FI88960B

FI88960B - Arrangement for transferring district heating to a hot water system

Info

Publication number: FI88960B
Application number: FI904608A
Authority: FI
Inventors: Walter Busskamp; Heinrich Lehmann; Arthur Lenk; Franz-Josef Loch
Original assignee: Steag Fernwaerme
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1993-04-15
Also published as: DK230790A; FI88960C; DK167509B1; DE3809893C2; EP0396627B1; DE3809893A1; EP0396627A1; DE58902337D1; DK230790D0; WO1989009368A1; FI904608A0

Abstract

An arrangement for transferring district heating to a water heating installation has at least two heat exchangers 10, 11 of identical size, shape and capacity, which are connected in parallel, both on the primary side 12, 13 and on the secondary side 14, 15, and are connected to a common cold water inlet KW and a common hot water outlet 30. The use of heat exchangers connected in parallel makes it possible to obtain highly efficient heat transfer from standardized heat exchangers of low capacity without the need for temperature-limiting safety devices (DIN 4753, 4747), thereby also reducing the installation costs. The heat exchangers 10, 11 in a hot water system are fitted side by side as one assembly in an installation frame. <IMAGE>

Description

1 88960 Järjestely kaukolämmön siirtämiseksi kuumavesijärjestelmään1 88960 Arrangement for transferring district heat to a hot water system

Keksintö kohdistuu järjestelyyn kaukolämmön siirtä-5 miseksi kuumavesi järjestelmään käsittäen lämmönvaihdin järjestelmän lämmön siirtämiseksi primääriltä kaukolämpöväli-aineelta sekundääriselle väliaineelle, ja kuumavesijärjes-telmään kuuluvan kierrätysjohdon, kuumavesijärjestelmään liitetyn kiertopumpun, ja lisäksi vähintään yhden kuuma-10 veden ulostulolämpötilan havainnoivan lämpötila-anturin sekä sulkulaitteen primääri- ja sekundäärikiertoja varten.The invention relates to an arrangement for transferring district heat to a hot water system, comprising a heat exchanger system for transferring heat from a primary district heating medium to a secondary medium, and a recirculation line for the hot water system, and for secondary cycles.

Tämän tyyppiset kaukolämmön siirtojärjestelyt ovat kaukolämpölaitosten ohella usein osa kaukolämpö-taloase-maa. Hyödyllisyysmallijulkaisusta DE-GM G 87 08 283 tun-15 netaan kaukolämmön siirtolaitteisto kompaktiaseman muodos sa, joka tehtaalla tai valmistajalla voidaan käytännössä esiasentaa ja siten valmistaa ja asentaa kustannuksia säästävästi. Kuumavesihuolto käytettäessä kaukolämpöä primäärisenä lämmönkanninaineena on ollut tähän saakka eten-20 kin suurten liitäntätehojen kohdalla, etenkin monen perheen talojen kuumavesihuollossa, sidoksissa monimutkaiseen ja siten kalliiseen tekniikkaan. DIN 4753:n tai 4747:n mukaan on lämmönvaihtimiin, joiden teho on yli 50 : : kW tai joiden vesisisältö ylittää 15 1, määrätty kalliit 25 varmuuslämpötilarajoittimet, jotka voidaan jättää pois . ' tehojen ja vesimäärien ollessa pienempiä. Tällaisten var- muuslämpötilarajoittimien kustannusosuus tehokkaiden kuumavesi järjestelmien kohdalla on niin suuri, että se ra-... joittaa tehokkaan siirtojärjestelmän kilpailukykyä kuuma- 30 vesialueella.In addition to district heating plants, these types of district heating transmission arrangements are often part of a district heating house. The utility model publication DE-GM G 87 08 283 discloses a district heating transmission system in the form of a compact station which can in practice be pre-assembled at the factory or by the manufacturer and thus be manufactured and installed in a cost-effective manner. Hot water supply using district heating as the primary heat carrier has so far been advanced even at high connection capacities, especially in the hot water supply of multi-family houses, tied to complex and thus expensive technology. According to DIN 4753 or 4747, heat exchangers with an output of more than 50: kW or with a water content of more than 15 l have expensive 25 safety temperature limiters, which can be omitted. 'with lower powers and water volumes. The cost share of such safety temperature limiters for efficient hot water systems is so high that it limits the competitiveness of an efficient transmission system in the hot water area.

Keksinnön tehtävänä on pienentää oleellisesti edel-: lä mainitun tyyppisten tehokkaiden siirtojärjestelyjen asennuskustannuksia noudattamalla kuitenkin tarkasti DIN normin mukaisia turvallisuusvaatimuksia.The object of the invention is to substantially reduce the installation costs of efficient transmission arrangements of the type mentioned above, while strictly complying with the safety requirements of the DIN standard.

2 88960 Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti siten, että lämmönvaihdinjärjestelmä koostuu vähintään kahdesta edullisesti yhtä suuresta ja tehokkaasta lämmönvaih-timesta, ja että kaikki lämmönvaihtimet on sekä primääri-5 että myös sekundääripuoleltaan kytketty rinnan, jolloin ne on liitetty yhteiseen kylmävedentulojohtoon sekä yhteiseen kuumaves i syöttöön.2,88960 This object is solved according to the invention in that the heat exchanger system consists of at least two preferably equal and efficient heat exchangers, and that all heat exchangers are connected in parallel on both the primary and secondary sides, whereby they are connected to a common cold water supply and a common hot water supply.

Keksinnön avulla yksinkertaisesti jaetaan toivottu kuumavesiteho vastaavalle määrälle rinnan kytkettyjä 10 lämmönvaihdinyksikköjä, jolloin mihinkään läpimenolämmön- vaihtimeen ei kohdistu enempää kuin DIN normin mukaan määrätyt enimmäisarvot. Tästä toimenpiteestä on lisäksi se etu, että eri kuumavesijärjestelmiä varten tarvittavia hyvin erilaisia tehoja voidaan hallita yhdellä ainoalla läm-15 mönvaihdinsuureella. Useita lämmönvaihtimia voidaan kytkeä yhteen rinnakkaisjärjestelynä pariston kanssa ja, kuten sinänsä patenttijulkaisusta DE-GM 87 08 283 on tunnettua, tukea mekaanisesti litteään kannatinkehykseen yhtenä ra-kenneyksikkönä. Keksintö paitsi johtaa huomattavaan asen-20 nuskustannusten laskuun varmuuslämpötilarajoittimien pois jättämisen ansiosta tehokkaissa järjestelmissä, sen avulla on myös mahdollista yksinkertaistaa järjestelmän komponentteja, etenkin lämmönvaihtimia. Voimassa olevia DIN-ohjeita noudatetaan keksinnön kehitellyissä suoritusmuo-25 doissa siten myös ilman varmuuslämpötilarajoitinta, koska kukin rinnan kytketyistä lämmönvaihtimista on suunniteltu tehoa < 50 kW ja enintään 15 l:n vesimäärää varten.By means of the invention, the desired hot water output is simply distributed to a corresponding number of heat exchanger units connected in parallel, whereby no through-heat exchanger is subjected to more than the maximum values specified according to the DIN standard. A further advantage of this measure is that the very different powers required for different hot water systems can be controlled with a single heat exchanger variable. Several heat exchangers can be connected together in parallel with the battery and, as is known per se from DE-GM 87 08 283, support mechanically to the flat support frame as a single structural unit. The invention not only results in a significant reduction in installation costs due to the omission of safety temperature limiters in efficient systems, it also makes it possible to simplify system components, especially heat exchangers. The valid DIN guidelines are thus followed in the developed embodiments of the invention, even without a safety temperature limiter, since each of the heat exchangers connected in parallel is designed for a capacity of <50 kW and a maximum water volume of 15 l.

Kierrätysjohto, joka haaroittuu välittömästi ennen kuumavesisyöttöjohdon viimeistä vedenottopaikkaa, on kek-30 sinnön kehitellyssä suoritusmuodossa johdettu takaisin ai noastaan yhden lämmönvaihdinjärjestelmän lämmönvaihtimen sisäänpäästöä varten.In the developed embodiment of the invention, the recirculation line, which branches immediately before the last water intake point of the hot water supply line, is returned for the inlet of only one heat exchanger system heat exchanger.

Keksinnön muut yksityiskohdat ja edut käyvät ilmi piirustuksessa seuraavassa kaavamaisesti esitetyn suori-35 tusmuotoesimerkin selityksestä.Other details and advantages of the invention will become apparent from the following description of an exemplary embodiment shown schematically in the drawing.

3 889603,88960

Piirustuksessa kuvio 1 kytkentäkaavio kaukolämpö-taloasemasta, joka on varustettu keksinnön mukaisella kuumavesijärjes-telmällä; 5 kuvio 2 kuva edestäpäin kuvion 1 mukaisen kuuma- vesijärjestelmän oleellisista komponenteista kan-natinkehykseen asennetuina; ja kuvio 3 sivukuva kuvion 2 mukaisesta järjestelystä.In the drawing, Fig. 1 is a circuit diagram of a district heating house station equipped with a hot water system according to the invention; Fig. 2 is a front view of the essential components of the hot water system of Fig. 1 mounted on a support frame; and Figure 3 is a side view of the arrangement of Figure 2.

10 Kuten kuvio 1 esittää, on veden kuumentamiseksi toimiva siirtojärjestely 1 ja kuumaveden lämmittämistä varten oleva siirtojärjestely 2 liitetty rinnan toisiinsa nähden kaukolämmön syöttö- ja paluujohtoihin 3 ja 4. Kuumaveden lämmityslaite 2 on esitetty katkoviivoin piirret- 15 tynä lohkona ja se voi olla suunniteltu ja sijoitettu edellä mainitun hyödyllisyysmallin yhteydessä selitetyllä tavalla. Myös kaukolämmön syöttö- ja paluujohtoihin 3 ja 4 asennetut varusteet ja mittauslaitteet ovat suoritusmuodoltaan perinteisiä.As shown in Fig. 1, the transfer arrangement 1 for heating water and the transfer arrangement 2 for heating hot water are connected in parallel with each other to the district heat supply and return lines 3 and 4. The hot water heating device 2 is shown as a dashed block and can be designed and arranged as explained in connection with the above utility model. The equipment and measuring devices installed in the district heating supply and return lines 3 and 4 are also conventional in embodiment.

20 Veden kuumentamiseksi toimiva siirtojärjestelmä 1 käsittää kuviossa 1 kuvatussa suoritusmuotoesimerkissä kaksi lämmönvaihdinta 10 ja 11, joiden primääripuolet 12 ja 13 ja kuumaveden läpivirtaamat sekundääripuolet 14 ja 15 on kytketty pareittain rinnakkain. Molempien lämmön-' 25 vaihtimien primääripuolen tulojohdot 16 ja 17 on liitetty tavallisen sulkuvarusteen kautta kaukolämmön syöttöjohtoon 3, ja primääripuolen poistojohdot 18 ja 19 on liitetty kumpikin oman säätövarusteen 20 ja 21 sekä yhteisen sulku-varusteen välityksellä kaukolämmön paluujohtoon 4.In the exemplary embodiment illustrated in Fig. 1, the water heating transfer system 1 comprises two heat exchangers 10 and 11, the primary sides 12 and 13 and the secondary sides 14 and 15 of hot water flowing are connected in pairs in parallel. Both heat 'exchangers 25 on the primary input lines 16 and 17 are connected via a common sulkuvarusteen district heating supply pipe 3, the primary side and the discharge lines 18 and 19 are connected through their respective säätövarusteen 20 and 21, and the common sulkuvarusteen district heating return line 4.

30 Kuumavesijärjestelmässä on kylmävesisyöttöjohto KW30 The hot water system has a cold water supply line KW

käsittäen yhdistetyn suorajuoksu-vastaventtiilin 23. Venttiilin 23 takana kylmävesijohto KW haarautuu kahteen haaraan 24 ja 25, jotka on liitetty molempien rinnakkaisten lämmönvaihtimien 10 ja 11 sekundääripuolten 14 tai 15 tu- 35 lojohtoihin. Molempiin kylmävesihaaroihin 24 ja 25 on si- 4 88960 joitettu sopivat säätövarusteet 26, 27 suhteellisten läpi-virtausmäärien alustavaksi tasoittamiseksi.comprising a combined direct flow check valve 23. Behind the valve 23, the cold water line KW branches into two branches 24 and 25 connected to the supply lines 14 or 15 of the secondary sides of both parallel heat exchangers 10 and 11. Appropriate control devices 26, 27 are provided in both cold water branches 24 and 25 for the preliminary smoothing of the relative flow rates.

Rinnakkain kytkettyjen lämmönvaihtimien sekundääri-puolten 14 ja 15 poistojohdot 28 ja 29 laskevat yhteiseen 5 lämminvesisyöttöjohtoon 30. Lämminvesisyöttöjohdon kautta syötetään liitettyjä kuumavedenottokohtia 31a, 31b... 31n kuumavedellä. Ennen kuumavesijohdossa viimeistä vedenotto-kohtaa 3In haarautuu kuumavesisyöttöjohdosta 30 kierrätys-johto 32, joka on johdettu takaisin toisen lämmönvaihtimen 10 10 sekundääripuolen 14 tulojohtoon 33. Kuumavettä kierrä tetään kiertopumpun 34 avulla johdon 32, sekundääripuolen 14 ja kuumavesisyöttöjohdon 30 läpi, jotta kuumaa vettä on saatavilla kullakin vedenottokohdalla 31a ... 31n käytännössä ilman viiveitä.The discharge lines 28 and 29 of the secondary sides 14 and 15 of the heat exchangers connected in parallel down to the common hot water supply line 30. The connected hot water intake points 31a, 31b ... 31n are supplied with hot water via the hot water supply line. Before the hot water conduit last water intake point 3in branches off the hot water supply line 30 recycling line 32, which is guided back to the second heat exchanger October 10 the secondary side 14 of inlet conduit 33. The hot water is rotate by means of VED circulation pump 34 line 32, the secondary passageway 14 and the hot water supply line 30, so that hot water is available at each at the water intake point 31a ... 31n practically without delays.

15 Kunkin lämmönvaihtimen 10 tai 11 sekundääripuolen poistojohtoon 28 tai 29 sijoitettu lämpötila-anturi 36 tai 37 toimii kuvatussa suoritusmuotoesimerkissä niihin kuuluvien säätöarmatuurien 20 tai 21 kanssa yhdessä siten, että kaukolämpövällaineen sopivan läpivirtaussäädön avulla voi-20 daan säätää asetuslämpötila kussakin poistojohdossa 28 tai 29.15, each of the heat exchanger 10 or 11 of the secondary discharge line 28 or 29 positioned in the temperature sensor 36 or 37 is illustrated in the example embodiment 20 or 21, säätöarmatuurien the associated together in such a way that kaukolämpövällaineen through a suitable flow control means may 20 be adjusts the set temperature in each outlet line 28 or 29.

Säätövarusteiden 26 tai 27 alustava säätäminen laitteen 1 käyttöönoton yhteydessä riittää koko järjestelmässä rinnan kytkettyjen lämmönvaihtimien 10 ja 11 teho-25 osuuksien jakamiseen. Laite 1 toimii yllättäen lämmönvaih-timineen 10 ja 11 rinnakkaiskäytössä täysin tasattuna koko tehoalueen yli ilman, että tarvitaan erityisiä paineenta-saustoimenpiteitä lämmönvaihtimien 10 ja 11 sekundääri-puolten poistojohdoissa 28 tai 29.Preliminary adjustment of the control devices 26 or 27 during the commissioning of the device 1 is sufficient to divide the power-25 portions of the heat exchangers 10 and 11 connected in parallel throughout the system. Surprisingly, the device 1 operates in parallel with its heat exchangers 10 and 11, fully balanced over the entire power range, without the need for special pressure relief measures in the exhaust lines 28 or 29 of the secondary sides of the heat exchangers 10 and 11.

30 Kuviot 2 ja 3 havainnollistavat kaavamaisesti läm mönsiirtoon osallistuvien siirtojärjestelyn 1 komponenttien asennusta kaukolämpö-taloaseman litteään kannatinke-hykseen. On selvää, että kuumavedenlämmityslaite 2 voidaan sijoittaa ylimääräiseen, viereiseen asennuskehykseen tai s 88960 samaan kehykseen 40, kuten edellä mainitussa hyödyllisyys-mallissa on selitetty.Figures 2 and 3 schematically illustrate the installation of the components of the transmission arrangement 1 involved in the heat transfer in the flat support frame of the district heating house station. It is clear that the hot water heater 2 can be placed in an additional, adjacent mounting frame or s 88960 in the same frame 40, as explained in the above-mentioned utility model.

Kuvioiden 2 ja 3 mukaisessa asennusesimerkissä on molemmat lämmönvaihtimet 10 ja 11 sijoitettu kannatinke-5 hyksen 40 eteen yhdelle puolelle vierekkäin ja niitä kannattaa sopiva tuki 41. Ne on sijoitettu yhdessä talo-aseman muiden toimintakomponenttien kanssa verraten tiiviin, piirustuksessa ei-kuvatun suojuksen alle. Samalla tavoin voidaan myös mielivaltainen suurehko lukumäärä läm-10 mönvaihtimia asennetaa pariston tapaan vierekkäin tai peräkkäin. Lämmönvaihtimien 10 ja 11 rinnakkaisiin tulo- ja poistojohtoihin liitetyt johtohaarat on kuvioissa 2 ja 3 kuvattu epätäydellisesti. Niiden rakenteelliselle sulautumiselle kokonaisjärjestelyyn sekä niiden suoritusmuodol-15 le, kuten ammattimiehelle on tunnettua, ei ole mitään erityisiä rajoituksia; ne voidaan valita sen hetkisten paikallisten ehtojen mukaan.In the installation example according to Figures 2 and 3, both heat exchangers 10 and 11 are arranged in front of the support frame 5 on one side next to each other and are supported by a suitable support 41. In the same way, an arbitrarily large number of heat exchangers can also be installed side by side or in series, like a battery. The lead branches connected to the parallel inlet and outlet lines of the heat exchangers 10 and 11 are incompletely illustrated in Figures 2 and 3. There are no particular limitations on their structural integration into the overall arrangement as well as their embodiment, as is known to those skilled in the art; they can be selected according to current local conditions.

Yksittäiskomponentit ovat rakenteeltaan perinteisiä ja niitä voidaan yksinkertaistaa rinnan kytkettyjen läm-20 mönvaihdinyksikköjen 10 ja 11 standardisoinnin pohjalta ongelmitta. Tällä tavoin voidaan varastointia yksinkertaistaa ja tehdä halvemmaksi, ja myös teholtaan laajoissa rajoissa vaihtelevia kaukolämpö-siirtoasemia voidaan toteuttaa moduulirakenneperiaatteella. Lämmönvaihtimina 10 ; 25 tai 11 ovat ns. putki-putkessa-lämmönvaihtimet osoittautu neet hyviksi, joita on sellaisinaan yleisesti saatavilla. Keksintö ei kuitenkaan rajoitu tähän erityiseen suoritusmuotoon. Sama koskee myös kokonais järjestelyn 1 ja sen liitoselementtien muita selitettyjä yksittäiskomponentte-30 ja.The individual components are conventional in design and can be simplified on the basis of the standardization of the heat exchanger units 10 and 11 connected in parallel without any problems. In this way, storage can be simplified and made cheaper, and district heating transfer stations with a wide range of power can also be implemented on the principle of modular construction. As heat exchangers 10; 25 or 11 are the so-called. tube-in-tube heat exchangers have proven to be good and are widely available as such. However, the invention is not limited to this particular embodiment. The same applies to the overall arrangement 1 and its other described individual components 30 and its connecting elements.

Claims

6 889 6ϋ

An arrangement for transferring district heat to a hot water-5 system, comprising a heat exchanger system for transferring heat from a primary district heating medium to a secondary medium, a hot water circuit (32), a circulating pump (34) connected to the hot water system, and at least one shut-off devices for primary and secondary circuits, where the primary district heating medium can reach temperatures above 110 ° C, characterized in that the heat exchanger system consists of at least two heat-15 exchangers (10,11) of substantially the same size and power, and that the heat exchangers is connected in parallel to each other on both the primary side (12, 13) and the secondary side (14, 15) and is permanently connected in parallel to only one common cold water supply line 20 (30), whereby Control devices (26, 27) for flow compensation are located in the supply branch (24, 25) leading from the cold water supply line (KW) to the heat exchangers (10, 11) connected in parallel, and each heat exchanger (10, 11) of the heat exchanger system is designed for <50 kW For a capacity of 25 and a maximum water volume of 15 l, and a cold water supply line (KW), a combined direct-flow non-return valve (23) is arranged in front of the supply branches (24, 25).

2. claimed in claim 1 arrangement, characterized in that each of the heat exchanger 30 (10, 11) is connected to the secondary side of the hot water out of the inlet temperature of the measuring sensor (36, 37) which is connected to the heat exchanger, the primary side outlet duct (18, 19) disposed to the adjusting device (20, 21).

Arrangement according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the recirculation line (32) 7 88960 is connected only to the inlet line (33) of the second permanently connected heat exchanger (10, 11) in parallel.

Arrangement according to one of Claims 1 to 3, characterized in that all the heat exchangers 5 (10, 11) are mounted as batteries in parallel in space, and connected as a mechanically stable unit and covered together by a cover. β 88960