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Heißwasserfernheizungsanlage Die Erfindung betrifft eine Heißwasserfernheizungsanlage
mit mehrere Wärmeverbraucher umfassenden Heizgruppen, in denen Wärme in verschiedenen
Stufen abgegeben wird, wobei mindestens der oder die Wärmeverbraucher einer Stufe
durch eine mit einem Drosselglied versehene Nebenschlußleitung umgangen werden.
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Bei Anlagen mit verschiedenartigen Wärmeverbrauchern in den einzelnen
Stufen wird der Verbrauch an Heizmittel in einer Stufe nur zeitweise mit dem Verbrauch
an Heizmittel in anderen Stufen übereinstimmen, und es ist unter Umständen jede
Stufe mit einer regelbaren Nebenschlußleitung versehen. Bei großem Unterschied im
Wärmeverbrauch in den einzelnen Stufen und Regelung des Durchflusses durch die Nebenschlußleitung
im Zusammenhang mit den Wärmeverbrauchern der gleichen Stufe ergibt sich möglicherweise,
daß der Wärmeinhalt des Heizmittels ungenügend ausgenutzt wird. Infolgedessen steigt
die Temperatur des Heizmittels im Rücklauf des Netzes an, was wiederum zur Folge
haben kann, daß die Wärmeverluste im Netzrücklauf höher sind und gegebenenfalls
die Speicherwirkung in der Netzzentrale bzw. die Speicherfähigkeit der dort aufgestellten
Erwärmer des Heizmittels nachteilig beeinflußt wird.
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Bei bekannten Anlagen sind die Nebenschlußleitungen gleichlaufend
zu den Wärmeverbrauchern in jeder Temperaturstufe geschaltet und mit selbsttätigen
Überströmventilen versehen. Wird nun der Heißwasserverbrauch in allen Stufen abgestellt,
so öffnen diese Überströmventile, und es tritt ein schädlicher Heißwasserabfluß
vom Netzvorlauf unmittelbar in den Netzrücklauf ein. Dadurch treten die erwähnten
Nachteile und Wärmeverluste in noch stärkerem Maße auf.
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Die Verbesserung durch die Erfindung besteht darin, daß, wenn der
oder die Wärmeverbraucher dieser einen Stufe vom Wärmefluß zeitweise ganz oder teilweise
abgeschlossen sind, das Drosselglied in der zu dieser Stufe gleichlaufend geschalteten
Nebenschlußleitung mittels eines oder mehrerer Regelstoßgeber durch Änderungen beeinflußt
wird, die sich aus dem Unterschied zwischen der notwendigen und der zugeführten
Wärmemenge in einem oder mehreren Wärmeverbrauchern einer anderen Stufe einstellen.
Vorzugsweise weist ein Wärmeverbraucher der anderen Stufe außer dem das Drosselglied
steuernden Regelstoßgeber einen zweiten Regelstoßgeber auf, der das den Heizmitteldurchtritt
durch diesen Wärmeverbraucher steuernde Glied derart beeinflußt, daß letzteres vor
dem Öffnen des Drosselgliedes geöffnet wird.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
in Schaltskizzen dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i eine Anordnung mit zwei Temperaturstufen
mit stoßweisen Verbrauch aufweisenden Wärmeverbrauchern der ersten Stufe,
Abb.
2 ein Schaubild über die durchfließende Heizmittelmenge in den beiden Stufen, Abb.
3 ein Schaubild über den Temperaturverlauf im Wärmespeicher, .. Abb. 4 ein Schaubild
über die Temperatur-: schwankungen im Netzrücklauf, Abb. 5 eine zweistufige Anlage,
bei welcher' die Wärmeverbraucher in der unteren Stufe stoßweisen Betrieb aufweisen
und Abb. 6 eine Heizgruppe mit drei Temperaturstufen.
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Vom Netzvorlauf i in der Anlage nach der Abb. i zweigen die Vorläufe
2, 3 und 4 zu den Heizschlangen 5, 6 und 7 der Wärmeverbraucher 8, 9 und io der
höheren Temperaturstufe ab. Ihre Rückläufe 12, 13 und 14, die von den Regelstoßgebern
15, 16 und 17 über d@e Regelstoßleitungen 15" bis 17" gesteuerte Ventile i8, i9
und 2o aufweisen, münden in den Zwischenverteiler 21. Hieran ist der Vorlauf 22
zu den beiden Heizschlangen 23 und 24 des Wärmeverbrauchers 25 der niederen Temperaturstufe
angeschlossen, dessen Rücklauf 26 mit dem vom Regelstoßgeber 27 gesteuerten Abschlußventil
28 zum Netzrücklauf 29 führt. Gleichlaufend zu den Wärmeverbrauchern 8 bis io der
höheren Stufe ist die Nebenschlußleitung 3o zwischen dem Netzvorlauf i und dem Z-,vischenverteiler2i
eingeschaltet. Die Nebenschlußleitung 3o weist ein Steuerglied 31 auf,- das über
die Regelstoßleitung 316 vom Regelstoßgeber 32 gesteuert wird, der mit dem wärmeaufnehmenden
Teil des Wärmeverbrauchers 25 der niederen Stufe in Verbindung steht. Der Regelstoßgeber
kann z. B. ein Wärmefühler, der auf eine bestimmte Temperatur in dem wärmeaufnehmenden
Teil des Wärmeverbrauchers 25 anspricht, oder aber anderer Art sein, indem er auf
Druck, Menge oder ein anderes Merkmal für den gewünschten Zustand des Gases oder
der Flüssigkeit in diesem Teil anspricht. Zwischen dem Zwischenverteiler 21 und
dem Netzrücklauf 29 ist die Nebenschlußleitung 33 eingeschaltet, die mit einem selbsttätigen
Überströmventil 34 versehen ist, dessen Feder 35 den Ventilkörper 36 erst dann öffnet,
wenn auf der Heizmittelzuströmseite des Gliedes 34 bzw. im Verteiler 21 der Druck
einen bestimmten Wert überschreitet.
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Die Wärmeverbraucher 8 bis io, die z. B. als Erzeuger von Dampf für
Koch-, Wasch-, Desinfektionszwecke usw. ausgebildet sind, können j e nach dem Dampfverbrauch
in den angeschlossenen Dampfgeräten einen sehr stark schwankenden Verbrauch an Heizmittel
aufweisen, der unter ,Umständen nur kurze Zeit andauern und zwischen Null und dem
höchsten Wert schwanken kann, so daß sich ein stoßweiser Heizmittelverbrauch ergibt.
Wird an einem der angeschlossenen Dampfgeräte der Dampfhahn geöffnet, so sinkt die
Dampftemperatur auf der Dampfseite des betreffenden Wärmeverbrauchers 8, 9 oder
io. Die Regelstoßgeber 15 bis 17 sind auf eine bestimmte Temperatur, einen Sollwert,
eingestellt. Unterhalb derselben geben .si4,über die Regelstoßleitungen 15" bis
17" einen ,egelstoß zum Öffnen der Ventile 18 bis 2o und S
-4eälb dieser Temperatur
einen Regelstoß im "siießenden Sinne. Dabei kann der Regelstoß entweder bewirken,
daß die geschlossenen Ventile jeweils ganz aufmachen oder daß bei jedem Regelstoß
infolge des Unterschreitens des Sollwertes die Ventile. 18 bis 2o um einen bestimmten
Wert im öffnenden Sinne und bei jedem Regelstoß infolge Überschreitens des Sollwertes
im schließenden Sinne betätigt werden. Sobald eines der Ventile 18 bis 2o geöffnet
wird, strömt Heizmittel aus dem Vorlauf i durch die Heizschlange 5, 6 oder 7 des
betreffenden Dampferzeugers 8 bis io, und es beginnt im wärmeaufnehmenden Teil der
Wärmeverbraucher 8 bis io die Dampferzeugung. Beim Abstellen des angeschlossenen
Gerätes steigt die Dampftemperatur über den Sollwert, und der Wärmefühler 15, 16
oder 17 bewirkt das Schließen des betreffenden Ventils 18, i9 oder 2o.
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Der Wärmeverbraucher 25 ist z. B. ein Warmwassererzeuger, bei dem
die Heizschlangen 23 und 24 in einem geschlossenen Gefäß von größerem Inhalt eingebaut
sind, so daß durch die in diesem Gefäß befindliche Wassermenge der Wärmeverbraucher
25 als Wärmespeicher ausgebildet ist. Solange die Wassermenge im Wärmeverbraucher
25 noch nicht die obere, für dieses Wasser eingestellte Temperaturgrenze erreicht
hat, ist das -Ventil 28 geöffnet, und es kann jede aus den Wärmeverbrauchern
8, 9 oder io abfließende Heizmittelmenge durch die Heizschlangen 23 und 24 durchtreten
und die Wärme an das Wasser im Wärmeverbraucher 25 abgeben. Ist jedoch im Wärmeverbraucher
25 die obere Temperaturgrenze erreicht, so löst der Wärmefühler 27 einen Regelstoß
aus, der zum Schließen des Ventils 28 führt. Tritt danach noch Heizmittel aus einem
der Wärmeverbraucher 8 bis io aus, so erhöht sich der Druck im Zwischenverteiler
21 bis zum selbsttätigen Überströmventil 34. Der erhöhte Druck überwindet den Gegendruck
von der Feder 35 und den Druck im Netzrücklauf und öffnet das Ventil 36,
so daß der Betrieb der Wärmeverbraucher 8 bis io ungestört vor sich gehen kann,
wobei allerdings Heizmittel unmittelbar aus dem Zwischenverteiler 21 in den Netzrücklauf
29 abfließt. Bei Entnahme von heißem Wasser aus dem Wärmeverbraucher 25 strömt kaltes
Wasser nach, so daß die Wassertemperatur im Speicherraum sinkt und das Ventil
28 und somit der Heizmitteldurchfluß durch den Wärmeverbraucher 25 wiederum
geöffnet werden: Bei Entnahme einer größeren Wassermenge aus dem Wärmeverbraucher
25 steigt der Bedarf
an Heizmittel für denselben. Wenn nun während
einer solchen Entnahme die aus dem Wärmeverbraucher 8, 9 oder zo austretende Heizmittelmenge
weniger Wärme zuführt als dem Wärmespeicher entnommen wird, so wird die Temperatur
im Wärmespeicher stets tiefer herabsinken, bis der unterste Grenzwert erreicht ist,
bei dem der Wärmefühler 32 anspricht und über die Regelstoßleitung 31" einen die
Öffnung des Ventils 31 bewirkenden Regelstoß gibt. Durch das Öffnen des Ventils
31 gelangt Heizmittel aus dem Netzvorlauf z unmittelbar zum Wärmeverbraucher 25
zur Ergänzung seines augenblicklichen Verbrauchs.
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In der Abb. 2 stellt die Kurve cc die gesamte durch die höhere Temperaturstufe
der Anlage nach der Abb. z durchfließende Heizmittelmenge dar und die Flächen mit
verschiedener Schraffur die den Wärmeverbrauchern 8, 9 und so zugeordneten wechselnden
Verbrauchsmengen. Die Kurve e gibt die Heizmittelmenge an, die zur Erwärmung der
aus dem Speicherraum des Wärmeverbrauchers 25 entnommenen Menge an Wasser jeweils
erforderlich ist. In der Zeit von A bis B überwiegt der Verbrauch an Heizmittel
in der höheren Stufe bei weitem denjenigen der Heizmittelmenge, der zum Erwärmen
des in dieser Zeit entnommenen Wassers notwendig ist. Da nun aber, wie die Abb.
2 zeigt, die gesamte Heizmittelmenge der höheren Stufe durch die Heizschlangen des
Wärmeverbrauchers 25 abfließt, dient die den unmittelbaren Wärmeverbrauch des Wärmeverbrauchers
25 übersteigende Wärmemenge des durchfließenden Heizmittels zum Erhitzen der als
Wärmespeicher dienenden Wassermenge.
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Die Abb. 3 zeigt, daß während der Zeit von A bis
B die Temperatur dieser Wassermenge von der unteren Temperaturgrenze T" bis
zur oberen Temperaturgrenze To (Kurve f) ansteigt. Infolgedessen spricht
zur Zeit B derWärmefühler 27 an, und das Ventil 28 wird geschlossen. Von B bis C
besteht in der höheren Temperaturstufe immer noch ein großer Wärmeverbrauch. Da
aber das Ventil 28 geschlossen ist, fließt das Heizmittel aus dem Zwischenverteiler
2z über das selbsttätige Überströmventil 34 unmittelbar in den Netzrücklauf ?q*
ab, so daß, wie aus der Kurve g in der Abb. 4 ersichtlich ist, die Temperatur im
Netzrücklauf 29 ansteigt und mit dem schwankenden Verbrauch der oberen Temperaturstufe
sich ändert. Zwischen B und C beginnt die Entnahme von Wasser aus dem Speicherraum
des Wärmeverbrauchers 25, so daß die Temperatur der Wassermenge im Speicherraum
unter die obere Temperaturgrenze To
absinkt (Abb.3) und das Ventil
28 geöffnet wird. Infolgedessen sinkt der Druck im Zwischenverteiler 21 und
schließt das Überströmventil 34. Das Heizmittel wird von C an wiederum in beiden
Stufen ausgenutzt, die Temperatur des Heizmittels im Netzrücklauf 29 geht auf seinen
anfänglichen Wert zurück und bleibt trotz des stark schwankenden Verbrauchs an Heizmittel
in der höheren Temperaturstufe gleich, da der Wärmeverbraucher 25 die jeweils anfallenden,
überschüssigen Wärmemengen in seinem Wärmespeicher aufspeichert und seinen eigenen,
den die im Heizmittel zugeführte Wärmemenge übersteigenden Wärmebedarf akus demselben
deckt. Dieser Zustand ist in den Abb. 2, 3 und q. in der Zeit von C bis D dargestellt.
Bei D steigt nun der Verbrauch an Wasser aus dem Wärmeverbraucher 25 so sehr an,
daß die zu dessen Erwärmung erforderliche Wärmemenge nicht mehr aus dem Heizmittel
gedeckt werden kann und bei E im Wärmespeicher des Wärmeverbrauchers 25 die untere
Temperaturgrenze T" erreicht ist, so daß der Wärmefühler 32 das Regelglied in der
Nebenschlußleitung 30 öffnet und der Bedarf an Heizmittel im Wärmeverbraucher 25
zum Teil aus dem Netzvorlauf z unmittelbar gedeckt ist. Hierdurch entsteht eine
Erhöhung der Temperatur im Netzrücklauf 29. Die Schwankungen der Netzrücklauftemperatur
infolge der verschiedenen Belastungen des Wärmeverbrauchers 25 und infolge der schwankenden
Mischtemperatur im Verteiler 21 sind im Verhältnis zu den Schwankungen der Netzrücklauftemperatur,
welche bei fehlender Speicherwirkung entstünden, gering. Da sich diese beiden Einflüsse
außerdem teilweise aufheben, wurden diese Schwankungen der Netzrücklauftemperatur
im Schaubild nicht berücksichtigt. Die Kurve 1a gibt den Verlauf der Temperatur
im Netzrücklauf an, wenn in der zweiten Stufe keine Speicherwirkung vorgesehen ist.
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In der Abb. 5 sind an den Netzvorlauf die Wärmeverbraucher 40, 41
und 42 angeschlossen, die einen mehr oder weniger gleichen Heizmittelverbrauch aufweisen,
während die Wärmeverbraucher 43 und 44 der niedrigeren Temperaturstufe zwischen
dem Zwischenverteiler 21 und dem Netzrücklauf 29 einen stoßweisen Verbrauch an Heizmittel
haben. Die Ventile 45 bis 49 steuern in der bereits beschriebenen Weise den Heizmitteldurchfluß
durch die Heizschlangen 5o bis 54 der Wärmeverbraucher 4o bis 44, und zwar in Abhängigkeit
von den Wärme-. fühlern 56 bis 6o. Bei einer derartigen Anlage ist nunmehr die zu
den Wärmeverbrauchern 40 bis 42 gleichlaufend geschaltete Nebenschlußleitung 61
mit einem Uberströmventil 62 ähnlich dem Ventil 34 versehen, dagegen die Nebenschlußleitung
63 zu den Wärmeverbrauchern 43, 44 mit einem Regelglied 64, das in Abhängigkeit
von den Wärmefühlern 65 bis 67 der Wärmeverbraucher 4o bis 42 gesteuert wird.
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Zur, Überwindung der Widerstände in den Heizschlangen 5o bis 54 der
Wärmeverbraucher 4o bis 44 ist ein bestimmter Druckabfall zwisehen
dem
Netzvorlauf i und dem Netzrucklauf 29 erforderlich. Fließt ebensoviel Heißwasser
durch die Heizschlangen 5o bis 52 der Verbraucher 4o bis 42 als durch diejenigen
53 und 54 der Verbraucher 43 und 44, so stellt sich im Zwischenverteiler 21 ein
bestimmter Zwischendruck ein. Bei einem großen Wärmebedarf in den Wärmeverbrauchern
43 und 44 öffnen die Regelstoßgeber 59 und 6o die Ventile 48 und 49 sehr
weit, und der Durchflußwiderstand in der unteren Stufe wird klein: Infolge des verringerten
Durchflüßwiderstandes in der unteren Stufe senkt sich der Zwischendruck im Zwischenverteiler
2,1, eil die aus den Wärmeverbrauchern 4o bis 42 der oberen Stufe austretende Heizmittelmenge
infolge des geringeren Widerstandes in der unteren Stufe mit einem kleineren Druckabfall
die Wärmeverbraucher 43 und 44 der unteren Stufe durchfließt. Infolge-. dessen ist
der Gleichgewichtszustand am Überströmventil 62 gestört. Der Druck im Vorlauf i
ist höher als die spezifische Federbelastung und der verringerte Zwischendruck in
der Verteilleitung zusammen, so daß das Überströmventil 62 aufmacht und durch die
Nebenschlußleitung 61 den Wärmeverbrauchern 43 und 44 Heizmittel unmittelbar zugeleitet
wird..
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Durch die Heizschlangen 5o bis 52 der Wärmeverbraucher 4o bis q:2
fließt zunächst so viel Heizmittel, als- die stoßweise arbeitenden Wärmeverbraucher
43 und 44 durchlassen. Ist der Bedarf der letzteren während einer längeren Zeitdauer
im Mittel nicht mehr so groß, als zur Aufrechterhaltung z. B. einer unteren Temperaturgrenze
in einem wärmeaufnehmenden Teil der Wärmeverbraucher 4o bis 42 erforderlich ist,
so gibt der zugehörige Regelstoßgeber 65; 66 oder 67 einen Steuerstoß über die Regelstoßleitung
zum Steuerglied 64, wodurch letzteres geöffnet wird. Es kann nunmehr der Heizmitteldurchfluß
durch die Heizschlangen 5o bis 52 zunehmen, da ein Teil des Heizmittels aus dem
Zwischenverteiler 21 über die Nebenschlußleitung 63 unmittelbar in den Netzrücklauf
2g abfließt. Die Wärmezufuhr in der höheren Temperaturstufe paßt sich dem Wärmebedarf
in dieser Stufe an, bis in den Wärmeverbrauchern 4o bis 42 die untere Temperaturgrenze
wieder erreicht ist und die Regelstoßgeber 65 bis 67 einen Regelstoß zum Schließen
des Steuergliedes 64 geben.
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In der Abb. 6 bilden die Dampferzeuger 70 bis 72 die höchste Temperaturstufe,
die Umformer 73 bis 75, bei denen das Heizmittel zum Erwärmen des Betriebswassers
einer Warmwasserheizung dient, die mittlere Temperaturstufe und die Warmwassererzeuger
76. bis 78 die unterste Temperaturstufe: Die Regelung des Heizmitteldurchflusses
durch die Heizschlangen der einzelnen Wärmeverbraucher geschieht durch ein unter
dem Einfluß eines: Regelstoßgebers gi gesteuertes Abschlußglied g2 im Vorlauf eines
jeden Wärmeverbrauchers 7o bis 78. In die Nebenschlüßleitung 8o der höchsten Temperaturstufe
ist das Steuerglied 81 eingeschaltet, das in Abhängigkeit von Regelstoßgebern
82 in der mittleren Temperaturstufe und Regelstoßgebern 83 in der unteren
Temperaturstufe über Regelstoßleitungen 82," und 83d gesteuert wird. Die Nebenschlüßleitungen
85 und 86 weisen dagegen selbsttätige Überströmventile 87 und 88 auf, die in derselben
Weise wie das Überströmventil34 arbeiten, nämlich bei Überdruck in den Zwischenverteilern
89 und go zwischen der ersten und der zweiten bzw. der zweiten und der dritten
Temperaturstufe öffnen.
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Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß Heizmittel nicht
mehr unmittelbar aus dem Netzvorlauf in den Netzrücklauf abfließen kann, indem die
Abschlußventile in den verschiedenen Nebenschlußleitungen nicht gleichzeitig geöffnet
werden. Eine Erhöhung der Temperatur des Heizmittels in der Rücklaufleitung und
somit der Wärmeverluste in derselben sind dadurch im wesentlichen vermieden, und
durch die niedrige Temperatur des Heizmittels in der Rücklaufleitung kann auch die
umzuwälzende Heizmittelmenge klein und der Kraftverbrauch zum Durchpumpen des Heizmittels
durch das Netz niedrig gehalten werden. Auch sind beim unmittelbaren Übertritt von
Heizmittel vom Netzvorlauf in den Netzrücklauf sonst auftretende, störende Geräusche
durch entstehende Dampfblasen vermieden.