DE1753420C

DE1753420C - heating system

Info

Publication number: DE1753420C
Application number: DE19641753420
Authority: DE
Inventors: Walter Winterthur Munger (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1964-10-08
Filing date: 1964-10-19
Publication date: 1973-04-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizanlage mit einem Primärnetz und einem Sekundärnetz mit Expansionsgefäß, in dem ein vom Wärmeträger des Primärnetzes diirchströmbarer 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 an expansion vessel in which one of the heat carriers of the primary network diirchströmbaren heat exchanger is arranged, which creates and maintains an overpressure in relation to the atmosphere in the expansion vessel.

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 Urlache von Vibrationen, l.ärmentwicklung sowie von Schäden in den Leitungen und Umwälzpumpen ist. So sind durch die Anwendung des Überdruckes im Sekundärnetz Anlagen möglich, in denen Wasser mit Liner Temperatur von über 100 C den Wärmeverbrauchern zugeführt wird. Eine weitere Notwendigkeit der Druckhaltung ergibt sich in den Fällen, in denen das Expansionsgefäß nicht an höchster Stelle der Anlage angeordnet werden kann, so daß der statische Druck aus der Überhöhung der Wärmeverbraucher über dem Expansionsgelaß überwunden werden muß. Schließlich werden durch die Erhaltung eines Überdruckes gegenüber der Atmosphäre Lufteinbriiche in das Sekundärnetz verhindert.It is known that in heating systems in a secondary network there is an overpressure in relation to the atmosphere to hold, which among other things prevents the formation of steam in the secondary network, which is often the original pool from vibrations, noise generation and damage to the pipes and circulating pumps. So systems in which water with Liner temperature of over 100 C is supplied to the heat consumers. Another need the pressure maintenance results in those cases in which the expansion vessel is not at the highest point of the System can be arranged so that the static pressure from the excess heat consumer must be overcome above the expansion gap. Finally, by maintaining an overpressure prevents air penetration into the secondary network in relation to the atmosphere.

Bei einer bekannten Heißwasserheizanlage ist der Wärmeübertrager innerhalb eines als Expansionsgei'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 wie-S der 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 is the Heat exchanger arranged within a container serving as an expansion vessel, which has a Forms part of the heating circuit. The heating water is in the tank to the required level The required temperature is heated to overpressure, fed to a heat consumer and then as-S which is 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, undThis system requires a long start-up time, and

ίο man muß, um eine Teil verdampfung 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 Behalter ständig durch das relativ kalte Rücklaufwasser beeinträchtigt; es besteht daher die Gefahr, daß es, etwa bei Anfallen einer größeren Menge von kälteren: Rücklaufwasser, plötzlich abgebaut wird. Aus diesen· Grunde kann die bekannte Anlage, insbesondere Iv überhöht angeordneten Wärmeverbrauchern, nicht sicher betrieben werden, da es unmöglich ist, im Behälter einen für eine Erhöhung erforderlichen Überdruck gegenüber der gewählten Sättigimgstcmperatur in; Netz zu eszeugen.ίο you have to do a partial evaporation in the secondary network, to prevent air from entering the heating circuit or a pressure drop in the expansion vessel, operate the entire system at an unnecessarily high temperature. In addition, the steam pad is in the container constantly affected by the relatively cold return water; there is therefore a risk that for example when a larger amount of colder: return water occurs, is suddenly broken down. From these· Basically, the known system, in particular heat consumers arranged excessively, cannot be safe be operated, since it is impossible in the container an overpressure required for an increase compared to the selected maximum saturation temperature in; 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, weger, ihrer Abhängigkeit vom elektrischen Netz, nicht zu:There are also systems known in which in or on the expansion vessel, e.g. B. to prevent Frost damage, an electrical heating device is arranged. Such a heating device is, because, their dependence on the electrical network, not to:

Druckerzeugung und Druckhaltung geeignet, da z. H. bei einem Stromausfall die zur Aufrechterhaltung deDruckes notwendige elektrische Energie wegen ihrer Größe kaum von einer Notstromgruppe aufgebracht werden kann und somit die Wirkung der Druckha!Pressure generation and pressure maintenance suitable because z. In the event of a power failure, the electrical energy required to maintain the pressure because of their Size can hardly be raised by an emergency power group and thus the effect of the pressure ha!

tung iii Frage gestellt wird. Dies hat insbesondere in Anlagen mit überhöhten Wärmeverbrauchern unei wünschte Stillstandszeiten zur Fo!ge, da sich die Anlageteile, die über dem Flüssigkeitsspiegel des Expansionsgefäßes angeordnet sind, bei sinkendem Druck entleeren.tung iii question is asked. This is particularly important in Systems with excessive heat consumers, undesirable downtimes as a result, as the system parts, which are arranged above the liquid level of the expansion vessel, with falling pressure empty.

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 a system is created, which is continuously available during heating operation to maintain the pressure Uses heating energy and is characterized by economy and high operational readiness.

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

Bei einer solchen Anlage kann der erforderliche Überdruck im wesentlichen unabhängig von der Wärmebelastung im Sekundärnctz 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 Sekundärkrcislauf kann, etwa während einer Betriebsunterbrechung an Feiertagen, eine Temperatur von i. B. 30-40 C aufweisen, während das Wasser im Expansionsgefäß z. B. auf über 100 C erwärmt wird. Beim Wiederanheizen der Anlage kann das Wasser des Sekimdäi netzes rasch auf die gewünschte Betriebstemperatur gebracht werden, ohneIn such a system, the required overpressure can be maintained essentially independently of the heat load in the secondary circuit with less energy expenditure, since only the relatively small contents of the expansion vessel have to be heated to the temperature corresponding to the overpressure. The water in the secondary circuit can have a temperature of i. B. 30-40 C, while the water in the expansion vessel z. B. is heated to over 100 C. When the system is reheated, the water in the Sekimdäi network can be quickly brought to the desired operating temperature without

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.that, as is the case with known systems, partial evaporation or as a result of falling pressure Air penetration into the secondary network or a pressure drop in the expansion vessel could occur.

Die unabhängige Beheizung des Expansionsgefäßes und des Sekundärnetzes ist von In sonderem 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 groups of consumers with different water temperatures are interconnected. In this case, too, the predetermined pressure remains on the whole Plant unaffected.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnungdargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Schema einer Heizanlage für Heißwasser, teilweise mit überhöhten Würmeverbrauehern, d. h. solchen, die über d»m Wasserspiegel des Expansionsgefäßes angeordnet sind.The invention is explained using an exemplary embodiment shown in the drawing. the Drawing shows a scheme of a heating system for hot water, partly with excessive worm consumers, d. H. those which are arranged above the water level of the expansion vessel.

Ein nicht dargestellter Wärmeerzeuger, z. B. eine Femheizzentralc, 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 Primärr.etz 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 Femheizzentralc, 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 Kreis- so laufe stehen über den Wärmeübertrager miteinander in Verbindung. Das vom Wärmeübei trager 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 pipeline 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 transfer device 3 is fed to the heat consumers 7 and 8 via pipes 4 and circulating pumps 6 and fed to the heat exchanger 3 after the heat has been released.

Der Wärmeverbrauchers ist gegenüber dem Expansionsgcfäß in überhöhter Lage angeordnet. Der im beheizten Expansionsgefüß 10 entstellende Überdruck gegenüber der Atmosphäre wird durch die Rohrleitung 9 an den Keizungskreislauf 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 is arranged in an elevated position compared to the expansion vessel. The overpressure in the heated expansion vessel 10 in relation to the atmosphere is transferred through the pipeline 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 Vi rlaufleitung des Primärnetzes 1 und 2, das über eine Signalleitung 21 und einen Stellmotor 22 becinfhu.it wird, ermöglicht eine Zufuhr des PrimärwärmetniLvrs in den Wärmeübertrager3 nur dann, wenn im L^;.\p,::isionsgefäß und damit im Sekundärnetz ein voii bestimmter Druck herrscht.The throttle element 20 in the line 12 is influenced by 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 becinfhu.it via a signal line 21 and a servomotor 22 , enables the primary heat exchanger to be fed into the heat exchanger 3 only when in L ^; . \ p, :: ision vessel and thus a certain pressure prevails in the secondary network.

So wird bei einer Inbetriebsetzung der Anlage i :i verriegeltem Drosselorgan 23 und offenem Drossel 1 gan 20 zunächst nur der Inhalt des Expansionsgefiiü.·-. 10 aufgeheizt. Erst wenn der Druck im Expansions^ laß die für den Heizbetrieb erforderliche Höhe ureicht hat. wird über den Druckfühler 16 das Drosselorgan 23 geöffnet, das dem Primärwärmeträger ώο Weg zum Wärmeübertrager 3 freigibt.When the system i: i locked throttle element 23 and open throttle 1 gan 20 is started up, initially only the content of the expansion vessel. 10 heated. Only when the pressure in the expansion valve has reached the level required for heating operation. the throttle element 23 is opened via the pressure sensor 16, which opens the path to the heat exchanger 3 for the primary heat transfer medium ώο.

Während des Betriebes wird die Menge des dmvh das Drosselorgan 23 strömenden Wärmetr! "■ , außerdem in bekannter Weise in Abhängigkeit \, v, Steuersignalen eines in der Leitung 4 angcordn:·:n Thermostaten 25 beeinflußt.During operation, the amount of dmvh the throttle member 23 flowing heat! "■, also in a known manner, depending on \, v, control signals of an angcordn in line 4: ·: n Thermostat 25 influenced.

Zur Steuerung der Drosselorgane 20 und 23 dinvh den Druckfühler 16 kann anstatt elektrischer Eneigi..· auch eine andere, z.B. pneumatische Regeleneivie verwendet werden.In order to control the throttle elements 20 and 23 dinvh the pressure sensor 16, instead of electrical control, another, for example pneumatic control element can also be used.

Die vorgeschlagene Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn das Primärnetz ein Teil eines Fernhei systems mit Dauerbetrieb ist. Da das Expansionsgefiil.i das ganze Jahr hindurch beheizt werden kann und äis Sekundärnetz somit dauernd unter Druck steht, sind sehr kurze Anfahrzeiten der Anlage möglich.The proposed arrangement is particularly advantageous if the primary network is part of a remote heating system with continuous operation. Since the expansion tank i can be heated all year round and ais Secondary network is therefore constantly under pressure, very short start-up times for the system are possible.

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 hiingt 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 Wärmeträger!! des Primärnet/es 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 especially useful for systems with small temperature differences between the heat transfer media !! of the primary network / es and the secondary network.

lis ist auch eine Ausfiihrimgsfonn der Heizanlage möglich, bei der durch Weglassen der Signalleitung 21 auf eine Beeinflussung des Drosselorganes 23 durch lion Driickfühler 16 verzichtet wird. Die Zufuhr des Primärwärmeträgers zum Wärmeübertrager3 wird dann durch das Drosselorgan 23 nur in Abhängigkeit vom Thermostaten 25 in der Rohrleitung 4 ücreuelt.This is also a version of the heating system possible in which by omitting the signal line 21 to influence the throttle member 23 by lion pressure sensor 16 is dispensed with. The supply of the Primary heat transfer medium to heat exchanger3 then ücreuelt by the throttle member 23 only depending on the thermostat 25 in the pipeline 4.

Hierzu 1 Blatt ZeichnuncenFor this 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Heating system with a primary network and a secondary network with expansion tank in which a the heat exchanger through which the heat transfer medium of the primary network can flow is arranged, which is located in the expansion vessel creates and maintains an overpressure relative to the atmosphere thereby characterized in that the expansion vessel (10) outside this φπί. Secondary network (4-8) formed Heating circuit is arranged and the heat exchanger in the expansion vessel (10) (11) as an additional heating device parallel to another, from the heat transfer medium of the primary network (I, 2) can flow through, within the heating circuit formed by the secondary network (4-8) arranged heat exchanger (3) is switched.

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

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