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Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Rücklaufes der Primärseite eines Wärmetauschers für eine Verbraucheranwendung, wie für eine Warmwasserbereitung, hin zu einem Heizkreislauf.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass bei bestehenden Warmwasserbereitungen der Wärmetauscher auf der Sekundärseite die Warmwasserzuführung und die Zirkulationsleitung anbindet. Auf der Primärseite wird der Zufluss als Vorlauf und Rücklauf direkt der Einspeisung zugeführt.
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Der Nachteil des Standes der Technik ist dadurch gegeben, dass die Energie des Rücklaufes aus einem bestehenden Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung über einen Einspeiser geleitet wird und nicht als zusätzliche Energiequelle noch nutzbar in eine schaltungstechnische Lösung integriert ist.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung eines Rücklaufes der Primärseite eines Wärmetauschers für eine Verbraucheranwendung, wie für eine Warmwasserbereitung, hin zu einem Heizkreislauf so zu realisieren, dass eine energiepolitische Effizient entsteht.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung eines Rücklaufes der Primärseite eines Wärmetauschers für eine Verbraucheranwendung, wie für eine Warmwasserbereitung, hin zu einem Heizkreislauf so zu realisieren, dass die vorhandene Wärmeenergie aus dem Rücklauf des Wärmetauschers in einen weiteren Prozess integriert wird.
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Die Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Patentanspruch 1 realisiert ist.
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Dabei wurde eine Anordnung eines Rücklaufes der Primärseite eines Wärmetauschers für eine Verbraucheranwendung, wie für eine Warmwasserbereitung, hin zu einem Heizkreislauf so entwickelt, dass der Rücklauf Verbraucher auf der Primärseite eines Wärmetauschers einen Mischpunkt zwischen einem Verteilpunkt des Rücklaufes Heizung eines Heizkreislaufes und einem Zugang eines Dreiwegemischers im Vorlauf Heizung bildet.
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Die Erfindung stellt sich in einer Teilanwendung einer an sich bekannten Warmwasserbereitungsanlage in Kombination mit einer Heizungsanlage dar. Dabei wird die Heizungsanlage vor den Wärmetauscher für die Warmwasserbereitung gestaltet. Die Warmwasserbereitung findet über einen an sich bekannten Wärmetauscher, vorzugsweise einen Plattenwärmetauscher, statt.
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Die Warmwasserbereitung ist auf der Sekundärseite mit einem Wärmetauscher, vorzugsweise einem Plattenwärmetauscher, gegeben, wobei die Temperatur des Warmwassers auf 60 °C erzeugt und über einen Verbrauch bzw. eine Zirkulationsleitung an den Rücklauf Sekundärseite in den Wärmetauscher eingespeist wird.
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Der Rücklauf des Wärmetauschers auf der Primärseite wird dann nicht wie gemäß dem Stand der Technik zum Einspeiser geleitet, sondern in den Kreislauf eines vorgeschalteten Heizungskreislaufes integriert. Dabei wird der Rücklauf der Primärseite des Wärmetauschers bei der Warmwasserbereitung eines Verbrauchers hin zu einem Mischpunkt geführt, welcher entsteht durch die Medienverbindung des Rücklaufes des Heizungskreislaufes aus einen Verteilpunkt und einer Verbindung zwischen dem Verteilpunkt Rücklauf Heizungskreislauf und Eingang eines Dreiwegemischers, welcher in den Vorlauf des Heizungskreislaufes integriert ist.
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Erfindungsgemäß wird somit der Rücklauf des Heizungskreislaufes mit dem Rücklauf des primärseitigen Ausganges des Wärmetauschers aus der Warmwasserbereitung in dem Mischpunkt gemischt und dem Zugang des Dreiwegemischers in dem Vorlauf des Heizkreislaufes energietechnisch zugeführt.
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Somit wird erreicht, dass aus energietechnischer Sicht der Rücklauf aus einem Verbraucher, wie zum Beispiel der Warmwasserbereitung oder einer weiteren heizungs- bzw. energietechnischen Anlage mit höherem Niveau, in den bestehenden Heizkreislauf integriert wird.
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Der Vorteil ist dadurch gegeben, dass die vorhandene Energie aus dem Rücklauf eines entsprechenden Verbrauchers in einen bestehenden Heizungskreislauf eingebracht wird und somit der Rücklauf hin zum Einspeiser danach eine niedrigere Temperatur aufweist. Die entsprechende Ausregelung der einzelnen Temperaturdifferenzen ist in dieser erfindungsgemäßen Darstellung nicht beschrieben, da sie als Stand der Technik zu betrachten ist.
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Die schaltungstechnische Lösung für die Einbindung des Rücklaufes eines Verbrauchers, wie zum Beispiel der Warmwasserbereitung oder einer anderen Energieeinspeisung mit höherem Niveau mit oder ohne einem Wärmetauscher oder Speicher, wird nun in bestehende an sich bekannte technische Lösungen für die Warmwasserbereitung zur Einspeisung, zum Beispiel über Fernwärmekompaktstationen oder Solaranlagen bzw. anderen Heizquellen wie Ölheizungen, eingebunden. Dabei wird erreicht, dass eine maximale Energieauslastung des bestehenden Vorlaufes der Einspeisung von 70 °C in Form der Warmwasserbereitung bzw. der Integration in den Heizkreislauf ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
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Es zeigen die
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1 eine Anordnung Rücklauf,
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2 eine kompakte Anlage und die
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3 eine kompakte Anlage mit Temperaturangaben.
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Aus der 1 ist die erfindungsgemäße Einbindung des Rücklaufes Verbraucher RL 1 in einen Mischpunkt 3 ersichtlich. Der Mischpunkt 3 wird gebildet aus einem Zufluss des Verteilpunktes 4, welcher in den Rücklauf Heizung RL 2 integriert und mit dem Zugang B eines Dreiwegemischers 2 verbunden ist. In dieser Medienverbindung wird der Mischpunkt 3 mit der Leitung Rücklauf Verbraucher RL 1 gebildet.
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Die angegebenen Temperaturen in der 1 zeigen, wie aus energietechnischer Sicht die Zuordnung des Rücklaufes Verbraucher RL 1 in den Heizkreislauf 6 stattfindet. Der Vorlauf Einspeisung VL 0 hat eine Temperatur von 70 °C und wird über den Verteilpunkt 5 hin zum Heizkreislauf 6 und zum Vorlauf Verbraucher VL 1 geleitet. Nach dem Verteilpunkt 5 ist ein Dreiwegemischer 2, vorteilhafterweise ein Dreiwegeventil, gegeben. Dieses weist einen Zugang A, einen Zugang B und einen Abgang AB auf. Über den Zugang A hin zum Abgang AB des Dreiwegemischers 2 wird über eine Pumpe 1 der Heizkreislauf 6 mit dem Vorlauf Einspeisung VL 0 bedient. Dabei ist hinter der Pumpe 1 zum Beispiel eine Temperatur von 50,7 °C in dem Vorlauf Heizung VL 2 gegeben. Der Rücklauf Heizung RL 2 weist eine Temperatur von 40 °C auf. In einem Verteilpunkt 4 wird dieses Rücklaufmedium aufgeteilt hin zum Rücklauf Einspeisung RL 0 und zur Verbindung zwischen Verteilpunkt 4 und dem Zugang B des Dreiwegemischers 2 im Vorlauf Heizung VL 2.
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In dieser Medienverbindung wird der Mischpunkt 3 integriert, wo der Rücklauf Verbraucher RL 1 angeschlossen ist. Der Rücklauf Verbraucher RL 1 weist zum Beispiel eine Temperatur primärseitig eines vorhandenen Wärmetauschers von 58 °C auf. Diese 58 °C werden in dem Mischpunkt 3 mit der Temperatur des Mediums des Rücklaufes Heizung RL 2 vermischt. Am Zugang B des Dreiwegemischers 2 ist somit eine Temperatur von 49,7 °C gegeben, welche mit dem Medium des Vorlaufes Einspeisung VL 0 gemischt wird.
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Es wird somit erreicht, dass über die Einspeisung in den Mischpunkt 3 des Rücklaufes Verbraucher RL 1 die überschüssige Energie in den bestehenden Heizkreislauf 6 mit eingebracht wird. Der energietechnische Effekt besteht darin, dass an dem Rücklauf Einspeisung RL 0 eine wesentlich tiefere Temperatur als 58 °C – wie sie gemäß dem Stand der Technik bisher gegeben war – vorhanden ist.
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In der 2 sind die Integration der erfinderischen Lösung aus der 1 und die diesseitige Beschreibung verdeutlicht.
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Gemäß 1 kann der Vorlauf Verbraucher VL 1 an eine Warmwasserbereitung mit vorhandener Zirkulationsleitung über einen Wärmetauscher stattfinden. Es kann aber auch eine Anbindung des Vorlaufes Verbraucher VL 1 an eine Heizung mit höherem Niveau erfolgen. In den praktischen Anwendungsfällen ist in jedem Fall ein Wärmetauscher mit der Primär- und der Sekundärseite geschaltet. Über der Primärseite wird dann der Rücklauf Verbraucher RL 1 mit ca. 58 °C zum Mischpunkt 3 der Medienverbindung zwischen Verteilpunkt 4 und Zugang B des Dreiwegemischers 2 geführt.
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Die 2 zeigt eine schaltungstechnische Anordnung der erfinderischen Lösung. Dabei wird eine Fernwärmekompaktstation beschrieben, welche dazu dient, einen Heizkreislauf 6 und eine sekundärseitige Warmwasserbereitung über einen Wärmetauscher 7 für die Verbraucher zu realisieren. Bei der Warmwasserbereitung muss erreicht werden, dass eine konstante Einspeisungstemperatur von 60 °C ausgeführt wird. Der Sekundärkreis am Wärmetauscher 7 stellt sich dadurch dar, dass durch den Verbrauch des Warmwassers und die bestehende Zirkulationsleitung ein Rücklauf Verbraucher RL 1 gegeben ist. Wichtig ist dabei, dass der Vorlauf Warmwasserbereitung VL W auf 60 °C eingestellt wird. Am Anschluss der Fernwärmekompaktstation ist Fernwärme mit dem Vorlauf Einspeisung VL 0 und dem Rücklauf Einspeisung RL 0 gegeben. Über einen Verteilpunkt 5 im Vorlauf Einspeisung VL 0 wird nun eine Abzweigung hin zu einem Heizkreislauf 6 ausgeführt. Dabei ist in dem Vorlauf Heizung VL 2 ein Dreiwegemischer 2 vorteilhafterweise in Form eines Dreiwegeventils integriert. Dieser Dreiwegemischer 2 besteht aus einem Zugang A, welcher mit dem Verteilpunkt 5 verbunden ist. Des Weiteren ist ein Abgang AB hin zu einer Pumpe 1 und zum Vorlauf Heizung VL 2 bis zur Heizungsanlage gegeben. Der Rücklauf Heizung RL 2 weist einen Verteilpunkt 4 auf. An diesem Verteilpunkt 4 ist eine Medienverbindung hin zum Zugang B des Dreiwegemischers 2 vorhanden. Innerhalb dieser Verbindung ist ein Mischpunkt 3 gegeben, welcher in Verbindung mit dem Rücklauf Verbraucher RL 1 ausgeführt ist. Dieser Rücklauf Verbraucher RL 1 ist der primärseitige Ausgang des Wärmetauschers 7, vorzugsweise eines Plattenwärmetauschers. Dieser Wärmetauscher 7 wird auch Nachwärmer genannt. Auf der Primärseite des Wärmetauschers 7 ist als Eingang der Vorlauf Verbraucher VL 1 gegeben und als Ausgang der Rücklauf Verbraucher RL 1. Auf der Sekundärseite sind der Ausgang Vorlauf Warmwasserbereitung VL W und der Rücklauf Zirkulation RL Z vorhanden. In dem Strang des Rücklaufes Zirkulation RL Z ist eine Pumpe 9 geschaltet.
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Zwischen der Pumpe 9 und dem Eingang zum Wärmetauscher 7 ist ein Mischpunkt 14 gegeben. Dieser Mischpunkt 14 wird eingespeist mit dem Ausgang eines Wärmetauschers 8 auf der Sekundärseite. Des Weiteren ist eine Zuführung Trinkwasser TW an der Sekundärseite des Wärmetauschers 8 gewährleistet. Somit sind der Wärmetauscher 7 und der Wärmetauscher 8 in Reihe geschaltet. Der Wärmetauscher 8 dient hierzu als Vorwärmer für ein zugeführtes Trinkwasser von ca. 10 °C an der Sekundärseite des Wärmetauschers 8. An der Primärseite des Wärmetauschers 8 ist im Strang des Rücklaufes Heizung RL 2 hinter dem Verteilpunkt 4 ein weiterer Verteilpunkt 12 gegeben. Dieser Verteilpunkt 12 dient zur Weiterleitung an eine Rückschlagklappe 11 bzw. zur Einspeisung der Sekundärseite des Wärmetauschers 8. Diese Einspeisung dient als Vorlauf für den Wärmetauscher 8. Der Rücklauf an der Primärseite des Wärmetauschers 8 ist über eine Pumpe 10 hin zu einem Mischpunkt 15 geleitet. Dieser Mischpunkt 15 setzt sich aus der eben dargestellten Zuführung aus der Pumpe 10 und den Ausgang der Rückschlagklappe 11 in dem Strang des Rücklaufes Heizung RL 2 zusammen. Über den Mischpunkt 15 wird das Medium hin zu dem Rücklauf Einspeisung RL 0 geführt. Der Vorlauf Einspeisung VL 0 ist über den Verteilpunkt 5 weiterführend zu einem Durchlassventil 13 bis hin zum Vorlauf Verbraucher VL 1 an den Wärmetauscher 7 geschaltet.
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Die 3 zeigt die schaltungstechnische Darstellung der erfinderischen Lösung mit den entsprechenden Temperaturangaben einer Fernwärmekompaktstation, wobei der Vorlauf Einspeisung VL 0 und der Rücklauf Einspeisung RL 0 an ein Fernwärmenetz geschaltet sind. Dabei beläuft sich die Temperatur des Vorlaufes Einspeisung VL 0 auf 70 °C. Über den Verteilpunkt 5 werden nun ein Heizkreislauf 6 und die Zuführung über ein Durchlassventil 13 hin zum Vorlauf Verbraucher VL 1 des Wärmetauschers 7 schaltungstechnisch ausgeführt. An dem Verteilpunkt 5 ist eine Abzweigung hin zum Heizkreislauf 6 als Vorlauf Heizung VL 2 gegeben. Nach dem Verteilpunkt 5 ist ein Dreiwegemischer 2 vorhanden und nachfolgend eine Pumpe 1 zur Förderung des Mediums. Die Temperatur nach dem Dreiwegemischer 2 liegt bei 50,7 °C Eingangstemperatur über den Vorlauf Heizung VL 2 in den Heizkreislauf 6. An den Vorlauf Heizung VL 2 sind entsprechende Heizungsanlagen angeschlossen. Bei dem berechneten Beispiel handelt es sich um 48 Wohneinheiten bei einer Außentemperatur von 0 °C.
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Aus dem Heizkreislauf 6 kommt ein Rücklauf Heizung RL 2 mit einer Temperatur von 40 °C. Es ist ein Verteilpunkt 4 gegeben, welcher in einer Medienverbindung steht mit dem Zugang B des Dreiwegemischers 2 im Vorlauf Heizung VL 2. Es wird eine Verteilung des Mediums in dem Rücklauf Heizung RL 2 über den Verteilpunkt 4 durchgeführt. In der Medienverbindung zwischen dem Verteilpunkt 4 und dem Zugang B des Dreiwegemischers 2 ist ein Mischpunkt 3 vorhanden. An diesem Mischpunkt 3 ist der Rücklauf Verbraucher RL 1 angeschlossen. Die Temperatur des beinhalteten Mediums beläuft sich auf ca. 58 °C. Über den Mischpunkt 3 werden die jeweiligen Medien gemischt, und es entsteht eine Temperatur des Mediums von 49,7 °C am Zugang B des Dreiwegemischers 2.
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Der Rücklauf Verbraucher RL 1 findet primärseitig von einem Wärmetauscher 7 statt und weist eine Temperatur von 58 °C auf. Ebenfalls an der Primärseite ist der Vorlauf Verbraucher VL 1 mit 70 °C anliegend. An der Sekundärseite des Wärmetauschers 7 ist ein Medium von 60 °C im Vorlauf Warmwasserbereitung VL W gegeben. Wichtig ist dabei, dass diese Temperatur von 60 °C im Vorlauf Warmwasserbereitung VL W konstant gehalten wird.
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Für die Nutzung der Warmwasserbereitung durch die jeweiligen Verbraucher ist eine Zirkulationsleitung hin zum Wärmetauscher 7 über einen Rücklauf Zirkulation RL Z mit einer zwischengeschalteten Pumpe 9 vorhanden. Die Eingangstemperatur am Rücklauf Zirkulation RL Z beläuft sich auf ca. 55 °C. Der Wärmetauscher 7 dient als Nachwärmer für die Warmwasserbereitung. In Reihe dazu ist ein weiterer Wärmetauscher 8 geschaltet. An der Sekundärseite wird Trinkwasser TW mit einer Temperatur von 10 °C eingespeist. Der Ausgang der Sekundärseite des Wärmetauschers 8 wird zum Mischpunkt 14 vor dem Eintritt des Rücklaufes Zirkulation RL Z über die Pumpe 9 in den Wärmetauscher 7 hergestellt. Über den Vorwärmer Wärmetauscher 8 wird das eingespeiste Trinkwasser TW mit 10 °C über den Wärmetauschprozess im Wärmetauscher 8 vorgewärmt und zugeführt über den Mischpunkt 14 hin zum Wärmetauscher 7 als Eingangsgröße sekundärseitig. An der Primärseite des Wärmetauschers 8 ist ein Vorlauf mit einer Temperatur von ca. 40 °C gegeben. Dieser Vorlauf wird realisiert über einen Verteilpunkt 12, welcher aus der Zuführung des Mediums in den Rücklauf Heizung RL 2 resultiert. Der Rücklauf Heizung RL 2 mit dem beinhalteten Medium wird über den Verteilpunkt 12 weitergeführt über eine Rückschlagklappe 11 hin zu einem Mischpunkt 15. In diesem Mischpunkt 15 fließt auch ein Medium, welches über den Wärmetauscher 8 primärseitig und einer Pumpe 10 eingeleitet wird. Dieses Medium hat ca. eine Temperatur von 20 °C primärseitig. Es handelt sich dabei um den Rücklauf aus dem Wärmetauscher 8 hin zum Mischpunkt 15. Vom Mischpunkt 15 aus findet eine Zuführung in den Rücklauf Einspeisung RL 0 statt. In dem beschriebenen Temperaturbeispiel wird in dem Rücklauf Einspeisung RL 0 eine Temperatur von 29,3 °C erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pumpe
- 2
- Dreiwegemischer
- 3
- Mischpunkt
- 4
- Verteilpunkt
- 5
- Verteilpunkt
- 6
- Heizkreislauf
- 7
- Wärmetauscher
- 8
- Wärmetauscher
- 9
- Pumpe
- 10
- Pumpe
- 11
- Rückschlagklappe
- 12
- Verteilpunkt
- 13
- Durchlassventil
- 14
- Mischpunkt
- 15
- Mischpunkt
- A
- Zugang
- B
- Zugang
- AB
- Abgang
- VL 0
- Vorlauf Einspeisung
- RL 0
- Rücklauf Einspeisung
- VL 1
- Vorlauf Verbraucher
- RL 1
- Rücklauf Verbraucher
- VL 2
- Vorlauf Heizung
- RL 2
- Rücklauf Heizung
- RL Z
- Rücklauf Zirkulation
- VL W
- Vorlauf Warmwasserbereitung
- TW
- Trinkwasser
