DE2730406C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübergabestation für ein Fernheiznetz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Fernwärmenetze haben den Nachteil der hohen Investitionskosten. Durch den Durchmesser der Rohrleitungen wird die maximale Wärmeleistung bestimmt. Diese wird jedoch nur während der morgendlichen Aufheizperiode der Gebäude benötigt, während des restlichen Tages sinkt die erforderliche Leistung ab. Die Förderung des Wärmestromes erfolgt dementsprechend unstetig, der Mittelwert der Leistung über einen Tag entspricht nur etwa der Hälfte der Maximalleistung. Des weiteren wird eine möglichst große Temperaturspreizung angestrebt.

Heizungsanlagen bei denen primärseitiges Wärmeträgerwasser in einem Wassertank gespeichert wird, sind durch DE-PS 9 60 389 bekannt. Bekannt ist auch die Anwendung von Latentspeichermassen in Verbindung mit fließbaren Wärmeträgern, wie dies beispielsweise in der DE-OS 21 31 243 beschrieben ist. Bekannt ist schließlich durch die DE-OS 16 04 034, daß eine Fernwärmeanlage einen Wärmewasserbehälter speist, dem bei Spitzenbedarf Heißwasser entnommen wird.

Die Verwendung von Wasser aus dem Fernwärmenetz zum Zwecke der Speicherung hat den Nachteil, daß große Volumina erforderlich sind, die zu entsprechenden großen ganzjährigen wärmeab­ gebenden Tanks führen. Durch die Verwendung eines einzelnen Latentspeichers aber lassen sich wassergefüllte Speicher nicht substituieren, da die Temperatur des Fernwärme-Wärmetragers nur bis in die Nähe der Schmelztemperatur abgekühlt werden kann, so daß dem Wärmeträgerstrom nur ein kleiner Prozentsatz der ihm aufgeprägten Energie entzogen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Wärmeüber­ gabestation nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 eine Vergleichmäßigung der Wärmeträgermenge über die Tages­ stunden und eine möglichst weitgehende Absenkung der Rücklauf­ temperatur zu erreichen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung erbringt somit den Vorteil, daß in die Heizkreise der Gebäude, die durch Fernwärme versorgt werden, mehrere Latentwärmespeicher einschaltbar sind und diese Latent­ wärmespeicher unterschiedlicher Kristallisationstemperaturen in Reihe schaltbar sind. Diese Speicher werden nacheinander vom Wasserstrom des Fernwärmenetzes durchströmt. Hierduch laden sie sich gleichzeitig auf, und das Fernwärmewasser verläßt mit relativ niedriger Temperatur das Gebäude des Wärmever­ brauchers. Durch die Erfindung kann die Fernwärmeleitung kontinuierlich über 24 Stunden mit konstantem Wasserdurchsatz betrieben werden, so daß bei gleichem Durchmesser der Rohrleitungen des Fernwärmenetzes etwa das Doppelte der bisherigen Wärmemenge gefördert werden kann, was zur Vergrößerung der Leistung vorhandener Fernwärmenetze oder Verbilligung neuer Netze führt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der der Wärmeträger des Fernwärmevorlaufes 1 zuerst den Wärme­ übertrager 2 durchströmt. Danach wird über die Leitung 3 durch einen Wärmeübertrager 4 geleitet, mit dem die Speicher­ masse 5 im Speicherbehälter 6 in gut wärmeleitendem Kontakt steht. Danach strömt der Wämeträger durch die Leitung 7 in den Wärmeübertrager 8, der mit der Speichermasse 9 des Speichers 10 in gut wärmeleitendem Kontakt steht. In gleicher Weise durchströmt er dann die Leitung 11 und den Wärmeüber­ trager 12, der mit der Speichermasse 13 des Speichers 14 in wärmeleitendem Kontakt steht und gelangt dann in den Rücklauf 15. Der Wärmespeicher 14 mit der niedrigsten Kristallisations­ temperatur versorgt das Großflächen-Heizelement 16. Von den übrigen Heizkörpern 17 des Hauses wird der Rücklauf 18 des Heizkörpers durch den Wärmespeicher 10 hindurchgeführt. Dort erfährt das Wasser eine erste Temperaturzunahme und gelangt dann durch die Leitung 19 in das Dreiwegeventil 20. Reicht die Temperatur des Wassers bereits zur Raumheizung aus, so gelangt der Wärmeträger wieder in den Vorlauf 21. Reicht die Wassertemperatur für den Heizbedarf nicht aus, so wird das Dreiwegeventil in die Stellung gemäß 20 a verschwenkt. Das Wasser gelangt dann über die Leitung 22 in den Wärmespeicher 6, von dort kann es wiederum durch das Dreiwegeventil 23 wahlweise direkt in den Vorlauf 21 gelangen oder bei einer Ventilstellung des weiteren Dreiwegeventils gemäß 23 a über die Leitung 24 durch den Wärmeübertrager 2 geleitet werden und dann erst bei maximaler Temperatur in den Vorlauf 21 eintreten.

Es wird also Wärme bei möglichst niedriger Temperatur verbraucht. Nur an extrem kalten Tagen wird durch Ventil­ schaltung gemäß 20 a und 23 a eine Vorlauftemperatur in der Leitung 21 erreicht, die annähend der Temperatur in der Fernwärmeleitung 1 entspricht.

Auch die Aufheizung des Brauchwassers erfolgt im Gegenstrom durch die Leitung 25, die von der Wasserversorgungsleitung zum Wärmetauscher 26 führt, danach den Wärmetauscher 27 und danach den Wärmetauscher 28 durchströmt, um schließlich durch die Leitung 29 dem Heißwasser-Versorgungsnetz des Verbrauchers zugeführt zu werden. Zur Abdeckung eines extremen Spitzen­ bedarfes dient der Brenner 47, der über den Wärmetauscher 48 seine Wärme an den Wärmespeicher 6 sowie an den Wärmetauscher 4 abgibt, so daß die von ihm zusätzlich zur Verfügung gestellte Wärme auch auf die anderen Wärmespeicher übertragen werden kann. Der Brenner 47 kann alternativ auch im Kreislauf (21-18) angeordnet werden.

Fig. 2 zeigt ein Fernwärmenetz mit dem Vorlauf 1 und dem Rücklauf 15 und zwei Ausgleichsleitungen 30 und 31. Zwischen dem Vorlauf 1 und der Ausgleichsleitung 30 ist eine erste Gruppe von Verbrauchern 34 angeschlossen, deren Heizungssysteme eine hohe Wassertemperatur erfordern. Der Fernwärmeträger-Strom erfährt im Latentwärmespeicher 32 eine geringe Abkühlung und gelangt durch den Rücklauf 33 in die Ausgleichsleitung 30. Von dort werden die Latentwärmespeicher für die bei geringerer Temperatur betriebenen Verbraucher 36 versorgt. Von der Ausgleichsleitung 31 gelangt bereits weitgehend abgekühltes Wasser in solchen Gebäuden, in denen eine Wärmepumpe installiert ist, in den Verdampfer 37 und von dort über die Leitung 38 in den Rücklauf 15. Der Kompressor 39 saugt ein expandiertes Arbeitsmedium aus dem Wärmeübertrager 40, der als Kondensator arbeitet. Dieser versorgt den Heizkreis 41. Über das Drosselventil 42 gelangt das Arbeitsmedien-Kondensat wieder in den Wärmeübertrager 37. Durch Umschaltung des Vierwegeventils 43 in die Position 43 a arbeitet die gleiche Wärmepumpe als Kältemaschine. Sie entzieht dem Rücklauf kaltes Wasser gemäß Pfeil 44, erwärmt dieses und leitet es gemäß Pfeil 45 in die Ausgleichsleitung 31. Der Ventilator 46 steigert die Wärmeübertragung.

Claims (5)

1. Wärmeübergabestation bestehend aus einem Wärmeübertrager, der den Wärmeträgerstrom eines Fernheiznetzes vom Wärmeträgerstrom einer Heizungsanlage trennt, wobei der Wärmeübertrager mit einem Wärmespeicher thermisch kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Fernwärmenetz (1, 15) zugehörige Wärmeträgerstrom nacheinander mehrere Wärmeübertraäger (2, 4, 8, 12) durchsetzt, die mit Wärmespeichern (5, 9, 13) kommunizieren, die ihrerseits jeweils mit einem Wärmeverbraucher (16, 17) in Wärmetausch bringbar sind.

2. Wärmeübergabestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Wärmespeicher eine Speichermasse (5) enthält, die beim Aufladen eine Phasenänderung bei einer Temperatur erfährt, die unterhalb der Vorlauftemperatur des Fernheiznetzes liegt.

3. Wärmeübergabestation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fernwärmeträger-Strom nach Verlassen eines Wärmespeichers (6) mindestens einem weiteren Wärmespeicher (10) zugeführt wird, dessen Phasenänderungstemperatur unterhalb der Phasenänderungstemperatur des vorgeschalteten Wärmespeichers liegt.

4. Wärmeübergabestation nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf (18) der Heizungsanlage (21-18) mit den Wärmespeichern im Wärmetausch steht, und zwar beginnend mit dem Wärmespeicher (10), dessen Speichermasse (9) die niedrigste Phasenänderungstemperatur aufweist.

5. Wärmeübergabestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Wärmespeichern in Wärmetausch stehende Heizungsanlage (21-18) über einen Wärmeübertrager (2) mit dem Vorlauf (1) des Fernheiznetzes in Wärmetausch steht.