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Vorrichtung zur Erzeugung von Warmwasser
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mittels der Abfallwärme von Eühlaggregaten.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Warmwasser
mittels der Abfallwärme von Kühlaggregaten, wobei der die Abfallwprme führende Kreislauf
der (des) Kühlaggregate (s) mit einem Wasserbehälter einen Wärmetauscher bildet
und der Wasserbehälter eine mit dem Wasserversorgungsnetz verbundene Zulaufleitung
hat.
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Kühlhäusern , Kühlräumen und Kübltheken usw. v.ird bekanntlich die
Wärme durch Kühlaggregate entzogen, die diese Wärme als Abfallvärme i.a. ungenutzt
an die Umgebung durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung abgeben.
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Es ist bereits bekannt, diese Wärme in der \ei.e nutzbar zu machen,
indem der die Wärme abführende Kreislauf unter Bildung eines Wärmetauschers diese
Wärme an einen Wasserbehälter abgibt, der vom Wasserversorgungsnetz gespeist wird.
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Dieses angewärmte Wasser kann dann betrieblich genutzt werden.Lin
Nachteil liegt jedoch darin, daß sich in dem Behälter eine Mischtemperatur einstellt,
die durch die schwankende Wärmezufuhr und die unregelmäßige Wasserentnahme starken
Schwankungen unterliegt. Im allgemeinen braucht man jedoch Warmwasser konstanter
Temperatur, z.B. in Metzgereien bei der Wurstherstellung.
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Grundsätzlich konnte msn einen Durchlauferhitzer und dergleichen nachschalten,
um diese Temperaturschwankungen auszugkleichen. Es wäre auch möglich die Freigabe
der Abflußleitung in Abhängigkeit der Temperatur vorzunehmen. Diese hätte dann den
iachteil, da? Warmwasser gerade dann nicht verfügbar wäre, wenn es am dringendsten
gebraucht wird.
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Aus diesen Gründen konnten sich bisher derartige Vorrichtungen nicht
durchsetzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen der eingangs
ernten Art derart auszubilden, daß das erzeugte Warmwasser im wesentlichen eine
konstante Temperatur hat.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, d der Wasserbehäler
geschlossen ist und mit einem zweiten geschlossenen Wasserbehälter, der eine Wasserentnahmeleitung
aufeist, über eine Abflußleitung mit einer Wasserpumpe in Verbindung steht, die
Zulaufleitung einen Abzweig hat und dieser er eine leitung mit einem mit der Wasserpumpe
scheltenden Magnetventil mit dem zweiten geschlossenen Wasserbehälter in Verbindung
steht und daß zwischen dem Abzweig und dem Wasserversorgungsnetz in der Zulaufleitung
ein in Richtung zum Wasserversorgungsnetz schließendes Rückschlagventil angeordnet
ist. Erfindungsgemäß wird durch diese Maßnahmen ein geschlossenes System gebildet.
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Hierbei steht bei ruhender Wasserpumpe und bei mit ihr schaltendem,geschlossenem
Magnetventil über das geöffnete Rückschlagventil der Wasserdruck des Versorgungsnetzes
im ersten geschlossenen Wasserbehälter an,d.h. dieser ist vollständig gefüllt. In
gleicher Weise ist auch der zweite geschlossene Wasserbehälter ist ebenfalls gefüllt.
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Durch die Abfallwärme wird im ersten geschlossenen Wasserbehälter
das Wasser erwärmt und sammelt sich im oberen Bereich des Behälters.Sobald die Endtemperatur
erreicht ist, wird die Wasserpumpe in Betrieb gesetzt und das mit ihr schaltende
Magnetventil geöffnet.^ls Folge davon wird Warmwasser in den zweiten geschlossenen
Behälter gepumpt, wobei aus diesem über das geöffnete Magnetventil Wasser aus diesem
zweiten geschlossenen Wasserbehälter in den ersten Behalter stroìmt.Hierbei ist
das Rückschlagventil geschlossen, da der Druck der Wasser Mnpe höher ist als der
Druck im Wasserversorgungsnetz Vorteilhaft wird erfindungsgemäß das Wasser aus dem
ersten geschlossenen behalter an seiner höchsten Stelle abgepumpt und dem zweiten
in seiner oberen Hälfte zugeführt, wobei gleichzeitig dasaus ihm strömende Wasser
vorteilhaft dem ersten Behälter an seiner untersten, d.h. tiefsten Stelle zugeführt
wird.
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hierbei soll erfindungsgemäß die Strömungsgeschwindigkeit niedrig
sein,sodaß das in den ersten Behälter einströmende Wasser sich als kaltwasserschicht
im Bodenbereich absetzt -und das warme Wasser auf dieser Schicht aufschwimmt.
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Auch im zweiten geschlossenen Behälter schwimmt das Warmwasser im
oberen Bereich. Um hier ebenfais keine durch mischung herbeizuführen ist die Eintrittsgeschwindigkeit
des Wassers niedrig. Dies kann erfindungsgemäß dadurch geschehen, daß die Wasserabgabe
mittels eines in den zweiten Behälter eingeführten Rohres erfolgt, daß in dem zum
Behälterdach zeigenden Bereich Langsschlitze aufeist.
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Es kann auch dieser Bereich siebartig ausgebildet sein.
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In der gleichen Weise tritt das Wasser ebenfalls mit niedriger Geschwindigkeit
in den ersten Behälter und zwar möglichst an dessen unterster Stelle ein , um erfindungsgemal
ein Polster zu bilden , auf dem die Warmwasserschicht schwimmt.
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Der erste Behälter eist eine gute Isolation auf seiner Außenfläche
auf, während der zweite eine herkömmliche Isolierung aufweist und ein mehrfaches
Volumen des ersten Behälters hat.
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In einer weiteren Ausgestaltung er Erfindung ist ein weiteres Magnetventil
in der Abflußleitung zwischen der Wasserpumpe und dem zweiten geschlossenen Behälter
angeordnet.
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Durch diese Maßnahem wird erreicht, daß bei einer Wasserentnahme aus
dem zweiten Behälter, falls der erste nehalter die Entnahmetemperatur noch nicht
erreicht hat, das Magnetventil geschlossen bleibt und Wasser aus dem ersten Behälter
über das Rückschlagventil 19 und den Abzweig 18 in den zweiten Behälter strömt und
das wärmere Wasser in dieser hochdrückt. Beide Behälter sind also stets gefüllt.,
da in den ersten Wasser aus dem Versorgungsnetz nachströmt.
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In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat die vom Abzweig
der Zuflußleitung ausgehende Leitung ebenfalls einen Abzweig, wobei dieser über
ein in Richtung zum zweiten eschlossenen Behälter sich öffnendes Rackschlagventil
mit der Abflußleitung verbunden ist.
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Hierdurch wird erreicht,daß beim ersten Püllen des zweiten Behälters
dies über dieses Rückschlagventil erfolgen kann, ohne daß die Pumpe arbeiten muß.Es
stellt sich hierbei in der gesamten Vorrichtung der im Versorgungsnetz herrschende
Druck ein. Sobald die Pumpe Warmwasser in den zweiten Behälter fördert,schließt
dieses Rückschlagventil, sodau aus iha gefördertes kühleres Wasser in den ersten
Behälter fließen muß.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine
Steuereinrichtung für die Wasserpumpe und die beiden Magnetventile, sowie in der
Abflußleitung des ersten Behälters ein Temperaturfühler vorgesehen.Hierdurch wird
erreicht, daß in Abhängigkeit von der Maximaltemperatur im. oberster Bereich des
ersten E halters die Förderung des Warmwassers in den zweiten Behälter erfolgt.
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In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine von der
Wasserentnahmeleitung vor der Entnahmestelle abzweigende leitung mit einem Magnetventil
vorgesehen, die mit der vom Bodenbereich des zeiten Behälters ausgehenden Leitung
verbunden ist.
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weiterhin kann erfindungsgemäß eine Schalteinrichtung für die Wasserpumpe,
das mit ihr schaltende Magnetventil, sowie für das Magnetventil in der Abflußleitung
zur Abgabe eines zeitabhängigen, eingestellten Steuerbefehls, sowie zusätzlich eine
weitere Schalteinrichtung für das in der von der Wasserentnahmeleitung abzweigenden
Leitung angeordnete Magnetventil zur Abgabe eines derartigen Schaltbefehles angeordnet
sein.
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Mittels der ersten Schalteinrichtung kann vor der ersten Wasserentnahme
Warmwasser der Maximaltemperatur aus dem ersten Behälter in den zweiten gepumpt
werden.
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Die zweite Schalteinrichtung dient dazu vor der ersten Wasserentnahme
das abgekühlte Wasser aus der Wasserentnahmeleitung in den ersten Behälter zu pumpen,
was ins besondere dann vorteilhaft ist, wenn es sich über Nacht abgekühlt hat,sodaß
-lieses temperierte nasser nicht über die Wasserentnahmestelle ungenutzt abfließen
muß.
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Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles
in der Zeichnung näher erläutert.
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in Fig. 1 ist mit 1 bzw 2 ein Kühlhaus bzw eine Kühltheke bezeichnet.
Die Kühlaggregate sind mit 7 bz 4 bezeichnet.
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Jedes eist eie Kühlleitung auf, die in dem zu kühlenden Bereich verläuft
und mit 31 bzw 41 bezeichnet ist. In konventioneller Form steht hierbei der Abschnitt
32 bzw 42
mit der Umgebung in wärmeabgebendem Kontakt, vobei die
Wärmeabgabe - durch die nicht bezifferten Ventilatoren erhöht werden kann.
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In Bypass -Schaltung sind die die Abfallwärme an den geschlossenen
Behlter 5 abgebenden zeitungen 35 bzw 45 rventil über das Handabsper: 34 bzw 44
und den Druckkonstantregler 36 bzw 46 geschaltet. Sie sind möglichst tief im Behälter
5 angeordnet und zwar derart, daß sie über möglichst gro:e Flächen die Wärme an
das Wasser abgeben.
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Der geschlossene Behälter steht über die Zulaufleitung 6 mit dem ,asserversorgungsnetz
in Verbindung und weist ein in Richtung des Wasserversorgungsnetzes sich schließendes
Rückschlagventil 8 auf. In der Zulaufleitung befindet sich zwischen dem Rückschlagventil
und dem Wasserbehälter ein Abzweig 9, der über die Leitung 9' , in der ein Magnetventil
9'' angeordnet ist, mit dem zweiten geschlossenen Wasserbehälter verbunden ist.
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Dieser zweite geschlossene Wasserbehälter ist mit 13 bezeichnetund
ist mit dem ersten geschlossenen Wasserbehälter über dessen Abflußleitung 10 mit
der in ihr angeord-11 neten Wasserpumpe, der das Magnetventil 1 nachgeschaltet ist
verbunden. Die Abflußleitung ist am ersten Behälter in dessen oberstem Bereich und
am zweiten Behälter in etwa ein Drittel von dessen oberen Rand bzw Kante entfernt
angeschlossen Die Abflußleitung 10 weist zwischen dem ersten Behälter und der Wasserpumpe
einen Abzweig 20 auf. Dieser Abzweig ist über die Leitung 20' mit dem Abzweig 18
in der Leitung 9' zwischen dem Magnetventil 9,' und den zweiten Behalter
verbunden.Vom
Abzweig 18 führt die Leitung 16 über das Magnetventil 17 zur Wasserentnahmeleitung
des geschlossenen Behalters 13 und ist zwischen der Wasserentnahmestelle 15 und
dem Behälter 13 angeschlossen.
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In der Leitung 20 ist das in Richtung zum zweiten geschlossenen Behälter
1, sich öffnende su. Rückschlagventil 10 angeordnet.
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Der erste geschlossene Behälter weist im Bereich der Abflußleitung
io einen Temperaturfühler 21 auf, der über die Signalleitung 21 > dem Eingang
des Steuergerätes bzw der Steuereinrichtung 22 aufgeschaltet ist.Auf die Ausgänge
dieses Steuergerätes sind die Wasserpumpe 11 und zwar über die Leitung 23 und übe
die leitung 24 das Magnetventil 12 und über die leitung 22' das Magnetventil 9''
aufgeschaltet.
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Mit der Zeitschaltuhr 25 sind die Wasserpumpe11, das Magnetventil
12 und das Magnetventil9 über die Leitungen 27 bzw 26 bzv. 25' verschaltet.Die weitere
Zeitschaltuhr 28 ist über die Leitung 29 dem Magnetventil 17 aufgeschaltet.
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Nicht eingezeichnet sind der Übersicht halber Überdruckventile, die
zum Abbau unzulässig höher Drücke, die sich durch die Inbetriebnahme der Pumpe und
auch durch die Erwärmung des wassers einstellen können,dienen.
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Bei der Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung strömt zunächst
Wasser aus dem Wasserversorgungsnetz 7 über die Zulaufleitung 6 in den geschlossenen
ersten Wasserbehälter, füllt dieser und strbmt dann über die Leitung 20' und den
Abzweig 18 in den zweiten geschlossenen Behälter 13 und füllt diesen ebenfal]s.
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Die Rückschlagventile 8 und 19 sind hierbei geöffnet und die Magnetventile
9'', 12 und 17 geschlossen.
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In dem ersten Behälter wird das Wasser erwärmt. Das Warmwasser bildet
im oberen Bereich eine Schicht mit der Austrittstemperatur. Diese Temperatur wird
der Schalteinrichtung 22 zugeführt, die bei Anzeige der Maximaltemperatur die Wasserpumpe
11 einschaltet und gleichzeitig die Magnetventile 9'' und 12 öffnet.
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Des Wasser mit der Maximaltemperatur wird in den zweiten geschlossenen
Behälter gepumpt; gleichzeitig wird die entsprechende wassermenge aus dem zweiten
Behälter in den ersten gepumpt. Hierbei sind die Rückschlagventile 8 und 19 geschlossen.
Sobald der Temperaturfähler eine n enrigere Temperatur anzeigt, wird die Wasserpumpe
abgeschaltet und die Magnetventile 12 und 19'' werden wieder geschlossen.
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Auf der Schicht mit weniger warmen Wasser im zweiten Behälter schwimmt
jetzt die Wasserschicht mit der Maximaltemperatur.
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Warmwasser kann über den Hahn 15 entnommen werden. Die entsprechende
Menge an Kaltwasser strömt aus dem Netz über das
sich öffnende
Rückschlagventil 8 in den ersten Wasserbehalter.
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Diese Vorgänge wiederholen sich so-oft bis der zweite Behälter mit
Warmwasser der Maximaltemperatur gefüllt ist.
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Falls in diesem Falle die Kühlaggregate weiterhin erhebliche Wärmemengen
produzieren, die nicht von der erfindungsgemäßen Vorrichtung mehr aufgenommen werden
können, erfolgt die Wärmabfuhr in en sich bekannter Weise über die Einrichtungen
32 und 42 bei eingeschalteten Ventilatoren, die nicht beziffert sind.
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Vor der ersten Wasserentnahme, beispielweise nach Arbeitsbeginn am
Morgen, wird durch die zuvor eingestellte Zeitschaltuhr vor dem Arbeitsbeginn das
Wasser aus der Wasserentnahmeleitung über das geöffnete Magnetventil 17 bei laufender
Pumpe 11 in den ersten Behälter gepumpt, wobei Warmwasser aus dem ersten Behälter
in den zweiten gepumpt wird. In diesem Falle müssen die beiden Zeitschaltuhren 25,
26 zusammen schalten, was durch die strichlierte Wirkungslinie angedeutet ist. In
gleicher weise ist es auch möglich nur mittels der ersten Zeitschaltuhr 25 vor Arbeitsbeginn
Warmwasser aus dem ersten Behälter in den zweiten zu pumpen, wobei dann aus dem
zweiten die entsprechende Menge in den ersten über die Leitung 9', bei geöffneten
Magnetventilen 9'' und 12, sowie laufender Pumpe 11 gelangt. In den Behälter 13
ragr das Rohr 40 mit zum Behälterdach 42' zeigenden Austrittsöffnungen. Dieser Bereich
kann auch siebartig ausgebildet sein (fig. 2)