DE3406355C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung der Temperaturen des Heizwassers am Eintritt und Austritt der Wärmetauscher der Verbrennungsmotoren eines Blockheizkraftwerks mit Mitteln zum Anheben der Temperatur des Heizwassers im Zulauf zu den Wärmetauschern durch Zumischen von Wasser aus dem Heizungsvorlauf und einer im Heizwasserweg eines jeden Verbrennungsmotors installierten Umwälzpumpe.

Es ist bekannt, zur Versorgung örtlich begrenzter Objekte mit Wärme Blockheizkraftwerke einzusetz­ zen, bei denen der erzeugte Strom zur Voll- oder Teilversorgung, Grundlast- oder Spitzenstromdeckung dient oder aber auch in das Stromversorgungsnetz eingespeist wird. Die Hauptbestandteile eines Block­ heizkraftwerks sind der Verbrennungsmotor, der Kühl­ wasserwärmetauscher, der Abgaswärmetauscher, der Generator und eventuell ein Wärmespeicher und ein Spitzenheizkessel. Aus Sicherheits- und Betriebsgründen werden regelmäßig mehrere Verbrennungsmotoren modul­ artig in Blockheizkraftwerken installiert, die je nach Last in den Betrieb gehen. Für den störungsfreien Betrieb der Blockheizkraftwerk-Module und der Heizungs­ anlage sind gleichzeitig zwei verschiedene Temperatur­ forderungen zu erfüllen. Dem Kühlwasserwärmetauscher des Verbrennungsmotors ist Rücklaufwasser mit konstan­ ter Temperatur zuzuführen, wie sie von den Motorher­ stellern gefordert wird. Diese Temperatur kann z. B. 70°C betragen. Die Heizungsvorlauftemperatur soll ent­ sprechend den Anforderungen des zu versorgenden Heizungssystems geregelt werden. Als Vorgabe kann z. B. eine konstante Heizungsvorlauftemperatur von 90°C gesetzt werden. Bei den wechselnden Lasten des Spitzen­ strombetriebes ist auch der Wärmeanfall bzw. der Kühlbedarf des Verbrennungsmotors variabel. Zur Erfüllung der Temperaturforderungen ist daher eine Regelung erforderlich, die eine Anpassung an alle Betriebsbedingungen ermöglicht. Durch die DE-OS 2 73 183 ist eine Anordnung der eingangs genannten Gattung bekanntgeworden, mittels deren eine kompakte Bauweise mit kurzen Rohrleitungen erzielt werden soll. Mit dieser Anordnung ist es jedoch nicht möglich, gleichzeitig die genannten zwei verschiedenen Temperaturforderungen bei allen Betriebsbedingungen zu erfüllen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungs­ gemäße Anordnung so zu verbessern, daß die nach den jeweiligen Betriebsbedingungen der Aggregate bei unterschiedlichen Lastenanforderungen der Wärmeabnahme­ einrichtungen erforderliche Konstanthaltung der Temperaturen sowohl des dem Kühlwasserwärmetauscher zufließenden Heizungsrücklaufwassers wie auch des Heizungsvorlaufwassers ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.

In der Zeichnung ist eine Anordnung zur lastabhängigen Temperatur-Regelung für Motor-Zulauf und Heizungs- Vorlauf schematisch dargestellt, die nachstehend näher erläutert wird.

Ein Verbrennungsmotor 1 eines Blockheizkraftwerk-Moduls ist mittels Kühlwasserleitungen 6, 7 mit einem Kühlwas­ serwärmetauscher und über eine Abgasleitung 4 mit einem Abgaswärmetauscher 3 verbunden, aus dem das Abgas über den Abgasaustritt 5 entweicht. Der Kühlwasserwär­ metauscher 2 und der Abgaswärmetauscher 3 sind in bekannter Weise mittels einer Leitung 8 verbunden.

Der Kühlwasserwärmetauscher 2 ist eingangsseitig mit dem Heizwasser-Zulaufstrang 10 und der Abgaswärmetau­ scher 3 ausgangsseitig mit dem Heizwasser-Ablaufstrang 9 verbunden. An dem Heizwasser-Ablaufstrang 9 ist ein Beipaßanschluß 31 ausgebildet, an dem eine Leitung als Beipaß 11 angeschlossen ist, die mit einem Dreiwege­ ventil 17 verbunden ist, welches in dem Heizwasser- Zulaufstrang 10 installiert ist. In dem Beipaß 11 befindet sich ein Drosselorgan 16 zur Abgleichung der Rohrnetz-Widerstände zwischen dem Heizungsnetz und dem Beipaß 11. Die Absperrventile 12, 13; 14, 15 können im Heizwasser-Ablaufstrang 9 und Heizwasser-Zulaufstrang 10 vorgesehen werden.

Das Dreiwegeventil 17 wird mittels einer Motor-Zulauf­ temperatur-Beimischregelungseinrichtung 20 geregelt. Diese besteht aus einem Regler 22, der mit einem als Temperaturfühler ausgebildeten Meßwertaufnehmer 23 verbunden ist. Der Meßwertaufnehmer 23 befindet sich an dem zwischen dem Absperrventil 15 und dem Dreiwegeven­ til 17 gebildeten Strangabschnitt 29 des Heizwasser- Zulaufstrangs 10. Der Regler 22 wirkt auf einen Stell­ motor 32 ein, mittels dem das Dreiwegeventil 17 betätigbar ist.

In dem Strangabschnitt 29 ist ferner eine Umwälzpumpe 18 vorgesehen, die einen drehzahlregelbaren Antriebs­ motor 19 aufweist. Es ist auch möglich, die Umwälzpumpe 18 in dem Strangabschnitt 30 des Heizwasser-Ablauf­ strangs 9 oder der Leitung 8 zwischen dem Kühlwasser­ wärmetauscher 2 und dem Abgaswärmetauscher 3 vorzu­ sehen, wie es in der Zeichnung mit Strichlinien dargestellt ist. Der Antriebsmotor 19 steht mit einer Heizungs-Vorlauftemperatur-Drehzahlregelungseinrichtung 21 in Wirkverbindung. Diese besteht aus einem mit dem Antriebsmotor 19 verbundenen Drehzahlregler 24, der von einem Regler 25 mit einer Führungsgröße beaufschlagt wird. Der Regler 25 ist mit einem als Temperaturfühler ausgebildeten Meßwertaufnehmer 26 verbunden, der in dem zwischen dem Beipaßanschluß 31 und Absperrventil 13 ausgebildeten Strangabschnitt 30 angeordnet ist.

Die Motor-Zulauftemperatur wird über die Motor-Zulauf­ temperatur-Beimischregelungseinrichtung 20 mittels des Dreiwegeventils 17 konstant gehalten. Diese Dreiwege­ ventil 17 trennt gleichzeitig den Kreislauf bei Stillstand des Verbrennungsmotors 1 vom eigentlichen Heizungsnetz. Um zu verhindern, daß bei Teillastbetrieb die umlaufende Wassermenge zu groß wird, so daß bei dem verminderten Wärmeangebot die am Heizungsvorlauf gewünschte Temperatur von z. B. 90°C nicht mehr erreicht wird, ist die Heizungs-Vorlauftemperatur-Drehzahlrege­ lungseinrichtung 21 vorgesehen. Mittels dieser erfolgt eine geregelte Drehzahlminderung der Umwälzpumpe 18, so daß der Wasserumlauf den jeweiligen Bedingungen ent­ sprechend reduziert wird. Wenn z. B. die elektrische Leistung der einzelnen Blockheizkraftwerk-Module auf einen Minimalwert von z. B. 25% festgelegt wird, ist durch eine Drehzahlbegrenzung der erforderlich Mindestumlauf gewährleistet. Bei Inbetriebnahme der einzelner Module ist der Heizwasser-Zulaufstrang 10 durch das Dreiwegeventil 17 zunächst gesperrt. Die Umwälzung findet nur über den Beipaß 11 statt. Hier­ durch werden kurze Anheizzeiten für die Motor-Zulauf­ temperatur erzielt. Nach Erreichen der Zulauftemperatur übernimmt der Regler 22 mit dem Meßwertaufnehmer 23 und dem Dreiwegeventil 17 mit Stellmotor 32 die weitere Regelung. Die Heizungs-Vorlauftemperatur von 90°C wird ebenfalls nach kurzer Übergangszeit erreicht und dann weitgehend konstant gehalten. Durch die beschriebene Anordnung zur Regelung eines Blockheizkraftwerk-Moduls ist somit eine Einhaltung der Sollwerttemperaturen am Heizungsvorlauf und Motorzulauf sicher durchzuführen. Außerdem erbringt die Drehzahlregelung gegenüber einer Drosselregelung noch beachtliche Stromeinsparungen. Nach Abhalten des Modules und einer eventuell für den Verbrennungsmotor 1 erforderlichen Nachkühlzeit läuft das Dreiwegeventil 17 mit Stellmotor 32 in die Aus­ gangsstellung zurück, sperrt den Durchgang des Heiz­ wasser-Zulaufstrangs 10 und trennt das Modul damit vom Netzumlauf. Die Umwälzpumpe 18 schaltet dann ab. Zur äußeren optischen Kontrolle ist ergänzend in bekannter Weise an dem Strangabschnitt 29 ein Thermometer 27 und an dem Strangabschnitt 30 ein Thermometer 28 angeord­ net.

Claims (3)

1. Anordnung zur Regelung der Temperaturen des Heiz­ wassers am Eintritt und Austritt der Wärmetauscher der Verbrennungsmotoren eines Blockheizkraftwerks mit Mitteln zum Anheben der Temperatur des Heizwassers im Zulauf zu den Wärmetauschern durch Zumischen von Wasser aus dem Heizungsvorlauf und einer mit Heiwas­ serweg eines jeden Verbrennungsmotors installierten Umwälzpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwas­ ser-Zulaufstrang (10) jedes Verbrennungsmotors mittels eines Dreiwegeventils (17) über einen Beipaß (11) mit dem zugehörigen Ablaufstrang (9) und das Dreiwegeven­ til (17) mit einem Regler (22) verbunden ist, dessen als Temperaturfühler ausgebildeter Meßwertaufnehmer (23) an den Zulaufstrang (10) angeschlossen ist, und daß die Umwälzpumpe (18) mit regelbarer Drehzahl ausgebildet und mit einem Drehzahlregler (24) verbunden ist, der mit einem im Ablaufstrang (9) angeordneten als Temperaturfühler ausgebildeten Meßwertaufnehmer (26) in Wirkverbindung steht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (18) in dem zwischen dem Dreiwe­ geventil (17) und dem Kühlwasserwärmetauscher (2) des Verbrennungsmotors (1) ausgebildeten Strangabschnitt (29) des Heizwasserweges angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (18) in dem Strangabschnitt (30) des Heizwasserweges zwischen dem Kühlwasserwärmetau­ scher (2) und dem Abgaswärmetauscher (3) des Verbren­ nungsmotors (1) angeordnet ist.