NL8600246A

NL8600246A - Inrichting voor het vereffenen van temperatuurschommelingen in een warmtemedium.

Info

Publication number: NL8600246A
Application number: NL8600246A
Authority: NL
Original assignee: Atag Bv Apparatenfab
Priority date: 1986-01-31
Filing date: 1986-01-31
Publication date: 1987-08-17

Description

T/Atag-50 INRICHTING VOOR HET VEREFFENEN VAN TEMPERATUURSCHOMMELINGEN IN EEN WARMTE MEDIUM.

De uitvinding heeft betrekking op een verwarmingsinrichting omvattende een warmtemediura-kringloopleiding, een in de kringloopleiding opgenomen eerste warmtewisselaar voor het door het warmtemedium opnemen van warmte uit verbrandingsgas-5 sen van een brander, een in de kringloopleiding opgenomen tweede, tapwater-warmtewisselaar voor het aan tapwater overdragen van warmte uit het warmtemedium, en een besturingsin-richting voor het besturen van de werking van de brander.

Een dergelijke verwarmingsinrichting is algemeen be-10 kend in de toepassing voor huisverwarming. Aangezien het warme tapwater een constante temperatuur moet hebben, is het bekend om bij dergelijke verwarmingsinrichtingen de brander uit te voeren als een modulerende brander, waarvan de belasting geregeld wordt in relatie tot de temperatuur van het tapwater 15 bij het verlaten van de tweede, tapwater-warmtewisselaar. Een modulerende brander en de regeling daarvoor is kostbaar. Bovendien is het zeer moeilijk om een modulerende brander over een belangrijk deel van zijn regelgebied met een aanvaardbaar rendement te laten werken.

20 De uitvinding beoogt een verwarmingsinrichting van de in de aanhef omschreven soort te verschaffen die tapwater met een constante temperatuur kan leveren, eenvoudig is en met een hoog rendement kan werken.

Bij een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding 25 wordt dit bereikt doordat de besturingsinrichting de brander volgens een aan/uit cyclus bestuurt, doordat in de kringloopleiding tussen de eerste en tweede warmtewisselaar een restrictie is opgenomen en over de restrictie een reservoir is aangesloten, waarbij het reservoir een irihoud heeft die de 30 grootte-orde heeft van het produkt van het warmtemediumdebiet en de periodeduur van de aan/uit cyclus. Een aan/uit geregelde brander en de regeling daarvoor is zeer eenvoudig en kan ^ -X , Λ . *

' J

2 goed op een maximaal rendement worden ingesteld. Door toepassing van de restrictie en het reservoir volgens de uitvinding wordt bereikt dat de periodische temperatuurwisseling in het de eerste warmtewisselaar verlatende warmtemedium kunnen wor-5 den vereffend tot een nagenoeg constante temperatuur aan de ingang van de tweede warmtewisselaar.

Bij een geschikte aan/uit cyclus van de brander krijgt het temperatuurverloop van het warmtemedium bij het verlaten van de eerste warmtewisselaar nagenoeg een sinusvorm. Volgens 10 de uitvinding wordt hierbij een binnen zeer nauwe grenzen constante temperatuur bij de ingang van de tweede warmtewisselaar bereikt doordat de restrictie een zodanige grootte heeftj dat deze de helft.van het warmtemediumdebiet doorlaat en doordat het reservoir een inhoud heeft die gelijk is aan een kwart van 15 het produkt van het warmtemediumdebiet en de periodeduur van de aan/uit cyclus. De temperatuur van het warmtemedium dat door het reservoir is gestroomd vertoont hierdoor een fasever-schuiving van 180" met de temperatuur van het warmtemedium dat direkt door de restrictie is gestroomd. Door het mengen van 20 deze twee stromen wordt een mengstroom met een constante temperatuur verkregen.

Bij een sterk van de sinusvorm afwijkend temperatuur-verloop kan toch een constante temperatuur worden bereikt wanneer volgens de uitvinding de restrictie een afsluiting vormt 25 en het reservoir een inhoud heeft die gelijk is aan het produkt van het warmtemediumdebiet en de periodeduur van de aan/ /uit cyclus. Bij deze uitvoering van de uitvindingsgedachte wordt de warmtemediumstroom in het reservoir gemengd tot een constante temperatuur.

30 De uitvinding betreft en verschaft eveneens in het al gemeen een inrichting voor het vereffenen van temperatuurschommelingen in een door een leiding stromend warmtemedium,' waarbij deze een in de leiding opgenomen stromingsrestrictie omvat en een de restrictie overbruggende omloopleiding met 35 een warmtemediumreservoir.

De uitvinding zal hierna nader uiteen worden gezet aan de hand van de bijgevoegde tekeningen.

.. ·. -··· * * · ' , - -i v o 3

Pig. 1 toont schematisch, een tapwater—warmtewisselaar waarbij de uitvinding is toegepast.

Pig. 2 toont een temperatuurkromme.

Pig. 3 toont een huisverwarmingsinstallatie, waarin 5 de inrichting voor het vereffenen van temperatuurschommelingen volgens de uitvinding is toegepast.

De verwarmingsinrichting 1 omvat een kringloopleiding 2 voor een warmtemedium. In de kringloopleiding 2 is een ketel 3 opgenomen. Het warmtemedium in de kringloopleiding stroomt 10 in de ketel. 3 door een warmtewisselaar 4, waar dit medium warmte opneemt uit verbrandingsgassen afkomstig van een brander 5. Aan de brander 5 wordt gas toegevoerd via een kraan 6 welke door een niet nader getoonde besturing in- of uitgeschakeld wordt. De brander wordt dus volgens een aan/uit cyclus 15 bestuurd. In de kringloopleiding 2 is een pomp 7 opgenomen voor het transport van het warmtemedium door de kringloop.

Vanwege de aan/uit regeling van de brander varieert de temperatuur van het de warmtewisselaar 4 verlatende warmtemedium met een periode overeenkomend met die van de aan/uit 20 regeling. In fig. 2 is deze mediumtemperatuur T als functie van de tijd t schematisch weergegeven. De periode van de aan/ /uit cyclus is aangegeven met tp.

De verwarmingsinrichting 1 omvat verder een tweede, tapwater-warmtewisselaar 10. In deze warmtewisselaar wordt 25 koud leidingwater via een leiding 12 toegevoerd en wordt warm tapwater via de leiding 11 afgevoerd. In de warmtewisselaar 10 is een spiraal 13 opgenomen die doorstroomd wordt door warmtemedium uit de kringloopleiding 2.

Volgens de uitvinding is tussen de warmtewisselaar 4 30 en de tapwater-warmtewisselaar 10 in de leiding 2 een restrictie 15 opgenomen en is over de restrictie 15 een reservoir 16 aangesloten.

Wanneer de temperatuur een, zoals in fig. 2 weergegeven, ongeveer sinusvormig verloop heeft, is de restrictie 15 35 zodanig gedimensioneerd dat de helft van de volumestroom in de leiding 2 door de restrictie 15 stroomt en de andere helft door het reservoir 16. Verder heeft het reservoir 16 een in-houd die gelijk is aan het volume dat in een kwart van de pe- Λ Λ ^ * * · *

* . .... . J

i» Ό 4 riode tp door de leiding 2 stroomt, ofwel gelijk aan het volume dat in een halve periode- tp door de restrictie 15 stroomt.

Dit heeft tot gevolg dat medium dat het reservoir 16 binnenstroomt, precies een halve periode tp later dit reser-5 voir 16 weer verlaat. De temperatuur van het het reservoir 16 verlatende medium heeft daardoor een halve periode fase-ach-terstand ten opzichte van het medium dat direkt door de restrictie 15 is gestroomd. In het mengpunt 17 mengen deze stromen tot de constante gemiddelde temperatuur.

10 In fig. 2 is dit nader verduidelijkt. Op tijdstip t2 heeft in het mengpunt het medium dat direkt door de restrictie 15 is gestroomd de temperatuur T2, terwijl het medium dat uit het reservoir komt, daar op tijdstip tl, een halve periode eerder is binnengestroomd, en dus de temperatuur Tl heeft. 15 Deze temperaturen Tl en T2 liggen symmetrisch ten opzichte van de gemiddelde temperatuur Tg en mengen dus tot de gemiddelde temperatuur Tg, aangezien beide stromen even groot zijn.

Het spreekt vanzelf dat het reservoir 16 zodanig is uitgevoerd dat hierin geen menging optreedt. Dit kan op beken-20 de wijze worden bereikt door daarin een pijpenbundel op te nemen of dit reservoir uit te voeren als een leidingspiraal.

De inrichting 20 van fig. 3 omvat een ketel 21 waarin een brander 24 en een warmtewisselaar 25 is opgenomen. Door de brander 24 en de warmtewisselaar 25 verwarmd medium ver-25 laat de ketel 21 door de leiding 22. Het warmtemedium wordt toegevoerd aan warmteverbruikers, die bijvoorbeeld radiatoren of convectoren 23 kunnen zijn. Weer afgekoeld warmtemedium wordt teruggevoerd naar de ketel 21.

De brander 24 wordt aan/uit geregeld, zodat het de ke-30 tel verlatende warmtemedium een wisselende temperatuur heeft.

In de leiding 22 is een inrichting 30 volgens de uitvinding. voor het vereffenen van de temperatuurschommelingen in het door de leiding stromend warmtemedium opgenomen. De inrichting 30 omvat een als bedienbare afsluiter 26 uitgevoerde 35 stromingsrestrictie en een de afsluiter 26 overbruggende om-loopleiding met een warmtemediumreservoir 27. Dit reservoir 27 is uitgevoerd als een mengvat. Dat wil zeggen dat het in het reservoir binnenstromende medium gelijkmatig wordt ge- λ "> Λ Λ -) i :-¾ pi 1 *. a } ) J Λ β W ·*. V V :> v 5 mengd met het reeds in het reservoir aanwezige medium. Het reservoir 27 heeft een inhoud'die gelijk is aan het produkt van het warmtemediuradebiet in de leiding 22 en de periodeduur van de temperatuurschommelingen. In die gevallen waarin het ge-5 wenst is om aan de warmteverbruikers 23 een constante temperatuur toe te voeren, wordt de afsluiter 26 geheel gesloten en zal aan de uitlaat van het reservoir 27 het warmtemedium een constante temperatuur vertonen.

Wanneer het reservoir 27 een kleinere inhoud heeft en 10 uitgevoerd is als niet-mengend reservoir, kan in een ander toepassingsgeval met behulp van de door de afsluiter 26 gevormde instelbare restrictie op de mengplaats 28 een minimale temperatuurschommeling worden ingesteld. De doorstroomtijd van het warmtemedium door het reservoir 27 hangt af van de 15 hoeveelheid medium, overeenkomstig de instelling van de afsluiter 26. Wanneer een grote hoeveelheid door het reservoir 27 stroomt zal de fasëverschuiving in het temperatuurverloop aan de uitlaat van het reservoir 27 kleiner zijn dan wanneer een kleine hoeveelheid warmtemedium door het reservoir 27 20 wordt geleid. Door het instelbare faseverschil in het temperatuurverloop van de warmtemediumstroom door de afsluiter 26 en door het reservoir 27 kan op deze wijze een slechts weinig schommelende temperatuur worden bereikt, zelfs wanneer het temperatuurverloop een sterk van een sinus afwijkend gedrag 25 vertoont.

Claims

1. Verwarmingsinrichting omvattende een warmtemedium-kringloopleiding, een in de kringloopleiding opgenomen eerste warmtewisselaar voor het door het warmtemedium opnemen van warmte uit verbrandingsgassen van een brander, een in de 5 kringloopleiding opgenomen tweede, tapwater-warmtewisselaar voor het aan· tapwater over drag en van warmte uit het warmtemedium, en een besturingsinrichting voor het besturen van de werking van de brander, met het kenmerk, dat de besturing sinrichting de brander volgens een aan/uit cyclus be- 10 stuurt, dat in de kringloopleiding tussen de eerste en tweede warmtewisselaar een restrictie is opgenomen en over de restrictie een reservoir is aangesloten, waarbij het reservoir een inhoud heeft die de grootte-orde heeft van het produkt van het. warmtemediumdebiet en de periodeduur van de aan/uit 15 cyclus.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de restrictie een zodanige grootte heeft, dat deze de helft van het warmtemediumdebiet doorlaat en dat het reservoir een inhoud heeft die gelijk is aan een kwart van het 20 produkt van het warmtemediumdebiet en de periodeduur van de aan/uit cyclus.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de restrictie een afsluiting vormt en dat het reservoir een inhoud heeft die gelijk is aan het produkt van het 25 warmtemediumdebiet en de periodeduur van de aan/uit cyclus.

4. Inrichting voor het vereffenen van temperatuurschommelingen in een door een leiding stromend warmtemedium, met het kenmerk, dat deze een in de leiding opgenomen stromingsrestrictie omvat en een de restrictie overbruggende 30 omloopleiding met een warmtemediumreservoir.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de restrictie een zodanige grootte heeft, dat deze de helft van het warmtemediumdebiet doorlaat en dat het reservoir een inhoud heeft die gelijk is aan een kwart van het v , -j 2 o -V· 7 produkt van het warmtemediumdebiet en de periodeduur van de temperatuurschommeling.

6. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de restrictie een afsluiting vormt en dat het re-5 servoir een inhoud heeft die gelijk is aan het produkt van het warmtemediumdebiet en de periodeduur van de temperatuurschommeling .