DE4404856A1 - Anlage zur kontinuierlichen Warmwasserbereitstellung mittels Fernwärme - Google Patents

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

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.