DE3339712A1 - Vorrichtung zum waermeaustausch - Google Patents
Vorrichtung zum waermeaustauschInfo
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Description
:DR. SOLE & ZAPF
Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt ^ Wuppertal - München O ό O O / \ /L,
European Patent Attorneys β
+II/mj/3001 Hainer Kühl, Tannenwegf 6305 Buseck 1
Vorrichtung zum Wärmeaustausch
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch, insbesondere bei Fernwärme-Heizungssystemen o.dgl., im
wesentlichen bestehend aus einem von einem aufzuheizenden
Sekundärfluid durchströmten Behälter und einem im Behälterinneren angeordneten, vom Wärme abgebenden Primärfluid
nach dem Gegenstromprinzip durchströmten Heizelement sowie mit einer oberhalb des Heizelementes angeordneten Sekundärf
luid-Entnahmestelle und mit einer unterhalb der Entnahmestelle
angeordneten Sekundärfluid-Zulaufstelle.
Vorrichtungen zum Wärmeaustauschen werden vielfältig in der Technik eingesetzt. Unter ihnen ist ein Rohrbündelaustauscher
in Haarnadelbauart bekannt, der insbesondere in Heizungssystemen eingesetzt wdird, die mit Fernwärme
versorgt werden. Dieser bekannte Wärmetauscher weist einen liegend angeordneten Behälter auf, in den einendig ein
Rohrboden eingezogen ist, um eine Kammer für das Primär-
Schlossbleiche 20 · Postfach 130113 ■ D-5600 Wuppertal 1 Patentanwalt Dr.-Ing. Dipl.-Ing. A. SoIf (München)
Telefon (0202) 445096/451226 · Telefax (0202) 451226 Patentanwalt Dipl.-Ing. Chr. Zapf (Wuppertal)
Telex: 8591273 soza Patentanwalt Dr.-Ing. Dipl.-Ing. W. Hasse (München)
fluid abzutrennen. Die Kammer ist mittig von einer horizontalen
Trennwand durchsetzt, so daß eine obere Speisewasserkammer für das auf etwa 100° Celsius erhitzte,
von dem Fernwärmelieferanten stammende Speisewasser und eine untere Rücklaufkammer für das Primärwasser gebildet
wird. Speisewasserkammer und Rücklaufkammer sind über
ein haarnadelförmig im Behälter verlaufendes Rohrbündel miteinander verbunden. Im Kopfbereich des Behälters,oberhalb
des Rohrbündels,befindet sich eine Entnahmestelle
für das Heizungsvorlaufwasser und im Fußbereich des Behälters, unterhalb des Rohrbündels, ist eine Zulaufstelle
für das Heizungsrücklaufwasser angeordnet. Innerhalb
des Haarnadelbogens ist ein horizontal verlaufendes Leitblech angeordnet, das das Sekundärwasser (Heizungskreislaufwasser)
derart leitet, daß es zwischen Zulauf - und Entnahmestelle - möglichst lange mit dem Rohrbündel in
Kontakt bleibt. Dieser bekannte Wärmetauscher besitzt jedoch aufgrund seines konstruktiven Aufbaues den Nachteil,
daß das rücklaufende Primärwasser relativ zum zu-
laufenden Speise- bzw. Primärwasser nur unzureichend abgekühlt ist, wobei letzteres eine Temperatur besitzt, die
sehr viel größer als 40° Celsius ist. Dieses gilt insbesondere dann, wenn der sekundärseitige Wärmebedarf groß
ist. Um das rücklaufende Primärwasser bis unter 40° Celsius abzukühlen, was den Gesamtwirkungsgrad der
Heizungsanlage erhöht und vor allem von den Fernwärmelieferanten als verbrauchsseitig einzuhaltende Bedingung
vorgegeben ist, hat man an dem Primärwasserablauf einen Schieber installiert, der nur öffnet, wenn das ihn durchströmende
Wasser eine Temperatur ä 40° besitzt.
Die Temperaturmessung erfolgt dabei ebenfalls am Primärwasserablauf.
Dieses hat jedoch den Nachteil,
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-s-
daß zunächst bei in den Behälter einströmendem Speisewasser sehr stark aufgeheiztes Sekundärwasser entnommen
werden kann, wobei jedoch nach kurzer Betriebszeit das rücklaufende Primärwasser eine Temperatur besitzt, die
relativ groß (viel größer als 40° Celsius) ist.
Hierdurch wird der Schieber geschlossen, der erst dann wieder öffnet, wenn das Primärwasser im Behälter bis
auf etwa 40° Celsius durch den Wärmeaustausch mit dem Sekundärwasser abgekühlt ist, wodurch bedingt ist, daß
eine relativ lange Zeit Sekundärwasser entnommen werden muß, das nur eine unzureichende Vorlauftemperatür besitzt.
Insgesamt ist somit festzustellen, daß die Vorlauftemperatur sehr stark schwankt, wodurch sich ein schlechter
Wirkungsgrad der Heizungsanlage ergibt und auch ein behagliches, kontinuierliches Beheizen unmöglich ist. Nachteilig
ist ferner, daß im Speisenetz des Fernwärmelieferanten starke Drucksprünge durch das ständige Auf- und
Zufahren des Schiebers auftreten.
Aus der DE-OS 30 37 637 ist eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch bekannt, bei der im Kopfbereich eines Gefäßes
ein Kondensator einer Wärmepumpe angeordnet ist, der zur Aufheizung des durch den Behälter strömenden Sekundärwassers
(Heizungswasser) dient. Der Anschluß für den Heizungsvorlauf ist an der Kopfplatte des Behälters angeordnet
und der Anschluß für den Heizungsrücklauf ist so an dem Behälter angeordnet und ausgebildet, daß das
Wasser des Heizungsrücklaufes derart in den Behälter eingeleitet wird, daß dieses praktisch verwirbelungsfrei
0 in das im Behälter befindliche Wasser eintritt, wobei dieses z.B. durch eine entsprechende große Auslaßöffnung
erreicht wird. Hierdurch wird eine Verwirbelung von kaltem und warmem Medium im Behälter vermieden, so daß sich
eine Wärmeschichtung aufbauen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch
der eingangs genannten Art anzugeben, die unabhängig vom angeschlossenen Sekundärwärmeverbrauch eine
kontinuierliche Wärmetauschung mit optimalem Wirkungsgrad ermöglicht, und bei der die Rückführung des Primärfluids
mit sehr niedriger Temperatur , vorzugsweise £ 40° Celsius,
erfolgt. Ferner soll diese Vorrichtung zur Abgabe von aufgeheiztem Brauchwasser dienen und die Möglichkeit
des Anschlusses verschiedener Primärwärmequellen bieten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das Heizelement aus mindestens zwei miteinander verbundenen Elementen besteht, wobei ein erstes Element zwischen
der Entnahmestelle und der Zulaufstelle sowie ein zweites
Element unterhalb der Zulaufstelle angeordnet ist, und die Zulaufstelle derart zwischen dem ersten und dem zweiten
Element angeordnet ist, daß sich unterhalb der Zulaufstelle
eine vom Sekundärfluid-Kreislauf im wesentlichen nicht
erfaßte, strömungsberuhigte, eine Temperaturschichtung aufweisende Zone des Sekundärfluids ausbildet, in der
sich das zweite Element befindet. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Temperatur des rücklaufenden Primärfluids
gegenüber der des zugeführten Primärfluids erheblich abgesenkt wird (und vorzugsweise £ 40° Celsius beträgt). Der Grund
hierfür ist folgender: Durch die oben beschriebene Anordnung der Zulaufstelle wird im unteren Teil des Behälters die
Ausbildung der strömungsberuhigten Zone ermöglicht. In dieser Zone befindet sich nur dasjenige Sekundärfluid,
das eine Temperatur besitzt, die niedriger als die des am Kreislauf teilnehmenden Sekundärfluids ist, denn
die Schichtung des Sekundärfluids in dem unteren Teil des Behälters erfolgt nach der Fluidtemperatur, wobei
wärmeres Sekundärf luid nach oben steigt und kälteres nach unten
-B-
sinkt. Das Heizgefäß besteht aus mindestens zwei Elementen, von
denen das erste im oberen, von der Sekündärfluid-Kreislaufströmung
erfaßten Bereich des Behälters angeordnet und speiseseitig an das Primärfluid angeschlossen ist
und von denen das zweite Element innerhalb der strömungsberuhigten Zone installiert ist. Das in das erste Element
mit hoher Temperatur einströmende Primärfluid gibt nun einen Großteil seiner Wärme durch Wärmeaustausch an das
Sekündärfluid ab. Das aus dem ersten Element austretende,
schon relativ stark abgekühlte Primärfluid wird anschliessend in das zweite Element eingeleitet. Da dieses jedoch
von relativ kaltem Sekündärfluid der strömungsberuhigten
Zone umgeben ist, erfolgt eine kräftige Nachkühlung des Primärfluids, so daß dieses das zweite Element mit einer
Temperatur verläßt (vorzugsweise <£ 40° Celsius), die
sehr viel niedriger als die Zulauftemperatur des Primärfluids
ist. wird die erfindungsgemäße Vorrichtung z.B. bei Fernwärme-Heizungssystemen eingesetzt, so .gewährt
der Fernwärmelieferant Rabatte auf den Wärmeabnahmepreis, wenn der Rückfluß des Primärfluids mit besonders niedrigen
Temperaturen erfolgt. Mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung lassen sich somit schon allein aus diesem Grunde die Energiekosten senken.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zulaufsteile derart angeordnet
ist, daß die direkte Sekündärfluid-Kreislaufströmung
etwa das untere Drittel des Behältervolumens nicht erfaßt. Hierzu kann vorgesehen sein, '.daß das Sekündärf luid im
3^ wesentlichen horizontal in den Behälter eingeleitet wird
und daß die Eintrittsgeschwindigkeit durch einen großen Eintrittsquerschnitt relativ gering ist, so daß das im
unteren Teil des Behälters befindliche Sekündärfluid
nicht verwirbelt wird. Diese strömungsberuhigte Zone weist daher eine Temperaturschichtung auf und besitzt
eine Funktion, die mit der eines Warmwasserspeichers (Boiler) vergleichbar ist.
-9-
Es ist vorgesehen, daß das erste Element eine für die Heizleistung des Behälters ausreichende Wärmetauschkapazität
besitzt. Dieses hat zur Folge, daß entweder nur eine sehr kurze Zeit hocherhitztes Primärfluid entnommen wird
oder nur eine geringe Menge des Primärfluids entnommen wird, um das Sekundärfluid ausreichend aufzuheizen.
Die Folge davon ist, daß das sehr heiße Primärfluid unter Umständen gar nicht bei einem Entnahmevorgang aus der
Primärquelle bis in das zweite Element gelangt, da eine noch näher zu beschreibende Absperreinrichtung, die die
Temperatur des Sekundärfluids kontrolliert, anspricht, da aufgrund der ausreichend großen Wärmetauschkapazität
des ersten Elementes sehr schnell die gewünschte Vor1auftemperatur
des Sekundärfluids erreicht wird. Insofern werden aufgrund dieser Ausbildung keine sehr hohen Temperaturen
in den unteren Bereich des Behälters "verschleppt". Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen
sein, daß die neben dem ersten Element noch weiterhin vorhandenen, vom Primärfluid durchströmten Elemente ebenfalls
eine derart große Wärmetauschkapazität besitzen.
Zweckmäßig ist, daß der Behälter die Form eines vertikal stehenden, geraden Zylinders mit einer Kopf- und einer
Fußplatte aufweist. Vorzugsweise ist der Zylinder als Kreiszylinder ausgeführt, wobei dessen Vertikalabmessung
größer als sein Durchmesser ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß das erste und das zweite Element im
-Tf-
wesentlichen in jeweils einer horizontal verlaufenden
Ebene angeordnet ist, die senkrecht zur innerhalb des Behälters vorliegenden Strömungsrichtung des Sekundärfluids
verläuft. Hierdurch wird erreicht, daß das das erste und das zweite Element umgebende Sekundärfluid
relativ großflächig mit diesen Elementen in Kontakt gelangt, so daß ein intensiver Wärmeaustausch
stattfinden kann. Vorteilhaft ist dabei, wenn das erste und das zweite Element jeweils als ein- oder mehrlagige
Rohrspirale ausgebildet'ist. Hierbei ist vorteilhaft,
wenn die Rohrspirale eine erste Rohrlage aufweist, die aus einem von außen nach innen spiralförmig aufgewickelten
Rohr besteht, dessen im Zentrum der Spirale gelegener Endbereich um den Durchmesser des Rohres versetzt zur
ersten RohrLage verläuft und im gleichen Drehsinn wie die erste Rohrlage in eine zweite, von innen nach außen
spiralförmig aufgewickelte Rohrlage der Rohrspirale einmündet. Das Sekundärfluid durchströmt dann die Zwischenräume
zwischen den einzelnen Windungen der Rohrspirale, wodurch gute Wärmeaustauscheigenschaften gegeben sind.
Um die Wärmeaustauschung noch zu intensivieren, ist vorgesehen, daß ein zwischen der Innenwandung des Behälters
und dem ersten Element verlaufender Ringspalt mittels eines Leitbleches verschlossen ist. Darüber hinaus kann
vorgesehen sein, daß im Bereich des Zentrums der Rohrspirale ein Abdeckblech angeordnet ist. Diese beiden
Mäßnahmen verhindern, daß ein Teil des Sekundärfluids
an den Wärmetauschflächen des ersten Elementes vorbeiströmt, ohne daß ein Wärmeaustausch zwischen dem Primärfluid
und dem Sekundärfluid erfolgt.
Vorteilhaft ist, wenn das erste Element mit dem zweiten Element über ein außerhalb des Behälters verlaufendes
Verbindungsrohr verbunden ist. Hierdurch wird es möglich,
daß auch ein Laie auf einfache Weise die Wärmetauschvorrichtung installieren kann. Dieses ist insbesondere
auch deshalb gegeben, weil die Anschlüsse des ersten und des zweiten Elementes, sowie alle anderen Anschlüsse
der Wärmetauschvorrichtung derart ausgeführt sind, daß an diese nur noch das Primär- sowie das Sekundärsystem
angeschlossen werden braucht, wobei weitere Rohrverlegungsarbeiten nicht erforderlich sind.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß im Behälterinneren zwischen dem ersten Element und
dem zweiten Element ein Brauchwassergefäß angeordnet ist, das relativ zum Sekundärfluid-Kreislauf im Gleichstrom
von aufzuheizendem Wasser durchströmt wird. Hiermit ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht
nur für den Betrieb eines einzigen Sekundärsystems zu nutzen, was beispielsweise eine Heizkörperanlage sein
kann, sondern auch noch ein weiteres System anzuschließen, das - wie im vorliegenden Fall - aufgeheiztes Brauchwasser
liefert. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß das Brauchwassergefäß aus einem Heizgefäß und einem mit
diesem verbundenen Vorwärmgefäß besteht, wobei das Heizgefäß zwischen dem ersten Element und der Zulaufstelle
und das Vorwärmgefäß zwischen der Zulaufstelle und dem
zweiten Element, insbesondere unmittelbar unterhalb der Zulaufstelle, angeordnet ist. Durch die Anordnung des
Heizgefäßes zwischen dem ersten Element und der Zulaufstelle wird erreicht, daß das vom Vorwärmgefäß
-stammende Brauchwasser kräftig erhitzt wird, da sich in diesem Teil des Behälters relativ heißes Sekundärfluid
befindet. Durch die Verwendung eines Vorwärmgefäßes und
-r-
dessen Anordnung zwischen der Zulaufstelle und dem zweiten Element werden zwei Ziele erreicht, 1., das kalte zuströmende
Brauchwasser wird in dem Vorwärmgefäß angewärmt, so daß es dann, wenn es in das Heizgefäß einmündet, schon
eine Temperaturerhöhung gegenüber seiner ZuIauftemperatur
aufweist, und 2. bildet das Vorwärmgefäß eine Sperre zwischen dem oberen Bereich des Behälters, in dem der
Sekundärkreislauf zirkuliert und dem unteren Bereich des Behälters, der die strömungsberuhigte Zone mit der
Temperaturschichtung aufweist. Darüber hinaus ist es
besonders vorteilhaft, daß durch das einströmende kalte Brauchwasser in das Vorwärmgefäß das in der beruhigten
Zone befindliche Sekundärfluid kräftig abgekühlt wird und damit auch das in dieser Zone befindliche zweite
Element von relativ kaltem Sekundärfluid umgeben wird, was dazu führt, daß die gewünschte Abkühlung des im zweiten
Element befindlichen Primärfluids verstärkt wird, so daß letzteres das zweite Element mit einer sehr niedrigen
Temperatur verläßt. Durch diese Nachkühlung geht jedoch dem System keine Wärme verloren, denn das sich
durch den Kühleffekt erwärmende Sekundärfluid wird je nach seiner Temperatur aufsteigen und ggf. in den oberen
Bereich des Behälters eintreten, um dort an dem Sekundärfluidkreislauf
teilzunehmen und zur Wärmeabgabe im Sekundärkreis beitragen. Weiterhin ist von Vorteil, daß der
erfindungsgemäße Wärmetauscher die Brauchwassererwärmung
in dem gleichen Behälter vornimmt, der auch für die Erwärmung des Sekundärfluids benutzt wird. Ein zusätzlicher,
aus dem Stand der Technik bekannter Brauchwasserkessel incl. einer Umwälzpumpe kann damit entfallen, was eine
Raumersparnis und Kostenersparnis bewirkt sowie die abgestrahlte Verlustwärme klein hält.
Es kann zweckmäßig sein, wenn das Heizßgefäß und/oder das Vorwärmgefäß als ein- oder mehrlagige, horizontal im Behälterinneren
angeordnete Heizrohrspirale(n) ausgebildet ist bzw. sind.
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Für eine vielfältige Verwendung der Wärmetauschvorrichtung
ist es zweckmäßig, wenn der Behälter einen Einlauf und mindestens einen Ablauf für denAnschluß des Sekundärf luids
an eine externe Wärmequelle aufweist. Hierdurch können in Kombination oder alternativ verschiedene Wärmequellen,
wie z.B. Öl- oder Gasbrenner bzw. mit Holz betriebene Einrichtungen (Kamin od.dgl.), eingesetzt werden; auch
ist es möglich, beispielsweise während der Übergangsheizperioden, auf die Abnahme von Fernwärme zu verzichten.
Beispielsweise kann während der Übergangszeit der relativ große Wärmeanfall eines Kamins dadurch genutzt werden,
daß mit ihm das Sekundärfluid aufgeheizt wird, wodurch der geringe Wirkungsgrad einer Kaminfeuerung erheblich
erhöht wird. Es ist vorgesehen, daß der Einlauf im Kopfbereich des Behälters, vorzugsweise an der Kopfplatte,
angeordnet ist. Bei Verwendung einer Öl- oder Gaswärmequelle ist die Anordnung des Ablaufes dann so getroffen,
daß dieser sich etwa in gleicher vertikaler Höhe wie die Zulaufstelle, vorzugsweise unmittelbar oberhalb der
Zulaufstelle, befindet. Wird jedoch eine mit Holz betriebene Wärmequelle verwendet, so ist der Ablauf im
Fußbereich des Behälters, vorzugsweise an der Fußplatte, angeordnet. Das mittels einer externen Wärmequelle aufgeheizte
Sekundärfluid wird somit in den oberen Bereich des Behälters eingeleitet, so daß es von dort direkt
in den Sekundärkreislauf des Heizungssystems einmünden
kann. Das rückgeführte, abgekühlte Sekundärfluid wird dann durch die Zulaufstelle wieder in das Behälterinnere
eingeleitet und dort teilweise über den Ablauf zur erneuten Aufheizung mittels der externen Wärmequelle entnommen.
33397Ί2 Af
-TA-
Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß das Heizelement ein drittes Element für das Primärfluid aufweist,
das strömungsmäßig zwischen das erste und das zweite Element geschaltet und zwischen dem Heizgefäß und der
. Zulaufstelle, vorzugsweise unmittelbar unterhalb des Heizgefäßes, angeordnet ist. Dieses dritte Element dient
im wesentlichen dazu, dem das Heizelement durchströmenden Brauchwasser eine ausreichend hohe Temperatur zu vermitteln;
denn das in dieses dritte Element eintretende Primärfluid besitzt eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um
das Brauchwasser entsprechend aufzuheizen. Darüber hinaus hat dieses dritte Element den Vorteil, daß die Primärfluidtemperatur
im oberen Bereich des Behälters noch stärker abgesenkt wird, so daß das in das zweite Element
eintretende Primärfluid schon relativ stark abgekühlt ist, wodurch sich die Bedingung einer sehr niedrigen
Primärfluid-Rücklauftemperatur noch einfacher verwirklichen
läßt. Wie bei dem ersten und dem zweiten Element ist vorgesehen, daß auch das dritte Element als ein- oder
mehrlagige, horizontal im Behälterinneren angeordnete Heizrohrspirale ausgebildet ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß etwa in gleicher vertikaler Höhe wie die Zulaufstelle
im Behälter ein Kondensator einer als Wärmequelle dienenden Wärmepumpe angeordnet ist, der vorzugsweise als Koaxialzylinder
ausgeführt ist und einerseits vom Sekundärfluid und andererseits von dem Kältemittel der Wärmepumpe durchströmt
wird, wobei die Entnahmeöffnung für das den Kondensator sekundärmäßig durchströmende Sekundärfluid direkt
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oberhalb des zweiten Elementes und die zugehörige Ausströmöffnung
des Sekundärfluids im oberen Bereich des Kondensators angeordnet ist. Die Wärmepumpe stellt noch
eine weitere externe Wärmequelle dar, die an die erfindungsgemäße Vorrichtung angeschlossen werden kann, wobei
diese im Kombination mit anderen Wärmequellen oder auch alternativ das Aufheizen des Sekundärfluids vornimmt.
Ferner ist es zweckmäßig, daß der stromabseitige Ausgang des zweiten Elementes an einen die Durchflußmenge des
Primärfluids regelnden Sperrschieber angeschlossen ist, dessen Öffnungsquerschnitt von einem Temperaturfühler,
der die Temperatur an der Entnahmestelle erfaßt, geregelt wird. Hierdurch wird eine optimale Steuerung der Sekundärfluid-Vorlauftemperatur
erreicht, da die Zuführung von hocherhitztem Primärfluid von der Temperatur des dem
Behälter entnommenen Sekundärfluids abhängig ist. Hierdurch kommt es nicht - wie eingangs bei den bekannten Vorrichtungen
- zu derart großen Zeitkonstanten, durch die dem Sekundärfluxdkreislauf zeitweise ein in der Temperatur
zu niedriges Sekundärfluid zugeführt wird. Auch ist es hiermit möglich, den Schieber derart zu fahren, daß kontinuierlich
eine Primärfluidströmung in das Fernwärmesystem
zurückgeführt wird, die eine Temperatur ^L 40° aufweist. Das kontinuierliche Zurückführen führt
nicht - wie bei den bekannten Vorrichtungen - zu den nachteiligen Drucksprüngen im Primärfluidsystem.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Primärfluid und/oder das Sekundärfluid
Wasser ist bzw. sind.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß unterhalb der Zulaufstelle eine horizontale Prallplatte
im Behälterinneren angeordnet ist. Die Prallplatte hat die Aufgabe, die in das Behälterinnere einströmende
Sekundärfluidströmung derart zu leiten, daß diese nicht in die strömungsberuhigte Zone eintritt und diese verwirbeln
kann.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann die Öffnung eines vertikal in dem Behälter verlaufenden
Rohres die Zulaufstelle bilden.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen zwei Fluidakreisen , insbesondere
bei Fernwärme-Heizungssystemen o.dgl., im wesentlichen bestehend aus einem von einem Wärme aufnehmenden Fluid
durchströmten Behälter, in dessen oberen Bereich eine Entnahmestelle und unterhalb der Entnahmestelle eine
Zulaufstelle für den Wärme aufnehmenden Fluidkreis angeordnet
ist, und mit einem im oberen Bereich des Behälters angeordneten Einlauf und einem im unteren Bereich des
Behälters angeordneten Ablauf für den Wärme abgebenden Fluidkreis, wobei das Fluid des Wärme abgebenden Fluidkreises
außerhalb des Behälters erhitzt wird und die Zulaufstelle derart zwischen dem Einlauf und dem Ablauf
angeordnet ist, daß sich unterhalb der Zulaufstelle eine vom Wärme aufnehmenden Fluidkreislauf im wesentlichen
nicht erfaßte, strömungsberuhigte, eine Temperaturschichtung aufweisende Zone des im Behälter befindliehen
Fluids ausbildet. Eine derartige Vorrichtung weist somit keine getrennten Primär- und Sekundärkreisläufe
auf; vielmehr wird das Wärme abgebende Fluid in das Wärme aufnehmende Fluid eingeleitet, so daß sich
beide Fluida miteinander vermischen. Durch die unterhalb
-Wl-
der Zulaufstelle ausgebildete, vom Wärme aufnehmenden
Fluidkreislauf im wesentlichen nicht erfaßte, strömungsberuhigte, eine Temperaturschichtung aufweisende Zone
des im Behälter befindlichen Fluids ist sichergestellt, daß sich am Grunde der strömungsberuhigten Zone das
im stärksten abgekühlte Fluid des Wärmeaustauschsystems ansammelt. In diesem Bereich ist der Ablauf für den
Wärme abgebenden Fluidkreislauf angeordnet, so daß sichergestellt ist, daß das entnommene Fluid eine niedrige
Temperatur besitzt. Die vorstehend genannte Vorrichtung kann natürlich auch mit einem Brauchwassergefäß und/oder
mit einem Kondensator einer Wärmepumpe versehen sein, wie dieses vorstehend beschrieben worden ist.
Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und zeigt eine schematische Schnittansicht
durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die vorteilhafterweise den Wärmeaustausch zwischen einer Fernwärmequelle (Primärwasser)
und einem Heizungssystem (Sekundärwasser) vornimmt, weist einen kreiszylindrischen Behälter 1 mit einer Mantelwandung
2, einer Kopfplatte 3 und einer Fußplatte 4 auf. Der Behälter 1 ist derart angeordnet, daß die Längsachse
des Zylinders vertikal verläuft. Die Vertikalabmessung
des Behälters 1 ist größer (vorzugsweise etwa doppelt so groß )als sein Durchmesser . Zentral in der Kopfplatte
ist eine Entnahmestelle 5 für das mittels einer Umwälzpumpe 6 geförderte, den Behälter 1 durchströmende, Sekundärwasser
angeordnet. Die Rückführung des Sekundärwassers, das nicht dargestellte Heizkörper passiert, erfolgt mittels
eines vertikal verlaufenden Rohres 7, durch dessen etwa in halber Behälterhöhe angeordnete Zulaufstelle 8 das
Sekundärwasser in den Behälter 1 hineinströmt. Unterhalb der Zulaufstelle 8 ist dieser gegenüberliegend eine
horizontale Prallplatte 8a angeordnet, die verhindert, daß das rückgeführte Sekundärwasser in den Behälterraum
unterhalb der Prallplatte 8a einströmt. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Einströmrichtung der Zulaufstelle
in einer horizontalen Ebene liegt oder auch nach oben in Richtung auf die Kopfplatte 3 erfolgt
(nicht dargestellt). Im Inneren 9 des Behälters 1 befindet sich ein Heizelement 10, das aus drei Elementen
15, 16 und 17 besteht. Im Kopfbereich 18 des Behälters 1 ist unterhalb der Entnahmestelle 5 das erste Element
15 und im Fußbereich 19 des Behälters 1 das zweite Element 16 angeordnet. Das dritte Element 17 befindet sich etwa
mittig zwischen dem ersten Element 15 und der Zulaufstelle
8. Der Eingangsanschluß 20 des ersten Elementes 15 ist mit der Speiseleitung des Fernwärmesystems verbunden,
das Primärwasser mit einer Temperatur von insbesondere 90 bis 150° Celsius zuleitet. Der Ausgangsanschluß 21
des ersten Elementes 15 ist mit dem Eingangsanschluß 22 des dritten Elementes 17 über ein Rohr 23 und der Ausgangsanschluß
2 4 des dritten Elementes 17 ist über ein Rohr 25 mit dem Eingangsanschluß 26 des zweiten Elementes
16 verbunden. Die Rohre 23 und 25 können innerhalb oder außerhalb des Behälters 1 verlegt sein. Die drei Elemente
15, 16 und 17 sind somit derart angeschlossen und miteinander verbunden, daß die Strömungsrichtung des sie
durchströmenden Primärwassers entgegengesetzt zur Strömungsrichtung
der innerhalb des Behälters erfolgenden Sekundärwasserströmung verläuft (Gegenstromprinzip).
-VS-
Der Ausgangsanschluß 27 ist über einen Schieber 28 mit der Rücklaufleitung des Fernwärmesystems verbunden. Der
Öffnungsquerschnitt des Schiebers 28 wird über einen
Temperaturfühler 29 gesteuert, der an der Entnahmestelle
5 angeordnet ist und dort die Temperatur mißt. Nach einer anderne, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung
kann auch vorgesehen sein, daß kein drittes Element 17 vorhanden ist, wobei dann der Ausgangsanschluß 21 des
ersten Elementes 15 über ein Rohr mit dem Eingangsanschluß 26 des zweiten Elementes 16 verbunden ist.
Die drei Elemente 15, 16 und 17 sind jeweils im wesentlichen in einer horizontal verlaufenden Ebene angeordnet,
die senkrecht zur innerhalb des Behälters 1 vorliegenden Strömungsrichtung des Sekundärwassers verläuft. Vorzugsweise
ist jedes Element 15, 16 und 17 als zweilagige Rohrspirale 30 ausgebildet, die aus einer von außen nach
innen spiralförmig aufgewickelten Rohrlage 31 besteht. Im Zentrum 32 der Spirale verläuft der Endbereich der
ersten Rohrlage 1 um einen Rohrdurchmesser versetzt zu dieser und mündet im gleichen Drehsinn wie die erste
Rohrlage in eine zweite Rohrlage 33 ein, die ebenfalls spiralförmig, jedoch von innen nach außen verläuft. Das
Zentrum 32 des ersten Elementes 15 ist mittels eines Abdeckbleches 14 abgedeckt. Ferner verläuft zwischen
der Innenwandung 41 des Behälters 1 und dem ersten Element 15 ein Ringspalt 42, der mittels eines Leitbleches
43 verschlossen ist.
-Sf-
Innerhalb des Behälters 1 ist ein Brauchwassergefäß 4 4 angeordnet, das sich aus einem Heizgefäß 45 und einem
Vorwärmgefäß 46 zusammensetzt. Das Vorwärmgefäß 46 ist zwischen der Zulaufstelle 8 und dem zweiten Element 16,
insbesondere unmittelbar unterhalb der Zulaufstelle 8,
angeordnet und mit seinem Eingangsanschluß 47 an einen Kaltwasserzulauf angeschlossen. Der Ausgangsanschluß
48 des Vörwärmgefäßes 46 ist über eine Rohrleitung 49, die innerhalb oder außerhalb des Behälters 1 verlaufen
kann, an einen Eingangsanschiuß 50 des Heizgefäßes 45
angeschlossen. Das Heizgefäß 45 befindet sich zwischen dem ersten Element 15 und dem dritten Element 17 und
weist einen Ausgangsanschluß 51 auf, der an eine Brauchwasserleitung eines Warmwassersystems angeschlossen ist
(nicht dargestellt). Heizgefäß 45 und Vorwärmgefäß 46 sind ebenso wie die einzelnen Elemente 15, 16 oder 17
als zweilagige Rohrspirale ausgebildet und werden vom Brauchwasser in einer Richtung durchströmt, die gleichgerichtet
zur Richtung des den Behälter 1 durchströmenden Sekundärwassers verläuft (Gleichstromprinzip).
Ferner sind am Behälter 1 ein Einlauf 52 und ein Ablaufanschluß
53 für den Anschluß des Sekundärwassers an eine externe Wärmequelle angeordnet. Die externe Wärmequelle, die
eine Öl- oder Gaswärmequelle oder eine mit Holz betriebene
Wärmequelle (Kachelofen, Kamin o.dgl.) sein kann, kann zusätzlich oder alternativ zur Fernwärme eingesetzt
werden, um das Sekundär- und/öder das Brauchwasser aufzuheizen. Denkbar ist auch eine beliebige Kombination der
Primärwärmequellen, z. B. Öl und Holz. Der Einlauf 52 ist in der Nähe des Randes der Kopfplatte 3 des Behälters
1 angeordnet, wobei ihm gegenüber ein Prallblech 5 4 installiert ist, um die Strömung im wesentlichen radial
in den Behälter 1 einzuleiten. Der Ablaufanschluß 5 3
ist bei Verwendung einer Öl- oder Gaswärmequelle vorzugsweise als unmittelbar oberhalb der Zulaufstelle 8 angeordneter
Ablauf 55 ausgebildet. Wird eine mit Holz betriebene Wärmequelle benutzt, so befindet sich der Ablaufanschluß
53 zentral in der Fußplatte 4 am tiefsten Punkt des Behälters 1 und ist als Ablauf 56 ausgebildet.
Einlauf 52 und Ablaufanschluß 53 entsprechen bei einer konventionellen Heizungsanlage dem Kesselvor- bzw. dem
Kesselrücklauf, während Entnahmestelle 5 und Zulaufstelle 8 dem Heizungsvor- bzw. Heizungsrücklauf entsprechen.
DörSber. hinaus kann etwa in gleicher vertikaler Höhe
wie die Zulaufstelle 8 im Behälter 1 ein Kondensator
60 einer nicht dargestellten, als Wärmequelle dienenden Wärmepumpe angeordnet sein, die ebenfalls in Kombination
mit anderen Wärmequellen oder alternativ zur Erwärmung des Sekundärwassers und/oder des Brauchwassers dient.
Vo±zugsweise ist der Kondensator 60 als schneckenförmig aufgebauter Koaxialkondensator ausgebildet und einerseits
vom Sekundärwasser und andererseits vom Kältemittel (vorzugsweise R22) der Wärmepumpe durchströmt. Die Entnahmeöffnung
61 für das den Kondensator 60 durchströmende Sekundärwasser ist dicht oberhalb des zweiten Elementes
16 angeordnet, wobei das entnommene Sekundärwasser mittels einer Pumpe 62 in den Exngangsanschluß 63 des Kondensators
gedrückt wird. Am oberen Ende 64 des Kondensators 60 befindet sich eine Auströmöffnung 65, durch die das den
Kondensator 60 durchströmende, hierin aufgeheizte Sekundär wasser in das Innere 9 des Behälters 1 strömt.
Während des Betriebes der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mißt der Temperaturfühler 29 die Vorlauftemperatur des
Sekundärwassers an der Entnahmestelle 5. Sollte die gewünschte Vorlauftemperatur zu niedrig sein, so veranlaßt
der Temperaturfühler 29 eine Vergrößerung des Öffnungsquerschnittes des Schiebers 28, der in der Rücklaufleitung
des Primärfluids angeordnet ist. Hierdurch tritt in den Eingangsanschluß 20 des ersten Elementes 15 hocherhitztes
Primärwasser ein (90 bis 150° Celsius), das aufgrund der großen Wärmetauschkapazität des ersten Elementes
15 seine Temperatur sehr schnell an das Sekundärwasser abgibt. Hierdurch erhält das zu entnehmende Sekundärwasser
sehr schnell eine Vorlauftemperatur, die dem
gewünschten Wert entspricht, so daß der Temperaturfühler 29 den Öffnungsquerschnitt des Schiebers 28 wieder reduziert.
Insofern gelangt nur eine relativ kleine Primärwassermenge in das an das erste Element 15 angeschlossene
dritte Element 17 und ebenso von dem dritten Element 17 in das mit diesem verbundene zweite Element 16. Das
in das dritte Element 17 einströmende Primärwasser besitzt eine Temperatur, die erheblich niedriger ist als die
Temperatur des dem ersten Element 15 zugeführten Speisewassers, da im ersten Element 15 eine intensive Wärmetauschung
mit dem Sekundärwasser stattgefunden hat. Das bei diesem Vorgang von dem dritten Element 17 dem zweiten
Element 16 zugeführte Primärwasser ist aufgrund der von dem dritten Element 17 mit dem Sekundärwasser vorgenommenen
Wärmetauschung nochmals kräftig abgekühlt worden. Insbesondere wird diese Kühlwirkung noch verstärkt, wenn
der Vorrichtung Brauchwasser entnommen wird, denn dann wird das Sekundärwasser mittels des Vorwärmgefäßes 46
und des Heizgefäßes 45 zusätzlich gekühlt, so daß die Temperatur des Primärfluids sehr schnell abgebaut wird.
Eine nochmalige Nachkühlung des Primärfluids erfolgt 5 in dem zweiten Element 16, das innerhalb einer strömungs-
-2Λ-
beruhigten, eine Temperaturschichtung aufweisenden Zone 70 des Sekundärfluids angeordnet ist. Hierdurch besitzt
das über den Ausgangsanschluß 27 des zweiten Elementes 16 abgeführte Primärwasser eine Temperatur, die gegenüber
der Temperatur des Speisewassers sehr niedrig, vorzugsweise ^- 40° Celsius, ist. Da das Sekundärwasser der
in der Kopfplatte 3 angeordneten Entnahmestelle 5 entnommen und über die in etwa halber vertikaler Höhe des
Behälters 1 gelegene Zulaufstelle 8 wieder in.den Behalter
1 rückgeführt wird, bildet sich etwa in der oberen Hälfte des Behälters' 1 eine Sekundärwasserströmung aus,
die von unten nach oben verläuft. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Zulaufstelle 8 wird erreicht, daß
der untere Bereich des Behälters 1 nicht von dieser Sekundarwasserstromung
beeinflußt wird, so daß sich hier die strömungsberuhigte Zone 70 ausbildet. Da sich das
zweite Element 16 im unteren Bereich der strömungsberuhigten Zone 70 befindet, wird es von Sekundärwasser
mit relativ niedriger Temperatur umgeben, so daß das das zweite Element 16 durchströmende, abzuleitende Primärwasser
kräftig nachgekühlt wird. Die dabei an das Sekundärwasser abgegebene Wärme heizt die Wasserschichten
im Bereich des zweiten Elementes 16 auf, die dann weiter nach oben steigen. Andere, z.B. durch Entnahme von Brauchwasser
abgekühlte Wasserschichten werden nach unten sinken, so daß sich ein Gleichgewichtszustand einstellt. Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist am Ausgangsanschluß 51 ein Thermostat 80 angeordnet, das ebenfalls auf den
Schieber 28 wirkt und diesen derart steuert, daß das dem Heizgefäß 45 entnommene Brauchwasser eine gewünschte
Temperatur aufweist.
In Kombination mit der Fernwärme kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung auch über externe Wärmequellen betrieben werden. Handelt es sich bei der externen Wärmequelle
um einen Öl- oder Gasbrenner, so wird dem Behälter 1 Sekundärwasser über den -Ablauf 55 entnommen, mittels
dieser entsprechenden externen Wärmequelle erhitzt und über den Einlauf 52 wieder in das Innere 9 des Behälters
1 eingeleitet. Handelt es sich um eine externe Wärmequelle, die mit Holz betrieben wird, so erfolgt die Entnahme
des Sekundärwassers an dem Ablauf 56, der an dem tiefsten Punkt des Behälters 1 angeordnet ist. Ferner kann vorgesehen
sein, daß der Betrieb mit Fernwärme derart durchgeführt wird, daß das vom Fernwärmelieferanten gelieferte
erhitzte Medium in den Einlauf 52 eingeleitet wird und durch den Ablauf 56 eine Mediummenge rückgeführt wird,
die der eingeleiteten Mediummenge entspricht. Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den oben aufgeführten
Fällen ähnlich der eines konventionellen Heizkesseis.
20
20
Ferner bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit des Anschlusses einer als externe Wärmequelle
dienenden Wärmepumpe. Hierzu befindet sich etwa in Höhe der Zulaufstelle 8 der Kondensator im Inneren 9 des Behälters
1, der von dem Kältemittel der Wärmepumpe durchströmt wird. Das zweite System des Kondensators wird
von einem Teil des Sekundärwassers durchströmt, das mittels der direkt oberhalb des zweiten Elementes 16 angeordneten
Entnahmeöffnung 61 dem Behälter entnommen, über die Pumpe 62 geführte und in den Eingangsanschluß 63
. des Kondensators 60 gedrückt wird. Das mittels des
-SB-Kältemittels aufgeheizte Sekundärwasser verläßt den
Kondensator über eine an seinem oberen Ende 64 angeordnete Ausströmöffnung 65. Da der Kondensator 6 0 unterhalb des Heizgefäßes 45 angeordnet ist, ist auch eine Aufheizung des Brauchwassers-mittels der Wärmepumpe möglich. Die
Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Wärmepumpe gleicht der in konventionellen Systemen, so
daß hierauf nicht weiter eingegangen zu werden braucht.
Kondensator über eine an seinem oberen Ende 64 angeordnete Ausströmöffnung 65. Da der Kondensator 6 0 unterhalb des Heizgefäßes 45 angeordnet ist, ist auch eine Aufheizung des Brauchwassers-mittels der Wärmepumpe möglich. Die
Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Wärmepumpe gleicht der in konventionellen Systemen, so
daß hierauf nicht weiter eingegangen zu werden braucht.
ORIGINAL
30 - Leerseite -
Claims (26)
1. Vorrichtung zum Wärmeaustausch, insbesondere bei Fernwärme-Heizungssystemen
o.dgl., im wesentlichen bestehend aus einem von einem aufzuheizenden Sekundärfluid
durchströmten Behälter und einem im Behälterinneren angeordneten, vom Wärme abgebenden Primärfluid
nach dem Gegenstromprinzip durchströmten Heizelement sowie mit einer oberhalb des Heizelementes angeordneten
Sekundärfluid-Entnahmestelle und mit einer unterhalb der Entnahmestelle angeordneten Sekundärfluid-Zulaufstelle,
dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (10) aus mindestens zwei miteinander
verbundenen Elementen (15, 16, 17) besteht, wobei ein erstes Element (15) zwischen der Entnahmestelle
(5) und der Zulaufstelle (8) sowie ein zweites Element (16) unterhalb,,der Zulaufstelle (8) angeordnet
ist, und die Zulaufstelle (8) derart zwischen dem ersten Element (15) und dem zweiten Element (16) angeordnet
ist, daß sich unterhalb der Zulaufstelle (8) eine vom Sekundärfluid-Kreislauf im wesentlichen nicht
Schlossbleiche 20 · Postfach 130113 · D-5600 Wuppertal 1 Patentanwalt Dr.-Ing. Dipl.-Ing. A. SoIf (München)
Telefon (0202) 445096/451226 · Telefax (0202) 451226 Patentanwalt Dipl.-Ing. Chr. Zapf (Wuppertal)
Telex: 8591273 soza Patentanwalt Dr.-Ing. Dipl.-Ing. W. Hasse (München)
erfaßte, strömungsberuhigte, eine Temperaturschichtung
aufweisende Zone des Sekundärfluids ausbildet, in der sich das zweite Element (16) befindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zulaufstelle (8) derart angeordnet ist, daß die direkte Sekundärfluid-Kreislaufströmung
etwa die untere Hälfte des Behältervolumens nicht erfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element
(15) eine für die Heizleistung des Behältes (1) ausreichende Wärmetauschkapazität besitzt.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 3, daduirch gekennzeichnet,
daß der Behälter (1) die Form eines vertikal stehenden, geraden Zylinders mit einer Kopfplatte (3) und einer
Fußplatte (4) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinder ein Kreiszylinder ist, dessen vertikale Abmessung größer als sein Durchmesser
ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (15) und das zweite Element
(16) jeweils im wesentlichen in einer horizontal verlaufenden Ebene angeordnet sind, die im wesentlichen
rechtwinklig zur innerhalb des Behälters (1) vorliegenden Strömungsrichtung des Sekundärfluids verläuft.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (15) und das zweite Element
(16.) jeweils als ein- oder mehrlagige Rohrspirale (30) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrspirale (30) eine erste Rohi^lage (31) aufweist, die aus einem von
außen nach innen spiralförmig aufgewickelten Rohr besteht, dessen im Zentrum (32) der Spirale gelegener
Endbereich um den Durchmesser des Rohres versetzt zur ersten Rohrlage (31) verläuft und im gleichen
Drehsinn wie die erste Rohrlage (31) in eine zweite, von innen nach außen spiralförmig gewickelte Rohrlage
(33 ) der Rohrspirale (30) mündet.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß ein zwischen der Innenwandung (41) des Behälters (1) und dem ersten Element (15) verlaufender
Ringspalt (42) mittels eines Leitbleches (43) verschlossen ist.
10.Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
7 bis 9, dadurch gekennz eichnet,
daß im Bereich des Zentrums (32) der Rohrspirale (30) eineAbdeckplatte angeordnet ist.
-A-
11.Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Element (15) mit dem zweiten Element (16) über ein außerhalb des Behälters (1) verlaufendes
Verbindungsrohr verbunden ist.
12.Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälterinneren (9) zwischen dem ersten Element
(15) und dem zweiten Element (16) ein Brauchwassergefäß (44) angeordnet ist, das relativ zum Sekundärfluid-Kreislauf
im Gleichstrom von aufzuheizendem Brauchwasser durchströmt wird.
13.Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g ekennz
ei chnet, daß das Brauchwassergefäß (44) aus einem Heizgefäß (45) und einem mit diesem
verbundenen Vorwärmgefäß (46) besteht, wobei das Heizgefäß (45) zwischen dem ersten Element (15) und der
Zulaufstelle (8) und das Vorwärmgefäß (46) zwischen der Zulaufstelle (8) und dem zweiten Element (16),
insbesondere unmittelbar unterhalb der Zulaufstelle (8),angeordnet ist.
14.Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennz
ei chnet, daß das Heizgefäß (45) und/ oder das Vorwärmgefäß (46) als ein- oder mehrlagige,
horizontal im Behälterinneren (9) angeordnete Heizrohrspirale (nil ausgebildet ist bzw. sind.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (10) ein an den Primärfluid-Kreislauf
angeschlossenes drittes Element (17) aufweist, das strömungsmäßig zwischen das erste Element (15)
und das zweite Element (16) geschaltet und zwischen dem Heizgefäß (45) und der Zulaufstelle (8), vorzugsweise
unmittelbar unterhalb des Heizgefäßes (45), angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g ekennz.
ei chnet, daß das dritte Element (17) als ein- oder mehrlagige, horizontal im Behälterinneren
angeordnete Heizrohrspirale ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) einen Einlauf (52) und mindestens
einen Ablauf (53, 55, 56) für den Anschluß des Sekundärfluids an eine externe Wärmequelle aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlauf (52) im Kopfbereich des Behälters, vorzugsweise an der Kopfplatte
(3), angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (55)
bei Verwendung einer Öl- oder 'Gaswärmequelle etwa
in gleicher vertikaler Höhe wie die Zulaufstelle (8), vorzugsweise unmittelbar unterhalb der Zulaufstelle
(8), am Behälter (1) angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (56)
bei Verwendung einer mit Holz betriebenen Wärmequelle im Fußbereich des Behälters (1), vorzugsweise an
der Fußplatte (4), angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
daß etwa in gleicher vertikaler Höhe wie die Zulaufstelle (8) im Behälter (1) ein Kondensator (60)
einer als Wärmequelle dienenden Wärmepumpe angeordnet ist, der vorzugsweise als Koaxialkondensator ausgebildet
ist und einerseits vom Sekundärfluid und andererseits von dem Kältemittel der Wärmepumpe
durchströmt wird, wobei die Entnahmeöffnung (61) für das den Kondensator (60) sekundärmäßig durchströmende
Sökundärfluid dicht oberhalb des zweiten
Elementes (16) und die zugehörige Ausströmöffnung (65) des Sekundärfluids am oberen Ende (64) des
Kondensators (60) angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabseitige Ausgang (27) des zweiten
Elementes (16) an einen die Durchflußmenge des Primärfluids
regelnden Sperrschieber (28) angeschlossen ist, dessen Öffnungsquerschnitt von einem Temperaturfühler
(29), der die Temperatur an der Entnahmestelle (5) erfaßt, geregelt wird.
23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärfluid und/oder das Sekundärfluid
Wasser ist.
5
5
24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Zulaufstelle (8) eine horizontale
Prallplatte (8a) im Behälterinneren angeordnet ist. 10
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennz eichnet, daß die Öffnung eines
vertikal in dem Behälter (1) verlaufenden Rohres (7) die Zulaufstelle (8) bildet.
26. Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen zwei Fluidkreisen,
insbesondere bei Fernwärme-Heizungssystem od.dgl., im wesentlichen bestehend aus einem von
einem Wärme aufnehmenden Fluid durchströmten Behälter, in dessen oberen Bereich eine Entnahmestelle und
unterhalb der Entnahmestelle eine Zulaufstelle für
den Wärme aufnehmenden Fluidkreis angeordnet ist, und mit einem im oberen Bereich des Behälters angeordneten
Einlauf und einem im unteren Bereich des Behälters angeordneten Ablauf für den Wärme abgebenden
Fluidkreis, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid des Wärme abgebenden Fluidkreises außerhalb
des Behälters (1) erhitzt wird, und daß die Zulaufstelle (8) derart zwischen dem Einlauf (52)
und dem Ablauf (56) angeordnet ist, daß sich unterhalb der Zulaufstelle (8) eine vom Wärme aufnehmenden
Fluidkreislauf im wesentlichen nicht erfaßte, strömungsberuhigte, eine Temperaturschichtung aufweisende
Zone (70) des im Behälter (1) befindlichen Fluids ausbildet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833339712 DE3339712A1 (de) | 1983-11-03 | 1983-11-03 | Vorrichtung zum waermeaustausch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833339712 DE3339712A1 (de) | 1983-11-03 | 1983-11-03 | Vorrichtung zum waermeaustausch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3339712A1 true DE3339712A1 (de) | 1985-05-15 |
Family
ID=6213326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833339712 Withdrawn DE3339712A1 (de) | 1983-11-03 | 1983-11-03 | Vorrichtung zum waermeaustausch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3339712A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1878974A1 (de) * | 2006-07-13 | 2008-01-16 | Ewald Günthner | Kombispeicher |
-
1983
- 1983-11-03 DE DE19833339712 patent/DE3339712A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1878974A1 (de) * | 2006-07-13 | 2008-01-16 | Ewald Günthner | Kombispeicher |
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Legal Events
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