METHOD AND DEVICE FOR IMPROVING THE EFFICIENCY OF A POWER STATION BASED ON THE CAPACITY OF THE HEAT STORAGE OF THE DISTRICT HEATING SYSTEMS

Abstract: 1. Method for improving the efficiency of a district heating system running on hot water produced by a heating power station, in which the heat storage capacity of the district heating system is used for supplying heat to the hot water storage unit (12) of a consumer's station, whereat the heat-supply per time-unit depends on the hour of the day, and the heat is accumulated throughout the whole day and corresponds with the daily heat demand, being predicted by the outdoor temperature while the highest possible heating efficiency during the peak generating of electrical energy is exploited in the evening, characterized in that the hot water storage unit (12) is heated up to the highest possible temperature during the peak generating, and that at night when the heat demand is low, especially from 23.00 to 5.00, the heat supply in the district heating system is suspended by switching off the main pump (5) of the power plant, and, at the same time, the amount of heat necessary for the supply of hot water and/or the amount of heat radiated by the radiameters in the heating circuit is taken from the pre-heated hot water storage unit (12).

Description: Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erhöhunìr- kungsgrades von energiesparsamen Betriebes, basiert auf das Wärmespeicherungsvermögen der Fernbeitssysteme Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Erhöhung des Wirkungsgrades von energiesparsamen Betriebes, basiert auf das Wärmespeicherungsvermögen der Fernheitssysteme, Das Verfahren gemäss der vorliegenden Anmeldung ist in Wesentlichem eine Weiterentwicklung derjenigen ungarischen Patentanmeldung, die am 28. April 1980 unter der Anmeldenummer 1044/80 beim ungarischen Patentamt angemeldet wurde, und auf welche Anmeldung das Patentamt am 14. März 1984 das Patent erteilt hat. Der Titel dieses Patentes lautet wie folgt: "Verfahren zum energiesparsamen Betrieb für funktionierende Fernheizsysteme, basiert auf das Wärmespeicherungsvermögen der Fernheizsysteme". Das Wesen des Verfahrens dieses ungarischen Patentes 1044/80 liegt darin, dass die Wärmeregelung - ausgenützt das Wärmespeicherungsvermögen der Fernheizsysteme - zur Einspeisung des täglichen Wärmebedarfes, das aufgrund der durchschnittlichen äusseren Temperatur vorhering prognostiziert wird, derweise durchgeführt wird, dass statt einem Steigstrangwasser mit konstanter Temperatur, die gelieferte Wärmeleistung in Form von Wärmestufen derweise geregelt wird, dass die Summe der in verschiedenen Tagezeiten eingespeiste Wärmeleistung von verschiedenen Temperaturstufen derweise geregelt wird, dass diese Summe bezogen auf einen Tag mit dem Wert der Wärmeleistung bezogen auf die prognostisierte äussere Temperatur übereinstimmt. Der Temperaturunterschied des Steigstrangwassers und des Rücklaufwassers wird beim Heizkraftwerk gemessen. Den Wert der eingespeisten Wärmeleistung, d. h. die Wärmestufe wird derweise berechnet, dass der gelieferte Wärmewert tagsüber höher, nachts niedriger sei, und dass derjenige Umstand vorteilhaft ausgenützt sein kann, dass in den Spitzenperioden der elektrischen Energieerzeugung - durch Ausnützung derjenigen technischen Möglichkeiten, dass aus der Erzeugung der elektrischen Energie Heisswasser gewonnen wird, - die Spitze der Heisswassererzeugung in der Spitze der elektrischen Energieerzeugung beinahe in die gleiche Tagesperiode falle, bzw. die Spitze der Warmwassererzeugung im Vergleich mit dem Zeitdiagramm des maximalen elektrischen Energieverbrauches in kleinem Masse verzögert sei. Im Falle der Verwendung des Verfahrens gemäss des ungarischen Patentes 1044/80 kann man bei Heisskraftwerken von Gegendrucksystem in den Nachtstunden durch Verwendung der Wärmekapazität der Fernleitungen eine abgesenkte Nachtheizung realisieren, wodurch die Abnahme des spezifischen Wärmeverbrauches des gesamten Systems im Laufe von 24 Stunden ohne Verletzung einer ständigen Warmwasserspeisung. Diese Möglichkeit wird dadurch geboten, dass als Ergebnis der in den Abendsstunden, d.h. in der elektrischen Spitzenenergieerzeugung durchgeführte mehr Wärmeinspeisung die Heisswasserspeicheranlagen in den Wohnhäusern mit einem Heisswasser von solcher Temperatur aufgeführt sein können, dass bei einem abgesenkten Nachtwärmeeinspeisung in den Nachtstunden die Erfüllung der minimalen Warmwasserforderungen erfüllen kann. Aufgrund von prinzipiellen Überlegungen und durch unsere Untersuchungen wurde festgestellt, dass die Effektivität des Verfahrens gemäss des ungarischen Patentes 1044/80 kann derweise erhöht werden, dass in dem Fernheizsystem in den Nachts stunden vorteilhaft zwischen 23-05 Uhr die Wärmeeinspeisung bzw0 das Betrieb der HauptkreklauSpumpe im Heizkraftwerk stillgesetzt wird, und gleichzeitig damit, für diese Periode in Teilnehmer-WÅarmezentrale mit Hilfe einer programmierbaren Schaltuhr oder mit einem anderen Mittel, zO B. mit einem Servo-Regler, der mit einem Primärkreis Strömungsmesser gesteuert ist, eventuell mit einem handbe tätigten Schalter, die in den Verbraucher-Wärme zen-tralen angeordneten Sekundärkreis-Heisswasser- und Heizungsstomkreispumpen, und die in diesem Sekundärkreis befindlichen schliessbaren Ventile immer entsprechend dem gewünschten Betriebsart geöffnet, bzw0 gesperrt werden. Laut unserer Betriebs erfahrungen können die in den Verbraucherzentralen angeordneten Heisswasserspeicher vor der völligen Abstellung der Heisswassereinspeisung von Heitzkraftwerk in der Zeitperiode der maximalen elektrischen Energieherstellung mit Heisswasser höheren Temperatur bis ccaO 60 0 C aufgefüllt werden. Dieses Heisswasser kann in der Zeitperiode der Heisswasserspeisung von dem Heizkraftwerk mehrere Stunden lang, also ganz bis den Morgenstunden - unter geringerer Hesswasseransprüche - entsprechend der Normvorschriften für Heisswasserversorgung die vorgeschriebenen Heisswassertemperatur von 40 C sichern, und dabei - falls nötig - kann dieses Wasser auch bei geringerer Heizenansprüche in den Nachtstunden die zur Nachtheizung erforderliche Heisswasserspeisung erfüllen. Falls die Heizung in den Nachtstunden völlig abgestellt sein darf, so kann die in dem Heisswasserspeicher gespeicherte Wärme zur Erfüllung am Nutzwarmwasser verwendet werden. Dies kann derweise gesichert werden, dass bei der Abstellung der Hauptspeisepumpe in Heizkraftwerk, sowohl die Kreislaufpumpen der Heisswasserspeichern in den Teil- nehmer-Wärmezentralen, als auch die Kreislaufpumpen der Radiator-Leitungen im Gebäude abgestellt werden. Durch diese Massnahme können die Forderungen an Nutzwarmwasser auch in den Nachtstunden ungestört erfüllt werden, wobei gleichzeitig für die Heizung der Wohnungen eine Wärmeübergabe weder im Primärfernheizungskreis, noch vom Nutzwarmwasserkreis nicht vorgenommen wird0 Sollte nach der Abstellung der Hauptkreislaufpumpe im Heizkraftwerk im Gebäude eine geringe Heizung beansprucht, so wird im Sinne des Verfahrens gemäss der Erfindung ein Anteil der in den Heisswasserspeichern der Teilnehmer-Wärme zentralen über einen Heizungswärmeaustauscher für die Heizung der Wohnungen benützt werden. Diese Möglichkeit kann durch verschiedene Schaltungsvarianten realisiert werden. Als Beispiel erwähnen wir die folgenden: Die Primärleitungen im Wohnhaus-Wärme zentrale werden mit einer Kreislaufpumpe ergänzt, wodurch so ein innerer Zirkulationskreis ausgebildet ist, der ermöglicht, dass ein Anteil der im Heisswasserspeicher gespeicherten Wärme unter einer kontinuierlichen Betrieb der Heisswasserkreis-Kreislaufpumpe und über den ergänzenden Wärmeaustauscher die Heisskörper /Radiatoren/ zwecks Ersetzung der abgestrahlten Wärme mit warmem Wasser gespeist vom Heisswasserspeicher versorgt sein können. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Erhöhung des Wirkungsgrades von einergiesparsamen Betriebes basiert auf das Wärmespeichervermögen der Fernheizsysteme, zweckmässig zur Weiterentwicklung des Verfahrens gemäss des ungarischen Patentes 1044/80, im Laufe dessen das Wärmespeichervermögen des Fernheizsystems derweise ökonomisch benutzt wird, dass die Einspeisung des Wärmeenergiebedarfes unter mit Rücksicht auf die aus der Spitzen elektrischen Energieherstellung gewinnbare maximalemeleistung in verschiedenen Tageszeiten durch stufenweise veränderte Tempera- turpegel derweise durchgeführt wird, dass die Summe der täglich einzuspeisenden Wärmeenergie durch die äussere Tempe- ratur bestimmte Wärme bestimmt wird. Das Wesen des Verfahrens der Erfindung liegt darin, dass im Falle einer abgesenkten Heizungsbegehren in den Nachtstunden, zweckmässig binnen 23-05 Uhr durch Abstellung der Hauptkreislaufpumpe im Heizkraftwerk die Einspeisung des Heisswassers vom Heizkraftwerk unterbrochen wird; und dass gleichzeitig in dieser Periode die Versorgung des Nutzwarmwassers und/ oder im Heizkreis zwecks Ersetzung der abgestrahlten Wärme die Wärme der Heisswasserspeicher im Teilnehmerzentralen, die in der Spitzenbelastungsperiode der elektrischen Energie auf die zugelassene maximale Heisswassertemperatur aufgefüllt sind, die in den Nachtsstunden erforderliches Sorgung von Nutzwarmwasser, und die Ersetzung der durch die Heisskörper der Gebäude abgestrahlten Wärme erforderliche Wärmeleistung sichern können. Im Sinne des Verfahrens gemäss der Erfindung können wir, falls in den Nachtsstunden die Heizung völlig abgestellt sein darf, aber die Nutzwarmwasserversorgung aufrechterhalten werden, so werden die im Teilnehmer-Wärmezntralen sowohl die im Kreislauf der Heizung, wie auch im Nutzwarmwasserkreis die Kreislaufpumpen abgestellt. Falls in den Nachts stunden eine geringere Heizung erwünscht ist, so können wir durch Inbetriebnahme einer im Teilnehmer-Heizzentrale angeordneten Kreislaufpumpe ein Wasserkreis realisieren, in welchem ein Anteil der Wärme gespeichert im Nutzwarmwasserbehälter mit Hilfe eines Wärmeaustauschers, in diesem Wasserkreis übernommen werden kann, und weiters mit Hilfe eines Heizungswärmeaustauschers in dem erwähnten Wasserkreis die Wärme für einen sekundären Heizungskreis derweise gesichert sein kann, dass sowohl die Kreislaufpumpe des Nutzwarmwasserkreises, wie auch die Kreislaufpumpe des Heizungskreises in diesem erwähnten Wasserkreis kontinuierlich in Betrieb gehalten werden. Im Sinne des Verfahrens gemäss der Erfindung können wir vorteilhafterweise die Kreisumlaufe sowohl im Nutzwarmwasserkreis, wie auch im Heizungskreis durch die Betriebe der Pumpem in diesen Kreisen aufrechterhalten, undzwar derweise, dass zwischen den zwei Wasserkreisen nur ein einziger Wärmeaustauscher angeordnet ist, der von dem Nutzwarmwasserspeicher die erforderliche Wärmemenge den Heizkörpern liefert, wobei alle Anschlüsse dieser zwei Wasserkreise zum Teilnehmer-Wärmezentrale durch Ventile abgeschlossen sind. Im Sinne des Verfahrens gemäss der Erfindung können wir vorteilhafterweise das Wasser des Nutzwarmwasserspeichers mit einem im diesen Wasserspeicher angeordneten elektrischen Heizkörper wärmen. Diese Zusatzwärme kann gegebenenfalls durch Erfüllung von erhöhten Heizungs- und/oder Nutzwarmwasseransprüchen zweckmässig dienen, undzwar unabhängig von den Heizungsumständen des Heizkraftwerkes. Das Verfahren gemäss der Erfindung kann auch derweise realisiert werden, dass die in dem Verbraucher-Wärmezentrale angeordneten Ventile und Pumpen mit einer Schaltuhr oder mit einem Schaltgerät reguliert werden, das mit einem primären Heizkraftwerk-Wasserströmung-Fühlorgan steuerbar ist. Die Erfindung betrifft auch die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung, undzwar zweckmässigerweise zur Weiterentwickleng des Verfahrens nach dem ungarischen Patent 1044/80. Im Schaltungsanordnung sind zur Fernheizung Dampfkessel, Dampfturbine, ein dem Abdampf der Turbine zur Erzeugung von Heisswasser geeigneter Wärmeumtauscher angeordnet. Im primären Kreis dieses Wärmeumtauschers ist eine Speisepumpe, und in der Teilnehmer-Wärme zentrale angeordneten Speise- und Rücklaufröhren angeordnete Ventile vorhanden. In den Teilneh mer-Wärmezentralen sind in dem Primärspeisewasserkreis lauf-Wärmeumtauscher angeordnet. Die sekundärseitigen Aus leitungen der einzelnen Wärmeumtauscher sind im Nutzwarmwasserspeicher, im Pumpenkreis dieses Heisswasserspeichers, und weitere Wärmeuntauscher im Heizkreis, wie Such in Kreis der Umlaufpumpe dieses Heizkreises miteinander in Reihe geschaltet0 Die Neuheit bzw. das Wesen der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung liegt darin, dass die Kreislaufpumpe im Nutzwarmwasserkreis und die Kreislaufpumpe im Heizwasserkreis sind mit äe einer Schaltungsanordnung ausgerüstet0 Nach einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung ist die in der Teil nehmer-NÅarmezentrale befindliche primäre Speiseleitung und die Anschlussenden der Ventile im Rückaufleitung sind miteinander unmittelbar verbunden. Zwischen dem Speiseleitung-Ventil und dem zur Einleitung des Nutzwarmwasserspeichers angeschlossenen Wärmetauscher ist eine mit einem Schalter versehene Kreislaufpumpe angefügt, Nach einer weiteren möglichen Ausführungsvariante der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung ist zwischen dem im sekundären Heizkreis befindlichen Wärmeaustauscher und zwischen der Kreislaufpumpe ein Ventil angeordnet. Die gemeinsame Leitung der Heizkörper und des Wärmeaustauschers sind über einen weiteren Wärmeaustauscher bzw. über seinen primären Zweig zu der gemeinsamen Leitung der Kreislaufpumpe und des zum VÅarmeaus- tauscher angeschlossenen Ventils geschaltet. Die sekundären Ausleitungen dieses weiteren Wärmeaustauschers sind über ein Ventil einerseits zum sekundären Kreis des zum Eingang des Nutzwarmwasserspeichers angeschlossenen Wärmeaustauscher, andererseits über ein weiteres Ventil zu einem sekundärseitigen Stutzen des zum Heizkraftwerk leitenden Rücklaufzweig angeschlossenen Wärmeaustauschers angeschlossen, wobei zwischen diesem sekundärseitigen Stutzen dieses weiteren Wärmeaustauschers und dem Ausgang der Kreislaufpumpe des Nutzwarmwasserspeichers ein weiteres Ventil angeordnet ist. Gemäss eines weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispieles der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung ist der Nutzwarmwasserspeicher mit einem elektrischen Heizkörper versehen, der mit einem elektrischen Schalter versehen ist0 Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäss der Schaltungsanordnung unserer Erfindung bilden die Schaltorgane der Ventile der Teilnehmer-Heizzentrale und ihrer Ventile ein an sich bekanntes Schaltuhr-Servosystem. Nach einem weiteren vorteilhaften Ausfuhsungsbeisplel gemäss der Schaltungsanordnung nach der Erfindung bilden die Schaltorgane der Ventile im rCe ilnehmer-Wärme zentra- le, bzw. die Schaltorgane der hier befindlichen Kreislaufpumpen ein primären Wasserkreis angeordneter an sich bekannter Wasserströmungsfühler, z.B. ein mit einem Schaufel-Rad zersteuertes Regelorgan. Die wichtigsten Vorteile des Verfahrens und zur Realisierung des Verfahrens gestaltete Schaltungsanordnung sind die folgenden: --Die Wärmeeinspeisung des Fernheizsystems kann weitere gesenkt werden, nämlich durch Einstellung in den Nachtsstunden der ärme--.. -und Heisewassereinspeisung kann eine beträchtliche Einsparung an Heizmittel im Heizkraftwerk erzielt werden, und weiter der Wärmeverlust im Leitungsnetz zwischen dem Heizkraftwerk und der Teilnehmer- Wär mezentrale-bzwO -den Wohnungen bedeutend reduziert werden. Durch die erwähnten Massnahmen Können wir im Rahmen der Vorschriften- .bzwO der Heizung- und Heizwasserversorgungs- normen eine entsprechend :intensive Nachtheizung und Warm wasserversorgung realisieren. - Die Forderung an Energie für die zum Betrieb der im Fernheizungssystem angeordneten Kreislaufpumpen kann bedeutend abgenommen werden, wodurch eine weitere beträchtige Einsparung an Heizungsmittel erzielt werden kann. Die Abnahme der Kreislaufpumpenanwand kann dadurch erreicht werden, dass falls die Heizung in den Nachtsstunden nicht erf order- lich ist, so können wir nach Einstellung der Hauptkreislaufpumpe im Heizkraftwerk, in den Deilnehmer-Heizzentra- len die Kreislaufpumpen der Nutzwarmwasserzirkulation und die Kreislaufpumpen der Heizkörper abstellen - vorausgesetzt, dass in den Nachtsstunden kein Anspruch an Heizung vorliegt. - Falls in den Teilnehmer-Heizzentralen bzw. in deren primären Kreis ein innerer Zirkulationskreis realisiert wird, und die Wärme vom Nutzwarmwasserspeicher in den Heizwasserkreis übernommen wird, so kann die für die Zirkulation des Heizkreises durch bedeutend weniger Krafteinsetzung gesichert werden. Ausserdem bietet einen bedeutenden Vorteil derjenige Umstand, dass wir den Nutzwarmwasser -Speicher mit einem elektrischen Heisskörper ausgerüstet haben. In diesem Falle können wir nämlich, falls eine Heizung in den Nachtsstunden erforderlich ist, einen Anteil der zu dieser Heizung erforderlichen Energie, vom elektrischen Netz entnehmen, wodurch eine Einsparung an Kohlenwasserstoff im Heizkraftwerk möglich ist. - Die Ausrüstung des Nutzwarmwasserspeichers mit elektrischen Heizkörper bietet denjenigen weiteren Vorteil, dass ausserhalb der zentralen Heizungsperiode, falls wegen meteorologischen Umständen neben der Warmwasserversorgung auch eine geringfügige Heizung erforderlich ist, diese Aufgabe erfüllbar ist. Dieser Vorteil ist besonders in den Fällen äusserst nützlich, falls die Heisswasserversorgung vom Heizkraftwerk von irgend einem Grund ausgefallen ist. - Vorteilhaft ist zu betrachten, derÅaenige Erfindungsgedanke, das in der Teilnehmer-Wänne zen-trale im primären Wasserkreis ein Strömungsfühler, z.B. ein Schaufel-Rad -Fühler angeordnet sein kann, der zur entsprechenden Steuerung der Pumpen und Ventile Im Teilnehmer-Heizzent- rale die Schaltung bzw. Steuerung nach einem vorgegebenen Programm erfüllen kann. Durch diese Massnahme kann gesichert werden, dass wenn die Hauptkreislaufpumpe im Heizkraftwerk abgestellt wird, und die Primärwasserkreis- strömung aufgehoben ist, können die Schaltorgane der Teil nehmer-lrJärme zentrale automatisch auf Nachtsprogramm um gestellt werden, und umgekehrt, nach in Betriebnahme der Hauptkreislaufpumpe im Heizkraftwerk in den Morgenstunden kann in den Teilnehmer-Wärme zentrale die Ventile und Kreislatfpumpen den originellen Programm entsprechend umgeschaltet werden. Das Verfahren gemäss der Erfindung bzw. die Schaltungsanordnung zur Realisierung derselben wird durch Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher erläutert, wo Fig. 1 im Sinne des ungarischen Patentes 1044/80 darge stellte elektrische Leistungsabfallkurve des elek trischen Stromverbrauches im Iandes-Verteilungs netzes in den nachfolgenden Tageszeiten veran schaulicht, Fig. 2 zeigt ähnlicherweise aufgrund des ungarischen Pa tentes 1044/80 die Ablaufkurve der Heizungsleis tung, die vom Heizkraftwerk -entsprechend der Kur venablauf der elektrischen Leistung vom Heizkraft werk ausgespeist wird, Fig. 3 zeigt die Scnaltungsanordnung der Leitungen zwischen dem Heizkraftwerk und der Verbraucher -Wärmezentrale der Gebäuden, wo in dieser Schal tungsanordnung zu dem an sich bekannten Wohnhaus Schaltungsanordnung zu den Speisewasser- und He izungswasserkre is laufpumpen ergänzende Schal tern angeordnet sind, Fig. 4 zeigt die mögliche Ausführungsvariante zum erfin dungsgemässen Verfahren und zur Reaiisierung der Durchführurg dieses Verfahrens in der Schaltungs an ordnung und Fig. 5 zeigt ählicherweise zur Realisierung des erfindungs gemässen Verfahrens und zur Durchführung dieses Verfahrens erforderliche Schaltungsanordnung durch einen weiteren Beispiel. Wie schon erwähnt, zeigt Fig. 1 die ausgestrahlte elektrische LeIstung des Landes elektrischen Verteilungsnetzes, wo der Kurvenablauf die Verteilung dieser Leistung auf geteilt auf 24 Stunden des Tages veranschaulicht. An der horizontalen Achse haben wir angenommen den Statistischen Durchschnitt die Stunden 0-24 des Tages aufgenommen, an der vertikalen Achse haben wir die Leistungsausgabe des Landes elektrischen Verteilungsnetzes in MW Einheiten geschildert. Aufgrund der in Fig. 1 veranschaulichten Kurvenablauf kann als wichtige Forderung abgezogen werden, dass die Spitzenleistung der elektrischen Energie zwischen 17-21 Stunden ausgestrahlt wird. In Fig. 2 haben wir mit kontinuierlicher Linie den Kurvenablauf der Heisswasserausstrahlung entsprechend von Durchschnittsdaten im Sinne des ungarischen Patentes 1044/80 veranschaulicht0 Durch Vergleichung der Kurven gemäss Fig. 1 und Fig. 2 können wir beobachten, dass im Laufe der elektrischen Stromerzeugung der Heizkraftwerke entstandene maximale Abdampfmenge ebenfalls in die Zeitspanne zwischen 17-21 Stunden zur Verfügung steht, und dass in diesen Zeitperioden die maximale Heizwassermenge für die Verbraucher erzeugt, bzw. ausgesendet wird. In Fig. 2 haben wir mit gestrichterter Linie die Abweichung der Heisswasserausstrahlung vom Heizkraftwerk gezeigt, die von dem Heisswasserausstrahlungsdiagramm gemäss dem ungarischen Patent 1044/80 im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung zur Ausstrahlung kommt, Wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird im als Beispiel genommenen Falle um 21 Uhr, d.ho nach Ende der Spitzenbelastung die völlige Abstellung der Speisepumpe 5 im Heizkraftwerk möglich, wodurch über die gut isolierten Wasserleitungen in Richtung der Wohnhäuser-Wärme zentra- len kein Heisswasserströmung vorhanden ist. Fig. 3 zeigt die an sich bekannten Anordnungen der Kraftwerke und der Wohnhäusern. Der Kessel 1 des Kraftwerkes leitet den erzeugten Dampf in die Dampfturbine 2, die den stromerzeugenden Generator 3 antreibt, Der Abdampf der Dampfturbine 2 gelangt durch einen Wärmeaustauscher 4 in den Kessel 1 zurück, wo das Speisewasser vorgewärmt wird. Der sekundäre Kreis des Wärmeaustauschers 4 bildet den primären Kreislauf der Speiseversorgung der Wohnhäuser. In diesem primären Kreislauf - wie es durch Fig0 3 veranschaulicht ist - ist die Speisepumpe 5 und zwischen den Ventilen 6a und 6b der Wohnhäusern bzw. an dem Abschnitt zwischen diesen Ventilen die das primäre Speisewasser übernehmenden Teile der Wärmeaustauschern 7, 8, 9 angeordnet. Der Ausgang des Heisswasserspeichers 12 ist einerseits zu den Nutzwarmwasserverbrauchern 14, anderseits über die Kreislaufpumpe 11 mit einem Schaltgerät 15 versehen ist, durch die sekundären Kreise der Wärmeaustauschern 9 und 7 zum Eingang des Heisswasserspeichers 12 zurückgeführt. Die in Fig0 4 veranschaulichte Schaltungsanordnung zeigt einen Ausführungsbeispiel für die Schaltungsanordnung der Teilnehmen-Zentrale, die in Hinsicht der Schaltungsanordnung in den Wohnhäusern von den Schaltungsanordnungen gemäss Fig. 3 in dem Sinne erreicht, dass in der leitung der Kraftwerk seitigen Einspeisung, d.ho in den primären Wasserkreis des Wohnhauses die Ventile 6a und 6b miteinander auch verbunden sind, und dass zwischen dieser gemeinsamen leitung und der primären Leitung des Wärmeaustauschers 7 eine mit einem Schalter 26 bersehene Pumpe 17 eingefügt ist0 Die Schaltungsanordnung gemäss Fig. 4 ermöglicht diejenige Lösung gemäss der Erfindung, dass wir in den Heisswasserspeicher 12 einen mit einer Schalteinrichtung 18 versehenen elektrischen Heizkörper 12 anordnen. Fig0 5 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung0 Diese Ausführungsvariante weicht von derjenigen gemäss Fig. 3 in den nachstehenden Kennzeichen ab: In dem Heisswasserspeicher 12 ist ein schon anhand Fig. 4 gezeigter mit dem Schaltgerät 18 versehener elektrischer Heizkörper 19 angeordnet. Im Nutzwarmwasserkreis ist zwischen der Kreislaufpumpe 11 und dem sekundären Kreis des Wärmeaustauschers 9 ein Ventil 20 eingefügt0 Zum Ausgang der Kreislaufpumpe 11 ist ein Ventil 21 angeschlossen, dessen anderes Ende über einen primären Kreis eines weiteren Wärmeaustauschers 25, den Ventil 22 einerseits über den sekundären Kreis des Wär- meaustauschers 7 am Eingang des Heisswasserspeichers 12, andererseits wird das Ventil 22 über einen Ventil 24 zum sekundärseitigen Stutzen des Wärmeaustauschers 9 ange- schlossen. Eine sekundärseitige Ausleitung des Wärmeaustauschers 25 ist zum gemeinsamen Stutzen des Radiators /13/ /Heizkörper/ und des Wärmeaustauschers 8, eine weitere Ausleitung ist zum denjenigen Stutzen des Ventiles 23 angeschlossen, der zum Wärmeaustauscher 10 geschaltet ist, wobei das Ventil 23 zwischen der Kreislaufpumpe 10 und dem Wärmeaustauscher 8 angeordnet ist0 Das Verfahren gemäss der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen 3-5 folgenderweise erläutert: Als in den Nachts stunden die Heizung völlig abgestellt sein darf, so kann das im Heisswasserbehälter 12 gespeichertes Heisswasser in voller Menge zur Erfüllung der Heisswasseransprüche verwendet werden. Dies kann derweise erreicht werden, dass durch Stillsetzung der Speisepumpe 5 /siehe Fig, 3/ den Kreislauf des primären Speisewassers abstellen, und dass gleichzeitig die Kreislauf pumpen 10 und 11 mit Hilfe der Schaltungsanordnungen 15 und 16 abgestellt werden, worauf sowohl die Einspeisung des Speiseheisswassers, wie im Heisskreislauf die Strömung eingestellt wird. Dieserweise I sichert der Heisswasserspeicher 12 durch Einspeisung vom kalten Wasser über die Wärmeumtauscher 9 und 7 bzw. durch ihrer sekundären Kreise die Einleitung dieses kalten Wassers in den Heisswasserspeicher 12, das erforderliche Wasserdruck in Heisswasserversorgung für die Heisswasserverbraucher 14. Balls eine niedrigere Heizung nach einer Einstellung der Speisepumpe 5, do h. durch Abstellung der Heisswasserversorgung auch erforderlich ist, so kann diese Forderung durch einen Anteil der Wärmeeinhalt des Heisswasserspeichers 12 mit Hilfe des Wärmeaustauschers 8 durchge führt werden, undzwar zwecks Ersetzung derjenigen Wärme, die von den Heizkörpern abgestrahlt wurden. Bei Abstellung der Speisepumpe 5 werden in Wohnhaus die Ventile 6a und 6b auch abgestellt. Die Ventile 6a, 6b, die primären Kreise der Wärmeaustauschern 7, 8, 9 und weiters die in diesem Kreis engefügte Pumpe 17, die mit dem Schalter 26 anlassbar ist, realisieren durch die Einschaltung dieses Schalters 26 so einen inneren Zyrkulationskreis, der ermöglicht, dass ein Anteil der Wärmeeinhalte des Heisswasserspeichers 12 über die Wärmeaustauscher 7 und 9 in diesen Zyrkulationskreis gelange, wonach diese Wärme mit Hilfe des Wärmeaustauschers 8 in den Heizkreis der Radiatoren 13 zwecks Ersetzung der von diesen Radiatoren abgestrahlten Wärme genutzt sein können. Die Ein- bzw0 Ausschaltung der Pumpen 11, 10 und 17 sichern die Schaltgeräte 15, 16, bzwo 26, die zu diesen Pumpen 10, 11, 17 gehören. Diese Schaltgeräte können durch Handbetätigung bzw0 Handeinstellung, gegebenenfalls durch Schaltuhren betätigt werden, aber am zweckmässigsten ist,.die Anwendung eines Fühlers im primären Wasserkreis, zO Bo ein Schaltgerät, der aus einem Schaufel-Rad und zum dessen Achse angeschlossenen Fühler realisiert ist, der seine Betätigung bzw0 Steuerung durch ein Servomechanismus durchführt. Der Fühler der Wasserströmung kann auch derweise ausgebildet sein, dass der Schaufel-Rad bzw0 seine Achse einen Stromgenerator- -treibt, der falls Wasserströmung vorhanden ist, gegen die-Spannung einer Gleichspannungsquelle so eine-Spannung-liefert, die die Wirkung dieser Gleichspannungsquelle .ausgleicht, Falls keine Wasserströmung vorhanden ist, so wird die Spannung dieser Gleichspannungsquelle effektiv, bzw. wirksam, die Span nung schaltet ein Relais ein, das sowohl die Pumpen, wie auch die Ventile des Wohnhauses einschaltet0 Durch die Anwendung des Verfahrens gemäss Fig. 4 wird vorausgesetzt, dass die Kreislaufpumpe 10 im Heizkreis und die Kreislaufpumpe 11 im Nutzwarmwasserkreis kontinuierlich laufen. Fig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung für die Realisierung einer Erfindungsgedanke, gemäss welcher die Zielsetzung darin besteht, dass in den Nachtsstunden, wann das Heizkraftwerk das Heizwasserversorgung eingestellt hat, ein Anteil der Wärme des Heisswasserspeichers 12 in den Heizkreis der Radiatoren 13 gelange. In dem Kreis des Nichtwarmwassers ist ein zusätzlicher Wärmeaustauscher 25 eingebaut, der dazu beträgt, dass die Wärme im Heisswasserspeicher 12 im fortlaufenden Betrieb der Kreislaufpumpe 11 in den sekundären Heizkreis gelange. Die Schaltungsanordnung, veranschaulicht in Fig. 5, zeigt die Strömungen im Nutzwarmwasserkreis folgendermasse: Das Heizwasser des Heizwasserspeichers 12 gelangt mit Hilfe der Kreislaufpumpe 11 und durch das Ventil 21, das mit dem Schliessen des Ventils 20 gleichzeitig geöffnet wird, über den Wärmeaustauscher 17 und dem geöffneten Ventil 22, und schliesslich über den Wärmeaustauscher 7 in den Heisswasserspeicher 12 zurück, Das Ventil 24 wird zwecks Sicherung der gewünschten Kreislauf des Heisswassers gesperrt. Der Kreislauf-des sekundären Heizungskreises ist die folgende: Der Wärmeaustauscher 17, die Radiatoren 13, der in Betrieb lauf ende Kreislaufpumpe lOo Gleichzeitig wird das Ventil 23 gesperrt. Fig..5 zeigt die Wirkungsweise sämtlicher Ventile im Wohnhaus, die entweder durch Handbetätigung oder durch ein Servomechanismus betrieben sind, wobei das letztere vorzugsweise mit einem Strömungsfühler nach Fig. 4 gesteuert wird. Durch Fig. 5 ist ersichtlich, dass im Heizwasserspeicher 12 - ähnlicherweise, wie die in Fig. 4 veranschaulicht wurde - auch ein elektrischer Heizkörper 19 verwendet wird, undzwar falls nötig zur Ersetzung bzw. Erzeugung zusätzlicher Wärme. Diese Möglichkeit bietet nämlich den jenigen grossen Vorteil, dass der Heisswasserspeicher 12 in den Nachtsstunden mit billigem Strom aufheizbar ist, wodurch in den Kreislauf des Wohnhauses die zu übergebende Wärmemenge erfüllbar ist0 Ein weiterer Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass ausser den Heizungsansprüchen in kalten Zeitperioden neben Aufrechterhaltungen der Sommer-Fernheizungsbetriebes eine verhältnismässig gering aber wichtige zusätzliche Heizung ermöglicht ist.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zur Erhöhung des Wirkungsgrades von ener giesparsamen Betriebes, basiert auf das Wärmespeiche rungsvermögen der Fernheizsysteme, zweckmässig zur Ver vollkommenung des Verfahrens gemäss des ungarischen Patentes 1044/80, im Laufe dessen das Wärmespeiche rungsvermögen des Fernheizsystems derweise ausgebaut wird, dass die Einspeisung für die Wärmeverbraucher- -Zentralen mit Rücksicht auf die Spitzenverbrauchpe riode der elektrischen Energieherstellung gewinnbare maximale 'Wärmeleistung in den erschiedenen Tageszei ten durch unterschiedliche Wärme stufen derweise ge wonnen wird, dass die Summe der täglich eingespeisten Wärmeenergie mit der durch die äussere Temperatur prog nostisierte Heizungsenergie gleich sei, dadurch ge kennzeichnet, dass im Falle der Möglichkeit von abge setzten Nachtheizungsmöglichkeiten, zweckmässig binnen 23-05 Uhr durch Stillsetzung der Hauptkreislaufpumpe im Heizkraftwerk die Heizwassereinspeisung im Heiz kraftwerk eingestellt wird, und dass gleichzeitig die Nutzwarmwasserversorgung und/oder die Ersetzung der jenigen Wärme, die durch die Heizkörper in den Heiz kreisen Wärme abstrahlen, durch diejenige Wärme er setzt werden, die aus denjenigen Verbraucher-Wärme zentralen /Heisswasserspeicher/ gewonnen werden, die in-der Zeitperiode der maximalen elektrischen Ener gieerzeugung durch das dabei entstandene Heizwasser maximal zugelassener Temperatur aufgeführt werden. /Fig. 2/ 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich net,.dass falls in den Nachtsstunden sowohl die Hei zung, wie auch die kontinuierliche Heisswasserver sorgung abgestellt sein darf, die in den Verbrau cher-Wärmezentralen sowohl die Kreislaufpumpen der Zentralenheizung, wie auch die Kreislaufpumpen der Nutzwarmwasserversorgung /10, 11/ abgestellt werden. /Figuren 3-5/ 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass falls in den Nachtsstunden eine geringere Heizung erforderlich ist, so wird mittels der Kreis laufpumpe /17/ eingebaut in der Verbraucher-Wärme zentrale so ein umlauf ender Wasserkreis realisiert, in welchen ein Anteil der in dem Heisswasserspeicher /12/ gespeicherten Wärme mit Hilfe von in diesem Wasserkreis eingebauten Wärmeumtauschern /7,9/ und weiters durch einen Wärmeumtauscher /8/ der auch in demselben Wasserkreis eingebaut ist, die Übernahme derweise gesichert wird, dass sowohl mit der Kreis laufpumpe /11/ des Nutzwarmwasserkreises, wie auch mit der Kreislaufpumpe /10/ des Heizungskreises in diesem Wasserkreislauf ständige Wasserzyrkulationen aufrechterhalten werden. /Figur 4/ 4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass sowohl im Nutzwarmwasserkreis, wie auch im Heizungskreis durch die Kreislaufpumpen /10, 11/. den Kreislauf des Heisswassers 'aufrechter- halten wird, und dass -zwischen den zwei Kreislaufen ausschliesslich ein einziger Wärmeaustauscher /25/ angeordnet ist, durch welchen wir vom Heisswasser speicher /12/ Wärme in die Heizkörpern /Radiatoren/ /13/ übermitteln, und dass dabei sämtliche An schlüsse dieser zwei Kreise in Richtung des Heiz kraftwerkes durch Ventile abgesperrt werden. 5. Verfahren- nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser des Heiss wasserspeichers /12/ zusätzlich mit einem Heiss körper /19/ der in diesem Heisswasserspeicher /12/ eingebaut ist, geheizt wird, wobei die Wärme dieses zusätzlichen Heizkörpers /19/ im Falle von erhöhten Nachtheizungs- und/oder Nutzwarmwasserversorgungs ansprüchen, oder gegebenenfalls für vom Heizkraft werk unabhängige Fernwärmebesorgung benützt wird. /Figur 5/ 6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Verbraucher -Wärmezentrale befindlichen Ventile und Kreislauf pumpen mit Schaltuhr, oder durch ein Schaltgerät ge steuert werden, die mit einem primären Kreis Wasser strömungsfühler ausgerüstet wird. 7. Schaltungsanordnung zur Realisierung der Patentan sprüche 1 bis 6, zweckmässig zur Weiterentwicklung des Verfahrens nach dem ungarischen Patent 1044/80, die im Heizkraftwerk mit Kesseln, Dampfturbinen und zur Erzeugung von Heisswasser vom Abdampf mit einem Wärmeaustauscher versehen ist, wobei im primären Kreis dieses Wärmeaustauschers eine zur Speisung des Heisswassers eine Hauptkreislaufpumpe vorhanden ist, und dass die Verbraucher-Wärmezntrale mit dem Heiz kraftwerk durch Steigstrang und Rücklaufleitungen verbunden sind, in welchen Leitungen Ventil vorge sehen sind; und dass im Speisewasserkreis der Verbra ucher-Wärme zentralen Wärmeaustauscher angeordnet sind, dass die sekundärseitige Aus leitungen der einzelnen Wärmeaustauschern im Wasserkreislauf des Nutzwarm wasserspeichers und in der Kreislaufpumpe dieses Nutzwarmwasserspeichers, dass weitere Wärmeaustauscher im Heizungskreis und in der Kreislaufpumpe dieses Heizungskreises miteinander in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Kreislauf pumpe des Heisswasserspeichers /12/, wie auch die Kreislaufpumpe /10/ im Heizungskreis mit je einem Schaltgerät /15 bzw. 16/ ausgerüstet sind. /Figo 3-5/ 8. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile /6a, 6b/ die in den primären Speiseleitungen und in den Rücklauflei tungen der Verbraucher-Wärmezentralen angeordnet sind, an denjenigen Aus leitungen dieser die mit den Wärme austauschern /7, 9/ verbunden sind, auch unmittelbar miteinander angeschlossen sind, und dass zwischen dem Ventil /6a/ der Speiseleitung und dem Wärmeaustauscher /7/ der zu der Einleitung des Heisswasserspeichers /12/ angeschlossen ist, eine Kreislaufpumpe /17/, der mit einem Schaltgerät /20/ versehen ist, eingefügt ist. /Figur 5/ 9. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wärmeaustauscher /8/ im sekundären Heizungskreis der Verbraucher-Wär mezentrale und der Kreislaufpumpe /10/ ein Ventil /23/ angeordnet ist, und dass die Leitung zwischen dem Heizkörper /13/ und des Wärmeaustauschers /8/ über den primären Zweig eines weiteren Wärmeaustauschers /25/ zu einer gemeinsamen Leitung zwischen der Kreislauf pumpe /10/ und des zum Wärmeaustauscher /8/ ange schlossenen Ventils /23/ geschaltet ist; wobei die sekundären Ausleitungen dieses weiteren Wärmeaus tauschers /25/ über ein Ventil /22/ einerseits zum sekundären Zweig des zum Heisswasserspeicher /12/ an geschlossenen Ntärmeaustauschers /7/, andererseits über ein weiteres Ventil /24/ zu einem sekundärseiti gen Stutzen desjenigen Wärmeaustauschers /9/ ange schlossen ist, der zum Heizkraftwerk leitenden Lei tung angeschlossen ist, wobei dieser letzterwähnter Wärmeaustauscher /9/ über einen weiten sekundärseiti gen Stutzen verfügt, zwischen welchem und dem Ausgang der Kreislaufpumpe /11/ des Heisswasserspeichers /12/ ein weiteres Ventil /20/ angeordnet ist0 10. Schaltungsanordnung nach einem der Patentansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Heiss wasserspeicher /12/ mit einem elektrischen Heiz körper /19/ versehen ist, der mit einem Schalt gerät /18/ ausgerüstet ist. /Figuren 4-5/ 11. Schaltungsanordnung nach einem der Patentansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile bzw. die Pumpen der Verbraucher-Wärme zentrale über an sich bekannte Zeitschaltuhr-Schaltorgane ver fügen. 12. Schaltungsanordnung nach einem der Patentansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt organe der Ventile bzw. Kreislaufpumpen der Ver braucher-Wärmezentralen an sich bekannte Wasser strömungsfühler, z.B. mit Schaufel-Rad-Anordnung gesteuerte Servomechanismus bilden.

Inventors: HALZL, JOZSEF, DIPL.-ING., PAPP, ISTVAN, DIPL.-ING., TORMA, MIKLOS, DIPL.-ING.
Applicants: ENERGIAGAZDALKODASI INTEZET
Application year: 1985
Main classification: F01K17
IPC codes: F01K17, F24D11