DE2539828C3

DE2539828C3 - Collective heating

Info

Publication number: DE2539828C3
Application number: DE19752539828
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Dotzenrath Wolfgang Drrerpol 4020 Mettmann; Mueller Leonhard Dr-Ing 8580 Bayreuth
Current assignee: Dotzenrath Wolfgang Drrerpol 4020 Mettmann; Mueller Leonhard Dr-Ing 8580 Bayreuth
Priority date: 1975-09-08
Filing date: 1975-09-08
Publication date: 1978-11-23
Also published as: DE2539828B2; DE2539828A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sammelheizung mit einer Brennkammer für strömende Brennstoffe, einem Gebläse für die Verbrennungsluft und einem Wärmetauscher für die Verbrennungsgase und das Heizwaser.The invention relates to a collective heater with a combustion chamber for flowing fuels, a fan for the combustion air and a heat exchanger for the combustion gases and heating water.

Derartige Sammelheizungen sind allgemein bekannt Bei diesen sind in der Regel in einem Heizkessel die Brennkammer mit einem öl- oder Gasbrenner und der Wärmetauscher zusammengefaßt, der die von den heißen Verbrennungsgasen gelieferte Wärme in der Regel an einen Heiz- oder einen Brauchwasser-Kreis abgibt Der strömende Brennstoff wird dabei dem Brenner aus einer Versorgungsleitung oder einem Vorratstank zugeführt, während für die erforderliche Verbrennungsluft durch das Geläse gesorgt wird, das im allgemeinen durch einen Elektromotor angetrieben wird. Der Eintrittsdruck für die Verbrennungsluft liegt im Bereich des Einganges der Brennkammer zwischen etwa 7 und 12 bar. Der Wirkungsgrad dieser zumeist im ununterbrochenen Betrieb gefahrenen Anlagen erreicht etwa 15% im Schwachlastbereich und etwa 60% bei Betrieb unter VollastSuch collective heating systems are well known. These are usually in a boiler Combustion chamber with an oil or gas burner and the heat exchanger combined with the Heat delivered to hot combustion gases usually to a heating or a service water circuit releases The flowing fuel is supplied to the burner from a supply line or from a Supply tank, while the necessary combustion air is provided through the fan that is in the generally driven by an electric motor. The inlet pressure for the combustion air is in the area of the inlet of the combustion chamber between about 7 and 12 bar. The efficiency of this mostly in uninterrupted operation reaches around 15% in the low load range and around 60% in Operation under full load

Man hat versucht den Wirkungsgrad dadurch zu verbessern, daß man Sammelheizungen durch Fernheizungen ersetzt Aufgrund der großen Wärmeverluste durch den Transport wird jedoch eine Energieeinsparung bei diesem Übergang nicht erzielt.Attempts have been made to improve the efficiency by using collective heating by district heating However, due to the large heat losses due to transport, there is an energy saving not achieved in this transition.

Es ist weiterhin seit Jahrzehnten bekannt, bei Gasoder Gasdampfturbinenanlagen, die zur Erzeugung von Arbeitsleistung im größeren Umfange dienen, die auf der Austrittsseite der Turbinen bei noch beachtlich erhöhter Temperatur anfallenden Abgase zur Gewinnung der darin mitgeführten Abwärme heranzuziehen. Bei einer bekannten Anlage dieser Art werden die noch heißen Abgase dazu benutzt, um Wasserdampf zu erzeugen und zu überhitzen sowie das Speisewasser der Turbinenanlage vorzuwänneh. Der überhitzte Dampf wird dabei entweder zur Arbeitsleistung in eieer gesonderten Dampfmaschine !herangezogen oder bei Betrieb einer Gasdampfturbme den heißen Verbren-It has also been known for decades in gas or gas steam turbine systems that are used to generate The work performed on a larger scale is still considerable on the outlet side of the turbines Use the exhaust gases that occur at elevated temperatures to recover the waste heat carried along with them. In a known system of this type, the still hot exhaust gases are used to generate water vapor generate and overheat as well as vorzuwänneh the feed water of the turbine system. The superheated steam is either used for work in a separate steam engine! or at Operation of a gas steam turbine to remove the hot combustion

nungsgasen zugemischt (vergL DE-PS1 64 528).tion gases mixed in (vergL DE-PS1 64 528).

Dieses Prinzip ist seit Jahrsehnten im wesentlichen unverändert beibehalten worden. So wird bei einer Anlage, bei der die Gasturbine ids Arbeitskreis vorgesehen ist das aus der Gasturbine austretendeThis principle has been essential for decades has been retained unchanged. So in a plant in which the gas turbine ids working group the one emerging from the gas turbine is provided

is heiße Abgas durch mehrere verschiedene Wärmetauscher geleitet die zum Teil dazu dienen, Wärme an einen Heizmittelkreis abzugeben (vergL DE-AS 1103 687).
Bei einer anderen bekannten Anlage dieser Art werden in einem Brenner Heizgase für eine Hauptturbine erzeugt welche über die gleiche Welle wie eine Abgasturbine und eine, z.B. mit Dampf betriebene, Arbeitsturbine einen Generator betreibt Die Dampfturbine ist in einem geschlossenen Arbeitskreis über Kondensator und einem mit den Abgasen der Hauptturbine betriebenen Wärmetauscher angeordnet (vergl.DE-AS2124 193).hot exhaust gas is passed through several different heat exchangers, some of which are used to give off heat to a heating medium circuit (vergL DE-AS 1103 687).
In another known system of this type, heating gases for a main turbine are generated in a burner which operates a generator via the same shaft as an exhaust gas turbine and a power turbine, e.g. operated with steam the main turbine operated heat exchanger arranged (see DE-AS2124 193).

In all den bekannten Anordnungen geht es darum, die erheblichen Wärmemengen in den Abgasen von Gasturbinenanlagen, die zur Erzeugung von Energie dienen, nutzbar zu machen, und zwar entweder, um Fernwärme-Versorgungskreise von Gemeinden und Städten zu speisen, und zwar zumeist in Verbindung mit zusätzlichen Wärmeerzeugern, welche bei Bedarfsspit-In all the known arrangements it is a matter of the considerable amounts of heat in the exhaust gases from To make gas turbine systems, which are used to generate energy, usable, either to To feed district heating supply circuits of municipalities and cities, mostly in connection with additional heat generators, which if required

zen zusätzliche Wärme in den Heizkreis einspeisen, oder aber zur Gewinnung von Energie in Form von elektrischem Strom.zen feed additional heat into the heating circuit, or to generate energy in the form of electric current.

Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf Sammelheizungen, d.h. auf Heizeinrichtungen für Kleinverbraucher, wie Ein- oder Mehrfamilienhäuser, Handwerksbetriebe od. dgl. Um die Nachteile in der Energieausnutzung der bekannten Sammelheizungen qder der bekannten Fernheizungen zu mildern, ist es auch bereits bekanntgeworden, im Keller jedes Hauses einen dieselangetriebenen Generator aufzustellen, der so dimensioniert sein soll, daß die Abwärme des Dieselmotors zur Deckung des Heizwärmebedarfes der Sammelheizung bis etwa zu 0° Celsius Außentemperaturen herab ausreicht, während bei darunterliegendenIn contrast, the invention relates to collective heating, i.e. heating devices for Small consumers, such as single or multi-family houses, craft businesses or the like. To the disadvantages in the It is to mitigate the energy utilization of the known collective heating systems or the known district heating systems It has also already become known to set up a diesel-powered generator in the basement of every house, the should be dimensioned so that the waste heat from the diesel engine to cover the heating requirements of the Collective heating down to around 0 ° Celsius outside temperatures is sufficient, while at lower temperatures

so Außentemperaturen eine Zusatzheizeinrichtung einge schaltet wird. Der Generator soll dabei von den üblichen allgemeinen Stromversorgungsunternehmungen aufgestellt und betrieben werden und mit seiner Ausgangsseite an das allgemeine Stromnetz angeschaltet sein.so outside temperatures an additional heater is turned on is switched. The generator should be installed by the usual general electricity supply companies and operated and connected with its output side to the general power grid.

Der Realisierung dieses Vorschlages in der Praxis stehen erhebliche Schwierigkeiten entgegen. Einmal wird das Dieselmotor-Generator-Aggregat stets zusätzlich zu einer zusätzlichen Sammelheizung benötigt Darüber hinaus bedarf das Dieselmotor-Generator-Aggregat einer aufwendigen Schallisolierung. Schließlich muß man davon ausgehen, daß in den meisten Wohnungen und Haushaltungen der Platz für ein solches, einen erheblichen Raum beanspruchendes Aggregat fehlt (vergl. Zeitschrift »Brennstoffwärme-The implementation of this proposal in practice is faced with considerable difficulties. Once the diesel engine generator set is always required in addition to an additional central heating system In addition, the diesel engine generator unit requires extensive sound insulation. In the end one must assume that in most apartments and households there is space for a such a unit, which takes up a considerable amount of space, is missing (cf.

t.5 Kraft«, 27, 1975, Nr. 5, Mai, Seiten 225 bis 227 bzw. »Zeitung für kommunale Wirtschaft«, Juli 1975, Seite 22).
Ausgehend von der Erkenntnis, daß bei Kleinverbrau-t.5 Kraft ", 27, 1975, No. 5, May, pages 225 to 227 or" Zeitung für Kommunale Wirtschaft ", July 1975, page 22).
Based on the knowledge that with small consumers

ehern, bei denen Sammelheizungen der in Frage stehenden Art allgemein in Gebrauch sind, auch in erheblichem Umfange Stromverbraucher eingesetzt sind, die aufgrund ihrer Art und Betriebsweise den hohen Aufwand einer ständigen Bereitstellung einer Stromquelle und einer, auch bezüglich ihrer Frequenz, ständig genau geregelten Spannung nicht bedürfen, die aber andererseits das öffentliche Scrömversorgungs- und Obertragungsnetz in erheblichem Umfange belasten, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die öffentliche Stromversorgung und die Übertragungsnetze im nennenswerten Umfange zu entlasten und gleichzeitig auf eine umweltfreundliche Weise eine wesentlich bessere Ausnutzung der vorhandenen Sammelheizungen in Haushalten und kleineren Handwerksbetrieben zu gewährleisten.brazen, where collective heating of the in question standing type are in common use, also in A considerable amount of electricity consumers are used, which due to their type and mode of operation high expenditure of constant provision of a power source and, also with regard to its frequency, constantly precisely regulated voltage do not require the but on the other hand the public scrömversorgungs- and load the transmission network to a considerable extent, the invention is based on the object that public power supply and the transmission networks To relieve the burden to a significant extent and at the same time in an environmentally friendly way Much better use of the existing collective heating in households and smaller craft businesses to ensure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Brennkammer und dem Wärmetauscher eins Kleingasturbine mit luftgelagertem Läufer hoher Drehzahl angeordnet ist, die mit dem Gebläse und/oder einem Generator gekuppelt ist An diesem Generator können vorteilhafterweise die sowohl von der Zeit wie auch von der Netzfrequenz unabhängigen Stromverbraucher angeschlossen sein.According to the invention, this object is achieved by that between the combustion chamber and the heat exchanger a small gas turbine with air-bearing rotor high speed is arranged, which is coupled to the fan and / or a generator on this Generators can advantageously be independent of both the time and the network frequency Power consumers must be connected.

Mit einer in dieser Weise ausgebildeten Sammelheizung erhält man eine wesentliche Verbesserung der Ausnutzung der Energie in vorhandenen oder üblichen Sammelheizungen, und zwar in Form einer sehr umweltfreundlichen Lösung, die auch die Art und die Platzverhältnisse bei vorhandenen Sammelheizungen in weitem Umfange berücksichtigt und leicht den jeweiligen Verhältnissen und Bedürfnissen angepaßt weiden kann. Hierbei geht es nicht einfach nur um den an sich bekannten Gedanken, Abwärme auszunutzen, vielmehr wird von bekannten Sammelheizeinrichtungen ausgegangen und bei diesen zwischen die Brennkammer und den Wärmetauscher der Stromerzeuger in Form einer Kleingasturbine besonderer Art eingeschaltet Diese läßt sich außerordentlich raumsparend ausbilden und anordnen, arbeitet geräuscharm und bedarf daher auch keiner zusätzlichen Schallisolierung.With a collective heater designed in this way, a significant improvement in the Utilization of the energy in existing or conventional collective heating systems, in the form of a very environmentally friendly solution that also changes the type and space available in the case of collective heating in Considered to a large extent and easily adapted to the respective circumstances and needs can. This is not just about the well-known idea of using waste heat, rather is based on known collective heating devices and in these between the combustion chamber and This switched on the heat exchanger of the power generator in the form of a small gas turbine of a special kind can be designed and arranged to be extremely space-saving, operates with little noise and is therefore also required no additional sound insulation.

Eine solche Kleingasturbine, die mit hoher Drehzahl arbeitet, ist für kleine Leistungsbereiche von unter 6OkW, insbesondere für den Bereich zwischen 3 kW und 30 kW ausgelegt Eine Spannungs- oder Frequenzregelung ist nicht erforderlich, da auch bei Kupplung der Kleingasturbine mit einem Generator dessen Ausgangsseite nicht mit dem öffentlichen Netz verbunden ist, sondern lediglich als Stromquelle für bestimmte im Haus selbst vorhandene Stromverbraucher dient Wenn die Kleingasturbine mit dem Gebläse gekuppelt ist, wird auch auf diese Weise eine wesentlich bessere Ausnutzung der Wärmeenergie erreicht, indem zunächst über die Kleingasturbine die Antriebskraft für das Gebläse erzeugt wird, bevor die heißen Verbrennungsgase dem Wärmetauscher zugeleitet werden. Bei den heutigen Generatoren ist es möglich, ohne großen Aufwand einen Drehstrom beliebiger Frequenz mit einer Konstanz von 1,5 bis 3% zu entnehmen. Da der Hauptenergieverbrauch bei solchen Sammelheizungen in der Ausnutzung der Verbrennungsgase für den Wärmetausch in den Wärmetauschern der Heizungsanlage liegt, kommt es auf den Wirkungsgrad der Kleingasturbine selbst, insbesondere in bezug auf die elektrische Stromerzeugung, praktisch nicht an.Such a small gas turbine, which works at high speed, is for small power ranges of under 6OkW, especially designed for the range between 3 kW and 30 kW A voltage or frequency control is not necessary, since the output side of the generator is also used when the small gas turbine is coupled is not connected to the public grid, but only as a power source for certain im If the small gas turbine is coupled with the blower, the house itself is used for existing electricity consumers In this way, too, a much better utilization of the thermal energy is achieved by initially using over The small gas turbine generates the driving force for the fan before the hot combustion gases Heat exchanger are fed. With today's generators it is possible without much effort a three-phase current of any frequency with a constancy of 1.5 to 3%. Since the Main energy consumption with such collective heating in the utilization of the combustion gases for the Heat exchange lies in the heat exchangers of the heating system, it depends on the efficiency of the Small gas turbine itself, especially with regard to the generation of electrical power, is practically non-existent.

Eine besonders einfache und anpassungsfähige Anordnung ergibt sich, wenn der Generator als Elektro-Motor-Generator ausgebildet und über eine Synchronkupplung mit der Kleingasturbine und dem Gebläse gekuppelt ist Hierbei kann der Generator bei Inbetriebnahme der Anlage zunächst als Antriebsquelle nicht nur zum Antrieb des Verdichters, sondern auch zum Anwerfen der Gasturbine verwendet werden, bis die Gasturbine die zum Zündes notwendige Drehzahl erreicht hat Sobald die Gasturbine aus dem Anlauf in den Betriebszustand übergeht, übernimmt die Gasturbine die Lieferung der Antriebskraft, so daß derA particularly simple and adaptable arrangement results when the generator as Electric motor generator and trained via a synchronous coupling with the small gas turbine and the The fan is coupled. When the system is started up, the generator can initially be used as a drive source can be used not only to drive the compressor, but also to start the gas turbine, until the gas turbine has reached the speed required for ignition as soon as the gas turbine has started up in the operating state passes, the gas turbine takes over the delivery of the driving force, so that the

ίο Elektro-Motor-Generator nunmehr ais Stromerzeuger arbeitetίο Electric motor generator now as a power generator is working

Um die Zeitdauerunterschiede des Betriebes der hauseigenen Stromverbraücher und des Heiz- oder Brauchwasser-Kreises besser ausgleichen zu können, ist es vorteilhaft wenn der Wärmetauscher mit einem als Wärmespeicher dienenden weiteren Wärmetauscher verbunden ist Um bei Bedarf die Kleingasturbine umgehen zu können, kann es zweckmäßig sein, den Wärmetauscher über ein Ventil mit der Brennkammer direkt zu verbinden.To the time differences between the operation of the in-house electricity consumption and the heating or To be able to compensate the domestic water circuit better, it is advantageous if the heat exchanger with a than Heat storage serving further heat exchanger is connected to the small gas turbine if required To be able to circumvent it, it can be useful to connect the heat exchanger to the combustion chamber via a valve connect directly.

Die neue Sammelheizung ist; außerordentlich anpassungsfähig und kann nicht nur bei Haushalten oder kleinen Handwerksbetrieben, sondern auch für hauseigene Schwimmbäder oder in Landwirtschaftsbetrieben mit Vorteil eingesetzt werden.The new collective heating is; extremely adaptable and can be used not only for households or small craft businesses, but also for in-house use Swimming pools or farms can be used with advantage.

Nur in Ausnahmefällen wird man den von der Kleingasturbine betriebenen Generator der neuen Sammelheizung parallel zum öffentlichen Netz arbeiten lassen. In solchen Fällen wird es zweckmäßig sein, die Kleingasturbine mit Generator durch die örtlichen Stromversorgungsgesellschaften installieren und überwachen zu lassen.Only in exceptional cases does the generator operated by the small gas turbine become the new one Let collective heating work in parallel with the public network. In such cases it will be useful to use the Install and monitor small gas turbine with generator by local power supply companies allow.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen in zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail below with the aid of schematic drawings in two exemplary embodiments explained it shows

F i g. 1 schema tisch eine Sammelheizung,
F i g. 2 in ähnlicher Darstellung wie F i g. 1 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für eine Sammelheizung. F i g. 1 schematic of a collective heating system,
F i g. 2 in a representation similar to FIG. 1 shows a modified embodiment for a collective heater.

Die in F i g. 1 gezeigte Sammelheizung bedient sich weitgehend der Elemente herkömmlicher Heizeinrichtungen der in Frage stehenden Art So ist ein Elektromotor 1 vorgesehen, der aus dem allgemeinen Versorgungsnetz gespeist wird, wie durch die Leitungen 2 angedeutet ist. Die Welle 3 des Elektromotors 1 treibt ein Gebläse 4 an, das über eine Leitung S Frischluft ansaugt und verdichtet über eine Leitung 6 dem Brenner einer Brennkammer 7 zuführt Dem Brenner wird gleichzeitig über Leitung 8 ein flüssiger oder gasförmiger Brennstoff zugeführt Die in der Brennkammer erzeugten Abgase gelangen über die Leitungen 9 und 13 in einen Wärmetauscher 10 und von dort über die Leitung 11 in den Schornstein. Die Brennkammer 7 und der Wärmetauscher 10 sind in einem üblichen Haushalts-Heizkessel angeordnet, an dem die Warmwasserheizung und/oder die Versorgung angeschlossen sind.The in F i g. The collective heating shown in FIG. 1 largely uses the elements of conventional heating devices of the type in question. Thus, an electric motor 1 is provided which is derived from the general Supply network is fed, as indicated by the lines 2. The shaft 3 of the electric motor 1 drives a fan 4, which sucks in fresh air via a line S and compresses it via a line 6 to the burner A combustion chamber 7 is fed to the burner at the same time via line 8 is a liquid or gaseous Fuel supplied The exhaust gases generated in the combustion chamber pass through lines 9 and 13 into a heat exchanger 10 and from there via line 11 into the chimney. The combustion chamber 7 and the heat exchanger 10 are arranged in a conventional domestic boiler on which the hot water heater and / or the supply are connected.

Abweichend von dem Herkömmlichen ist bei der Sammelheizung nach F i g. 1 eine Kleingasturbine 12 vorgesehen, welche mit den heißen Verbrennungsgasen der Brennkammer 7 über die Leitung 9 unmittelbar gespeist wird und deren Abgase über die Leitung 13 dem Wärmetauscher 10 in üblicher Weise zugeführt werden. Die Welle 14 des Läufers der KleingasturbineDeviating from the conventional is in the case of the collective heating according to FIG. 1 a small gas turbine 12 provided, which with the hot combustion gases of the combustion chamber 7 via the line 9 directly is fed and the exhaust gases are fed to the heat exchanger 10 via the line 13 in the usual manner will. The shaft 14 of the rotor of the small gas turbine

M 1? ist über eine Kupplung 15 mit einem Generator 16 verbunden, dessen Klemmen an ein haushalteigenes Stromversorgungsnetz 117 angeschlossen sind.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig.2 unterscheidetM 1? is connected via a coupling 15 to a generator 16, the terminals of which are connected to a household power supply network 117.
The embodiment of Figure 2 differs

sich von dem nach F i g. 1 dadurch, daß anstelle des Elektromotors 1 ein Motor-Generator 20 vorgesehen ist, der als Elektro-Motor einerseits aus dem allgemeinen Versorgungsnetz gemäß den Leitungen 21a gespeist werden kann, bei Betrieb als Generator jedoch Strom in das hauseigene Versorgungsnetz gemäß den Leitungen 2tb einspeist. Die Welle 22 des Motorgenerators 20 ist über eine Synchronkupplung 23 mit der Welle des Gebläses 24 verbunden und gleichzeitig gleichachsig mit der Welle 31 der Kleingasturbine 30.differs from that according to FIG. 1 in that instead of the electric motor 1 a motor generator 20 is provided, which can be fed as an electric motor on the one hand from the general supply network according to lines 21a , but when operated as a generator feeds electricity into the in-house supply network according to lines 2tb. The shaft 22 of the motor generator 20 is connected to the shaft of the blower 24 via a synchronous clutch 23 and at the same time is coaxial with the shaft 31 of the small gas turbine 30.

Das Gebläse saugt über eine Leitung 25 Frischluft an und liefert sie über eine Leitung 26 an den Brenner in der Brennkammer 27, der gasförmiger oder flüssiger Brennstoff über eine Leitung 28 zugeführt wird. Die heißen Verbrennungsgase gelangen über die Leitung 29 in die Kleingasturbine 30 und von dort über die Leitung 32 in den Wärmetauscher 33.The fan sucks in fresh air via a line 25 and delivers it via a line 26 to the burner in the combustion chamber 27, to which gaseous or liquid fuel is fed via a line 28. The hot combustion gases pass via line 29 into the small gas turbine 30 and from there via line 32 into the heat exchanger 33.

Die Kleingasturbine 30 kann auch wahlweise umgangen werden. Dies wird durch eine durch Ventil 37 schaltbare Umgehungsleitung 36, 38 erreicht, die von der Brennkammer 27 direkt in den Wärmetauscher 33 führt. Um in bestimmten Betriebsphasen Wärme zusätzlich speichern zu können, kann dem Wärmetauscher 33 noch ein zweiter Wärmetauscher 34 nachgeschaltet sein, der über eine Leitung 35 mit dem Schornstein verbunden istThe small gas turbine 30 can also optionally be bypassed. This is achieved through a through valve 37 switchable bypass line 36, 38 is reached, which from the combustion chamber 27 directly into the heat exchanger 33 leads. In order to be able to additionally store heat in certain operating phases, the heat exchanger 33 still be a second heat exchanger 34 connected downstream, which via a line 35 with the Chimney is connected

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 hat gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 einige wesentliche Vorteile. Diese liegen einmal in der Umgehungsmöglichkeit für die Kleingasturbine 30. Vor allem aber kann durch den Motorgenerator zunächst die Kleingasturbine 30 angetrieben werden, bis sie die notwendige Zünddrehzahl erreicht hat Außerdem ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung dadurch, daß nur ein Aggregat für den Antrieb des Gebläses 24 und der Kleingasturbine 30 einerseits und für die Erzeugung des Stromes für das hauseigene Versorgungsnetz andererseits benötigt wird.The embodiment according to FIG. 2 has compared to the embodiment according to FIG. 1 some essentials Advantages. These lie in the possibility of bypassing the small gas turbine 30. But above all The small gas turbine 30 can first be driven by the motor generator until it has the necessary Ignition speed has reached In addition, there is a significant simplification in that only one Unit for driving the fan 24 and the small gas turbine 30 on the one hand and for generating the On the other hand, electricity is required for the in-house supply network.

Wenn die Kleingasturbine einmal gezündet ist, treibt sie den Generator und das Gebläse. Die heißen Abgase der Kieingasturbine geben in üblicher Weise ihre Wärme an den Wärmetauscher der Heizungs- bzw. Brauchwasseranlage ab, bevor die Gase in den Schornstein strömen. An den Genertatorklemmen kann ein Drehstrom beliebiger Frequenz mit ausreichender Konstanz entnommen werden. Dieser eigenerzeugte Drehstrom ist für Haushaltszwecke auf verschiedene Weise nutzbar, und zwar bei Verbraucherstellen, die weder frequenz- noch zeitgebunden sind. Darunter fallen z. B. die Brauchwasserbereitung, der Betrieb von Waschmaschinen und Trockenmaschinen sowie der Betrieb von Spülmaschinen. Diese Verbraucherstellen eines Haushaltes benötigen etwa 80 bis 90% der nicht für reine Heizzwecke erforderlichen elektrischen Energie im Haushalt. Neben dieser Ausnutzung des hauseigen erzeugten Stromes kann die Raumheizung während der Hauptheizperiode über die übliche Warmwasserheizung in konventioneller Art betrieben werden, und zwar durch die heißen Abgase der Kleingasturbine. Es werden also keine zusätzlichen Heizkessel oder Heizsysteme benötigt, die bei Temperaturen unter 60° C zusätzlich in Betrieb genommen werden müßten.Once the small gas turbine has ignited, it drives the generator and fan. The hot exhaust gases from the Kieing gas turbine give off their heat in the usual way to the heat exchanger of the heating or domestic water system before the gases flow into the chimney. A three-phase current of any frequency with sufficient constancy can be taken from the generator terminals. This self-generated three-phase current can be used in various ways for household purposes, namely at consumer points that are neither frequency nor time-dependent. These include B. the domestic water preparation, the operation of washing machines and drying machines as well as the operation of dishwashers. These consumer points in a household require around 80 to 90% of the electrical energy in the household that is not required for pure heating purposes. In addition to this use of the electricity generated in-house , the room heating can be operated in a conventional manner during the main heating period via the usual hot water heating, namely through the hot exhaust gases from the small gas turbine. So there is no need for additional boilers or heating systems that would have to be put into operation at temperatures below 60 ° C.

Es läßt sich leicht ausrechnen, daß der gesamte thermo-dynamische Wirkungsgrad auf ca. 70% ansteigen wird. Wenn der Heizenergiebedarf und die Stromnachfrage nicht mehr gleichlaufend sind, wie dies bei Auslauf der eigentlichen Heizperiode der Fall ist, so kann die Anlage auch unter Umgehung der Gasturbine im reinen Heizbrennerbetrieb gefahren werden, wobei die Stromverbraucherstellen auf das normale Versorgungsnetz umgeschaltet werden. Dabei kann der zweite Wärmetauscher 34 als Wärmepuffer zur Speicherung von Wärmeenergie verwendet werden.It can easily be calculated that the total thermodynamic efficiency increases to approx. 70% will. When the heating energy demand and the electricity demand are no longer parallel, like this is the case when the actual heating period ends, the system can also bypass the gas turbine be driven in pure heating burner operation, with the electricity consumers on the normal supply network be switched. The second heat exchanger 34 can be used as a heat buffer for storage used by thermal energy.

Eine Verbindung des hauseigenen Stromversorgungsnetzes mit dem öffentlichen Versorgungsnetz ist weder notwendig noch in den meisten Fällen zweckmäßig.A connection of the in-house power supply network with the public supply network is neither necessary in most cases still appropriate.

Die neue Anordnung bietet den weiteren Vorteil, daß auch die weiteren Brauchwasserstellen, die das ganze Jahr über betrieben werden, an den Wärmetauscher zur Versorgung mit Warmwasser angeschlossen werden können. Hierbei handelt es sich um Spulmaschinen, Waschmaschinen und auch Trockenmaschinen. Diese Verbraucher benötigen dann keinen Strom mehr zur Warmwasserbereitung, da das benötigte warme Wasser über den hauseigenen Brauchwasserkreis ständig zur Verfügung steht Der Stromverbrauch dieser Haushaltsmaschinen beschränkt sich dann auf den Verbrauch für den rein motorischen Antrieb.The new arrangement offers the further advantage that the other hot water points, which are operated all year round, can be connected to the heat exchanger for the supply of hot water. These are winding machines, washing machines and also drying machines. These consumers then no longer need electricity for hot water preparation, since the required hot water is always available via the in-house hot water circuit. The electricity consumption of these household machines is then limited to the consumption for the purely motorized drive.

Besondere Vorteile ergeben sich bei dem Einsatz der neuen Sammelheizung auch bei Haushalten mit Schwimmbädern. Bei diesen wird ganzjährig in erheblichem Umfang Wärme benötigt die durch die Sammelheizung zur Verfügung gestellt werden kann. Die dabei hauseigen erzeugte Elektrizität kann zum Antrieb von Wärmepumpen und für die Versorgung der anderen elektrischen Verbraucherstellen auch des Schwimmbades eingesetzt werden.The use of the new collective heating also offers particular advantages for households Swimming pools. With these, a considerable amount of heat is required all year round, due to the collective heating can be made available. The electricity generated in-house can be used to drive Heat pumps and for supplying the other electrical consumers, including the swimming pool can be used.

Aufgrund der neuen Sammelheizung können die allgemeinen Elektrizitäts- Versorgungsunternehmen wesentlich entlastet werden, da sie nicht mehr gezwungen sind, besonders im Winter die bisher üblichen hohen Leistungen für Nichtheizzwecke zur Verfügung zu stellen.Due to the new collective heating, the general electricity supply companies are significantly relieved, as they are no longer forced, especially in winter the ones previously to provide the usual high performance for non-heating purposes.

Kleingasturbinen können für elektrische Leistungen zwischen 3 kW bis 60 kW ausgelegt werdea Die Drehzahl des Läufers beträgt dabei bei einer Leistung von 6 kW etwa 120 000 U/min. Der Läufer ist dabei luftgelagert so daß sich Standzeiten beim Haushaltsbetrieb von 5 bis 10 Jahren ergeben, so daß also eine Grundüberholung erst in solchen Zeitabständen notwendig istSmall gas turbines can be designed for electrical outputs between 3 kW and 60 kW. The speed of the rotor is around 120,000 rpm with an output of 6 kW. The rotor is air-bearing so that downtimes for household use of 5 to 10 years result, so that a major overhaul is only necessary at such time intervals

Die Drehzahlkonstanz ist hinreichend, um eine Konstanz der Frequenz des hauseigen erzeugten Drehstromes von 1,5 bis 3% zu gewährleisten. Die Abgastemperatur liegt bei etwa 600 bis 650⁰C, so daß eine zufriedenstellende Ausgangstemperatur für die normalen Heizzwecke des Haushaltes zur Verfugung steht The speed constancy is sufficient to guarantee a constancy of the frequency of the in-house generated three-phase current of 1.5 to 3%. The exhaust gas temperature is around 600 to 650 ^° C., so that a satisfactory starting temperature is available for normal household heating purposes

Damit wird es möglich, bei kompakter Bauweise der Heizanlage Wärmebereiche zwischen etwa «ι 40 000 Kcal/h abhängig vom Wirkungsgrad der Gasturbine und beliebig größeren Werten individuell und optimal zu bedienen.This makes it possible with a compact design of the Heating system Heat ranges between about 40,000 Kcal / h depending on the efficiency of the gas turbine and any larger values individually and optimal to use.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

L Collective heating with a combustion chamber for flowing fuels, a fan for the combustion air and a heat exchanger for the Combustion gases and the heating water, thereby characterized in that between the combustion chamber (7 or 27) and the heat exchanger (10 or 33, 34) a small gas turbine (12 or 30) with air-bearing rotor high speed is arranged which is coupled to the fan (4 or 24) and / or a generator (16 or 20).

2. collective heater according to claim 1, characterized in that the generator as a motor generator (20) and formed via a synchronizer clutch (23) with the small gas turbine (30) and the Fan (24) is coupled

3. collective heater according to claim 1 or 2, characterized in that on the generator (16 or 20) the electricity consumers that are independent of both the time and the network frequency are connected are.

4. collective heater according to claim 1 to 3, characterized in that the heat exchanger (33) with is connected to a further heat exchanger (34) serving as a heat store

5. collective heater according to claim 1 to 4, characterized in that the heat exchanger or heat exchangers (10 or 33,34) with the heating or domestic water circuit are connected.

6. collective heater according to claim 1 to 5, characterized in that the heat exchanger (33) over a valve (37) is connected to the combustion chamber (27)