AT500491B1 - Wärmespeicher mit einem behälter zur temperaturgeschichteten aufnahme eines wärmeträgers - Google Patents

Description

2 AT 500 491 B1

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmespeicher mit einem Behälter zur temperaturgeschichteten Aufnahme eines Wärmeträgers und mit wenigstens einem Ladekreis und einem Verbraucherkreis, wobei der Ladekreis und der Verbraucherkreis über zumindest je eine Vor-und eine Rücklaufleitung an den Behälter angeschlossen sind. 5

Die Temperaturschichtung eines Wärmeträgers, üblicherweise Wasser, kann in Wärmespei-chem vorteilhaft zur Bereitstellung eines heißen Wärmeträgers selbst bei einer Teilentladung ausgenützt werden. Die Wärmeisolierung der den Wärmeträger aufnehmenden Behälter dieser Wärmetauscher spielt dabei nicht nur im Zusammenhang mit den auftretenden Wärmeverlus-io ten, sondern auch bzgl. der Ausbildung einer Konvektionsströmung des Kältemittels innerhalb des Behälters eine entscheidende Rolle. Auf die Ummantelung des Behälters mit einer entsprechenden Wärmeisolierung, beispielsweise aus Schaumstoff, kommt daher eine entsprechende Beachtung zu. Trotz einer aufwendigen Wärmeisolierung des Behälters ergeben sich jedoch durch den notwendigen Anschluß der Vor- und Rücklaufleitungen einerseits eines Ladekreises is und anderseits eines Verbraucherkreises Störstellen, weil die den Isoliermantel radial zum Behälter durchsetzenden, im allgemeinen metallischen Anschlußleitungen Kältebrücken darstellen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Wärmespeicher der eingangs geschil-20 derten Art so auszugestalten, daß mit vergleichsweise einfachen konstruktiven Mitteln eine gute Wärmeisolierung bei einer weitgehenden Vermeidung von Kältebrücken durch Anschlußleitungen sichergestellt werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Behälter eine ihn mit Abstand um-25 schließende, im Bodenbereich des Behälters mit diesem gasdicht verbundene, entweder evakuierte oder mit einem Edelgas gefüllte Haube trägt und daß die im Bodenbereich die Haube durchsetzenden Vor- und Rücklaufleitungen im Ringspalt zwischen der Haube und dem Behältermantel mit Abstand sowohl von der Haube als auch vom Behältermantel geführt sind. 30 Durch das Vorsehen einer den Behälter mit Abstand umschließenden Haube, die im Bodenbereich des Behälters mit diesem gasdicht verbunden ist, werden zunächst einfache konstruktive Voraussetzungen für eine gute Wärmeisolierung des Behälters geschaffen, weil der Zwischenraum zwischen der Haube und dem Behälter evakuiert oder mit einem Edelgas gefüllt werden kann, was die angestrebte Wärmeisolierung mit sich bringt. Der Bodenbereich des Behälters 35 kann von dieser Isolierung frei bleiben, so daß sich für die Haube und deren Abstützung einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben. Da außerdem die Vor- und Rücklaufleitungen des Ladekreises und des Verbraucherkreises jeweils mit Abstand von der Haube und dem Behältermantel im Ringspalt zwischen der Haube und dem Behältermantel angeordnet sind und die Haube im Bodenbereich durchsetzen, können durch diese Anschlußleitungen sonst bedingte 40 Kältebrücken vermieden werden. Die Leitungslänge zwischen dem Eintritt der Anschlußleitungen in die Haube und dem Anschluß am Behälter ist insbesondere für die im oberen Bereich des Behälters angeschlossenen Leitungen so groß, daß ein Wärmeaustausch zwischen dem Behälter und dem Außenraum über die Leitungen in der Praxis vernachlässigt werden kann. Für die im Bodenbereich in den Behälter mündenden Anschlußleitungen ist die Gefahr hinsicht-45 lieh von Kältebrücken gering, weil sich im Bodenbereich des Behälters die kalten Schichten des Wärmeträgers befinden.

Obwohl zur Unterbindung von Kältebrücken die Anschlußleitungen innerhalb des Ringspaltes zwischen Haube und Behältermantel auch schraubenförmig geführt werden könnten, ergeben so sich einfachere Konstruktionsverhältnisse, wenn die Vor- und Rücklaufleitungen parallel zur Behälterachse durch den Ringspalt zwischen Haube und Behältermantel verlaufen, was im allgemeinen zur Unterdrückung von Kältebrücken ausreicht. Üblicherweise werden am Behältermantel Wärmefühler zur Überwachung und Steuerung des 55 Wärmetauschers angeordnet. Die Anschlußleitungen für solche am Behältermantel vorgesehe-

Claims (1)

1. 3 AT 500 491 B1 ne Wärmefühler werden vorteilhaft ebenfalls im Ringspalt zwischen Haube und Behältermantel geführt, so daß die Haube im Mantelbereich keiner Durchführungen bedarf. Diese Anschlußleitungen für Wärmefühler können allerdings entlang des Behältermantels verlaufen, weil sie im allgemeinen keine metallischen Rohre umfassen. 5 In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird ein erfindungsgemäßer Wärmespeicher in einem vereinfachten Axialschnitt gezeigt. Der dargestellte, als Warmwasserspeicher ausgebildete Wärmespeicher weist einen Behälter 1 io zur temperaturgeschichteten Aufnahme eines Wärmeträgers, nämlich Wasser, auf. Der Behälter 1 ist mit Abstand von einer Haube 2 umgeben, die im Scheitelbereich über einen wärmeisolierenden Abstandhalter 3 auf der Behälterdecke abgestützt und im Bodenbereich durch einen Bodenring 4 gasdicht mit dem Behälter 1 verbunden ist. Zum Laden des Warmwasserspeichers sind zwei Ladekreise vorgesehen, nämlich ein Solarkreis und ein über einen Heizkessel ge-15 speister Ladekreis. Der Solarkreis weist zwei in unterschiedlichen Höhen in den Behälter 1 mündende Vorlaufleitungen 5 und eine Rücklaufleitung 6 auf. Der Kesselanschluß erfolgt über eine Vorlaufleitung 7 und eine Rücklaufleitung 8. Als Verbraucherkreis ist an den Wärmespeicher ein Heizkreis angeschlossen, dessen Vorlaufleitung mit 9 und dessen Rücklaufleitung mit 10 bezeichnet sind. Diese Vor- und Rücklaufleitungen 5, 6, 7, 8, 9 und 10 sind mit Abstand 20 sowohl zum Behältermantel 11 als auch zur Haube 2 parallel zur Behälterachse durch den Ringspalt 12 zwischen Behältermantel 11 und Haube 2 geführt und durchsetzen die Haube 2 im Bodenbereich durch den Bodenring 4, wobei die einzelnen Vor- und Rücklaufleitungen 5, 6, 7, 8, 9 und 10 unter einem gegenseitigen Winkelabstand bezüglich der Behälterachse angeordnet sind. Da insbesondere im Bereich des Vorlaufs des Solarkreises und im Rücklaufbereich des 25 Heizkreises mit unterschiedlichen Temperaturen gerechnet werden muß, sind im Mündungsbereich der Vorlaufleitungen 5 des Solarkreises und der Rücklaufleitung 10 des Heizkreises Strömungsverteiler 13 in Form von im Querschnitt U-förmigen Profilen vorgesehen, die mit ihren freien Schenkeln am Behältermantel 11 anschließen und zur Behälterachse parallele Strömungskanäle mit über die Kanallänge verteilten, seitlichen Durchströmöffnungen 14 bilden, so 30 daß eine der jeweiligen Temperaturschichtung entsprechende Ladung des Wärmespeichers bzw. eine der Temperaturschichtung gemäße Rückführung des abgekühlten Wassers aus dem Heizkreis möglich wird, was dazu führt, daß die Temperaturschichtung weitgehend erhalten bleibt. 35 Die Anschlußleitungen 15 für die in den Behälter 1 eingesetzten, zur Steuerung und Überwachung des Wärmespeichers erforderlichen Temperaturfühler sind ebenfalls durch den Ringspalt 12 geführt und durchsetzen den Bodenring 4. Die Anschlußleitungen 15 bilden im allgemeinen jedoch keine Kältebrücken, so daß sie entlang des Behältermantels 11 verlegt werden können. 40 Damit der Behälter 1 in vorteilhafter Weise eine Wärmeisolierung erfährt, wird die Haube 2 entweder evakuiert oder mit einem Edelgas gefüllt, so daß ein Wärmeübergang vom Behälter 1 auf die Haube 2 und von dieser auf die Umgebung weitgehend unterbunden werden kann. Diese Wärmeisolierung wird durch die Vor- und Rücklaufleitungen 5, 6, 7, 8, 9 und 10 nicht beeinträchtigt, weil diese Vor- und Rücklaufleitungen innerhalb des Ringspaltes 12 mit Abstand 45 sowohl zum Behältermantel 11 als auch zur Haube 2 geführt werden und die Haube 2 im Bodenbereich verlassen. Patentansprüche: 50 1. Wärmespeicher mit einem Behälter zur temperaturgeschichteten Aufnahme eines Wärmeträgers und mit wenigstens einem Ladekreis und einem Verbraucherkreis, wobei der Ladekreis und der Verbraucherkreis über zumindest je eine Vor- und eine Rücklaufleitung an den Behälter angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) eine ihn 55 mit Abstand umschließende, im Bodenbereich des Behälters (1) mit diesem gasdicht ver- 4 AT 500 491 B1 bundene, entweder evakuierte oder mit einem Edelgas gefüllte Haube (2) trägt und daß die im Bodenbereich die Haube (2) durchsetzenden Vor- und Rücklaufleitungen (5, 6, 7, 8, 9, 10) im Ringspalt (12) zwischen der Haube (2) und dem Behältermantel (11) mit Abstand sowohl von der Haube (2) als auch vom Behältermantel (11) geführt sind. 5 2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- und Rücklaufleitungen (5, 6, 7, 8, 9, 10) parallel zur Behälterachse durch den Ringspalt (12) zwischen Haube (2) und Behältermantel (11) verlaufen. io 3. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen (15) für am Behältermantel (11) vorgesehene Wärmefühler außen entlang des Behältermantels (11) geführt sind und die Haube (2) im Bodenbereich durchsetzen. 15 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 20 25 30 35 40 45 50 55