DE4430799C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vakuumentgasung von Heizungswasser aus einem Heizungsnetz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vakuumentgasung von Heizungswasser aus einem Heizungsnetz, bei dem ein Teilstrom des Heizungswassers dem Heizungsnetz entnommen und in einem Entgasungsraum entgast und anschließend der entgaste Teilstrom in das Heizungsnetz zurückgeführt wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Entgasungsraum und einer an diesen angeschlosse­ nen Vakuumerzeugung.

Es ist unvermeidlich, daß in Heizungsnetzen infolge von Un­ dichtheiten oder dergl. neben dem eigentlichen Wärmeträger, dem Heizungswasser, auch Luft oder andere Gase auftreten, welche zu Korrosionsschäden sowie zu unerwünschter Ge­ räuschbildung im Heizungssystem und im Heißwassererzeuger führen können.

Es sind deshalb bereits unterschiedliche Verfahren bekannt­ geworden, um das Heizungswasser in einem Heizungsnetz zu entgasen und Korrosionsschäden sowie die vorgenannte Ge­ räuschbildung zu vermeiden bzw. wenigstens zu verringern.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vor­ richtung sind beispielsweise aus der DE 42 41 378 A1 be­ kanntgeworden. Bei diesen bekannten Verfahren wird ein Teilstrom von dem Heizungsnetz nachzuspeisenden Wasser und/oder ein Teilstrom des aus dem Rücklauf des Heizungs­ netzes zur Entgasung rückgeführten kalten Heizungswassers entnommen und als treibendes Betriebswasser einer Wasser­ strahlvakuumpumpe zugeführt, welche saugseitig mit einem Entgaser über eine Wrasendampfleitung mit einem darin zwi­ schengeschalteten Wrasendampfkondensator verbunden ist, der mit dem Hauptstrom des nachzuspeisenden Wassers und/oder mit dem entnommenen Heiznetzwasserteilstrom durchströmt wird, wobei der Auslaufstrom der Wasserstrahlvakuumpumpe über ein Gasabscheidegefäß geleitet und danach dem Entgaser zugeführt wird.

Mit diesem bekannten Verfahren ist zwar grundsätzlich eine Entgasung von Heizungswasser aus einem Heizungsnetz mög­ lich, erkennbar ist dazu aber ein beträchtlicher apparati­ ver Aufwand erforderlich, da neben dem Entgaser weitere Einrichtungen erforderlich sind, insbesondere eine Wasser­ strahlvakuumpumpe, Flüssig-Gas-Abscheider, Kondensatoren und dergl. und zudem eine aufwendige Verzweigung bzw. Ver­ teilung der Wasserströme und damit ein aufwendiges Lei­ tungsnetz zur Aufteilung der Ströme auf die Wasserstrahl­ pumpe und den Entgaser erforderlich ist.

Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß die Entgasung mit diesen Verfahren noch nicht optimal ist.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lösung zu schaf­ fen, mit der eine weitgehend vollständige Entgasung von Heizungswasser in einem Heizungsnetz bei möglichst geringem apparativen- und Regelungsaufwand möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs be­ zeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Teilstrom in einem evakuierten Entgasungsraum versprüht wird, wobei der Vakuumdruck im Entgasungsraum in Abhängig­ keit von der Temperatur des entnommenen Teilstroms geregelt wird.

Es hat sich überraschend herausgestellt, daß durch die Ver­ sprühung des zu entgasenden Wassers und die exakte Druckre­ gulierung in Anpassung an die jeweilige Wassertemperatur eine ausgesprochen gute Trennung in die Flüssig- und Gasbe­ standteile möglich ist, ohne daß es dazu neben dem eigent­ lichen Entgaser und Förderpumpen weiterer aufwendiger bzw. vielfältiger apparativer Einrichtungen bedarf. Dabei werden durch die Versprühung des zu entgasenden Teilstroms die Gasanteile zunächst aus der Flüssigkeit an die Oberfläche transportiert und können dann in einem separat darüberlie­ genden Raum expandieren. Dabei läßt sich durch die exakte Einstellung der Druckdifferenz zwischen dem inneren Druck der Tröpfchen und dem in Abhängigkeit von der Temperatur eingestellten Vakuum die Oberflächenspannung überwinden, so daß sich einzelne Gasblasen bilden und austreten können. Die Verweilzeit im Entgasungsraum wird durch den Vakuum­ effekt stark verkürzt, wodurch die Größe des Entgasungs­ raums klein gehalten werden kann.

Besonders vorteilhaft ist dabei vorgesehen, daß der zu ent­ gasende Teilstrom gleichmäßig über den Entgasungsraum ver­ sprüht wird, wozu vorzugsweise eine Mehrzahl von gleich­ mäßig verteilten Düsen verwendet wird.

Zweckmäßigerweise wird der zu entgasende Teilstrom aus dem Vorlauf des Heizungsnetzes entnommen und nach der Entgasung in den Rücklauf eingespeist. Das zu entgasende Wasser weist dann eine höhere Temperatur auf, wodurch die Trennmöglich­ keit begünstigt wird, ohne daß es dazu einer zusätzlichen Aufheizung bedarf. Gleichzeitig wirkt sich dies energetisch gesehen günstig auf das einzustellende Vakuum aus.

Vorteilhaft wird der Teilstrom kontinuierlich aus dem Hei­ zungsnetz entnommen. Grundsätzlich wäre aber auch eine dis­ kontinuierliche Arbeitsweise möglich.

In ganz besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgese­ hen, daß als Entgasungsraum ein geschlossener Lochkorb ein­ gesetzt wird, der im oberen Bereich eines geschlossenen Entgasungsbehälters angeordnet ist. Es hat sich herausge­ stellt, daß sich durch die Verwendung eines solchen Loch­ korbes die Gas-Flüssig-Trennung noch wesentlich verbessern läßt, da beim Durchtritt der sich im unteren Bereich des Entgasungsbehälters absetzenden Wassertröpfchen durch die Löcher des Lochkorbes sich noch ein weiterer Trenneffekt einstellt, d. h. sich weitere Gasbestandteile abspalten. Die Oberfläche dieses Lochkorbsystems wird dabei in Abhängig­ keit von der Lochanzahl, des Verdüsungsvolumens und des Entgasungsbehälterdurchmessers bestimmt.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß dem Heizungs­ netz nachzuspeisendes Wasser vor der Einspeisung in das Heizungsnetz gemeinsam mit dem zu entgasenden Teilstrom im Entgasungsraum versprüht wird. Da die aufgrund von unver­ meidlichen Leckagen im Heizungsnetz erforderliche Nachspei­ sung von Wasser üblicherweise nicht ständig erfolgt, wird diese Einspeisung und Versprühung des nachzuspeisenden Was­ sers vorzugsweise diskontinuierlich durchgeführt.

Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe sieht die Erfin­ dung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbe­ schriebenen Verfahrens mit einem Entgasungsraum und einer an diesen angeschlossenen Vakuumerzeugung vor, die sich da­ durch auszeichnet, daß im Entgasungsraum wenigstens eine Düse zum Versprühen des zu entgasenden Teilstroms angeord­ net ist.

Insbesondere sind dabei mehrere, vorzugsweise gleichmäßig verteilte Düsen vorgesehen, um den zu entgasenden Wasser­ strom gleichmäßig im Entgasungsraum zu verteilen.

Ganz besonders vorteilhaft ist der Entgasungsraum von einem geschlossenen Lochkorb umschlossen, der im oberen Bereich eines geschlossenen Entgasungsbehälters angeordnet ist. Da­ bei ist der Lochkorb bevorzugt oberhalb des maximalen Füll­ standes des gesammelten entgasten Heizungswassers angeord­ net, um eine einwandfreie Gas-Flüssig-Trennung zu gewähr­ leisten.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur eine vereinfachte Darstellung eines Heizungsnetzes mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Ein vereinfacht dargestelltes Heizungsnetz, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet ist, weist zu­ nächst einen mit 1 bezeichneten Heißwassererzeuger auf, aus dem ein mit 2 bezeichneter Vorlauf des Heizungsnetzes abge­ zweigt ist. An diesen Vorlauf sind nacheinander oder auch parallel eine Vielzahl von Verbrauchern angeschlossen, ein solcher Verbraucher ist beispielhaft einfach dargestellt und mit 3 bezeichnet. Der hinter den Verbrauchern 3 ange­ ordnete stromabwärtige Bereich des Heizungsnetzes, der den Rücklauf bildet, ist mit 4 bezeichnet und in diesem Rück­ lauf ist beispielhaft eine Umwälzpumpe 5 angeordnet, die selbstverständlich auch an anderer geeigneter Stelle vorge­ sehen sein könnte.

Abzweigend vom Vorlauf 2 ist zur Heizungswasserentnahme aus dem Heizungsnetz eine Leitung 6 angeordnet, welche über Drosseln 7 und Ventile 8 und über eine Pumpe 9 in einen mit 10 bezeichneten geschlossenen Entgasungsbehälter mündet. Dieser Entgasungsbehälter 10 ist in einen unteren Flüssig­ sammelraum 11 und einen oberen Dampf- bzw. Brüdenraum ge­ trennt, welcher nachfolgend als Entgasungsraum 12 bezeich­ net wird. Dieser Entgasungsraum 12 ist von einem geschlos­ senen Lochkorb 13 umschlossen, der im oberen Bereich des Entgasungsbehälters 10 angeordnet ist und zwar oberhalb des Flüssigsammelraumes 11, wobei durch geeignete Regelung ge­ währleistet ist, daß sich der Lochkorb 13 zuverlässig immer oberhalb des maximalen Füllniveaus des Flüssigsammelraumes 11 befindet. Dieses maximale Füllniveau ist in der Zeich­ nung mit max. angedeutet. Der minimale Flüssigkeitsfüll­ stand ist demgegenüber mit min. bezeichnet.

Die Leitung 6 zur Entnahme eines Teilstroms aus dem Hei­ zungsnetz ist so angeordnet, daß sie in den Entgasungsraum 12, also innerhalb des Lochkorbs 13 mündet, wobei endseitig an der Leitung wenigstens eine Düse 14 vorgesehen ist, um eine tröpfchenförmige Versprühung des von der Pumpe 9 ge­ förderten Flüssigkeitsstromes in den Entgasungsraum 12 zu bewirken. Grundsätzlich können auch vorzugsweise gleich­ mäßig im Entgasungsraum 12 verteilt mehrere Düsen 14 vorge­ sehen sein, was nicht dargestellt ist.

Am Fuß des Entgasungsbehälters 10 bzw. am Fuß des Flüssig­ sammelraums 11 ist eine Rückführleitung 15 angeordnet, wel­ che wiederum über Drosseln 7 und ein Absperrventil 8 sowie eine Pumpe 9a in den Rücklauf 4 des Heizungsnetzes mündet, um entgastes Heizungswasser in das Heizungsnetz zurückzu­ speisen.

Der Kopf des Entgasungsbehälters 10 und damit der Entga­ sungsraum 12 ist an ein Kompressorinjektorsystem ange­ schlossen, um im Entgasungsraum 12 einen Unterdruck bzw. ein Vakuum zu erzeugen. Dabei ist der Kompressor mit 16 und der Injektor mit 17 bezeichnet.

Um im Heizungsnetz entstandene Wasserverluste durch Lecka­ gen oder dergl. ausgleichen zu können, ist auch eine allge­ mein mit 18 bezeichnete Nachspeisungseinrichtung vorge­ sehen, d. h. eine Wasserzuführung, welche über nicht darge­ stellte Absperrventile und über eine Leitung 6a in die Entnahmeleitung 6 mündet, so daß nachzuspeisendes Wasser ebenfalls zunächst in den Entgasungsbehälter 10 geführt wird.

Der Verfahrensablauf ist der folgende:
Vorzugsweise kontinuierlich wird ein Teilstrom des Hei­ zungswassers aus dem Vorlauf 2 des Heizungsnetzes über die Leitung 6 und die Einspritzpumpe 9 entnommen und der Düse 14 bzw. dem Düsensystem im Entgasungsraum 12 innerhalb des Lochkorbs 13 zugeführt. Aufgrund der vorhandenen, einstell­ baren Vorlauftemperatur des Heizungswassers wird zur Über­ windung der Oberflächenspannung der benötigte Differenz­ druck, d. h. das zu erzeugende Vakuum eingestellt die je­ weils erforderliche Düsengröße ausgewählt und ermittelt. Der entnommene Wasserstrom wird über das Düsensystem in den Entgasungsraum 12 versprüht, wodurch bereits eine hinrei­ chend gute Trennung der Gas- und Flüssigbestandteile er­ folgt.

Diese Trennung wird jedoch noch wesentlich durch den Loch­ korb 13 verbessert, da die noch nicht getrennten Gas-Flüs­ sig-Tröpfchen durch die Löcher des Lochkorbes hindurchtre­ ten müssen und dabei in die Flüssig- und die Gasphase ge­ trennt werden. Die entgaste Flüssigphase sammelt sich im Flüssigsammelraum 11 und wird über die Leitung 15 und die Rückförderpumpe 9a in den Rücklauf 4 des Heizungsnetzes zu­ rückgespeist. Die Gasphase wird über eine Leitung 19 am Injektor 17 oder bei Benutzung einer Vakuumpumpe abgeführt.

Geeignete Sicherheits- und Absperrorgane 7, 8 werden ständig über eine speicherprogrammierbare Steuerung überwacht, wel­ che bei Gefahr das gesamte Entgasungssystem automatisch ab­ schaltet.

Tritt im Heizungsnetz ein Wasserverlust auf, wird zusätz­ lich Nachspeisewasser über die Leitung 6a zusammen mit dem entnommenen Teilstrom durch die Leitung 6 dem Entgasungs­ behälter 10 zugeführt und nach der Entgasung in das Hei­ zungsnetz eingeleitet.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Aus­ führungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlas­ sen. So können, wie erwähnt, auch mehrere Düsen 14 vorge­ sehen sein, um eine optimale Versprühung zu erreichen und dergl. mehr.

Claims (10)

1. Verfahren zur Vakuumentgasung von Heizungswasser aus einem Heizungsnetz, bei dem ein Teilstrom des Heizungswassers dem Heizungsnetz entnommen und in einem Entgasungsraum entgast und anschließend der entgaste Teilstrom in das Heizungsnetz zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom in einem evakuierten Entgasungsraum ver­ sprüht wird, wobei der Vakuumdruck im Entgasungsraum in Ab­ hängigkeit von der Temperatur des entnommenen Teilstroms geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu entgasende Teilstrom gleichmäßig über den Ent­ gasungsraum versprüht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu entgasende Teilstrom aus dem Vorlauf des Hei­ zungsnetzes entnommen und nach der Entgasung in den Rück­ lauf eingespeist wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom kontinuierlich aus dem Heizungsnetz ent­ nommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Entgasungsraum ein geschlossener Lochkorb einge­ setzt wird, der im oberen Bereich eines geschlossenen Ent­ gasungsbehälters angeordnet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Heizungsnetz nachzuspeisendes Wasser vor der Ein­ speisung in das Heizungsnetz gemeinsam mit dem zu entgasen­ den Teilstrom im Entgasungsraum versprüht wird.

7. Vorrichtung durch Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit einem Entgasungsraum und einer an diesen angeschlossenen Vakuumerzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß im Entgasungsraum (12) wenigstens eine Düse (14) zum Versprühen des zu entgasenden Teilstroms angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise gleichmäßig verteilte Düsen (14) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungsraum (12) von einem geschlossenen Loch­ korb (13) umschlossen ist, der im oberen Bereich eines ge­ schlossenen Entgasungsbehälters (10) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochkorb (13) oberhalb des maximalen Füllstandes (max.) des gesammelten entgasten Heizungswassers im Ent­ gasungsbehälter (10) angeordnet ist.