193710. lajstromszámú szabadalom • Hőhasznosító berendezés, különösen melegvíz hulladékhő felhasználásával történő készítésére
193710 2 Szabadáramú hőcserélők a műszaki élet számos területén a legkülönfélébb célokra használatosak, és sokféle kivitelben ismeretesek. A hagyományos szabadáramú hőcserélőknél a felfűtendő, illetve melegíteni kívánt közeggel kitöltött térben elhelyezett fűtőtest szabadon, térelhatárolás és áramlásrendezés nélkül fejtve ki hatását, fűti fel a melegítendő közeget. A tartályban keveredést, illetve áramlást elsősorban a hőmérséklet-különbségek hatására kialakuló gravitációs felhajtóerő hozza létre. A hőcserélőtérben — tartályban — a hőmérsékletzónák kötetlenül, szabálytalanul alakulnak ki, és egyértelműen rendezetlenek. A jelenleg ismert, általában gőzfűtésű használati melegvízkészítő berendezések rendszerint egyterű, állóhenger alakú tartálylya! rendelkeznek, és kb. 55°C—65°C hőmérsékletű melegvizet szolgáltatnak. Az egyik alaptípusuknál egymás felett két hőhasznosító hőcserélő helyezkedik el a tartályban. A hidegvizet alulról vezetik be, a használati melegvizet felül vezetik ki, és továbbítják a. fogyasztóhoz. A rendszerbe cirkulációs szivattyú van beiktatva. Egy másik alaptípusnál is alulról vezetik a hidegvizet az osztatlan terű tartályba, és felül vezetik ki a használati melegvizet. A tartályban alul egy hasznosító hőcserélő helyezkedik el, belépő ágába — amelyen át rendszerint gőzt táplálnak be — a tartály felső részében levő hőmérővel összekapcsolt motoros szabályozószelep van beiktatva, kilépő ágára pedig kondenzvíz-leválasztóedény van csatlakoztatva; és e kilépő ág nyitott kondenzvízgyűjtő-tartályba torkollik. Ebbe a rendszerbe is cirkulációs szivattyú van beépítve. Ismeretes olyan használati melegvízkészítő rendszer is, amelynek tartályában nincs hőhasznosító hőcserélő, viszont a tartályon kívül — a hidegvíz-bevezetés irányában tekintve — előbb egy kondenzvíz-fűtésű hőcserélő, majd egy gőzfűtésű hőcserélő van előirányozva, és az ebből kilépő vezeték torkollik az állóhenger alakú, egyterű tartály aljába. A hidegvízbetápláló vezetékbe visszacsapószelep van beiktatva. A két hőcserélőt összekötő vezetékbe egy cirkulációs szivattyút tartalmazó vezeték torkollik, amely a használati melegvizet a fogyasztóhoz továbbító, a tartály felső részéből kivezetett vezetékből lép ki. A kondenzvíz-fűtésű hőcserélő össze van kötve a gőzfűtésű hőcserélővel; az összekötővezeték kondenzvíz-leválasztóedényt tartalmaz. A kondenzvíz-fűtésű hőcserélő nyitott kondenzvízgyűjtő tartállyal is összeköttetésben áll. A gőz-fűtőközeget a gőzfűtésű hőcserélőbe tápláló vezetékbe motoros szabályozószelep van beiktatva, amely egy, e hőcserélőt a melegvízkészítő tartállyal öszszekötő vezetékbe iktatott hőmérővel áll működési kapcsolatban. A fent ismertetett és azokhoz hasonló, a gyakorlatban elterjedt berendezésekkel 1 2 a hőenergia optimálisan nem használható fel, a hulladékhő hasznosítása csak részlegesen és kedvezőtlenül oldható meg. A felfűtés ugyanis a szabadáramú hőcsere miatt lassú, $ kívánt véghőmérsékletet nehezen lehet elérni. A szabadáramú hőcsere szekunder, tárolóoldali alacsony (közel 0 m/mp-es) vízsebességéből adódóan — a kedvezőtlen hőátadás miatt — a hőcserélő kihasználatlan. A tartályokban a fogyasztási szünetekben a keringtetés csak mesterségesen, szivattyúval oldható meg. A tartályhőmérséklet — függőlegesen felfelé emelkedő pozitív jelleggel — csak lassan egyenlítődik ki. A berendezések helyigénye nagy. Idegen származású, főként alacsony hőmérsékletű hulladék-energiáknak a komplex hasznosíthatósága nehézkesen, sokszor nehezen, gyakran egyáltalán nem oldható meg. A szerelési munkák a rendszerek szétszórtsága miatt munkaigényesek és költségesek. Több kisebb tartálynak az épületen kívüli elhelyezése legtöbbször nem megengedhető. A jelenleg sorozatban gyártott melegvízkészítő tárolótartályok (boylerek) konstrukciója nem teszi lehetővé, hogy a víz felmelegítésére használt gőz-fűtőközegből a magas hőmérsékletű — közel gőzhőmérsékletű — kondenzvíz folyadékhőjét közvetlenül a keletkezéskor hasznosítsák; a hőhasznosítás csak körülményes kiegészítő módszerekkel lehetséges. Ugyanazon boylerbe egy további kiegészítő hőhasznosító hőcserélő, illetve fűtőkígyó beépítése csak abban az esetben jelenthet elfogadható megoldást, ha az ún. előfűtő rész optimális hőtechnikai viszonyainak és a hőátadáskor a jelentős hőmérséklet-különbség viszonylagos növelésének a biztosítására ún. alacsony hőmérsékletű kondenzvízhasznosító előfűtő rész kerül beépítésre. Ez viszont értelemszerűen bonyolítja a szerkezetet és költségesebbé teszi az egész berendezést. Az egy hőcserélőt tartalmazó boylerek alkalmazási lehetőségei korlátozottak, mert tartályonként csak egyféle fűtőközeg-paraméterrel lehet számolni. A hőfok-kirétegződés bizonytalan, ami nem teszi lehetővé a hőcserélő számára a hőfokoptimalizált környezet kialakulását, sem pedig az elvételi ponton a maximális hőmérsékletet. A korábban említett, melegvíztárolóból és külső hőcserélőkből álló rendszernek az a súlyos hátránya, hogy hőátadásról csak abban az esetben lehet beszélni, ha folyamatos fogyasztás, vagy mesterséges keringtetés által az állandó közegáramot, vagyis a hőtranszportot a hőcserélőtől a fogyasztó, illetve a tartály felé biztosítják. A kényszercirkuláció gyakorlatilag nem küszöbölhető ki. További problémát jelent, hogy a hő.cserélők és a tárolótartályok megosztottsága miatt a berendezés bonyolult, drága szivattyúk beépítését igényli, nagy helyszíni élőmunka-ráfordítás szükséges az összeszereléséhez, ezért meglehetősen költséges. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
