DE10259462A1

DE10259462A1 - Vorgefertigtes Wärmeübergabemittel

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Publication number: DE10259462A1
Application number: DE10259462A
Authority: DE
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: DE10259462B4; FR2849912B1; FR2849912A1; DE10262112B4

Abstract

Für eine Wasser/Wasser-Wärmeübergabestation ist ein kompaktes Wärmeübergabemodul 2 mit einem Plattenwärmetauscher 35 geschaffen, an dessen primärseitigen und sekundärseitigen Vorlauf- und Rücklaufanschlüssen 38, 39, 41, 42 jeweils eine Messkammer 46, 47, 65, 66 vorgesehen ist, um mittels Sensoren P, T die wichtigsten Betriebsparameter zur Steuerung des Wärmeumsatzes zu erfassen. Die auf der Primärseite bzw. Sekundärseite angeordneten Messkammern 46, 47 bzw. 65, 66 sind jeweils zu einer Messkammereinheit 43 bzw. 44 zusammengefasst. DOLLAR A Die Messkammereinheiten 43, 44 bilden Tragsäulen 33, 34, die mit einer Grundplatte 31 starr und tragend verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich können die Messkammereinheiten 43, 44 eine Entgasungs- und/oder Entschlammungseinrichtung 85 enthalten, um in dem Heizungswasser mitgeführte Gase bzw. Schlamm auszufiltern. Durch die Mehrzweck-Messkammern 46, 47, 65, 66 wird Bauraum ebenso eingespart wie Zeit und Kosten für Installation und Wartung.

Description

Bei Fernwärmesystemen mit indirekter Wärmeversorgung wird ein in einer Fernheizungsanlage erzeugter, in einem primären Kreislauf geführter Wärmeträger, bspw. Dampf oder Heißwasser, dazu benutzt, einen in einem getrennten, sekundären Kreislauf geführten Wärmeträger, insbesondere Wasser aufzuwärmen. Der sekundäre Kreislauf enthält einen oder mehrere Wärmeverbraucher, wie eine Warmwasserheizungsanlage, Warmwasseraufbereitungsanlage oder Maschinen, die über das Heizwasser mit Prozesswärme zu versorgen sind.
Als Schnittstelle zwischen den beiden Kreisläufen dienen Wärmeübergabestationen, die meist im Keller oder einem Heizraum eines Gebäudes aus vielen Komponenten aufgebaut sind. Die Hauptkomponente bildet ein Wärmetauscher, in dem die Wärmeenergie dem primären Wärmeträger entzogen und dem sekundären Wärmeträger zugeführt wird. Der Wärmetauscher ist über Rohrleitungen einerseits an die Anschlüsse zum Fernwärmeversorgungsnetz und andererseits an die zu den Verbrauchern führenden Rohre angeschlossen. An den Rohrleitungen sind die für den Betrieb der Wärmeübergabestation erforderlichen Armaturen, wie Regel- oder Absperrventile, Sicherheitsventile, Schmutzfänger, Umlaufpumpen sowie Sensor-, Mess- und Anzeigeeinrichtungen montiert. Es ist erforderlich, Systemzustände bzw. Betriebsparameter fortlaufend zu. überwachen, um sowohl eine hohe Betriebssicherheit als auch eine möglichst gute Energieausnutzung sicherzustellen. Dies insbesondere bei Plattenwärmetauschern, weil diese besonders überhitzungsempfindlich sind.
Aufgrund der zahlreichen Komponenten gestaltet sich der Aufbau einer Wärmeübergabestation schwierig und erfordert fachmännisches Wissen und Können. Die einzelnen Komponenten müssen lagerichtig zusammengeschweißt oder zusammengeschraubt, die Armaturen und Sensoren für eine zuverlässige Betriebssteuerung an richtiger Stelle eingebaut werden. Die gesamte Station wird an einem Stand- oder Wandrahmen gehängt. Die resultierende Anordnung ist oft wenig übersichtlich und schwer zugänglich, was nicht nur die Installation sondern auch die Durchführung erforderlicher Wartungsarbeiten erschwert.

Aus der DE 196 18 415 C2 , die auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung zurückgeht, ist eine integrierte Wärmetauschereinheit zur Übertragung von Wärme von Wasser auf Wasser bekannt, die einen Plattenwärmetauscher, eine Steuer- und Regeleinrichtung zur Steuerung des Betriebs des Plattenwärmetauschers und mehrere integrierte Messkammern aufweist und die zu einer anschlussfertigen Baueinheit vormontiert ist. Eine erste Messkammer ist an dem primärseitigen Vorlaufanschluss unmittelbar an dem Wärmetauscher und eine weitere Messkammer an dessen primären Rücklaufanschluss angebracht. Entsprechende Messkammern sind auch an den sekundären Vorlauf- und Rücklauf anschlüssen vorgesehen. Jede Messkammer weist einen von dem jeweiligen Wärmeträger durchströmten Innenraum und mehrere Sensoren auf, die Druck- oder Temperatur in den entsprechenden Anschlussleitungen des Wärmetauschers erfassen.

Die vorbekannte Wärmetauschereinheit hat sich in der Praxis bewährt. Als vorgefertigtes Modul erleichtert es den Aufbau einer Wärmeübergabestation, indem vor Ort lediglich die Rohrleitungen und Armaturen anzuschließen sind. Die Sensoren sind an geeigneten Stellen nahe des Wärmetauschers angeordnet.

Diese Wärmetauschereinheit wird aber an einem Trägerrahmen an die Wand gehängt und ist daher von der Wandseite her nicht zugänglich. Wartungsarbeiten sind relativ umständlich und teuer. Auch die Heranführung der Versorgungsleitungen oder ein Austausch des Plattenwärmetauschers ist durch die Wandmontage eingeschränkt, zumal der Wärmetauscher zusätzlich die Messkammern trägt.

In der Praxis hat sich außerdem gezeigt, dass die von dem Wärmeträger Wasser mitgeführten Gase äußerst schädlich sind. Die Gase werden durch Stopfbuchsen von Armaturen, Rohr- oder Flanschverbindungen aufgenommen, durch chemische Vorgänge zwischen den Rohren und dem Wasser gebildet und durch chemische Substanzen hervorgerufen, die dem Wasser zum Korrosionsschutz für das Rohrleitungsnetz beigegeben werden. Gasbläschen setzen sich in den Spalten zwischen den Wärmeübertragungsplatten ab und wirken isolierend und korrodierend. Außerdem führen die Gase zu chemischen Reaktionen, die Schlamm, bspw. Magnetit oder Hämatit, erzeugen. Der Schlamm setzt sich ebenfalls in dem Plattenwärmetauscher ab und beeinträchtigt ebenso wie die Gase die Funktionsfähigkeit der Wärmeübergabestation. Bei höheren Heizleistungen nimmt die Gas- und Schlammbildung stark zu, so dass Maßnahmen zur Entgasung und Entschlammung erforderlich sind. Der Plattenwärmetauscher muss regelmäßig gewar tet werden oder ist bedarfsweise auszutauschen.

Vor diesem Hintergrund setzt die vorliegende Erfindung ein und stellt sich zur Aufgabe, ein kompaktes Wärmeübergabemodul mit einem Wärmetauscher zu schaffen, das eine schnelle und leichte Installation und Instandhaltung einer Wärmeübergabestation ermöglicht. Insbesondere sollte die resultierende Wärmeübergabestation einfach und übersichtlich aufgebaut sein und zuverlässig und sicher arbeiten.

Diese Aufgabe wird durch das Wärmeübergabemodul nach Anspruch 1 und nach Anspruch 7 gelöst.

Die Erfindung knüpft an dem Konzept an, eine Wärmeübergabeeinheit mit einem Wärmetauscher und wenigstens einer zugehörigen Messkammer als vorgefertigte Baueinheit in Modulbauweise auszuführen. Die Messkammer ist an einem der Anschlüsse des Wärmetauschers in dessen unmittelbarer Nähe angebracht und enthält zur Überwachung des Wärmetauschers und zur zuverlässigen Betriebssteuerung erforderliche Messwertgeber. Aufgrund der somit zur Messwerterfassung optimal festgelegten Positionen der Messwertgeber können genaue Messwerte in Bezug auf Druck, Temperatur, Durchsatz und/oder sonstige Betriebsparameter erhalten und vorgegebene Betriebsbedingungen des Wärmetauschers sehr genau eingehalten werden, was insbesondere für Plattenwärmetauscher von Bedeutung ist. Der Einbau von einzelnen Sensoren vor Ort erübrigt sich, und damit verbundene fehlerhafte Positionierungen können vermieden werden.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Messkammer in eine Tragsäule integriert oder bildet eine solche zum Aufstellen auf einer Unterlage, bspw. einer Grundplatte oder einer Bodenplatte des Aufnahmeraums eingerichtete Tragsäule. Die Tragsäule ist über die mit den Messkammern verbundenen Anschlüsse des Wärmetauschers mit diesem starr ver bunden, so dass der Wärmetauscher im aufgestellten Zustand von der Tragsäule sicher gestützt oder gehalten ist. Vorteilhafterweise wird die Messkammer zusätzlich zu ihrer Funktion, Betriebsparameter zu erfassen, auch als Trägerelement genutzt. Durch die kombinierte Träger-Messkammer wird die Anzahl der Funktions- und Montagekomponenten der Wärmeübergabestation minimiert und der Platzbedarf verringert. Dies ermöglicht den Aufbau einer kompakten Wärmeübergabestation mit einer übersichtlichen Anordnung.

Das erfindungsgemäße Wärmeübergabemodul kann praktischen Montageerfordernissen entsprechend an jeder beliebigen Stelle in dem Aufnahmeraum schnell aufgestellt werden. Stand- oder Wandrahmen sind nicht erforderlich, wenngleich ein Chassis als Transporthilfe und zur zusätzlichen Sicherung an einer Wand vorgesehen werden kann. Es kann von allen Seiten des Wärmeübergabemoduls her Zugang geschaffen werden, was die Handhabung erleichtert. Dies insbesondere wenn sowohl auf der Primär- als auch auf der Sekundärseite eine mit einer Messkammer versehene Tragsäule vorgesehen ist, so dass der Wärmetauscher allein von den Tragsäulen gehalten ist. Beim Ausbau des Wärmetauschers zwecks Reinigung, Wartung oder Austausch kann dieser ohne weiteres von der oder den an der Unterlage verankerten Messkammern getrennt werden. Leitungsrohre bleiben von der jeweiligen Tragsäule gestützt, und auch die Sensoren und elektrische Leitungsverbindungen müssen nicht entfernt werden. Insgesamt können durch eine anschlussfertige Vormontage sowohl Aufwand als auch Zeit und Kosten bei Installations- und Wartungsarbeiten eingespart werden.

Das erfindungsgemäße Wärmeübergabemodul kann auch für eine Wasser/Wasser-Wärmeübergabestation mit hoher Wärmeübertragungsleistung von bspw. sogar mehr als 500 kW verwendet werden. Auch leistungsstärkere, größere Wärmetauscher werden durch die Tragsäulen sicher gehalten. Für größere Wärmetau scher ist lediglich der Abstand zwischen den Tragsäulen zu erhöhen. Ein Umrüsten ist auch nachträglich leicht möglich. Da bei größeren Wärmeübertragungsleistungen auf Entgasung und Entschlammung nicht verzichtet werden sollte, können hierzu erforderliche Geräte wegen der Anordnung auch an der Rückseite des Wärmetauschers eingebaut sein. Außerdem lässt sich der Wärmetauscher jederzeit leicht reinigen.

Vorzugsweise ist das Wärmeübergabemodul bereits vom Hersteller auf einer stabilen Grundplatte vormontiert, d.h. die Tragsäule oder Tragsäulen an dieser angebracht. Das Modul lässt sich dann z.B. mit einem Hubwagen befördern, leicht transportieren und am Zielort aufstellen. Die Messkammern können über geeignete Füße, vorzugsweise aus Stahl, einen Sockel oder sonstige Stützmittel auf der Grundplatte aufgestützt sein. Vorzugsweise sind sie an dieser angeschraubt.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind eine erste und zweite Tragsäule an gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauschers angeordnet, so dass dieser dazwischen schwebend gehalten ist. Der Wärmetauscher ist auch von unten zugänglich. Andere Konfigurationen sind jedoch auch möglich.

Die Anschlussleitungen zwischen den Messkammern und dem Wärmetauscher können sehr kurz gehalten werden. Zur Verbindung können bauraumsparend Flansch- oder vorzugsweise Schraubverbindungen verwendet werden, die bedarfsweise leicht zu lösen sind. Eine platz- und materialsparende Schweißverbindung ist jedoch ebenfalls denkbar.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die wenigstens eine Messkammer oder eine der Messkammern zusätzlich mit einer Entgasungseinrichtung und/oder Entschlammungseinrichtung versehen. Die Entgasungseinrichtung dient zum Absondern von Gasen, die in dem primären oder sekundären Wär meträger Wasser enthalten sind. Die Entschlammungseinrichtung dient zum Abscheiden von Schlamm aus dem Wasser, wobei zu dem Schlamm hier die in dem Wärmeträger mitgeführten festeren, insbesondere mikroskopisch kleinen Teilchen, vor allem Magnetit (Fe₃O₄) , Hämatit (Fe₂O₃) oder dgl. zählen. Auch hier erfüllt die Messkammer zusätzlich zu der Erfassungsfunktion gleichzeitig noch eine weitere Funktion, nämlich für die Entgasung bzw. Entschlammung des Wassers zu sorgen, so dass eine kombinierte Filter- und Messkammer geschaffen ist.

Die Anzahl, Anordnung und Ausgestaltung der Messkammern ist abhängig von den jeweiligen Anforderungen zu wählen. Für eine genaue Überwachung und Steuerung der Betriebsbedingungen ist es vorteilhaft, die Parameter in dem zu dem Wärmeverbraucher führenden sekundären Vorlauf und gegebenenfalls in dem primären Vorlauf zu erfassen. Wenn die beiden Vorlaufmesskammern im oberen Bereich des Wärmetauschers angeordnet sind, können die nach oben steigenden Gasbläschen in den Messkammern gesammelt, bedarfsweise nach außen abgeführt und wirksam von dem Wärmetauscher abgehalten werden. Eine Entschlammungseinrichtung in der primärseitigen Vorlaufmesskammer hilft, den Schlamm in dem primären Wärmeträger am Eindringen in den Wärmetauscher zu hindern. Entsprechend kann die Integration einer Entschlammungseinrichtung in der sekundären Rücklaufmesskammer sinnvoll sein.

In einer vereinfachten Ausführungsform insbesondere für Dampffernwärmesysteme reicht eine einzelne Entgasungseinrichtung in einer sekundärseitigen Messkammer aus. Dadurch wird auch eine Schlammbildung auf der Sekundärseite wirksam vermindert. In anderen Anwendungen, z.B. wenn für die Entgasung an anderer Stelle gesorgt ist, kann lediglich eine Entschlammungseinrichtung erforderlich sein. Günstig ist, wenn mittels der Messkammern sowohl für die Entgasung als auch für die Entschlammung vorzugsweise in beiden Kreisläufen gesorgt wird.

Durch die Integration einer Entgasungs- und/oder Entschlammungseinrichtung in die Messkammern kann das Bauvolumen einer Wärmeübergabestation noch weiter verringert werden. Der Einbau solcher Einrichtungen vor Ort in die Rohrleitungen hinein erübrigt sich. Installationskosten können verringert werden. Durch die günstige Positionierung dieser Einrichtungen in den Messkammern können Ablagerungen und darauf zurückzuführende Beeinträchtigungen und Schäden des Wärmetauschers wirksam verhindert werden. Die Wartungsintervalle und die Lebensdauer des Wärmetauschers können dadurch verlängert werden. Jedenfalls kann eine Wärmeübergabestation mit einer geordneten und übersichtliche Anordnung geschaffen werden, die zuverlässig arbeitet, kompakt aufgebaut und wartungsfreundlich ist.

Die hier erwähnten Vorzüge beider erfindungsgemäßer Aspekte lassen sich besonders vorteilhaft nutzen, wenn als Wärmetauscher ein Plattenwärmetauscher verwendet wird. Plattenwärmetauscher bauen vorteilhafterweise relativ klein bei hohen Wärmeübertragungsleistungen, sind jedoch überhitzungsempfindlicher als bspw. Rohrbündelwärmetauscher und häufiger zu warten. Die Messkammern sorgen für präzise Messwerterfassung und Einhaltung von Betriebsparametern. Sowohl in der Bauweise mit Tragsäulen als auch mit integrierter Entgasung und/oder Entschlammung wird hohe Übersichtlichkeit, Wartungsfreundlichkeit und Zuverlässigkeit sichergestellt.

Es kann insbesondere ein Standard-Plattenwärmetauscher verwendet werden, der für einen breiten Einsatzbereich, d.h. für Wärmeübertragungsleistungen zwischen bspw. 50 und 1.000 kW geeignet ist. Die Leistungsbegrenzung erfolgt dann durch die Regelungstechnik, also die Auslegung der Regelarmaturen und bspw. ein auf die Bedürfnisse des Anlagenbetreibers ausgerichtetes Steuerungsprogramm einer zentralen Steuer- und Regeleinheit. Der Betreiber kann informiert werden, wenn der Leistungsbedarf einen zuvor festgelegten Sollwert überschreitet.

Beide erfindungsgemäße Maßnahmen lassen sich aber auch auf andere Wärmetauschertypen, z.B. Rohrbündelwärmetauscher oder Glattrohrwärmetauscher verwenden. Außerdem können abhängig von dem jeweiligen Einsatzzweck günstige Materialien für den Wärmetauscher zum Einsatz kommen, wie bspw. Edelstahl im Fall einer Warmwasserbereitung, die hohe Reinheit des Wassers erfordert, oder Kupfer mit hoher Wärmeleitfähigkeit im Falle einer Warmwasserheizung.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn beide erfindungsgemäße Konzepte vereinigt werden. In diesem Fall ist ein Wärmeübergabemodul geschaffen, zu dem vorzugsweise zwei Tragsäulen mit darin integrierten Messkammern gehören, die an den Vorlaufbzw. Rücklaufanschlüssen des Wärmetauschers angeschlossen sind, diesen vorzugsweise frei tragen und eine Entgasungs- und/oder Entschlammungseinrichtung enthalten.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist jedem Anschluss des Wärmetauschers eine Messkammer mit Sensoren zugeordnet. Die Messkammern sind untereinander in Form und Größe im Wesentlichen gleich ausgebildet. Die eine jeweilige Tragsäule bildenden Messkammern sind jeweils übereinander angeordnet und durch eine druckdichte und wärmeisolierende Wand voneinander getrennt. Die Messkammern weisen vorzugsweise einen abnehmbar gehaltenen dichtend verschließbaren Deckel oder einen Wandabschnitt auf, der Zugang zu der jeweiligen Messkammer ermöglicht. Die Tragsäulen können kostengünstig industriell vorgefertigt sein und mit dem Wärmetauscher zusammen auf eine Grundplatte vormontiert sein.

Wenn eine Gruppe von Verbrauchern mit Heizwasser zu versorgen ist, können die sekundärseitigen Messkammern als Verteiler oder zum Umschalten zwischen den Verbrauchern als eine hydraulische Weiche ausgebildet sein.

Zur Ausbildung einer Entgasungs- bzw. Entschlammungseinrichtung ist in der Messkammer eine Umlenkreinrichtung, beispielsweise in Form eines an dem Deckel gehaltenen Umlenkblechs vorgesehen, das die Messkammer in zwei Teilkammern unterteilt und eine Durchflussöffnung für den durchströmenden Wärmeträger definiert. In dem Einströmbereich bspw. der in dem primären Vorlauf und dem sekundären Rücklauf angeordneten Messkammern ist ein Filterelement zum Ausfiltern von Gas und/oder Schlamm, vorzugsweise ein Tiefenfilter aus Vlies, vorgesehen. Zur Abführung von an dem Filterelement gelösten, nach oben steigenden und sich dort sammelnden Gasbläschen dient vorzugsweise ein Ventil, das entweder von Hand oder von einer Steuer- oder Regeleinrichtung gesteuert automatisch geöffnet werden kann. Der mitgeführte Schlamm lagert sich an dem Filterelement ab, das über den abnehmbaren Deckel aus der Messkammer entnommen, gereinigt und wieder eingesetzt werden kann. Auf diese Weise kann dafür gesorgt werden, dass auf beiden Seiten nur „gereinigter" Wärmeträger in den Wärmetauscher eintritt.

Wie das Entgasen kann auch das Entschlammen automatisiert erfolgen, wozu ein Motorstellventil dienen kann, das eine Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum der Messkammer und dem Abfluss ermöglicht. Das Ventil ist so dimensioniert, dass im geöffneten Zustand eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des in die Messkammer einströmenden Wärmeträgers entsteht und das durchspülte Filterelement gründlich gereinigt wird.

Insbesondere im Zusammenhang mit der automatischen Entschlammung ist eine Vorrichtung zum automatischen Nachspeisen von Wasser insbesondere in dem Sekundärkreislauf sinnvoll. Hierzu kann eine Messkammer über ein Motorstellventil mit einer Wasserquelle verbunden sein. Wenn mit Hilfe eines der Sensoren erfasst ist, dass der Druck übermäßig gefallen ist, veranlasst die zentrale Steuer und Regeleinrichtung, dass ein Antriebsmittel das Ventil öffnet, um Wasser nachzuspeisen.

Die zur Entgasung und/oder Entschlammung benötigten Filter, Ventile und Antriebsmittel, die Messwertgeber und gegebenenfalls weitere Mess- und Anzeigemittel sind vorzugsweise bereits werkseitig an den Messkammern vormontiert. Vorteilhaft ist, wenn an jeder Messkammer die Sensor- und Anzeigemittel in der gleichen Reihenfolge und Position angeordnet sind. Dann ist die Zuordnung zwischen Sensor und Parameter ohne weiteres erkennbar und auch eine systematische Verdrahtung möglich.

Vorteilhafterweise sind in den Messkammern zusätzlich zu den Temperatur- und Druckwächtern weitere elektrische, mechanische oder chemische Sensoren enthalten, die einer Wasseranalyse dienen. Es kann bspw. die elektrische Leitfähigkeit gemessen werden, um Aufschluss über den Grad und Geschwindigkeit der Verschmutzung des Heizungswassers zu erhalten. Alternativ oder zusätzlich kann der pH-Wert oder der schädliche Anteil bestimmter Inhaltsstoffe, wie Erdalkalien oder Chloriden bzw. Sulfaten im Betrieb erfasst werden. Diese Messwerte können aufgezeichnet und dazu benutzt werden, um manuell oder automatisiert neutralisierende Zusatzstoffe in das Heizungswasser, vorteilhafterweise in die Messkammern hinein einzubringen und das Wasser aufzubereiten.

Eine sowohl den Wärmetauscher als auch die Messkammern umschließende thermische Isolierung, bspw. ein geschlossenes Gehäuse oder eine Isoliermatratze mit geeigneter Wärmedämmung, mindert oder minimiert Wärmeverluste und schließt das Wärmeübergabemodul übersichtlich nach außen ab. Es führen lediglich Rohrleitungen für Wärmeträger sowie elektrische Anschlussleitungen für die Sensoren durch die Isolierung hindurch. Die innenliegenden Sensoren sind auch gegen mechanische Beschädigung weitgehend geschützt. Armaturen und bewegte Teile enthaltende Aggregate können außerhalb von der Isolierung umschlos senen Einheit leicht zugänglich angeordnet sein.

Das systematische Modulkonzept erlaubt es, die Tragsäulen industriell vorzufertigen, was eine hohe Qualität sicherstellt, und auch mehrere Module anschlussfertig vorzumontieren und vorzukonfigurieren, um komplexere Wärmeübergabestationen schnell aufzubauen. Bspw. kann neben einem Modul für eine Warmwasseraufbereitung wenigstens ein weiteres Modul für die Warmwasserheizung geordnet daneben auf einer gemeinsamem Grundplatte aufgestellt sein. Alle Module können im Wesentlichen gleich aufgebaut sein, insbesondere was die Ausbildung der Tragsäulen anbetrifft. Unterschiede können lediglich in der von der Heizübertragungsleistung abhängigen Größe oder Art des Wärmetauschers und den verwendeten Materialien liegen.

Mehrere Module können auch parallel geschaltet werden, um eine größere Heizleistung zur Verfügung zu stellen. Dann enthält eine gemeinsame Steuer- und Regeleinheit vorzugsweise logische Regeln, um die Wärmeübertragungsmodule lastabhängig, witterungsabhängig und dgl. einzeln, in Gruppen oder gemeinsam zu betreiben. Im Teillastbereich können einzelne Module durch Sperren des Zulaufs vorübergehend abgestellt und zur Vermeidung von Stillstandkorrosion vorzugsweise automatisiert entleert werden. Es ist auch möglich, eines der vorhandenen Module zu warten oder zu reparieren, wobei mit den anderen Modulen stets eine ausreichende Wärmeversorgung sichergestellt ist.

Dies gilt auch für eine besonders kompakte Ausführungsform, bei der ein Wärmeübergabemodul mehrere Wärmetauschermodule, insbesondere Plattenwärmetauschermodule mit jeweils einer bestimmten Wärmeübertragungsleistung enthält, wobei die Wärmetauschermodule strömungsmäßig parallel an eine gemeinsame Primär-Messkammereinheit und vorzugsweise eine gemeinsame Sekundär-Messkammereinheit angeschlossen sind. Die Messkammereinheiten sind ist als verlängerte Tragsäulen ausgebildet und dienen als gemeinsame Verteiler bzw. Sammler für die Wärmetauschermodule, was den Platzbedarf erheblich reduziert. Vorzugweise sind die Messkammern auch zur Filterung, Analyse, und/oder Behandlung des Wärmeträgers eingerichtet. In den Anschlussleitungen zwischen der Messkammereinheit und den jeweiligen Wärmetauschermodulen sind Absperrventile vorgesehen, um durch Ab- oder Zuschalten einzelner Wärmetauschermodule die Nenn-Wärmeübertragungsleistung variabel anpassen bzw. ohne Beeinträchtigung des Betriebes einzelne Wärmetauschermodule warten zu können.

Unabhängig davon, ob die komplexe Wärmeübergabestation durch mehrere Wärmeübergabemodule oder durch ein Wärmeübergabemodul mit mehreren Wärmetauschermodulen aufgebaut ist, gehören in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung zu den logischen Regeln zur Steuerung des Betriebs besondere Regeln für den Teillastbereich. Danach werden abwechselnd zeitweise abgestellte Wärmeübergabemodule oder Wärmetauschermodulen wieder in Betrieb genommen und die in Betrieb befindlichen Module vorübergehend abgestellt. Dies kann periodisch erfolgen, um die tatsächliche Betriebsdauer auf alle Module im Wesentlichen gleich zu verteilen. Überbeanspruchung und -verschleiß sowie umgekehrt stillstandsbedingte Schäden und Ausfälle an einzelnen Modulen können vermieden werden, alle Module bleiben "trainiert" und für den Volllastbetrieb einsatzbereit.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der zugehörigen Beschreibung und Unteransprüchen. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:

1 eine Wärmeübergabestation mit einem erfindungsgemäßen Wärmeübergabemodul und mehreren Wärmeverbrauchern in stark schematisierter, ausschnittsweiser Darstellung,

2 das Wärmeübergabemodul nach 1 als kompakte vormontierte Baugruppe mit abgenommener Isolierung, in schematisierter und vereinfachter Darstellung, in vergrößertem Maßstab,

3 das Wärmeübergabemodul nach 1 und 2, mit Blick von oben, in schematisierter und vereinfachter Darstellung,

4 eine Wärmeübergabestation mit mehreren Wärmeübergabemodulen nach 1 und einer gemeinsamen Steuer- und Regeleinheit, in stark schematisierter Darstellung, und

5 eine Ausführungsform eines Wärmeübergabemoduls mit mehreren Wärmetauschermodulen in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung, stark schematisiert und nicht maßstabsgetreu.

In 1 ist eine Wärmeübergabestation 1 veranschaulicht, die dazu dient, Wärmeverbraucher an ein hier nicht näher dargestelltes Fernwärmeversorgungsnetz anzuschließen. Zu der Wärmeübergabestation 1 gehört ein als vorgefertigte Einheit ausgebildetes Wärmeübergabemodul 2, das auf der Primärseite an eine Vorlaufleitung 01, die im Betrieb von einer Fernheizzentrale des Fernwärmeversorgungsnetzes mit einem primären Wärmeträger gespeist ist, und an eine zu der Fernheizzentrale rückführende Rücklaufleitung 02 angeschlossen ist. Das Wärmeübergabemodul 2 überträgt die Wärme zwischen einem Primärkreislauf 3 zu dem die Vorlaufleitung 01 und die Rücklaufleitung 02 gehören, und mehreren Sekundärkreisläufen 4, in denen ein sekundärer Wärmeträger geführt ist. Zum unabhängigen Betrieb mehrerer Sekundärkreisläufe 4 ist das Wärmeübergabemodul 2 hier mit drei Vorlaufleitungen 04/1, 04/2, 04/3 und drei Rücklaufleitungen 03/1, 03/2, 03/3 verbunden. Der primäre und der sekundäre Wärmeträger sind hier vorzugsweise Wasser.

In der Vorlaufleitung 01 ist ein Motorstellventil 6 und in der Rücklaufleitung 02 ein Motorstellventil 7 angeordnet, um den Arbeitspunkt des Wärmeübergabemoduls 2 einstellen zu können. Außerdem ist in diesen Leitungen 01, 02 jeweils ein Absperrventil 8, 9 vorgesehen, um die Wärmeübergabestation 1 bedarfsweise von dem Fernwärmeversorgungsnetz abzukoppeln.

Wie zu erkennen, sind vorliegendenfalls drei Wärmeverbraucher, z.B. Warmwasserheizungsanlagen (WWH) 11, 12 und eine Warmwasserbereitungsanlage (WWB) 13, vorgesehen. Die Sekundärkreisläufe 4 der Wärmeverbraucher 11, 12, 13 sind hier der Einfachheit wegen im Wesentlichen gleich ausgebildet, so dass stellvertretend für alle anderen eine nähere Erläuterung des Kreislaufs 4 der Warmwasserheizung 11 genügt. Im übrigen ist die Ausgestaltung der Sekundärkreisläufe 4 von den jeweiligen Anforderungen abhängig und nicht Gegenstand der Erfindung.

Eine Vorlaufleitung 14 der Warmwasserheizung 11 führt zu einem Mischer 16, wo dem Vorlauf abhängig von dem Wärmebedarf der Warmwasserheizung 11 ein bestimmter Teil des Rücklaufs zugemischt wird. Zur Einstellung der sekundärseitigen Wärmeabgabe ist in der Vorlaufleitung 14 ein Ventil 17 angeordnet, das bedarfsweise mit einem Motorstellantrieb oder einem anderen Antrieb versehen sein kann. Über eine Rücklaufleitung 18 der Warmwasserheizung 11 fließt der Rücklauf wieder zurück zu der Wärmeübergabestation 1, wo er wieder in das Wärmeübergabemodul 2 eingespeist wird. Um einen ausreichenden Druck des Heizungswassers in der Vorlaufleitung 14 zu erhalten, ist in der Rücklaufleitung 18 eine Umwälzpumpe 19 eingebaut. Ein Absperrventil 21 dient dazu, den Rücklauf bei Bedarf sperren zu können.

Ein Mischertemperatursensor 22 dient dazu, die Temperatur des in dem Mischer 16 zugemischten Rücklaufs zu messen, zu sätzlich wird mit einem Außentemperatursensor 23 die Außentemperatur erfasst. Die erfassten Messwerte werden einer zentralen Steuer- und Regeleinheit 24 zur Auswertung zugeführt. In den Vor- und Rücklaufleitungen der Sekundärkreisläufe 4 können weitere Armaturen, Stellorgane oder Sensoren angeordnet sein, die hier nicht veranschaulicht sind.

Die vorzugsweise auf einem Mikroprozessor basierende Steuer- und Regeleinheit 24 steuert bzw. regelt den Wärmeumsatz in dem Wärmeübergabemodul 2. Zu diesem Zweck ist die Steuer- und Regeleinheit 24 über elektrische Messleitungen 26 mit einer Sensoreinrichtung 27 verbunden, die unmittelbar an dem Wärmeübergabemodul 2 angeordnet ist, um Betriebsparameter wie Druck, Temperatur und dgl. in Bezug auf den primären und sekundären Wärmeträger zu erfassen. Außerdem ist die Steuerund Regeleinheit 24 über Steuerleitungen 28 mit den Stellantrieben der Ventile 6, 7, 17, 21, mit den Umlaufpumpen 19 sowie mit weiteren steuerbaren Armaturen verbunden, wie sie in Zusammenhang mit 2 weiter unten beschrieben sind.

Die Steuer- und Regeleinheit 24 ist weiterhin über eine geeignete Schnittstelle an einen Personal Computer (PC) 30 angeschlossen, der bedarfsweise von der Steuer- und Regeleinheit ermitteltete und zwischengespeicherte Daten abfragt sowie gegebenenfalls Befehle an diese senden kann. Der PC enthält insbesondere ein Programm zur Aufzeichnung und bedarfsweisen Aktualisierung von Daten, die Aussagen über den Energieumsatz des Wärmeübergabemoduls 2 und die an den einzelnen Vorlaufleitungen 04/1, 04/2, 04/3 gelieferten Energiemengen betreffen.

Das Wärmeübergabemodul 2 selbst ist in 1 als eine auf einer Grundplatte 31 vormontierte kompakte Einheit dargestellt, die von einer geschlossenen thermischen Isolierung 32 umschlossen ist. Der genaue Aufbau des Wärmeübergabemoduls 2 geht aus 2 und 3 hervor.

Wie zu erkennen, weist das Wärmeübergabemodul eine erste Tragsäule 33, eine zweite Tragsäule 34 und einen zwischen den Tragsäulen 33, 34 angeordneten und von diesen gehaltenen Plattenwärmetauscher 35 auf. Der Plattenwärmetauscher 35 ist auf herkömmliche Art aufgebaut und hier im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet, wobei die Darstellung in den Figuren nicht maßstäblich ist. In seinem Inneren weist der Plattenwärmetauscher einen Primärraum und einen Sekundärraum auf, die über zur Wärmeübertragung geeignet ausgestaltete, hier nicht näher veranschaulichte Heizflächen voneinander getrennt sind. Der Plattenwärmetauscher 35 weist ferner einen Primär-Vorlaufanschluss 38 und einen Primär-Rücklaufanschluss 39 auf, die über den Primärraum miteinander kommunizieren. Auf der den Anschlüssen 38, 39 gegenüberliegenden Seite des Plattenwärmetauschers 35 sind ein Sekundär-Vorlaufanschluss 41 und ein Sekundär-Rücklaufanschluss 42 vorgesehen, die über den Sekundärraum 37 strömungsmäßig verbunden sind. Die Vorlaufanschlüsse 38, 41 sind hier im oberen Bereich des Plattenwärmetauschers angeordnet und zueinander ausgerichtet, und die Rücklaufanschlüsse 39, 42 sind in der Nähe des unteren Endes des Plattenwärmetauschers 35 zueinander fluchtend angeordnet.

Die Primär-Anschlüsse 38, 39 sind an eine primäre Messkammereinheit 43 der ersten Tragsäule 33 und die Sekundäranschlüsse 41, 42 an entsprechende Anschlüsse einer sekundären Messkammereinheit 44 angeschlossen, die im Wesentlichen die zweite Tragsäule 34 bildet. Die primäre Messkammereinheit 43 weist ein aus einem Rechteckprofilrohr ausgebildetes Gehäuse 45 auf, in dem eine primäre Vorlaufmesskammer 46 und eine Rücklaufmesskammer 47 ausgebildet sind. Die Innenräume der Messkammern 46, 47 sind voneinander druckdicht getrennt und mittels einer Isolierwand 48 voneinander thermisch isoliert. Die Vorlaufmesskammer 46 ist zum Anschluss der Vorlaufleitung 01 mit einem einen Einlass bildenden Gewindestutzen 49 versehen, der einem an den Primär-Vorlaufanschluss 38 des Platten wärmetausches 35 angeschlossenen Gewindestutzen der Vorlaufmesskammer 46 gegenüberliegt. Entsprechend weist die primäre Rücklaufmesskammer 47 zum Anschluss der Rücklaufleitung 02 einen dem Primär-Rücklaufanschluss 39 des Plattenwärmertausches 35 gegenüberliegenden Gewindestutzen 51 auf. Die Primäranschlüsse 38, 39 des Plattenwärmetauschers 35 sind mit den entsprechenden Anschlüssen der Messkammern 46, 47 mittels Gewindemuffen verschraubt oder an diese angeflanscht.

Die primäre Vorlaufmesskammer 46 ist an ihrem oberen, der Isolierwand 48 gegenüberliegenden Ende durch einen abnehmbaren Deckel 52 abgeschlossen, der mittels Schrauben an einem Flansch des Gehäuses 45 befestigt ist. Durch Lösen der Schrauben kann schnell Zugang zu dem Innenraum der Messkammer 46 geschaffen werden. Ein entsprechender Deckel 53 ist an der unteren Seite der Messkammereinheit 43 angeschraubt und schließt die primäre Rücklaufmesskammer 47 dichtend ab. An den Deckeln 52, 53 ist jeweils eine Umlenkeinrichtung in Form eines Umlenkblechs 54, 55 befestigt, das die jeweilige Kammer 46, 47 in eine in 2 linke Teilkammer oder Kammerhälfte 46A, 47A und eine rechte, dem Plattenwärmetauscher 35 zugewandte Kammerhälfte 46B, 47B teilt. Die Umlenkbleche 54, 55 erstrecken sich quer zu der durch die Anschlüsse 49, 38, 39, 51 gebildete Ebene über die gesamte Tiefe der Kammern 46, 47 und in Höhenrichtung auf die Isolierwand 48 zu. Zwischen dem freien Ende der Umlenkbleche 54, 55 und der Isolierwand 48 ist jeweils eine im Querschnitt rechteckige Durchflussöffnung 56, 57 für den primären Wärmeträger festgelegt.

Die unmittelbar mit dem Plattenwärmetauscher 35 kommunizierenden Kammerhälften 46B und 47B dienen Mess- und Überwachungszwecken. Hierzu sind an den Kammerhälften 46B, 47B mehrere Sensoren der Sensoreinrichtung 27, wie ein Drucksensor P, Temperatursensor T und gegebenenfalls ein Strömungssensor V, sowie vorteilhafterweise auch Mess- und Anzeigeeinheiten TI, PI zum Anzeigen der erfassten Werte angeordnet. Die Sensoren T, P, V ragen abschnittsweise in den Innenraum der Kammern 46, 47 hinein und sind über die Messleitungen 26 mit der Steuerund Regeleinheit 24 verbunden. Um eine gute Übersichtlichkeit zu schaffen, sind die Sensor- und Anzeigemittel in den beiden Kammerhälften 46B, 47B in der gleichen, hier nur beispielhaft gewählten Reihenfolge und relativen Position angeordnet. Bedarfsweise können weitere Sensoren oder Anzeigen für andere physikalische Größen vorgesehen sein.

In der den Einströmbereich bildenden Kammerhälfte 46A ist ein Filterelement 58 angeordnet, das dazu dient, Luft und andere Gase sowie Schlamm und andere feste Partikel, die von dem primären Wärmeträger mitgeführt werden, abzuscheiden. Hierzu sind aus der Technik metallische und nichtmetallische Gewebe-, Vliesfilter und sonstige Filterpatronen bekannt, die ausreichende Feinheit und Abscheidegrad aufweisen. Es werden Tiefenfilter bevorzugt. Das Filterelement 58 füllt vorzugsweise den Innenraum der Kammerhälfte 46A quer zur Strömungsrichtung möglichst vollständig aus.

Zur manuellen oder automatisierten Entgasung der sich in der Kammerhälfte 46A sammelnden Gase ist an dem Deckel 52 ein Entgasungsstutzen 59 vorgesehen. Außerdem ist vorzugsweise an der Rückseite der Messkammer 46 ein Reinigungsventil 61, bspw. ein über einen Membranantrieb gesteuertes Kegelventil, angeschlossen, das derart dimensioniert ist, dass im geöffneten Zustand eine sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit entsteht. Der Antrieb des Reinigungsventils 61 ist zwecks automatisierter Reinigung mit der Steuer- und Regeleinheit 24 verbunden.

An dem Deckel 53 der primären Rücklaufmesskammer 47 ist an einem Stutzen ein mit einem Antrieb versehenes Ablassventil 62 zur Entleerung der Wärmetauschereinheit 36 vorgesehen.

Die so gebildete säulenartige primäre Messkammereinheit 43 ist über vier stabile Füße 63 aus Stahl auf der Grundplatte 31 aufgestützt. Die Füße 63 sind beispielsweise an dem Gehäuse 45 angeschweißt und an der Grundplatte 31 angeschraubt, um die Lage der Tragsäule 33 bedarfsweise verändern zu können. Die Tragsäule 33 ist somit starr und tragend mit der Grundplatte 31 verbunden, wobei Zugang zu dem unteren Deckel 53 und dem Ablassventil 62 ermöglicht ist.

Die zweite Tragsäule 44 ist im Wesentlichen gleich der ersten Tragsäule 43 ausgebildet. Ihre sekundäre Messkammereinheit 44 ist ebenfalls über Füße 64 sicher auf der Grundplatte 31 verankert. Die Messkammereinheit 44 weist eine sekundäre Vorlaufkammer 65 und eine sekundäre Rücklaufkammer 66 auf, die übereinander angeordnet, voneinander druckdicht getrennt und mittels einer Isolierung 68 thermisch isoliert sind. Während die Messkammereinheit 44 in Übereinstimmung mit der Messkammereinheit 43 in einem Rechteckrohr ausgebildet ist, ist sie zusätzlich als Verteiler ausgebildet. Wärmetauscherseitig weist die Messkammereinheit 44 zwei Schraubanschlüsse auf, die mit dem sekundären Vorlaufanschluss 41 und Rücklaufanschluss 42 des Plattenwärmetauschers 35 verschraubt sind. Die Vorlaufmesskammer 65 ist ausgangsseitig mit insgesamt vier Anschlüssen 67 versehen, von denen drei mit den sekundären Vorlaufleitungen 04/1, 04/2, 04/3 verbunden sind, während ein vierter Anschluss zum Anschluss einer Überströmleitung dient. Die Rücklaufmesskammer 66 weist drei an den Rücklaufleitungen 01/3, 01/2, 03/3 liegende Anschlüsse 69 sowie einen weiteren Anschluss auf, der mit einer Leitung zu einem Druckausdehnungsgefäß zu verbinden ist.

An dem oberen und unteren Ende der Messkammereinheit 44 ist jeweils ein Deckel 72, 73 mittels Schrauben festgemacht. An den Deckeln 72, 73 sind, wie primärseitig, Umlenkbleche 74, 75 befestigt, die in den Kammerinnenraum hinein in Richtung auf die Isolierwand 68 zu ragen und eine wärmetauscherseitige Kammerhälfte 65A, 66a, eine Durchströmöffnung 76, 77 und eine ausgangsseitige Kammerhälfte 65B, 66B definieren, von der aus die Anschlüsse 67 bzw. 69 wegführen. An den Kammerhälften 65A, 66A sind Sensor-, Mess- und Anzeigeeinheiten vorgesehen, die eine Erfassung des Drucks und/oder der Temperatur des in die Vorlaufleitungen 04/1, 04/2, 04/3 abgegebenen Vorlaufwassers bzw. des rückgespeisten Rücklaufwassers gestatten. Vorteilhafterweise sind die Stutzen für die Sensor- und Anzeigeeinheiten vorzugsweise in allen vier Messkammern 46, 47, 65, 66 in der selben Reihenfolge angeordnet und bestückt.

Zusätzlich können, wie aus 2 und 3 hervorgeht, ein weiterer Temperatursensor 78 und/oder Drucksensor 79 an zugehörigen Messstutzen an dem Deckel 72 vorgesehen sein, um Defekte an einzelnen Sensoren erkennen zu können und Betriebssicherheit zu erhöhen. Weiterhin ist an dem Deckel 72 ein Entgasungsstutzen 81 mit einem Ventil zur manuellen oder automatisierten Entgasung des sekundären Vorlaufwassers vorgesehen.

In der den Einströmbereich in der sekundären Rücklaufkammer 66 bildenden Kammerhälfte 66B ist eine Filterpatrone 82 zur Ausfilterung von Gas und insbesondere Schlamm eingesetzt, von der Art, wie sie auch in der Teilkammer 46A verwendet ist. Auch hier ist ein Ablassstutzen mit einem Ablassventil 83 zu Reinigungszwecken an dem Deckel 73 vorgesehen. An einem weiteren Stutzen an dem Deckel 73 oder an der Seite ist ein Zufuhrventil 84 angeschlossen, das über eine Leitung mit einer Quelle mit Wasser verbunden ist, um in die Sekundärkreisläufe 4 bedarfsweise Wasser nachzuspeisen.

Das insoweit beschriebene Wärmeübergabemodul 2 kann bei dem Apparatehersteller als kompakte Einheit mit den beiden Tragsäulen 33, 34, die über die Anschlüsse 38, 39, 41, 42 mit dem Plattenwärmetauscher 35 verbunden sind und diesen frei tragen, vorgefertigt und auf der Grundplatte 31 vormontiert werden. Die Tragsäulen lassen sich qualitätssichernd und kostenmindernd industriell fertigen. Auch die Sensoren P, T, V, Anzeigeeinheiten TI, PI und elektrische Leitungsverbindungen 26 können bereits werksseitig logisch und übersichtlich angeschlossen sein. Je nach Bedarf lassen sich ferner die zur Entleerung oder Nachspeisung erforderlichen Ventile 62, 83, 84 und/oder insbesondere die durch die Umlenkbleche 54, 55, 74, 75, die Luft- und Schlammfilter 58, 82 und die Entgasungsstutzen 59, 81 gebildete Entgasungs- und Entschlammungseinrichtung 85, soweit erforderlich, bereits mit integrieren. Die so gebildete Baueinheit lässt sich gut transportieren und im Aufstellraum beliebig positionieren, so dass Zugang zu allen Elementen von allen Seiten ermöglicht werden kann. Installationsarbeiten vor Ort beschränken sich dann im Wesentlichen auf die Herstellung erforderlicher Leitungsverbindungen, was zu einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis führt. Außerdem ist auch die Funktionssicherheit erhöht, indem Aufbaufehler weitgehend ausgeschlossen sind.

Im Betrieb umhüllt die als Gehäuse oder als Matratze ausgebildete Isolierung 32 die Elemente des Wärmeübergabemoduls 2 und schützt diese vor Beschädigung von allen Seiten. Dies insbesondere, weil keine Stand- oder Hängerahmen erforderlich sind. Die zum Reinigen, Entleeren, Nachspeisen und Entgasen vorgesehenen Ventile können innerhalb der Isolierung 32 und somit als Bestandteil des Wärmeübergabemoduls 2 ausgebildet oder auch außerhalb der Isolierung 32 angeordnet sein. Andere Ventile, Pumpen, Zähler etc. sind aber außerhalb der Isolierung 32 angeordnet, um zur Wartung leicht zugänglich zu sein.

Die Wärmeübergabestation 1 arbeitet wie folgt:
Im Betrieb strömt heißes Wasser von dem Fernwärmeversorgungsnetz über die Vorlaufleitung 01 und die primäre Vorlauf kammer 46 in den Plattenwärmetauscher 35 hinein. In dem Plattenwärmetauscher 35 gibt das primäre Wasser einen Großteil seiner Wärme an das sekundärseitige Wasser ab, das ausgehend von dem Plattenwärmetauscher 35 über die sekundäre Vorlaufkammer 65 zu den einzelnen Verbrauchern 11, 12, 13 gelangt. Der Druck und die Temperatur des primären Wassers werden von den Sensoren T, P in unmittelbarer Nähe das Plattenwärmetauschers 35 erfasst. Die Steuer- und Regeleinheit 24 erhält außerdem von den Sensoren T, P an der sekundären Vorlaufmesskammer 65 Informationen über den Druck und die Temperatur des von dem Plattenwärmetauscher 35 abgegebenen sekundärseitigen Vorlaufwassers. Außerdem verfügt die Steuer- und Regeleinheit 24 über berechnete oder anderweitig bestimmte Informationen über den erforderlichen Druck, die Temperatur sowie den Durchsatz an den sekundären Vorlaufleitungen 04/1, 04/2, 04/3 und verwendet diese, um anhand vorgegebener logischer Regeln über die Motorstellventile 6, 7 den primärseitigen Wasserstrom derart einzustellen, dass die geforderten Vorgaben auf der Sekundärseite erreicht werden. Hierzu steuert die Steuer- und Regeleinheit 24 über die Steuerleitungen 28 auch die sekundärseitigen Ventile 17, 21, Umlaufpumpen 18 und dgl. geeignet an. Sämtliche Werte oder vorverarbeitete Zwischenwerte werden vorzugsweise gespeichert und sind bedarfsweise über den PC 30 abfragbar.

Wenn das primärseitige Heißwasser in die Kammerhälfte 46A einströmt, setzen sich Luft- und Gasbläschen an der feinporigen Filterpatrone 58 fest, während das Wasser durch das Umlenkblech 54 nach unten und durch die Durchströmöffnung 56 hindurch umgelenkt wird. Dabei erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Heißwassers, wodurch die festgesetzten Gasbläschen gelöst werden. Diese steigen nach oben und sammeln sich in der Nähe des Entgasungsstutzens 59, an dem sie mittels des Ventils 59 manuell oder automatisiert entgast werden können.

Gleichzeitig werden an der Filterpatrone 58 Schlammpartikel angelagert, die ebenfalls von dem primären Wärmeträger mitgeführt werden. Der Schlamm setzt sich an bzw. in der Filterpatrone 58 fest oder sinkt aufgrund seiner Schwere zu Boden. Über den Deckel 52 kann die Filterpatrone 58 zu gegebenem Wartungszeitpunkt entnommen, abgespült und wieder eingesetzt und auch die Kammer 46 gereinigt werden. Das Heizungswasser wird somit beim Durchströmen der Messkammer 46 wesentlich von Gas und Schlamm befreit. Ein Zusetzen mit Gas bzw. Schlamm und Korrosions- und Verschleißerscheinungen insbesondere an dem Plattenwärmetauscher können dadurch ebenso wirksam vermindert werden, wie durch Gasbläschen verursachte Geräusche. Somit kann die Gefahr von auf Gase oder Schlamm zurückzuführenden Beschädigungen oder Fehlfunktionen des Plattenwärmetauschers 35 und anderer Komponenten deutlich reduziert und deren Lebensdauer erheblich verlängert werden.

Durch eine entsprechende Ausbildung der sekundären Rücklaufmesskammer wird auch auf der Sekundärseite eine effektive Zwei-Phasen-Abscheidung erreicht. Dies ist besonders vorteilhaft, weil nahezu alle Heizungsanlagen sich im Keller befinden. Der Schlamm fließt also mit dem sekundärseitigen Heizungswasser zwangsläufig zu dieser tiefsten Stelle und verschlammt in aller Regel den Plattenwärmetauscher 35. Wie bei der Kammer 46 werden auch in der Kammer 66 mit dem Filter 82 Schlammpartikel wirksam abgeschieden.

Häufig wird an den Wärmeverbrauchern selbst für eine Entgasung des sekundären Wärmeträgers gesorgt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass etwaige in dem sekundären Wärmeträger mitgeführte Gase dazu neigen, sich in der sekundären Vorlaufkammer 65 zu sammeln. Diese Gase können dann über den Entgasungsstutzen 81 nach außen abgeführt werden. Wahlweise kann auch hier ein Filter zur Unterstützung der Entgasung eingesetzt sein.

Die Messkammereinheiten 42, 43 sind folglich nicht nur zur Erfassung der wichtigsten Betriebsparameter und zum Tragen des Plattenwärmetauschers 35, sondern auch zur Entgasung bzw. Entschlammung der Wärmeträger eingerichtet. Wie die Entgasung kann auch die Entschlammung völlig automatisiert ablaufen. Zum Abschlammen steuert die Steuer- und Regeleinheit 24 die Reinigungsventile 61, 83 derart an, dass diese kurzfristig geöffnet werden. Durch das unter hohem Druck stehende und mit hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den ganzen freigebenen Querschnitt der Ventile 61 bzw. 83 strömende Wasser werden die Filterelemente 58 bzw. 82 gründlich abgespült. Das Reinigungswasser fließt in den Abfluss ab.

Vorteilhafterweise kann auch Wasser automatisch nachgespeist werden. Der Sensoren P der sekundären Messkammereinheit 44 erfasst, wenn der Druck in dem Sekundärkreislauf 4 aufgrund der Entschlammung unter einen vorgegebenen Schwellwert fällt, und die zentrale Steuer- und Regeleinheit 24 sorgt durch Öffnen des Zufuhrventils 84 und durch Ansteuern einer in der angeschlossenen Leitung vorgesehenen Pumpe automatisch dafür, dass Wasser in die Sekundärkreisläufe 4 nachgefüllt wird, bis der vorgegebene Ist-Wert wieder gemessen wird.

Durch regelmäßige Entgasung und Entschlammung können Wartungsintervalle um einiges verlängert werden. Die Wartungsintervalle werden vorzugsweise auch von der Steuer- und Regeleinheit 24 überwacht und hierzu erforderlichenfalls durch ein nach außen wahrnehmbares akustisches oder optisches Signal bspw. über Lautsprecher bzw. ein Display an der Steuer- und Regeleinheit 24 selbst oder an dem PC 30 aufgefordert.

Vorzugsweise überwacht die Regel- und Steuereinheit 24 oder der PC 30 dabei auch die Lebensdauer sicherheitsrelevanter Teile der Wärmeübergabestation 1, insbesondere der Armaturen und Pumpen, und sorgt dafür, dass diese Teile in eine si chere Stellung übergehen, wenn deren Lebensdauer um bspw. 10% überschritten ist. Außerdem wird in diesem Fall eine Meldung generiert, um den Betreiber auf die Notwendigkeit eines Austauschs des entsprechenden Teils hinzuweisen.

Vorteilhafterweise erfassen die Strömungswächter V, wenn in einem der Kreise 3, 4 die Wärmeträgerströmung ausbleibt oder zumindest stark einbricht. Dies kann daher herrühren, dass Handsperrarmaturen oder sonstige Armaturen zugedreht sind, oder auf starke Leckverluste aufgrund Beschädigung hindeuten. In diesem Fall werden die sicherheitsrelevanten Teile durch die Steuer- und Regeleinheit 24 ebenso veranlasst, ihre sichere Stellung einzunehmen, wobei Umlaufpumpen zur Vermeidung des Trockenlaufens unmittelbar abgeschaltet werden.

Aufgrund der Entgasungs- und/oder Entschlammungseinrichtung 85 an den Messkammereinheiten 43, 44 ist das erfindungsgemäße Wärmeübergabemodul auch für sehr hohe Wärmeübertragungsleistungen geeignet. Wird eine höhere Wärmeleistung benötigt, kann das vorhandene Wärmeübergabemodul 2 schnell und einfach umgerüstet werden. Hierzu werden die beiden Tragsäulen 33, 34 von der Grundplatte 31 gelöst, in einem größeren Abstand zueinander aufgestellt und wieder an der Grundplatte 31 verankert, und es wird ein größerer Wärmeübertrager eingebaut. Unabhängig davon, ob der Wärmetauscher mit den Tragsäulen verschweißt oder verschraubt ist, können die Arbeiten materialschonend und kostensparend schnell erledigt werden.

Vorzugsweise weist der Plattenwärmetauscher 35 aber eine für viele Bedarfsfälle ausreichende Standardgröße auf. Bspw. kann der Plattenwärmetauscher für Wärmübertragungsleistungen bis zu 1.000 kW oder sogar darüber ausgelegt sein. Wird bei einer Anlage nur ein Teil dieser Leistung, bspw. 150 kW, benötigt, erfolgt die Festlegung der Anschlusswerte oder die Leistungsbegrenzung allein durch entsprechende Auslegung der Re gelungstechnik, insbesondere der Regelarmaturen 6, 7, 17, 21 und des zugehörigen Regelungsprogrammes. Vorteilhafterweise müssen also keine vielfältigen Module mit individuellen, leistungsabhängigen Abmessungen sondern bspw. lediglich ein Modul 2 mit einem überdimensionierten Wärmetauscher 35 vorgehalten werden, der für viele Anwendungen ausreichend Leistungsreserven vorhält. Eine größere Auslegung des Standard-Plattenwärmetauschers 35, der dann relativ kostengünstig industriell gefertigt werden kann, ist auch deshalb sinnvoll, weil sich trotz der evtl. vorgeschalteter erfindungsgemäßer Entschlammung stets Ablagerungen in dem Wärmetauscher bilden können. Ebenso von Vorteil ist, dass die Steuer- und Regeleinheit 24 die übertragene Leistung stets überwacht, integriert und gegebenenfalls drosselt, wenn ein festgelegter Schwellwert erreicht ist. In diesem Fall kann die Steuerungssoftware den Anlagenbetrieber auffordern zu entscheiden, ob er die Wärmeleistung für Spitzenlasten kaufen oder lieber vermeiden will.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen möglich. Bspw. ist eine die Handhabung erleichternde Grundplatte 31 nicht zwingend erforderlich. Die Tragsäulen 33, 34 können auch direkt an einer Bodenplatte des Aufstellraums befestigt werden. Statt Füße 63, 64 vorzusehen, können die Messkammereinheiten 43, 44 auch auf einem Sockel aufgestellt oder auch verlängert und direkt auf der Unterlage aufgestellt sein. Die Innenräume können bspw. über eine Tür zugänglich sein.

In einer vereinfachten Ausführungsform, die in den Figuren nicht dargestellt ist, wird für die Entgasung und Entschlammung an einer anderen Stelle der Wärmeübergabestation 1 gesorgt, so dass die Entgasungs- und/oder Entschlammungseinrichtung 85 entfallen kann. Es wird lediglich die starre und tragende Verbindung der Tragsäulen 33, 34 mit der Grundplatte 31 bzw. der Bodenplatte vorteilhaft ausgenutzt.

Die Tragsäulen 33, 43 können auch lediglich eine Messkammer aufweisen. Auf beiden Seiten ist es vorteilhafterweise jeweils die Vorlaufmesskammer 46 bzw. 65, um die Parameter des Vorlaufwassers erfassen zu können.

Eine andere vereinfachte, hier nicht näher veranschaulichte Ausführungsform ist für die Wandmontage vorgesehen. Hier kann auf die starre tragende Verbindung der Tragsäulen mit der Grundplatte 31 verzichtet werden. Das Wärmeübergabemodul 2 ist jedoch gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt zur Entgasung und/oder Entschlammung eingerichtet. Je nach Anwendungsfall kann eine Messkammer mit einem Entgasungs- und/oder Entschlammungsfilter bzw. -ventil auch nur an einem oder an einzelnen Anschlüssen des Plattenwärmetauschers 35 vorgesehen sein. Vorzugsweise sind jedoch auch bei einer Wandmontage an beiden Seiten des Plattenwärmetauschers 35 Messkammereinheiten ähnlich den Messkammereinheiten 43, 44 vorgesehen, um einen geordneten und übersichtlichen Aufbau zu erhalten.

Gemäß einer ausgeklügelten Weiterbildung der Messkammern 46, 47, 65, 66 dienen diese ferner zur Analyse und gegebenenfalls Behandlung des Wassers insbesondere in dem Sekundärkreislauf 4. Hierzu sind neben den bereits beschriebenen Messwertgebern P, T, V weitere Sensoren vorgesehen die dazu dienen, bspw. die elektrische Leitfähigkeit, den pH-Wert und/oder den Anteil bestimmter Inhaltsstoffe des durch die jeweilige Messkammer strömenden Wärmeträgers zu ermitteln. Eine zu hohe elektrische Leitfähigkeit bei einer gemessenen Temperatur wird als Hinweis gewertet, dass das System zunehmend stark verschmutzt, also verkalkt, verkrustet oder verschlammt ist. Wichtig ist auch, dass das Heizungswasser neutral, also weder alkalisch noch sauer ist, was mit dem pH-Sensor überwacht werden kann. Ferner lassen sich die Anteile von besonders oxidierenden und schädlichen Erdalkalimetallen, wie Natrium, Kalium, Kalzium, Magnesium oder Eisen, oder der Sulfat- und Chloridgehalt bestimmen, die sogar Edelstahl angreifen können.

Die Steuer- und Regeleinheit 24 oder der PC 30 vergleicht die gemessenen Werte mit vorgegebenen Schwellenwerten und erzeugt gegebenenfalls Meldungen an den Betreiber der Anlage. Außerdem sorgt die Steuer- und Regeleinheit 24 vorzugsweise automatisiert durch Zugabe von geeigneten Zusatzstoffen dafür, dass das Heizungswasser im Sinne einer Verkleinerung der Abweichung des Istwerts von dem Sollwert, also im Sinne einer Neutralisation des pH-Werts oder der Minimierung der Konzentrationen bestimmter gelöster Inhaltsstoffe behandelt wird. Die bei der Behandlung ausfallenden Festteile bilden Verschmutzungen oder Schlamm, die vorteilhafterweise durch die erfindungsgemäße Entschlammungseinrichtung 85 herausgefiltert werden. Durch eine solche Wasseranalyse und -behandlung können Verschleiß, Korrosion und Schäden an der Anlage sehr gering gehalten werden.

Aus mehreren Wärmeübergabemodulen 2, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt sind, lassen sich auch Wärmeübergabestationen für noch höhere Leistungen schnell, kostengünstig und übersichtlich aufbauen. Die einzelnen Module 2 werden geordnet nebeneinander aufgestellt. Z.B. kann ein Wärmeübergabemodul 2 für eine Warmwasserheizungsanlage und ein anderes für ein Warmwasseraufbereitungsanlage verwendet werden.

In 4 ist beispielsweise eine aus vier Wärmeübergabemodulen 201, 202, 203, 204 aufgebaute Wärmeübergabestation 1 vereinfacht und schematisiert dargestellt. Die Wärmeübergabemodule sind primärseitig an den Vorlaufanschluss 01 und den Rücklaufanschluss 02 von bzw. zu dem Fernwärmeversorgungsnetz angeschlossen. Sekundärseitige Leitungen sind aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. Alle Module sind im Betrieb von einer gemeinsamen Steuer- und Regeleinheit 24 gesteuert bzw. geregelt. Durch die geordnete Nebeneinanderanordnung der im Wesentlichen voneinander unabhängigen Module 201 bis 204 ist gute Übersichtlichkeit gegeben und besonders vorteilhafte Steuerung bzw. Handhabung ermöglicht.

Im Volllastbetrieb, wenn hohe Heizleistung erforderlich ist, z.B. bei extrem tiefen Temperaturen, werden alle Module 201 bis 204 betrieben. In der Übergangszeit ist es möglich, einzelne Module durch Sperren der primär- und sekundärseitigen Ventile 6, 7, 17, 21 abzustellen und über die Ventile 62, 83 automatisch zu entleeren. Über das automatische Nachspeiseventil 84 lässt sich jedes Modul jederzeit wieder automatisiert in Betrieb setzen. Entsprechend lässt sich auch stets eines der Module warten oder reparieren, ohne dass es zu einer Unterversorgung der angeschlossenen Wärmeverbraucher kommt.

Die Steuer- und Regeleinheit 24 weist vorzugsweise auch logische Regeln auf, um die Module 201 bis 204 im Teillastbereich besonders intelligent anzusteuern. Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren schaltet die Steuer und Regeleinheit 24 auf die bereits beschriebene Weise abwechselnd einzelne Module periodisch ab und wieder zu, um alle Module auch im Teillastbetrieb "trainiert" zu halten. Damit können Effekte wie Stillstandskorrosion oder dgl. vermieden, Fehler an einzelnen Modulen rechtzeitig erkannt und die Betriebsbereitschaft auch für den Volllastbetrieb gesichert werden.

Es sollte betont werden, dass hier besonders vorteilhafte Ausführungsformen beschrieben sind, die einen Plattenwärmetauscher verwenden. Die dargestellten erfindungsgemäßen Lösungen, insbesondere die Ausbildung der Messkammern als Trägersäulen, die in die Messkammmern integrierte Entgasung, Entschlammung oder Wärmeträgeranalyse wie auch die Überwachungs- und Steuerungsverfahren bieten aber auch bei der Verwendung von Rohrbündelwärmetauschern, Glattrohrwärmetauschern oder sonstigen Wärmeübertragern Vorteile.

Eine vorteilhafte Ausführungsform eines Wärmeübergabemoauls 2, das für unterschiedliche Wärmeübertragungsleistungen geeignet ist, ist in 5 vereinfacht und stark schematisiert dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform, so dass für entsprechende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden und auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform sind hier aber die zu Tragsäulen 33, 34 ausgebildeten Messkammereinheiten 43, 44 in Tiefenrichtung verlängert und der Plattenwärmetauscher durch mehrere, hier drei relativ schmale Plattenwärmetauschermodule 35a, 35b, 35c gebildet. Die Plattenwärmetauschermodule 35a, 35b, 35c sind jeweils für eine Wärmeübertragungsleistung ausgelegt, die kleiner ist als die Nenn-Wärmeübertragungsleistung des Wärmeübergabemoduls 2, und durch die Messkammern 46, 47, 65, 66 strömungsmäßig primär- und sekundärseitig parallel geschaltet. Die die Plattenwärmetauschermodule 35a, 35b, 35c tragenden Messkammern 46, 47, 65, 66 dienen als gemeinsame Vorlaufverteiler- bzw. Rücklaufsammlermittel für die Wärmeträger. In den Messkammereinheiten 43, 44 können bedarfsweise die oben beschriebenen Sensormittel, Entgasungsund/oder Entschlammungseinrichtungen, Entleerungs- und Nachspeiseventile und dgl. vorgesehen sein, die hier zur Vereinfachung nur zum Teil oder gar nicht veranschaulicht sind.

In den primärseitigen Vorlaufanschlüssen 38 der Plattenwärmetauschermodule 35a, 35b, 35c ist jeweils ein Absperrventil 87 und in den Rücklaufanschlüssen 39 jeweils ein Absperrventil 88 vorgesehen. Entsprechend sind auch auf der Sekundärseite Absperrventile 90, 91 für jeden der Plattenwärmetauschermodule in den Vorlaufanschlüssen 41 bzw. den Rücklaufanschlüssen 42 enthalten. Das gesamte Wärmeübergabemodul 2 wird zentral überwacht, gesteuert und geregelt.

Die Absperrventile 88, 89, 90, 91 ermöglichen es, ein zelne Plattenwärmetauschermodule bei vermindertem Wärmebedarf oder zwecks Wartung stillzulegen. Dies kann ähnlich wie im Zusammenhang mit 4 erläutert geschehen, wobei auch die besonderen Regeln zum automatisierten, bspw. periodischen Umschalten zwischen den einzelnen Plattenwärmetauschern 35a, 35b bzw. 35c im Teillastbetrieb Verwendung finden können. Vorteilhafterweise ist das Modul 2 aber viel kompakter und materialsparender aufgebaut als die Wärmeübergabestation 1 nach 4. Die Messkammereinheiten 43, 44 können Platz und Anschlüsse für weitere Plattenwärmetauschermodule bieten. Mehreren Wärmeübergabemodule 2 nach 5 können bedarfsweise gem. 4 parallel geschaltet werden.

Für eine Wasser/Wasser-Wärmeübergabestation ist ein kompaktes Wärmeübergabemodul 2 mit einem Plattenwärmetauscher 35 geschaffen, an dessen primärseitigen und sekundärseitigen Vorlauf- und Rücklaufanschlüssen 38, 39, 41, 42 jeweils eine Messkammer 46, 47, 65, 66 vorgesehen ist, um mittels Sensoren P, T die wichtigsten Betriebsparameter zur Steuerung des Wärmeumsatzes zu erfassen. Die auf der Primärseite bzw. Sekundärseite angeordneten Messkammern 46, 47 bzw. 65, 66 sind jeweils zu einer Messkammereinheit 43 bzw. 44 zusammengefasst.

Die Messkammereinheiten 43, 44 bilden Tragsäulen 33, 34, die mit einer Grundplatte 31 starr und tragend verbunden sind. Altenativ oder zusätzlich können die Messkammereinheiten 43, 44 eine Entgasungs- und/oder Entschlammungseinrichtung 85 enthalten, um in dem Heizungswasser mitgeführte Gase bzw. Schlamm auszufiltern. Durch die Mehrzweck-Messkammern 46, 47, 65, 66 wird Bauraum ebenso eingespart wie Zeit und Kosten für Installation und Wartung.

Claims

Wärmeübergabemodul (2) zur Übertragung von Wärmeenergie von einem primären Wärmeträger auf einen sekundären Wärmeträger mit einem Wärmetauscher (35), dessen Innenraum in einen Primärraum, zu dem ein Primär-Vorlaufanschluss (38) hin und von dem ein Primär-Rücklaufanschluss (39) weg führt, und einen Sekundärraum unterteilt ist, von dem ein Sekundär-Vorlaufanschluss (41) weg und zu dem ein Sekundär-Rücklaufanschluss (42) hin führt, mit wenigstens einer an einen der Anschlüsse (38, 39, 41, 42) des Wärmetauschers (35) angeschlossenen Messkammer (46, 47, 65, 66), die einen durchströmbaren Innenraum aufweist und an der Messwertgeber (P, T) anschließbar sind, um Betriebsparameter kennzeichnende Messwerte zu liefern, wobei die wenigstens eine Messkammer (46, 47, 65, 66) eine Tragsäule (33, 34) bildet, die zum Aufstellen auf einer Unterlage eingerichtet, über die mit den Messkammern (46, 47, 65, 66) verbundenen Anschlüsse (38, 39, 41, 42) mit dem Wärmetauscher (35) starr verbunden ist und den Wärmetauscher (35) stützt.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine erste Tragsäule (33) mit wenigstens einer an einem der Primär-Anschlüsse (38, 39) angeschlossenen Primär-Messkammer (46, 47) und eine zweite Tragsäule (34) mit wenigstens einer an einem der Sekundär-Anschlüsse (41, 42) angeschlossenen Sekundär-Messkammer (65, 66) aufweist, wobei die erste und die zweite Tragsäule (33, 34) über die Anschlüsse (38, 39, 41, 42) mit dem Wärmetauscher (35) starr verbunden sind und den Wärmetauscher (35) vorzugsweise frei tragen.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragsäule (33, 34) auf einer Grundplatte (31) angebracht, vorzugsweise über Stützmittel (63, 64) auf dieser aufgestützt ist.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Tragsäulen (33, 34) auf gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauschers (35) angeordnet sind.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (46, 47, 65, 66) mit den zugehörigen Anschlüssen (38, 39, 41, 42) über vorzugsweise eine Schraubverbindung oder eine Flanschverbindung verbunden ist.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Messkammer (46, 47, 65, 66) eine Entgasungseinrichtung (85) zum Absondern von in dem Wasser enthaltenen Gasen und/oder eine Entschlammungseinrichtung (85) zum Abscheiden von in dem Wasser enthaltenden Schlamm aufweist.
Wärmeübergabemodul (2) zur Übertragung von Wärmeenergie von einem primären Wärmeträger auf einen sekundären Wärmeträger mit einem Wärmetauscher (35), dessen Innenraum in einen Primärraum, zu dem ein Primär-Vorlaufanschluss (38) hin und von dem ein Primär-Rücklaufanschluss (39) weg führt, und einen Sekundärraum unterteilt ist, von dem ein Sekundär-Vorlaufanschluss (41) weg und zu dem ein Sekundär-Rücklaufanschluss (42) hin führt, mit wenigstens einer an einen der Anschlüsse (38, 39, 41, 42) des Wärmetauschers (35) angeschlossenen Messkammer (46, 47, 65, 66), die einen durchströmbaren Innenraum aufweist und an der Messwertgeber (P, T) anschließbar sind, um Betriebsparameter kennzeichnende Messwerte zu liefern, wobei die wenigstens eine Messkammer (46, 47, 65, 66) mit einer Entgasungseinrichtung (85) zum Abscheiden von in dem Wasser enthaltenen Gasen und/oder einer Entschlammungseinrichtung (85) zum Abscheiden von in dem Wasser enthaltenden Schlamm versehen ist.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine an einem der Primär-Anschlüsse (38, 39) angeschlossene Primär-Messkammer (46, 47) und wenigstens eine an einem der Sekundär-Anschlüsse(41, 42) angeschlossene Sekundär-Messkammer (65, 66) zum Anschluss von Messwertgebern (P, T) aufweist.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär-Messkammer (46, 47) Teil einer ersten Tragsäule (33) und die Sekundär-Messkammer (65, 66) Teil einer zweiten Tragsäule (34) ist, wobei die Tragsäulen (33, 34) den Wärmetauscher (35) lediglich mittels der die Messkammern (46, 47, 65, 66) mit dem Wärmetauscher (35) strömungsmäßig verbindenden Anschlüsse (38, 39, 41, 42) halten und vorzugsweise frei tragen.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem der Anschlüsse (38, 39, 41, 42) des Wärmetauschers (35) eine zugehörige Messkammer (46, 47, 65, 66) vorgesehen ist.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammern (46, 47, 65, 66) untereinander im Wesentlichen gleich ausgebildet sind, wobei die sekundärseitigen Messkammern (65, 66) bedarfsweise als Verteiler aus gebildet sind.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die primärseitigen Messkammern (46, 47) und die sekundärseitigen Messkammern (65, 66) jeweils übereinander angeordnet und durch eine wärmeisolierende Wand (48, 68) voneinander getrennt sind.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 1, 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (46, 47, 65, 66) einen dichtend verschließbaren und abnehmbaren Deckel (52, 53, 72, 73) enthält.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (46, 47, 65, 66) eine Umlenkeinrichtung (54, 55, 74, 75) enthält.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (54, 55, 74, 75) durch ein Umlenkblech gebildet ist, das die Messkammer (46, 47, 65, 66) in zwei Teilkammern unterteilt, ausgehend von dem Deckel (52, 53, 72, 73) im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung angeordnet ist und eine gegenüber dem jeweiligen Anschluss (38, 39, 41, 42) in Höhe versetzte Durchströmöffnung (56, 57, 76, 77) definiert.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Entgasungs- und/oder Entschlammungseinrichtung (85) ein im Einströmbereich einer Messkammer (46, 47, 65, 66) angeordnetes Filterelement (58, 82) gehört, das zum Ausfiltern von Gas und/oder Schlamm dient.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Entgasungseinrichtung ein Entgasungsventil (59, 81) gehört, das vorzugsweise von einer Steuer- und Regeleinheit (24) gesteuert geöffnet bzw. geschlossen wird.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Entschlammungseinrichtung ein Entschlammungsventil (61, 83) gehört, dessen Ausgang mit einem Abfluss verbunden ist und das vorzugsweise automatisiert zu öffnen ist.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer der Messkammern (46, 47, 65, 66) ein vorzugsweise steuerbares Zufuhrventil (84) zum Nachspeisen von Wärmeträgermittel angeschlossen ist.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und Regeleinheit (24) dazu vorgesehen ist, den Betriebsablauf des Wärmeübergabemoduls (2) in Abhängigkeit von vorgegebenen Sollbedingungen und herrschenden Istbedingungen, die von den Messwertgebern (P, T) erfasst werden, zu regeln und vorzugsweise auch eine Entschlammung und/oder Entgasung automatisiert durchzuführen.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 1, 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Messkammer (46, 47, 65, 66) mehrere Sensormittel (P, T, V) insbesondere zur Erfassung des Drucks, der Temperatur und gegebenenfalls der Strömungsgeschwindigkeit sowie vorzugsweise Mess- und Anzeigemittel (PI, TI) enthält, wobei die Sensor-, Mess- und Anzeigemittel vorzugsweise bei jeder Messkammer an gleicher Position angeordnet sind.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Messwertgebern auch Sensoren zur Erfassung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder des pH-Wertes eines Wärmeträgers und/oder des Anteils von Inhaltsstoffen in dem Wärmeträger gehören.
Wärmeübergabemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als vormontierte Baueinheit mit einheitlichen, lediglich leistungsabhängigen Außenabmessungen ausgeführt ist.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 23 einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine thermische Isolierung (32) aufweist, in der der Wärmetauscher (35) und die Messkammern (46, 47, 6S, 66) untergebracht sind.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (35) ein Plattenwärmetauscher ist.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenwärmetauscher (35) eine von der Nenn-Wärmeübertragungsleistung einer Wärmeübergabestation (1) unabhängige, einheitliche Größe aufweist und für eine Wärmeübertragungsleistung ausgelegt ist, die größer ist als diese Nenn-Wärmeübertragungsleistung, und dass eine zentrale Steuer- und Regeleinheit (24) logische Regeln aufweist, um mit Hilfe an das Modul (2) anzuschließender Regelarmaturen die erforderliche Leistungsdrosselung zu bewirken.
Wärmeübergabemodul nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenwärmetauscher (35) aus mehreren, jeweils für eine vorbestimmte Wärmeübertragungsleistung ausgelegten Plattenwärmetauschermodulen (35a, 35b, 35c) besteht, die primär- und/oder sekundärseitig durch die Messkammern (46, 47, 65, 66) parallel geschaltet und vorzugsweise mit Absperrventilen (87, 88, 90, 91) versehen sind, die ein vorzugsweise zentral gesteuertes Zu- oder Abschalten einzelner Plattenwärmetauschermodule (35a, 35b, 35c) ermöglichen.
Wärmeübergabestation (1) mit wenigstens zwei Wärmeübergabemodulen (2; 201, 202, 203, 204) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeübergabemodule (2; 201, 202, 203, 204) gemeinsam an ein Fernwärmenetz anschließbar sind und ihnen eine gemeinsame Steuer- und Regeleinrichtung (24) zugeordnet ist.
Wärmeübergabestation nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinrichtung (24) logische Regeln aufweist, die dazu dienen, die Wärmeübertragungsmodule (2; 201, 202, 203, 204) einzeln, in Gruppen oder gemeinsam zu betreiben.