen mit vorgegebenen SchlieBzeiten_o

Beispiel 2

Die Speicheranlage ist parallel zum Entgaser eines Dampf/Kbndensatkreislaufes geschaltet«,

Der Ladevorgang wird durch Offnen der Armatur 1 eingeleitete Das Medium wird über eine Beimischung auf eine entsprechende Temperatur und durch eine Reduzierung auf den zulässigen Druck gebracht. Es strömt über die oberen Einbauten 10 in den Behälter 2, aus dem gleichzeitig kaltes Medium über die unteren Einbauten und die Regelarmatur 3 in den Behälter 4 abfließt. Diese Regelarmatur 4 wird über eine MSR-Steuereinheit 5 angesteuert. Auch hier ist die Wasserstandsänderung der Regelimpuls. Durch da s Abströmen über die Armatur 1 aus der Speisewasserleitung, sinkt der Wasserstand im Entgaser und veranlaßt so eine höhere Förderleistung der Nachspeisepumpe. Der Entladevorgang wird durch Offnen der Armatur 7 bewirkt. Das kalte Wasser (Zusatzwasser oder Kondensat) strömt in den Behälter 2 und über die oberen Einbauten 10 und die Regelarmatur 8 fließt gleichzeitig eine gleiche Menge warmen Wassers aus dem Behälter 2 in den Steuerbehälter 4# Auch hier wird die Förderleistung der Nachspeisepumpe durch sinkenden Wasserstand im Entgaser verändert.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   ο Einrichtung zur Speicherung von Heizmedien, insbesondere Heizwasser, in Großbehältern, gekennzeichnet dadurch, daß die Zuatröinleitungen (a;b) eines gegen die Außenluft abgedichteten, unter niederem Überdruck stehenden Speicherbehälters (2) mit > 500 m fassungsvermögen unmittelbar mit dem Tor— und !Rücklauf des Hei ζ kreislauf es und seine Abströmleitungen (c;d) über einen Steuerbehälter (4) mit dem Heizkreislauf verbunden sind.
2. 2» Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Steuerbehälter (4) entsprechend der erforderlichen Druckdifferenz zum Speicherbehälter (2) unterhalb von dessem Wasserstand angeordnet und über ansteuerbare Regelarmaturen (3;8) mit diesem verbunden ist.

   3« Einrichtung nach Punkt: 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Steuerbehälter (4) die Nachspeiseeinrichtung des zugeordneten Heizkreislaufes mitgenutzt werden kann»

   4* Einrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Speicherbehälter (2) mit unteren Einbauten (9) für das Zu- und Abströmen von kaltem Wasser und oberen Einbauten (10) für das Zu- und Abströmen von warmem Wasser versehen ist und sein Wasserstand stets über den oberen Einbauten (10) liegt.

   5. Einrichtung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß als. Speicherbehälter (2) an sich bekannte Großbehälter, beispielsweise Tanks, mit einem Fassungsvermögen
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   von 1000 m bis 10 000 in , in beliebiger Anzahl, zueinander parallel geschaltet, eingesetzt werden können»

   - Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -