DE3534154A1 - Geschlossenes heizungssystem mit einem waermetransport-medium - Google Patents
Geschlossenes heizungssystem mit einem waermetransport-mediumInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Heizung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Das Problem der Raumheizung wurde bereits auf vielfältige Weise gelöst.
Neben der dezentralen Ofen- und Kaminheizung sind
zahlreiche Zentralheizungsarten bekannt, die mit einem zentralen
Heizkessel arbeiten, an den über Dampf- oder Warmwasserleitungen
Wärmetauscher, sogenannte Heizkörper, angeschlossen sind. Der zentrale
Heizkörper kann dabei mittels Holz, Kohle, Koks, Heizöl oder
Gas befeuert sein. Neben diesen mehr oder weniger klassischen
Heizverfahren sind seit einigen Jahren auch elektrische Heizkörper in
Betrieb, die mit Wärmespeichern arbeiten, die mittels kostengünstigem
Nachtstrom aufgeheizt werden können und dann ihre
Wärme kontinuierlich an die Umgebung abgeben.
Alle diese Heizverfahren haben ihre Vor- und Nachteile. Die mit
Holz, Kohle, Koks und anderen organischen Baustoffen arbeitenden
Heizungen verschmutzen beispielsweise durch ihre Abgase die Umwelt.
Dagegen benötigen die Elektroheizungen in der Regel sehr schwere
und teure Wärmespeicherplatten.
Es ist indessen auch eine Konvektor-Raumheizung bekannt, die ein
Gehäuse aufweist, in dem sich versiegelt ein flüssiger Wärmetauscher
befindet, wobei unterhalb des Wärmetauschers ein Gebläse
vorgesehen ist, das Luft über den Wärmetauscher bläst (GB-PS
15 31 991). In dem flüssigen Wärmetauscher ist eine elektrische
Widerstands-Heizung eingetaucht, welche den flüssigen Wärmetauscher,
der auch durch ein Rohrgitter läuft, aufheizt. Bei dieser bekannten
Konvektor-Raumheizung handelt es sich um eine reine
Raumheizung, d. h. es wird ein kompaktes, in sich geschlossenes
Gebilde in einen Raum gestellt und mit einer elektrischen Energiequelle
verbunden. Außerdem sind ein aufwendiges Gebläse sowie eine mäanderförmige
Heizungsrohr-Anordnung erforderlich.
Es ist ferner eine transportfähige elektrische Raumheizung bekannt,
die ein senkrecht aufgerichtetes, rohrförmiges Gehäuse besitzt, in
dem sich ein Widerstands-Heizelement befindet, welches komprimierte
Luft als Wärmetauscher-Medium aufheizt (US-PS 40 53 732).
Diese komprimierte Luft befindet sich in einem speziellen
Tank, in dem eine Heizspiralröhre angeschlossen ist, durch welche
die erwärmte Luft strömen und ihre Wärmeenergie an die Luft
außerhalb der Heizspiralröhre abgeben kann. Nachteilig ist bei
dieser Heizung, daß sie ein Gebläse zum Abführen der erwärmten
Luft sowie eine Heizspiralröhre benötigt.
Weiterhin ist eine elektrische Heizung zum senkrechten Aufstellen
bekannt, die einen elektrischen Heizkörper und ein Gebläse aufweist
(NL-A-70 01 960). Auch diese Heizung ist lediglich für das
dezentrale Heizen von Räumen geeignet.
Schließlich ist auch noch eine ökologische Raumheizung bekannt,
bei der mit geringem Energieaufwand eine synthetische Flüssigkeit
erhitzt wird, die im Kreislaufverfahren über einen Wärmetauscher
und über Rohrleitungen im Ofeninnern einen Wärmestau
erzeugt, der einen Kachelofen erwärmt (EU-A3-00 55 445).
Auch diese ökologische Raumheizung ist für die örtliche Beheizung
von nur einem Raum geeignet und kann nicht als Zentralheizung
verwendet werden.
Nachteilig ist bei allen diesen Heizungssystemen, daß die in ihnen
verwendeten Wärmetransport-Medien von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden
müssen, weil sie zu Ausflockungen neigen oder gar schwere
Korrosionsschäden verursachen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Wärmetransport-
Medium zu schaffen, das in einem geschlossenen Kreislauf praktisch
unbegrenzt lange verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß
es beim Augheizen sowie beim Umpumpen zu keiner Ausflockung bzw.
Kalkbildung kommt. Somit werden eine Minderung der Heizleistung und
das Auftreten von Korrosionserscheinungen vermieden.
Durch den Zusatz eines Frostschutzmittels wird der Gefrierpunkt auf etwa
-25°C gedrückt, so daß es bei abgeschalteter Heizung im Winter keine
Frostschäden gibt.
Außerdem ermöglicht es die Erfindung, eine kleine und kompakte Vorrichtung
als mobile Elektro-Zentralheizung vorzusehen, die an bereits vorhandene
Heizkörper angeschlossen werden kann. Der Wirkungsgrad dieser Heizung
ist, wie sich aufgrund umfangreicher Versuche herausgestellt hat,
außerordentlich groß.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine L-förmige Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine besondere Ausführungsform eines elektrischen
Spiral-Widerstandselements;
Fig. 3 eine E-förmige Ausführungsform der Erfindung;
In der Fig. 1 ist ein Grundelement 1 dargestellt, das L-Form
besitzt, die aus zwei senkrecht aufeinander stehenden Schenkeln 2,
3 gebildet wird. In diesen Schenkeln 2, 3 befindet sich ein
Fluid 4, z. B. ein synthetischer Stoff, das als Wärmetransportmittel
dient. Der vertikal verlaufende Schenkel 2 enthält einen Heizstab 5,
der mit einem Temperaturregler 6 verbunden ist, welcher
sich am oberen Schenkel 3 befindet. An diesem oberen Schenkel 3
ist ein Manometer 7 vorgesehen, dem ein Ausdehnungsgefäß 8
gegenüberliegt. Desgleichen befinden sich ein Schnellentlüfter 9 und
eine Umwälzpumpe 10 an dem oberen Schenkel 3. Von der Pumpe
10 führt eine Leitung 11 über einen Anschluß 12 auf einen
Wärmetauscher 13.
Ein weiterer Anschluß 14 ist mit dem Schenkel 2 verbunden und
führt auf den Wärmetauscher 13. Oberhalb dieses Anschlusses 14 ist
ein Anschlußrohr 15 vorgesehen, an dem sich ein Sicherheitsventil
16 befindet, welches zu einem Auffangbehälter 16 führt. Zwischen der
Leitung 11 und dem Schenkel 2 ist ein Überstromventil 17 vorgesehen.
In der Fig. 2 ist eine besondere Ausführungsform des Heizstabes 5 dargestellt.
Diese Ausführungsform weist einen Isolierkörper 18 auf,
um den ein gewendelter Draht 19 gewickelt ist. Dieser Isolierkörper
18 mit dem Draht 19 befindet sich in einem ersten Gehäuse 20,
das von einem doppelwandigen zweiten Gehäuse 21, 22 umgeben ist,
wobei in dem zweiten Gehäuse 21, 22 das wärmetransportierende
Fluid 4 fließt.
In der Fig. 3 ist eine Variante der in den Fig. 1 dargestellten
Vorrichtung gezeigt, die einen senkrechten Schenkel 30 und drei waagrechte
Schenkel 31, 32, 33 aufweist. An dem waagrechten Schenkel 31
sind ein Regler 34, ein Manometer 35 und ein Schnellentlüfter 36
vorgesehen. Die Bedienung des Reglers 34 erfolgt über das Bedienfeld
37. Unterhalb des waagrechten Schenkel 31 sind ein Ausdehnungsgefäß
38 und eine Umwälzpumpe 39 vorgesehen, wobei
zwischen dier Umwälzpumpe 39 und dem Bedienfeld 37 eine
elektrische Verbindung 40 besteht. Die Umwälzpumpe 39 stellt
eine Verbindung zwischen dem waagrechten Schenkeln 31 und 32 her.
An der Unterseite des Schenkels 32 sind Anschlußstutzen 41-45
vorgesehen, die über Thermostatventile 46-50 zu nicht dargestellten
Wärmetauschern führen. Diese Wärmetauscher sind in der Regel
Heizkörper, die bereits installiert sind. Bei diesen Heizkörpern
kann es sich um übliche Warmwasserheizkörper handeln, von denen
in der Fig. 1 einer gezeigt ist. Die Rückleitung von diesem Heizkörper
zu der E-förmigen Vorrichtung 51 erfolgt über die Leitungsstutzen
52-56, die am unteren waagrechten Schenkel 33 vorgesehen
sind.
Von dem vertikalen Schenkel 30 führt eine Abzweigung 75 weg, an
der ein Auffangbehälter 58 befestigt ist.
Sowohl der Aufbau der L-förmigen als auch der E-förmigen Ausführungsform
der Erfindung ist extrem einfach, da im wesentlichen
nur zwei bzw. drei rechteckige oder runde Rohre zusammengeschweißt
werden müssen, an an denen an sich bekannte Elemente wie
Pumpe, Manometer und dergleichen befestigt sind.
Das erfindungsgemäße Wärmetransport-Medium setzt sich in einer
optimalen Mischung aus vier Komponenten zusammen:VE-Wasser70 %Frostschutzmittel20 %Zitronensäure5 %Korrosionsschutz4,9 %Natriumazid0,1 %
Die wichtigste Komponente ist hierbei das VE-Wasser. Dieses wird
über eine E-Wasser-Anlage gewonnen. Es entspricht einer Reinheit
nach ASTM-Norm III (ASTM = American Society for Testing and
Materials. Diese besagen:
Eindampfungsrückstand maximal mg/ltr.1,0
Leitfähigkeit bei 25°C bei maximal µS cm-11,0Spezifischer Widerstand bei 25°C MOhmcm1,0pH-Bereich6,5-7,5
Mindestentfärbezeit von KMnO4/min10Partikelzahl/ml50Maximaler Durchmesser der Partikel µm50gelöste Gase mg/ltr.-Schwermetallgehalt mg/ltr.25
Eindampfungsrückstand maximal mg/ltr.1,0
Leitfähigkeit bei 25°C bei maximal µS cm-11,0Spezifischer Widerstand bei 25°C MOhmcm1,0pH-Bereich6,5-7,5
Mindestentfärbezeit von KMnO4/min10Partikelzahl/ml50Maximaler Durchmesser der Partikel µm50gelöste Gase mg/ltr.-Schwermetallgehalt mg/ltr.25
Um diese Qualität nach der ASTM-Norm zu erreichen, sind bei der
Herstellung folgende Reinigungsschritte einzuhalten:
Rohwasser - Polizeifilter - Aktivkohle - Kationenaustauscher - Anionenaustauscher - Mischbett (Kation-Anion).
Rohwasser - Polizeifilter - Aktivkohle - Kationenaustauscher - Anionenaustauscher - Mischbett (Kation-Anion).
Bei dem Kationenaustausch wird das locker gebundene H⁺-Ion ausgetauscht,
und zwar
Da Ca⁺ und Mg++ für die Kalkbildung beim Erhitzen von Wasser
verantwortlich sind, ist dies bei dem erfindungsgemäßen Medium unterbunden.
Bei dem Frostschutzmittell handelt es sich um ein handelsübliches Product
auf der Basis von Glycerin.
Zitronensäure C6H8O7 × H2O wird in geringer Konzentration zugegeben
und bewirkt, daß auch in der Umwälzpumpe geringste Ablagerungen von
Kalk wieder oxidiert werden, was wiederum ein Festfressen der Pumpe
ausschaltet.
Da die Gesamtanlage aus einer Anzahl verschiedener Metalle und Legierungen
besteht und somit die Spannungsreihe der Elemente wegen der Korrosion
beachtet werden muß, wird ein Korrosionsschutzmittel zugesetzt. Somit
kommt es zu einer Passivierung, d. h. es bildet sich eine Schutzschicht aus, so
daß Korrosion weitgehend vermieden wird. Natriumazid NaH3 wird zugegeben,
um Fäulnisbildung durch Bakterien zu verhindern, denn das erfindungsgemäße
Medium soll während mehrerer Jahre ohne Austausch dem Heizsystem als
Energieträger erhalten bleiben, so daß, anders als bei herkömmlichen
ein Entwässern nach der Heizperiode entfallen kann.
Claims (23)
1. Geschlossenes Heizungssystem mit einem Wärmetransport-Medium
dadurch gekennzeichnet, daß dieses Wärmetransport-Medium VE-Wasser
enthält.
2. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es mindestens ein elektrisches Widerstands-Heizelement (5)
aufweist, das sich in einem Behälter (2) mit einem Medium (4) befindet,
wobei dieses Medium (4) durch das Widerstands-Heizelement (5)
aufgeheizt und in einem geschlossenen Kreislauf einem Wärmetauscher
(13) zugeführt wird und wobei ein mit dem Medium (4) aufgefülltes
Grundelement (1) vorgesehen ist, das mindestens zwei senkrecht aufeinander
stehende Schenkel (2, 3) aufweist, die jeweils mit mindestens
einem Anschluß (12, 14) für einen oder mehrere Wärmetauscher (13)
vorgesehen sind, und daß das Grundelement (1) mit mindestens einer
Umwälzpumpe (10) in Verbindung steht.
3. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das VE-Wasser folgende Eigenschaften aufweist:
Eindampfungsrückstände: maximal 1,0 mg/l,
Elektrische Leitfähigkeit bei 25°C: 1,0 µScm-1
Spezifischer elektrischer Widerstand bei 25°C: 1,0 MOhm cm,
pH-Bereich: 6,5-7,5
Mindestentfärbezeit von KMnO4 Min = 10
Partikelzahl: 50/Milliliter
Maximaler Durchmesser der Partikel: 50 µm,
Gelöste Gase mg/l: --
Schwermetallgehalt: 25 mg/l.
Eindampfungsrückstände: maximal 1,0 mg/l,
Elektrische Leitfähigkeit bei 25°C: 1,0 µScm-1
Spezifischer elektrischer Widerstand bei 25°C: 1,0 MOhm cm,
pH-Bereich: 6,5-7,5
Mindestentfärbezeit von KMnO4 Min = 10
Partikelzahl: 50/Milliliter
Maximaler Durchmesser der Partikel: 50 µm,
Gelöste Gase mg/l: --
Schwermetallgehalt: 25 mg/l.
4. Verfahren zur Herstellung des VE-Wassers nach den Ansprüchen 1 und/
oder 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Rohwasser wird durch ein Polizeifilter gereinigt;
b) es wird Aktivkohle in das Wasser gegeben;
c) dem Wasser wird ein Kationen-Austauscher zugeführt;
d) dem Wasser wird ein Anionenaustauscher zugeführt.
a) Rohwasser wird durch ein Polizeifilter gereinigt;
b) es wird Aktivkohle in das Wasser gegeben;
c) dem Wasser wird ein Kationen-Austauscher zugeführt;
d) dem Wasser wird ein Anionenaustauscher zugeführt.
5. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Wärmetransport-Medium etwa 70% VE-Wasser enthält.
6. Geschlossenes Heizungssystem nach einem oder mehreren der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransport-
Medium etwa 20% Frostschutzmittel enthält.
7. Geschlossenes Heizungssystem nach einem oder nach mehreren der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransport-
Medium etwa 5% Zitronensäure enthält.
8. Geschlossenes Heizungssystem nach einem oder mehreren der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransport-
Medium etwa 4,9% Korrosionsschutzmittel enthält.
9. Geschlossenes Heizungssystem nach einem oder nach mehreren der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransport-
Medium etwa 0,1% Natriumazid enthält.
10. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Grundelement (51) drei Schenkel (31, 32, 33) aufweist, von
denen der eine Schenkel (32) abgehende Leitungsstutzen (41-45) und
der andere Schenkel (33) ankommende Leitungsstutzen (52-56) für den
Anschluß von Wärmetauschern besitzt.
11. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Grundelement L-Form besitzt.
12. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Grundelement (51) E-Form besitzt.
13. Geschlossenes Heizungssystem nach den Ansprüchen 2, 10 und 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die abgehenden Leitungsstutzen (41-45) am
mittleren Schenkel (32) des E-förmigen Grundelements (51) vorgesehen
sind.
14. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizelement ein elektrischer Heizstab (5) ist.
15. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizelement ein um einen Körper (18) gewickelter Heizdraht
(19) ist, wobei sich dieses Heizelement in einem ersten Gehäuse
(20) befindet, das von einem zweiten Gehäuse (21, 22) umgeben ist und
wobei zwischen dem ersten und zweiten Gehäuse (20, 21, 22) das
Wärmetransport-Medium (4) vorgesehen ist.
16. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem einen Schenkel (2) des L-förmigen Grundelements
(1) und dem anderen Schenkel l(3) dieses L-förmigen Grundelements
(1) eine Umwälzpumpe (10) und ein Überströventil (17) vorgesehen
sind.
17. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der eine Schenkel (3) des L-förmigen Grundelements (1) nach
der Montage des Grundelements (1) parallel zur Erdoberfläche verläuft,
während der andere Schenkel (2) senkrecht hierzu verläuft.
18. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem parallel zur Erdoberfläche verlaufenden Schenkel
(3) ein Schnellentlüfter (9) und ein Manometer (7) vorgesehen sind.
19. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem senkrecht zur Erdoberfläche verlaufenden Schenkel
(2) ein Sicherheitsventil (16) mit Auffangbehälter (17)
vorgesehen ist.
20. Geschlossenes Heizungssystem nach einem oder nach mehreren der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende
des senkrecht zur Erdoberfläche verlaufenden Schenkels (2) der eine
Anschluß (14) für den Wärmetauscher (13) und an dem Ausgang (11) der
Umwälzpumpe (10) der andere Anschluß (12) für den Wärmetauscher (13)
vorgesehen ist.
21. Geschlossenes Heizungssystem nach einem oder nach mehreren der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische
Heizelement (5) mit einem einstellbaren Temperaturregler (6) verbunden
ist.
22. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem mittleren Schenkel (32) des E und dem
oberen Schenkel (31) des E eine Verbindung über eine Umwälzpumpe
(39) besteht.
23. Geschlossenes Heizungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die abgehenden Leitungsstutzen (41-45) mit Thermostatventilen
(46-50) versehen sind.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853534154 DE3534154A1 (de) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | Geschlossenes heizungssystem mit einem waermetransport-medium |
| EP86113214A EP0223016A3 (de) | 1985-09-25 | 1986-09-25 | Geschlossenes Heizungssystem mit einem Wärmetransport-Medium |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19853534154 DE3534154A1 (de) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | Geschlossenes heizungssystem mit einem waermetransport-medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3534154A1 true DE3534154A1 (de) | 1987-04-09 |
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ID=6281884
Family Applications (1)
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Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0223016A3 (de) |
| DE (1) | DE3534154A1 (de) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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