AT401576B - Verfahren zur nutzung von nachwärme in fernwärmeversorgungsanlagen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der Nachwärme   In Fernwärmeversorgungsanlagen, bel   denen das Fernheizungswasser nach dem Austritt aus dem Wärmetauscher in das Fernwärmenetz zurückgeführt wird ; dem Wärmetauscher wird ein Nachwärmetauscher nachgeschaltet, der einerseits vom bereits abgekühlten Fernwärmewasser beaufschlagt wird, das aus dem Wärmetauscher über eine Verbindungsleitung in den Nachwarmetauscher eintritt und andererseits vom Brauchwasser beaufschlagt ist, das über einen Kaltwasserzulauf in den Sekundärwärmetauscher eintritt, dort erwärmt und über eine Nachspeiseleitung einem Warmwasserbereiter zugeführt wird. Fernwärmeversorgungsanlagen bestehen im wesentlichen aus einem Wärmetauscher, der einerseits von Fernwärmewasser und andererseits vom Heizungswasser der Abnehmerzentralheizungsanlage beaufschlagt wird.

   Mindestens eine Umwälzpumpe und eine Regeleinrichtung sorgen für die dosierte Lieferung von Wärme an die Heizkörper oder sonstigen Wärmeverbraucher Zu letzteren gehören Im besonderen auch Warmwasserbereiter, in denen das für Haushalt, Betneb, oder dergleichen erforderliche Brauchwasser erwärmt wird. Da die Brauchwasserbereiter aber nicht kontinuierlich beheizt werden können, sind verbrauchsabhängig Stossbelastungen des Wärmetauschers die Folge. Um diese Lastspitzen aufzufangen, ohne die Heizflächen des Wärmetauschers zu vergrössern, wird die gesamte Wärmetauscherleistung von der Versorgung der Zentralheizungsanlage abgeschaltet und zur Aufwärmung des Brauchwassers verwendet. 



   Wärmeversorgte Objekte mit kleinen Wärmeleistungen zur Abdeckung des Raumwärmebedarfs erfordern demnach auch kleine Wärmetauscher und es steht auch nur eine entsprechend kleine Wärmeleistung für die Bereitung von Warmwasser zur Verfügung. Da Im Regelfalle die Wärmeversorgung der Warmwasserbereiter durch zeitweise Abschaltung der Zentralheizungsanlage erfolgt, ergab sich daraus sehr oft eine mangelnde Wärmeversorgung der Zentralheizungsanlage. Zur Behebung dieses Mangels wurden die Wärmetauscher wieder vergrössert und die Fernwärmewassermenge, die die   Primärseite   des Wärmetauschers durchströmt, wiederum erhöht, was in der Folge zu einer erhöhten Belastung des Fernwärmenetzes durch grösseren Wassertransport führt, damit grössere Rohrdimensionen erforderlich macht und damit die Wirtschaftlichkeit negativ beeinflusst. 



   Ein Verfahren zur Warmwasserbereitung mittels Fernwärme wurde auch durch die Europäische Patentanmeldung 0 120 493 A2   (Müller)   bekannt. Die Warmwasserbereitung erfolgt in diesem Falle über einen Wärmetauscher der einerseits vom Fernwärmewasser beaufschlagt ist und auf der Sekundärseite über eine Ladepumpe mit dem Warmwasserbereiter verbunden ist. Durch umfangreiche Regeleinrichtungen werden sowohl die Wassertemperatur im Warmwasserbereiter, als auch die Fernwärme-Rücklauftemperaturund die Fernwärme-Wassermenge und ebenso die Brauchwassermenge von einer elektronischen Regeleinrichtung aus gesteuert. 



   Die Patentschrift WO 93/18350   A 1 (Fläkt),   Fig. 4, befasst sich mit einer   Wärmeversorgungseinnchtung   für Objekte, die von einem Fernwärmenetz aus angespeist werden. Im wesentlichen sind Verbraucher, die von der Sekundärseite des ersten Wärmetauschers aus mit Wärme versorgt werden, parallel geschaltet, während im Fernwärme-Vorlauf ein 3-Wege-Ventil eingebaut ist. über das auch ein zweiter Wärmetauscher angespeist werden kann, der selbst wiederum auf der Primärseite mit einem 3-Wege-Ventil ausgestattet ist.

   Es fliesst also über das 3-Wege-Ventil nur ein Teilstrom des Fernwärmewassers durch den Wärmetauscher und ein zweiter Teilstrom, in den auch das Fernwärme-Rücklaufwasser aus dem Wärmetauscher einfliesst und in der Rohrleitung eine Mischtemperatur erzeugt, über das 3-Wege-Regelventil als Mischwasser in den Wärmetauscher eintritt. Es handelt sich in diesem Fall also nicht um eine reine Serienschaltung, sondern um eine   Bypassregelung,   die den nachgeschalteten Wärmetauscher mit Fernwärmewasser versorgt, das eine Mischtemperatur zwischen Fernwärme-Vorlauf und Fernwärme-Rücklauf aus dem ersten Wärmetauscher aufweist. 



   Es sind auch Verfahren zur Nutzung der Nachwärme bekannt geworden, bei denen in einem Warmwasserbereiter zwei oder mehrere Heizregister eingebaut wurden, von denen das untere mit dem Heizungswärmetauscher so in Serie geschaltet ist, dass das   ausgekühlt,   aus dem Heizungswärmetauscher kommende Fernwärmewasser ganz oder teilweise durch das Heizregister fliesst und das Brauchwasser   vorwärmt.   während das zweite oder mehrere darüberliegende Heizregister von Fernwärmewasser direkt beaufschlagt. für die Nachwärmung des Brauchwassers sorgen. 



   Der Nachteil besteht in der Hauptsache dann, dass die Heizregister, die ja konstruktionsbedingt innerhalb des Warmwasserbereiters liegen und damit in ihren Abmessungen begrenzt und dadurch nicht für die optimale Erwärmung des Brauchwassers geeignet sind Darüber hinaus führt die Beaufschlagung der Nachwärmeregister mit der vollen Fernwärmewassertemperatur zur Ausfällung von   Härtebildnern - z. B   Verkalkung des Heizregisters - dadurch zur Abminderung der Wärmeleistung und Verminderung der Brauchwasserkapazität. 



   Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen Die Erfindung, wie sie in den   Ausführungsbeispielen   gezeichnet ist. versucht die Wirtschaftlichkeit von   FernwÅarmeversorgungsanlagen   durch die zusätzliche Nutzung des 

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   Restwärmepotentials,   das nach dem Austritt am Wärmetauscher noch vorhanden ist, für die Wärmeversorgung von Warmwasserbereitungsanlagen oder auch   Niedertemperaturheizungen   zu nutzen. 



   Dies geschieht Im wesentlichen durch den Einbau eines zweiten Wärmetauschers, im nachfolgenden Nachwärmetauscher genannt, der dem üblichen Wärmetauscher, der zur Versorgung der Zentralheizungsanlage dient, In Serie nachgeschaltet wird. 



   Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind hauptsächlich darin zu sehen, dass der Primärwärmetauscher ausschliesslich für die Wärmeversorgung der Zentralheizungsanlage ausgelegt wird und der nachgeschaltete Sekundärwärmetauscher das noch nutzbare   Wärmepotential,   das nach dem Austntt des Fernwärmewassers aus dem vorgeschalteten Wärmetauscher noch vorhanden   1St,   für die Warmwasserbereitung und oder auch für die   Anspelsung   von Niedertemperaturheizungen Wie, beispielsweise Fussbodenheizungen oder Wandheizungen, verwertet. 



   Die Erfindung wird im folgenden an Hand von drei   Ausführungsbeispielen   schematisch dargestellt. 



   In Fig. 1 ist ein Schema für eine einfache Nutzung der verfügbaren Nachwärmemenge dargestellt. Der zur Beheizung der Zentralheizungsanlage 3 erforderliche Wärmetauscher 1 wird vom Fernwärmewasser beaufschlagt, das über den   Fernwärmevorlauf In   den Wärmetauscher 1   eintntt   und In einem kühleren Zustand über die Verbindungsleitung 6 den Nachwärmetauscher 2 durchströmt, dort wieder je nach geforderter Wärmeleistung abkühlt und über den Fernwärmerücklauf 7 aus dem Nachwärmetauscher 2 abgeleitet wird. 



   Aus dem Wärmetauscher 1 wird das aufgewärmte Heizungswasser über die Rohrleitung 8, die Heizungspumpe 22 und das Umschaltventil 9 In die Zentralheizung 3 geleitet, dort durch Wärmeabgabe (Heizkörper)   abgekühlt   und fliesst über die   Rücklaufleitung   11 wieder In den Wärmetauscher 1 zurück. Ein im Heizungsvorlauf eingebauter Temperaturfühler 18, in Verbindung mit dem Regler 16 und dem Aussentemperaturfühler   17,   dosiert die Wärmeabgabe durch Rückwirkung auf das Stellventil 21, das die wärmeabhängige Dosierung der Fernwärmewassermenge bewerkstelligt. 



   Ein   Rücklauftemperaturfühler   20 wirkt ebenfalls über den Regler 16 auf das Stellventil 21 und begrenzt die Temperatur des Fernwärmewassers nach dem Austritt aus dem Wärmetauscher 1 auf einen Im Regler 16 eingestellten Wert. 



   Wird nun von einem Verbraucher über die Warmwasserleitung 15 Wasser entnommen, strömt die gleiche Menge über den Kaltwasserzulauf In den Nachwärmetauscher 2, wird dort erwärmt und   fliesst   über die Nachspeiseleitung 14 In den Warmwasserbereiter 4. Leistungsgleich wird das Fernwärmewasser, das durch den Nachwärmetauscher 2 fliesst abgekühlt und strömt über den   Fernwärmerücklauf   7 in das Fernwärmenetz ab. 



   Reicht aber die Wassertemperatur Im Brauchwasserbereiter 4 für den Verbraucher nicht mehr aus,   z. B.   bei Stossbelastungen, schaltet ein Boilerfühler 19 über den Regler 16 das Umschaltventil 9, die Zentralheizung 3 weg und die durch die Heizungspumpe 22 geförderte Wassermenge so um, dass das Heizregister 12 Im Warmwasserbereiter 4, die Wassermenge in diesem Brauchwasserbereiter bis auf den im Regler 16 eingestellten Wert aufheizt. 



   In Fig. 2 ist eine weitere, technisch noch bessere Möglichkeit zur Nachwärmenutzung schematisch dargestellt. 



   Ein Differenztemperaturregler   25,   der über die Wärmefühler 26 die Schaltimpulse   erhält,   schaltet die 
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 serbereiter 4 zurückgefördert. Durch diese Anordnung können auch die üblichen Wärmeverluste, die durch Auskühlung Im Warmwasserbereiter 4 auftreten, ersetzt werden. Sollte trotzdem die zugeführte Wärmemenge nicht ausreichend sein, wird durch den Boilerfühler 19 über den Regler 16 die Ladepumpe 31 zugeschaltet und die zusätzlich erforderliche Wärmemenge wird vom Wärmetauscher 1 kommend, über Rohrleitungen 10 dem Heizregister 12 zugeführt. Nach Abdeckung des   zusätzlichen   Wärmebedarfs schaltet die Ladepumpe 31 über den Regler 16 wieder ab. 



   Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist In Fig. 3 dargestellt. Der Warmwasserbereiter 4 wird durch die   Niedertemperaturheizung   28 ersetzt, die durch die Heizungspumpe 29 nach Anforderung mittels Temperaturfühler 30, über den Regler 16 zugeschaltet wird Steht aus dem Nachwärmetauscher 2 nicht genügend Wärmeenergie für den Betneb der Niedertemperaturheizung 28 zur Verfügung, wird über den Regler 16 das Stellventil 21 soweit geöffnet, bis der im Regler 16 eingestellte Sollwert, der vom Temperaturfühler 30 gemeldet wird, erreicht ist.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Nutzung der Nachwärme In Fernwärmeanlagen, bel denen das Fernheizungswasser nach dem Austntt aus dem Wärmetauscher In das Fernwärmenetz zurückgeführt wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass dem Heizungswärmetauscher 1 ein Nachwärmetauscher 2 nachgeschaltet wird, der einerseits vom bereits abgekühlten Fernheizungswasser beaufschlagt wird, das aus dem Heizungswär- metauscher 1 über die Verbindungsleitung 6 in den Nachwärmetauscher 2 eintritt und andererseits von Brauchwasser, das über den Kaltwasserzulauf 13 In den Nachwärmetauscher 2 eintritt, dort erwärmt wird und über die Nachspeiseleitung 14 dem Warmwasserbereiter 4 zugeführt wird.
2. 2. Verfahren zur Nutzung der Nachwärme in Fernwärmeanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein Differenztemperaturregler 25 bei Vorhandensein einer über den eingestellten Wert erreichten Temperaturdifferenz zwischen Nachwärmetauscher 2 und dem Warmwasserbereiter 4 die Zirkulationspumpe 24 zuschaltet, das kühlere Wasser aus dem Warmwasserbereiter 4 über die Rohrleitungen 23 In den Nachwärmetauscher 2 gefördert wird, dort aufgewärmt und dann wieder über die Nachspeiseleitung 14 solange In den Warmwasserbereiter 4 zurückgefördert wird, bis der Wärme- fühler 26 nach Erreichen des Im Differenztemperaturregler eingestellten Wertes die Zirkulationspumpe 24 abschaltet.
3. 3. Verfahren zur Nutzung der Nachwärme In Fernwärmeanlagen nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht ausreichender Energiezufuhr über die in Anspruch 1 und 2 beschnebe- nen Einrichtungen die Nachwärmung des Brauchwassers Im Warmwasserspeicher 4 über den Hel- zungswärmetauscher 1, fallweise über ein Umschaltventil 9 und über die Hetzungspumpe 22, oder über eine eigene Boilerladepumpe 31 und über die Verbindungsleitungen 10 und dem Im Warmwasserberei- ter 4 eingebauten Heizregister 12 erfolgt.
4. 4. Verfahren zur Nutzung der Nachwärme in Fernwärmeanlagen nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem oder an Stelle des Warmwasserbereiters 4 ein Niedertempera- turheizungssystem 28 an den Nachwärmetauscher 2 angeschlossen wird, wobei eine Pumpe 29 den Heizungswassertransport übernimmt und die Temperaturregelung im Heizungssystem über den Tem- peraturfühler 30, der über den Regler 16 auf das Stellventil 21 wirkt, erfolgt.