DE102007009959A1

DE102007009959A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Ablagerungen in Heizkreisläufen, Kühlkreisläufen und Wärmetauschern

Info

Publication number: DE102007009959A1
Application number: DE200710009959
Authority: DE
Inventors: Klaus Seifert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2008-09-04

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung von Ablagerungen in Heizkreisläufen, Kühlkreisläufen, Wärmetauschern und Verteilern beschrieben. Grundlage des Verfahrens ist die Störung des chemischen Gleichgewichts im Kreislaufwasser. Dazu werden dem Kreislaufwasser so lange die Härtebilschritten wird. Zur Entfernung der Härtebildner werden Ionenaustauscherharze eingesetzt. Dazu können Kationenaustauscher, Anionenaustauscher und Mischbettaustauscher eingesetzt werden. Die Ionenaustauscher können sowohl in den Hauptstrom als auch in den Nebenstrom eingebunden werden. Dabei richtet sich die Kapazität der Ionenaustauscher nach der Masse der zu entfernenden Ablagerungen. Um die erforderliche Ionenaustauschkapazität zu erreichen, muss eine entsprechende Menge Ionenaustauscherharz eingesetzt werden. Die erforderliche Ionenaustauschkapazität kann durch unterschiedlich große mit Ionenaustauscherharz gefüllte Behälter erreicht werden. Eine andere Möglichkeit besteht in der Reihenschaltung oder Parallelschaltung von Ionenaustauschern einer Standardgröße, falls diese alleine nicht ausreicht. Welcher Art der Zusammenschaltung gewählt wird, richtet sich nach dem erforderlichen Volumenstrom. Der Volumenstrom, der die Vorrichtung durchströmt, wird durch die Förderleistung der eingesetzten Pumpe bestimmt. Die Erfolgskontrolle der Auflösung der Ablagerungen wird durch den Einsatz bekannter chemischer als auch ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung von vorwiegend anorganischen Ablagerungen in Heizkreisläufen, Kühlkreisläufen und Wärmetauschern, die sich vorwiegend aus Wasserinhaltsstoffen wie Kalzium-Ionen, Magnesium-Ionen, Eisen-Ionen, Sulfat, Phosphat, und Karbonat gebildet haben.
Es ist bekannt, dass Sulfat-Ionen, Karbonat-Ionen und Phosphat-Ionen vornehmlich mit Ionen von Erdalkalielementen und Eisen-III-Ionen schwer lösliche Salze bilden. Dies erfolgt immer dann, wenn das Löslichkeitsprodukt für die entsprechenden Verbindungen überschritten wird.
Die sich bildenden Ablagerungen führen dazu, dass einerseits der Querschnitt der Rohrleitungen der Heizkreisläufe beziehungsweise Kühlkreisläufe verkleinert wird, was zu unerwünschten Folgeerscheinungen führt. Einerseits wird der Strömungswiderstand erhöht, was zur Verringerung des Volumenstromes führt. Andererseits wird der Wärmeübergang in den Wärmetauschern erschwert, da diese Ablagerungen den Wärmeübergang behindern. Um diese Ablagerungen zu beseitigen, werden gegenwärtig verschiedene Verfahren angewendet.
Stand der Technik
Mechanische Verfahren:
Es wurden Verfahren beschrieben, die mit mechanischen Mitteln versuchen, Ablagerungen in Heizkreisläufen von z. B. Fußbodenheizung zu beseitigen.
Bei einem Verfahren werden durch die entleerten Heizkreisläufe Mithilfe von Druckluft Projektile gedrückt. Diese sollen bewirken, dass vorhanden Ablagerungen durch die Projektile aus dem Kreislauf gedrückt werden.
Bei einem anderen Verfahren wird durch die entleerten Heizkreisläufe unter Anwendung von Druckluft ein abtragendendes Material, zum Beispiel Sand, geblasen um damit die Ablagerungen, ähnlich wie beim Sandstrahlverfahren, zu beseitigen. Auch das Spülen mit Wasser unter erhöhtem Druck und der Erzeugung von Stoßwellen ist ein bekanntes Verfahren.
Chemische Verfahren:
Bei den chemischen Verfahren werden Säuren dazu eingesetzt, die in den Heizkreisläufen vorhandenen Ablagerungen aufzulösen. Zur Anwendung gelangen dabei anorganische Säuren oder organischer Säuren, besonders Tricarbonsäuren oder Mischungen von anorganischen und organischen Säuren.
Die mechanischen Verfahren sind teilweise sehr arbeitsintensiv und die Effektivität dieser Verfahren ist schwer messbar.
Der Einsatz von Chemikalien führt immer dazu, dass am Ende eine Lösung zurückbleibt, die entsorgt werden muss. Weiterhin beinhaltet der Einsatz von Chemikalien immer ein erhebliches Gefahrenpotenzial für Mensch und Umwelt.
Wenn Chemikalien eingesetzt werden, handelt es sich in der Regel um anorganische oder organischer Säuren. Diese Säuren können in nicht unerheblichen Maß Materialien der Heizkreisläufe selbst angreifen und infolgedessen zu nicht kontrollierbaren Korrosionsschäden im Kreislaufsystem führen.
Aufgabenstellung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das geeignet ist, Ablagerungen in Heizkreisläufen oder Kühlkreisläufen zu entfernen, ohne dass ein Einsatz von Chemikalien erforderlich ist und auch keine mechanischen Mittel eingesetzt werden müssen. Auch sollen mechanische Schädigungen und Korrosion in den zu reinigenden Kreislaufsystemen weitestgehend ausgeschlossen werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Ionenaustauscher eingesetzt werden, um in Heizkreisläufen, Kühlkreisläufen und Wärmetauschern vorhandene Ablagerungen zu beseitigen. Dies kann

A. Durch die Verwendung von Kationenaustauschen
B. Durch die Verwendung von Anionenaustauschern
C. Durch die Verwendung von Mischbettaustauschern erfolgen.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass es zur Ausfällungen beziehungsweise Ablagerungen von schwer lösliche Verbindungen in Heizkreisläufen oder Kühlkreisläufen immer dann kommt, wenn das Löslichkeitsprodukt der entsprechenden Verbindung überschritten wird. Hierbei handelt es sich um eine Gleichgewichtsreaktion. Um die Auflösung dieser schwer löslichen Verbindungen zu erreichen, müssen aus dem Kreislaufwasser des Heizkreislaufes beziehungsweise Kühlkreislaufes die Ionen, welche die Ablagerung hervorrufen, entfernt werden.
Dabei ist es möglich, die entsprechenden Kationen oder Anionen oder Kationen und Anionen gleichzeitig aus dem Kreislaufwasser zu entfernen.
Wenn dies erfolgt, reagiert das System derart, dass sich ein Teil der schwer löslichen Verbindungen auflöst, um das Gleichgewicht nachzuregulieren. Dieser Prozess muss so lange fortgeführt werden, bis alle schwer löslichen Verbindungen, die zur Ausfällungen beziehungsweise Ablagerungen geführt haben, wieder in Lösung gegangen sind.
Der Prozess der Auflösung ist Mithilfe der chemischen Analytik und/oder der Anwendung physikalisch chemischer Messverfahren sehr gut zu kontrollieren. Es kann zum Beispiel die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit oder die Konzentration der Härtebildner des Kreislaufwassers über die Behandlungszeit gemessen werden. Damit kann dokumentiert und sichergestellt werden, dass alle im Kreislaufsystem vorhandenen Ablagerungen in Lösung gebracht wurden.
Vorteile des die Erfindung betreffenden Verfahrens sind folgende:

A. Beim Einsatz von Ionenaustauschern handelt es sich um ein schonendes Verfahren, bei dem keine gefährlichen Rückstände anfallen und keine Umweltbelastung stattfindet.
B. Der Erfolg des Verfahrens ist durch bekannte chemische und oder physikalisch-chemische Messungen exakt nachzuweisen.
C. Sich auf Heizkreisläufe oder Kühlkreisläufe negativ auswirkende Folgen wie: – unkontrollierte mechanische Schädigung der Heizkreise – mögliche Korrosion durch Säuren sind ausgeschlossen.
D. Beim Einsatz von Ionenaustauschern zur Auflösung von Ablagerungen in Heizkreisläufen oder Kühlkreisläufen werden zusätzlich Ablagerungen in Wärmetauschern und Verteilersystemen beseitigt.

Diese entscheidenden Vorteile können mit mechanischen Verfahren nicht erzielt werden.
Ausführungsbeispiel
Im folgenden wird die Erfindung anhand von 1 schematisch dargestellten und durch das Ausführungsbeispiel genauer erläutert.
1 stellt eine Vorrichtung zur Entfernung von Ablagerungen in Heizkreisläufen, Kühlkreisläufen und Wärmetauschern Mithilfe von Ionenaustauschern dar.
Beschreibung der Anlage
die Anlage besteht aus einem Partikelfilter (1) zwei Leitfähigkeitsmesszellen (2) einem Temperaturfühler (3) einer Umwälzpumpe (4) einem mit Ionenaustauscherharz gefülltem Behälter (5) und ein Magnetventil (6) sowie einer Steuerungseinheit (7). Position (8) stellt den Zulauf in die Vorrichtung zur Entfernung von Ablagerungen in Heizkreisläufen beziehungsweise Kühlkreisläufen dar. Dies kann der Rücklauf eines Heizkreislaufes beziehungsweise der Vorlauf eines Kühlkreislaufes sein. Die Einbindung der Vorrichtung kann sowohl im Hauptstrom als auch im Nebenstrom erfolgen. Bei Position (9) verlässt das entionisierte Kreislaufwasser die Vorrichtung wieder in den Rücklauf des Heizkreislaufes beziehungsweise in den Vorlauf des Kühlkreislaufes.
Der Temperaturfühler (3) gibt sein Signal an die Steuereinheit (7) und diese schaltet bei Überschreitung eines vorgegebenen Temperaturgrenzwertes die Umwälzpumpe (4) aus und schließt das Magnetventil (6). Diese Maßnahme dient dazu, das Ionenaustauscherharz im Behälter (5) vor thermischer Schädigung bei zu hohen Temperaturen des Kreislaufwassers zu schützen.
Die Förderleistung der Umwälzpumpe (4) richtet sich nach dem notwendigen Volumenstrom, der für die Durchströmung der eingesetzten Ionenaustauscher (5) für ihre optimale Arbeitsweise erforderlich ist.

Claims

Verfahren zur Beseitigung von Ablagerungen in Heizkreisläufen, Kühlkreisläufen und den verbundenen Wärmetauschern und Verteilern, dadurch gekennzeichnet, dass A. ein mit Ionenaustauscherharz gefüllter Behälter in den Hauptstrom oder Nebenstrom (Bypass) des Heizkreislaufes oder Kühlkreislaufes eingebracht wird. B. das Ionenaustauscherharz ein Anionenaustauscher ein Kationenaustauscher oder ein Mischbettaustauscher sein kann. C. das Ionenaustauscherharz in direkten Kontakt mit dem Heizmedium beziehungsweise Kühlmedium gebracht wird. D. einzelne mit Ionenaustauscherharz teilweise oder vollständig gefüllte Behälter sowohl in Reihe oder parallel als auch gleichzeitig in Reihe und parallel geschaltet werden können.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eingesetzte Ionenaustauscher die im Heizmedium oder Kühlmedium gelösten Ionen der Ablagerungen bindet, und somit das Löslichkeitsgleichgewicht in Richtung gelöster Stoffe so lange verschiebt, bis sich die vorhandenen Ablagerungen vollständig gelöst haben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anionenaustauscher in der OH-Form oder der Cl-Form vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kationenaustauscher in der H-Form oder in der Na-Form vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischbettaustauscher in der OH-Form oder Cl-Form und der H-Form oder der Na-Form vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortgang des Prozesses der Auflösung der Ablagerungen im Heizkreislauf oder Kühlkreislauf durch chemische oder physikalische Messungen sowohl on-line als auch off-line überwacht wird.