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Die
Erfindung betrifft ein Wärmetauschermodul,
das insbesondere zur Warmwasserversorgung, beispielsweise bei Gebäudeheizungen,
vorgesehen ist.
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Gebäudeheizungen
oder ähnliche
Anlagen weisen in der Regel mehrere Heizkreise mit jeweils einem
eigenen Vorlauf und einem eigenen Rücklauf auf. Die Vorläufe und
die Rückläufe müssen zusammengefasst
und an eine gemeinsame Wärmequelle wie
beispielsweise eine Dampf-Wasser-Wärmeübergabestation, einen Heizkessel
oder ähnliches
angeschlossen werden. In der Regel werden die erforderlichen Leitungen
handwerklich erstellt und durch Zusammenbau entsprechender Rohrabzweigungen (T-Stücke), Muffen
und Verlängerungen
zusammengebaut. Grundstäzlich
wird dabei von einem horizontal angeordneten Vorlaufsammelrohr und einem
horizontal angeordneten Rücklaufsammelrohr
ausgegangen, von denen die einzelnen Vorläufe und Rückläufe der individuellen Heizkreise
vertikal abzweigen.
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Diese
Anordnung ist relativ platzaufwendig und sie führt zu Gasansammlungen in den
einzelnen individuellen Heizkreisen. Zudem ist die Anzahl der Verbindungsstellen,
die durch geschraubte Muffen oder Flansche gebildet werden, relativ
hoch, so dass die Gaseintrittsraten in solche Systeme relativ hoch sind.
Eine solche herkömmliche
Installation ist außerdem
materialaufwändig
und kann außerdem
zu einer ungleichen Wärmeaufteilung
auf die einzelnen Heizkreise führen,
was wiederum Nachjustagen erforderlich machen kann.
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Schließlich beherbergen
derartige Anlagen in der Regel ein relativ großes Wasservolumen, so dass
entsprechend große
Ausdehnungsgefäße vorgesehen
werden müssen.
Ein großes
Wasservolumen hat zudem eine große Wärmeträgheit zur Folge.
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Aus
der
DE 295 19 324
U1 ist eine Fernwärmehausstation
bekannt, die zur Versorgung mehrerer Heizkreise dient. Dazu enthält die Fernwärmehausstation
zumindest einen Wärmetauscher.
Der sekundärseitige
Ausgang desselben ist über
entsprechend gebogene Rohre an die Oberseite des kastenförmigen Gehäuses der
Hausstation geführt.
Auf die dort liegenden Anschlüsse
können
Verteiler aufgesetzt werden, die den einzelnen Vorlauf und Rücklauf auf
mehrere Leitungen aufsplitten. Die Verteiler bestehen jeweils aus
zwei in einem gemeinsamen Gehäuse
vereinigten, gegeneinander isolierten Kammern mit Vorlauf- und Rücklaufanschluss
an einer Seite und entsprechenden Abgängen an der gegenüber liegenden
Gehäuseseite.
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Aus
der
EP 0 818 659 A2 ist
ein Verteilmodul bekannt, das eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung
auf mehrere abgehende Rohre aufsplittet. Dazu weist das Verteilermodul
ein rohrförmiges
Gehäuse
auf, in dem eine wellenförmige
Trennwand angeordnet ist. Die an einer Seite der Mantelfläche des rohrförmigen Gehäuses liegenden
Vorlauf- und Rücklaufanschlüsse treffen
jeweils den oberhalb und unterhalb der wellenförmigen Trennwand separierten Teilraum.
Dies gilt entsprechend für
die abgehenden Rohre.
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Der
Verteiler weist einen relativ komplizierten Aufbau auf. Er kann
jedoch zur Vereinfachung der Rohrführung in einem Leitungssystem
verwendet werden.
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Aus
der
DE 195 31 548
A1 ist eine weitere Verteilervorrichtung für Heizungsrohre
bekannt, zu der mehrere in einem Kasten angeordnete vertikale, mit
Abzweigung versehene Rohre gehören.
Diese sind über
Ventile an zu- und abführende
Leitungen angeschlossen. Die Verteilerrohre sind insbesondere für den Anschluss
von Kunststoff-Aluminium-Kunststoff-Mehrschichtverbundrohren eingerichtet,
die mittels einer Pressverbindung oder Presskupplung an den abgehenden
Stutzen befestigbar sind.
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Nach
durchgeführter
Installation überkreuzen
die abgehenden Kunststoffrohre die Verteilerrohre.
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Aus
der
EP 0 847 515 B1 ist
ein Heizungssystem mit ein oder mehreren Wärmequellen, ein oder mehreren
Speichern und mehreren Heizkörpern bekannt.
Die Regulierung der Wärmeabnahme
der einzelnen Verbraucher erfolgt durch für jeden Heizkreis separate
Umwälzpumpen.
Die Heizkreise werden an einem hydraulischen Ausgleichselement zusammengefasst,
das ein zweikammeriges Gehäuse aufweist.
Eine Kammer ist mit den Vorläufen
der Wärmequellen
und die andere Kammer ist mit den Rückläufen der Wärmequellen verbunden. Eine
Trennwand trennt die beiden Kammern jedoch nicht vollständig. Sie
weist Druckausgleichsöffnungen
auf. Von den beiden Kammern gehen die Vor- und Rückläufe zu den Wärmeverbrauchern
ab. Durch die Ausgleichsöffnungen
entsteht ein Druckgleichgewicht zwischen den einzelnen Vor- und
Rückläufen, so dass
die angeschlossenen Kreise ausschließlich über die angeschlossenen Pumpen
betreibbar sind und Ventile entfallen können.
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Außerdem ist
aus der
DE 42 30 226
C2 eine Vorrichtung zur Aufteilung fließfähiger Stoffe bekannt, die einen
Gehäuse
in Form eines horizontal angeordneten endseitig geschlossenen, im
Querschnitt rechteckigen Hohlkörpers
aufweist. Der Innenraum des Hohlkörpers ist durch eine horizontale Trennwand
in eine Vorlaufkammer und eine Rücklaufkammer
unterteilt. An die Vorlaufkammer und an die Rücklaufkammer sind verschiedene
Rohrstutzen angeschlossen.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine übersichtliche Wärmeübergabestation
mit reduziertem Bauvolumen zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird mit der Wärmeübergabestation
nach Anspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird die
Wärmeverteilung durch
das Wärmeverteilermodul
vorgenommen, so dass die üblichen
handwerklichen Installationen von Rohrverteilern überflüssig werden.
Das Wärmeverteilermodul
weist einen länglichen,
vertikal orientierten Behälter
auf, der in Draufsicht bzw. im Horizontalschnitt rund, viereckig
oder auch mehreckig ausgebildet sein kann. Er umschließt einen
Innenraum, in dem die Warmeverteilung organisiert ist. Der Behälter weist
zwei ebene oder gewölbte
Seitenflächen auf,
die im Wesentlichen voneinander weg weisen. An einer der Seitenflächen ist
ein Eingangsvorlaufanschluss und ein Eingangsrücklaufanschluss vorgesehen,
mit denen das Wärmeverteilermodul
mittelbar oder unmittelbar an eine Wärmequelle, wie beispielsweise
ein Hot Water Terminal, angeschlossen ist. An seiner gegenüber liegenden
Seite sind mehrere Ausgangsvorlaufanschlüsse sowie mehrere Ausgangsrücklaufanschlüsse angeordnet,
die vorzugsweise untereinander gleichberechtigt sind und zum Anschluss
der individuellen Heizkreise dienen.
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Durch
die vertikale Orientierung des länglichen
Behälters
sammelt dieser im Heizkreis anfallende Gase an seiner Oberseite.
Die Gase können
hier durch entsprechende Lüftungsventile
automatisch oder manuell von Zeit zu Zeit abgelassen werden. Die
Ansammlung von Gasblasen in den Heizkreisen wird dadurch verringert
oder unterbunden.
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Das
Wärmeverteilermodul
kann industriell vorgefertigt werden und dient zur Minimierung des handwerklichen
Aufwands und zur Vermeidung handwerklicher Fehler bei der Errichtung
einer Heizungsanlage auf der Baustelle. Es miniert außerdem die
Anzahl der herzustellenden Rohrverschraubungen oder Flanschverbindungen,
so dass der Gaseintritt in das System reduziert bzw. minimiert wird.
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Das
Wärmeverteilermodul
weist in Folge seiner kompakten Bauweise ein geringeres Innenvolumen
auf als eine entsprechende, mit Rohren und Verzweigungen aufgebaute
Verteilungseinrichtung. Dies reduziert die Wärmeträgheit des Systems und die Ausdehnungsneigung
des eingeschlossenen Was servolumens. Entsprechende Ausgleichsbehälter können ein
vermindertes Volumen aufweisen. Ein Anschluss für einen Ausgleichsbehälter kann
sowohl an dem Behälter
des Wärmeverteilermoduls
als auch an einem vorgeschalteten Gerät, z.B. einer Messkammer, vorgesehen
sein.
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Durch
die „Sortierung" der Eingangsanschlüsse und
der Ausgangsanschlüsse
auf die beiden Seiten des Wärmeverteilermoduls
ist eine übersichtliche
Montage möglich.
Auch dies trägt
zur Reduktion des Bauvolumens der gesamten Anlage bei.
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Aus
der Anordnung der Ausgangsvorlaufanschlüsse und der Ausgangsrücklaufanschlüsse an einen
Behälter
mit einem Innenraum, dessen Querschnitt deutlich größer ist
als die Querschnitte der Ausgangsvor- und -rücklaufanschlüsse, ergibt
sich nicht nur ein kompakter Aufbau sondern darüber hinaus eine gleichmäßige Wärmeverteilung
auf alle angeschlossenen Heizkreise. Die Strömungsgeschwindigkeit in dem
Innenraum des Behälters
ist deutlich geringer als in den abgehenden und ankommenden Rohren,
wodurch die Benachteiligung einzelner Anschlüsse vermieden wird. Als Faustregel
kann gelten, dass der freie Strömungsquerschnitt
des Innenraums wenigstens das Fünffache
des freien Strömungsquerschnitts
der abgehenden Ausgangsvor- und -rücklaufanschlüsse aufweist.
Bevorzugt ist das Verhältnis
größer als
10:1.
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Die
erste und die zweite Seitenfläche
sind vorzugsweise vertikal verlaufend orientiert, wobei sie bedarfsweise
auch eine gewisse Neigung gegen die Vertikale haben können. Der
Behälter
kann beispielsweise zylindrisch sein. In diesem Fall werden die
erste und die zweite Seitenfläche
durch streifenförmige, einander
diametral gegenüber
liegende Bereiche des Zylindermantels gebildet.
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Die
Ausgangsvorlaufanschlüsse
sind vorzugsweise in einer vertikalen Reihe angeordnet. Sie weisen
in übereinstimmende
Radialrichtungen des zylindrischen oder auch anderweitig geformten
Behälters.
Ebenso sind die Ausgangsrücklaufanschlüsse vorzugsweise
in einer vertikalen Reihe angeordnet. Sie können neben oder auch unterhalb
ihres jeweils ihnen zugeordneten Ausgangsvorlaufanschlusses angeordnet
sein. In letzterem Fall liegen alle Ausgangsanschlüsse in einer
gemeinsamen Ebene. Diese Ebene stimmt vorzugsweise mit der Ebene überein,
in der der Eingangsvorlaufanschluss und der Eingangsrücklaufanschluss
angeordnet sind. Dies ergibt besonders übersichtliche Montageverhältnisse.
Vorzugsweise ist jeweils einem Ausgangsvorlaufanschluss ein Ausgangsrücklaufanschluss
zugeordnet und zu diesem benachbart angeordnet. Dies gestattet eine
besonders übersichtliche
Gestaltung der abgehenden Heizkreise, insbesondere wenn diese Strahlpumpen
enthalten. Werden Strahlpumpen mit lediglich einem einzigen Sauganschluss
(Dreiwegestrahlpumpen) vorgesehen, kann es vorteilhaft sein, wenn
jedem Ausgangsvorlaufanschluss zwei Ausgangsrücklaufanschlüsse zugeordnet
sind, von denen einer an den Heizkreis und der andere an den Sauganschluss
der Strahlpumpe angeschlossen sind. Alternativ kann der Sauganschluss
der Strahlpumpe an eine Rohrabzweigung der Rücklaufleitung des Heizkreises
angeschlossen sein. Es ist auch möglich, Vierwegestrahlpumpen
einzusetzen, die von dem Rücklauf
des Heizkreises quer durchströmt sind.
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Es
ist auch möglich,
die ausgangsseitige vorgesehenen Strahlpumpen in das Wärmeverteilermodul
zu integrieren. Dies minimiert den Montageaufwand und die Fehlermöglichkeiten
auf der Baustelle weiter. Die Strahlpumpen können fest oder bedarfsweise
auch an unterschiedliche Einsatzbedingungen adap tierbar ausgebildet
sein. Dazu kann das zu dem Ausgangsvorlaufanschluss führende Rohr
in dem Innenraum des Behälters
mit Öffnungen
versehen sein, durch die Wasser aus einer Rücklaufsammelkammer Zutritt
zu dem Ausgangsvorlaufanschluss hat. In den Ausgangsvorlaufanschluss
kann ein Diffusoreinsatz eingeschraubt sein, der mit diesen Öffnungen
kommunizierende Saugöffnungen
hat. Verschiedene Diffusoreinsätze
ermöglichen
dann verschiedene Leistungsanpassungen. Die Diffusoreinsätze können von der
Ausgangsseite her in den Ausgangsanschluss eingeschraubt oder anderweitig
darin befestigt sein. Es ist auch möglich, die Treibdüse an dem
Diffusoreinsatz auszubilden und so Leistungsanpassungen in einem
weiten Bereich vornehmen zu können,
ohne dafür
verschiedene Serien von Wärmeverteilermodulen
fertigen zu müssen.
Auch die Stelleinrichtung zur Einstellung des Betriebspunkts der
Strahlpumpen kann in das Wärmeverteilermodul
integriert sein. Damit wird ein hochintegriertes Wärmeverteilermodul erhalten.
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Anstelle
der Strahlpumpen-Diffusorrohre können
bei der oben genannten Lösung
bedarfsweise auch Rohre mit stirnseitigem Ventilsitz jedoch ohne
Saugöffnungen
eingesetzt werden, wodurch dann ein Betrieb als Vorlaufventil ohne
Rücklaufbeimischung
möglich
wird.
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Vorzugsweise
ist eine den Umlauf durch das Wärmeverteilermodul
und die angeschlossenen Heizkreise ermöglichende Pumpe an dem Eingangsrücklaufanschluss
des Wärmeverteilermoduls
angeflanscht. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, hier eine
Flanschweite vorzusehen, die etwa halb so groß ist wie die Flanschweite
des Eingangsvorlaufanschlusses. Auf diese Weise können an
dem Eingangsrücklaufanschluss
relativ kleine Pumpen verwendet werden, wobei aber insbesondere
infolge des relativ weiten Eingangsvorlaufanschlusses die Strömungswiderstände in dem
System so gering gehalten werden, dass die geringe Pumpleistung
ausreicht.
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Durch
die Anordnung der elektrischen Umwälzpumpe in dem kühlen Rücklaufanschluss
der von dem Wärmeverteilermodul
zu einer Wärmequelle,
wie beispielsweise einem Dampf/Wasser-Wärmetauscher,
führt ist
der Pumpenverschleiß relativ
gering und die Pumpenlebensdauer steigt. Außerdem sind Kavitationswahrscheinlichkeiten
geringer, so dass die Pumpe in einem weiten Bereich drehzahlgeregelt
werden kann, ohne in gefährliche
Arbeitsbereiche einzutreten. Die Umwälzpumpe ist in dem Sekundärkreis eines
vorgeschalteten Wärmetauschers angeordnet.
In der Rücklaufleitung
treten relativ niedrige Temperaturen von beispielsweise lediglich
40°C auf,
so dass die Pumpe nachhaltig geschont wird. Dies unterscheidet sekundärseitig,
d.h. an dem Eingangsrücklaufanschluss
oder an den Ausgangsrücklaufanschlüssen des
Wärmeverteilermoduls,
angeordnete Umwälzpumpen
von anderweitigen, beispielsweise vor einem Wärmetauscher angeordnete Umwälzpumpen,
die unabhängig
von ihrer Einbauposition immer mit höheren Temperaturen beaufschlagt werden.
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Der
Umwälzpumpe,
angeschlossenen Ventilen und/oder den Strahlpumpen können ein
oder mehrere Regeleinheiten übergeordnet
sein, die den Betrieb regulieren. Die Regeleinheiten können an
einen gemeinsamen Rechner angeschlossen sein, der darüber hinaus
beispielsweise eine Betriebsüberwachung
durchführt,
um einen gegebenen maximalen Anschlusswert nicht zu überschreiten.
Hier ist es sowohl möglich,
bei Wärmeanforderungen,
die den Anschlusswert übersteigt,
alle angeschlossenen Heizkreise gleichmäßig zu drosseln als auch höher priorisierten
Heizkreisen den Vorrang zu geben. Dies dient der Minimierung der
Energiekosten beim Energieabnehmer. Außerdem kann ein übergeordneter
Rechner die Anlage insgesamt nicht nur steuern sondern auch hinsichtlich
ihres Verschleißes überwachen, beispielsweise
indem Betriebsstunden einzelner Komponenten gezählt oder sonstige Verschleißgrößen aufsummiert
werden, die sich beispielsweise aus dem Produkt der Einsatztemperatur
und der Einsatzzeit ergeben.
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Bei
einer abgewandelten Ausführungsform kann
das Wärmetauschermodul
jeweils wenigstens zwei Eingangsvorlaufanschlüsse und Eingangsrücklaufanschlüsse aufweisen.
Damit können
zwei unterschiedliche Wärmequellen
parallel oder alternativ betrieben werden. Beispielsweise kann an
den ersten Ein gangsvorlaufanschluss und den ersten Eingangsrücklaufanschluss
ein Wärmetauscher
zur indirekten Wärmeübertragung
von einem Primärkreis
auf die Sekundärkreise
angeschlossen sein. Der zweite Eingangsvorlaufanschluss und der
zweite Eingangsrücklaufanschluss
kann beispielsweise mit einem anderen Wärmetauscher, einer anderen
Wärmequelle, wie
beispielsweise einem Heizkessel, oder auch einer direkten Wärmeträgermediumseinspeisungseinrichtung
verbunden sein, um beispielsweise aus einem Primärkreis direkt Heizmedium in
die Sekundärkreise
zu überführen. Ein
solches Wärmeverteilermodul
ermöglicht
dann sowohl Betrieb mit indirekter Wärmeübertragung als auch Betrieb
mit direkter Wärmeübertragung.
Die Betriebsarten können
alternativ oder beispielsweise zur Abdeckung von Spitzenlasten auch
gleichzeitig gefahren werden.
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Weitere
Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder
Unteransprüchen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 ein
Wärmeverteilermodul
in einer Wärmeübergabestation
in einer schematisierten, ausschnittsweisen Darstellung,
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2 das
Wärmeverteilermodul
nach 1 in einer schematisierten Schnittansicht,
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3 das
Wärmeverteilermodul
nach 2 mit ausgangsseitig angeschlossenen Umwälzpumpen,
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4 das
Wärmeverteilermodul
nach 2 mit angeschlossenen Dreiwegestrahlpumpen,
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5 eine
abgewandelte Ausführungsform eines
Wärmeverteilermoduls
mit jeweils zwei Ausgangsrücklaufanschlüssen für jeden
Ausgangsvorlaufanschluss in schematisierter Ansicht,
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6 eine
abgewandelte Ausführungsform eines
Wärmeverteilermoduls
mit integrierten Strahlpumpen in schematisierter Schnittansicht
und
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7 das
Wärmeverteilermodul
nach 6 mit Strahlpumpendiffusoreinsatz in einer ausschnittsweisen,
schematisierten Schnittansicht.
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In 1 ist
ein Teil einer Wärmeübergabestation 1 veranschaulicht,
die einen nicht weiter veranschaulichten Warmwassererzeuger, wie
beispielsweise einen Dampf/Wasser-Wärmetauscher
oder ein anderweitiges Hot Water Terminal beinhaltet. An dieses
ist eine Messkammereinheit 2 angeschlossen, zu der eine
Vorlaufkammer 3 und eine Rücklaufkammer 4 gehören. Beide
können
in einem gemeinsamen Gehäuse
untergebracht sein, das eine Gruppe von Vorlaufmessstellen 5 und
Rücklaufmessstellen 6 aufweist.
An die Vorlaufmessstellen 5 und die Rücklaufmessstellen 6 sind
jeweils gewünschte
und geeignete Sensoren zur Prozessüberwachung, wie Temperatursensoren,
Drucksensoren, Leitfähigkeitssensoren und
dergleichen angeschlossen. Außerdem
kann z.B. von der Rücklaufmesskammer 4 eine
Leitung 7 abzweigen, die zu einem Ausdehnungsgefäß führt.
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An
die Messkammereinheit 2 ist ein Wärmeverteilermodul 8 angeschlossen,
um den Vorlauf und den Rücklauf
auf individuelle Heizkreise aufzuteilen. Das Wärmeverteilermodul 8 weist
einen Eingangsvorlaufanschluss 9 mit einem Flansch auf,
der in einer gemeinsamen Ebene mit einem Flansch eines Eingangsrücklaufanschlusses 11 liegt,
der ebenfalls eingangsseitig an dem Wärmeverteilermodul 8 vorgesehen
ist. Der Eingangsvorlaufanschluss 9 und der Eingangsrücklaufanschluss 11 definieren
jeweils einen horizontalen Leitungsweg, wobei sie vertikal übereinander
angeordnet sind. Der Anschlussabstand stimmt mit einem entsprechenden
Anschlussabstand eines Vorlaufanschlusses 12 und eines Rücklaufanschlusses 13 der
Messkammern 3, 4 überein. Während die Verbindung zwischen
dem Vorlaufanschluss 12 und dem Eingangsvorlaufanschluss 9 durch
ein Überbrückungsstück 14 geschaffen
ist, ist der Rücklaufanschluss
der Messkammer 4 mit dem Eingangsrücklaufanschluss 11 über eine
elektrische Umwälzpumpe 15 verbunden.
Diese weist hin sichtlich ihrer Anschlussweite und ihrer Durchströmung eine
Nennweite auf, die etwa halb so groß ist wie die Nennweite des
Eingangsvorlaufanschlusses 9. Entsprechend ist der Eingangsrücklaufanschluss 11 mit einer
Nennweite versehen, die etwa halb so groß ist wie die Nennweite des
Eingangsvorlaufanschlusses 9. Dieser hat beispielsweise
eine Weite von 80 mm während
der Eingangsrücklaufanschluss 11 eine Weite
von 40 mm hat.
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Das
Wärmeverteilermodul 8 wird
vorzugsweise durch einen zylindrischen oder flachen rechteckigen
Behälter 16 gebildet,
der vertikal angeordnet ist. Mit anderen Worten, seine Höhe ist deutlich
größer als
sein Durchmesser bzw. seine Breite. Der Behälter 16 ist mit seinem
Boden ggf. über
ein Zwischenstück 17 auf
einer Montageplatte 18 aufgestellt, auf der er vormontiert
sein kann. Andere Befestigungsmöglichkeiten,
wie beispielsweise eine wandhängende
Montage, sind jedoch auch möglich.
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Der
Behälter 16 ist
an seiner Oberseite und an seiner Unterseite jeweils geschlossen,
wobei oben Entlüftungsventile 21, 22 und
unten Entschlammungsventile 23, 24 vorgesehen
sind. Diese können jeweils
an der horizontalen oberen und unteren Wand oder bedarfsweise auch
im oberen bzw. unteren Bereich der Zylinderwandung vorgesehen sein.
Zu dieser gehören
zwei Seitenwände 25, 26,
die vertikal orientiert sind und von denen die jeweiligen Anschlüsse horizontal
abgehen. Die Seitenwände 25, 26 können im
Falle eines im Querschnitt rechteckigen oder quadratischen Behälters 16 eben
ausgebildet sein. Sie können
jedoch auch beispielsweise zylindrisch gewölbt sein, wenn der Behälter 16 zylindrisch
(d.h. im Querschnitt kreisförmig,
elliptisch oder oval) ist.
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An
der Seitenwand 26, die der Seitenwand 25 diametral
gegenüber
liegend angeordnet ist, sind Ausgangsvorlaufanschlüsse 27 (die
individuell mit 27a, 27b, 27c, 27d und 27e bezeichnet
sind) und Ausgangsrücklaufanschlüsse 28 angeordnet
(die individuell mit 28a, 28b, 28c, 28d und 28e bezeichnet sind).
Die Ausgangsvorlaufanschlüsse 27 und
die Ausgangsrücklaufanschlüsse 28 sind
in einer Reihe vertikal übereinander
angeordnet und weisen in die gleiche Radialrichtung. Ihre Flansche
liegen in einer gemeinsamen Ebene. Außerdem liegen die Ausgangsvorlaufanschlüsse 27 und
die Ausgangsrücklaufanschlüsse 28 in
einer gemeinsamen Ebene mit dem Eingangsvorlaufanschluss 9 und
dem Eingangsrücklaufanschluss 11.
Die jeweils einen gleichen Buchstabenindex tragenden Ausgangsvorlaufanschlüsse und
Ausgangsrücklaufanschlüsse sind einander
paarweise zugeordnet und gehören
jeweils zu dem gleichen angeschlossenen, nicht weiter veranschaulichten
Heizkreis.
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Der
innere Aufbau des Wärmeverteilermoduls 8 ergibt
sich aus der schematischen Darstellung gemäß 2. Der von
dem Behälter 16 umschlossene
Innenraum ist durch eine Trennwand 29, die vertikal und
zwischen der Seitenwand 25 und der Seitenwand 26 angeordnet
ist, in eine Vorlaufkammer 31 und in eine Rücklaufkammer 32 unterteilt.
Die Trennwand 29 verbindet dabei die Oberseite mit der
Unterseite des Behälters
und erstreckt sich lückenlos
bis zur Behälterwandung.
Der Eingangsvorlaufanschluss 9 führt in die Vorlaufkammer 31.
Der Eingangsrücklaufanschluss 11 erstreckt
sich mit einem Rohr quer durch die Vorlaufkammer 31 und
mündet an
der Trennwand 29 in die Rücklaufkammer 32.
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Der
Ausgangsvorlaufanschluss 27a ist über ein die Rücklaufkammer 32 durchquerendes
Rohr an die Vorlaufkammer 31 angeschlossen. Dagegen ist der
Ausgangsrücklaufanschluss 28a unmittelbar
an die Rücklaufkammer 32 angeschlossen.
Entsprechendes gilt für
die weiteren, hier nicht einzeln erwähnten Vor- und Rücklaufanschlüsse 27, 28.
Wie ersichtlich, ist der freie innere Strömungsquerschnitt sowohl der
Vorlaufkammer 31 als auch der Rücklaufkammer 32 deutlich
größer als
der freie Strömungsquerschnitt
jedes Ausgangsvorlaufanschlusses 27a bis 27e sowie
Ausgangsrücklaufanschlusses 28a bis 28e.
Es ist hier vorzugsweise ein Faktor 10 gegeben. Außerdem ist
der freie innere Strömungsquerschnitt der
Vorlaufkammer 31 und der Rücklauf 32 größer als
der des Eingangsvorlaufanschlusses 9 und erst recht als
der des Eingangsrücklaufanschlusses 11. Hier
ist vorzugsweise wenigstens ein Faktor 5 gegeben. Der Eingangsrücklaufanschluss 11 ist,
wie schon aus 1 ersichtlich, auf das halbe
Nennmaß des
Eingangsvorlaufanschlusses verengt, um den Einsatz einer angemessen
kleinen Pumpe zu ermöglichen.
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Die
insoweit beschriebene Wärmeübergabestation 1 und
das Wärmeverteilermodul 8 arbeiten wie
folgt:
In Betrieb sind an die Ausgangsvorlaufanschlüsse 27 und
die Ausgangsrücklaufanschlüsse 28 die
individuellen Heizkreise angeschlossen, die jeweils wenigstens ein
Regulierventil zur Einstellung der Wärmeabnahme beinhalten können. Eine
nicht weiter veranschaulichte Regeleinheit erfasst die interessierenden physikalischen
Kenngrößen (Drucktemperatur
usw.) an den Vorlaufmessstellen und den Rücklaufmessstellen 6 sowie
an weiteren, z.B. den einzelnen Heizkreisen zugeordneten, nicht
weiter veranschaulichten Messstellen. Diese Messwerten zufolge reguliert die
Steuereinrichtung die Ventile in den Heizkreisen sowie die Drehzahl
der Umwälzpumpe 15.
Das Wärmeverteilermodul 8 erhält über den
Eingangsvorlaufanschluss 9 erwärmtes Wärmeträgermedium (Wasser), das die
Vorlaufkammer 31 durchströmt und sich über diese
auf die Ausgangsvorlaufanschlüsse 27 verzweigt.
Entsprechend wirkt die Rücklaufkammer 32 als
Sammler für
den an den Ausgangsrücklaufanschlüssen 28 ankommenden
Rücklauf,
der gesammelt über
den Eingangsrücklaufanschluss 11 zu der
Umwälzpumpe 15 geführt wird.
Anfallende Gase sammeln sich in dem Wärmeverteilermodul 8 an
seiner Oberseite und können
dort abgelassen werden. Ebenso kann das Wärmeverteilermodul 8 von
Zeit zu Zeit entschlammt werden.
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Das
Wärmeverteilermodul 8 sorgt
für eine gleichmäßige Aufteilung
des Vorlaufs auf die Ausgangsvorlaufanschlüsse 27. Aufgrund des
relativ großen
Strömungsquerschnitts
der Vorlaufkammer 31 ist keiner der Vorlaufanschlüsse 27 bevorrechtigt oder
benachteiligt. Entsprechendes gilt für die Ausgangsrücklaufanschlüsse 28 im
Hinblick auf die Rücklaufkammer 32.
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In 3 ist
eine abgewandelte Ausführungsform
des Wärmeverteilermoduls 8 veranschaulicht. Der
Unterschied besteht in der fehlenden Reduktion des Querschnitts
des Eingangsrücklaufanschlusses 11.
Dieser weist hier die gleiche Nennweite wie der Eingangsvorlaufanschluss 9 auf.
Ansonsten ist das Wärmeverteilermodul 8 nach 3 mit
dem Wärmeverteilermodul 8 nach 2 baugleich.
Auf die entsprechende Beschreibung wird verwiesen.
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Ausgangsseitig
sind an das Wärmeverteilermodul 8 gemäß 3 an
die Rücklaufanschlüsse 28a bis 28e Umwälzpumpen 33 (33a bis 33e)
angeschlossen, die von einer gemeinsamen oder von individuellen
Reglereinheiten gesteuert sind. Die Steuerung kann sich auf einen
reinen Ein/Aus-Betrieb beschränken
oder auch in einer Drehzahlsteuerung bestehen. Die im Rück lauf angeordneten
Umwälzpumpen 33 laufen
kühl und
sind deshalb geschont. Außerdem
weist das sie durchströmende
Wasser einen geringeren Dampfdruck auf als in den Vorlaufleitungen,
so dass Kavitationserscheinungen minimiert werden können. Dies
eröffnet
größere Möglichkeiten hinsichtlich
der Drehzahlsteuerung.
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Ein
abgewandelter Anwendungsfall des Wärmeverteilermoduls 8,
wie er gemäß 2 veranschaulicht
ist, ergibt sich aus 4. Hier sind an die Ausgangsvorlaufanschlüsse 27 jeweils
Strahlpumpen 34 angeschlossen, von denen lediglich die
obere Strahlpumpe 34a veranschaulicht ist. Eine Leitung 35 führt zu dem
Treibmittelanschluss der geregelten Strahlpumpe 34. Ihr
Sauganschluss 36 zweigt von einer Rücklaufleitung 37 ab,
die zu dem Ausgangsrücklaufanschluss 28a führt. Der
Diffusoranschluss der Strahlpumpe 34 führt zu einer Vorlaufleitung 38.
Zur Einstellung des Betriebspunkts der Strahlpumpe ist ein Stellantrieb 39 vorgesehen,
der an eine Regeleinrichtung angeschlossen ist.
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Die
Strahlpumpe 34 bewirkt eine kontrollierte Beimischung von
Rücklaufwasser
aus der Rücklaufleitung 37 zu
dem in die Vorlaufleitung 31 eingeleiteten erwärmten Wärmeträgerfluid.
Die Energie zum Betrieb der vorlaufseitig angeordneten Strahlpumpen stammt
aus der im gemeinsamen Rücklauf
gemäß 1 angeordneten
Umwälzpumpe 15.
Obwohl die Umwälzpumpe 15 rücklaufseitig
angeordnet ist, ist der Betrieb der Strahlpumpen 34 davon
nicht beeinträchtigt.
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5 veranschaulicht
eine weiter abgewandelte Ausführungsform
eines Wärmeverteilermoduls 8,
der speziell zur bequemen Installation von Dreiwegestrahlpumpen
eingerichtet ist. Jedem Ausgangsvorlaufanschluss 27 sind
zwei Ausgangs rücklaufanschlüsse 28, 28' zugeordnet.
Die Anschlüsse
können
sowohl, wie dargestellt, übereinander
als auch nebeneinander angeordnet sein. Insbesondere kann es zweckmäßig sein,
den Ausgangsvorlaufanschluss 27a und den Ausgangsrücklaufanschluss 28a nebeneinander
anzuordnen, während
der Ausgangsrücklaufanschluss 28'a dann unterhalb
des erst genannten Paares angeordnet ist. Die Strahlpumpe 34 kann dann
mit ihrem Treibmittelanschluss an den Ausgangsvorlaufanschluss 27a und
mit ihrem Sauganschluss 36 an den Ausgangsrücklaufanschluss 28a angeschlossen
sein. Der Rücklauf
des Heizkreises kann an den Ausgangsrücklaufanschluss 28a' angeschlossen
sein.
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Anstelle
der Strahlpumpe 34 kann auch ein Dreiwegeventil zur Anwendung
kommen. Das Wärmeverteilermodul 8 ist
insoweit sehr vielseitig einsetzbar und minimiert den Installationsaufwand
an der Baustelle.
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In
den 6 und 7 ist ein Wärmeverteilermodul 8 mit
integrierten Strahlpumpen veranschaulicht. Dieses Wärmeverteilermodul 8 gestattet eine
weitere Erhöhung
des Grads der Vormontage, eine weitere Kompaktierung des Systems
und einen noch übersichtlicheren
Aufbau der fertigen Anlage. Dazu weist die Trennwand 29 bei
dem Übergang
zu dem die Rücklaufkammer 32 durchquerenden
Rohr eine Düsenöffnung 41 oder
einen Sitz für
eine solche auf. Das Rohr oder ein darin vorgesehener Einsatz wirkt
dann als Diffusor. Das Rohr ist mit ein oder mehreren Saugöffnungen 42 versehen,
um ein Ansaugen und Beimischen von Rücklaufwasser aus der Rücklaufkammer 32 zu
ermöglichen.
Somit bildet der Ausgangsvorlaufanschluss 27 einen Strahlpumpenausgang.
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In
der Vorlaufkammer 31 ist dann ein der Düsenöffnung 41 zugeordneter
Stellkegel 43 angeordnet, der über einen an der Seitenwand 25 angeordneten
Stellantrieb 44 zu betätigen
ist. Die Stellantriebe 44 sind von einer oder mehreren
Regeleinrichtungen reguliert.
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Wie 7 veranschaulicht,
kann die in dem Wärmeverteilermodul 8 ausgebildete
Strahlpumpe auch durch einen Diffusoreinsatz 45 individualisierbar
sein. Dazu kann der Ausgangsvorlaufanschluss 27, z.B. an
seinem äußeren Ende
oder an einer anderen geeigneten Stelle, mit einem Innengewinde 46 versehen
sein, in das der rohrförmige
Diffusoreinsatz 45 einzuschrauben ist bis er mit seiner
Stirnseite an der Trennwand 29 anliegt. Diese weist eine Öffnung auf,
die koaxial zu dem die Rücklaufkammer 32 durchquerenden
Rohr 47 angeordnet ist, dabei aber einen geringeren Durchmesser
aufweist als dieses. Die Düsenöffnung 41 kann
dann der Stirnseite des Diffusoreinsatzes 45 ausgebildet
sein, der ansonsten dicht an der Trennwand 29 anliegt.
Die Saugöffnungen 42 des
Diffusoreinsatzes 45 münden
in einen Ringraum, den er mit dem Rohr 47 begrenzt. In
diesem vorgesehene Öffnungen 48 gestatten
den Zutritt von Rücklaufwasser
zu den Saugöffnungen 42.
Der Diffusor 45 weist einen sich zu dem Ausgang hin erweiternden
inneren Kanal auf, der als Mischkanal dient. An dem Außenumfang
des Diffusoreinsatzes 45 kann in der Nähe seines wandseitigen freien
Endes eine Ringnut vorgesehen sein, in der ein O-Ring 51 zur
Zentrierung des Diffusoreinsatzes 45 in dem Rohr 47 sowie
zur Abdichtung eingesetzt sein. Anstelle dessen kann die Stirnseite
des Diffusoreinsatzes 45 auch kegelförmig ausgebildet sein, wobei
der zugeordnete Bereich der Trennwand 29 dann eine Kegelsitzfläche bildet.
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Der
Stellkegel 43 kann durch eine nicht weiter veranschaulichte
Führung
in der Nähe
des Trennwand 29 koaxial zu der Düsenöffnung 41 geführt sein.
Es ist auch möglich,
eine solche Führung
dem Diffusoreinsatz 45 zuzuordnen, etwa in Form eines längs geschlitzten
Rohrfortsatzes, der sich von dessen Stirnseite durch die Öffnung der
Trennwand 29 hindurch erstreckt und den Stellkegel 43 an
seinem Außenumfang
spielarm führt.
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Verschiedene
Diffusoreinsätze 45 gestatten die
Anpassung des Wärmeverteilermoduls 8 an
unterschiedliche Einsatzfälle.
Werden die Saugöffnungen 42 weg
gelassen, kann der Stellkegel 43 als Ventilkegel benutzt
werden.
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Zum übersichtlichen
und wirtschaftlichen Aufbau von Wärmeübergabestationen oder für ähnliche
Anwendungsfälle
ist ein Wärmeverteilermodul 8 vorgesehen,
das im Wesentlichen durch einen aufrecht stehenden Behälter gebildet
wird, dessen Innenraum durch eine Trennwand 29 unterteilt
wird. An einer Seite 25 des Behälters 16 sind ein
Eingangsvorlaufanschluss 9 und ein Eingangsrücklaufanschluss 11 angeordnet,
während
Ausgangsvorlaufanschlüsse 27 und
Ausgangsrücklaufanschlüsse 28 in
einer Reihe übereinander
an der gegenüber
liegenden Seite 26 angeordnet sind. Die Trennwand 29 trennt
zwei Kammern voneinander, die der Verteilung des Wärmeträgerfluids
dienen und einen wesentlichen größeren freien
Strömungsquerschnitt
aufweisen als die abgehenden und ankommenden Rohre. Es wird dadurch
eine gleichmäßige Wärmeaufteilung erreicht.