EP0131691B1

EP0131691B1 - Anlage zur Warmwassererzeugung

Info

Publication number: EP0131691B1
Application number: EP84103667A
Authority: EP
Inventors: László Bonta; Lásló Piry; Péter Takács; Miklós Tóth; Ferenc Mezö; József Lantos
Original assignee: GANZ DANUBIUS Hajo- es Darugyar
Current assignee: GANZ DANUBIUS HAJO- ES DARUGYAR
Priority date: 1983-07-13
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1988-09-07
Also published as: EP0131691A3; EP0131691A2; HU187948B; DE3473916D1; HUT34254A; ATE37081T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Warmwassererzeugung.
In den letzten Jahren wurde das Energieproblem überall auf der Welt immer größer. Es ist ein allgemeines Ziel, solche Lösungen zu finden, die Energie ersparen, bzw. die bisher ungenutzte Abfallenergie ausnutzen. Diese Abfallenergie entsteht im allgemeinen während des Betriebes der Produktionseinheiten auf verschiedenem Temperaturniveau und in unterschiedlicher Form.
In Ländern, wo ein bedeutender Teil der industriellen elektrischen Energie zur Herstellung von Druckluft benutzt wird, kann durch Umwandlung der Kompressionsarbeit in Wärme erhebliche Energie eingespart werden.
Bei der Nutzung des Wärmeinhaltes der Druckluft ist davon auszugehen, daß in den herkömmlichen Kompressorkühlwassersystemen die Austrittstemperatur des Kühlwassers nahezu 100° C erreichen kann. Die Temperaturdifferenz zwischen Eintritts- und Austrittstemperatur des Kühlwassers ermöglicht mit Hilfe von speziellen Wärmeaustauschern 80 % des Wärmeinhaltes des Kühlwassers zurückzugewinnen. Bisher ist aber kein einheitliches System für die Verbindung von Rohren und Apparaten des Warmwasser erzeugenden Systems verwendet worden, sondern solche Systeme wurden jeweils den örtlichen Umständen entsprechend mit örtlicher Montagearbeit an bereits vorhandenen Kompressoren angepaßt, wobei die Möglichkeiten des vorhandenen Gebäudes ausgenutzt wurden oder ein neuer Gebäudeteil errichtet wurde. Eine derartige Aulage in Verbindung mit einem Dieselgenerator ist aus der DE-A-3 044 666 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist deshalb, eine Warmwassererzeugungsanlage so auszubilden, daß sie als eine Einheit leicht transportierbar und schnell aufstellbar und an die jeweiligen örtlichen Verhältnisse anpaßbar ist, wobei vorhandene Warmwasser-, Kaltwasser- und Druckluftanschlüsse direkt verwendbar sind.
Diese Aufgabe wird mit einer Anlage gelöst, die versehen ist mit einem Kompressor, einem ersten Wärmetauscher und einem zweiten, mit einer Rückkühlvorrichtung verbundenen Wärmetauscher, einem über den Kompressor, die Primärseite des ersten Wärmetauschers, den zweiten Wärmetauscher und einen Nachkühler geführten Kühlwasserkreislauf, sowie mit einem über die Sekundärseite des ersten Wärmetauschers geführten Warmwasserkreislauf, in dem ein Warmwasserspeicher und ein mit dem ersten Wärmetauscher parallelgeschalteter, in Abhängigkeit der gewünschten Temperatur elektrisch beheizter dritter Wärmetauscher vorgesehen ist, wobei der erste, zweite und dritte Wärmetauscher sowie der Nachkühler und die sie verbindenden Leitungen des Kühlwasserkreislaufes und des Warmwasserkreislaufes eine bauliche Einheit bilden, die in einem Container untergebracht ist, dessen Wandung mit Anschlußstutzen für den außerhalb des Containers angeordneten Kompressor, den Warmwasserspeicher und die Rückkühlvorrichtung versehen ist.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist somit die Unterbringung des Systems in einem Container und auf diese Weise die Bildung einer Einheit, wobei die Warmwassererzeugung des wassergekühlten Kompressors und die des elektrischen Wärmetauschers in Abhängigkeit von der konstanten Temperatur des Warmwasserbedarfes automatisch in Reihe oder parallel geschaltet sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Anlage so gebaut sein, daß der elektrisch beheizte dritte Wärmetauscher an die den Austrittsstutzen des ersten Wärmetauschers verlassende, zum Warmwasserspeicher führende Leitung angeschlossen ist, und daß der dritte Wärmetauscher in Betrieb setzbar ist, wenn die Temperatur des durch die Leitung zum Verbraucher fließenden Wassers nicht den gewünschten Wert erreicht.
Es hat sich aber auch als vorteilhaft erwiesen, die erfindungsgemäße Anlage so auszugestalten, daß die Temperatur des im Warmwasserspeicher gespeicherten Warmwassers mit Hilfe des dritten Wärmetauschers vom Betrieb des Kompressors unabhängig und konstant haltbar ist.
Die folgenden Vorteile werden erreicht
Die Anlage kann in großer Serie hergestellt werden ; der Transport ist einfach und sicher ;

der Container kann auf einer Fläche einfach aufgestellt werden ;
die im Container enthaltene Anlage kann nach Anschließen der Rohranschlüsse und elektrischen Kabelanschlüsse sofort in Betrieb gesetzt werden ;
der Container kann sogar im Freien aufgestellt werden, benötigt also kein spezielles Gebäude ;
das Kühlwassersystem eines Kompressors oder einer Kompressorenanlage läßt sich hermetisch abschließen, so daß sich in den Kompressoren kein Wasserstein bildet und kein Zusatzwasserbedarf auftritt ;
der mobile Container läßt sich insbesondere auf Baustellen zur Erzeugung von Warmwasser und mit einem etwas geringerem Wirkungsgrad auch für Heizzwecke einsetzen ; der eingebaute Wärmetauscher ermöglicht bei minimalem Energieverbrauch den Frostschutz der ganzen Anlage und der daran angeschlossenen Kompressoren bei Betriebsruhe, wodurch insbesondere im Winterbetrieb die notwendigen Anlauftemperaturen gesichert sind.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung in Form eines Schaltschemas dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Außerhalb eines Containers 1 - der in der Zeichnung schematisch mit gestrichelter Linie dargestellt ist - sind ein wassergekühlter Kompressor 2, ein Warmwasserspeicher 3 und eine Rückkühlvorrichtung 4 angeordnet. An den Ausgang I des Kompressors 2 ist über eine Leitung 5 die Primärseite eines ersten Wärmetauschers 6 angeschlossen. Der Wärmetauscher 6 steht sekundärseitig mit einer Pumpe 7 in Verbindung, die über eine Leitung 8 an das Wassernetz 9 angeschlossen ist. Der Wärmetauscher 6 ist primärseitig über eine Leitung 10 mit einem zweiten Wärmetauscher 11 in Reihe geschaltet. Die andere Seite des Wärmetauschers 11 ist über eine Leitung 13 mit dem Wasserbecken 12 der Rückkühlvorrichtung 4 verbunden. In die Leitung 13 ist eine Pumpe 14 eingebaut. Von dem Wärmetauscher 11 führt eine Leitung 15 in das Wasserbecken 12. Die Funktion der Rückkühlvorrichtung 4 wird durch einen Kühlturm 16 gesichert.
Aus dem zweiten Wärmetauscher 11 führt eine Leitung 17 über einen Nachkühler 18 zurück in den Kompressor 2. In den Nachkühler 18 gelangt die Druckluft von dem Kompressor 2 über eine Leitung 19. Die Druckluft wird aus dem Nachkühler 18 über eine Leitung 20 entfernt.
Aus dem ersten Wärmetauscher 6 führt sekundärseitig eine Leitung 21 zu den Warmwasserverbrauchern. Zwischen den Leitungen 8 und 21 ist vor dem Warmwasserspeicher 3 ein elektrisch beheizter Wärmetauscher 22 vorgesehen, der zum Wärmetauscher 6 parallel liegt. Sämtliche Wärmetauscher 6, 11 und 22 werden mit Hilfe von Reglern 23 und 24 automatisch betätigt. Der Regler 24 betätigt das Ventil 25.
Die erfindungsgemäße Warmwasser erzeugende Anlage arbeitet wie folgt:
Der mit einem Elektromotor betriebene wassergekühlte Kompressor 2 nimmt im Ladebetrieb elektrische Energie aus dem Netz auf. Das aus dem Kompressor 2 durch die Leitung 5 austretende Wasser gelangt mit einer Temperatur von ungefähr 90° C zur Primärseite des Wärmetauschers 6, aus dem sekundärseitig Wasser durch die Leitung 21 mit einer Temperatur von ungefähr 45° C den Verbrauchern zuströmt. Auf der Sekundärseite des ersten Wärmetauschers 6 wälzt die Pumpe 7 das von dem Wassernetz 9 durch die Leitung 8 ankommende Kaltwasser um. Das primärseitig aus dem ersten Wärmetauscher 6 austretende Wasser mit einer Temperatur von 45° C gelangt durch die Leitung 10 in den zweiten Wärmetauscher 11, von wo es mit einer Temperatur von ungefähr 35° C durch die Leitung 17 in den Kompressor 2 zurückkehrt. Das Abkühlen des Wassers in dem Wärmetauscher 11 erfolgt durch das aus dem Wasserbecken 12 der Rückkühlvorrichtung 4 durch die Leitung 13 mit Hilfe der Pumpe 14 umgewälzte Kühlwasser. Das aus dem zweiten Wärmetauscher 11 ausfließende Wasser strömt durch die Leitung 15 in das Wasserbecken 12 zurück.
Die in die Leitung 17 eingebaute Pumpe 26 wälzt in Abhängigkeit von der Stellung des in die Leitung 17 eingebauten, durch den Regler 24 betätigten Ventils 25 durch den Nachkühler 18 und durch die Kühlrohre des Kompressors 2 die Wassermenge um, die zu der Austrittstemperatur von 90° C des durch die Leitung 5 austretenden Wassers gehört. Falls in dem Wärmetauscher 6 keine Wärmeübertragung zustandekommt, wird das Abkühlen der ganzen Wassermenge des Kompressors durch den Wärmetauscher 11 verwirklicht.
Der elektrische Wärmetauscher 22 tritt dann in Betrieb, wenn die Temperatur des durch die Leitung 21 zu dem Verbraucher fließenden Wassers nicht den gewünschte Temperaturwert erreicht.
Das Volumen des an das äußere Netz angeschlossenen Warmwasserspeichers 3 und die Fördermenge der Pumpen 7, 14, 26 und 27 werden derart bemessen bzw. sind so an die periodische Warmwasserentnahme angepaßt, daß der erste Wärmetauscher 6 immer kaltes Wasser aus dem Netz bekommt.
In der Nacht schaltet sich - von dem Betrieb des Kompressors 2 unabhängig oder mit diesem parallel - der elektrische Wärmetauscher 22 ein, der die zum Leistungsumfang gehörende Warmwassermenge erzeugt.
Das Warmwasser erzeugende System ist an den folgenden Stellen an den Container angeschlossen :

I. Eintrittspunkt des Kühlwassers aus dem Kompressor,
II. Austrittspunkt des Verbrauchswarmwassers,
111. Eintrittspunkt des Kaltwassers aus dem Netz,
IV. Eintrittspunkt des Kaltwassers in den Kompressor,
V. Eintrittspunkt der Druckluft,
Vl. Austrittspunkt der Druckluft,
VII. Eintrittspunkt des Kühlwassers des Wärmetauschers,
VIII. Austrittspunkt des Kühlwassers des Wärmetauschers.

Claims

1. Anlage zur Warmwassererzeugung mit einem Kompressor (2) einem ersten Wärmetauscher (6) und einem zweiten, mit einer Rückkühlvorrichtung (4) verbundenen Wärmetauscher (11), einem über den Kompressor (2), die Primärseite des ersten Wärmetauschers (6), den zweiten Wärmetauscher (11) und einen Nachkühler (18) geführten Kühlwasserkreislauf (5, 10, 17), sowie mit einem über die Sekundärseite des ersten Wärmetauschers (6) geführten Warmwasserkreislauf (8. 21), in dem ein Warmwasserspeicher (3) und ein mit dem ersten Wärmetauscher (6) parallelgeschalteter, in Abhängigkeit der gewünschten Temperatur elektrisch beheizter dritter Wärmetauscher (22) vorgesehen ist, wobei der erste, zweite und dritte Wärmetauscher (6, 11, 22) sowie der Nachkühler (18) und die sie verbindenden Leitungen des Kühlwasserkreislaufes und des Warmwasserkreislaufes eine bauliche Einheit bilden, die in einem Container (1) untergebracht ist, dessen Wandung mit Anschlußstutzen (I-VIII) für den außerhalb des Containers (1) angeordneten Kompressor (2), den Warmwasserspeicher (3) und die Rückkühlvorrichtung (4) versehen ist.

2. Anlage zur Warmwassererzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch beheizte dritte Wärmetauscher (22) an die den Austrittsstutzen (11) des ersten Wärmetauschers (6) verlassende, zum Warmwasserspeicher (3) führende Leitung (21) angeschlossen ist, und daß der dritte Wärmetauscher (22) in Betrieb setzbar ist, wenn die Temperatur des durch die Leitung (21) zum Verbraucher fließenden Wassers nicht den gewünschten Wert erreicht.

3. Anlage zur Warmwassererzeugung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des im Warmwasserspeicher (3) gespeicherten Warmwassers mit Hilfe des dritten Wärmetauschers (22) vom Betrieb des Kompressors (2) unabhängig und konstant haltbar ist.