DD233368A1

DD233368A1 - Verfahren und anordnung zur thermischen wasseraufbereitung in warmwasserheizungen

Info

Publication number: DD233368A1
Application number: DD27203284A
Authority: DD
Inventors: Bernd Kleeberg; Karl-Heinz Roessler
Original assignee: Pieck W Wohnbauk Veb
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1986-02-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur thermischen Wasseraufbereitung in Warmwasserheizungen und findet Anwendung auf dem Gebiet der Heizung von Gebaeuden, insbesondere bei Warmwasser-Zentralheizungssystemen mit Vorlauftemperaturen bis 115C. Ziel der Erfindung ist eine thermische Wasseraufbereitung mit minimalem Material- und Arbeitszeitaufwand fuer deren Errichtung und Instandhaltung, welche sich energieoekonomisch betreiben laesst. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die thermische Warmwasseraufbereitung mit Warmwasser zu ermoeglichen. Diese Aufgabe wird geloest, indem das Frischwasser in einem Warmwasserbereiter auf 90-95C erwaermt wird und die sich hierbei loesenden Gase durch die Zufuhr von Stickstoff aus dem Warmwasserbereiter verdraengt werden. Zur Durchfuehrung dieses Verfahrens wurde eine Anordnung gefunden, die einen vollautomatischen Betrieb ermoeglicht. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur thermischen Wasseraufbereitung des Frischwassers zur Deckung der Leckverluste und findet Anwendung auf dem Gebiet der Warmwasserheizung bis 115⁰C, insbesondere bei Warmwasser-Zentralheizungssystemen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Warmwasserheizungsanlagen werden überwiegend mit Stahlheizflächen ausgerüstet. Zur Minderung der Korrosion dieser Heizflächen und somit zur Verlängerung der Lebensdauer derselben ist es erforderlich, die im Wasser gebundenen Gase, hauptsächlich Sauerstoff und Kohlenstoff, zu entfernen, wobei insbesondere der Sauerstoffgehalt dieses entgasten Wassers um ein Vielfaches unter dem des Trinkwassers liegt. Die Heizungsanlagen müssen demzufolge mit aufbereitetem, d.h., entgastem Wasser gefüllt und die Leckverluste mit der gleichen Wasserqualität nachgespeist werden. Bei Umformerstationen Hochdruckdampf/Warmwasser wird zur Füllung und Nachspeisung Kondensat verwendet, dessen Qualität grundsätzlich den Anforderungen entspricht.

In Kesselhäusern mit großer Leistung stehen ebenfalls spezielle, aufwendige Wasseraufbereitungsanlagen sowie Entgaser zur Verfügung.

Mit der Spezialisierung des Wohnungsbaues auf kleinere Standorte mit eigenem Heizhaus bzw. Heißwasseranschluß ist es notwendig, eine kleinere und kostengünstigere Entgasung vorzusehen. Da für derartige Zwecke die Entgasung mit Elektroenergie unwirtschaftlich ist, muß die Entgasung auf andere Art erfolgen.

Bekannt ist die Entgasung des im Heizungssystems (Sekundärkreislauf) vorhandenen Wassers derart, daß nach dem von einem primären Dampfkreislauf gespeisten Wärmetauscher ständig ein Teilstrom aus dem Sekundärkreislauf abgezweigt und einem Entgaser zugeführt wird. In diesem Entgaser wird der Teilstrom durch Dampf aus dem Primärkreislauf auf über 100⁰C erhitzt, wobei bei diesen Temperaturen die im Wasser gebundenen Gase frei werden und entweichen können. Wie bereits beschrieben, ist die Anwendung dieser Form der Entgasung des Wassers in Warmwasserheizungsanlagen nur möglich, wenn als Primär-Heizmedien Dampf zur Verfügung steht. Da durch die Nutzung der Fernwärme aus Heizkraftwerken im Primärkreislauf bzw. bei Heizhäusern kleinerer Leistung mitWarmwasserkesseln kein Dampf mehrzur Verfügung steht, sondern nur noch erhitztes Wasser, dieses jedoch nach Meinung der Fachwelt nicht für die Entgasung geeignet ist, weil der Bedarf an erhitztem Wasser sehr hoch ist, werden auf diese Art gespeiste Warmwasserheizungsanlagen ohne Entgasung des im System zirkulierenden Wassers betrieben. Nach DD-WP 156360 wird nun ei einem vorhandenen Primärkreislauf, bestehend aus erhitztem Wasser eines Femwärmenetzes, zunächst weiterhin ein Teiistrom aus dem Sekundärkreislauf entnommen, während aus dem Primärkreislauf ebenfalls ein geringer Teilstrom erhitzten Wassers abgezweigt wird, mit dem zunächst in einem indirekten Wärmeüberträger Niederdruckdampf erzeugt wird. Der Teilstrom aus dem Sekundärkreislauf wird danach durch den Primärrücklauf aus dem Niederdruckdampferzeugerin einem Wärmeübertrager vorgewärmt. Mit dem erzeugten Niederdruckdampf wird der vorerwärmte Teilstrom aus dem Sekundärkreislauf auf über 100⁰C erwärmt, bis die im Teilstrom enthaltenen Gase entweichen. Um die zur Entgasung notwendige Menge Niederdruckdampf so gering wie möglich zu halten, wird der zu entgasende Teilstrom aus dem Sekundärkreislauf auf mindestens 80⁰C vorgewärmt.

Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach DD-WP 156360 ist durch zwei zusätzliche kleine Wärmeübertrager gekennzeichnet, wobei sich der eine Wärmeübertrager zwischen dem Entgaser und dem Primärkreislauf und der zweite zwischen dem Entgaser und dem Sekundärkreislauf befinden, wobei beide Wärmeübertrager primärseitig in Reihe geschaltet und an den Primärkreislauf angeschlossen sind und der erste Wärmeübertrager in Durchflußrichtung ein Niederdruckdampferzeuger und der in Durchflußrichtung zvveite Wärmeübertrager ein Wassererhitzer ist. Der aus dem Sekundärkreislauf abgenommene Teilstrom gelangt sekundärseitig in den als Wassererhitzer ausgebildeten Wärmeübertrager, wird in diesem vorgewärmt und gelangt von hier vorgewärmt zum Entgaser. Im Entgaser wird dieser vorgewärmte Teilstrom durch den Niederdruckdampf, der mittels Primärkreislauf erzeugt wurde, so weit erhitzt, daß die in ihm enthaltenen Gase frei werden und entweichen können. Der entgaste Teilstrom wird wieder in den Sekundärkreislauf eingespeist.

Diese im DD-WP 156 360 beschriebene Lösung ermöglicht zwar die thermische Entgasung des aus dem Sekundärkreislauf entnommenen Teilstromes, obwohl vom Heizwerk im Primärkreis nur Warmwasser zur Verfugung steht, erfordert jedoch einen beträchtlichen technischen Aufwand, um auf die bekannte Art und Weise die Entgasung mittels Niederdruckdampf durchzuführen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Entgasung des Wassers des Sekundärkreislaufes bei Warmwasserheizungsanlagen mit minimalem Aufwand an Material und Arbeitszeit zu erreichen und gleichzeitig energieökonomisch die Erhöhung der Lebensdauer der im Heizungssystem installierten Geräte und Aggregate zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

3er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens zu entwickeln, velche es ermöglichen, bei Heizungsanlagen, deren Primärkreislauf ein Heißwasserkreislauf ist, oder bei /Varmwasserkesselanlagen die erforderlichen Frischwassermengen zur Deckung der Leckverluste mittels Warmwasser hermisch derart zu entgasen, daß die Mindestanforderungen an die Qualität des Heizwassers, insbesondere in bezug auf den Sauerstoffgehalt, eingehalten werden.

irfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Warmwasserbereiter das nachzuspeisende Frischwasser, )eispielsweise aus dem Trinkwassernetz, mittels Warmwasser mit maximal 115°C bei einem Druck von 0,01-0,05MPa, vorzugsweise 0,02MPa, auf eine Temperatur von 90-95⁰C erwärmt wird, bis die im Frischwasser gebundenen Gasesich lösen ind durch Zufuhr von Stickstoff in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration im Warmwasserbereiter aus diesem verdrängt verden.

)ie Erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem temperaturabhängig geregelten Varmwasserheizungskreislauf ein Warmwasserbereiter zur Entgasung angeordnet ist, dem eingangsseitig die ^:rischwasserzuführung zugeordnet ist und der ausgangsseitig eine Verbindung zum Ausdehnungsgefäß aufweist, wobei hier >Jachspeisungen zwischengeschaltet sind und für die Abführung des gelösten Gases und zur Vermeidung der erneuten Sauerstoffaufnahme aus der Atmosphäre ein Sicherheitsstandrohr im Bereich des Gaspolsters des Warmwasserbereiters ingeordnet ist, sowie eine Stickstoffzuführung und eine Meßstrecke für den Sauerstoffgehalt dem Warmwasserbereiter ugeordnetsind.

tasführungsbeispiel

)ie Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Herbei zeigt

^:igur1: Schematische Anordnung der Entgasung

η einem Warmwasserheizungskreislauf ist eine Wasseraufbereitungsanlage, bestehend aus einem Zwischenbehälter 8 mit !chwimmerventil 9, einem Warmwasserbereiter mit Heizregister 2 und einem an diesem angeordneten Sicherheitsstandrohr 3 owie ein Druckhalte- und Ausdehnungsgefäß 1°angeordnet. Zwischen dem Warmwasserbereiter 2 und dem Druckhalte- und Ausdehnungsgefäß 1 sind Nachspeisepumpen 11 und ein Wasserzähler mit elektrischer Impulseinrichtung 12 eingeordnet. Der Varmwasserbereiter 2 weist Anschlüsse für Stickstoff St mit Druckminderer 7 und Magnetventil 6, für eine iauerstoffmeßeinrichtung 14, verbunden mit einer Analysepumpe 13, die sich zwischen Stickstoffanschluß Stund dem Anschluß für das Sicherheitsstandrohr 3 befindet, für Trinkwasser aus dem Zwischenbehälter 8 mit Wasserstandsanzeiger 15 nd Flüssigkeitsstandregler 10, und für das Heizregister im Warmwasserbereiter 2, dem ein Magnetventil 5 mit [ontaktthermometer 4 zugeordnet und mit dem Heiznetz verbunden ist, auf. Im Überlauf des Zwischenbehälters 8 befindet sich in Flüssigkeitsstandregler 10.

)iese Anordnung dient der Aufbereitung von Trinkwasser durch thermische Entgasung mittels Warmwasser und der Jachspeisung der Leckverluste in Warmwasserheizungsanlagen. Hierbei wird das Trinkwasser TW in einen Zwischenbehälter 8 eleitet, wobei über ein Schwimmerventil 9 der Wasserstand in einer bestimmten Höhe H über dem Wasserstand des Varmwasserbereiters 2 konstant gehalten wird. Damit wird ein Überdruck zur Vermeidung einer erneuten Luftzufuhr im Varmwasserbereiter 2 erzeugt, wobei der Gegendruck durch das Sicherheitsstandrohr 3 gehalten wird. Der Überlauf des wischenbehälters 8 bindet zur Gewährleistung der Funktion des Sicherheitsstandrohres 3 in der Höhe h über dem Wasserstand I ein und hat an seinem unteren Ende einen Stauraum, der mit einem Blindflansch versehen ist und über eine in diesem ngeordnete Bohrung kleinere Wassermengen abfließen läßt, während bei größeren Wassermengen durch den entstehenden :ückstau ein Alarm mittels dem Flüssigkeitsstandregler 10 ausgelöst wird. Zusätzlich wird der Überlauf oberhalb des tauraumes seitlich fortgeführt.

Om Zwischenbehälter 8 gelangt das Trinkwasser in den Warmwasserbereiter 2. Hier erfolgt durch Aufheizung des Trinkwassers uf 90-95⁰C durch in dem Heizregister zirkulierenden Warmwassers mit einem Druck von 0,2 MPa und einer Maximaltemperatur on 115⁰C die thermische Entgasung. Dabei wird der im Trinkwasser gebundene Sauerstoff freigesetzt. Die Regelung der Wärmezufuhr erfolgt in Abhängigkeit von der abgeführten Wassermenge, wobei der Wasserzähler 12 bei einer bestimmten i/assermenge den Impuls für das Öffnen des Magnetventiles 5 gibt. Bei Erreichen der Entgasungstemperatur gibt das ontaktthermometer 4 unter Einbeziehung einer Zeitverzögerung für die vollständige Entgasung der im Warmwasserbereiter 2 efindlichen Wassermenge den Impuls zum Schließen des Magnetventiles 5.

ι bestimmten Zeitintervallen wird die Analysepumpe 13 zugeschaltet, um den Sauerstoffgehalt im Gasraum des i/armwasserbereiters 2 über ein Sauerstoffmeßgerät 14 zu messen. Ist der Sauerstoffgehalt über dem zulässigen Wert, öffnet as Magnetventil 6 in der Stickstoffleitung St und es erfolgt eine Durchspülung des Gasraumes. Der Stickstoff wird über das icherheitsstandrohr 3 abgeleitet. Das Druckminderventil 7 dient der Anpassung der Druckverhältnisse von Stickstoff und der ntgasungsanlage. Ist der Minimalwert des Sauerstoffgehaltes erreicht, wird über das Sauerstoffmeßgerät 14 das Magnetventil geschlossen. Das thermisch entgaste Wasser wird über die Nachspeisepumpen 11 dem Druckh~lte-und Ausdehnungsgefäß 1, nd damit dem Heizungskreislauf, zugeführt, wobei als Trockenlaufschutz für die Pumpen 11 ein Flüssigkeitsstandregler 10 orgesehen ist.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur thermischen Wasseraufbereitung in Warmwasserheizungen, insbesondere von Trinkwasser, dadurch gekennzeichnet, daß das nachzuspeisende Frischwasser mittels Warmwasser mit maximal 115°Cbei einem Druck von 0,01-0,05 MPa, vorzugsweise 0,02 MPa, in einem Warmwasseraufbereiter auf eine Temperatur von 90-95⁰C erwärmt wird und die sich bei dieserTemperaturaus dem Frischwasser lösenden Gasedurch Zufuhrvon Stickstoff in Abhängigkeitvon der Sauerstoffkonzentration im Gasraum dieses Warmwasserbereiters aus diesem verdrängt werden.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Warmwasserheizungskreislauf ein Warmwasserbereiter (2) zur Entgasung angeordnet ist, dem eingangsseitig die Frischwasserzuführung zugeordnet ist und der ausgangsseitig eine Verbindung zum Druckausgleich- und Ausdehnungsgefäß (1) aufweist, wobei hier Nachspeisepumpen (11) zwischengeschaltet sind und für die Abführung des gelösten Gases und zur Vermeidung der erneuten Sauerstoffaufnahme aus der Atmosphäre ein Sicherheitsstandrohr (3) im Bereich des Gasraumes des Warmwasseraufbereiters (2) angeordnet ist, sowie eine Stickstoffzuführung (St) und eine Meßstrecke (13/14) für den Sauerstoffgehalt dem Warmwasserbereiter zugeordnet sind.

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