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Heißwasserheizungsanlage mit zwischen Dampfkessel und Heißwassererzeuger
geschalteter Gegendruckturbine Um Heißwasserheizungsanlagen möglichst vorteilhaft
und billig auszuführen, ist es zweckmäßig, hohe Vorlauftemperaturen zu wählen, weil
die Heizflächen um so kleiner werden, je größer der Temperaturunterschied zwischen
dem Heizmittel und der zu erwärmenden Luft ist. Oft wird bei Großanlagen der Kraftbedarf
so bedeutend, daß es vorteilhaft ist, die Umwälzpumpe durch eine Gegendruckturbine
anzutreiben. Es ist bekannt, den Abdampf dieser Turbine in einem im Rücklauf der
Heizungsanlage eingebauten Gegenstromgerät niederzuschlagen. Da solche Großraumheizungsanlagen
heute meist mit Lufterhitzern betrieben werden, deren Motoren nach Bedarf an- und
abgestellt werden, besteht stets die Gefahr, daß die Rücklauftemperatur ansteigt,
,nenn die Lufterhitzer motorseitig ausgeschaltet werden. Sie nehmen dann nur noch
wenig Wärme ab, so daß mit der entsprechend steigenden Rücklauftemperatur die Verwendung
des Abdampfes der Turbine in Frage gestellt sein kann.
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Es ist ferner bekannt, die Dampfturbine einem Heißwassererzeuger für
das Umlaufwasser der Heizanlage vorzuschalten. Damit ist die Gewähr gegeben, daß
der von der Turbine abgegebene Dampf unter allen Umständen niedergeschlagen wird.
Es ist dabei naturgemäß erforderlich, daß zwischen Dampfkessel und Heißwassererzeuger
ein dem Kraftbedarf entsprechendes Wärme- und Druckgefälle zur Verfügung steht.
In diesem Fall wird normalerweise die Heißwasseranlage für den sich durch die zwischengeschaltete
Turbine gegenüber
dem Kessel ergebenden geringeren Druck und damit
auch für eine geringere Vorlauftemperatur berechnet.
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Heizungsanlagen müssen stets für die tiefste auftretende Außentemperatur,
z. B. -z5°, berechnet werden, obwohl sie im Durchschnitt des Winters meist nur für
eine viel höhere Außentemperatur, z. B. -5°, benötigt werden. Dadurch ergibt sich,
daß Heißwasserraumheizungsanlagen, die z. B. für eine Vorlauftemperatur von F83°'
entsprechend einem Druck von ro atü berechnet sind, fast den ganzen Winter hindurch
mit einer Vorlauftemperatur von beispielsweise z43°, entsprechend einem Druck von
3 atü, betrieben werden können, während die höchste Vorlauftemperatur nur an ganz
wenigen Tagen im Winter gebraucht wird.
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In Berücksichtigung dieser Tatsache hat man bei Heißwasserpumpenheizungsanlagen
mit Er-"s-ärmung des Wassers in einem oder mehreren vom Anzapf- oder Abdampf einer
Kraftmaschinenanlage beaufschlagten Wärmeaustauschern schon vorgeschlagen, die Kraftmaschine
so auszulegen, daß die größte Anzapf- oder Abdampfmenge bzw. die damit gegebene
Wärmemenge zur Deckung desjenigen Wärmebedarfs der Heizungsanlage ausreicht, der
mit einer vorher ermittelten Häufigkeitskurve während des größten Teils der Verbrauchszeit
auftritt. Für den Fall eines vorübergehenden außergewöhnlichen Wärmebedarfs der
Heizungsanlage wird dabei eine zusätzliche Hilfswärmequelle zur Verfügung gehalten.
Insbesondere wird dazu beim Auftreten von Belastungsspitzen ein "feil des Umlaufwassers
abgezweigt, in einem Dampferzeuger verdampft und als Dampf in einem in den Wasserkreislauf
eingeschalteten Mischvorwärmer dem Heizmittelstrom wieder zugeleitet. Diese Art
der Deckung der auftretenden Belastungsspitzen vergrößert und verteuert jedoch solche
Anlagen um den zur Spitzenbedarfsdeckung nur selten benötigten zusätzlichem Arnlageteil.
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Die Erfindung geht daher zur Lösung der gleichen Aufgabe einen anderen,
wesentlich wirtschaftlicheren Weg. Danach wird für Heißwasserheizungsanlagen mit
einer zwischen Dampfkessel und Heißwassererzeuger für das umlaufende Heizwasser
geschalteten Gegendruckturbine vorgeschlagen, .die Turbine, die dabei mindestens
den Kraftbedarf der Umwälzpumpe der Heißwasserheizungsanlage deckt, beim Auftreten
von Spitzen-Belastungen in dieser als Krafterzeuger auszuschalten und den samt der
Heizungsanlage für eine höhere als dem Gegendruck der Turbine entsprechende Vorlauftemperatur
berechneten Heißwassererzeuger dann unmittelbar mit Dampf aus dem Dampfkessel zu
beheizen. Die Umwälzpumpe wird in diesem Fall durch eine von -der Heizungsanlage
unabhängige fremde Kraftquelle, etwa einen Elektromotor oder eine sonstige Kraftmaschine,
angetrieben.
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Natürlich ist es möglich, bei großen Anlagen, in denen die Turbine
gegebenenfalls zugleich den elektrischen Strombedarf eines Werkes ganz oder zum
Teil decken soll und aus Gründen eines besseren Wirkungsgrades mit mehreren Stufen
arbeitet, die Hetzte oder eine weitere Stufe beim Auftreten von Belastungsspitzen
der Heizungsanlage ausfallen zu lassen und mit dem höher gespannten Dampf der vorhergehenden
Stufe den Heißwassererzeuger für die Erwärmung des Umlaufwassers zu beheizen. Dann
kann die Turbine weiterhin den Antrieb der Umwälzpumpe, sei es unmittelbar oder
über den Weg einer elektrischen Kraftumwandlung, auch in den Spitzenfällen der Heizlast
übernehmen. Insbesondere ergibt sich damit in Fällen, in denen die Heizungsanlage
an das Kraftwerk eines Betriebes angeschlossen ist, die Möglichkeit einer mehrfachen
Unterteilung der Heizstufen etwa entsprechend einem oberen, mittleren und unteren
Durchschnittsbedarf.
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Mit einer Heißwasserheizungsanlage nach der Erfindung wird erreicht,
daß einerseits der Abdampf der Turbine mit Sicherheit niedergeschlagen wird und
andererseits die Heißwasserheizungsanlage nicht teurer wird als bei einem normalen
Motorantrieb der Umwälzpumpe. Die Heizungsanlage mit der normalen Aufheizung des
Heißwassererzeugers durch den Abdampf der Turbine braucht für die Deckung des Wärmebedarfs
in den Spitzenbelastungsfällen als zusätzliche Einrichtung nur eine parallel zur
Dampfzu-und -ableitung der Turbine vorgesehene absperrbare Leitung vom Dampfkessel
zum Heißwassererzeuger, wobei ein Druckminderventil in dieser Leitung den Dampfzutritt
aus dem Kessel nach der Höhe des Wärmebedarfs regelt. Die im Heißwassererzeuger
niedergeschlagene Abdampfmenge der Turbine oder die Dampfmenge aus dem Kessel kann
durch (eine in den Rücklauf der Heizungsanlage eingeschaltete, von einem Wasserstandsregler
des Heißwassererzeugers gesteuerte Pumpe in den Dampfkessel zurückgedrückt werden.
Wird der Abdampf der Turbine bzw. der beim Auftreten von Belastungsspitzen aus dem
Dampfkessel entnommene Dampf nicht unmittelbar in das Wasser des Heißwassererzeugers
eingeblasen, sondern in einem Wärmeaustauscher zur Aufheizung des Umlaufwassers
benutzt, so kann eine Pumpe das Kondensat laufend oder in Abständen in den Kessel
zurückfördern.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Heißwasserheizungsanlage
nach der Erfindung mit einer zwischen Dampfkessel und Heißwassererzeuger geschaltetenGegendruckturbine
zur Abdampfbeheizung des Heißwassererzeugers dargestellt.
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Im einzelnen bedeutet r die Kesselanlage, durch die der Dampf über
die Turbine 2 in den Heißwassererzeuger 4 geleitet wird, wo er kondensiert und das
Heißwasser auf die dem Druck entsprechende Temperatur erwärmt. Ein Druckregler 3
(Reduzierventii) sorgt dafür, daß Dampf zugesetzt werden kann, wenn die von der
Turbine 2 abgegebene Dampfmenge nicht ausreicht. Die Heißwasserumwälzpumpe 5 entnimmt
das Heißwasser aus dem Heißwassererzeuger 4 und drückt
es durch
die Heizeinrichtungen 6 über die Rücklauf leitung in den Heißwassererzeuger ¢ zurück.
Eine dem eingeblasenen Dampf entsprechende Wassermenge wird, gesteuert durch einen
Wasserstandsregler 8, durch eine Rückführpumpe 7 in den Kessel i zurückgeleitet.
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Bei Belastungsspitzen der Heizungsanlage wird die Turbine 2 abgeschaltet
und dem Heißwassererzeuger 4 unmittelbar Dampf aus dem Kessel i zugeführt, wobei
das Ventil 3 die Regelung des Dampfdruckes und. der Dampfmenge aus dem Kessel nach
dem jeweiligen Bedarf übernimmt.