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Zentralheizungsanlage Die Erfindung betrifft die Abwärme von elektrischen
Strom erzeugenden Gasmotoren verwertende Heizungs- und Warmwasserversorgungsanlagen.
Bei solchen Anlagen wird aber bisher im allgemeinen der Gang der Motoren ausschließlich
von dem jeweiligen Kraftbedarf abhängig gemacht und die Aufgabe der Heizung der
jeweils anfallenden Abwärme der Motoren zugewiesen. Es sind auch schon Anlagen bekannt,
bei denen es in erster Linie nur auf die Heizung ankommt und der erzeugte elektrische
Strom eine elektrische Heizung versorgt, wobei die restliche, nicht in mechanische
Energie in den Motoren umwandelbare Energie zu ergänzender Heizung benutzt wird,
indem diese an in Heizkörpern wirkendes Wasser abgegeben wird. Gemäß der Erfindung
erfolgt bei Anlagen, die sowohl den Heizbedarf als auch den Kraftbedarf decken sollen,
eine Regelung der Wärmeerzeugung in Abhängigkeit vom Wärmebedarf durch Änderung
der Leistung der Gasmotoren. Eine besonders gute Anpassungsfähigkeit einer derartigen
Anlage an den jeweiligen Wärmebedarf ergibt sich dann ferner noch daraus, daß man
die in den Motoren erzeugte Energie auch teils durch Kompression von Luft, teils
durch Kompression der Abgase, welche zur Heizung dienen, teils durch Umwandlung
der erzeugten elektrischen Energie in Wärme durch Beheizung des Heizmittels zur
Ergänzung der von den Abgasen abgegebenen Wärme für die Heizung benutzen kann.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage nach der Erfindung ist auf der
Zeichnung schematisch dargestellt.
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Die dargestellte Heizungsanlage i arbeitet mit Warmwasser. Das warme
Wasser wird durch die Leitung 2 zugeführt, durchströmt die Heizkörper 3 und fließt
im abgekühlten Zustand durch die Rückleitung 4. ab. 5 ist das Ausdehnungsgefäß,
6 die Umlaufpumpe, die zweckmäßig elektrisch angetrieben wird.
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An diese Anlage ist ein Gasmotor 7 geeigneter Bauart mit einem Zylinder
oder zweckmäßiger mit mehreren Zylindern angeschlossen. Durch den Motor 7 wird eine
Dynamo S unmittelbar angetrieben, außerdem ein oder mehrere andere Apparate zur
Nutzbarmachung der mechanischen Energie, z. B. ein Kompressor g.
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Der Motor 7 ist mit einem Auspufftopf io versehen, der aus einem sehr
widerstandsfähigen Behälter i i mit äußeren und inneren Rippen 12 besteht. Der Behälter
ist von einem dichtenden Mantel 13 umgeben, der zweckmäßig außen wärmeisoliert ist.
Am
Behälter i i sind Sicherheitsventile 14 angeordnet, um unter allen Umständen eine
zu starke Druckerhöhung zu verhindern.
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An den Innenraum i o -des Behälters i i ist das Rohr 15 einer Wärmeaustauschvorrichtung
16, 16' angeschlossen, das ausreichend lang ist und eine ausreichende
Aufnahmefähigkeit besitzt.
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An die Gaszuleitung 18 ist eine Speiseleitung 17 angeschlossen, in
die vorteilhaft eine Vorrichtung i 9 zur Milderung der Stöße eingeschaltet ist.
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Das Gas tritt in den Motor 7 durch ein Rohr 2o ein, das mit einer
elektrisch angetriebenen Drosselvorrichtung 2o' versehen ist. Drähte 2o" und 2o"
schließen diese Vorrichtung an eine Schalttafel 2 i an.
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Die Dynamo 8 ist mit der Schalttafel 2 i durch Drähte 22, 23, 24 verbunden.
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Mit der Anlage ist eine Akkumulatorenbatterie 25 passender Stärke
verbunden, die an die Schalttafel 2 i durch Drähte 26, 27 angeschlossen ist.
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An die Schalttafel 21 ist eine elektrische Beleuchtungsanlage oder
ein Stromsektor 28 angeschlossen.
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Das Austrittsrohr der Pumpe 6, die den Umlauf der Heizflüssigkeit
bewirkt, ist mit der Wärmeaustauschvorrichtung 16 , 16' durch die Leitung
29 verbunden. An passender Stelle sind von dieser Vorrichtung zwei Leitungen 30,
3 i abgezweigt, um die zu heizende Flüssigkeit durch den Kühlmantel des Motors 7
hindurchgehen zu lassen; dann wird die zu heizende Flüssigkeit durch ein Rohr 32
in den Mantel 13 des Auspufftopfes i o e=ng eführt.
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Die Flüssigkeit tritt aus dem Mantel 13
durch die Leitung 33
aus, welche an die Zuführungsleitung 2 der Zentralheizung i angeschlossen ist.
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An die Leitung 33 ist erstens eine elektrische Heizvorrichtung 34
und zweitens ein Regler 3 5 ,angeschlossen, der von der in der Leitung 33 umlaufenden
Flüssigkeit durch ihre Temperatur beeinflußt wird. Der Regler 35 ist mittels der
Drähte 36, 37 an die Schalttafel2i angeschlossen, die Vorrichtung 34 durch die Drähte
38, 39.
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Ferner ist ein Differentialtemperaturregler 4o vorgesehen, der durch
die Drähte 44 42 mit der Schalttafel 2i verbunden ist und der durch die Apparate
43, 44 in Tätigkeit gesetzt wird, welche sich teils im Innern der zu heizenden Räume,
teils außen befinden. Die Schalttafel 2 i ist mit den erforderlichen Sicherheits-,
Schalt- und Regelungsapparaten 45, 46, 47, 48, 48' versehen.
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Gegegebenenfalls, besonders wenn .es sich darum handelt, ciie von
außen zutretende Luft zu heizen, kann man an der Wärmeaustauschvorrichtung 16, i
g, in der Nähe des Austrittsendes 161, einen vom Motor 7 angetriebenen K=ompressor
49 anordnen, der dazu dient, den Grad der Kompression der Abgase im Teil 16' der
Austauschvorrichtung 16, 16' zu erhöhen. :Ulan fügt dann am Austrittsrohr der :Abgase
einen Entspannungshahn 50 oder eine andere gleichartige Vorrichtung an. Der Hahn
5o ist an einen Entspannungsbehälter 51 angeschlossen, der ein Auspuffrohr 52 hat
und eine Vorrichtung 53, die zur Sammlung der Kondensationsprodukte 54 dient.
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An die Anlage wird eine an sich bekannte Vorrichtung 55 angeschlossen,
die gestattet, die Batterie 25 unmittelbar durch den von dem Stromsektor 28 gelieferten
Strom zu laden im Falle der Ruhe oder nicht genügender Arbeit des Motors 7.
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Schließlich sieht man noch eine elektrische Uhr mit Kontakten 56 vor,
die an die Schalttafel--i durch Drähte 57, 58, 59 angeschlossen wird.
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Die so eingerichtete Anlage arbeitet wie folgt: Sollen die zur Anlage
gehörigen Räume geheizt werden, so öffnet man den Gashahn 17' der Leitung
17; dann drückt man auf den Knopf 48', der sich an der Schalttafel befindet. Der
Motor 7 wird dann in bekannter Weise durch den Strom der Batterie 25 automatisch
angelassen.
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Der Motor 7 treibt die Dynamo 8 an, welche die Batterie 25 ladet oder
den Sektor 28 unmittelbar speist. Auch kann der Motor 7 den Kompressor g in Tätigkeit
setzen. Durch die Batterie wird die Pumpe 6 in Tätigkeit gesetzt.
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Der Auspuff des Motor 7 erfolgt in den Auspufftopf i o; die Abgase
gelangen in die Wärmeaustauschvor richtung 16, 16' durch die Leitung 15, 15' und
entweichen von da unmittelbar in die freie Luft.
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Das durch die Pumpe 6 getriebene kalte Wasser der Anlage i gelangt
durch die Leitung 29 zur Wärmeaustauschvorrichtung 16,
i6', wo es warm zu
werden beginnt, strömt dann durch den Mantel des Motors 7 und kühlt ihn. Hierauf
gelangt das Wasser von neuem in den Tei132 der Wärmeaustauschvor richtung 16, 16'
und schließlich in den Mantel 13 des Auspufftopfes io, wo es die gewünschte Temperatur
erreicht. Von hier wird es durch das Rohr 33 in die Leitung 2 befördert, wobei es
die Heizvorrichtung 3.1 und den Regler 35 durchströmt. Nun folgt die Verteilung
in die Heizkörper 3, wo es sich abkühlt, um dann zur Pumpe zurückgeleitet zu werden
usf.
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Bildet sich aus irgendeinem Grunde im Auspufftopf io ein Überdruck,
so öffnen sich sofort die Sicherheitsventile 14.
Die selbsttätige
Regelung wird wie folgt bewirkt Hat das in den Leitungen 33 enthaltene Wasser die
gewünschte Temperatur erreicht, so setzt es den Temperaturregler 35 in Tätigkeit,
welcher über die Schalttafel2i mit dem der Batterie 25 entnommenen Strom die DrosselvorrichtUng
20' beeinflußt, welche den Zutritt des Gases regelt. So wird sofort die Zahl der
dem Auspufftopf zugeführten Kalorien vermindert. Infolgedessen bleibt die Wassertemperatur
konstant.
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Ist die Temperatur in der Leitung 33 niedriger als gewünscht, so wirkt
der Wärmeregler 35 derart auf die Drosselvorrichtung 2o', daß diese sich öffnet
und die an den Auspufftopf abgegebenen Kalorien sich sogleich vermehren. Demgemäß
steigt die Wassertemperatur sofort.
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Die Funktion des Differentialreglers ¢o ist folgende Wenn die Außentemperatur
sich erniedrigt oder sich erhöht, wirkt der Apparat 4.3 nach der einen oder anderen
Richtung auf den Regler 4.o, welcher entsprechend den Gaseintritt verstärkt oder
vermindert und " so die Temperatur, wie oben angegeben, regelt.
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Sinkt die Außentemperatur oder steigt sie, so wirkt der Apparat .1q.
in dem einen oder anderen Sinne auf den Regler 4.o ein, welcher den Zutritt des
Gases zum Motor y durch den Dämpfer 2o' erhöht oder vermindert.
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Die Regelung mittels der Uhr 56 ist derart, daß zu einem bestimmten
Zeitpunkt des Abends der Dämpfer 2o', wenn nötig, ganz geschlossen wird, mit der
Wirkung, daß die Anlage stillsteht und zu einem anderen eingestellten Zeitpunkt
die Anlage automatisch wieder in Betrieb gesetzt wird.
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Man kann die Uhr 56 dazu benutzen, in Ergänzung zu der Wirkung des
Reglers 35 und des Reglers 4.o das Arbeiten der Anlage zu bestimmten Stunden des
Tages einzuschränken.
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Ist die Akkumulatorenbatterie ganz geladen und befindet sich der Sektor
im Zustand der Bedarfsknappheit, so leitet der Regler :1S beispielsweise den nichtbenutzten
Teil des Stromes automatisch in den Widerstand 3.4' der Vorrichtung 3 4. ab, welcher
das in der Leitung 3 3 vorhandene Wasser erhitzt.
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Durch die neu hinzugeführten Kalorien wird die Wassertemperatur erhöht,
so daß der Wärmeregler 35 in Tätigkeit tritt. Dieser vermindert sofort die zum Motor
tretende Gasmenge mittels der Drosselvorrichtung 2o'.
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Statt daß man die Energie des Motors zur Erhitzung des Umlaufwassers
mittels elektrischer Widerstände benutzt, kann man auch die Energie unmittelbar
zum Antrieb des Kompressors 9 benutzen, welcher in bekannter Weise seinerseits die
Luft der Räume erhitzt, indem er sie durch eine Wärmeaustauschvor richtung hindurchdrückt.
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Um, und zwar am besten durch Kondensation, einen Teil der Verbrennungsprodukte
wiederzugewinnen, benutzt man den Kompressor 49, einen Entspannungsapparat
50 und einen Behälter 51.
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Die Anpassungsfähigkeit oder Schmiegsamkeit einer solchen Anlage gemäß
der Erfindung hängt von der Schmiegsamkeit des Wärmemotors ab. Man weiß aber, daß
diese Motoren unterhalb einer gewissen Leitungsstärke stehenbleiben müssen. Um diesen
Nachteil zu vermeiden, wendet man zweckmäßig mehrere Motoren an, so daß man dadurch
eine größere Regelungsmöglichkeit erreicht, indem man dann automatisch einen oder
mehrere Motoren in Gang setzen oder anhalten kann. Dann würde der noch zuletzt arbeitende
Motor eine Leistung ergeben, die nur noch einen kleinen Teil der Gesamtleistung
der Anlage ausmacht.
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Statt Wasser als Wärmeträger für die Zentralheizung zu benützen, kann
man auch unmittelbar filtrierte Außenluft verwenden, die durch die Wärmeaustauschv
orrichtung hindurchgeht. In diesem besonderen Falle wird vorteilhaft _ ein Kompressor
9 benutzt, welcher die Luft aus den zu heizenden Räumen ansaugt und entweder in
den Auspufftopf io oder in die Wärmeaustauschvorrichtung 16, 16' drückt. Man kann
auch die entsprechend komprimierte Luft in den Teil 16' der Wärmeaustauschvorrichtung
drücken, «renn man zugleich den Kompressor 49 benutzt. Braucht man, beispielsweise
im Sommer, nur die zur Warmwasserversorgung der Badezimmer oder der Küchen notwendigen
Kalorien zu erzeugen und aufzuspeichern, so benutzt man nur einen einzigen der vorhandenen
Motoren (also einen kleinen Teil der Gesamtleistung der Anlage). Da dieser Motor
dann nicht stark genug ist, um die Batterie 25 vollständig zu laden, so benutzt
man hierfür während der betriebsdünnen Stunden des Stromsektors den besonderen Apparat
55, um die Ladung der Batterie 25 durch den diesem Sektor entnommenen Strom zu ergänzen,
damit man diesem immer die volle Batterieleistung während der Bedarfsspitzen zuführen
kann.