DE4404856A1 - Anlage zur kontinuierlichen Warmwasserbereitstellung mittels Fernwärme - Google Patents
Anlage zur kontinuierlichen Warmwasserbereitstellung mittels FernwärmeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur kontinuierlichen Warm
wasserbereitstellung aus Trinkwasser mittels Fernwärme, beste
hend aus Wärmetauschern, Umwälzpumpen, wenigstens einem Was
serspeicher, Regeleinrichtungen und Absperrarmaturen.
In der DE-OS 25 08 135 ist die Erwärmung von Wasser mittels Fern
wärme beschrieben. Der Energieträger Fernwärme wird in einem
Primärkreislauf über Wärmetauscher zum Kraftwerk zurückgeführt.
Die Wärmetauscher werden im einem Sekundärkreislauf in entge
gengesetzter Richtung von Wasser durchflossen, das dem Ener
gieträger dabei Wärme entzieht. Das erwärmte Wasser wird einem
Speicher zugeführt, aus dem Verbraucher versorgt werden und
aus dem abgekühltes Wasser erneut zum Wärmetauscher abgepumpt
wird.
An moderne Warmwasserbereitungsanlagen werden folgende Anfor
derungen gestellt:
- - Die Erwärmung des Trinkwassers soll vorrangig mit der Ab wärme aus dem Rücklauf der Warmwasserheizungen erfolgen, wobei der Energieträger mit einer möglichst niedrigen Tem peratur an das Kraftwerk zurückgeführt werden soll.
- - Die Verbraucher sollen unabhängig davon, daß die Summe ihres Verbrauchs temporären Schwankungen unterliegt, zu jeder Zeit mit der gewünschten Menge Warmwasser konstanter Temperatur versorgt werden.
- - Die Warmwassertemperatur soll stets unter einer Temperatur von 70°C bleiben, damit die Verkalkungsgefahr gering ist und keine aufwendigen sicherheitstechnischen Ausrüstungen erforderlich werden.
- - Unabhängig vom schwankenden Verbrauch ist eine hinreichende Temperatur von 50° bis 60°C des Warmwassers zu sichern, um die sich bei Temperaturen von 35° bis 40°C stark vermehren den Legionellen abzutöten, welche die sogenannte Legionärs krankheit hervorrufen können.
In der Zeitschrift "Fernwärme international", Jahrgang 21,
Heft 1/2 von 1992, werden die von den Fernwärmeversorgungsun
ternehmen angebotenen Warmwasserbereitungssysteme beschrieben
und ihre Wirtschaftlichkeit eingeschätzt.
Darin werden Speicherwassererwärmer, Speicher-Lade-Systeme
und Durchflußsysteme unterschieden.
Der Speicherwassererwärmer besteht aus einem Speicher, in dem
ein mit Fernwärme gespeister Wärmetauscher angeordnet ist.
Dem Speicher wird kaltes Trinkwasser zugeführt, das als Warm
wasser vom Speicher den Verbrauchern zugeführt wird und - so
weit es von diesen nicht genutzt wird - in einem Sekundär
kreislauf wieder dem Speicher zufließt. Nachteilig ist, daß
das Aufheizen des Speicherinhaltes längere Zeit erfordert, in
der kein Warmwasser zur Verfügung gestellt werden kann.
Das Speicher-Lade-System, das auch in der DE-OS 26 05 994 be
schrieben ist, besteht aus einem Speicher und externen Wärme
tauschern, die sowohl die Fernwärme als auch die Abwärme aus
dem Rücklauf der Heizungsanlage zur Warmwasserbereitung nutzen
können. Durch sie wird eine niedrige Rücklauftemperatur bis
unter 20°C erreicht. Ein weiterer Vorteil ist, daß der Lei
stungsanteil der Warmwasserbereitung gegenüber der gesamten
Heizleistung gering ist und auf der Rechnung des Fernwärmever
sorgungsunternehmens nicht gesondert ins Gewicht fällt. Von
Nachteil ist, daß der Warmwasserbedarf vorwiegend aus dem
Speicher abgedeckt wird, dessen Größe sich folglich nach dem
größten Warmwasserverbrauch richten muß. Der große Speicher
erfordert viel Platz und entsprechend hohe Investitionskosten.
Bei dem Durchflußsystem nach DD-PS 2 04 987 ist in der Rohrlei
tung zwischen dem Warmwasserspeicher und der Trinkwasserzufuhr
ein Überströmventil angeordnet, das sich bei definiertem
Druckabfall infolge erhöhten Warmwasserverbrauchs öffnet, wo
durch das kalte Trinkwasser in den Behälter eindringen und
aufgrund seiner größeren Dichte das Warmwasser zum Verbraucher
drängen kann.
Bei diesem System kann der Speicher erheblich kleiner gehalten
werden, weil er nur für die Spitzenbedarfsdeckung ausgelegt ist.
Der Großteil der erforderlichen Warmwassermenge wird nicht aus
dem Speicher, sondern unmittelbar aus dem Durchfluß der Wärme
tauscher zur Verfügung gestellt. Damit das Warmwasser dabei
die gewünschte Temperatur behält, sind größere Wärmetauscher
als beim Speicher-Lade-System erforderlich. Ein weiterer Nach
teil besteht darin, daß der Leistungsanteil der Warmwasserbe
reitung an der gesamten Heizleistung wesentlich höher ist, was
zur Folge haben kann, daß der Leistungsanteil für die Warmwas
serbereitung vom Fernwärmeunternehmen gesondert berechnet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zur kontinuierlichen
Warmwasserbereitstellung aus Trinkwasser mittels Fernwärme zu
schaffen, welche den Vorteil des Speicher-Lade-Systems, bei
gleichbleibender Warmwasserversorgung mit konstanter Temperatur
nur einen geringen Leistungsanteil an der gesamten Heizleistung
zu erfordern, mit dem Vorteil des Durchflußsystems verbindet,
mit einem kleinen Speicher und geringem Platzbedarf auszukommen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der
Speicher über zwei parallel zueinander angeordnete Rohrleitun
gen mit der Trinkwasserzuführleitung verbunden wird und daß
in der einen Rohrleitung eine Absperrarmatur und in der anderen
Rohrleitung, die den Wärmetauschern näher gelegen ist, eine
Pumpe mit gegenläufiger Strömungsrichtung angeordnet wird.
Die Pumpe wird durch Thermostaten im oberen und unteren Be
reich des Speichers gesteuert. Erreicht das kalte Wasser den
oberen Thermostaten, so wird die Pumpe eingeschaltet. Sie
pumpt daraufhin das kalte Wasser aus dem Speicher zu dem Wär
metauscher, der mit Abwärme aus der Heizungsanlage gespeist
wird. Eine Rückschlagarmatur in der Trinkwasserzuführleitung
zwischen den beiden zum Speicher abzweigenden Rohrleitungen
verhindert, daß das aus dem Speicher abgepumpte Wasser einen
anderen Weg nimmt.
Das Warmwasser wird über einen zweiten Wärmetauscher, der un
mittelbar Fernwärme übertragen kann, zum Speicher geleitet.
Ist der Speicher mit Warmwasser gefüllt, schaltet der Ther
mostat im unteren Bereich des Speichers die Pumpe ab.
Nimmt bei großem Warmwasserverbrauch die Strömung durch die
Wärmetauscher derart zu, daß ihnen nicht genügend Zeit bleibt,
das Wasser auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen, so löst
ein den Wärmerauschern nachgeordneter Thermostat die Öffnung
der Absperrarmatur aus. Dadurch drückt das in den Speicher
einströmende kalte Wasser das in ihm gespeicherte Warmwasser
zu den Verbrauchern, wodurch der Spitzenbedarf abgedeckt wird.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anlage gegenüber dem Spei
cher-Lade-System bestehen in geringeren Investitionskosten in
folge eines kleineren Speichers und geringerem Platzbedarf.
Die Anzahl und Größe der Pumpen ist bei beiden Systemen
etwa gleich.
Gegenüber dem Durchflußsystem zeichnet sich die erfindungsge
mäße Anlage durch einen geringeren Leistungsanteil an der ge
samten Heizleistung aus. Der Nachteil einer zusätzlichen Pumpe
wird dadurch kompensiert, daß statt einer großen zwei kleinere
Pumpen erforderlich sind und daß die Wärmetauscher nicht so
groß sein müssen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß es
zu keiner Vermischung von kaltem und warmem Wasser kommt, bei
der im Temperaturbereich von 35° bis 40°C die Gefahr der Le
gionellenvermehrung besteht.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel
erläutert:
In Fig. 1 ist das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anlage
aufgezeichnet.
Im Primärkreislauf der Fernwärme sind der Wärmetauscher 1, der
unmittelbar Fernwärme übertragen kann, wenn sie über das Re
gelventil 2 zugeführt wird, und der Wärmeübertrager 3 angeord
net, dem im Rücklauf der Heizungsanlage deren Abwärme zugeführt
wird.
Die Wärmetauscher 1 und 3 sind auch Bestandteile des Sekundär
kreislaufes, dem Trinkwasser zugeführt wird, das in den Wärme
tauschern 1 und 3 erwärmt wird, um dann im Speicher 5 für die
Verbraucher 6 zur Verfügung zu stehen. Warmwasser, das von den
Verbrauchern nicht entnommen wird, fördert die Pumpe 7 zurück
zum Wärmetauscher 1.
Der Speicher 5 ist über zwei Rohrleitungen mit der Trinkwas
serzuführleitung verbunden. In der einen dieser Rohrleitungen
ist die Absperrarmatur 8 und in der anderen, die den Wärme
tauschern 1 und 3 näher gelegen ist, die Pumpe 9 mit entgegen
gesetzter Strömungsrichtung angeordnet.
Sinkt infolge der Entnahme großer Warmwassermengen die Tempe
ratur des in den Wärmetauschern 1 und 3 erwärmten Wassers
unter die Solltemperatur des Warmwassers, so schaltet der
Thermostat 12 die Absperrarmatur 8, wodurch kaltes Wasser in
den Speicher 5 strömt, welches das in ihm gespeicherte Warm
wasser zu den Verbrauchern drückt. Erreicht das kalte Wasser
den Thermostaten 10, so setzt dieser die Pumpe 9 in Betrieb,
die das kalte Wasser aus dem Speicher zu den Wärmetauschern 1
und 3 abpumpt. Die Rückschlagarmatur 4 sichert diese Strömung
zu den Wärmetauschern 1 und 3, in denen das Wasser erwärmt und
dann zum Speicher 5 geleitet wird. Ist dieser mit Warmwasser
gefüllt, schaltet der Thermostat 11 die Pumpe 9 aus.
Die Anlage ist nun bereit, weitere Verbraucher sofort mit der
benötigten Menge Warmwasser mit konstanter Temperatur zu ver
sorgen.
Bezugszeichenliste
1 - Wärmetauscher mit Fernwärmeanschluß
2 - Regelventil
3 - Wärmetauscher mit Anschluß an den Rücklauf der Heizungsanlage
4 - Rückschlagarmatur
5 - Speicher
6 - Verbraucher
7 - Pumpe im Sekundärkreislauf
8 - Absperrarmatur
9 - Pumpe zur Förderung von kaltem Wasser aus dem Speicher
10 - Thermostat im oberen Bereich des Speichers
11 - Thermostat im unteren Bereich des Speichers
12 - Thermostat zur Steuerung des Überstromventils
2 - Regelventil
3 - Wärmetauscher mit Anschluß an den Rücklauf der Heizungsanlage
4 - Rückschlagarmatur
5 - Speicher
6 - Verbraucher
7 - Pumpe im Sekundärkreislauf
8 - Absperrarmatur
9 - Pumpe zur Förderung von kaltem Wasser aus dem Speicher
10 - Thermostat im oberen Bereich des Speichers
11 - Thermostat im unteren Bereich des Speichers
12 - Thermostat zur Steuerung des Überstromventils
Claims (4)
1. Anlage zur kontinuierlichen Warmwasserbereitstellung mit
tels Fernwärme, bestehend aus Wärmetauschern, Umwälzpumpen,
wenigstens einem Wasserspeicher, Regeleinrichtungen und
Absperrarmaturen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spei
cher (5) mit der Rohrleitung, die den Wärmetauschern (1)
und (3) Trinkwasser zuführt, über zwei parallel zueinander
angeordnete Rohrleitungen verbunden ist und daß in der
einen dieser Rohrleitungen eine Absperrarmatur (8) und
in der anderen Rohrleitung, die den Wärmetauschern (1) und
(3) näher gelegen ist, eine Pumpe (9) mit gegenläufiger
Strömungsrichtung angeordnet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpe (9) durch einen im oberen Bereich des Speichers (5)
angeordneten Thermostaten (10) und durch einen im unteren
Bereich des Speichers (5) angeordneten Thermostaten (11)
so gesteuert wird, daß bei Füllung des Speichers (5) mit
mit kaltem Trinkwasser der Thermostat (10) die Pumpe (9)
einschaltet, die das kalte Trinkwasser aus dem Speicher (5)
pumpt bis der Speicher (5) mit Warmwasser gefüllt ist, und
der Thermostat (11) die Pumpe (9) abschaltet.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Rohrleitung, die das Trinkwasser zuführt, zwischen den
beiden zum Speicher (5) abzweigenden Rohrleitungen eine
Rückschlagarmatur (4) angeordnet ist.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Absperrarmatur (8) durch den Thermostaten (12) gesteuert
wird, der in der Rohrleitung zwischen dem Wärmetauscher (1)
und dem Speicher (5) angeordnet ist und der die Absperrar
matur (8) bei definierter Unterschreitung der Solltempe
ratur öffnet und bei Erreichen der Solltemperatur schließt.
Priority Applications (1)
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