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Die Erfindung betrifft eine Speicherheizungsanlage mit drucklosem
Dampf-Kondens at-Kreislauf, bei dem in einem Wärmespeicher Wasser verdampft, der
Dampf zu Heizzwecken dabei kondensiert und das Kondensat dem Speicher erneut zugeführt
wird, wobei ferner an den Dampf-Kondensat-Kreislauf über eine Leitung ein Expansionsgefäß
angeschlossen ist.
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Derartige Speicherheizungsanlagen besitzen im allgemeinen einen Wärmespeicher,
der mit billiger elektrischer Energie während der Nachtstunden aufgeheizt und dessen
Wärmeinhalt während der Hochtarifzeiten für elektrische Energie zur Aufheizung und
Verdampfung von Wasser benutzt wird, wobei der Dampf entweder direkt als Heizmittel
eine Dampfheizung durchströmt oder in einem Kondensator des primären Dampf-Kondensat-Kreislaufes
zur Aufwärmung eines sekundären Wasserheizungskreislaufes dient.
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Abhängig von dem als Wärmespeichermedium benutzten Material - als
Speichermedien werden beispielsweise keramische Stoffe, Gußeisen oder aus Härtereibetrieben
bekannte Salze (Alkali-Nitrate oder -Nitrite) verwendet - werden die Speicher während
der Nacht bei derartigen Anlagen auf beispielsweise 500 bis 7000 C aufgeheizt.
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Bei der Verdampfung des Wassers in dem Dampf-Kondensat-Kreislauf,
der sehr häufig als druckloses System mit einem offenen Expansionsgefäß ausgebildet
ist, treten infolge der hoch aufgeheizten Heizflächen des Speichers durch die plötzliche
Bildung relativ großer Dampfmengen große Druckerhöhungen im Speicher auf, durch
die das Wasser weitgehend aus dem Speicher verdrängt wird. Dadurch gelangt Dampf
in die bereits zuvor vom Wasserspiegel bedeckten und daher relativ kalten Teile
des Speichers. Ein Teil des Dampfes kondensiert dort wieder, was zu Druckemiedrigungen
und zu einem Wiederanstieg des Wasserspiegels führt, wodurch die geschilderte plötzliche
Verdampfung wiederum ausgelöst wird. Als Gesamterscheinung der geschilderten Ereignisse
kommt es zu starken Pendelungen des Wasserstandes in dem Speicher und damit in dem
gesamten Primärkreislauf. Diese Pendelungen führen zu Geräuschbelästigungen und
stark schwankenden mechanischen und thermischen Belastungen des gesamten Primärkreislaufes.
Darüber hinaus findet dadurch ein dauernder Wärmetransport in Richtung auf das Expansionsgefäß
hin statt, der zu Wärmeverlusten führt und den Wirkungsgrad der Anlage beeinträchtigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Pendelungen möglichst
weitgehend abzuschwächen, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß in der
zum Expansionsgefäß führenden Leitung ein in Richtung zum Expansionsgefäß öffnendes
Rückschlagorgan und parallel dazu eine einstellbare Drosselvorrichtung vorhanden
sind.
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Mit Hilfe des Rückschlagorgans gelingt es bei plötzlichen Druckerhöhungen
im Primärkreislauf, eine große Wassermenge in das Expansionsgefäß entweichen zu
lassen, während bei der anschließenden Druckerniedrigung das Wasser nur langsam
wieder in den Speicher zurückfließen kann. Dadurch wird der Pendelausschlag des
Wasserspiegels in den heißen Teil des Speichers hinein gebremst, so daß die dabei
plötzlich verdampfende Wassermenge und damit die auftretende Druckerhöhung geringer
werden.
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Vorteilhafterweise kann der Öffnungsquerschnitt.
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des Drosselorgans temperaturabhängig geregelt werden, wozu beispielsweise
die Dampftemperatur am Austritt des Wärmespeichers benutzt werden kann.
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Um den erwähnten Wärmetransport zum Expansionsgefäß, der zur Aufheizung
des Gefäßes und bei offenen Expansionsgefäßen unter Umständen zu Wasserverlusten
im System führt, zu vermindern, ist es möglich, zwischen den beiden Organen und
der Wasserzuführungsleitung zu dem Speicher einen Dampfabscheider einzubauen, in
den die Rückführleitung für das Kondensat mündet. Der gleichen Aufgabe kann zusätzlich
eine Wasservorlage dienen, die zwischen dem Dampfabscheider und dem Expansionsgefäß
vorgesehen werden kann.
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Der Dampfabscheider vermindert dabei einen Dampfdurchtritt zum Expansionsgefäß,
der besonders zu Beginn der Entladung des Speichers durch Dampfaustritt an der Unterseite
desselben auftreten kann, da bei diesem Betriebszustand nur eine relativ geringe
Höhe der Wassersäule in dem Speicher vorhanden ist. Die Wasservorlage vermindert
die Höhe der Pendelausschläge in der zum Expansionsgefäß führenden Leitung und verlangsamt
dadurch den Wärmetransport.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels für den Dampf-Kondensat-Kreislauf einer Speicherheizungsanlage
im folgenden näher erläutert.
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In den Speicher 1 mündet unten eine Leitung 2, durch die Wasser in
den Speicher 1 eingespeist wird, während der im Speicher 1 gebildete Dampf über
eine Dampfsanunelleitung 3 einer angeschlossenen, nicht gezeigten Heizungsanlage
entweder direkt zugeführt wird oder zur Wärmeabgabe an eine solche Anlage in einem
Kondensator dient; von dem Kondensator ist nur die unter Umständen zu einem Dampfkühler
erweiterte Kondensatrückführleitung 4 gezeigt. Diese Leitung mündet in einen Dampfabscheider
5, an den auch die Leitung 2 für die Einspeisung des Wassers in den Speicher 1 angeschlossen
ist.
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In dem Dampfabscheider 5 endet eine weitere Leitung 6, die zum Expansionsgefäß
7 führt. In der Leitung 6 ist ein Rückschlagorgan 8 vorgesehen, das in Richtung
auf das Expansionsgefäß 7 hin öffnet.
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In einer Bypass-Leitung 9, durch die das Rückschlagorgan 8 überbrückt
wird, befindet sich eine einstellbare DrosselvorrichtunglO, deren Öffnungsquerschnitt
veränderbar ist. In dem gezeigten Beispiel erfolgt die Verstellung des Organs 10
in Abhängigkeit von der Temperatur des den Speicher 1 verlassenden Dampfes, was
durch den Temperaturfühler 11 und eine Signalleitung 12 angedeutet ist.
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Die Verstellung der Öffnung des Organs 10 erfolgt dabei beispielsweise
in der Weise, daß bei sinkender Dampftemperatur die Öffnung vergrößert und bei steigender
Dampftemperatur verkleinert wird, um zur Erzielung mindestens annähernd konstanter
Heizleistungen bei bereits teilweise entladenem Speicher 1 eine genügend große Wassermenge
in den Speicher 1 einzuspeisen.
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Der Dampfabscheider 5 hat die Aufgabe, besonders zu Beginn der Entladung
bei starken Pendelungen des Wasserstandes unter Umständen aus dem Speicher 1 durch
die Leitung 2 nach rückwärts
austretenden Dampf durch die Leitung
4 dem Kondensator zuzuführen und auf diese Weise den Dampfdurchtritt zum Expansionsgefäß
7 zu vermindern.
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Zwischen dem Dampfabscheider 5 und dem Expansionsgefäß 7 ist in die
Leitung 6 darüber hinaus eine Wasservorlage 13 eingebaut. Diese dient ebenfalls
dazu, den Dampfdurchtritt und Wärmetransport zum Expansionsgefäß 7 zu erschweren.
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Durch den Einbau des Rückschlagorgans8 und des DrosselorganslO können
die Pendelungen des Wasserstandes im Speicher 1 weitgehend gedämpft werden, denn
bei plötzlichen Druckerhöhungen im Speicher 1 ist es möglich, daß das durch den
Druckanstieg verdrängte Wasser durch das Organ 8 rasch und ohne großen Widerstand
in das Expansionsgefäß 7 zurückströmt, während bei der anschließenden Druckentlastung
das Wiedereinfließen des Wassers in den Speicher 1 über das Organ 10 dosiert und
gedrosselt erfolgt. Der Wasserstand im Speicher 1 steigt daher bei Druckentlastungen
nicht so weit in dessen heißen Bereich hinein, wodurch eine geS ringere Wassermenge
plötzlich verdampft wird. Das bedeutet aber, daß die bei der plötzlichen Verdampfung
auftretende Druckerhöhung und die damit verbundene erneute Wasserverdrängung aus
dem Speicher 1 geringer werden.