DE4440036A1 - Anordnung zum Wärmeaustausch - Google Patents

Anordnung zum Wärmeaustausch

Info

Publication number
DE4440036A1
DE4440036A1 DE4440036A DE4440036A DE4440036A1 DE 4440036 A1 DE4440036 A1 DE 4440036A1 DE 4440036 A DE4440036 A DE 4440036A DE 4440036 A DE4440036 A DE 4440036A DE 4440036 A1 DE4440036 A1 DE 4440036A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
page
paragraph
arrangement according
heat
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4440036A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4440036C2 (de
Inventor
Frank Dr Ing Triesch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19934315864 external-priority patent/DE4315864C2/de
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE4440036A priority Critical patent/DE4440036C2/de
Publication of DE4440036A1 publication Critical patent/DE4440036A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4440036C2 publication Critical patent/DE4440036C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/12Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B9/00Auxiliary systems, arrangements, or devices
    • F28B9/04Auxiliary systems, arrangements, or devices for feeding, collecting, and storing cooling water or other cooling liquid
    • F28B9/06Auxiliary systems, arrangements, or devices for feeding, collecting, and storing cooling water or other cooling liquid with provision for re-cooling the cooling water or other cooling liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/12Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • F24D3/14Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating incorporated in a ceiling, wall or floor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

Ungenügend gelöst blieben in dem Hauptpatent 43 15 864 (Patentanmeldung P 43 15 864.1-16) die Fragen der Lös­ lichkeit des gasförmigen Ausgleichsmediums im Wärmeträ­ ger, der unterschiedlichen Anforderungen an die Umwälz­ pumpe bei Betrieb sowie Wiederbefüllung und des geringen Wärmeübergangs bei ein- bis zweiwegigen Wärmeübertragern.
Luft bzw. Stickstoff als ihr Hauptbestandteil lösen sich in Abhängigkeit vom anstehenden Druck und der herrschen­ den Temperatur nach dem Gesetz von Henry unterschiedlich stark in Wasser. Die Löslichkeit nimmt mit steigender Temperatur und sinkendem Druck ab. Bei der Nutzung der Erfindung ist deshalb darauf zu achten, daß im Aufnahme­ behälter (Ausgleichsbehälter) eine möglichst hohe Tempe­ ratur und/oder ein möglichst niedriger Druck im Vergleich zur übrigen Anlage herrschen, so daß im Aufnahmebehälter eine Entlösung und Abtrennung bzw. zumindest keine zu­ sätzliche Lösung von Gas im Wärmeträger erfolgt.
Für eine Kühlanlage ist es deshalb ungünstig, den Aufnah­ mebehälter in Strömungsrichtung des Wärmeträgers nach der Kühlung anzuordnen, da durch die Kühlung wieder Gas in Lösung geht und nach der Erwärmung im Wärmeaustauschbe­ reich erneut entlöst wird. Dieser Kreislauf führt unter Umständen zu Erosionsprozessen in und hinter dem Wärme­ austauschbereich, d. h. zu Abtrag von Teilchen aus der Rohrwand und so zu unerwünschten Schäden.
Zur Lösung dieses Problems wird nunmehr (s. Fig. 1) der Aufnahmebehälter (1) in Strömungsrichtung des Wärmeträ­ gers möglichst unmittelbar nach dem Wärmeaustauschbereich (2) vor der Umwälzpumpe (3) angeordnet und befindet sich damit im Bereich der höchsten Temperatur und des niedrig­ sten Drucks in der Kühlanlage. Freie Gase werden im Auf­ nahmebehälter (1) oder einem Gasabscheider (4) abgeschie­ den und verbleiben dort. Der Wärmeträger ist nach der an­ schließenden Kühlung untersättigt und kann von neuem Gas in der Kühlanlage aufnehmen usw.
Zur Wiederbefüllung und Entleerung erfolgt der Gasaus­ tausch zwischen den oberen Teilen des Wärmeübertragers (Kühlers) (5) und des Aufnahmebehälters (1) über eine ge­ sonderte Gaspendelleitung (6), die auf dem Kühler (5) an ein Befüll- und Entleerungsventil, einen thermischen Ent­ lüfter oder ein Absperrventil (Armatur 7) angeschlossen ist. Die Entleerung des Wärmeträgers in den Aufnahmebe­ hälter (1) erfolgt rückwärts durch die Umwälzpumpe (3), die deshalb keine Rückschlagklappe aufweist, durch ein Umgangsventil zur Umwälzpumpe (3) oder mit einer getrenn­ ten Entleerungspumpe. Zur Inbetriebnahme wird der Wärme­ träger über einen Umgang (8) zum Kühler (5) mit Um­ schaltarmatur (9) erwärmt, bis die Befülltemperatur er­ reicht ist. Anschließend wird der Kühler (5) wieder be­ füllt und das Gas über die Armatur (7) und die Gaspendel­ leitung (6) in den Aufnahmebehälter (1) verdrängt. Beim Betrieb wirkt der Gasdruck durch die geschlossene Armatur (7) nicht mehr als Gegendruck zum Pumpendruck. Dies spart wesentliche Betriebskosten gegenüber einer offenen Anlage ohne Armatur (7), da die Umwälzpumpe (3) nur noch die Zirkulationsverluste, nicht aber die hydraulische Säule zu überwinden hat.
Der Aufnahmebehälter (1) kann auch aus der Leitung (10) zwischen dem Wärmeaustauschbereich (2) und der Umwälz­ pumpe (3) gegliedert werden (s. Fig. 2). Die Verbindung zur Kühlanlage wird dann über mindestens eine Stichlei­ tung (11) geschaffen, über die bei entsprechender Anord­ nung in 12-Uhr-Position insbesondere auch mitgeführte Gase in den Aufnahmebehälter (1) abgeleitet werden kön­ nen. Damit wird nicht ständig der gesamte Behälterinhalt in die Zirkulation einbezogen und es entsteht nicht der dabei auftretende Druckverlust. Der Gasabscheider (4) kann auch direkt in die Leitung (10) vom Wärmeaustausch­ bereich (2) zur Umwälzpumpe (3) eingebunden werden.
Eine weitere Möglichkeit der Vermeidung der zyklischen Lösung und Entlösung von Gas in einer Kühlanlage besteht in der Nutzung von hydraulischen Druckhalte- und Aus­ gleichseinrichtungen der Heizungstechnik. Der Aufnahmebe­ hälter (1) ist in diesem Fall von der Kühlanlage durch ein Druckhalteventil (12) getrennt (s. Fig. 3). Der Wär­ meträger befindet sich in dem Aufnahmebehälter (1) unter einem niedrigeren Druck und damit auch bei einer niedri­ geren Löslichkeit als in der übrigen Kühlanlage. Als Aus­ gleichsmedium kann ebenfalls ein inertes Gas aus entspre­ chenden Druckflaschen (13) oder direkt Luft dienen. Die Kühlanlage sollte jedoch zumindest teilgeschlossen sein.
Die Entleerung des Wärmeübertragers (Kühlers) (5) bei Frostgefahr erfolgt über eine gesonderte Entleerungslei­ tung (14) mit Entleerungsarmatur (15). Die Wiederbefül­ lung erfolgt mit der Umwälzpumpe (3) über eine Rück­ schlagarmatur (16) direkt aus dem Aufnahmebehälter (1). Der Gasdruck im Aufnahmebehälter (1) kann gleichzeitig als Vordruck für die Umwälzpumpe (3) dienen.
Zur Aufrechterhaltung eines konstanten Drucks in der An­ lage können ferner Druckhaltepumpen (17) dienen, die druckgesteuert in Betrieb gehen und Zusatzmedium aus dem Aufnahmebehälter (1) in die Kühlanlage pumpen (s. Fig. 4). Mit der Druckhaltung gekoppelt werden kann eine Ent­ gasung durch eine gezielte Entspannung des Wärmeträgers in den Aufnahmebehälter (1), bis der Gasgehalt in der Kühlanlage einen minimalen Grenzwert erreicht hat. Dies kann durch einen längeren Arbeitszyklus der Druckhalte­ pumpen (17) gegen das entsprechende Druckhalteventil (12) oder durch gezieltes Öffnen eines gesonderten Ventils zum Aufnahmebehälter (1) hin erfolgen.
In Erwärmungsprozessen, z. B. in einer Sonnenkollektoran­ lage, ist es anzustreben, daß sich der Aufnahmebehälter (1) unweit des Wärmeübertragers (Erwärmers), d. h. eines Sonnenkollektors (18), z. B. unmittelbar unter dem Dach (19) in einer Dachheizzentrale befindet (s. Fig. 5), da­ mit nicht mit steigendem Druck das im Erwärmer (18) ent­ löste Gas wieder in Lösung geht, z. B. in der abwärts ge­ richteten Leitung (20) bis zu dem Aufstellungsort eines Aufnahmebehälters (1) im Keller. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, als Aufnahmebehälter (1) in diesen Erwär­ mungsanlagen den oberen Teil eines Wärmespeichers (21) oder einer hydraulischen/thermischen Weiche zu nutzen. Damit wird ebenfalls erreicht, daß sich das Gas im Be­ trieb im oberen Teil 1 (Aufnahmebehälter) des Wärmespei­ chers (21) oder der Weiche sammelt, wo die höchste Tempe­ ratur und der niedrigste Druck und damit die geringste Löslichkeit in der Erwärmungsanlage herrschen.
Als Trennglied zwischen dem oberen Teil (1) des Wärme­ speichers (21) und der vom Erwärmer (18) abwärts gerich­ teten Leitung (20) kann auch in Erwärmungsprozessen an­ stelle der in dem Hauptpatent 43 15 864 (Patentanmeldung P 43 15 864.1-16) genannten Rückschlagklappe ein Befüll- und Entleerungsventil, ein thermischer Entlüfter oder ein Absperrventil (7) in die Gaspendelleitung (6) integriert werden. Bei der Ausführung der Erwärmungsanlage aus nicht korrosionsempfindlichen edlen Materialien, z. B. der Rohr­ leitungen (20 usw.) und Erwärmer (18) aus Kupfer, von Heizkörpern (22) aus Aluminium, der Umwälzpumpen (3) und der Wärmespeicher (21) aus Edelstahl, einer Fußbodenhei­ zung (23) aus Kunststoffrohren o.a. ist als Ausgleichsme­ dium durchaus Luft einsetzbar. Das vereinfacht die Erwär­ mungsanlage in ihrem Aufbau wesentlich. Trotzdem sollte die Erwärmungsanlage teilgeschlossen ausgeführt sein, um keine ständige Kommunikation mit der Atmosphäre zuzulas­ sen. Dies könnte zu Bio-Fouling führen, was vermieden werden muß.
Die Erwärmungsanlage wird bei ihrer Erstbefüllung voll­ ständig mit dem Wärmeträger, z. B. Wasser, befüllt, bis an einem Überlauf- und Belüftungsventil (24) Wasser aus­ tritt. Der frostgefährdete Teil mit dem Erwärmer (18) und den angeschlossenen Leitungen (20) bleibt wegen seiner höheren Anordnung dabei unbefüllt. Bei der ersten Erwär­ mung dehnt sich der Wärmeträger thermisch aus und läuft über das Überlauf- und Belüftungsventil (24) bzw. ggf. über ein Sicherheitsabblasventil (25) ab. Bei einer er­ neuten Abkühlung des Wärmeträgers wird der obere Teil (1) - Aufnahmebehälter - des Wärmespeichers (21) über das Ventil (24) belüftet. Die eintretende Luft dient fortan zusammen mit der Luft im Erwärmer (18) in Form eines Luftpolsters als Ausgleichs- und Entleerungsmedium. Kor­ rosionsprozesse sind wegen der verwendeten Materialien ausgeschlossen.
Eine hydraulische Trennung der Fußbodenheizung (23) von der übrigen Erwärmungsanlage ist aus gleichem Grund nicht erforderlich. Über die Kunststoffrohre der Fußbodenhei­ zung (23) ggf. in den Wärmeträger (Heizmedium) diffundie­ render Sauerstoff wird ebenfalls im oberen Teil (1) des Wärmespeichers (21) abgeschieden. Ein evtl. Druckanstieg wird über das Sicherheitsabblasventil (25) abgebaut, ohne daß Wärmeträger verloren geht. Dafür ist das Sicher­ heitsabblasventil (25) ebenfalls an die Gaspendelleitung (6) angeschlossen, was zusätzlich dessen Arbeitsbedingun­ gen verbessert.
Durch die direkte Anbindung der Fußbodenheizung (23) an die Erwärmungsanlage wird deren Reihenschaltung zu Heiz­ körperheizkreisen (22) möglich. Dies bewirkt eine wesent­ lich tiefere Auskühlung des Rücklaufs gegenüber einer Parallelschaltung bei hydraulischer Trennung. Die Fußbo­ denheizung (23) saugt dafür ihren Vorlauf (26) aus dem Rücklauf (27) des Heizkörperheizkreises (22), die in ih­ ren Auslegungstemperaturen aufeinander abgestimmt sind. Damit bei einem abgesperrten Heizkörperheizkreis (22) die Fußbodenheizung (23) trotzdem funktionsfähig bleibt, ist im Rücklauf (27) des Heizkörperheizkreises (22) nach der Einbindung des Vorlaufs (26) der Fußbodenheizung (23) eine Rückschlagarmatur (28) integriert. Zusätzlich be­ steht ein Bypass (29) zwischen den Vorläufen der beiden Heizkreise (26, 30 entsprechend), der mit einem Druck­ bzw. Differenzdruckhalteventil (31) bestückt ist. Nur bei einem geschlossenen Heizkörperheizkreis (22) schließt die Rückschlagarmatur (28) und durch den Saugdruck der Um­ wälzpumpe (3) in der Fußbodenheizung (23) strömt über das Druckhalteventil (31) Vorlaufwasser nach. Der Rücklauf der Fußbodenheizung (23) fließt ungestört hinter der Rückschlagarmatur (28) des Rücklaufs (27) in den Wärme­ speicher (21) zurück.
Weniger aufwendig ist die Reihenschaltung der Heizkreise bei einer getrennten Anbindung der Vor- und Rückläufe (26, 30 und 27, 29 entsprechend) an den Wärmespeicher (21) (s. Fig. 6).
In der Fig. 6a ist ein externer Warmwasserbereiter (38), z. B. ein Plattenwärmeübertrager, vorgesehen.
Wenn eine Anordnung des Wärmespeichers (21) unmittelbar am Erwärmer (18) nicht möglich ist, so sollte der Aufnah­ mebehälter (1) trotzdem abgesetzt unter dem Dach (19) an­ geordnet sein (s. Fig. 7), um die geschilderten Lösungs- und Entlösungsprozesse des Ausgleichsmediums im Wärmeträ­ ger zu vermeiden.
Diese Probleme werden ebenfalls vermindert, wenn der Wär­ meträger vor dem Eintritt in den Wärmespeicher (21) bzw. den Aufnahmebehälter (1) über ein ggf. erforderliches Mengen- oder Temperaturregelventil (32) entspannt wird (s. Fig. 5 und 7). Das dabei durch die Druckreduzierung freiwerdende, ggf. im Wärmeträger gelöste Ausgleichsme­ dium wird im Aufnahmebehälter (1) abgeschieden und ver­ bleibt dort.
Eine Wärmedämmung (33) und ein Rücklauftemperaturbegren­ zer (34) im Umgang (8) zwischen dem Vor- und Rücklauf (20, 35 entsprechend) verhindern ggf. ein Einfrieren des Wärmeträgers, wenn der Aufnahmebehälter (1) unter dem Dach (19) frostgefährdet angeordnet ist. Durch freie Zir­ kulation werden die Rohre und der Aufnahmebehälter (1) thermostatisch geregelt aus dem Wärmespeicher (21) tempe­ riert, so daß nur geringe Wärmeverluste anfallen.
Bei der Befüllung zur Wiederinbetriebnahme einer Kühl- oder Erwärmungsanlage hat die Umwälzpumpe (3) im wesent­ lichen die hydraulische Säule zwischen dem Flüssigkeits­ spiegel im Aufnahmebehälter (1) und dem höchsten Punkt im Wärmeübertrager - Kühler (5) bzw. Erwärmer (18) - zu überwinden. Diese kann u. U. bedeutend höher sein als die im Betrieb zu überwindenden Strömungsverluste. Zur Anpas­ sung der Umwälzpumpe (3) an die unterschiedlichen Anfor­ derungen sollte diese eine möglichst steile Kennlinie aufweisen. Dann kann mit ein und derselben Umwälzpumpe (3) die Wiederbefüllung mit geringer Menge bei ausrei­ chender Förderhöhe und der Betrieb mit geringer Förder­ höhe und größerer Menge erfolgen.
Es kann auch eine variable Parallel- oder Reihenschaltung von getrennten Befüll- und Zirkulationspumpen oder von zwei redundanten Umwälzpumpen erfolgen. Ferner kann die bei der Wiederbefüllung erforderliche Förderhöhe dadurch verringert werden, daß der Aufnahmebehälter (1), wie be­ reits beschrieben, mit geringem Niveauunterschied zum Wärmeübertrager - Kühler (5) oder Erwärmer (18) - ange­ bracht wird. Dabei kann die Umwälzpumpe (3) selbst durch­ aus entfernter angeordnet sein (s. Fig. 7).
Ein- bis zweiwegige Kühler (5) bzw. Erwärmer (18) weisen ggf. geringe Strömungsgeschwindigkeiten auf der zu ent­ leerenden Wärmeträgerseite auf. Damit kann ein ungenügen­ der Wärmeübergang verbunden sein. Zur Intensivierung des Wärmeübergangs sind folgende Maßnahmen zur Erhöhung der Geschwindigkeit bzw. der Turbulenz der Strömung auf der Innenseite der Kanäle möglich:
  • - Einbau von Turbulatoren in die Rohre
  • - Ausführung der Rohre mit einer zumindest inneren Oberflächenstruktur, z. B. in Wendelform
  • - wechselweise Schaltung der Register in Parallelschal­ tung im Winter und Reihenschaltung im Sommer durch Umschaltarmaturen (36), z. B. mit Handantrieb (s. Fig. 8). Jeweils vor und nach der frostgefährdeten Jahres­ zeit werden die Umschaltarmaturen (36) einmal betä­ tigt, um von der Reihen- zur Parallelschaltung und umgekehrt umzuschalten
  • - Anbringung von Be- und Entlüftungsventilen (7) und Entleerungsarmaturen (15) und -Leitungen (14) an je­ dem abgeschlossenen Abschnitt eines Kühlers (5) oder Erwärmers (18) (s. Fig. 9).
Ziel der Erfindung
Insgesamt dienen alle vorgeschlagenen Maßnahmen der Eli­ minierung von Frostschutzmitteln aus Kühl- oder Erwär­ mungsanlagen, die thermisch-hydraulische und wirtschaft­ liche Nachteile gegenüber dem idealen Wärmeträger Wasser aufweisen und zudem nicht umweltneutral sind. In Kopplung mit weiteren Maßnahmen entstehen verblüffende Synergie­ effekte.
Unter Nutzung und in Ergänzung üblicher Druckhaltetechnik kann die Kühl- oder Erwärmungsanlage auf einem konstanten Druck und gleichzeitig frostfrei gehalten werden, wobei kein wesentlicher Zusatzaufwand getrieben werden muß.
In Solaranlagen wird zusätzlich die Umstellung auf Ein­ kreisanlagen möglich. Der Wärmeträger wird direkt in dem Erwärmer (18) zirkuliert. Temperaturspreizungen an Zwi­ schenwärmeübertragern treten so nicht auf. Die Solarener­ gienutzung kann wesentlich ausgeweitet werden, da die ge­ wünschte Temperatur zeitlich länger zur Verfügung steht. Der Erwärmer (Sonnenkollektor) (18) hat eine niedrigere Mitteltemperatur, was seine Wärmeverluste an die Umgebung herabsetzt und seinen Wirkungsgrad wesentlich erhöht.
Bei Verwendung edler oder auf ihrer medienzugewandten Seite veredelter nicht korrodierender Materialien kann als Ausgleichsmedium Luft verwendet werden, was zu we­ sentlichen Vereinfachungen im Aufbau einer Anlage führt. Durch die richtige Anordnung und Einbindung des Aufnahme­ behälters (1) in die Anlage wird eine zyklische Lösung und Entlösung des Ausgleichsmediums im Heiz- oder Kühlme­ dium (Wärmeträger) vermieden. Eine Abgrenzung der beiden Medien voneinander durch z. B. eine schwimmende Trenn­ schicht im Aufnahmebehälter (1) kann entfallen.
Damit stört auch die Sauerstoffdiffusion in Fußbodenhei­ zungen (23) aus Kunststoffrohren nicht mehr. Auch diese Fußbodenheizungen (23) können direkt in die Erwärmungsan­ lage eingebunden werden. Temperaturspreizungen an Zwi­ schenwärmeübertragern, wie sie derzeit an bekannten Anla­ gen auftreten, entstehen nicht. Die Solarenergienutzung kann so auf die Fußbodenheizung ausgedehnt werden. Aber auch der Wirkungsgrad jeder anderen Wärmequelle, wie z. B. eines Brennwertkessels (37) erhöht sich durch die tiefe­ ren Rücklauftemperaturen (s. Fig. 5).
Treten bei der Brauchwasserbereitung im Durchflußprinzip derzeit Temperaturgradienten an zwei Zwischenwärmeüber­ tragern auf, so wird dies nunmehr nur noch am brauchwas­ serbereitenden im oder am Wärmespeicher (21) angebrachten Wärmeübertrager (38) nötig. Es genügt eine niedrigere so­ lare Vorlauftemperatur zur qualitätsgerechten Brauchwas­ serzubereitung im Durchflußprinzip. Der Rücklauf gelangt mit tieferer Temperatur zu dem Erwärmer (18). Dadurch steigt dessen Wirkungsgrad.
Eine Entleerung des Erwärmers (18) ist auch bei einem Überangebot solarer Energie möglich. Damit kann es nicht zum Sieden des Wärmeträgers im Erwärmer (18) kommen. Be­ sonders hohe Auslegungsdrücke bzw. große Ausdehnungsvolu­ mina zur Unterdrückung bzw. Kompensation eines solchen Effekts sind nicht mehr erforderlich.
Der Aufnahmebehälter (1) dient bei der Einkreis-Ausfüh­ rung einer Anlage gleichzeitig dem Volumenausgleich in der gesamten Erwärmungsanlage. Bisher übliche Membran- Ausdehnungsgefäße jeweils am Erwärmungs- und Solarsystem werden überflüssig.
Das im oberen Bereich des Aufnahmebehälters (1) vorhan­ dene Luftpolster verbessert die Wärmedämmung im Wärme­ speicher (21) wesentlich.

Claims (25)

1. Anordnung zum Wärmeaustausch, die mindestens einen oberhalb des Erdbodens vorgesehenen, von einem frost­ gefährdeten flüssigen Wärmeträger durchströmten Wär­ meübertrager (5, 18), einen durch Überführungsleitun­ gen mit dem Wärmeübertrager (5, 18) verbundenen, durch eine Wärmequelle (2) oder durch eine Wärmesenke (22, 23) gebildeten Wärmeaustauschbereich eine den Wärmeträger im Kreislauf fördernde Umwälzpumpe (3) und mindestens einen Aufnahmebehälter (1) für den Wärmeträger aufweist, der geodätisch unterhalb des Wärmeübertragers (5, 18) angeordnet ist, gemäß Pa­ tentanmeldung P 43 15 864.1 dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (1) in Strömungsrichtung des Wärmeträgers unmittelbar nach dem Wärmeaustauschbereich (2, 22, 23) vor der Umwälzpumpe (3) im Bereich der höchsten Temperatur und des niedrigsten Drucks angeordnet ist (Seite 2, Absatz 3 - Fig. 1 bis 7).
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem oberen Teil des als Kühler (5) ausgebildeten Wärmeübertragers und dem Ausgleichsbehälter (1) eine Gaspendelleitung (6) vorgesehen und über eine durch ein Befüll- und Ent­ leerungsventil, einen thermischen Entlüfter oder ein Absperrventil gebildete Armatur (7) an den Kühler (5) angeschlossen ist (Seite 2, Absatz 4 - Fig. 1 bis 4, 8 und 9).
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung zwi­ schen der Umwälzpumpe (3) und dem unteren Teil des Kühlers (5) eine Umschaltarmatur (9) eingegliedert und über einen Umgang (8) an die Leitung zwischen dem oberen Teil des Kühlers (5) und dem Wärmeaustauschbe­ reich (2) angeschlossen ist (Seite 2, letzter Absatz und Seite 3, erster Absatz - Fig. 2).
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabscheider (4) in die Leitung (10) zwischen dem Wärmeaustauschbereich (2) und der Umwälzpumpe (3) eingegliedert ist (Seite 3, zweiter Absatz - Fig. 2).
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (1) über mindestens eine Stichlei­ tung (11) mit entsprechender Anordnung in 12-Uhr-Po­ sition an die Leitung (10) zwischen dem Wärmeaus­ tauschbereich (2) und der Umwälzpumpe (3) angeschlos­ sen ist (Seite 3, zweiter Absatz - Fig. 2).
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (1) über ein Druckhalteventil (12) an die Leitung (10) zwischen dem Wärmeaustauschbe­ reich (2) und der Umwälzpumpe (3) angeschlossen ist, wobei zwischen dem Ausgleichsbehälter (1) und der Leitung zwischen der Umschaltarmatur (9) und dem Kühler (5) eine Entleerungsleitung (14) mit darin einge­ gliederter Entleerungsarmatur (15) vorgesehen ist (Seite 3, letzter Absatz und Seite 4, erster Absatz - Fig. 3 und 4).
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem Aus­ gleichsbehälter (1) in der Stichleitung (11) und der Umwälzpumpe (3) eine Rückschlagarmatur (16) vorgese­ hen ist (Seite 4, erster Absatz - Fig. 3 und 4).
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem Ausgleichs­ behälter (1) und der Rückschlagarmatur (16) eine Druckhaltepumpe (17) vorgesehen ist (Seite 4, zweiter Absatz - Fig. 4).
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsmedium ein inertes Gas ist (Seite 3, letz­ ter Absatz).
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsmedium Luft ist (Seite 3, letzter Absatz).
11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (1) unweit des als Erwärmer (18) ausgebildeten Wärme­ übertragers angeordnet ist (Seite 4, 3. Absatz - Fig. 5 bis 7).
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Erwärmer (18) unmit­ telbar unter dem Dach (19) in einer Dachheizzentrale angeordnet ist (Seite 4, letzter Absatz - Fig. 5).
13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil eines Wärmespeichers (21) oder einer hydrauli­ schen/thermischen Weiche als Ausgleichsbehälter (1) gestaltet ist (Seite 4, letzter Absatz - Fig. 5, 6, 6a).
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennglied zwischen dem Ausgleichsbehälter (1) im Wärmespeicher (21) und einer vom Erwärmer (18) ab­ wärts gerichteten Leitung (20) eine als Befüll- und Entleerungsventil, thermischer Entlüfter oder Ab­ sperrventil gestaltete Armatur (7) in eine Gaspendel­ leitung (6) integriert ist (Seite 5, zweiter Absatz - Fig. 5 bis 7).
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (20 usw.), der Erwärmer (18), der Heiz­ körperheizkreis (22), die Umwälzpumpe (3), der Wärme­ speicher (21), der Ausgleichsbehälter (1) und die Fußbodenheizung (23) aus nicht korrosionsempfindli­ chen edlen Materialien bestehen (Seite 5, 2. Absatz).
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überlauf- und Belüftungsventil (24) und/oder ein Si­ cherheitsabblasventil (25) der Gaspendelleitung (6) zugeordnet ist (Seite 5, letzter Absatz und Seite 6, erster und zweiter Absatz - Fig. 5 bis 7).
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anbindung des Vorlaufs (26) der Fußbodenheizung (23) an den Rücklauf (27) des Heizkörperheizkreises (22) die Fußbodenheizung (23) und der Heizkörperheizkreis (22) in Reihe geschaltet sind, wobei eine Rückschlag­ armatur (28) nach der Anbindung des Vorlaufs (26) in­ tegriert ist, daß zwischen den Vorläufen (26, 30) der Fußbodenheizung (23) und des Heizkörperheizkreises (22) ein mit einem Druck- bzw. Differenzdruckhalte­ ventil (31) versehener Bypass (29) vorgesehen ist, und daß der Rücklauf der Fußbodenheizung (23) hinter der Rückschlagarmatur (28) an den Rücklauf (27) des Heizkörperheizkreises (22) angeschlossen ist (Seite 6, letzter Absatz und Seite 7, erster Absatz - Fig. 5).
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorläufe (26, 30) der Fußbodenheizung (23) und des Heizkörperheiz­ kreises (22) einerseits und deren Rücklauf (27) ande­ rerseits getrennt an den Wärmespeicher (21) ange­ schlossen sind (Seite 7, zweiter Absatz - Fig. 6).
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mengen- oder Temperaturregelventil (32) vor dem Ein­ tritt der Leitung (20) in den Wärmespeicher (21) bzw. den Ausgleichsbehälter (1) vorgesehen ist (Seite 7, fünfter Absatz - Fig. 5 und 7).
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rücklauftemperaturbegrenzer (34) im Umgang (8) zwi­ schen dem Vor- und Rücklauf (20, 35) des wärmegedämm­ ten Ausgleichsbehälters (1) vorgesehen ist (Seite 7, sechster Absatz - Fig. 7).
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (3) eine steile Kennlinie aufweist (Seite 8, erster Absatz).
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß getrennte Befüll- und Umwälzpumpen oder zwei redundante Umwälz­ pumpen variabel parallel oder in Reihe geschaltet sind (Seite 8, zweiter Absatz - Fig. 7).
23. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Register des Wärmeübertragers (5, 18) durch Um­ schaltarmaturen (36) wechselweise parallel- oder rei­ henschaltbar sind (Seite 9, erster Absatz - Fig. 8).
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß an jeden abgeschlossenen Abschnitt des Kühlers (5) oder Erwärmers (18) Be- und Entlüftungsventile (7) und Entleerungsarmaturen (15) bzw. Entleerungsarmaturen (14) angeschlossen sind (Seite 9, zweiter Absatz - Fig. 9).
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß am Wärmespeicher (21) ein Wärmeübertrager (38) ange­ bracht ist, wobei das Heizmedium mit einer durch ein Dreiwegeventil umschaltbaren Heizungspumpe zirkulier­ bar ist (Seite 10, letzter Absatz - Fig. 5, 6, 6a).
DE4440036A 1993-05-12 1994-11-10 Anordnung zum Wärmeaustausch Expired - Lifetime DE4440036C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4440036A DE4440036C2 (de) 1993-05-12 1994-11-10 Anordnung zum Wärmeaustausch

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19934315864 DE4315864C2 (de) 1993-05-12 1993-05-12 Anordnung zum Wärmeaustausch
DE4440036A DE4440036C2 (de) 1993-05-12 1994-11-10 Anordnung zum Wärmeaustausch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4440036A1 true DE4440036A1 (de) 1996-05-15
DE4440036C2 DE4440036C2 (de) 1997-10-16

Family

ID=25925850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4440036A Expired - Lifetime DE4440036C2 (de) 1993-05-12 1994-11-10 Anordnung zum Wärmeaustausch

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4440036C2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010047514A1 (de) * 2010-10-05 2012-04-05 Hans Friedrich Bernstein Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung zum Anschluss an ein Kreislaufsystem; Kreislaufsystem einer Gebäudeheizung und Kältekreislaufsystem mit Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtungen
DE102011050956A1 (de) * 2011-06-09 2012-12-13 Daniel Seufferheld Kühleinrichtung
EP2295870B1 (de) * 2009-08-21 2019-11-27 Vaillant GmbH Verfahren zur Kombination einer Dachheizzentrale mit einer Solaranlage

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10039111B4 (de) * 2000-08-07 2006-03-09 Triesch, Frank, Dr.-Ing. Solarabsorber

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1241852B (de) * 1963-04-02 1967-06-08 Balcke Ag Maschbau Vorrichtung zur Verhinderung der Korrosion in einer Luftkondensationsanlage

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1241852B (de) * 1963-04-02 1967-06-08 Balcke Ag Maschbau Vorrichtung zur Verhinderung der Korrosion in einer Luftkondensationsanlage

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2295870B1 (de) * 2009-08-21 2019-11-27 Vaillant GmbH Verfahren zur Kombination einer Dachheizzentrale mit einer Solaranlage
DE102010047514A1 (de) * 2010-10-05 2012-04-05 Hans Friedrich Bernstein Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung zum Anschluss an ein Kreislaufsystem; Kreislaufsystem einer Gebäudeheizung und Kältekreislaufsystem mit Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtungen
DE102011050956A1 (de) * 2011-06-09 2012-12-13 Daniel Seufferheld Kühleinrichtung
DE102011050956B4 (de) * 2011-06-09 2014-05-22 Daniel Seufferheld Kühleinrichtung
EP2532993A3 (de) * 2011-06-09 2018-03-21 Peter Strässer Kühleinrichtung und Kühlverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
DE4440036C2 (de) 1997-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2712822A1 (de) Solar-brauchwasserspeicher
DE2606725A1 (de) Sonnenenergiewandler
DE2751265A1 (de) Sammeltank fuer fluessigkeiten
CH637200A5 (de) Waermekollektoranlage.
DE102007050674A1 (de) Multifunktionaler Wärmetransformationsspeicher als Energiezentrale von Heizungs- und Klimaanlagen
EP2446196B1 (de) Verfahren zur bereitstellung von wärme
DE10028543B4 (de) Kälteaggregat
DE2638834A1 (de) Solar-brauchwasserheizung
DE202010013659U1 (de) Kondensationsspeicher in einem Wärmepumpenkreislauf
DE4440036C2 (de) Anordnung zum Wärmeaustausch
DE10139065A1 (de) Vorrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie durch Nutzung der Latentwärme von Wasser und dafür geeigneter Wärmeaustauscher
EP3027971B1 (de) Temperatur-management-system
DE1751333B2 (de) Absorptions-kaelteanlage und verfahren zu ihrem betrieb
DE3405800C2 (de) Verfahren zum Betreiben einer Generator-Absorptionswärmepumpen-Heizanlage für die Raumheizung und/oder Warmwasserbereitung und Generator-Absorptionswärmepumpen-Heizanlage
CH622092A5 (en) Device for reclaiming heat from wastewater
DE102012102931A1 (de) Wassergeführtes Solarsystem
DE3526122C2 (de)
AT504399B1 (de) Absorptionskältemaschine
AT412998B (de) Solaranlage
DE19856530A1 (de) Sonnenkollektor-Anlage ohne Frostschutzmittel im Kollektor und Rohrsystem mit sich selbst anpassender Wärmeschichtung
WO2008134999A1 (de) Anlage und verfahren zur wasserreinigung mit hilfe eines sonnenkollektors
DE3015061A1 (de) Sonnenkollektor mit ueberhitzungsschutz
DE102006002727A1 (de) Schichtenwärmespeichervorrichtung und Verfahren zur Warmwasserbereitung
DE4123169C1 (en) Frost protection for solar collectors - uses water replacing liq. on collector temp. dropping below preset level
DE4234874C2 (de) Kühlvorrichtung mit Außenluft-bewirktem Wärmeentzug aus einem Wasserkreislauf

Legal Events

Date Code Title Description
AF Is addition to no.

Ref country code: DE

Ref document number: 4315864

Format of ref document f/p: P

ON Later submitted papers
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
AF Is addition to no.

Ref country code: DE

Ref document number: 4315864

Format of ref document f/p: P

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition