DE3507798A1

DE3507798A1 - Verfahren zum transport von waerme in gebaeuden

Info

Publication number: DE3507798A1
Application number: DE19853507798
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Yachiyo Chiba Omori
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1984-03-06
Filing date: 1985-03-05
Publication date: 1985-10-24
Anticipated expiration: 2005-03-06
Also published as: JPS60186626A; US4645125A; DE3507798C2; GB8505661D0; AU3952285A; KR850007681A; KR890003468B1; GB2156056A; FR2560973B1; AU557051B2; JPH0338487B2; FR2560973A1; GB2156056B

Description

LEISTE ÖER&

PATENTANWÄLTE

european patent attorneys

Dipl.-lng.H. Leinweber (ΐ93ο-7β) Dipl.-lng. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus

Rosental 7, D-8000 München 2 2. Aufgang (Kustermann_rPassage) Telefon (089) 2603989- ' · ' ;'.;. Telex 52 8191 lepatd *"~ "' ^v' Telegr.-Adr. Leinpat München

- -5. März 1985

Unser Zeichen ZU

TOKYO GAS COMPANY LIMITED
Tokio (Japan)

Verfahren zum Transport von
Wärme in Gebäuden

Diese Erfindung betrifft ein verfahren zum Transport von Wärme in Gebäuden.

Bei Gebäuden ist eine Zentralheizung allgemein bekannt« bei der ein Warmwassererzeuger, nachfolgend Boiler genannt, außerhalb angeordnet ist und warmes Wasser

von diesem außerhalb angeordneten Boiler an verschiedene Heizkörper, Warmwasserzapfhähne, eine Badewanne und dgl. abgegeben wird.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm dieses zentralen Heizungssystems, das eine zwangsweise Umwälzung vorsieht, wobei das Wasser in dem Boiler 01 erhitzt, das erhitzte Wasser durch die Umwälzpumpe 07 über Rohrleitungen 02 an einen Heizkörper 03, einen Warmwasserzapfhahn 04, eine Badewanne 05 usw. transportiert wird, und im Falle eines Heizkörpers 03 oder einer mit einem Heizkörper 06 versehenen Badewanne 05 wird das abgekühlte Wasser über Rückführleitungen in den Boiler 01 zurückgeleitet und erneut erhitzt und abgegeben.

Das herkömmliche Zentralheizungssystem erfordert stets eine Umwälzpumpe 07 und die Überwachung und Wartung dieser Umwälzpumpe 07 stellt einen Engpaß des Wartungsdienstes dar. Wegen des Energieverbrauchs der Umwälzpumpe 07 und der damit verbundenen Geräuschentwicklung besteht insbesondere in Gebäuden ein Bedürfnis daran, den Energieverbrauch und die Lärmentwicklung zu verringern.

Bei einer Wärmetransport einrichtung, die keine Umwälzpumpe aufweist, ist ein Heißrohrsystem oder ein Schwerkraft-Umwälzsystem denkbar. Das Heißrohr sys tem ist aber extrem teuer und hat eine Anzahl von Beschränkungen hinsichtlich der Arbeitsausführung, und seine Anwendung bei Gebäuden ist problematisch. Auf der anderen Seite ist das Schwerkraft-Umwälzsystem ein Verfahren, bei dem, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, der in dem Dampferzeuger 1 erzeugte Dampf über ein

Dampf rohr 3 an eine Rohrschlange 5 abgegeben wird, die innerhalb eines Wärmeabgabeabschnitts 4 angeordnet ist, und die kondensierte Flüssigkeit, welche die latente Dampfwärme abgegeben hat, wird über die Flussigkeitsrückfuhrleitung 12 in den Dampferzeuger 1 zurückgeleitet. Bei diesem Schwerkraft-Umwälzsystem wird jedoch der Pegel der kondensierten Flüssigkeit in dem Umwälzrohr höher als der Flüssigkeitspegel in dem Dampferzeuger 1 infolge des Druckverlustbereiches H der Rohrleitung, und außerdem besteht eine Beschränkung, weil der Wärmeabgabebereich 4 am höchsten Punkt der Umwälzleitung 12 angeordnet sein muß, und weil es im Hinblick auf die Konstruktion des Gebäudes unmöglich ist, den Wert H zu vergrößern, weshalb dieses System für moderne Wohnungen ungeeignet ist, die zunehmend kleiner werden, weil es auch schwierig ist, einen Wärmeabgabeabschnitt 4 (Rohrschlange 5) mit größerem Widerstand oder eine Rohrleitung 3 mit kleinerem Durchmesser zu verwenden.

Außerdem ist noch eine dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ähnliche Dampfheizungsanlage bekannt, bei der der im Dampferzeuger erzeugte Dampf zu Heizzwecken verwendet und die kondensierte Wärmetransportflüssigkeit in einem Tank gespeichert und mittels einer Pumpe erneut in den Dampferzeuger eingeleitet wird. Aber auch in diesem Fall wird eine Pumpe verwendet, welche die gleichen Schwierigkeiten verursacht, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurden.

Falls das heiße Wasser als Wärmetransportmedium verwendet wird, dann wird der Druckverlust beim Transport und im wärmeabgabeabschnitt größer, so daß der Strömungsquerschnitt der Rohre und des Wärmeabgabeabschnittbereichs zwangsläufig größer wird. Außerdem muß die

Uniwälzpumpe vergrößert werden« weil eine starke Umwälzpumpe erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zu schaffen« um das flüssige Wärmeaustauschmedium ohne Verwendung einer Umwälzpumpe in den Dampferzeuger zurückzuführen. Mit der Erfindung soll ein Verfahren zum Transport von Wärme geschaffen werden« das eine Ausbildung der Rohrleitung oder des Wärmeabgabebereichs mit großem Druckverlust ermöglicht.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung« auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen zentralen Heizungssystems,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer auf dem Schwerkraftprinzip beruhenden herkömmlichen Dampfheizung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Heizeinrichtung« bei der das erfindungsgemäße Verfahren zum Transport von Wärme verwirklicht ist«

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Heizung, bei der der Behälter für die kondensierte Flüssigkeit auf einem höheren Niveau angeordnet ist als der Wärmeabgabebereich,

Fig. 5 und 6 praktische Ausführungsbeispiele des Behälters für die kondensierte Flüssigkeit, wobei Fig. 5 einen zylindrischen Behälter zeigt und Fig. 6 einen Behälter zeigt, der mit einem Gaspuffersystem versehen ist,

Fig. 7 ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mehrere Wärmeabgabeabschnitte aufweist,

Fig. 8 ein praktisches Ausführungsbeispiel, bei dem innerhalb der Rohrleitung und des Behälters für die kondensierte Flüssigkeit eine mit einem Rückschlagventil versehene Umgehungsleitung angeordnet ist_o

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine mit einem Rückschlagventil versehene Umgehungsleitung zwischen der Dampfleitung und der Leitung für kondensierte Flüssigkeit angeordnet ist,

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel für den Betrieb mehrerer Wärme abgebender Bereiche,

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine mit einem Rückschlagventil versehene Umgehungsleitung an das Steuerventil des Wärme abgebenden Bereichs angeschlossen ist,

Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel, bei dem.das Ende der Leitung für die kondensierte Flüssigkeit mit einem Schwimmer-Rückschlagventil versehen ist.

Fig. 13« 14 und 15 Ausführungsbeispiele des Schwimmer-Rückschlagventils ,

Fig. 16 ein Ausführungsbeispiel des Wärmeabgabebereiches, der gleichzeitig die latente wärme der in dem Wärmeabgabebereich kondensierenden Flüssigkeit ausnutzt«

Fig. 17 und 18 Ausführungsbeispiele« bei denen der

Wärmeabgabebereich zusätzlich eine Luftbefeuchtung bewirkt,

Fig. 19 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Versorgung mit heißem wasser angewendet wird,

Fig. 20 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Erhitzen des in einer Badewanne befindlichen wassers angewendet wird«

Fig. 21 und 22 praktische Ausführungsbeispiele, bei

denen der Heizabschnitt als Niederschlagsrohr und Wärmetransportrohr am Dampferzeuger ausgebildet ist«

Fig. 23 und 24 ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein

Sack in dem Behälter für die kondensierte Flüssigkeit angeordnet ist, wobei Fig. 23 den Sack im geschrumpften Zustand zeigt wogegen Fig. 24 den Sack im aufgeblähten Zustand zeigt,

Fig. 25 ein Ausführungsbeispiel, bei dem auf den Behälter für die kondensierte Flüssigkeit ein Deckel aufgesetzt ist.

Fig. 26 ein Ausführungsbeispiel» bei dem der in dem Behälter für die kondensierte Flüssigkeit enthaltene Sack mit gasförmigem Stickstoff gefüllt ist.

Fig. 27 ein Ausführungsbeispiel» bei dem der Behälfür gasförmigen Stickstoff an der Oberseite des Behälters für die kondensierte Flüssigkeit angeordnet ist, und

Fig. 28 und 29 Ausführungsbeispiele« bei denen ein

Wasser-Nachfülltank mit dem Behälter für die kondensierte Flüssigkeit verbunden ist.

Als technisches Mittel zur Erzielung der vorstehendgenannten Zwecke wird gemäß der Erfindung gesättigter Dampf mit einem eine Wärmequelle aufweisenden Dampferzeuger erzeugt» mit dessen Druck der gesättigte Dampf über Rohrleitungen zu einem Wärmeabgabebereich transportiert wird» der in einem Heizkörper« einem Warmwasserspeicher« einer Badewanne od. dgl. angeordnet ist, und gleichzeitig wird die in dem Wärmeabgabebereich kondensierte und von ihrer latenten Wärme befreite Flüssigkeit innerhalb des Speicherbehälters gespeichert« und wenn die in dem Dampferzeuger befindliche Flüssigkeit infolge der Verdampfung auf einen bestimmten Pegel verringert ist, dann wird die erwähnte Wärmequelle abgestellt, um die Dampferzeugung zu beenden« und wenn die in dem Speichertank gespeicherte kondensierte Flüssigkeit in den Dampfgenerator zurückgeführt wird, wobei die auf der Abkühlung innerhalb des Dampferzeugers beruhende Unterdruckwirkung ausgenutzt

wird, und ein bestimmtes volumen zurückgeführt wurde, dann wird die Wärmequelle wieder eingeschaltet, um die Erzeugung von Wärme zu beginnen« wodurch die in dem Wärmeerzeugungsabschnitt erzeugte Wärme durch Wiederholung der vorstehend genannten Vorgänge an den Wärmeabgabeabschnitt transportiert wird.

Mit anderen Worten« das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin« daß das Wärmeübertragungsmedium in dem Wärmeerzeugungsabschnitt gesättigt und verdampft wird, daß der gesättigte Dampf unter Ausnutzung des durch diese Verdampfung bewirkten Druckanstieges zum Wärmeabgabeabschnitt befördert wird« daß das in dem Wärmeabgabeabschnitt kondensierte und von seiner latenten Wärme befreite kondensierte Wärmeübertragungsmedium in dem Speicherbehälter unter atmosphärischem Druck gespeichert wird« daß die Sättigung und Verdampfung beendet wird« wenn das Wärmeübertragungsmedium auf der Seite des Wärmeerzeugungsabschnittes verringert wurde« daß das in dem Speicherbehälter gespeicherte Wärmeübertragungsmedium zum Wärmeerzeugungsabschnitt zurückgeführt wird, wobei die der Beendigung der Sättigung und Verdampfung nachfolgende Unterdruckwirkung ausgenutzt wird« und daß das Wärmeübertragungsmedium nach erfolgter Rückführung im Wärmeerzeugungsabschnitt erneut gesättigt und verdampft wird, um es zum Wärmeabgabeabschnitt zu leiten, wodurch ein schrittweises Wärmetransportsystem geschaffen wird« bei dem eine herkömmliche Umwälzpumpe entbehrlich ist, weil das Wärmeübertragungsmedium verdampft und die Wärme durch diesen Dampfdruck zum Wärmeabgabeabschnitt transportiert wird. Da die Unterdruckwirkung zur Rückführung

des kondensierten Wärmeübertragungsmediums zum Dampferzeuger ausgenutzt wird, ist selbst in diesem Fall eine Umwälzpumpe zum Rückführen der Flüssigkeit nicht erforderlich.

Da die Erfindung dazu dient« das Wärmeübertragungsmedium zu verdampfen und abzugeben, wie dies eingangs erwähnt wurde, kann der Druckverlust in den Rohrleitungen und im Wärmeabgabeabschnitt vergrößert werden.

Da die Unterdruckwirkung zur Rückführung des kondensierten Wärmeübertragungsmediums ausgenutzt wird, kann das im Speicherbehälter gesammelte Wärmeübertragungsmedium durch die Wärmeabgabe-Rohrschlange und die Rohrleitung, wo der Druckverlust vergrößert wurde, an den Wärmeerzeugungsabschnitt zurückgeleitet werden.

Hit den vorstehend erwähnten Merkmalen wird eine Einrichtung für den Transport von Wärme geschaffen, die keine Umwälzpumpe benötigt und die einen größeren Druckabfall ermöglicht, wodurch die einer Umwälzpumpe anhaftenden Mängel überwunden und eine Energieeinsparung und eine kompaktere Einrichtung zum Transport von Wärme erzielt werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Fig. 3 erläutert.

Fig. 3 zeigt einen Dampferzeuger 13, der mit einem Sensor 20 zur Ermittlung des minimalen Flüssigkeitspegels und mit einem Absperrventil 21 sowie mit einer Wärmequelle 14 versehen ist, die Gas verwendet, wobei die genannte Anordnung den Wärmeerzeugungsabschnitt bildet.

♦ /ta*

Mit dem Bezugszeichen 16 ist ein Wärmeabgabeabschnitt bezeichnet, der eine Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 aufweist. Der Einlaß 23 ist über ein wärmeisoliertes Dampfrohr 15 mit dem an der Oberseite des Dampferzeugers 13 angeordneten Dampfauslaß 22 verbunden« wogegen der Auslaß 24 der Rohrschlange 17 mit einem Kondenswasser rohr 18 verbunden ist. Das andere Ende des Kondenswasserrohres 18 taucht in die Flüssigkeit ein« die sich in einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Kondenswasserbehälter 19 befindet.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels erläutert.

Zum Betrieb der Anordnung ist die flüssige Phase des Wärmeübertragungsmediums in einer Menge erforderlich« die größer ist als das Gesamtvolumen des Dampferzeugers 13« des Dampfrohrs 15, der Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 und des Kondenswasserrohres 18 gemäß Fig. Wenn die Anlage erstmalig in Betrieb gesetzt wird« dann wird das erwähnte Volumen des Wärmeübertragungsmediums in der flüssigen Phase bereitgestellt, indem das am oberen Teil des Dampferzeugers 13 in Fig. 3 befestigte Absperrventil 21 geöffnet und sodann geschlossen wird, wenn eine optimale Menge der flüssigen Phase des Wärmeübertragungsmediums in den Dampferzeuger 13 eingefüllt wurde, und die Restmenge des Wärmeübertragungsmediums wird sodann in den Kondenswasserbehälter 19 gefüllt. Sodann wird die Wärmequelle 14 eingeschaltet« und die in den Dampferzeuger 13 gefüllte flüssige Phase des Wärmetransportmediums wird sodann in gesättigten Dampf umgewandelt, während die in dem Dampferzeuger 13, dem Dampf rohr 15 und der

ORIGINA

NAL

Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 enthaltene Luft vom Kondenswasserbehälter 19 in die Atmosphäre entweichen kann« so daß beim Abschalten der Wärmequelle 14 die wand des Dampf erzeugers 13 abgekühlt wird, damit der darin enthaltene Dampf kondensiert, wodurch ein Unterdruck entsteht, woraufhin die in dem Kondenswasserbehälter 19 befindliche flüssige Phase des Wärmeübertragungsmediums über die Rohrschlange 17 und das Dampfrohr 15 in den Dampferzeuger 13 zurückgeführt wird.

Wenn die wärmequelle 14 unter normalen Betriebsbedingungen eingeschaltet wird, dann wird die in dem Dampferzeuger 13 eingeschlossene flüssige Phase des Wärmeübertragungsmediums erhitzt, um Sattdampf zu erzeugen, vodurch die in dem Dampf rohr 15 und der Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 enthaltene flüssige Phase des Wärmeübertragungsmediums in den Kondenswasserbehälter 19 verdrängt wird, und wenn in der Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 eine zunehmende Kondensation erfolgt, während Wärme an das umgebende Medium und den hinteren Teil der Rohrschlange 17 abgegeben und das Kondenswasserrohr 18 mit kondensierter Flüssigkeit gefüllt wird, wird die kondensierte Flüssigkeit in den Kondenswasserbehälter 19 ausgestossen. Die Temperatur der in der Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 enthaltenen kondensierten Flüssigkeit fällt ab, indem diese einen Teil ihrer sensitiven wärme an das umgebende Medium abgibt.

Der Druck Ps des gesättigten Dampfes innerhalb des Dampferzeugers 13 wird bis zu dem nachstehend genannten überdruck aufgebaut, wobei der Druckverlust des Dampfes im Dampfrohr 15 als Pv, der Druckverlust des Dampfes in der Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 als Ph, der Abstand des

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Pegels der kondensierten Flüssigkeit im Kondenswasserbehälter 19 vom Pegel der kondensierten Flüssigkeit in der Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 als h (wobei die Oberseite der vertikalen Linie positiv zählt), der Atmosphärendruck als Pa und das spezifische Gewicht der kondensierten Flüssigkeit als V bezeichnet wird:

Ps - Pa = Pv + Ph -

Es wird darauf verwiesen« daß die Oberfläche zwischen der kondensierten Flüssigkeit und dem Dampf innerhalb der Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 ein negativer Druck wird.

Wenn der Flüssigkeitspegel im Dampferzeuger 13 abfällt und der niedrige Pegelstand vom Sensor 20 ermittelt wird, dann wird die Wärmequelle 14 abgeschaltet, und der Dampf kondensiert, um einen Unterdruck zu erzeugen, weil sich die Wand des Dampferzeugers 13 abkühlt, während kondensierte Flüssigkeit entgegen der Strömungsrichtung des Dampfes durch die Kondenswasserleitung 18, die Rohrschlange 17 und das Dampfrohr 15 zugeführt wird infolge des auf die Oberfläche der in dem Kondenswasserbehälter 19 kondensierten Flüssigkeit einwirkenden Atmosphärendruckes. Wenn die Wärmequelle 14 wieder eingeschaltet wird, dann entsteht wieder gesättigter Dampf, um den vorstehenden Vorgang zu wiederholen, und der Dampf wird an die Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 abgegeben, um das umgebende Medium mittels des Wärmeabgabeabschnittes 16 zu erwärmen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Druck des innerhalb des Dampferzeugers 13 erzeugten Sattdampfes

bis zu einem Wert aufgebaut, der ausreichend ist« um die Flüssigkeit während der anfänglichen Aufheizperiode in den Kondenswasserbehälter 19 auszustoßen, während das Dampfrohr 15 und die Rohrschlange 17 mit der Flüssigkeit gefüllt sind, und weiter zum Zeitpunkt des Transportes des Dampfes, und da der Druck gemäß dem Druckverlust aufgebaut wird, der entsteht, wenn der Dampf durch das Dampfrohr 15 und die Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 hindurchströmt, kann die Wärmeabgabeeinrichtung mit beliebigen Abmessungen mnd beliebigem Profil an einem beliebigen Ort angebracht werden, und ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Durchmesser des Dampfrohres 15 kleiner ausgebildet werden kann. Die Erzeugung des Dampfes und die Zuführung der kondensierten Flüssigkeit zum Dampferzeuger 13 kann umgeschaltet werden, indem lediglich die Wärmequelle 14 ein oder ausgeschaltet wird, was den vorteil hat, daß das Transportrohr gemeinsam benutzt werden kann und eine vereinfachte Konstruktion erbringt, wodurch die Installationskosten für die Rohrleitung gesenkt werden können.

Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Fig. 4 erläutert. Der Kondenswasserbehälter 19· ist an der Oberseite der Anlage vorgesehen, während der untere Teil des Kondenswasserbehälters 19* über das Kondenswasser rohr 18' mit der War-? meabgabe-Rohrschlange 17 verbunden ist, wobei die Oberfläche des Kondenswassers unter Atmosphärendruck steht.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise des zweiten Ausführungsbeispiels erläutert.

. Ab ■

Wenn die Anlage erstmalig in Betrieb genommen wird« dann soll das bei der Erläuterung des ersten Ausführungsbeispiels erwähnte Volumen der flüssigen Phase des Wärmetransportmediums zunächst vollständig in den Kondenswasserbehälter 19* geschüttet werden» woraufhin der am oberen Teil des Dampfgenerators 13 angeordnete Absperrhahn 21 geöffnet wird, und wenn eine geringe Flüssigkeitsmenge aus dem Inneren durch das Absperrventil 21 entwichen ist« dann wird das Absperrventil geschlossen, und die innerhalb der Leitung befindliche Luft kann sodann ausgeblasen werden.

Was die normale Betriebsweise anbelangt, gelten die gleichen Ausführungen wie für das erste Ausführungsbeispiel und die identische Gleichung Ps - Pa * Pv + Ph -

ft · h des ersten Ausführungsbeispiels ist auch auf den Druck Ps des gesättigten Dampfes anwendbar, der im Dampferzeuger 13 erzeugt wird, wobei der Abstand h des Pegels der kondensierten Flüssigkeit in dem Kondenswasserbehälter 19* vom Pegel des Kondenswassers in der Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 in der Weise gemessen werden sollte, daß der obere Teil der vertikalen Linie einen positiven Wert bildet, wodurch gesättigter Dampf mit einem Absolutdruck Ps - Pa aufgebaut wird.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche zwischen der kondensierten Flüssigkeit und dem Dampf innerhalb der Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 auf einem positiven Druck gehalten.

Nachfolgend wird ein drittes Ausführungsbeispiel anhand von Fig. 5 erläutert.

Ein zylinderförmiger Behälter 19■· für die kondensierte Flüssigkeit enthält einen Kolben 25« der in dem Behälter 19·* in vertikaler Richtung reibungsarm beweglich ist. Der untere Teil des Kondenswasserbehälters 19" ist über ein Kondenswasserrohr 18'' mit der Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 verbunden.

Bei der dritten Ausführungsform entspricht die normale Arbeitsweise derjenigen der ersten und zweiten Ausführungsform« wenn man das Gewicht des Kolbens mit 6 und die Querschnitts fläche mit A bezeichnet« dann wird der Druck Ps das im Dampferzeuger 13 erzeugten Sattdampfes durch die Gleichung Ps - Pa =* Fv + Ph + G/A - ff· h bestimmt« was bedeutet, daß der Druck des erzeugtes Dampfes um den wert G/A zunimmt, da es aber möglich ist, eine Berührung des Wärmeübertragungsmediums mit der Atmosphäre zu unterbrechen, kann die Anlage vor einer Korrosion durch Luft geschützt werden* so daß ihre Lebensdauer vergrößert wird.

Nachfolgend wird ein viertes Ausführungsbeispiel anhand von Fig. 6 erläutert.

Das obere Ende des Behälters 19 ·'· für die kondensierte Flüssigkeit ist mit einem flexiblen und dehnbaren Druckausgleichsbehälter 26 versehen, der ein Gas enthält, und der untere Teil des Kondenswasserbehälters 19··· ist mit einem Kondenswasserrohr 18'" verbunden.

Nach dem Ausblasen der in der Anlage befindlichen Luft wird ein Inertgas, wie z.B. Stickstoff, in den Raum zwischen dem Kondenswasserbehälter 19··· und dem Druckausgleichsbehälter 26 eingeleitet.

Bei der vierten Ausführungsform ist die normale Betriebsweise ähnlich derjenigen der ersten und zweiten Ausführungsform« es besteht aber der Vorteil* daß eine Berührung des Wärmeübertragungsmediums mit der Atmosphäre verhindert werden kann, während der auf die Oberfläche der kondensierten Flüssigkeit einwirkende Druck näherungsweise auf atmosphärischem Druck gehalten werden kann« indem in den Druckausgleichsbehälter 26 Gas dicht eingeleitet wird, das dem Volumenanteil der kondensierten Flüssigkeit im Kondenswasserbehälter 19* " entspricht.

In den Fig. 23 bis 29 sind andere Ausführungsbeispiele des Behälters 19 für die kondensierte Flüssigkeit gezeigt, bei denen diese vor einer unmittelbaren Berührung mit der Atmosphäre geschützt ist. Im Fall von Fig. 23 ist die kondensierte Flüssigkeit in einem folienartigen Sack enthalten, der expandieren oder schrumpfen kann, wobei der Sack expandiert, wenn er mit Flüssigkeit gefüllt wird, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist, und schrumpft, wenn er wenig Flüssigkeit enthält, wie dies in Fig. 23 gezeigt ist. Mit dem Bezugszeichen 56 ist ein Überdruckventil bezeichnet, welches das Innere des Sackes 55 mit der Atmoshpäre verbindet, und wenn die durch die Berührungsflächen eintretende Luft ein bestimmtes Niveau überschreiten sollte, dann kann die im oberen Hohlraum des Behälters 19 angesammelte Luft infolge des ansteigenden Innendruckes durch das Überdruckventil 56 nach außen entweichen. Fig. 25 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine folienartige Abdeckung 57 an dem Behälter 19 für die kondensierte Flüssigkeit befestigt ist, und der Innenraum des Behälters 19 ist über ein Überdruckventil 56 mit der Atmosphäre verbunden. Fig. 26 zeigt

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eine Ausfuhrungsform, bei welcher der in Fig· 23 verwendete Sack 55 mit gasförmigem Stickstoff gefüllt ist. Fig.27 zeigt eine Ausführungsform, bei dem ein Behälter 58 für Stickstoffgas gesondert von dem Behälter 19 für kondensierte Flüssigkeit angeordnet ist« wodurch beim Abschalten des Dampferzeugers 13 unter der Wirkung des die gesamte Leitung füllenden Stickstoffgases die kondensierte Flüssigkeit selbst dann am Einfrieren gehindert ist, wenn die Umgebungstemperatur unter den Gefrierpunkt absinkt.

In den Fig. 28 und 29 sind Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen zusätzlich zum Kondenswasserbehälter ein Wasservorratsbehälter 59 und ein Steuerventil 60 vorgesehen sind, um Wasser nachzufüllen, für den Fall, daß die Menge der kondensierten Flüssigkeit (Wärmeübertragungsflüssigkeit) verringert wird.

Fig. 7 zeigt einen Anwendungsfall der Erfindung, bei dem der wärmeabgabeabschnitt aus mehreren, nämlich aus drei Einheiten besteht, wobei der Behälter 19 für die kondensierte Flüssigkeit in den betreffenden Wärmeabgabeabschnitt 16 eingebaut ist. Die Wirkung des Wärmeübertragungsmediums ist die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Mit dem Bezugszeichen 30 ist ein verzweigtes Dampfrohr bezeichnet, das vom Dampfrohr 15 zu dem betreffenden Wärmeabgabeabschnitt 16 führt, 31 ist das an dem betreffenden Wärmeabgabeabschnitt 16 angeordnete Bedienungsventil, während 32 das Gas-Steuerventil und 33 eine Gasleitung bezeichnet.

Fig_# 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Umgehungsleitung 34 zwischen dem Kondenswas serbehält er 19 und dem Dampf rohr 15 angeordnet ist, um die Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 zu umgehen, wobei in der

Umgehungsleitung 34 ein Rückschlagventil 35 angeordnet ist, das nur vom Kondenswasserbehälter 19 zum Dampfrohr 15 hin öffnet. Bei dieser Aus führungs form wird die im Kondenswasserbehälter 19 enthaltene kondensierte Flüssigkeit zum Dampferzeuger 13 zurückgeführt, ohne die Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 zu durchströmen. Infolgedessen kann nicht nur der Druckverlust zum Zeitpunkt der Zirkulation verringerte sondern auch eine Abkühlung der Rohrschlange 17 durch die erkaltete kondensierte Flüssigkeit verhindert werden. In Fig. 8 ist mit den Bezugszeichen 36 und 37 ein Gebläse bzw. ein Gebläsemotor bezeichnet« und mit 38 und 39 sind Steuergeräte bezeichnet.

Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel« bei dem das Bedienungsventil 31 mit einer Umgehungsleitung 40 versehen ist« in der ein Rückschlagventil 41 angeordnet ist, das nur eine Strömung der Flüssigkeit zum Dampferzeuger 13 hin ermöglicht. Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform« bei der das andere Ende der Umgehungsleitung 34 mit der Kondenswasserleitung 18 verbunden ist. Wenn bei dieser Anordnung das Bedienungsventil 31 in der Mitte gestoppt wird und der andere Wärmeabgabeabschnitt in Betrieb ist, wobei der Wärmeabgabeabschnitt 16 aus mehreren Einheiten besteht, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist« dann kann das zunächst stagnierende Wärmeübertragungsmedium selbst während eines Betriebsstillstandes vom Kondenswasserbehälter 19 zurückgeführt werden.

Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform für den Betrieb mehrerer Heizkörper 16, wobei ein Schwimmer-Rückschlagventil 42 am oberen Ende eines jeden Kondenswasserrohres

angebracht ist. Bei diesem Aasführungsbeispiel kann aus einem von mehreren Heizkörpern die kondensierte Flüssigkeit wegen des Schwimmer-Rückschlagventils 42 zurückgeleitet werden, und wenn der betreffende Kondenswasserbehälter 19 entleert istι dann wird durch diesen entleerten Behälter keine Luft angesaugt« um zu gewährleisten« daß die Flüssigkeit von anderen Wärmeabgabeabschnit ten 16 in den Dampferzeuger zurückgeleitet wird. In den Fig. 13« 14 und 15 sind Ausführungsbeispiele des Schwimmerventils 42 gezeigt« bei denen der schwimmende Ventilkörper 42 durch die Auftriebskraft vom Ventilsitz 43 getrennt ist« so daß die Flüssigkeit zirkulieren kann« wobei der Ventilkörper jedoch am Ventilsitz 43 zur Anlage gelangt und das Eindringen von Luft verhindert« wenn der Flüssigkeitspegel unter den Ventilsitz 43 oder den Flüssigkeit seinlaß 44 abfällt.

Fig. 16 zeigt ein Beispiel« bei dem selbst die spezifische Wärme der kondensierten Flüssigkeit zusätzlich zu der Kondensationwärme ausgenützt wird, und in dem Behälter 19 für die kondensierte Flüssigkeit sind zusätzlich zu der Wärmeabgabe-Rohrschlange 17 Kühlrippen 45 vorgesehen.

In den Fig. 17 und 18 sind Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen der Wärmeabgabeabschnitt zusätzlich eine Befeuchtungsfunktion hat und dazu dient, ein Wasserreservoir 46 mit Wasser zu füllen, indem das Wasserreservoir 46 getrennt von dem Kondenswasserbehälter 19 installiert ist, und um in das Wasserreservoir 46 diejenige Wassermenge nachzufüllen» die aus dem Kondenswasserbehälter 19 verdunstet ist, und um den Kondenswasserbehälter 19 zu öffnen und eine natürliche

Befeuchtung mittels der natürlichen Verdunstung aus dem Behälter 19 zu bewirken. In Fig. 18 ist mit dem Bezugszeichen 49 eine Dampfzufuhrleitung bezeichnet, wobei ein Teil des Dampfes in den Kondenswasserbehälter 19 eingeleitet wird« wodurch die in dem Behälter 19 enthaltene Flüssigkeit über die Dampfzufuhrleitung 49 erwärmt wird.

Fig. 19 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Wärmeaustausch-Rohrschlange 17 in einen Wamrwasserbehälter 50 eingesetzt ist und die Kondensationswärme an das in dem Warmwasserbehälter befindliche Wasser abgegeben wird, um dieses zu erwärmen. Mit dem Bezugszeichen 51 ist der Kaltwasserzulauf und mit 52 der Warmwasserauslauf bezeichnet.

Fig. 20 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dampf unmittelbar in eine Badewanne 53 eingeleitet wird, um das in der Badewanne 53 befindliche Wasser zu erwärmen, wobei das in der Wanne 53 befindliche Wasser in den Dampferzeuger 13 zirkuliert, wenn die Wärmeübertragungsflüssigkeit in dem Dampferzeuger 13 auf einen bestimmten Mindestpegel reduziert und der Eeizvorgang beendet wurde.

In den Fig. 21 und 22 ist eine Ausführungsform eines Dampferzeugers 13 gezeigt, bei dem selbst dann Dampf erzeugt werden kann, wenn das verbleibende Wasservolumen knapp wird, oder eine Version, bei der das Niederschlagrohr 54 vom Wärmeübertragungsrohr 54' getrennt ist. Bei einer solchen Anordnung kann das Wärmeübertragungsrohr 54* in nassem Zustand gehalten werden, weil die flüssige Phase des Wärmeübertragungsmediums dem Wärmeübertragungsrohr 54' aufgrund des unterschiedlichen spezifischen Gewichts der Flüssigkeiten innerhalb der beiden Rohre

. Ά*

zugeführt wird« und demzufolge kann der Dampf stabil erzeugt werden, während der Dampferzeuger 13 vor einer Überhitzung geschützt ist.

Wie dies vorstehend erläutert wurde, macht die Erfindung eine Umwälzpumpe zum Zuführen der Flüssigkeit entbehrlich, weil die Flüssigkeit durch den unterschiedlichen Druck, der im Inneren des Dampferzeugers und des Behälters für die kondensierte Flüssigkeit herrscht, umgewälzt wird. Demzufolge treten auch keinerlei Schwierigkeiten hinsichtlich der Umwälzpumpe auf.

Da sich der Druck des im Dampferzeuger gebildeten gesättigten Dampfes entsprechend dem in den Dampfkanälen verursachten Druckverlust aufbaut, kann ein Wärmeabgabeabschnitt von beliebigen Abmessungen und von beliebiger Form an einem beliebigen Ort angebracht werden, und der Durchmesser des Dampfrohres kann verkleinert werden.

Da die in der Anlage befindliche Luft bei der erstmaligen Inbetriebnahme in die Atmosphäre abgegeben werden kann, kann der Behalter für die kondensierte Flüssigkeit im unteren Teil des Wärmeabgabeabschnittes angeordnet werden, was einen weiteren Anwendungsbereich ermöglicht, und gleichzeitig ist es möglich, die in dem Behälter befindliche kondensierte Flüssigkeit unmittelbar für die warmwasserversorgung und die Badewanne zu verwenden.

Außerdem kann das Umschalten zwischen der Dampferzeugung und der Zufuhr des kondensierten Wärmeübertragungsmediums in den Dampferzeuger durch einfaches Ein- oder Abschalten der Wärmequelle bewirkt werden, so daß

das Transportrohr gemeinsam benutzt werden kann« wodurch die Anlage einfach wird und die Kosten für die Installation der Rohrleitung verringert werden können« so daß eine kostengünstige Dampfheizung geschaffen werden kann.

Außerdem kann die Erfindung mit einem Kondenswasserbehälter von der Zylinder-Kolben-Bauart und mit einem Kondenswasserbehälter, der mit einem Druckausgleichsbehälter ausgerüstet ist« oder mit einem geschlossenen Kondenswasserbehälter kombiniert werden, und in diesem Fall kann die Berührung des Wärmeübertragungsmediums mit Luft verhindert und die Lebensdauer der Anlage vergrößert werden.

Verfahren zum Transport von Wärme in^: Gebäuden-_^: '--■'■

⁴ ÄS* Bezugszeichenliste :

13	Dampferzeuger
14	Wärmequelle
15	Dampf rohr
16	Wärmeabgabeabschnitt
17	Rohrschlange
18	Kondenswas s errohr
19	Kondenswasserbehälter
20	Sensor
21	Absperrventil
22	Dampfauslaß von 13
23	Einlaß von 17
24	Auslaß von 17
Ps	Dampfdruck in 13
Pv	Druckabfall in 15
Ph	Druckabfall in 17
h	Höhe der Wassersäule in 18
Pa	Atmosphärendruck
K	spez. Gewicht des Wärmeübertragungsmediums
25	Kolben in 19"
26	Druckaus gleichsbehälter
30	verzweigtes Dampfrohr -
31	Bedienungsventil für 16
32	Gas-Steuerventil
33	Gasleitung

	* at-
	Umgehungsleitung
	Rückschlagventil
34	Gebläse
35	Gebläsemotor
36	Steuergerät
37	Steuergerät
38	Umgehungsleitung
39	Rückschlagventil
40	Schwimmerventil
41	Ventilsitz
42	Flussigkeitseinlaß
43	Kühlrippen
44	Wasserreservoir
45	Dampfzufuhrleitung
46	Warmwasserbehälter
49	Kaltwasserzulauf
50	Warmwasserauslauf
51	Badewanne
52	Niederschlagrohr
53	Wärmeübertragungsrohr
54	Sack
54¹	Überdruckventil
55	Abdeckung
56	Stickstoffbehälter
57	Wasservorratsbehälter
58	S teuervent il
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Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zum Transport von Wärme in Gebäuden, dadurch gekennzeichnet, daß gesättigter Dampf in einem mit einer Wärmequelle versehenen Dampferzeuger erzeugt wird, daß der gesättigte Dampf durch diesen Druck über ein Dampf rohr einem Wärmeabgabeabschnitt zugeführt wird und daß gleichzeitig die kondensierte Flüssigkeit, die von der Kondensationswärme befreit wurde und die im Inneren des Wärmeabgabeabschnittes kondensiert ist, in einem Behälter für kondensierte Flüssigkeit gespeichert wird, und daß die Wärmequelle abgeschaltet wird, um die Erzeugung von Dampf zu beenden, wenn die in dem Dampferzeuger befindliche Flüssigkeit verdampft und auf einen vorbestimmten Pegel verringert wurde, daß dann die in dem Kondensationsbehälter gespeicherte kondensierte Flüssigkeit unter atmosphärischem Druck infolge einer Unterdruckwirkung aufgrund der Abkühlung im Inneren des Dampferzeugers über ein Dampfrohr in das Innere des Dampferzeugers zurückgeleitet wird, und daß die Wärmequelle erneut eingeschaltet wird, um die Dampferzeugung zu beginnen^ wenn eine bestimmte Flüssigkeitsmenge in den Dampferzeuger zurückgeleitet wurde, und daß durch Wiederholen dieses Vorgangs die im Dampferzeuger erzeugte Wärme zum wärmeabgabeabschnitt transportiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeabgabeabschnitt aus einem am Umfang

mit Kühlrippen versehenen Wärmeabgaberohr und aus einem Luftgebläse besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeabgabeabschnitt aus einer Platte besteht, an die das Wärmeabgaberohr angeschlossen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1« dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeabgabeabschnitt aus einem Wärmeabgaberohr besteht, an dessen Umfang Kühlrippen angeordnet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeabgabeabschnitt aus einem Warmwasserversorgungsbehälter und aus einer in demselben angeordneten Wärmeabgabe-Rohrschlange besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeabgabeabschnitt von einer Badewanne und einem unmittelbar mit der Badewanne verbundenen Dampfrohr gebildet wird.