NO880893L - Sentralvarmeanlegg for romoppvarming i bygninger. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår sentralvarmeanlegg for romoppvarming i bygninger og særlig utstyr for å unngå korrosjon og slamdannelse i komponenter av jern og stål i anlegget. Årsaken til disse ulemper er velkjent, nemlig det forhold at oksygenholdig vann i anlegget angriper de nevnte materialer. Substanstapet fra rør og radiatorer kan da bli betydelig, hvilket kan føre til gjennomtæring og lekkasjer samt også dannelse av magnetitt-slam (Fe20^) som avsetter seg i radiatorer, radiatorventiler og lignende. Disse forhold fører da vanligvis til driftsforstyrrelser og nedsatt ytelse i anlegget. Dette gir i sin tur opphav tiløkning av både kapital- og driftsomkostninger.

Det er da åpenbart viktig å hindre at oksygen kommer inn i strømningssystemet, men det vil alltid foreligge et vanntap, og selv i et godt drevet anlegg kan dette tap være en 1 - 2% av anleggets volum pr. mnd. Etterfyllingen for å erstatte vanntapet skjer nesten alltid med ubehandlet nettvann. som her i landet som regel er overflatevann og derfor inneholder svært meget oppløst oksygen.

Erfaringer viser imidlertid at hvis vanntapet ikke er større enn det som er angitt ovenfor ( 1 - 2% pr. mnd.) kan korro-sjonen i rimlig grad holdes i sjakk. Den oksygenmengde som kommer inn ved etterfyllingen er da så liten at den omsettes med de jernholdige komponenter og danner slam samt gir noe korrosjon lokalt (vanligvis på kjelen hvor påfyllingen finner sted).

I anlegg hvor etterfyllingen er stor viser det seg derimot at korrosjon og slamdannelse finner sted i betydelig grad i for-bindelse med komponenter av jern. Dette er også tilfellet i anlegg med åpne ekspansjonskar eller hvor det er benyttet plastrør som ikke er diffusjonstette. Dette er tilfelle med de fleste typer plastrør som anvendes i sentralvarmeanlegg,

og anvendelse av sådanne rør løser derfor ikke korrosjons- og slamproblemer ved de jernholdige komponenter som likevel finnes i anlegget.

På denne bakgrunn er det derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å overvinne de ovenfor angitte problemer og frem-bringe et sentralvarmeanlegg av ovenfor angitt art og hvor oksygeninnholdet i det sirkulerte vann ligger langt under de verdier som er angitt ovenfor og som således sikrer korrosjons- og slamfri drift av anlegget.

Oppfinnelsen gjelder således et sentralvarmeanlegg for romoppvarming i bygninger og med varmekjel for oppvarming av vann samt pumpeutstyr for å drive det oppvarmede vann fra kjelen gjennom strømningskanaler og varmeavgivende radiatorer som i det minste delvis er av jern eller stål, samt tilbake til kjelen.

På denne bakgrunn prinsippielt kjent teknikk har så anlegget i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at det omfatter en doseringsinnretning for tilførsel av hydrogen til vannet i tilstrekkelig mengde til at vannets innhold av oppløst oksygen ved omsetning med hydrogenet til vann nedsettes til et nivå hvor intet vesentlig substanstap av nevnte jern og stål ved korrosjon og slamdannelse kan finne sted, men ikke så stor mengde at eksplosjonsfårlig fritt hydrogen kan forekomme i anlegget.

Doseringsinnretningen er da fortrinnsvis anordnet for tilfør-sel av hydrogen til strømningskanalen fra kjelen til radia-torne, idet en katalysator er anordnet i vannet i nedstrøms-retningen fra det sted hydrogenet tilføres.

Doseringsinnretningen kan hensiktsmessig omfatte en hydrogenbeholder samt en dyseventil innrettet og anordnet for å åpnes og lukkes automatisk eller manuelt etter et forut fastlagt program for utslipp av den angitte oksygenmengde i vannet.

Da det ovenfor angitt mengdeområde for hydrogentilførselen til vannet er ganske bredt, og det foreliggende hydrogeninnhold i vannet til enhver tid således ikke er kritisk, kan doseringsutstyret gjøres ganske enkelt, og en kontinuerlig og nøyaktig overvåkning av hydrogenutslippet vil være over-flødig. For å sikre at den ovenfor angitte øvre grense for hydrogenmengden i vannet likevel aldri overskrides, dimen-sjoneres da hydrogenbeholderen i henhold til oppfinnelsen fortrinnsvis slik at tilsatt hydrogenmengde til vannet med tilstrekkelig sikkerhetsmargin aldri kan bli så stor at nevnte eksplosjonsfårlige fri hydrogen foreligger i anlegget, selv om hele beholderens hydrogeninnhold slippes ut i vannet på en gang gjennom dyseventilen.

Da den nødvendige hydrogenmengde for å sikre korrosjons- og slamfritt anlegg imidlertid er ytterst liten, innebærer en sådan dimensjonering likevel ikke at hydrogenbeholderen vanligvis behøver å utskiftes oftere enn med en eller flere måneders mellomrom.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart ved hjelp av et ut-førelseseksempel og under henvisning til den vedføyde teg-ning, hvis eneste figur viser doseringutstyr for tilførsel av hydrogen til et sentralvarmeanlegg i ehnhold til oppfinnelsen.

På tegningen er det vist et avsnitt S av den strømningskanal som fører vann fra varmekjelen (ikke vist) til de varmeavgivende radiatorer (ikke vist) i et sentralvarmeanlegg i henhold til foreliggende oppfinnelse.

I dette avsnitt S av strømningskanalen er det anordnet en katalysator K, fortrinnsvis av den art hvor et metall i gruppe VIII i det periodiske system, f.eks. paladium, utgjør den virksomme bestanddelen. På innløpssiden av katalysatoren K strømmer det oppvarmede vann fra varmekjelen gjennom et filter F, og mellom filteret og katalysatoren er tilkoblet doseringutstyr for dosert tilførsel av hydrogen til avsnittet S av strømningskanalen. Dette doseringsutstyr omfatter en hydrogenbeholder B som gjennom en styrbar dyseventil er forbundet med strømningskanalen. Dyseventilen D styres av en konsentrasjonsregulator C ved hjelp av en motor M, idet regulatoren mottar styresignaler fra en konsentrasjonsføler T som er tilknyttet strømningskanalen S på utløpssiden av katalysatoren K. Denne konsentrasjonsføler T avføler da innholdet av oppløst oksygen i det strømmende vann i strømningskanalen S og avgir tilsvarende styresignaler over ledningen L til kon-sentras jonsregulatoren C. Regulatoren C vil så i sin tur ved hjelp av motoren M sørge for å åpne og lukke dyseventilen D i samsvar med de mottatte styrsignaler, således at doseringen av hydrogen til det strømmende vann i strømningskanalen S finner sted på grunnlag av det avfølte oksygeninnhold i vannet på katalysatorens utløpsside og i overensstemmelse med en forut fastlagt reguleringsmodell.

Denne regulering sørger da for at vannets innhold av oppløst oksygen ved omsetning med hydrogenet til vann til en hver tid ligger under et nivå hvor intet vesentlig substanstap ved korrosjon og slamdannelse kan finne sted. Samtidig sørger reguleringen med god sikkerhetsmarginal for at aldri så stor hydrogenmengde doseres at' eksplos jonsf årlig fritt hydrogen kan-forekomme i anlegget. Da dette mengdeområdet for hensiktsmessig hydrogentilførsel til vannet er ganske stort og hydro-gendoseringen således ikke er kritisk, er det i mange til-feller ikke nødvendig med den ovenfor omtalte regulering i lukket sløyfe og betydelig enklere utstyr for hydrogentilfør-selen kan da anvendes, idet reguleringssløyfen T, L, C ute-lates. Dyseventilen D kan da eventuelt åpnes og lukkes ved klokkestyring over motoren M etter et forut fastlagt hensiktsmessig tidsprogram, eller eventuelt åpnes og lukkes manuelt av en operatør som avleser oksygenkonsentrasjonen i vannet på en indikator R på katalysatorens utløpsside samt også trykket i hydrogenbeholderen på en trykkindikator P.

For å sikre at den ovenfor angitt øvre grense for hydrogenmengden i vannet er herunder aldri overskrides, kan da hydrogenbeholderen være dimensjonert slik at selv om hele beholderens hydrogeninnhold utilsiktet skulle slippe ut i vannet på en gang, vil likevel ikke hydrogenmengden i vannet bli så stor at fritt eksplosjonsfårlig hydrogen vil opptre i anlegget. Da det imidlertid vanligvis er meget små oksygen-mengder som behøves for å nøytralisere det foreliggende opp-løste oksygen i vannet, kan likevel hydrogenbeholderen ha tilstrekkelig størrelse til at den normalt bare behøver å utskiftes med forholdsvis lange tidsmellomrom, f.eks. en eller flere måneder.

I et sentralvarmeanlegg i henhold til foreliggende oppfinnelse kan oksygeninnholdet i vannet uten vanskelighet holdes på et nivå som ligger langt undet det man vanligvis har i et vanlig anlegg med 1-2% etterfylling av vann i måneden. Mens C^-nivået i et vanlig anlegg ligger i ppm-området, kan det i et anlegg i henhold til oppfinnelsen bringes ned til ca. 20 ppb (milliard-deler).

Claims (6)

1. Sentralvarmeanlegg for romoppvarming i bygninger og med varmekjel for oppvarming av vann samt pumpeutstyr for å drive det oppvarmede vann fra kjelen gjennom strømningskanaler og varmeavgivende radiatorer som i det minste delvis er av jern og stål, samt tilbake til kjelen,karakterisert vedat anlegget omfatter en doseringsinnretning for tilførsel av hydrogen til vannet i tilstrekkelig mengde til at vannets innhold av oppløst oksygen ved omsetning med hydrogenet til vann nedsettes til et nivå hvor intet vesentlig substanstap av nevnte jern og stål ved korrosjon og slamdannelse kan finne sted, men ikke i så stor mengde at eksplosjonsfårlig fritt hydrogen kan forekomme i anlegget.

2. Sentralvarmeanlegg som angitt i krav 1,karakterisert vedat doseringsinnretningen er anordnet for tilførsel av hydrogen til strømningskanal-en fra kjelen til radiatorene.

3. Sentralvarmeanlegg som angitt i krav 1, fortrinnsvis av et metall i gruppe VIII i det periodiske system, f.eks. paladium, karakterisert vedat en katalysator er anordnet i vannets nedstrømsretning fra det sted doseringsinnretningen tilfører oksygen.

4. Sentralvarmeanlegg som angitt i krav 1 - 3,karakterisert vedat doseringsinnretningen omfatter en hydrogenbeholder samt en dyseventil innrettet og anordnet for å åpnes og lukkes automatisk eller manuelt etter et forut fastlagt program for utslipp av den angitte oksygenmengde i vannet.

5. Sentralvarmeanlegg som angitt i krav 4,karakterisert vedat doseringsinnretningen videre omfatter en konsentrasjonsmåler anordnet for avføl-ing av vannets oksygeninnhold på nedstrømssiden av det sted hydrogen tilføres og fortrinnsvis også av katalysatoren, samt en konsentrasjonsregulator som er tilkoblet konsentrasjons-måleren og anordnet for å åpne og lukke dyseventilen i samsvar med målerens avfølte oksygeninnhold i vannet.

6. Sentralvarmeanlegg som angitt i krav 4 eller 5,karakterisert vedat hydrogenbeholderen er dimensjonert slik at tilsatt hydrogenmengde til vannet med tilstrekkelig sikkerhetsmarginal aldri kan bli så stor at nevnte eksplosjonsfårlige fri hydrogen foreligger i anlegget, selv om hele beholderens hydrogeninnhold slippes ut i vannet på en gang gjennom dyseventilen.