DE1923977A1 - Verfahren zur verlustarmen,zentralen Versorgung von Waermeverbrauchern sowie Vorrichtungen zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur verlustarmen, zentralen Versorgung von Wärmeverbrauchern sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein System von Heizeinrichtungen, die zentral gesteuert und geregelt sowie von zentralen Bevorratungsbehältern aus vorzugsweise mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen versorgt werden, dessen Heizöfen jedoch in Unterzentralen, im folgenden Baugruppenheizwerke genannt, aufgestellt sind.
• Nachdem sich für Ballungsgebiete von Wärmeverbrauchern zentrale Fernheizanlagen allgemein durchgesetzt haben, sind Heizwerke großer Leistung für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe in Betrieb genommen worden.
• Andererseits haben Zentralheizungsanlagen für Wohnungen, auch Etagenheizungen genannt, sowie Einzelzentralheizungen für Häuser ihre Bedeutung nicht verloren.
• Bei Verwendung einer Heizzentrale anstelle von Einzelzentralheizungen für begrenzte Objekte ergeben sich wirtschaftliche Vorteile durch den besseren thermischen Wirkungsgrad größerer Kesselanlagen, durch den Einsatz von leistungsfähigerer Mess-7 Steuer- und Regel einrichtungen für vollautomatischen Betrieb und durch die Möglichkeiten, große Brennstoffmengen preisgünstig einzukaufen und am Bedarfsort zu lagern. Die Bedeutung leistungsfähigerer Mass-, Steuer- und Regeleinrichtungen erlaubt bestmögliche Wärmeausnutzung durch sorgfältige Anpassung an den mit dem Tages«. alef und der Witterung schwankenden Värmebedarf sowie eine Überwachung ded Verbrennung.
• Es sind auch Fernheizwerke bekannt, in denen von einem zentral gelegenen Raum aus in Großkesselanlagen erhitztes Wasser oder D mpf über isolierte Rohrleitungen zu den Wärmeverbrauchern, meist eine Vielzahl von Wohnblocks, Bürobauten oder Industrieanlagen, geführt wird.
• Bei einer Gruppe solcher Fernheizanlagen wird der Wärmeträger verworfen, das heißt, das abgekühlte Wasser oder das Kondensat bei Dampf wird nicht wieder zur Kesselanlage zurückgeführt. Man spart dabei einen erheblichen Teil der Rohrleitungsanlage ein, nimmt aber den Verlust des Wärmeträgers, meist Wasser, in Kauf.
• Diese Nachteile versucht man in anderen Ausführungsbeispielen durch einen geschlossenen Kreislauf des Wärmeträgers zu vermeiden. Hierbei ist man jedoch gezwungen, von jedem Wärmeverbraucher her in den verschiedenen Wohnblöcken, Bürogebäuden oder Industrieanlagen ein zweites Rohrsystem zu erstellen. Dieses zweite Rohrsystem muß etwa die gleiche Länge und den gleichen Querschnitt haben wie ds erst erwähnte Zuleitungs rohrnetz. Da es auch isoliert werden muß, entspricht diese Maßnahme fast einer Verdoppelung des Aufwandes fUr die Rohrleitungsanlage.
• Bei den beschriebenen Fernheizverfabren sind beim Transport des Wärmeträgers über größere Entfernungen auch bei hohe@ Aufwand an Isolierstoffen nennenswerte Wärmeverluste festzustellen, die insbesonders während der schwachen Heizperiode relativ zum Gesamtverbrauch hoch sind-. Bei den herköjwiilichen Anlagen muß jedoch auch in dieser Ze-it normalerweise die Heißwasserbereitung gewährleistet sein, so daß die Vorlauftemperatur des Heizungssystems auch bei warmer Witterung urgentlich gesenkt werden kann. Dazu kommt in vielen Fällen die Notwendigkeit, heißes Wasser für Küchen oder industrielle Wärmeverbraucher von mehr als 100 C bereitzustelIen, so daß dort während des ganzen Jahres die Kondensationstemperatur des Dampfes nicht unterschritten werden darf.
• Es sind auclj Anordnungen bekannt, bei denen man die Wärmeverluste durch Anordnung eines besonderen dritten Rohrsystems mit kleinerem Querschnitt zu senken versucht. Damit soll die wärmeabgebende Oberfläche deB zuleitenden Rohrsystems verringert werden. Das für den Hauptbedarf ausgelegte größere Zuleitungsnetz wird wihrend dieser Zeit stillgelegt. Nachteilig ist hierbei vor allem die Mehraufwendung für die Einrichtung und die Unterhaltung des dritten Rohrnetzes.
• Eine andere Möglichkeit, die Abkühlungsoberfläche zu verkleinern, hat man durch Erhöhung der Umwälzgeschwindigkeit des Wärmeträgers bei geringeren Querschnitten versucht. Dieser Maßnahme sind durch den Strömungswiderstand einge Grenzen gesetzt. Die Puupleistungen für den Transport des Wärmeträgers erreichen mit diesen Maßnahmen sehr bald wirtschaftlich nicht mehr zu vertretende Werte.
• Es sind auch Fernheizanlagen bekannt, in denen man die Antriebsleistung im Wärmeträgerkreislauf durch regelbare Pumpen dem jeweiligen Bedarf anzupassen sucht.
• Den bisher yenannten zentralen Heizungssystemen haftet weitgehend der Mangel an, daß man schon in der ersten Ausbaustufe des Gesamtvorhabens einen Großteil de@ Investitionen für die Endausbaustufe des Projektes erstellen iuß. Das gilt insbesondere für das Gebäude der Fernheizzentrale, Rohrnetze und wichtige Absperr- und Regelorgane. Zunächst nichraufgestellte Heizkessel machen erfahrungsgemäß nur einen geringen Teil der Aufwendungen aus.
• Wohnblocks, Bürogebäude und Industrieanlagen werden vielfach in Bauabschnitten errichtet, wobei es oft von dem Techniken nicht zuverlässig erfaßbaren Faktoren abhängt, wann und in welcher Reihenfolge die einzelnen Bauabschnitte des Gesamtvorhabens verwirklicht werden.
• Ähnliche Mängel in der Anpassungsfähigkeit des Kapitaleinsatzes an einen stufenweisen Ausbau zeigen sich auch, wenn zunächst nicht geplante Erweiterungen des Gesamtvorhabens erfolgen sollen. Eine sich später ergebende Erweiterung ist wegen der verschiedenen vorstehend beschriebenen technischen Grenzen kaum ohne aufwendige Änderungen im Rohrnetz und in der zentralen Heizanlage möglich. Beispielhaft wird hier nur auf die für die Abführung der Brenngase notwendigen Maßnahmen hingewiesen: Für jeden Belastungsfall gibt es eine bestmögliche Auslegung des Kamines.
• Bei der Verwendung fester oder flüssiger Brennstoffe sind neben den technischen Regeln auch behördliche Vorschriften zu beachten. Ein auf die Endausbaustufe ausgelegter Kamin bedeutet bis zum Erreichen dieser Stufe eine Vorinvestition, bei Erweiterungen des Gesamtobjektes genügt er unter Umständen dann nicht mehr den Anforderungen.
• Die Erfindung will die Nachteile der bekannten zentralen Fernlieizungssysteme beseitigen und schlägt zu diesem Zweck ausgehend von den bekanntell Vorteilen einer zentralen Fernheizanlage vor, nur die Versorgungseinri eiltungen für Energie sowie Speisewasseranlage, Steuer- und Regeleinrichtungen zentral anzuordnen.
• Die Wärmeentbindung soll dagegen in mehreren, hier als Baugruppenheizwerke bezeichneten möglichst nahe am jeweiligen Verbraucherschwerpunkt liegenden Heizwerken erfolgen.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der naturgesetzlich mit Verlusten behaftete Transport eines erhitzten Wärmeträgers über weite Strecken ersetzt durch den thermisch verlustlosen Transport vorzugsweise von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen.
• Zu diesem Zweck soll an geeigneter Stelle, die erfindungsgemäß räumlich keinesfalls zentral zu liegen braucht, eine Vorratsbehälteranlage erstellt werden. Von hier aus führen im Vergleich beispielsweise zu Wasserheizungsleitungen dünne Rohrquerschnitte zu den Baugruppenheizwerken.
• Rückleitungen und Isolierungen entfallen.
• Die Leitungen werden lediglich gegen Beschädigungen geschutnt und gegen Undichtigkeiten gesichert. Besondere Kanäle, wie sie bei Warmwasser und Dampfheizungen üblich sind, sind nicht erSorderlieh Bei der erfindungsgemäßen Energiefortleitung können gleichzeitig Vorrichtungen zur Überprüfung der Dichtigkeit, beispielsweise Plastikschläuche und Leitungen für Fernmelde- und Fernwirkeinrichtungeii zur zentralen Steuerung und Regelung mitverlegt werden sowie ein Stromversorgungs- und Notstromversorgungsnetz. Desgleichen kann eine besondere Leitung fiir aufbereitetes Speisewasser vorgesehen werden. Die genannten Leitungen können ih einem besonderen Schutzrohr geführt werden, das durch bekannte Geräte wie Isolationsmessgeräte, Strömungswächter, Gasspürgeräte oder Druckwächter Veränderungen im Rohrnetz anzeigt, die auf Undichtigkeiten der Versorgungssysteme oder auf Beschädigung des Schutzrohres schließen lassen. Hierdurch würden Signalmeldungen gegeben oder gefährdete Leitungen abgeschaltet.
• Ein Baugruppenheizwerk weist entsprechend der Erfindung entweder gar keine oder nur eine minimale Brennstoffbevorratung für etwaige Ausfallzeiten auf. Es sind in der Regel auch nur wenige einfache Kontrollgeräte vorzusehen, etwa Wasserstandswächter, Schlammwächter oder Grenzwertmelder für Temperatur und Druck. Wird ein bestmöglich angepasstes Heizprogramm verlangt, etwa die Anpassung an den schwankenden Wärmebedarf in Folge von Wind oder Schwankungen der Außentemperatur oder aber der Belastung der Wärmeverbraucher, so wird die Vorgabe der bestmöglichen Betriebswerte vorzugsweise zentral für alle Baugruppenheizwerke erfolgen. Dabei ist auch erfindungsgemäß die Aufstellung eines automatischen datetiverarbeitenden Gerätes möglich, das aus den im Verso'rgungsgeb'iet gemessenen und Übertragenen Daten jeweils den besten Betriebszustand ermittelt undt als Sollwert den Baugrü'p'penheizwerken- zuleitet. An dieser Stelle kann auch ein längerfristige« Heizprogramm, das beispielsweise den wechselnden Wärmebedarf bei Arbelts- Und Feiertagen berücksichtigt, gespeichert werden.
• Die erfindungsgemäße räumliche Nähe der Baugruppenheizwerke zu den Wärmeverbrauchern ermöglicht es, ohne wesentliche Mehrkosten Wirtschaftswärme mit verschiedenen Temperaturniveaus durch besnc--,': e Heizvorrichtungen aus der gleichen zentralen Energieversorgung zu erzeugen. Beispielsweise kann man so Warmwasserversorgungen aber auch Industrieöfen hetreibell. D mit ist es möglich, die Temperatur des Wärmeträgers in den warmen Jahreszeiten mit Zusatzaggregaten bis unter die Außentemperatur zu senken, was bei einer entsprechenden Ausbildung der ijeizkörper eine Raumkühlung ermöglicht.
• Das Baugruppenheizwerk benötigt bei der Verwendung von immissionsfreiem Gas, zum Beispiel Flüssiggas, keine spezielle Schornsteinanlage wie sie etwa fiir eine ölgefeuerte Heizzentrale bisheriger Bauart behördlich gefordert. wird.
• Aus den genannten erfindungsgemäßen Merkmalen ergibt sich auch die Wirkung, daß für das Baugruppenheizwerk so wenig Platz erforderlich ist, daß es in den meistell Fällen kein besonderes Gebäude erfordert.
• Obwohl erfindungsgemäß verlustbehaftete Rohrleitungen für den Kreislauf des erhitzten Wärmeträgers über größere Entfernungen nicht vorgesehen sind, sollen Verbundleitungen zu benachbarten Baugruppe:iheizwerken nicht ausgeschlossen werden. hierdurch wird das erfindungsgemäße Verfahren für den Fall von Storullgen oder zur gelegentlichen Spitzendeckung um eine zusätzliche Möglichkeit erweitert.
• Bei der Verwendung von Flüssiggas kann die Entspannung des flüssig gases zentral oder dezentral in den Gruppenheizwerken erfolgen.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur verlustarmen zentralen Versorgung von Wärmeverbrauchern ist ein wechselweise oder gemischter Betrieb mit verschiedenen Brennstoffen möglich.
• Danach kann beispielsweise der Durchschnittsbedarf an Heizenergie mit Tarifvorteilen aus öffentlichen Gasversorgungsnetzen entnommen werden, der Spitzenbedarf jedoch durch Flüssiggas gedeckt werden, das im Sommer preisgünstiger beschafft und bevorratet werden kann.
• Mit der Möglichkeit dieses Wechsels ist auch eine besondere Sicherheit gegen Engpässe auf dem Energiemarkt und gegen Versorgungsstörungen erreichbar.

Claims (10)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur verlustarmen zentralen Versorgung von Wärmeverbrauchern wie Wohnblöcken, Bürogebäuden oder Industriebauten aus eine zentralen Energiebevorratung, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise flüssige oder gasförmige Brennstoffe aus dem zentralen Energisspeicher zu Baugruppenheizwerken geleitet und dort verbrannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß aus dem zentral len Energiespeicher besondere Heizvorrichtungen zur Erzeugung von Wirtschaftswärme gespeist werden können.

3. Verfahren nach Anspruch i. und 2., dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Baugruppen errichtete Heizungssysteme gegebenenfalls für Raumkühlung genutzt werden können.

4. Verfahren nach Anspruch 1., 2. und 3., dadurch gekennzeichnet, daß Steuer- und Regelgeräte, die die Betriebsweise der Baugruppenheizwerke bestimmen, zentral angeordnet und nach den üblichen Verfahren der Steuer- und Regeltechnik beispielsweise durch Abfragen der Betriebswerte in bestimmten Zeitabständen unter Berücksichtigung bestimmter Heizprogramme den jeweils günstigsten Betriebszustand der Baugruppenheizwerke veranlassen kann.

5. Verfahren nach Anspruch 3., dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgabe bestmögl icher Betriebstferte durch eine automatische Daternierarbeitungsanlage erfolgen kann.

6. Verfähren nach Anspruch 1. bis 5., dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbau der Anlage zur verlustarmen zentralen Versorgung von Wärmeverbrauchern abschnittsweise entsprechend der Erstellung der einzelnen Baukörper erfolgen kann.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß um die Brennstoffleitung und gegebenenfalls um Versorgungsleitungen für Wasser sowie um das Fernwirk- und gegebenenfalls das Notstromkabel eine zweite korrosionsbeständige Leitung gefiihrt wird, die neben dem Schutz vor mechanischer Beschädigung den Korrosionsschutz der Versorgungsleitungen bewirken soll.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens- nach einem oder mehreren der Anspruche 1. bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß die nach Anspruch 7.

um die Versorgungsleitung liegende korrosionsbeständige Leitung unter dem Überdruck eines Schutzmitteis oder Schutzgases steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7. und,8., dadurch gekennzeichnet, daß die iit dem Austreten von Brennstoff oder Spoisewasser oder mit der Beschädigung des Schutzmantels verbundenen Druckschwankungen oder Strömungsvorgänge mittels allgemein bekannter Yorrichtungen Warnmeldungen auslösen.

10. Anordnung ur Durchführung des Verfahrens an einem oder mehreren der - ü,. -lo « 6. 6, und der Vorrichtungen nach einem oder mehreren der Anspruche 7., 8. und 9., dadurch gekennzeichnet, daß für die Versorgung der Baugruppenheizwerke sowie zur Überwachung der Dichtigkeit ziacli Anspruch 7., 8. und 9. und zur Leitungsführung für die Fernwirktechnik ein kombiniertes Leitungssystem verless wird, das als vorgefertigte Einheit an der Baustelle angeliefert und verlegt werden kann.