DE9214762U1

DE9214762U1 - Thermische Weiche

Info

Publication number: DE9214762U1
Application number: DE9214762U
Authority: DE
Original assignee: VERBUNDNETZ GAS AG O-7152 BOEHLITZ-EHRENBERG DE
Current assignee: VERBUNDNETZ GAS AG O-7152 BOEHLITZ-EHRENBERG DE
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2002-10-31

Description

Beschreibung
Thermische Weiche
Stand der Technik

Wärmeerzeuger stark unterschiedlichen Temperaturniveaus werden über Wärmeübertrager zusammengeschaltet. Dies bewirkt je nach zu übertragender Wärmeleistung hohe Kosten für den Wärmeübertrager, gesonderte Umwälzpumpen, Druckhaltesysteme usw. Im Betrieb ergeben sich Temperaturgradienten am Wärmeübertrager und somit auch Wärmeverluste durch die weniger vollständige Nutzung von Wärmequellen.

Ebenfalls bekannt ist die Zusammenschaltung von unterschiedlichen Wärmeerzeugern über Wärmespeicher. Hier entsteht ein erheblicher Aufwand für die Wärmespeicher und die erforderliche Regelungsund Umschalttechnik.

Eine Kombination beider Varianten stellen mit Wärmeübertragern in Form von Spiralen ausgerüstete Wärmespeicher dar.

Eine andere Variante der Kopplung von Wärmeerzeugern unterschiedlichen Temperaturniveaus besteht darin, daß die Erzeuger niedrigen Niveaus (z. B. Wärmepumpenanlagen, Luftverdichter) als Vorwärmer vor die eigentliche Heizkesselanlage geschaltet werden, die dann die Aufwärmung bis auf das hohe Niveau vornimmt. In diesem Fall sind aufwendige Umschaltventile erforderlich, um auch getrennte Fahrweisen der beiden Erzeuger zu ermöglichen. Die ständige Reihenschaltung würde erhöhte hydraulische und thermische Verluste bedingen.

Wärmeverbraucher unterschiedlichen Temperaturniveaus werden über Mischventile zusammengeschaltet. Die Wärmeerzeugung erfolgt auf dem hohen Niveau. Für den Verbraucher niedriger Vorlauftemperatur wird soviel Rücklaufwasser zum Vorlauf gemischt, bis die erforderliche Vorlauftemperatur erreicht ist. Das erfordert erhöhte Umwälzmengen.

Bekannt ist auch die unmittelbare Reihenschaltung von Wärmeverbrauchern unterschiedlichen Temperaturniveaus. Der Rücklauf des

Wärmeverbrauchers höheren Niveaus dient als Vorlauf für den Verbraucher niedrigen Niveaus. Dies bedingt hydraulische Abhängigkeiten für die jeweiligen Umwälzpumpen und erfordert Parallelleitungen für Vor- und Rücklauf bei unterschiedlichem nicht abstimmbaren Wärmeverbrauchscharakter.

Häufig werden in Heizsystemen Wärmeerzeuger und -verbraucher über hydraulische Weichen miteinander verbunden. Damit werden Probleme aus der Reihenschaltung von Pumpen unterschiedlicher Förderleistung umgangen. Die Umwälzmenge für die Erzeuger kann von der Umwälzmenge der Verbraucher abweichen. Eine konstante Kesselumwälzmenge wird garantiert. Bisher wurden aber nur Erzeuger und Verbraucher gleichen Temperaturniveaus hydraulisch entkoppelt.

Gegebenenfalls werden Heizsysteme aufgetrennt. Verbraucher unterschiedlichen Wärmeverbrauchscharakters werden gesondert versorgt, um Probleme ihrer Kopplung zu umgehen. Das erfordert den komplett doppelten Aufwand für zwei getrennte Systeme.

Der Stand der Technik wurde aus folgender Literatur entnommen:

- Recknagel, Sprenger, Hönmann

Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik 1992/93 R. Oldenburg Verlag München Wien
Seite 507, 510, 518, 687, 691

- Patentschrift DD 265 508 (F 24 D 15/34)

- Patentschrift DD 238 259 (F 24 D 3/02)

- Lichtenberg, Rolf

Rationelle Drucklufterzeugung und Kompressionswärmenutzung Energieanwendung 37 (1988) 5, Seite 169 - 171

Erfindung

Die genannten Probleme werden mit den Maßnahmen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Vorteilhafte Wirkung der Erfindung

Bei Benutzung dieser Vorrichtung kann auf andere derzeit gebräuchliche Schaltungsvarianten wie z. B. die hydraulische Trennung - vollständig oder über Wärmeübertrager, die zeitweilige Wärmespeicherung oder die direkte Reihenschaltung von Wärmeerzeugern oder -Verbrauchern verzichtet werden. Regelungstechnik und Umstellarmaturen entfallen. Eine Einsparung von Heizenergie und Antriebsenergie für Umwälzpumpen ist möglich.

Der wirtschaftliche Nutzen besteht in der kompakten Ausführung, der Universalität der Anwendung, dem einfachen Aufbau und damit der preisgünstigen Herstellung sowie der einfachen Montage und Wartung.

Die Vorrichtung arbeitet kontinuierlich und unabhängig von Personal.

Darstellung der Erfindung

Die Ausführung wird in der Figur 1 dargestellt.

Figur 1: Thermische Weiche

Die Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend für eine Heizungsanlage mit Erzeugern sowie Verbrauchern unterschiedlichen Temperaturniveaus beschrieben.

Der Behälter 1 gliedert sich in drei unterschiedliche Temperaturzonen, die aus vier horizontalen Siebböden 2 gebildet werden, die ihrerseits durch einen vertikalen Siebmantel 3 gehalten werden. Der Siebmantel 3 ist im Durchmesser geringer als der Behälter 1, so daß sich zwischen beiden ein Ringspalt bildet, der seinerseits durch die kragenförmig über den Siebmantel 3 bis zur Behälterwand hinausragenden Siebböden 2 horizontal getrennt wird, wobei der kragenförmige Teil der Siebböden 2 mit einem geringeren Lochanteil ausgeführt ist, als der innerhalb des Siebmantels 3 gelegene.

In der oberen Temperaturzone höchster Temperatur (60...95⁰C) werden die Stutzen 4 und 5 des Vorlaufs vom Erzeuger I und vom Erzeuger II entsprechend horizontal möglichst um 180 ° über den Durchmesser versetzt angeordnet.

Das Vorlaufwasser des Erzeugers I oder des Erzeugers II trifft beim Eintritt in den Behälter 1 auf den Siebmantel 3. Nur ein Teil tritt direkt durch die Sieböffnungen in das Mantelinnere. Der andere Teil des Vorlaufwassers wird in den Ringspalt umgelenkt und tritt erst dort nach und nach in das Mantelinnere. So werden eine intensive Vermischung des eintretenden Vorlaufwassers mit dem im Behälter befindlichen Inhaltswasser und damit Wärmeverluste vermieden.

Der Vorlauf des Verbrauchers A wird über einen Stutzen 6 im oberen Boden des Behälters 1 an die warme Temperaturzone angeschlossen.

In der mittleren Temperaturzone (50...70⁰C) werden die Stutzen des Vorlaufs des Erzeugers II a - 7 - wenn diese nur 50...70 ⁰C erreicht, des Vorlaufes des Verbrauchers B - 8, des Rücklaufes des Verbrauchers A - 9 und des Erzeugers I - 10, ebenfalls gleichmäßig verteilt über den Behälterdurchmesser angeschlossen. Der Rücklauf des Verbrauchers A wird so zum Vorlauf des Verbrauchers B - hydraulisch entkoppelt über die thermische Weiche. Die Wärme des Erzeugers II a wird, auch wenn ihre Temperatur nicht zur Versorgung des Verbrauchers A genügt, zumindest für den Verbraucher B nutzbar.

In der unteren Zone niedrigster Temperatur (35...50 ⁰C) werden die Stutzen des Rücklaufes des Verbrauchers B-Il, des Erzeugers I a, z. B. Brennwertteil eines Kessels 12, und des Erzeugers II sowie II a -13 angeschlossen, letzterer am Boden des Behälters 1.

Als Sollwertgeber für die Vorlauftemperatur des Erzeugers I wird der Temperaturmeßstutzen 14 in der oberen Temperaturzone genutzt. Gibt es im Betrieb zwischen den zu- und abfließenden Wassermengen

innerhalb einer Temperaturzone keine ausgeglichene Bilanz, so kommt es zwischen den Temperaturzonen durch die Siebböden hindurch zusätzlich zu einem hydraulischen Ausgleich.

Im Interesse einer weiteren Beruhigung der Strömungen im Behälterinneren besteht die Möglichkeit, weitere Siebböden in jeder Temperaturzone sowie weitere Siebmäntel kleineren Durchmessers vorzusehen.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1 - Behälter

2 - Siebboden

3 - Siebmantel

4 - Vorlaufstutzen Erzeuger I

5 - Vorlaufstutzen Erzeuger II

6 - Vorlaufstutzen Verbraucher A

7 - Vorlaufstutzen Erzeuger II a

8 - Vorlaufstutzen Verbraucher B

9 - Rücklaufstutzen Verbraucher A

10 - Rücklaufstutzen Erzeuger I

11 - Rücklaufstutzen Verbraucher B

12 - Rücklaufstutzen Erzeuger I a

13 - Rücklaufstutzen Erzeuger II und II a

14 - Temperaturmeßstutzen

Claims

Schutzansprüche

1. Thermische Weiche zur Kopplung von Wärmeerzeugern und Verbrauchern mit mindestens drei unterschiedlichen Temperaturniveaus, bestehend aus einem Behälter mit Lochblechen und Anschlußstutzen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeerzeuger und -verbraucher unterschiedlichen Temperaturniveaus über den Behälter (1) hydraulisch entkoppelt verbunden werden, wobei zur Erreichung der erforderlichen Temperaturzonen die Anschlußstutzen (4, 5/ 7, 9/ 8, 10) gleicher bzw. ähnlicher Vor- und Rücklauftemperatur am Behälter in gleichen horizontalen Ebenen über den Umfang möglichst gleichmäßig verteilt angeschlossen werden, daß im Inneren des Behälters die Temperaturzonen durch horizontale Siebboden (2) gebildet werden, die ihrerseits von einem in einem ausreichenden Abstand zum Behältermantel angeordneten Siebmantel (3) getragen werden und kragenförmig über diesen bis zur Behälterwand hinausragen, wobei der kragenförmige Teil der Siebboden (2) mit einem geringeren Lochanteil ausgeführt ist, als der innerhalb des Siebmantels (3) gelegene.

2. Thermische Weiche nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter weitere horizontale Siebboden in jeder Temperaturzone sowie Siebmantel kleineren Durchmessers angeordnet sind.