DE3013877A1

DE3013877A1 - Stehender, zylindrischer fluessigkeitswaermespeicher fuer offenen heizungskreislauf mit aufgesetztem, offenen ausdehnungsgefaess fuer temperaturen auch ueber dem siedepunkt

Info

Publication number: DE3013877A1
Application number: DE19803013877
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. 6149 Rimbach Hertel
Original assignee: Individual
Current assignee: HERTEL, GEB. HOESCHELE, GERTRUDE, 4708 KAMEN, DE
Priority date: 1980-04-10
Filing date: 1980-04-10
Publication date: 1981-10-22

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen: "stehenden, zylindrischen Flüssigkeitswärmespeicher für offenen Heizungskreislauf mit aufgesetztem, offenen Ausdehnungsgefäß für Temperaturen auch über dem Siedepunkt.
Da die Wärmeerzeugung für größere Versorgungsgebiete vornehmlich in Form von Fernheizungen nur mit Nutzung der Kondensationsabwärme oder Abgasabwärme von Dampfkraftwerken oder Gasturbinenanlagen sinnvoll ist, bei denen allerdings im allgemeinen die Brzeugung von elektrischer Energie und der damit verbtmdenen WErmeab gabe mit; dem Wärmebedarf des Versorgungsbebietes zeitlich nicht ganz übereinstimmt, werden zweckmässige Wärmespeicher benötigt, in denen die Wärme in Form einer erwärmten Flüssigkeit, nornzal Wasser, während der Zeit der Stromerzeugung aufgespeichert wird, um je nach Bedarf anschließend an das Versorgungsgebiet abgegeben werden zu können.
Ursprflnglich wurde die Speicherung in Druckgefäßen mit verhSltnismäßig hohen Drücken und entsprechenden Temperaturen vorgenonmen. Seit geraumer Zeit ist allgemein bekannt, daß die Speicherung in drucklosen, stehenden, zylindrischen Gefäßen, entsorechend den Tankbehältern für Mineralöle, preisgünstiger ist.
Die Wärmespeicherkapazität eines solchen Behälters ist sllerdings durch den flüssigkeitsinhalt, den Siedepunkt der FlUssigkeit (bei Wasser im allgemeinen ca. 90°C) und der Rücklauftemperasur des von den Heizungen zurückstömenden Wassers, die auch nicht ganz beliebig nach unten abgesenkt werden kann, begrenzt.
Für die Wärmedehnung der Flüssigkeit als Wärmeträger wird zusätzlicher Raum benötigt.
Zur Zeit wird dieser Raum im allgemeinen durch Diktiereinrichtungen geschaffen, die im wesentlichen aus einem Druckbehälter bestehen, der in der Lage ist die überschüssie Flüssigkeit bei der Ausdehnung im Leitungsnetz, im Wärmespeicher usw. aufzunehmen. Der' freie Raum der Druckbehälter ist mit Stickstoffgas gefalt, um ein Eintreten von Sauerstoff in das Heizungswasser zu vermeiden. Kühlt sich die Flüssigkeit im Netz ab, so pumpen Diktierpumpen, die abhängig vom Netzdruck geschaltet werten, Wasser vom Druckbehälter in das Netz zurück.
Die Stickstofffüllung geht bei jedem Füllvorgang des Druckbehälters mit Flflssigkeit verloren und muß beim Entleeren wieder ersetzt werden.
Diese Nachteile, Begrenzung der Temperatur nach oben, umstEndliche Wasserspiegelhaltung im Speicher und umständliche sowie auch unwirtschaftliche Druckhaltung sollen durch die Erfindung des stehenden, zylindrischen Flüssigkeitswärmespeichers für offenen Heizungskreislauf mit aufgesetztem, offenen Ausdehnungsgeväß für Temperaturen auch über dem Siedepunkt beseitigt bzw. wesentlich wirtschaftlicher gestaltet werden.
Grundlage für die Erfindung ist der möglichst hohe, stehende, zylindrische Tankbehälter mit oder ohne Dach, dessen unterer Raum des Flüssigkeitswärmespeichers (1) vom aufgesetzten, oberen Raum des Ausdehnungsgefäßes (2) durch einen isolierten Zwischenboden (3) getrennt ist.
Der Speicher (1) ist dicht über dem Boden mit dem Ausdehnungsgefäß dicht über dem isolierten Zwischenboden mittels einer Druckausgleichleitung (4) verbunden.
Der Wasserdruck in dem Flüssigkeitswärmespeicher (1) und Ausdehnungsgef!5 (2) entspricht durch diese Leitung dem eines gemeinsamen Gefäßes ohne Zwischenboden.
Um den Eintritt von Sauerstoff in das Ausdehnungsgefäß (2) zu unterbinden, schwimmt auf dem Flüssigkeitsspiegel im Ausdehnungsgefäß eine zweckmäßigerweise kreisrunde Schwimmplatte (5) wie sie in Benzintanks bekannt ist, deren äußerer Rana mit dem oberen Rand des Ausdehnungsgefäßes (2) bzw. mit dem Dach, wenn ein solches vorhanden ist, ftber einen Faltenbalg (6) oder eine gleichwertige Konstruktion, die in der Lanze ist, sich vom oberen Rand des Behälters bis zu dem isolierten Zwischenboden (5) zu verlängern, oder zu verkürzen, verbunden ist.
Der Zwischenraum zwischen Faltenbalg (6) und Außenwand des Ausdehnungsgefäßes (2) ist über die Überlaufleitung (7) mittels eines Inertgases. vornehmlich Stickstoff, gefüllt. Damit das Stickstoffgas, aus Gasflaschen (9) über die Überlaufleitung (7) eingefüllt, nicht entweicht, endet die überlaufleitun@ (7) syphonartig in einer Flüssigkeitstasse (8). Bei steigendem Flüssigkeitsspiegel im Ausdehnungsgefäß (2) tritt der verdrängte Stickstoff aus dem Raum zwischen Faltenbalg (6) und der Gefäßaußenwand in einen Raum, der zwischen der Schwimmplatte (5) und einer darüber befindlichen Membrane (17) gebildet wird. Dieser zusätzliche Raum kann auch durch eine andere Konstruktion, elastische Blase, Luftsack o.ä. gebildet werden. Auf diese Weise kann der laufende Inertgasbedarf in geringen Grenzen gehalten werden. Da es kaum eine Isolierung gibt, die auch hohe Drucke aushält, ist als Bodenisolierung (4) gegen den Boden ein Flüssigkeitspolster durch die höhere Lage 7es Kaltfl:lssirrkeitsve teilers vorgesehen. Die Zuführung der kalten F@ssigkeit beim Entladen erfolgt über die Speicherbeladepumpe (10), be5m Beladen mit der Beladepumpe (11), über die gemeinsame Kaltflüssigkeitsverteilerleitung (18), wenn der Speicher im Nebenschluß an das Netz an.eechlossen ist.
Die warme Flüssigkeit tritt über die Be- bzw. Entladeleitung bzw. die e- und Entladeverteilerleitung (17) in den Speicher ein oder aus. Wenn der Speicher im hauptschluß steht, kann aiif die Pumpen verzichtet werden.
Um im allgemeinen Versorgungsnetz der Heizungsanlage beim Vorlauf (15) noch höhere Temperaturen vorsehen zu können, wie es in Winter mittels Spitzenkessel der Fall sein wird, ist in der Be- und Entladeleitung (17) eine Sicherheitsschleife (13) vorgesehen.
Die Druckausgleichleitung (14) bewirkt, daß in dem Ausdehnungsgefäß (2) und über dem Boden im Flüssigkeitswärmespeicher (1) in etwa gleiche Temperatur herrscht, die anen.Shert der Rücklauftemperatur der Heizungsanlage im Heizungsrücklauf (16) entspricht und weit unter dem Siedepunkt liet.
In ,vreladenen bzw. in oberen Bereich des Flüssigkeitswärmespeichers (1) dürfen daher Maximaltemperaturen mit entsprechenden Drücken auftreten, die unterhalb der Wasserstandshöh@ im Ausdehnungsgefäß liegen.
Da die Maximaltemperaturen im Ausdehnungsgefäß (2) mit den Maximaltemperaturen im Heizungsnetz und Flüssigkeitswörmespeicher (1) zusammenfallen, reicht unter gewissen Umständen die sich dadurch eingestellte Wasserstandshöhe im Ausdehnungsgefäß für den erfordeplichen Gegendruck aus, ohne daß ein Ausdampfen erfolgen kann. Die vorgesehene Anordnung hat weiterhin den Vorteil, daß die Entn@hme und Einleitung der warmen Flüssigkeit in dem Speicher ohne komplizierte Schaltungen immer an der gleichen Stelle erfolgt.
Der isolierte Zwischenboden (3) besteht aus konstruktiven Gründen wegen der unterschiedlichen Wärmedehnungen als den Deckel des Flüssigkeitswärmespeichers (1) mit dem dazugehörigen Gespärre, was zweckmäßig oberhalb angeordnet ist, berachnet für nas Eigengewicht mit einer gewissen Montamelast w@hrend der Montage und verhältnismäßig geringem Flüssigkeitsdruck wie er beim Der und Entladen des Speichers zufolge der Trägheit der Flüssigkeit auftreten kann, der darüber befindlichen Is@lierung (Wärmedämmung) und dem Boden des Ausdehnungsgefäßes, das ebenfalls mit einem Gespärre versehen ist. Boden und Deckel sind in der Mitte zentriert und können nach außen gleitend oder bzw Rollen zischen beiden Gespärren unterschiedlichen Wärmedehnungen folgen Da der Wasserstand über dem isolierten Zwischenboden (3) in dem Ausdehnungsgefäß (2) verhältnismäßig niedrig ist, kann evtl.
auch auf diese komplizierte Konstruktion verzichtet werden und statt der W!rmedtmmung aus weichen Dämmstoffen eine wärmedämmende Steinart gewählt werden, die den auftretenden Wasserdruck aufnehmen kann.
Durch einen verhältnismäßig dünnen Boden ohne Spanten kann der Flüssigkeitsraum des Ausdehnungsgefäßes gegenüber der Isolierung abgedichtet werden. In diesem Falle erfolgt eine Direktübertragung des Wasserdruckes im Deckel (3) von dem Ausdehnungsgefäß (2) zum Flüssigkeitswärmespeicher (1) über das Bodenblech des Flüssigkeitswärmespeichers und die harte Dämmschicht zum Deckel des Flüssigkeitswärmespeichers (1).
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Claims

Anspruch 4 Stehender, zylindrischer Flüssigkeitswärmespeicher (1) mit aufgesetztem, offenen Ausdehnungsgefäß (2) für offenen Heizungskreislauf für Temperaturen auch über dem Siedepunkt.
2. Stehender zylindrischer Flüssigkeitswärmespeicher (1) mit zylindrischem Ausdehnungsgefäß (2), das auf dem WMrmespeicher über einen isolierten Zwischenboden (3) aufgesetzt ist.
3. Stehender, zylindrischer Flüssigkeitswärmespeicher (1) mit aufgesetztem Ausdehnungsgefäß (2), bei dem der Wasserspiegel im Ausdehnungsgefäß durch eine Schwimmplatte (5) nach oben abgeschlossen ist und der obere Rand des Ausdehnungsgefäßes (2) bzw. das Dach über einen Faltenbalg (6) oder einer gleichwertigen Konstruktion mit der Schwimtnplatte (5) verbunden ist, so daß zwischen Faltenbalg (6) und Zylinderwand des Ausdehnungsgefäßes (2) ein Zwischenraum entsteht, der, um den Sauerstoffeintritt in die Flüssigkeit zu verhindern, mit Stickstoffgas oder gleichwertigem gefüllt ist.
4. Stehender, zylindrischer Flüssigkeitswärmespeicher (1) mit aufgesetztem Ausdehnungsgefäß (2), bei dem der Zwischenraum unter Anspruch 5 über die überlaufleitung (7), die in einer Wassertasse (8) endet, oder direkt mit Stickstoff gefüllt wird und das beim Heben und Senken der Schwimmplatte (5) anfallende Gas, in einem elastisch dehnbaren Raum gebildet, durch eine Membrane (17) und der Schwimmplatte (5) aufgenommen bzw. zurückgegeben wird, so daß der Verbrauch an Stickstoffgas im Betrieb nur den Leckverlusten entspricht.
5. Stehender, zylindrischer Flüssigkeitswrmespeicher (1) mit aufgesetztem Ausdehnungsgefäß (2), versehen mit einer Druckausgleichleitung (14), die den Flüssigkeitswärmespeicher (1) direkt im Bereich der Sohle mit dem Ausdehnungsgefäß (2) direkt über den Bereich der isolierten Zwischendecke (3) verbindet.
6. Stehender, zylindrischer Flüssigkeitswärmespeicher (1) mit aufgesetztem Ausdehnungsgefäß (2), bei dem die heiße FlUssigkeit über eine Sicherheitsschleife (13) zu- oder abgeleitet werden kann, wodurch sichergestellt wird, daß im Fernwtrme-Leitungsnetz (X u. 16) noch höhere Temperaturen als über den Speicher (1) getrhren werden können, auftreten dürfen.