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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mehrfachen Nutzung der Nachwärme in Femwärmeversorgungsanlagen, bei denen das Femheizungswasser nach dem Austritt aus dem Heizungswärmetauscher üblicherweise in das Femwärmenetz zurückgeführt wird ; dem Heizungswärmetauscher werden ein Brauchwasserwärmetauscher und ein Niedertemperaturwärmetauscher nachgeschaltet, die primärseitig vom bereits abgekühlten Fernwärmewasser beaufschlagt werden, das aus dem Heizungswärmetauscher über eine Verbindungsleitung in die Nachwärmetauscher eintritt und andererseits in einem Falle vom Brauchwasser beaufschlagt wird, das über einen Kaltwasserzulauf in den Brauchwasserwärmetauscher eintritt, dort erwärmt und uber eine Nachspeiseleitung einem Warmwasserbereiter zugeführt wird.
Das primärseitig abgekühlte Fernwärmewasser wird in der Folge über eine weitere Verbindungsleitung einem Niedertemperaturwärmetauscher zugeführt, dort abgekühlt und verlässt über den Primär-Rücklauf den Niedertemperaturwärmetauscher. Von der Sekundärseite dieses Niedertemperaturwärmetauschers, wird die Niedertemperaturheizungsanlage mit Energie versorgt Fernwärmeversorgungsanlagen bestehen im wesentlichen aus einem Heizungswärmetauscher, der einerseits vom Femwärmewasser und andererseits von Heizungswasser der Abnehmer-Zentralheizungsanlage beaufschlagt wird. Mindestens eine Umwälzpumpe und eine Regeleinrichtung sorgen für eine dosierte Lieferung von Wärme an die Heizkörper, oder sonstigen Wärmeverbraucher.
Zu letzteren gehören im besonderen auch Warmwasserbereiter, in denen das für Haushalt oder Betrieb erforderliche Brauchwasser erwärmt wird Da die Warmwasserbereiter aber nicht kontinuierlich beheizt werden können, treten verbrauchsabhängig Stossbelastungen im Heizungswärmetauscher auf Um diese Lastspitzen abzufangen, ohne die Heizflächen des Heizungswärmetauschers zu vergrossem, wird die Versorgung der Zentralheizungsanlage unterbrochen und die gesamte Leistung des Heizungswärmetauschers zur Brauchwasserbereitung verwendet.
Niedertemperaturheizungen, wie beispielsweise Fussbodenheizungen oder Wandheizungen, werden im Regelfall mit niedrigen Wassertemperaturen betrieben, die üblicherweise durch temperaturabhängig wirkende Beimischregelungen auf das gewünschte Niveau eingeregelt werden, wobei die Anspeisung dieser Anlagen üblicherweise auch vom Heizungswärmetauscher aus, erfolgt.
Zur Beheizung gut Isolierter Bauwerke sind auch entsprechend kleine Heizungsanlagen erforderlich, die auch mit kleineren Wärmetauschern ausgestattet sind. Wenn diese Wärmetauscher, wie üblich auch für die Bereitung von Warmwasser herangezogen werden, ist ein entsprechend langer Zeitraum für die Wasseraufwärmung erforderlich. Da im Regelfalle die Wärmeversorgung des Warmwasserbereiters durch zeitweises Abschalten der Zentralheizungsanlage bewerkstelligt wird, ergibt sich daraus sehr oft eine ungenügende Wärmeversorgung der Zentralheizungsanlage. Um diesen Mangel zu beheben, wurden die Wärmetauscher wieder vergrössert und der Vorteil, der durch die bauphysikalisch besseren Objekte erreicht wurde, ging wieder verloren.
Daraus resultiert auch eine erhöhte Belastung des Femwärmenetzes durch grösseren Wassertransport und damit verbunden, eine schlechtere Ausnutzung des Femwärmeversorgungsnetzes.
Es sind auch Verfahren zur Nutzung der Nachwärme bekannt geworden, bei denen in einem Warmwasserbereiter zwei oder mehrere Heizregister eingebaut wurden, um den Aufheizungsvorgang im Warmwasserbereiter zu beschleunigen. Die im Warmwasserbereiter vorgegebenen Platzverhältnisse einerseits und das ungünstige Strömungsverhalten im Warmwasserbereiter andererseits, setzen der Aufheizzeit entsprechende Grenzen.
Mit dem österreichischen Patent A 401 576 B wurde ein Verfahren zur Nutzung der Nachwärme in Fernwärmeversorgungsanlagen vorgestellt, das den vorher genannten Mangel weitgehend ausschaltet und darüber hinaus zu einer wesentlich besseren Ausnutzung des Temperaturangebotes aus der Femwärmeversorgungsanlage führt. Das gegenständliche Verfahren eröffnet die Möglichkeit, die Nachwärme des aus dem Heizungswärmetauscher austretenden Fernwärmewassers für die Warmwasserbereitung oder für den Betrieb einer Niedertemperaturheizung zu nutzen Die Nachteile der genannten Konstruktionen und des Verfahrens bestehen in der Hauptsache darin, dass die Heizregister, die konstruktionsbedingt innerhalb des Wärmetauschers liegen und damit in ihren Abmessungen begrenzt sind, sich nicht für die optimale Nutzung zur Brauchwassererwärmung eignen.
Aber auch die im vorher genannten Verfahren vorgestellte Lösung kann wohl für eine wesentlich bessere Ausnutzung der Energie sorgen, doch kann die Nachwärme für den Fall, dass sie nicht zur Brauchwasseraufwärmung verwendet wird, nicht genutzt werden.
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Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen Die Erfindung, wie sie in den beiden Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt ist, versucht die Wirtschaftlichkeit von Fernwärmeversorgungsanlagen durch die zusätzliche Nutzung des Restwärmepotentials, das nach dem Austritt aus dem Heizungswärmetauscher noch vorhanden ist, nicht nur für die Versorgung der Warmwasserbereitungsanlage zu nutzen, sondern auch gleichzeitig für den Betrieb von Niedertemperaturheizungsanlagen zu verwenden.
Dies geschieht im wesentlichen durch den Einbau eines Niedertemperaturwärmetauschers, der dem Brauchwasserwärmetauscher hydraulisch nachgeschaltet ist und ausschliesslich für den Betrieb der Niedertemperaturheizungsanlage Verwendung findet
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind in der Hauptsache darin zu sehen, dass der Heizungswärmetauscher ausschliesslich für die Wärmeversorgung der Zentralheizungsanlage dimensioniert werden muss, der nachgeschaltete Brauchwasserwärmetauscher auf die Bedürfnisse der Warmwasserverbraucher ausgelegt werden kann, während der Niedertemperaturwärmetauscher, die noch anfallende Restwärme voll der Niedertemperaturheizungsanlage zur Verfügung stellt Die Erfindung wird im wesentlichen durch zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt
In Fig.
1 ist ein Schema für eine mehrfache Nutzung der verfügen Nachwarme dargestellt Der zur Beheizung der Radiatorenheizungsanlage 8 erforderliche Heizungswärmetauscher 1 wird von Femwärmewasser beaufschlagt, das über den Fernwärmevorlauf 4 in den Heizungswärmetauscher 1 eintritt und in der Folge in einem kühleren Zustand über die Verbindungsleitung 5, den Brauchwasserwärmetauscher 2 durchströmt, dort wieder je nach geforderter Wärmeleistung abkuhlt, über die Verbindungsleitung 6 dem Niedertemperaturwärmetauscher 3 zugeführt und dort weiter abgekühlt wird und über den Primär-Rücklauf 7 in das Femwärmenetz abfliesst.
Aus dem Heizungswärmetauscher 1 wird das aufgewärmte Heizungswasser mit Hilfe der Heizungspumpe 12 über das Dreiwege-Umschaltventil 11 der Radiatorenheizung 8 zugeführt und strömt im abgekühlten Zustand in den Heizungswärmetauscher 1 zurück.
Die Warmwasserladepumpe 13 wird über eine zeichnerisch nicht dargestellte Differenztemperaturregelung zugeschaltet, wenn die Wassertemperatur im Brauchwasserwärmetauscher 2 höher ist als die im Warmwasserbereiter 9 Die Warmwasserladepumpe 13 bleibt so lange in Betrieb, bis im Warmwasserbereiter 9 die gewünschte Brauchwassertemperatur erreicht ist Bei Stillstand der Warmwasserladepumpe 13 und Kaltwassernachspeisung über die Frischwassemachspeiseteitung 16, tritt das kalte Wasser in den Brauchwasserwärmetauscher 2 ein und fliesst im aufgewärmten Zustand über die Rohrleitung 15 in den Warmwasserbereiter 9 ab.
Das im Brauchwasserwärmetauscher 2 abgekühlte Fernwärmewasser fliesst im weiter abgekühlten Zustand in den Niedertemperaturwärmetauscher 3 ab und verfasst im weiter abgekühlten Zustand über den Primär-Rücklauf 7 die Anlage. Über die Niedertemperaturheizungspumpe 18 und den Niedertemperaturregelventil 19 wird über die Niedertemperaturvorlaufleitung 20 dem Niedertemperaturverbraucher 17 die Wärme zugeführt und das abgekühlte Heizungswasser fliesst über die Niedertemperaturrücklaufleitung 21 in den Niedertemperaturwärmetauscher 3 ab.
In Fig. 2 ist eine Nachwärmenutzung zur Brauchwasserbereitung dargestellt, wie sie hauptsächlich in Femwärmeheizungsanlagen mit hohen Betriebsdrücken Verwendung findet. Wie vorher bereits beschrieben, wird über den Heizungswärmetauscher 1 und die Heizungspumpe 12 die Radiatorenheizung 8 mit Wärme versorgt Das abgekühlte Femwärmewasser fliesst über die Verbindungsleitung 5 dem Brauchwasserwärmetauscher 2 zu und verlässt im abgekühlten Zustand über den Primär-Rücklauf 7 die Anlage. Ein Sekundärwärmetauscher 35 ist über den Sekundärvorlauf 23 und den Sekundärrücklauf 24 mit der Sekundärseite des Brauchwasserwärmetauschers 2 verbunden.
Wird nun über die Differenztemperaturregelung 25 und den zugeordneten Temperaturfühlern 26 Wärme für den Warmwasserbereiter 9 angefordert, so wird die Warmwasserladepumpe 13 und die Sekundärpumpe 22 zugeschaltet und über die Rohrleitung 15 fliesst das aufgewärmte Brauchwasser in den Warmwasserbereiter 9 ab Die Brauchwasserzirkulation wird durch die Warmwasserladepumpe 13 über die Rohrleitung 14 so lange aufrecht erhalten, bis die Differenztemperaturregelung 26 nach Erreichen der eingestellten Temperaturwerte die Warmwasserladepumpe 13 und die Sekundärpumpe 22 abschaltet
Sollte die Radiatorenheizung 8 keine Wärmezufuhr benötigen, so schliesst über den Heizungsvorlauffùhler 30 das Regelventil 34 und aus dem Brauchwasserwärmetauscher 2 wird keine Wärme entnommen.
Wird aber Brauchwasser benötigt und die Temperatur im
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Brauchwasserbereiter 9 sinkt ab, so wird über den Warmwasserfühler "ein" 28 über die Regelung 27 das Regelventil 34 so weit geöffnet, dass der gewünschte Brauchwassertemperaturwert über den Warmwassertemperaturfühler 31 gehalten wird. Dieser Vorgang bleibt so lange aufrecht, bis über den Warmwasserfühler "aus" 29, über den Heizungsregler 27 das Regelventil 34 wieder geschlossen wird.
Im Normalbetriebsfall jedoch strömt immer Fernwärmewasser, auch in den Brauchwasserwärmetauscher 2 ein, wobei dann die Aufwärmung des Brauchwassers im Brauchwasserbereiter 9 in der eingangs beschriebenen Art erfolgt
Patentansprüche :
1. Verfahren zur Nutzung der Nachwärme in Femwärmeanlagen, bei denen das
Fernheizungswasser nach dem Austritt aus dem Wärmetauscher in das Fernwärmenetz zurückgeführt wird, wobei dem Heizungswärmetauscher ein Nachwärmetauscher nachgeschaltet wird, der einerseits vom bereits abgekühlten Femheizungswasser beaufschlagt wird, das aus dem Heizungswärmetauscher Ober die Verbindungsleitung in den Nachwärmetauscher eintritt und andererseits von Brauchwasser, das uber den
Kaltwasserzulauf in den Nachwärmetauscher eintritt, dort erwärmt wird und über die
Nachspeiseleitung dem Warmwasserbereiter zugeführt wird,
nach Patent Nr. AT 401 576
B, dadurch gekennzeichnet, dass dem Heizungswärmetauscher 1, mehrere in Serie geschaltete Nachwärmetauscher 2 und 3 nachgeschaltet werden, die primärseitig hintereinander von dem aus dem Heizungswärmetauscher 1 austretenden
Fernwärmewasser beaufschlagt werden und sekundärseitig unabhängig voneinander, vom
Heizungswasser durchflossen werden, das im aufgewärmten Zustand den
Wärmeverbrauchem zugeführt wird.
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The invention relates to a method for the multiple use of the residual heat in the remote heat supply systems, in which the remote heating water is usually returned to the remote heating network after leaving the heating heat exchanger; The heating heat exchanger is followed by a domestic water heat exchanger and a low-temperature heat exchanger, which are acted on on the primary side by the already cooled district heating water, which enters the after-heat exchanger from the heating heat exchanger via a connecting line and, on the other hand, is acted upon by the domestic water in one case, which enters the domestic water via a cold water inlet heated and fed to a water heater via a make-up line.
The district heating water, which is cooled on the primary side, is subsequently fed to a low-temperature heat exchanger via a further connecting line, cooled there and leaves the low-temperature heat exchanger via the primary return. From the secondary side of this low-temperature heat exchanger, the low-temperature heating system is supplied with energy. District heating supply systems essentially consist of a heating heat exchanger, which is acted upon by the heating water on the one hand and the heating water of the customer's central heating system on the other hand. At least one circulation pump and a control device ensure a metered supply of heat to the radiators or other heat consumers.
The latter also include water heaters in particular, in which the domestic water required for domestic or business use is heated.However, because the water heaters cannot be heated continuously, shock loads occur in the heating heat exchanger depending on consumption.To absorb these load peaks without increasing the heating surfaces of the heating heat exchanger, the The supply to the central heating system is interrupted and the entire output of the heating heat exchanger is used for domestic water heating.
Low-temperature heating systems, such as underfloor heating or wall heating systems, are usually operated at low water temperatures, which are usually regulated to the desired level by means of temperature-dependent admixture controls, with these systems usually also being supplied from the heating heat exchanger.
For heating well-insulated buildings, correspondingly small heating systems are also required, which are also equipped with smaller heat exchangers. If these heat exchangers are used as usual for the preparation of hot water, a correspondingly long period of time is required for water heating. Since, as a rule, the heat supply to the water heater is accomplished by temporarily switching off the central heating system, this often results in an insufficient heat supply to the central heating system. In order to remedy this deficiency, the heat exchangers were enlarged again and the advantage that was achieved through the building physically better objects was lost again.
This also results in an increased load on the remote heat network due to greater water transport and, associated with this, poorer utilization of the remote heat supply network.
Methods for using the secondary heat have also become known, in which two or more heating registers have been installed in a water heater in order to accelerate the heating process in the water heater. The space available in the water heater on the one hand and the unfavorable flow behavior in the water heater on the other hand set corresponding limits on the heating-up time.
With the Austrian patent A 401 576 B, a method for using the residual heat in district heating supply systems was presented, which largely eliminates the aforementioned defect and also leads to a significantly better use of the temperature range from the remote heat supply system. The method in question opens up the possibility of using the residual heat from the district heating water emerging from the heating heat exchanger for hot water preparation or for the operation of a low-temperature heating and are therefore limited in size, are not suitable for optimal use for heating domestic water.
However, the solution presented in the previously mentioned method can also provide a much better use of the energy, but the residual heat cannot be used in the event that it is not used to heat the process water.
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The invention seeks to remedy this situation. The invention, as shown schematically in the two exemplary embodiments, attempts to make the district heating supply systems more economical by using the residual heat potential that is still present after they have left the heating heat exchanger, not only to supply the water heating system use, but also to use at the same time for the operation of low-temperature heating systems.
This is done essentially by installing a low-temperature heat exchanger, which is hydraulically connected to the process water heat exchanger and is used exclusively for the operation of the low-temperature heating system
The advantages achieved by the invention can be seen mainly in the fact that the heating heat exchanger must be dimensioned exclusively for the heat supply of the central heating system, the downstream hot water heat exchanger can be designed for the needs of the hot water consumers, while the low-temperature heat exchanger, the residual heat still accumulating full of the low-temperature heating system The invention is essentially represented schematically by two exemplary embodiments
In Fig.
1 is a diagram for a multiple use of the available reheat. The heating heat exchanger 1 required for heating the radiator heating system 8 is acted upon by remote heating water, which enters the heating heat exchanger 1 via the district heating flow 4 and subsequently in a cooler state via the connecting line 5, the Flows through the domestic water heat exchanger 2, cools there again depending on the required heat output, is fed via the connecting line 6 to the low-temperature heat exchanger 3 and is further cooled there and flows via the primary return 7 into the remote heat network.
The heated heating water is fed from the heating heat exchanger 1 with the help of the heating pump 12 via the three-way switch valve 11 to the radiator heater 8 and flows back into the heating heat exchanger 1 in the cooled state.
The hot water charging pump 13 is switched on via a differential temperature control, not shown in the drawing, when the water temperature in the hot water heat exchanger 2 is higher than that in the hot water heater 9. The hot water charging pump 13 remains in operation until the desired hot water temperature is reached in the hot water heater 9 when the hot water charging pump 13 and cold water make-up are stopped Via the fresh water supply line 16, the cold water enters the process water heat exchanger 2 and, when warmed up, flows through the pipeline 15 into the water heater 9.
The district heating water cooled in the domestic water heat exchanger 2 flows into the low-temperature heat exchanger 3 in the further cooled state and, in the further cooled state, is written via the primary return line 7 of the system. Via the low-temperature heating pump 18 and the low-temperature control valve 19, the heat is supplied to the low-temperature consumer 17 via the low-temperature flow line 20, and the cooled heating water flows through the low-temperature return line 21 into the low-temperature heat exchanger 3.
2 shows the use of post-heating for hot water preparation, as is mainly used in remote heating systems with high operating pressures. As previously described, the radiator heater 8 is supplied with heat via the heating heat exchanger 1 and the heating pump 12. The cooled heat water flows to the process water heat exchanger 2 via the connecting line 5 and leaves the system in the cooled state via the primary return 7. A secondary heat exchanger 35 is connected to the secondary side of the domestic water heat exchanger 2 via the secondary flow 23 and the secondary return 24.
If heat is now requested for the water heater 9 via the differential temperature control 25 and the associated temperature sensors 26, the hot water charging pump 13 and the secondary pump 22 are switched on and the heated hot water flows into the water heater 9 via the pipeline 15. The hot water circulation is transferred by the hot water charging pump 13 maintain the pipeline 14 until the differential temperature control 26 switches off the hot water charging pump 13 and the secondary pump 22 after reaching the set temperature values
If the radiator heater 8 does not require the supply of heat, the control valve 34 closes via the heating flow sensor 30 and no heat is removed from the hot water heat exchanger 2.
But if domestic water is required and the temperature in the
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Process water heater 9 drops, the control valve 34 is opened via the hot water sensor "on" 28 via the control 27 so that the desired service water temperature value is maintained via the hot water temperature sensor 31. This process continues until the control valve 34 is closed again via the hot water sensor “off” 29 and via the heating controller 27.
In normal operation, however, district heating water always flows into the process water heat exchanger 2, with the process water then being heated in the process water heater 9 in the manner described at the beginning
Claims:
1. Procedure for the use of the residual heat in Femwärmeanlagen, where the
District heating water after returning from the heat exchanger is returned to the district heating network, the heating heat exchanger being followed by a post-heat exchanger which is acted upon on the one hand by the already cooled-down heating water which enters the connection line from the heating heat exchanger via the connecting line into the post-heat exchanger and on the other hand by process water which flows through the
Cold water inlet enters the after-heat exchanger, is heated there and via the
Make-up line is supplied to the water heater
according to Patent No. AT 401 576
B, characterized in that the heating heat exchanger 1 is followed by a plurality of series-connected post-heat exchangers 2 and 3, the primary side of which exits from the heating heat exchanger 1
District heating water are applied and on the secondary side independently of each other
Heating water can flow through, which in the warmed up the
Heat consumption is supplied.