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Sammelheizungsanlage mit flüssigem Wärmeträger Die Erfindung bezieht
sich auf eine Sammelheizungsanlage mit flüssigem Wärmeträger, dessen Temperatur
höher als die Siedetemperatur bei Atmosphärendruck ist.
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Es ist bei Heißwasseranlagen mit einer Flüssigkeit als Wärmeträger
bereits bekannt, diese Flüssigkeit auf eine Temperatur zu bringen, die höher als
die Siedetemperatur bei normalem Druck ist. Eine Umlaufpumpe sorgt hierbei für den
Umlauf des Wassers in dem Versorgungsnetz, während ein geschlossenes oder offenes
Ausdehnungsgefäß im Rohrnetz einen gewissen Raum- und Temperaturpuffer bildet.
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Gemäß der Erfindung ist die Einrichtung so getroffen, daß der Wärmeträger
sich mit der Abnehme des Druckes in der Anlage verhältnisgleich abkühlt, so daß
an jeder Stelle der Anlage ein Überschreiten der Siedetemperatur entsprechend dem
an dieser Stelle herrschenden Druck vermieden wird.
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Bei der vorzugsweise zur Anwendung gelangenden Ausführungsform der
Erfindung sind die Heizkörper der Anlage in Lufterhitzer eingebaut, welche vorzugsweise
mit einer Drosselklappe für die Regelung der Warmluft versehen sind. Hierbei ist
die Drosselvorridhtung für den Umlauf des Wärmeträgers so angeordnet, daß die WindeinwiTkUng
in den oberen Stockwerken eines hohen Gebäudes wärmemäßig ausgeglichen wird. Der
in der Anlage vorhandene Ausdehnungs-
Behälter kann hierbei offen
oder geschlossen sein, wobei bei geschlossenem Ausdehungsbehälter dieser nur einem
schwachen Überdruck unterworfen wird, die für die Erhitzung (Überhitzung) des Wärmeträgers
notwendig ist und durch die hydrostatische Kraft oder die vorhandene Umwälzpumpe
gewonnen wird.
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Bei Verwendung von Lufterhitzern mit Klappendrosselung werden diese
Geräte von der ganzen Wärmeträgermenge durchflossen, wenn auch die Geräte stark
gedrosselt worden sind.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können an der Rücklaufleitung
oder den Rücklaufleitungen Hilfswärmeaustauscher angeordnet sein.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar ist Fig. i ein Schema der neuen Anlage mit vier Wärmeaustauschgeräten
und Fig. 2 ein der Fig. i ähnliches Schema einer abgeänderten Ausführungsform.
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i bezeichnet einen Kessel beliebiger Art. Das Heizungswasser wird
durch eine Pumpe :2 in Umlauf gebracht. 3 ist die Vorlaufleitung, die zu einer Verteilleitung
4 führt, von der die Steigleitungen 5, 6 abgehen. Jede dieser Steigleitungen bildet
eine selbständige und unabhängige Umlaufanlage. In den Steigleitungen 5, 6 sind
Wärmeaustauschgeräte 7 in Reihe eingeschaltet, an die wiederum Leitungen 5' und
6' angeschlossen sind, die über eine Leitung 8 und eine Steigleitung 9 mit einem
Ausdehnungsbehälter io verbunden sind. Dieser Behälter io, welcher geöffnet oder
geschlossen sein kann, liegt durch die Rücklaufleitung i i mit der Pumpe 2 mit der
gesamten Anlage in einem geschlossenen Kreislauf. Der Kreislauf des Wassers erfolgt
in der eingezeichneten Pfeilrichtung.
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Infolge der hydrostatischen Kraftwirkung und der größeren Kraft der
Umwälzpumpe ist der Wasserdruck im Rohrnetz so, daß ohne Schwierigkeiten Temperaturen
über ioo° C erreicht werden. Außerdem steigen. allmählich die Temperaturen des Wassers,
je näher es dem Kessel kommt (wenn man. den Kreislauf in umgekehrter Richtung verfolgt),
und die hydrostatische Kraft bzw. der Pumpendruck steigen ebenfalls. Damit werden
zwei wichtige Ergebnisse erreicht, nämlich: a) man kann die Fläche der Wärmeaustauschgeräte
immer mehr einschränken, je niedriger man in der Leitung ist, und b) man kann den
Rohrquerschnitt herabsetzen, wenn man den Temperaturunterschied zwischen zufließendem
und zurückfließendem Wasser ausnutzt; der ausnutzbare Temperaturunterschied ist
durch die betriebliche Abhängigkeit von Siedetemperatur und Druck gegeben.
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Für das unter b) Gesagte ist .es notwendig, darauf zu achten, daß
der große Temperatursprung zwischen dem zu- und dem abfließenden Wasser nicht am
Ein- bzw. Ausgang jedes einzelnen Gerätes erfolgt. Wenn in. jeder Steigleitung Wärmeaustauschgeräte
vorgesehen sind, wird der Temperatursprung zwischen Ein- und Ausgangspunkt jedes
einzelnen Gerätes im Durchschnitt nur einen Teil des Gesamttemperatursprunges zwischen
dem Ein- und Ausgangspunkt des Kessels ausmachen. In der Praxis wird es vorteilhaft
sein, daß dieser Temperaturunterschied bei offenen Ausdehnungsbehältern io° C nicht
übersteigt. Auf diese Art wird man vorteilhaft Wärmeaustauschgeräte üblicher Art
unter Anwendung von hohen Wärmeübertragungszahlen gebrauchen können. Diese Zählen
sinken jedoch stark, wenn die Umlaufgeschwindigkeit des Wassers wegen eines zu hohen
Temperaturunterschiedes des zu- bzw. abfließenden. Wassers herabgesetzt wird, wie
es z. B. bei den gewöhnlichen Geräten geschieht, die in normalen Kreislaufrohrnetzen
mit überhitztem Wasser angeschlossen sind, wobei sämtliche Geräte in zwei Leitungen
in Parallelschaltung liegen.
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Ausgeführte Versuche haben bewiesen, daß das Gesamtgewicht der für
eine Anlage verwendeten Baustoffe- bis zu.5oo/o im Vergleich mit den entsprechenden
Schwerkraftheizungsanlagen herabgesetzt werden kann. Dazu kommen noch die Wirtschaftlichkeit
im Betrieb und die einfachere Bedienungsarbeit.
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In der Heizungsanlage gemäß der Erfindung können gewisse Abänderungen
der Wärmeregelung vorgenommen werden. An den einzelnen Wärmeaustauschgeräten ist
nämlich die Regelung der Wärmeabgabe auf zwei Arten möglich: a) durch Absperrung
(Kurzschluß) des Kreislaufes, indem man also das Gerät aus dem Kreislauf ausschließt,
ohne dadurch den Umlauf des Wärmeträgers zu unterbrechen, und b) indem man die Abfuhr
der Wärme regelt, nachdem sie aus dem Gerät gekommen ist. Diese zweite Art ist der
ersten überlegen, und ihre Anwendung ist in jedem möglichen Falle angeraten. In
der Praxis wird man bei einem Wärmeaustauschgerät die Einstellungen an dem Ventilator
vornehmen oder den Luftumlauf durch Drosselklappen regeln.
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Wenn man auf den Wasserumlauf nicht einwirkt, wird die Regelung nur
innerhalb bestimmter Grenzen ohne Störung des Betriebes und unter Bedingungen erfolgen,
daß Selbsterzeugung von Dampf oder ähnliche Störungen vermieden werden. Anderseits
ist die an den einzelnen Geräten unmittelbar vorgenommene Regelung im allgemeinen
befriedigend, wenn die Anlage für Wohnraumheizung verwendet wird. Wenn man aber
eine vollkommenere Regelung erreichen will, wird -man mittels Thermostatventile
oder handbetriebener Hähne den Wasserumlauf drosseln.
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Die allgemeine Regelung der Anlage entsprechend der Jahreszeit und
den wärmetechnischen Bedingungen erfolgt durch Einwirkung auf den Verbrennungsvorgang
im Kessel in der üblichen Weise. Es ist hierbei zu bemerken, daß man mit der Anlage
nach der Erfindung auf eine sehr einfache und geeignete Weise die Auswirkung des
Windes auf die oberen Stockwerke eines sehr hohen Gebäudes überwinden kann, was
vor allem während der Übergangsj ahreszeiten von Vorteil ist. Es. wird nämlich während
dieser Zeit nicht genügen, den Wasserumlauf mittels Ventils zu drosseln.
Eine
Erhöhung der umlaufenden Wassermenge kommt den oberen Stockwerken zugute, während
eine niedrigere Menge den unteren Stockwerken mehr Wärme vermittelt.
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Außer den obenerwähnten Vorteilen kann man mit der Anlage der Erfindung
noch andere Vorteile erreichen, unter welchen die folgenden die wichtigsten sind:
i. Die Ausscheidung der Luft aus den Heizkörpern wird auf einfache und natürliche
Weise infolge der aufsteigenden Bewegung des Wassers verwirklicht, die sich beim
Durchfließen immer ergibt. Es werden somit die Entlüftungsventile unnötig, die sich
bei den gewöhnlichen Geräten und Warmwasserleitungen zwischen dem oberen Teil der
Leitungen und dem Wasserstand des Ausdehnungsbehälters befinden, und es wird. hierdurch
die Möglichkeit beseitigt, daß Umlaufstörungen durch Luftblasen eintreten.
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2. Es ist auf einfache und wirksame Weise möglich, den Fernanschluß
mehrerer Gebäude mit einer einzigen Anlage zu erreichen, ohne daß man dafür kostspielige
Wärmeaustauschanlagen einzuschalten braucht, da die umlaufende Wassermenge sehr
gering ist.
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3. Es wird jede Gefährlichkeit im Falle zu hoher Temperaturen der
Verbrenmungs- und Heizanlagen vermieden, indem bei einem Betrieb der Anlage mit
regelbaren Wärmeaustauschgeräten eine Überhitzung höchstens ein Auslaufen von Wasser
aus dem Ausdehnungsbehälter verursachen wird, auch wenn die Geräte keine Wärme abgeben
sollten, d. h., auch wenn die Luftzufuhr gedrosselt ist.
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4. Es ist möglich, in dem gleichen Heizungsnetz mehrere Geräte ungefähr
in gleicher Höhe und in Reihe einzuschalten, auch wenn wegen irgendeines Hindernisses
das Rohr nach unten geführt werden müßte. In diesem Falle wird die eingeschlossene
Luft, die etwa nach unten nicht gelangen kann, in besondere Entlüftungsrohre befördert,
die über das Hindernis hinwegkommen, während die Wasserrohre unter dem Hindernis
vorbeigeführt werden.
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5. Es werden zwei T-Stücke für jeden Heizkörper an den Leitungen überflüssig,
wenn man klappengedrosselte Wärmeaustauschgeräte ver-,vendet, welche von der ganzen
Wassermenge der Leitung, wenn auch gedrosselt, durchflossen werden.
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In Fig. 2 ist eine Anlage veranschaulicht, die eine bessere Ausnutzung
und eine weite Verwendbarkeit der oben beschriebenen Umlaufart mit einem niedrigeren
Verbrauch an Brennstoff ermöglicht.
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Auf Grund von Versuchen mit eingerichteten Anlagen hat man festgestellt,
daß in die Rücklaufleitung der Heizflüssigkeit Wärmeaustauschgeräte eingeschaltet
werden können, um die Wärme noch anderweitig für Heizzwecke auszunutzen.
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Bei der bereits beschriebenen Anlage, bei der die Wärmeaustauschgeräte
in Reihe eingeschaltet waren, ist das Gerät, das dem Kessel am nächsten liegt, einem
höheren Druck unterworfen als ein weiter entfernt liegendes. Bei einer derartigen
Anlage, hei der mehrere aufsteigendeLeitungen oder Gruppen von Leitungen einer oder
mehreren absteigenden Leitungen entsprechen und bei der die Wärmeaustauschgeräte
in den aufsteigenden Leitungen in Reihe eingeschaltet sind, werden auf der oder
den rückführenden Leitungen Hilfswärmeaustauscher eingeschaltet, welche die Wärme
mit geringerem Temperaturgefälle ausnutzen und somit die Einrichtungs- und Betriebskosten
herabsetzen.
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Nach dieser weiteren Ausführungsform der Erfindung können Hilfswärmeaustauscher
vorteilhaft verwendet werden, um eine Warmwasserspeicherung zu schaffen, die beispielsweise
für Badeanlagen oder für hygienisch-sanitäre Einrichtungen oder auch für Küchen-
oder Waschküchenspeicher verwendet werden können.
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Das Wasser, das aus dem Ausdehnungsbehälter kommt, hat eine wesentlich
niedrigere Temperatur als das, welches sich im Hauptkreislauf befindet. Es kann
z. B. eine Temperatur von nur 8o° C besitzen, welche für die Verwendung von Wärmeaustauschgeräten
ungenügend, aber für Hilfswärmeaustauscher durchaus genügend ist.
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In Fig. 2 sind i der Kessel und 2 die Vorlaufleitung, welche zu zwei
Leitungen 4 und 5 führt, von denen jede die Wärmeaustauschgeräte 6 und 6' speist.
Deren Rücklaufleitungen gehen in die Leitungen 7 und 7' über, welche sich in einer
gemeinsamen Leitung 8 vereinigen, die zum Ausdehnungsgefäß 9 führt. Von diesem geht
die absteigende Leitung io aus, an welcher die Hilfswärmeaustauscher in Reihe geschaltet
sind. Von den Wärmeaustauschgeräten geht die Rücklaufleitung 12 zum Kessel i zurück
und schließt somit den Kreislauf des Wassers.