DE19618415C2 - Integrierte Wärmetauschereinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschereinheit zur Übertragung von Wärmeenergie eines in einem Primärkreis geführten fluiden Wärmeträgers auf einen in einem Sekun­ därkreis geführten, zweiten fluiden Wärmeträger, wie bspw. Wasser.

In Fernwärmenetzen werden einzelne oder zu Gruppen zusammengefaßte Wärmeverbraucher indirekt über sogenannte Wärmeübergabestationen mit Wärmeenergie versorgt. Die Wär­ meübergabestationen trennen dabei einen Primärkreislauf mit Heizdampf oder Heizwasser von einem oder mehreren Sekundärkreisläufen, bei denen Warmwasser als Wärmeträger dient. Das in diesem Sinne zentrale Element einer Wärme­ übergabestation ist der Wärmetauscher. In diesem gibt der Wärmeträger des Primärkreislaufes seine Wärmeenergie ab, wobei der Wärmeträger des Sekundärkreislaufes erhitzt wird. Während bei Vollast aufgrund der hohen Energiedichte von Dampf, Heizwasser oder vergleichbaren Wärmeträgern ein hoher Energieumsatz erreicht wird, kann im Teil- oder Schwachlastbereich auch ein lediglich geringer Energie­ umsatz zu verzeichnen sein. Unabhängig davon muß der Wär­ metauscher hinsichtlich seiner Energieaufnahme und Ener­ gieabgabe in jedem Arbeitspunkt so eingestellt sein, daß die Energiebilanz ausgeglichen ist und keine Überlastungen auftreten. Dies erfordert eine sorgfältige Überwachung und Prozeßführung, damit die Fließgleichgewichte zwischen pri­ mär und sekundär stimmen.

Wärmeübergabestationen werden meist in Kellern von Wohngebäuden oder auch separat aufgebaut, wobei die ein­ zelnen Apparate, wie Wärmetauscher, Armaturen, Pumpen, Rohre, Verteiler usw. vor Ort zu einer Wärmeübergabesta­ tion zusammengefügt werden. Dabei ist es wünschenswert, eine möglichst übersichtliche und betriebssichere Anord­ nung zu erhalten. Dazu ist aus der DE 44 23 660 A1 eine Wärmeübergabestation bekannt, bei der alle zum Betrieb erforderlichen Elemente auf einer Grundplatte vormontiert sind. Die Wärmeübergabestation weist einen Rohrbündelwär­ metauscher auf, der von einer Kondensatkammer getragen ist. Der Wärmetauscher bildet mit der angeflanschten Kon­ densatkammer eine zentrale Säule, um die herum die weite­ ren Elemente der Wärmeübergabestation gruppiert sind. Zu dem Wärmetauscher führt eine Dampfleitung, die mit Senso­ ren für Druck oder Temperatur versehen ist. Die Sensoren sind an einen Mikroprozessorregler angeschlossen, der ebenfalls an der Wärmeübergabestation vormontiert ist. An den Mikroprozessorregler sind außerdem Sensoren an­ geschlossen, die in der Kondensatsammelkammer sitzen. Se­ kundärseitig ist in der Vorlaufleitung eine Meßkammer aus­ gebildet, in der mehrere mit dem Mikroprozessorregler ver­ bundene Sensoren sitzen. Die sekundärseitige Rücklauflei­ tung ist mit einer Zwillingspumpe versehen, die von dem Mikroprozessorregler gesteuert ist und der Umwälzung des Sekundärkreislaufes dient.

Ist im Rahmen der Wartung ein Austausch des Wärmetau­ schers erforderlich, sind relativ umfangreiche Montagear­ beiten auszuführen. Der Wärmetauscher trägt als zentrale Säule der Wärmeübergabestation viele Armaturen, die dann zunächst zu demontieren sind. Außerdem ist es über das erreichte Maß hinaus wünschenswert, das Bauvolumen der Wärmeübergabestation zu vermindern.

Aus dem Gebrauchsmuster DE 87 08 283 U1 ist eine Fernwärme-Übergabevorrichtung bekannt, bei der alle Kompo­ nenten an einem flachen Trägerrahmen lösbar befestigt sind. Die Übergabevorrichtung weist einen Plattenwärmetau­ scher auf, der an einen Primärkreis und an einen Sekundär­ kreis angeschlossen ist. An den Plattenwärmetauscher schließen sich Armaturen und Verzweigungen des Primär­ kreislaufes und des Sekundärkreislaufes an, die mit Druck- und Temperaturmeßeinrichtungen versehen sind.

Aus der DE 44 23 660 A1 ist eine Wärmeübergabestation mit einem Rohrbündelwärmetauscher bekannt, wie er zum Kon­ densieren von Ferndampf unter Wärmeabgabe an einen Sekun­ därkreislauf verwendet wird. Der Rohrbündelwärmetauscher weist einen in einen Primärraum und einen Sekundärraum unterteilten Innenraum auf, der mit einem in den Primär­ raum führenden Primärvorlaufanschluß, einem aus dem Pri­ märraum führenden Primärrücklaufanschluß, einem aus dem Sekundärraum führenden Sekundärvorlaufanschluß und einem in den Sekundärraum führenden Sekundärrücklaufanschluß versehen ist. Der Wärmetauscher ist durch eine Isolierung thermisch von der Umgebung getrennt. Ausgangsseitig ist in einigem Abstand zu dem Rohrbündelwärmetauscher außerhalb dessen Isolierung eine zylindrische Messkammer angeordnet, die mehrere Sensoren enthält. Außerdem ist zur Steuerung der Wärmetauschereinheit eine Steuer- und Regeleinheit vorgesehen, an die Sensoren angeschlossen sind.

Bei dieser Dampf/Wasserwärmeübergabestation ist eine hohen Temperaturdifferenz zwischen Primär und Sekundär­ kreis und Vorlauf und Rücklauf des Primärkreises vorhan­ den. Plattenwärmetauscher sind solchen Beanspruchungen nicht gewachsen, so dass man bei solchen Anlagen nicht an Rohrbündelwärmetauschern vorbeikommt.

Aus dem DE 94 18 345 U1 geht eine Vorrichtung zum Steuern eines Wärmetauschers hervor. Die sekundäre Vorlauf und die Rücklaufleitung sowie die primäre Rücklaufleitung sind mit Temperatursensoren versehen, die ihre Messewerte zu einer speziellen Regelschaltung liefern.

Über die konkrete Anordnung der Sensoren wird jedoch keine Aussage getroffen.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Wärmeübergabestation zu schaffen, die ein geringes Bauvo­ lumen erfordert, in allen Lastbereichen zuverlässig arbei­ tet sowie robust und wartungsfreundlich ist. Darüber hin­ aus soll eine Wärmeübergabestation geschaffen werden, die nicht nur robust und wartungsfreundlich ist, sondern auch Wärmeverluste vermeidet, sparsam isoliert werden kann und auch optisch sehr ansehnlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Wärmetauschereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Wärmetauschereinheit weist als Hauptelement einen Wärmetauscher auf, der mit wenigstens zwei mit einer Steuer- und Regeleinheit verbundenen Meßkammern versehen ist. Die Meßkammern dienen der Erfassung von wichtigen Betriebsparametern wie Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, Durchsatz usw. in unmittelbarer Nähe zu dem Wärmetauscher. Die zur Überwachung des Wärmetauschers und zur Prozeßfüh­ rung erforderlichen Sensoren sind in den Meßkammern kon­ zentriert. Durch das geringe Bauvolumen kann die Wärmetau­ scherisolierung mit der Isolierung der Meßkammer zusammen­ gefaßt werden. Außerdem erübrigt sich der Einbau von ein­ zelnen Sensoren vor Ort. Die Sensorpositionen sind somit unabhängig von praktischen Montageerfordernissen an den jeweils zur Meßwerterfassung optimalen Stellen angeordnet. Damit wird es möglich, vorgegebene Betriebsbedingungen des Wärmetauschers sehr genau einzuhalten, was wiederum eine knappe Dimensionierung des Wärmetauschers ermöglicht. Er kann deshalb relativ klein und leicht gebaut werden, was Bauraum und Material spart.

Darüber hinaus ermöglichen die an den Wärmetauscher angeflanschten und mit diesem zu einer Einheit zusammen­ gefaßten Meßkammern eine robuste Auslegung der Wärmetau­ schereinheit. Die Sensoren sind an den Meßkammern ge­ schützt angeordnet, so daß bei Transport und Montage keine oder allenfalls eine gegenüber dem Stand der Technik stark verminderte Beschädigungsgefahr besteht. Die Wärmetau­ schereinheit ist dadurch wenig empfindlich.

Beim Wechseln eines Wärmetauschers zu Wartungs- oder Reparaturzwecken ist dieser lediglich von den Meßkammern zu trennen, die zugleich als Zu- und Ableitungen (Vorlauf, Rücklauf) dienen. Zur Entnahme des Wärmetauschers reicht Zugang von einer Seite her. Die Wärmetauschereinheit kann deshalb platzsparend in Ecken, Nischen oder an einer Wand stehend angeordnet werden. Allseitiger Zugang ist nicht erforderlich.

Bei der erfindungsgemäßen Wärmetauschereinheit ist wenigstens die sekundäre Vorlaufmeßkammer zusätzlich als Verteiler ausgebildet. Die Vorlaufmeßkammer weist dazu einen Eingangsanschluß und mehrere Ausgangsanschlüsse auf, von denen ggf. mit Armaturen versehene Leitungen wegfüh­ ren. Eine gesonderte, meist einen relativ großen Bauraum erforderliche Verteilung ist deshalb überflüssig und kann eingespart werden. Der damit erreichte Platzgewinn ist beträchtlich.

Entsprechendes gilt für die Rücklaufmeßkammer, die mehrere Zuflußanschlüsse aufweisen kann.

Die Vorlaufmeßkammer und die Rücklaufmeßkammer können untereinander im wesentlichen baugleich ausgebildet sein. Dies ist möglich, obwohl Druck und Temperatur sowie andere physikalische Parameter in beiden Meßkammern unterschied­ lich sein können. Gleiches gilt für Meßkammern, die im Primärvorlauf und im Primärrücklauf angeordnet sind. Auch hier können jeweils gleiche Meßkammern verwendet werden.

Die Meßkammern definieren jeweils einen länglichen Innenraum, der vorzugsweise quer durchflossen ist. Dies schafft genügend Platz für eine ausreichende Menge von Sensoren. Außerdem werden somit Bereiche mit unterschied­ lichen Strömungsgeschwindigkeiten erzeugt.

Außerdem können die Vorlaufmeßkammer und die Rück­ laufmeßkammer jeweils quaderförmig ausgebildet und be­ darfsweise zu einer Meßkammereinheit zusammengefaßt sein. Der Wärmetauscher ist dann sowohl primärseitig als auch sekundärseitig unmittelbar mit jeweils einer Meßkammer­ einheit verbunden. Die sekundärseitige Meßkammereinheit kann bedarfsweise zusätzlich als Verteiler dienen. Zur Vermeidung von Energieverlusten sind die Vorlaufmeßkammer und die Rücklaufmeßkammer einer jeweiligen Meßkammerein­ heit voneinander thermisch isoliert. Dennoch kann die Meß­ kammereinheit aus einem durchgehenden Kastenprofil ausge­ bildet sein; bedarfsweise kann sie auch aus Kastenprofil­ abschnitten zusammengesetzt sein. Die Meßkammereinheiten stimmen in ihrer Höhe vorzugsweise mit dem Wärmetauscher überein. Es ergibt sich eine gute Platzausnutzung. Die Breite der Meßkammereinheiten ist vorzugsweise etwas ge­ ringer als die des Wärmetauschers, so daß neben den Wärme­ tauschereinheiten zusätzlicher Raum für direkt an dem Wär­ metauscher befindliche Sensoren vorhanden ist.

Eine sowohl den Wärmetauscher als auch die Meßkammer­ einheiten einschließende Isolierung, die bspw. durch ein geschlossenes Gehäuse mit entsprechender Wärmedämmung ge­ bildet sein kann, vermindert oder minimiert Wärmeverluste und schließt die Wärmetauschereinheit übersichtlich nach außen ab. Es führen lediglich Rohrleitungen für Wärmeträ­ ger sowie elektrische Anschlußleitungen für die Sensoren in das Gehäuse der Wärmetauschereinheit. Diese ist nach außen hin abgeschlossen. Die innenliegenden Sensoren sind insbesondere gegen mechanische Beschädigungen weitgehend geschützt.

Armaturen oder bewegte Teile enthaltende Aggregate sind vorzugsweise außerhalb der von der Isolierung um­ schlossenen, aus Wärmetauscher oder Meßkammern gebildeten Einheit angeordnet. Somit sind bedarfsweise Pumpen, Venti­ le oder andere zu wartende Teile ohne Entfernung der Iso­ lierung zugänglich.

Die Verläßlichkeit und Betriebssicherheit der Wärme­ tauschereinheit wird erhöht, wenn jeder Sensor in doppel­ ter Ausführung vorhanden ist. Bei Ausfall eines einzelnen Sensors schaltet die Steuer- und Regeleinrichtung automa­ tisch auf den parallelen Sensor. Die Betriebssicherheit wird somit erhöht.

Der Wärmetauscher ist vorzugsweise ein Plattenwärme­ tauscher. Die Anordnung von Meßkammern sowohl in der pri­ mären Vor- und Rücklaufleitung als auch in der sekundären Vor- und Rücklaufleitung gestatten eine vollständige Über­ wachung des Betriebes und somit eine sichere Führung des thermisch hoch belasteten Plattenwärmetauschers. Dies er­ möglicht wiederum eine sehr kompakte Bauform, wodurch die Wärmetauschereinheit insgesamt klein und relativ leicht wird.

Der Mikroprozessorregler, der sowohl unmittelbar an der Wärmetauschereinheit als auch räumlich von dieser ge­ trennt angeordnet sein kann, kann bedarfsweise mit einer Schnittstelle zum Anschluß eines Personal Computers verse­ hen sein. Mit diesem ist eine bedienerfreundliche Überwa­ chung der Wärmetauschereinheit und insbesondere die Erfas­ sung von Verbrauchsdaten möglich.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Wärmeübergabestation, die eine über einen Mikroprozessorregler und einen Personal Computer gesteuerte bzw. geregelte Wärmetauschereinheit aufweist, in schematisierter Darstellung,

Fig. 2 die Wärmetauschereinheit nach Fig. 1, mit abge­ nommener Isolierung, in vereinfachter Perspek­ tivdarstellung,

Fig. 3 die Wärmetauschereinheit nach den Fig. 1 und 2, in einer schematisierten Seitenansicht,

Fig. 4 die Wärmetauschereinheit nach Fig. 3, in einer Stirnansicht auf ihre primärseitige Anschlußsei­ te gesehen, und

Fig. 5 die Wärmetauschereinheit nach Fig. 3, in einer schematisierten Stirnansicht auf ihre sekundär­ seitige Anschlußseite gesehen.

Beschreibung

In Fig. 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Wärmeübergabestation veranschaulicht, die als vorgefer­ tigte Einheit ausgebildet ist. Ein in seinem Umriß mit einer Europalette übereinstimmender Sockel 2 trägt eine Wärmetauschereinheit 3, die Wärme zwischen einem Primär­ kreislauf 4 und mehreren Sekundärkreisläufen 6 überträgt. Primärseitig ist die Wärmetauschereinheit 3 an eine dampfführende Vorlaufleitung 01 und eine ausgekühlten Dampf oder Kondensat führende Rücklaufleitung 02 ange­ schlossen.

Zum unabhängigen Betrieb mehrerer Sekundärkreisläufe 6 ist die Wärmetauschereinheit 3 mit insgesamt drei Vorlaufleitungen 04/1, 04/2, 04/3 verbunden. Außerdem steht die Wärmetauschereinheit 3 mit drei Rücklaufleitun­ gen 03/1, 03/2, 03/3 in Verbindung. In der primären Vorlaufleitung 01 ist ein Motorstellventil 8 angeordnet und in der primärseitigen Rücklaufleitung 02 ist ein Motorstellventil 9 vorgesehen, um den Arbeitspunkt der Wärmetauschereinheit 3 einstellen zu können. Zur Ein­ stellung der sekundärseitigen Wärmeabgabe sind in den sekundären Vorlaufleitungen 04/1, 04/2, 04/3 ebenfalls Ventile 11 angeordnet, die bedarfsweise mit einem Motor­ stellantrieb oder einem anderweitigen Antrieb versehen sein können. In den sekundärseitigen Rücklaufleitungen 03/1, 03/2, 03/3 können weitere Stellorgane angeordnet sein, die nicht weiter veranschaulicht sind.

Außerdem ist die Wärmetauschereinheit 3 mit einer mit einem Ventil versehenen Überstömleitung 12 versehen, die mit der Sekundärseite der Wärmetauschereinheit 3 in Verbindung steht.

Zur Steuerung bzw. Regelung der Wärmetauschereinheit 3 ist ein Mikroprozessorregler 13 vorgesehen, der an einem auf dem Sockel 2 stehenden Gestell 14 befestigt ist. Der Mikroprozessorregler 13 ist über eine Schnitt­ stelle RS232 an einen Personal Computer 15 angeschlossen, der bedarfsweise von dem Mikroprozessorregler 13 ermit­ telte und zwischengespeicherte Daten abfragt sowie ggf. Befehle an diesen senden kann. Der Personal Computer 15 enthält insbesondere ein Programm zur Aufzeichnung und bedarfsweisen Aktualisierung von Daten, die Aussagen über den Energieumsatz der Wärmeübergabestation 1 und über die an den einzelnen Vorlaufleitungen 04/1, 04/2, 04/3 gelie­ ferten Energiemengen zu treffen.

Der Mikroprozessorregler 13 ist über elektrische Meßleitungen 17 mit Sensoren verbunden, die schematisiert in den Fig. 2 bis 5 veranschaulicht sind. Diese zeigen die Wärmetauschereinheit 3, die einen Plattenwärmetau­ scher 19 sowie eine primäre Meßkammereinheit 21 und eine sekundäre Meßkammereinheit 22 enthält. Der Plattenwärme­ tauscher 19 ist im wesentlichen quaderförmig ausgebildet, wobei die Darstellung in den Figur nicht maßstäblich ist. Der Plattenwärmetauscher 19 weist einen Primärvorlauf­ anschluß 24 und einen Primärrücklaufanschluß 26 auf, die über den Innenraum des Plattenwärmetauschers 19 mitein­ ander kommunizieren. Der Primärvorlaufanschluß 24 und der Primärrücklaufanschluß 26 sind mit entsprechenden An­ schlüssen der Meßkammereinheit 21 mittels Gewindemuffen verschraubt.

Die Meßkammereinheit 21 weist ein aus einem Recht­ eckprofilrohr ausgebildetes Gehäuse 27 auf, in dem eine primäre Vorlaufmeßkammer 29 und eine Rücklaufmeßkammer 31 ausgebildet sind. Die Innenräume der Vorlaufmeßkammer 29 und der Rücklaufmeßkammer 31 sind voneinander druckdicht getrennt und mittels einer Isolierschicht 32 voneinander thermisch isoliert. Die Vorlaufmeßkammer 29 ist zum Anschluß der Vorlaufleitung 01 mit einem einen Einlaß bildenden Gewindestutzen 33 versehen, der einem an den Primärvorlaufanschluß 24 des Plattenwärmetauschers 19 angeschlossenen Gewindestutzen der Vorlaufmeßkammer 29 gegenüberliegt. Entsprechendes gilt für die Rücklaufmeß­ kammer 31, die zum Anschluß der Rücklaufleitung 02 einen dem Primärrücklaufanschluß 26 des Plattenwärmetauschers 19 gegenüberliegenden Gewindestutzen 34 aufweist.

Die Vorlaufmeßkammer 29 ist mit einem Temperatursen­ sor 36 versehen, der einen in den Innenraum der Vorlauf­ meßkammer 29 ragenden Abschnitt aufweist und an den Mikroprozessorregler 13 angeschlossen ist. Außerdem ist an der Vorlaufmeßkammer 29 ein Drucksensor 37 vorgesehen. Bedarfsweise können weitere Sensoren für Leitfähigkeit oder andere physikalische Größen vorgesehen sein.

Die Rücklaufmeßkammer 31 ist ebenfalls mit einem Temperatursensor 38 sowie einem Drucksensor 39 versehen. Zusätzlich kann an der Rücklaufmeßkammer 31 an der Unter­ seite ein Stutzen 41 vorgesehen sein, der bedarfsweise als Meßstutzen oder als Ablaßstutzen zur Entleerung der Wärmetauschereinheit 3 dienen kann.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, nimmt die Meßkammerein­ heit 21, während sie in ihrer Höhe mit dem Plattenwärme­ tauscher 19 übereinstimmt, nur etwa dessen halbe Breite ein. In dem freigelassenen Bereich können weitere Senso­ ren 42, 43 für Temperatur und/oder Druck vorgesehen sein. Diese ermöglichen die Messung im Inneren des Plattenwär­ metauschers 19 und somit die verfeinerte Abstimmung seines Betriebs. Die Sensoren 42, 43 sind ebenfalls an den Mikroprozessorregler 13 angeschlossen.

Meßinstrumente 44, 45 (Fig. 1) zum Ablesen von Temperatur und/oder Druck direkt vor Ort können bedarfs­ weise an der Meßkammereinheit 21 vorgesehen sein. Ent­ sprechende Meßinstrumente können außerdem an der Meßkam­ mereinheit 22 vorgesehen sein.

Die Meßkammereinheit 22 weist eine Vorlaufmeßkammer 49 und eine Rücklaufmeßkammer 51 auf. Beide sind vonein­ ander druckdicht getrennt und mittels einer Isolierung 62 thermisch isoliert. Während die Meßkammereinheit 22, wie aus Fig. 2 hervorgeht, in Übereinstimmung mit der Meßkam­ mereinheit 21 in einem Rechteckrohr ausgebildet ist, ist sie zusätzlich als Verteiler ausgebildet. Wärmetauscher­ seitig weist die Meßkammereinheit 22 zwei Schraub­ anschlüsse auf, die mit einem Sekundärvorlaufanschluß 64 und einem Sekundärrücklaufanschluß 66 des Plattenwärme­ tauschers 19 verschraubt sind. Die Vorlaufmeßkammer 49 ist ausgangsseitig mit insgesamt vier Anschlüssen 67 versehen, von denen drei mit sekundären Vorlaufleitungen 04/1, 04/2, 04/3 verbunden sind. Während ein vierter Anschluß zum Anschluß einer Überstömleitung 12 dient, weist die Rücklaufmeßkammer 51 lediglich drei an den Rücklaufleitungen 03/1, 03/2, 03/3 liegende Anschlüsse 68 auf.

Zur Erfassung von Temperatur und Druck des in die Vorlaufleitungen 04/1, 04/2, 04/3 abgegebenen Vorlauf­ wassers sind an der Vorlaufmeßkammer 49 wenigstens ein Temperatursensor 71 und ein Drucksensor 72 angeordnet. Gleiches gilt für die Rücklaufmeßkammer 51, die ebenfalls einen Temperatursensor 73 und einen Drucksensor 74 auf­ weist. Zusätzlich können, wie aus Fig. 5 hervorgeht, Temperatur- und/oder Drucksensoren 76, 77 an der Stirn­ seite des Plattenwärmetauschers 19 vorgesehen sein, die eine Erfassung von Druck und/oder Temperatur direkt in dem Plattenwärmetauscher gestatten.

Wie symbolisch in Fig. 3 veranschaulicht, ist die Wärmetauschereinheit 3 in einer geschlossenen Isolierung 81 angeordnet, die sowohl den Plattenwärmetauscher 19 als auch die Meßkammereinheiten 21, 22 einschließt. Die Isolierung 81 kann sowohl als Gehäuse als auch als Umhül­ lung ausgebildet sein. Während alle, oder wenigstens im wesentlichen alle zum Betrieb der Wärmetauschereinheit 3 erforderlichen Sensoren innerhalb der Isolierung 81 und somit als Bestandteil der Wärmetauschereinheit 3 ausge­ bildet sind, sind alle Aktuatoren (Stellmotoren, Pumpen usw.) außerhalb der Isolierung 81 und somit der Wärmetau­ schereinheit 3 angeordnet. Damit sind alle regelmäßig zu wartenden Teile, wie Pumpen, Regelventile, Zähler, Schmutzfänger, leicht zugänglich angeordnet, während die Sensorik vor Umwelteinflüssen und mechanisch geschützt im Inneren der Wärmetauschereinheit 3 untergebracht ist. Alle Sensoren sind zur Erhöhung der Betriebssicherheit jeweils doppelt vorhanden, wobei die Funktionsfähigkeit einzelner Sensoren von dem Mikroprozessorregler 13 tur­ nusmäßig überprüft und bei Feststellen eines Sensordefek­ tes auf den jeweils parallelen Sensor zurückgegriffen wird. Der Sensordefekt wird dann angezeigt, so daß bei nächster Gelegenheit die betreffende, den defekten Sensor enthaltende Meßkammer 21 oder 22 ausgetauscht werden kann.

Die insoweit beschriebene Wärmeübergabestation 1 arbeitet wie folgt:

In Betrieb liegt an der Vorlaufleitung 01 Dampf an, dessen Druck und Temperatur von dem Temperatursensor 36 und dem Drucksensor 37 erfaßt werden. Der Mikroprozessor­ regler 13 erhält außerdem von dem Temperatursensor 38 und dem Drucksensor 39 Informationen über den Druck und die Temperatur des von dem Plattenwärmetauscher 19 abgegebe­ nen Rücklaufwassers (Kondensat). Außerdem verfügt der Mikroprozessorregler 3 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. Über die Motorstell­ ventile 8, 9 stellt der Mikroprozessorregler nun den Dampfstrom ein, der zum Erreichen der geforderten sekun­ därseitigen Temperaturwerte erforderlich ist. Außerdem steuert der Mikroprozessorregler nicht weiter dargestell­ te Pumpen der Sekundärkreisläufe so, daß sich die ge­ wünschten oder erforderlichen Durchsätze ergeben.

Der Mikroprozessorregler 13 speichert die gemessenen Werte oder vorverarbeitete Zwischenwerte, die die Lei­ stungsabnahme in der betreffenden Wärmeübergabestation 1 charakterisieren. Diese Zwischenwerte sind über den Personal Computer 15 bedarfsweise abfragbar.

Durch die bauliche/räumliche Trennung von Aktuatoren (Stellmotoren, Ventile, Pumpen) von der Wärmetauscher­ einheit 3 und die Integration der Sensoren in die Wärme­ tauschereinheit 3 wird ein übersichtlicher und robuster wartungsfreundlicher Aufbau erreicht. Das Meßkammerkon­ zept ermöglicht außerdem die Unterbringung der Sensoren an den zur Meßwerterfassung geeigneten, eine verbesserte Prozeßführung des Plattenwärmetauschers 19 ermöglichenden Orten, an denen sie außerdem vor Beschädigungen weitge­ hend geschützt sind. Es erübrigen sich dabei gesonderte Sensorgehäuse. Vielmehr können die Meßleitungen der an den Meßkammern 21, 22 vorgesehenen Sensoren ohne zusätz­ liche Klemmstellen direkt zu entsprechenden, bedarfsweise an den Meßkammern 21, 22 vorgesehenen, nicht weiter dargestellten Steckeinrichtungen geführt werden. Dies verringert den Installations- und Montageaufwand bei der Herstellung sowie bei der Wartung und vermindert außerdem Materialaufwand und Gewicht der Wärmetauschereinheit 3. Zusätzlich werden Klemmstellen an den Sensoren elimi­ niert, was die elektrische Zuverlässigkeit steigert.

Bei einer Wärmeübergabestation 1 ist eine Wärmetau­ schereinheit 3 vorgesehen, die einen Plattenwärmetauscher 19 mit ein- und ausgangsseitig angeflanschten, separaten, fußseitig zusammenstoßenden Meßkammern 29, 31, 49, 51 aufweist. Während die primärseitigen, im Vor- und im Rücklauf liegenden Meßkammern 29, 31 jeweils einen Ein­ gang und einen Ausgang aufweisen, sind die sekundärseiti­ gen Meßkammern 49, 51 zusätzlich als Verteiler oder Verzweigungen ausgebildet. Die Meßkammern 29, 31, 49, 51 enthalten Temperatur- und/oder Drucksensoren sowie be­ darfsweise weitere Sensoren, die zum Betrieb des Platten­ wärmetauschers 19 erforderlich sind. Es ergibt sich dadurch ein insgesamt übersichtlicher, äußerst platz­ sparender und robuster Aufbau, der einen präzisen Betrieb des Plattenwärmetauschers 19 ermöglicht und Überdimensio­ nierungen weitgehend vermeiden hilft. Wärmetauscher 19 und Meßkammern 29, 31, 49, 51 sind zusammen isoliert.

Claims (19)

1. Wärmetauschereinheit (3) zur Übertragung von Wär­ meenergie von Wasser auf Wasser,
mit einem Plattenwärmetauscher (19), der einen in einen Primärraum und einen Sekundärraum unterteilten In­ nenraum aufweist und der mit einem in den Primärraum füh­ renden Primärvorlaufanschluß (24), einem aus dem Primär­ raum führenden Primärrücklaufanschluß (26), einem aus dem Sekundärraum führenden Sekundärvorlaufanschluß (64) und einem in den Sekundärraum führenden Sekundärrücklaufan­ schluß (66) versehen ist,
mit einer Steuer- und Regeleinheit (13), an die die Sensoren angeschlossen (71, 72) sind und die die Wärmetau­ schereinheit (3) gemäß vorgegebener logischer Regeln steu­ ert,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Sekundärvorlaufanschluß (64) eine Vor­ laufmeßkammer (49) vorgesehen ist, die einen durchström­ baren Innenraum aufweist und an der elektrische Sensoren (71, 72) vorgesehen sind,
daß an dem Plattenwärmetauscher (19) wenigstens eine zusätzliche, mit dem Plattenwärmetauscher verbundene Meß­ kammer (51) vorgesehen ist, die dem Sekundärkreislauf zu­ geordnet ist und die der Überwachung von physikalischen Parametern des durchfließenden Wärmeträgers an wenigstens einem dem Sekundärkreis zugehörigen Anschluß (66) dient, und
daß wenigstens die zusätzliche Meßkammer (51) oder die Vorlaufmesskammer (49) als Verteiler ausgebildet ist, der wärmetauscherseitig einen Anschluß (64, 66) und se­ kundärkreisseitig mehrere Anschlüsse (03/1, 2, 3; 04/1, 2, 3) aufweist.

2. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Meßkammer (51) an den Sekundärrücklaufanschluß (66) angeschlossen und als Rück­ laufmeßkammer ausgebildet ist.

3. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorlaufmeßkammer (49) und die Rücklaufmeßkammer (51) untereinander baulich gleich ausge­ bildet sind und eine Meßkammereinheit (22) definieren.

4. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Primärvorlaufanschluß (24) eine Vorlaufmeßkammer (29) vorgesehen ist.

5. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Primärrücklaufanschluß (26) eine Rücklaufmeßkammer (31) vorgesehen ist.

6. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 4 und 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorlaufmeßkammer (29) und die Rücklaufmeßkammer (31) untereinander baulich gleich ausgebildet sind.

7. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufmeßkammer (29) und Rücklaufmeßkammer (31) jeweils ein quaderförmiges Gehäuse aufweisen.

8. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufmeßkammer (29) und die Rücklaufmeßkammer (31) eine Meßkammereinheit (21) bilden.

9. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammereinheit (21) in ihrer Bauhöhe mit der Höhe des Plattenwärmetauschers (19) über­ einstimmt.

10. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 3 und 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Plattenwärmetauscher (19) zwischen den Meßkammereinheiten (21, 22) angeordnet ist.

11. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 3 oder 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorlaufmeßkammer (29, 49) und die Rücklaufmeßkammer (21, 51) der Meßkammereinheit (21, 22) voneinander thermisch isoliert sind.

12. Wärmetauschereinheit nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Platten­ wärmetauscher (19) und die Meßkammern (29, 31, 49, 51) in einer gemeinsamen thermischen Isolierung (81) unterge­ bracht sind.

13. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isolierung (81) durch ein geschlossenes Gehäuse gebildet ist.

14. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Isolierung (81) keine bewegten Teile angeordnet sind.

15. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinheit (3) außerhalb der Isolierung (81) angeordnete Ventile (8, 9, 11) trägt.

16. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Sensor (36, 37, 38, 39, 71, 72, 73, 74) ein Ersatzsensor zugeordnet ist.

17. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Sensoren (42, 43, 76, 77) an dem Plattenwärmetauscher (19) vorgesehen sind.

18. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (19) ein Platten­ wärmetauscher ist.

19. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinheit (13) ein Mikroprozessorregler ist und daß der Mikroprozessorregler wenigstens eine Schnittstelle (RS232) zum Anschluß eines Personal Computers (15) aufweist.