DE1753420B1

DE1753420B1 - heating system

Info

Publication number: DE1753420B1
Application number: DE19641753420D
Authority: DE
Inventors: Walter Muenger
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1964-10-08
Filing date: 1964-10-19
Publication date: 1972-09-21
Also published as: NL6413325A; CH422272A

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizanlage mit einem Primärnetz und einem Sekundärnetz mit Expansionsgefäß, in dem ein vom Wärmeträger des Primärnetzes durchströmbarer Wärmeübertrager angeordnet ist, der im Expansionsgefäß einen Überdruck gegenüber der Atmosphäre erzeugt und aufrechterhält.The invention relates to a heating system with a primary network and a Secondary network with expansion vessel in which a heat transfer medium from the primary network can flow through Heat exchanger is arranged, which opposes an overpressure in the expansion vessel the atmosphere creates and maintains.

Es ist bekannt, bei Heizanlagen in einem Sekundärnetz einen Überdruck gegenüber der Atmosphäre zu halten, wodurch unter anderem eine Dampfbildung im Sekundärnetz verhindert wird, welche oft die Urmche von Vibrationen, Lärmentwicklung sowie von Schäden in den Leitungen und Umwälzpumpen ist. So sind durch die Anwendung des Überdruckes im Sekundärnetz Anlagen möglich, in denen Wasser mit einer Temperatur von über 100'e C den Wärmeverbrauchern zugeführt wird. Eine weitere Notwendigkeit der Druckhaltung ergibt sich in den Fällen, in deren das Expansionsgefäß nicht an höchster Stelle der Anlage angeordnet werden kann, so daß der statische Druck aus der Überhöhung der Wärmeverbraucher über dem Expansionsgefäß überwunden werden muß. `schließlich werden durch die Erhaltung eines überdruckes gegenüber der Atmosphäre Lufteinbrüche in das Sekundärnetz verhindert.It is known to have an overpressure in heating systems in a secondary network to hold against the atmosphere, whereby among other things a vapor formation in the secondary network which are often the archetypes of vibrations, noise as well as of There is damage in the pipes and circulation pumps. So are through the use of overpressure In the secondary network systems are possible in which water with a temperature of over 100'e C is fed to the heat consumers. Another need to maintain pressure arises in those cases in which the expansion vessel is not at the highest point the system can be arranged so that the static pressure from the superelevation the heat consumer must be overcome via the expansion tank. `finally air ingress is achieved by maintaining an overpressure in relation to the atmosphere prevented in the secondary network.

Bei einer bekannten Heißwasserheizanlage ist der Wärmeübertrager innerhalb eines als Expansionsge-:äß dienenden Behälters angeordnet, welcher einen Teil des Heizungskreislaufs bildet. Das Heizungswasser wird im Behälter auf die für den gewünschten Überdruck erforderliche Temperatur erwärmt, einem Wärmeverbraucher zugeführt und anschließend wieder in den Behälter zurückgeführt. Das Rücklaufwasser rieselt in verteilter Form über verschiedene Einbauten durch den Dampfraum des Behälters und wird erneut erwärmt.In a known hot water heating system, the heat exchanger is inside arranged as an expansion vessel: äß serving container, which is part of the Forms heating circuit. The heating water is in the tank to the required level Overpressure required temperature heated, fed to a heat consumer and then returned to the container. The return water trickles in distributed form over various internals through the vapor space of the container and is reheated.

Diese Anlage benötigt eine lange Anfahrzeit, und man muß, um eine Teilverdampfung im Sekundärnetz, einen Lufteintritt in den Heizungskreislauf oder einen Druckabfall im Expansionsgefäß zu vermeiden, die ganze Anlage mit einer unnötig hohen Temperatur betreiben. Außerdem wird das Dampfpolster im Behälter ständig durch das relativ kalte Rücklaufwasser beeinträchtigt; es besteht daher die Gefahr, daß es, etwa bei Anfallen einer größeren Menge von kälterem Rücklaufwasser, plötzlich abgebaut wird. Aus diesem Grunde kann die bekannte Anlage, insbesondere bei überhöht angeordneten Wärmeverbrauchern, nicht sicher betrieben werden, da es unmöglich ist, im Behälter einen für eine Erhöhung erforderlichen Überdruck gegenüber der gewählten Sättigungstemperatur im Netz zu erzeugen.This system takes a long time to start up and you have to get one Partial evaporation in the secondary network, an air inlet into the heating circuit or To avoid a pressure drop in the expansion vessel, the whole system with one unnecessary operate at high temperature. In addition, the steam cushion in the container is constantly through the relatively cold return water impaired; there is therefore a risk that it suddenly occurs, for example when a large amount of colder return water occurs is dismantled. For this reason, the known system, especially when it is excessive arranged heat consumers, cannot be operated safely, as it is impossible an overpressure in the container required for an increase compared to the selected one To generate saturation temperature in the network.

Es sind auch Anlagen bekannt, bei denen im oder am Expansionsgefäß, z. B. zur Verhinderung von Frostschäden, eine elektrische Heizeinrichtung angeordnet ist. Eine derartige Heizeinrichtung ist, wegen ihrer Abhängigkeit vom elektrischen Netz, nicht zur Druckerzeugung und Druckhaltung geeignet, da z. B. bei einem Stromausfall die zur Aufrechterhaltung des Druckes notwendige elektrische Energie wegen ihrer Größe kaum von einer Notstromgruppe aufgebracht werden kann und somit die Wirkung der Druckhaltung in Frage gestellt wird. Dies hat insbesondere in Anlagen mit überhöhten Wärmeverbrauchern unerwünschte Stillstandszeiten zur Folge, da sich die Anlageteile, die über dem Flüssigkeitsspiegel des Expansionsgefäßes angeordnet sind, bei sinkendem Druck entleeren.There are also systems known in which in or on the expansion vessel, z. B. to prevent frost damage, an electric heater is arranged is. Such a heating device is, because of its dependence on the electrical Network, not suitable for pressure generation and pressure maintenance, as z. B. in the event of a power failure the electrical energy necessary to maintain the pressure because of their Size can hardly be generated by an emergency power group and thus the effect the pressure maintenance is questioned. This has especially in plants with excessive Result in undesirable downtimes for heat consumers, as the system parts, which are arranged above the liquid level of the expansion vessel when the water level falls Deflate pressure.

Durch die Erfindung können die erwähnten Nachteile vermieden werden, und es wird eine Anlage geschaffen, welche zur Aufrechterhaltung des Druckes eine während des Heizbetriebes ständig verfügbare Heizenergie verwendet und sich durch Wirtschaftlichkeit und hohe Betriebsbereitschaft auszeichnet.With the invention, the disadvantages mentioned can be avoided, and there is a system created, which to maintain the pressure a Constantly available heating energy is used during heating operation and is able to survive Economic efficiency and high operational readiness are characterized.

Das Ziel wird dadurch erreicht, daß das Expansionsgefäß außerhalb des vom Sekundärnetz gebildeten Heizungskreislaufs angeordnet ist und der im Expansionsgefäß befindliche Wärmeübertrager als zusätzliche Heizeinrichtung parallel zu einem weiteren, vom Wärmeträger des Primärnetzes durchströmbaren, innerhalb des vom Sekundärnetz gebildeten Heizungskreislaufs angeordneten Wärmeübertrager geschaltet ist.The goal is achieved in that the expansion vessel is outside of the heating circuit formed by the secondary network is arranged and that in the expansion vessel located heat exchanger as an additional heating device parallel to another, through which the heat transfer medium of the primary network can flow, within the secondary network formed heating circuit arranged heat exchanger is switched.

Bei einer solchen Anlage kann der erforderliche Überdruck im wesentlichen unabhängig von der Wärmebelastung im Sekundärnetz mit geringerem Energieaufwand gehalten werden, da nur der relativ kleine Inhalt des Expansionsgefäßes auf die dem Überdruck entsprechende Temperatur erwärmt werden muß. Das Wasser im Sekundärkreislauf kann, etwa während einer Betriebsunterbrechung an Feiertagen, eine Temperatur von z. B. 30-40e C aufweisen, während das Wasser im Expansionsgefäß z. B. auf über 100'2 C erwärmt wird. Beim Wiederanheizen der Anlage kann das Wasser des Sekundärnetzes rasch auf die gewünschte Betriebstemperatur gebracht werden, ohne daß, wie dies bei bekannten Anlagen der Fall ist, infolge sinkenden Drucks eine Teilverdampfung oder Lufteinbrüche in das Sekundärnetz oder ein Druckabfall im Expansionsgefäß auftreten könnten.In such a system, the required overpressure can essentially regardless of the heat load in the secondary network with lower energy consumption be kept, as only the relatively small content of the expansion vessel on the the temperature corresponding to the overpressure must be heated. The water in the secondary circuit can reach a temperature of z. B. 30-40e C, while the water in the expansion vessel z. B. to over 100'2 C is heated. When the system is reheated, the water from the secondary network can be quickly brought to the desired operating temperature without that, as is the case with known systems, partial evaporation due to falling pressure or air ingress into the secondary network or a pressure drop in the expansion vessel could.

Die unabhängige Beheizung des Expansionsgefäßes und des Sekundärnetzes ist von besonderem Vorteil z. B. in Industrieanlagen, bei denen häufig große Verbrauchergruppen mit verschiedenen Wassertemperaturen zusammengeschaltet werden. Auch in diesem Falle bleibt der vorbestimmte Druck in der ganzen Anlage unbeeinflußt.The independent heating of the expansion vessel and the secondary network is of particular advantage z. B. in industrial plants, where often large consumer groups can be interconnected with different water temperatures. In this case too the predetermined pressure remains unaffected in the entire system.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Schema einer Heizanlage für Heißwasser, teilweise mit überhöhten Wärmeverbrauchern, d. h. solchen, die über dem Wasserspiegel des Expansionsgefäßes angeordnet sind.The invention is based on an embodiment shown in the drawing explained. The drawing shows a scheme of a heating system for hot water, partially with excessive heat consumers, d. H. those that are above the water level of the Expansion vessel are arranged.

Ein nicht dargestellter Wärmeerzeuger, z. B. eine Fernheizzentrale, versorgt das Primärnetz 1 und 2, in welchem sich ein Wärmeübertrager 3 befindet. Die an den Wärmeübertrager 3 angeschlossenen Rohrleitungen 4 und 5 mit Umwälzpumpen 6 und Wärmeverbrauchern 7 und 8 bilden ein Sekundärnetz, das durch eine Rohrleitung 9 mit einem Expansionsgefäß 10 verbunden ist, welches als zusätzlichen Wärmeübertrager 11 eine Heizschlange enthält, die durch Rohrleitungen 12 und 13 an das Primärnetz 1, 2 angeschlossen ist. Am Expansionsgefäß 10 ist ein Sicherheitsventil 14 mit einer Abblasleitung 15 angeordnet sowie ein Druckfühler 16, der an eine elektrische Speiseleitung 17 angeschlossen ist und von dem eine Signalleitung 18 zu einem Stellmotor 19 eines in der Rohrleitung 12 angeordneten Drosselorganes 20 führt. Eine weitere Signalleitung 21 verbindet den Druckfühler 16 mit einem Stellmotor 22 eines in der Vorlaufleitung des Primärnetzes 1, 2 angeordneten Drosselorganes 23, wobei der Stellmotor 22 zusätzlich durch eine Signalleitung 24 mit einem in der Rohrleitung 4 angeordneten Thermostaten 25 verbunden ist.A heat generator, not shown, e.g. B. a district heating center, supplies the primary network 1 and 2, in which a heat exchanger 3 is located. The pipes 4 and 5 connected to the heat exchanger 3 with circulation pumps 6 and heat consumers 7 and 8 form a secondary network that is connected by a pipe 9 to an expansion vessel 10 which, as an additional heat exchanger 11, contains a heating coil which is connected by pipes 12 and 13 the primary network 1, 2 is connected. A safety valve 14 with a blow-off line 15 and a pressure sensor 16, which is connected to an electrical feed line 17 and from which a signal line 18 leads to a servomotor 19 of a throttle element 20 arranged in the pipe 12, is arranged on the expansion vessel 10 . Another signal line 21 connects the pressure sensor 16 to a servomotor 22 of a throttle element 23 arranged in the flow line of the primary network 1, 2 , the servomotor 22 being additionally connected by a signal line 24 to a thermostat 25 arranged in the pipeline 4.

Aus dem nicht dargestellten Wärmeerzeuger wird über das Primärnetz ein Primärwärmeträger, z. B. Heißwasser, dem Wärmeübertrager 3 zugeführt und nach der Wärmeabgabe an das Wasser des Sekundärnetzes in den Wärmeerzeuger zurückgeführt. Ebenso wird der Primärwärmeträger über die Leitung 12 dem Wärmeübertrager 11 im Expansionsgefäß 10 zugeführt und nach der Wärmeabgabe an den Inhalt des Expansionsgefäßes durch die Rohrleitung 13 zurückgeführt. Das Sekundärnetz weist für die Wärmeverbraucher 7 und 8 je einen Kreislauf auf. Beide Kreisläufe stehen über den Wärmeübertrager miteinander in Verbindung. Das vom Wärmeübertrager 3 beheizte Wasser des Sekundärnetzes wird über Rohrleitungen 4 und Umwälzpumpen 6 den Wärmeverbrauchern 7 und 8 zugeführt und nach erfolgter Wärmeabgabe dem Wärmeübertrager 3 zugeführt.From the heat generator, not shown, a primary heat transfer medium, z. B. hot water, fed to the heat exchanger 3 and returned to the heat generator after the heat has been given off to the water of the secondary network. Likewise, the primary heat transfer medium is fed to the heat exchanger 11 in the expansion vessel 10 via the line 12 and, after the heat has been given off, is returned to the contents of the expansion vessel through the pipe 13. The secondary network has a circuit for each of the heat consumers 7 and 8. Both circuits are connected to one another via the heat exchanger. The water of the secondary network heated by the heat exchanger 3 is fed to the heat consumers 7 and 8 via pipes 4 and circulation pumps 6 and, after the heat has been given off, fed to the heat exchanger 3.

Der Wärmeverbraucher 8 ist gegenüber dem Expansionsgefäß in überhöhter Lage angeordnet. Der im beheizten Expansionsgefäß 10 entstehende überdruck gegenüber der Atmosphäre wird durch die Rohrleitung 9 an den Heizungskreislauf übertragen, ermöglicht dort die Zirkulation beispielsweise dampffreien Wassers von beispielsweise ca. 120° C und gestattet die Anordnung überhöhter Wärmeverbraucher. Das Expansionsgefäß 10 ist mit einem Druckfühler 16 versehen, welcher die Drosselorgane 20 und 23 in Abhängigkeit vom Druck im Expansionsgefäß steuert.The heat consumer 8 is arranged in an elevated position with respect to the expansion vessel. The overpressure in the heated expansion vessel 10 compared to the atmosphere is transferred through the pipe 9 to the heating circuit, where it enables the circulation of, for example, steam-free water of, for example, approx. 120 ° C and allows excessive heat consumers to be arranged. The expansion vessel 10 is provided with a pressure sensor 16 which controls the throttle elements 20 and 23 as a function of the pressure in the expansion vessel.

Das Drosselorgan 20 in der Leitung 12 wird über eine Signalleitung 18 und einen Stellmotor 19 beeinflußt, wodurch die Menge des dem Wärmeübertrager 11 zugeführten Wärmeträgers eingestellt und damit der Druck im Expansionsgefäß in gewünschten Grenzen gehalten wird. Das Drosselorgan 23 in der Vorlaufleitung des Primärnetzes 1 und 2, das über eine Signalleitung 21 und einen Stellmotor 22 beeinflußt wird, ermöglicht eine Zufuhr des Primärwärmeträgers in den Wärmeübertrager 3 nur dann, wenn im Expansionsgefäß und damit im Sekundärnetz ein vorbestimmter Druck herrscht.The throttle element 20 in the line 12 is influenced via a signal line 18 and a servomotor 19, whereby the amount of the heat transfer medium supplied to the heat exchanger 11 is adjusted and the pressure in the expansion vessel is thus kept within the desired limits. The throttle element 23 in the flow line of the primary network 1 and 2, which is influenced via a signal line 21 and a servomotor 22 , allows the primary heat transfer medium to be fed into the heat exchanger 3 only when there is a predetermined pressure in the expansion vessel and thus in the secondary network.

So wird bei einer Inbetriebsetzung der Anlage bei verriegeltem Drosselorgan 23 und offenem Drosselorgan 20 zunächst nur der Inhalt des Expansionsgefäßes 10 aufgeheizt. Erst wenn der Druck im Expansionsgefäß die für den Heizbetrieb erforderliche Höhe erreicht hat, wird über den Druckfühler 16 das Drosselorgan 23 geöffnet, das dem Primärwärmeträger den Weg zum Wärmeübertrager 3 freigibt.Thus, in a start-open throttle member 20 of the system when locked throttle member 23 and is first heated, only the contents of the expansion tank 10 degrees. Only when the pressure in the expansion vessel has reached the level required for heating operation, the throttle element 23 is opened via the pressure sensor 16, which allows the primary heat transfer medium to pass to the heat exchanger 3.

Während des Betriebes wird die Menge des durch das Drosselorgan 23 strömenden Wärmeträgers außerdem in bekannter Weise in Abhängigkeit von Steuersignalen eines in der Leitung 4 angeordneten Thermostaten 25 beeinflußt.During operation, the amount of heat transfer medium flowing through the throttle element 23 is also influenced in a known manner as a function of control signals from a thermostat 25 arranged in the line 4.

Zur Steuerung der Drosselorgane 20 und 23 durch den Druckfühler 16 kann anstatt elektrischer Energie auch eine andere, z. B. pneumatische Regelenergie verwendet werden.To control the throttle elements 20 and 23 by the pressure sensor 16 , instead of electrical energy, another, z. B. pneumatic control energy can be used.

Die vorgeschlagene Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn das Primärnetz ein Teil eines Fernheizsystems mit Dauerbetrieb ist. Da das Expansionsgefäß das ganze Jahr hindurch beheizt werden kann und das Sekundärnetz somit dauernd unter Druck steht, sind sehr kurze Anfahrzeiten der Anlage möglich.The proposed arrangement is particularly advantageous when the primary network is part of a district heating system with continuous operation. Since the expansion vessel is the can be heated all year round and the secondary network is therefore constantly under The system can be started up very quickly.

Die Heizanlage kann auch, falls man auf gewisse Regelmöglichkeiten verzichtet, beispielsweise ohne die durch die Teile 18-20 gebildete Regeleinrichtung ausgeführt werden. Bei fehlendem Drosselorgan 20 hängt dann der Druck im Expansionsgefäß und im Sekundärnetz nur von der Temperatur des Wärmeträgers im Primärnetz ab. Dies kann insbesondere für Anlagen mit geringen Temperaturunterschieden zwischen den Wärmeträgern des Primärnetzes und des Sekundärnetzes von Bedeutung sein.If certain control options are dispensed with, the heating system can also be designed, for example, without the control device formed by parts 18-20. If there is no throttle element 20, the pressure in the expansion vessel and in the secondary network depends only on the temperature of the heat transfer medium in the primary network. This can be of particular importance for systems with small temperature differences between the heat carriers of the primary network and the secondary network.

Es ist auch eine Ausführungsform der Heizanlage möglich, bei der durch Weglassen der Signalleitung 21 auf eine Beeinflussung des Drosselorganes 23 durch den Druckfühler 16 verzichtet wird. Die Zufuhr des Primärwärmeträgers zum Wärmeübertrager 3 wird dann durch das Drosselorgan 23 nur in Abhängigkeit vom Thermostaten 25 in der Rohrleitung 4 geregelt.An embodiment of the heating system is also possible in which, by omitting the signal line 21, the throttle element 23 is not influenced by the pressure sensor 16. The supply of the primary heat carrier to the heat exchanger 3 is then regulated by the throttle element 23 only as a function of the thermostat 25 in the pipeline 4 .

Claims

Claims: 1. Heating system with a primary network and a secondary network with expansion vessel in which a heat transfer medium from the primary network can flow through Heat exchanger is arranged, which opposes an overpressure in the expansion vessel The atmosphere is created and sustained so that it is not possible to do so e t that the expansion vessel (10) outside of that formed by the secondary network (4-8) Heating circuit is arranged and the heat exchanger located in the expansion vessel (10) (11) as an additional heating device parallel to another, from the heat transfer medium the primary network (1, 2) can flow through, within the secondary network (4-8) formed Heating circuit arranged heat exchanger (3) is switched.

2. Heating system according to claim 1, characterized in that a throttle element (20) is arranged in a connecting line (12) between the primary network (1, 2) and the heat exchanger (11) in the expansion vessel (10) , which is controlled by a control arrangement (17 -19) is influenced as a function of the signal from a pressure sensor (16) arranged on the expansion vessel.

3. Heating system according to claim 1, characterized in that a throttle element (23) is arranged in the supply line of the primary network (1, 2) to the heat exchanger (3) of the secondary network (4-8), which is controlled by a control arrangement (17, 21, 22) is influenced as a function of the signal from a pressure sensor (16) arranged on the expansion vessel (10) so that the supply of the heat carrier to the heat exchanger (3) is blocked below a predetermined pressure in the expansion vessel (10).