DE2602651C2 - Elektrische Nachtstrom-Speicherheizung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Nachtstrom-Speicherheizung, mit einem Wasserdampferzeuger mit einem Salz oder Salzgemisch als Speichermedium und zumindest einem, von dem Wasserdampferzeuger über eine Dampfleitung beaufschlagten Wärmeübertrager für den Winterbetrieb, wobei das Kondensat über eine Kondensatleitung nach Maßgabe des Dampfverbrauches in geregelter Menge dem Wasserdampferzeuger zugeführt wird.

Elektrische Nachtstrom-Speicherheizungsanlagen werden bekanntlich dazu benutzt, um in der Zeit geringen Strombedarfes, also in erster Linie während der Nachtzeit, elektrische Energie in Form von Wärme zu speichern und in der Zeit vergleichsweise hohen Strombedarfes die gespeicherte Wärme zur Dampferzeugung zu verwenden und diesen Dampf entsprechenden Verbrauchern zuzuführen. Hierdurch ergibt sich eine gleichmäßige Belastung und bessere Ausnutzung der öffentlichen Stromversorgungsanlagen. Nachteilig ist jedoch, daß dieser Nutzeffekt nur in der kühlen Jahreszeit, also vornehmlich im Winter, erreichbar ist, wenn die Wärme zur Beheizung von Gebäuden u. dgl. benötigt wird. Bekanntlich ist in klimatisierten Gebäuden im Sommer der elektrische Energiebedarf für den Antrieb von Kältemaschinen höher als im Winter. Dabei muß berücksichtigt werden, daß die Kälteerzeugung zur Kühlung oder Klimatisierung von Gebäuden am Tag während der Spitzenbelastungszeiten erfolgen muß. Diese Belastung, welche über die Leistungskapazität der öffentlichen Stromversorgungsanlagen hinausgehen kann, führt erfahrungsgemäß in einigen Fällen zum völligen Zusammenbruch der öffentlichen Stromversorgung.

Es ist bereits verschiedentlich versucht worden, dieses spezielle Problem mit besonderen Kältespeichern zu lösen. Hierbei wird als Speichermedium Wasser benutzt, welches in der Nacht abgekühlt und am Tage zur Versorgung der Kühlanlagen eingesetzt wird. Derartige Speicher haben aber wegen des geringen nutzbaren Temperaturgefälles ein vergleichsweise große^r VoIumen und erfordern daher einen relativ hohen Investitionsbedarf für den erforderlichen umbauten Raum.

Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß der Kältespeicher zusätzlich zu dem Wärmespeicher benötigt wird.
Hier setzt der Erfindungsgedanke ein. Aufgabe der Erfindung ist es, unter Verzicht auf einen gesonderten Kältespeicher die Vorteile eines Nachtstrom-Wärmespeichers auch im Sommer zum Betreiben von Kühleinrichtungen auszunutzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zu dem oder den Wärmeübertragern) eine Dampfturbine als Antrieb für den Kältekompressor einer Kühlanlage mit entsprechenden Verbrauchern für den Sommerbetrieb geschaltet ist, und daß in der Dampfleitung eine Regelvorrichtung angeordnet ist, mittels welcher der Dampf wahlweise in den (die) Wärmeübertrager bzw. in die Dampfturbine einführbar ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist als Regelvorrichtung ein Dreiwege-Ventil vorgesehen.

Vorteilhaft ist der Dampfturbine zumindest ein Kondensator nachgcschaltet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kondensatleitung des der Dampfturbine nachgeschalteten Kondensators an die Kondensatorleitung des Wärmeübertragers angeschlossen.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag ist es möglich, den für den Winterbetrieb unerläßlichen Wärmespeicher ohne zusätzliche Umbauten bzw. zusätzliche Vorrichtungen und bei optimalem Wirkungsgrad zur Kühlung im Sommerbeirieb einzusetzen. Soll vom Winterbetrieb auf den Sommerbetrieb umgeschaltet werden, dann genügt es, die Regelvorrichtung, also beispielsweise das Dreiwege-Ventil umzuschalten, so daß die Dampfzufuhr in den (die) Wärmeübertrager für den Winterbetrieb unterbrochen und der Dampf der Dampfturbine zugeführt wird, welche die Kraftmaschine für den Kältekompressor der Kühlanlage ist. Das anfallende Kondensat wird dann über die zugeordnete Kondensatleitung der Kondensatleitung des Wärmeübertragers und somit dem Dampferzeuger zugeführt.

Auch kann in relativ einfacher Weise, nämlich durch Umstellung des Dreiwege-Ventiles von Winterbetrieb auf Sommerbetrieb umgeschaltet werden, und umgekehrt.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Nachtstrom-Speicherheizung ist nachstehend an Hand der Zeichnung in Form eines Schaltbildes näher veranschaulicht.

Mit 1 ist der Wasserdampferzeuger und Nachtstrom-Speicher bezeichnet, wobei der Dampferzeuger aus dem Sammelraum 2 für das Kondensat und aus mehreren, mit diesem verbundenen Rohren 3 besteht, die von dem Speichermedium 4, z. B. einem Salz oder Salzgemisch umgeben sind. In das Speichermedium 4 ragen elektrische Heizstäbe 5 od. dgl. hinein, die mit Nachtstrom beaufschlagt werden und ihre Wärme an das Speichermedium 4 abgeben.

Mit der Bezugsziffer 6 ist die Dampfleitung bezeichnet, in welcher eine Regelvorrichtung 7 gelagert ist, die bei der dargestellten Ausführungsform als Dreiwege-Ventil ausgebildet ist. Die Dampfleitung 6 mündet in einen Wärmeübertrager 8, welcher unter Zwischenschaltung eines Kondensatbehälters 9 an die Kondensatleitung 10 angeschlossen ist, die in den Sammelraum 2 führt.

Mit der Bezugsziffer 11 ist eine Kondensatpumpe bezeichnet, während die Bezugsziffer 12 ein Rückschlagventil andeutet.

In der Kondensatleitung 10 ist ein Regelventil 13 angeordnet, das über eine Steuerleitung 14 von dem Druck in der Dampfleitung 6 gesteuert wird.

In dem Wärmeübertrager 8 v/ird die Wärme des zugeführten Dampfes an einen Heizungskreis mit der Vorlaufleitung 15 und der Rücklaufleitung 16 abgegeben.

Parallel zu dem Wärmeübertrager 8 ist eine Dampfturbine 17 geschaltet, die als Antrieb des Kältekompressors 18 einer der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Kälteanlage mit entsprechenden Verbrauchern für den Sommerbetrieb geschaltet ist. Die Dampfturbine 17 steht dabei über die Dampfleitung 19 mit der Regelvorrichtung 7, also dem Dreiwege-Ventil in Verbindung.

Der Dampfturbine 17 sind bei der dargestellten Ausführungsform zwei Kondensatoren 20, 21 nachgeschaltet, wobei der Kondensator 21 über die Kondensatleitung 22 an die Kondensatleitung 10 angeschlossen ist. Mit den Bezugsziffern 23 bzw. 24 sind wiederum die Kondensatpumpe bzw. ein Rückschlagventil bezeichnen Die dem Kondensator zugeführte Wärme wird bei

der gezeigten Ausführungsform an einen Heizungskreis mit der Vorlaufleitung 25 und der Rücklaufleitung 26 abgegeben. Der Restdampf wird im Kondensator 21 von dem Kühlwasserkreis 27 kondensiert und dadurch ein der Kühlwassertemperatur entsprechendes Vakuum im Dampfsystem erzeugt.

Die Arbeitsweise der Anlage ist die folgende:

ίο Im Winterbetrieb wird die Regelvorrichtung 7, also das Dreiwege-Ventil so eingestellt, daß lediglich der Wärmeübertrager 8 über die Dampfleitung 6 mit Dampf beaufschlagt wird. Das in den Sammelraum 2 eingespeiste Kondensat verdampft in den Rohren 3 durch Übergang der Wärme aus dem Speichermedium 4, welches seinerseits von den elektrischen Heizstäben 5 während der Nacht aufgeheizt wird.

Im Sommerbetrieb hingegen wird die Regelvorrichtung 7, also das Dreiwege-Ventil so umgeschaltet, daß der Dampf lediglich über die Dampfleitung 19 der Dampfturbine 17 zugeführt wird, cue Dampfzufuhr in den Wärmeübertrager8 also unterbunden wird. Die mit Dampf beaufschlagte Dampfturbine 17 treibt nun den Kältekompressor 18 an, der an die entsprechenden Verbraucher, also Verdampfer von Kühleinrichtung u. dgl., ungeschlossen ist.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es also möglich, mit ein und demselben Dampferzeuger und Speicher sowohl den Winterbetrieb als auch den Sommerbetrieb bei optimalem Wirkungsgrad zu bestreiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Nachtstrom-Speicherheizung, mit einem Wasserdampferzeuger mit einem Salz oder Salzgemisch als Speichermedium und zumindest einem, von dem Wasserdampferzeuger über eine Dampfleitung beaufschlagten Wärmeübertrager für den Winterbetrieb, wobei das Kondensat über eine Kondensatleitung nach Maßgabe des Dampfverbrauches in geregelter Menge dem Wasserdampferzeuger zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem bzw. den Wärmeübertragern (8) eine Dampfturbine (17) als Antrieb für den Kältekompressor (18) einer Kühlanlage mit entsprechenden Verbrauchern für den Sommerbetrieb geschaltet ist und daß in der Dampfleitung 6 eine Regelvorrichtung (7) angeordnet ist, mittels welcher der Dampf wahlweise in den (die) Wärmeübertrager (8) bzw. in die Dampfturbine (17) einführbar ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelvorrichtung (7) ein Dreiwege-Ventil vorgesehen ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfturbine (17) zumindest ein Kondensator (20) bzw. (21) nachgeschaltet ist.

4. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatleitung (22) des der Dampfturbine nachgeschalteten Kondensators (21) an die Koudensatleitung (10) des Wärmeübertragers (8) angeschlossen ist