AT515145A1 - Wärmespeicher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher (1), insbesondere Warmwasserspei- cher, mit zumindest einem Speicherbehälter (2) für den Wärmeträger und einer an dem Speicherbehälter (2) außen angeordneten Wärmeisolierung (4), wobei die Wärmeisolierung (4) ein Gas, insbesondere ein Edelgas, umfasst, und wobei die Wärmeisolierung (4) zumindest einen Hohlkörper (11) aufweist, der aus einer Kunststofffolie (8) gebildet ist oder diese umfasst, wobei das gegebenenfalls in der Wärmeisolierung enthaltene Edelgas in dem Hohlkörper (11) oder den Hohlkör- pern (11) enthalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher, insbesondere Warmwasserspeicher, mit zumindest einem Speicherbehälter für den Wärmeträger und einer an dem Speicherbehälter außen angeordneten Wärmeisolierung, wobei die Wärmeisolierung ein Gas, insbesondere ein Edelgas, umfasst.

Warmwasserspeicher werden zur Vermeidung des Wärmeverlustes üblicherweise außen mit einer Wärmedämmung versehen. Als Wärmedämmmaterial werden größtenteils Schaumstoffe verwendet, wobei auch evakuierte System zum Einsatz kommen.

Weiter ist aus dem Stand der Technik die Verwendung von Edelgasen im Bereich der Wärmespeicherdämmung bekannt. So beschreibt z.B. die DE 100 03 334 A1 einen Speicherbehälter für flüssige Medien, insbesondere einen unter Druck stehende Warmwasserspeicher, mit einem außen wärmeisolierten Speicherbehälter, bei dem im Inneren des Speichers ein von der Speicherwand beabstandeter, koaxial angeordneter mindestens auf einer Seite gegenüber dem flüssigen Medium abschließbarer Einsatz vorgesehen ist, der den Speicher mindestens teilweise ausfüllt, wobei der Raum zwischen Speicherwand und Körper wenigstens teilweise mit Gas gefüllt ist, dessen Druck dem des gespeicherten flüssigen Mediums entspricht. Als Gas ist mindestens eines aus der Gruppe Stickstoff, Argon oder insbesondere Xenon vorgesehen.

Die Verwendung von Edelgasen hat im Vergleich zu herkömmlichen Schaumstoffschalen den Vorteil, dass aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit besserer Dämmwerte mit vergleichsweise geringen Wandstärken der Dämmung erreicht werden.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen verbesserten Wärmespeicher zu schaffen, insbesondere einen Warmwasserspeicherzu schaffen, der hinsichtlich der Montage und des Transports Vorteile aufweist.

Diese Aufgabe der Erfindung wird mit dem eingangs genannten Wärmespeicher bei dem vorgesehen ist, dass die Wärmeisolierung zumindest einen Hohlkörper aufweist, der aus einer Kunststofffolie gebildet ist oder diese umfasst, wobei das gegebenenfalls in der Wärmeisolierung enthaltene Edelgas in dem Hohlkörper oder den Hohlkörpern enthalten ist.

Von Vorteil ist dabei, dass der Speicherbehälter ohne die Wärmeisolierung einfacher transportiert werden kann, und die Wärmeisolierung erst am Aufstellungsort angebracht werden kann. Es wird damit der Vorteil erreicht, dass der nachträgliche Einbau des Wärmespeichers, der oftmals durch die Abmessungen bestehender Räumlichkeiten und Treppen erschwert ist, problemloser ist. Die Anbringung der Wärmeisolierung selbst wird durch das nachträgliche Aufblasen vor Ort ebenfalls vereinfacht, wobei insbesondere durch die Verwendung einer schweißbaren bzw. siegelbaren bzw. klebbaren Kunststofffolie besser auf diverse Ein- und Anbauten des Speicherbehälters Rücksicht genommen werden kann, indem die entsprechenden Durchbrüche hierfür einfach ausgeschnitten werden können und gegebenenfalls die Teile der Kunststofffolie miteinander verbunden werden können. Für den Fall, dass am Speicherbehälter Aufbauten vorhanden sind, die keine Durchführung durch die Wärmedämmung erfordern, sind keine zusätzlichen Maßnahmen an der Wärmeisolierung erforderliche, da aufgrund der elastischen Eigenschafen der Folie bzw. durch das Aufblasen mit dem Gas automatisch die entsprechende Form einstellt, sodass also die Montage der Wärmeisolierung ebenfalls einfacher erfolgen kann.

Nach Ausführungsvarianten ist vorgesehen, dass in dem zumindest einen Hohlkörper zumindest eine strömungsverhindernde oder strömungsbehindernde Vorrichtung angeordnet ist. Es wird damit eine Konvektion des Gases aufgrund der Erwärmung über die gesamte Höhe der Wärmeisolierung vermieden, wodurch aufgrund der Vermeidung von Konvektionsverlusten bessere Dämmwerte der Wärmeisolierung erreicht werden.

Diese zumindest eine strömungsverhindernde oder strömungsbehindernde Vorrichtung kann durch einen Kunststoffschaum und/oder wabenförmig gebildet sein, wodurch Wärmebrücken besser vermieden werden können.

An der Kunststofffolie kann eine Metallfolie angeordnet sein. Damit kann die Gasdichtheit der Wärmeisolierung verbessert werden. Darüber hinaus kann damit die Beständigkeit der Kunststofffolie verbessert werden. Die Metallfolie kann aber auch als Träger für Beschichtungen, beispielsweise von Lackierungen, verwendet werden.

Weiter kann an der Kunststofffolie eine Faserverstärkung angeordnet sein, wobei diese Faserverstärkung bevorzugt zwischen der Kunststofffolie und der Metallfolie angeordnet ist. Durch die Faserverstärkung wird die mechanische Stabilität der Hülle der Wärmeisolierung verbessert.

Als Edelgas wird vorzugsweise Argon verwendet, da Argon im Vergleich zu Xenon deutlich kostengünstiger ist.

Vorzugsweise sind dem Argon bis zu 20 Vol.-% Sauerstoff beigemengt. Es wird damit erreicht, dass die Wärmeisolierung auch von Nichtfachkundigen montiert werden kann, da durch die Zumischung des Sauerstoffs bei unsachgemäßer Handhabung die Erstickungsgefahr vermieden wird.

Nach einer anderen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Hohlkörper durch zumindest eine Lage einer mehrere vollständig abgeschlossene Polster aufweisenden Polsterfolie gebildet ist, wobei bevorzugt die Polster mit dem Edelgas gefüllt sind. Die Polsterfolie ist in Art einer Luftpolsterfolie ausgebildet. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass mit dieser Polsterfolie eine sehr gute Dämmwirkung erreicht werden kann, obwohl sich die Edelgasfüllung nur auf einen Teilbereich der Polsterfolie, bedingt durch die zwischen den Polstern ausgebildeten Stegen, erstreckt, also in der Folge auch nur ein Teilbereich des Wärmespeichers mit der Edelgasfüllung abgedeckt werden kann. Zu rückgeführt wird diese sehr gute Dämmwirkung nach Ansicht der Anmelderin auf die Vermeidung der Konvektion innerhalb der Wärmedämmung, und damit die Reduzierung der Konvektionsverluste, da das für die Konvektion zur Verfügung stehende Volumen innerhalb eines Polsters deutlich reduziert ist.

Im Zuge der Erprobung der Erfindung hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass eine weitere Verbesserung dieser Effekte erreicht werden kann, wenn die Polster einen maximalen Durchmesser aufweisen, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 mm und einer oberen Grenze von 20 mm.

Hinsichtlich der Anbringung der Polsterfolie an dem Speicherbehälter, d.h. der Umwicklung des Wärmespeichers mit der Polsterfolie ist es von Vorteil, wenn die Polster eine Höhe aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 mm und einer oberen Grenze von 10 mm. Es wird damit erreicht, dass bei mehrlagiger Ausführung der Wärmedämmung aufgrund des größer werdenden Durchmessers der Lagen, Stege zwischen den Polstern einer Schicht von Polstern der darüber angeordneten Schicht bzw. Lage zumindest teilweise abgedeckt werden. Hierdurch kann der Wärmedämmeffekt verbessert werden.

Von Vorteil ist es weiter, wenn die Polsterfolie zumindest bereichsweise eine Metallfolie oder eine metallische Beschichtung aufweist. Es wird damit erreicht, dass bereits ein Teil der vom Speicherbehälter abgestrahlten Wärme reflektiert wird, wodurch der Wärmedämmeffekt der Polsterfolie weiter verbessert werden kann.

Dabei ist es von Vorteil, wenn die Metallfolie oder die metallische Beschichtung eine Oberflächenstrukturierung aufweist, wodurch der Effekt der Reflexion der Wärmestrahlung verbessert werden kann.

Nach einer anderen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Polsterfolie Polster mit unterschiedlichen Volumina aufweist. Es kann damit der Volumenanteil des Edelgases an dem Gesamtvolumen, den die Wärmedämmung einnimmt, erhöht und somit die Wärmedämmwirkung verbessert werden. Erreicht wird dies durch die Erhöhung des Gesamtflächenanteils der Polster, den diese an der Polsterfolie aufweisen.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass ein haubenförmiger Hohlkörper verwendet wird, der über den Speicherbehälter gestülpt wird. Durch diese Maßnahme wird die Montage der Wärmeisolierung deutlich vereinfacht.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Wärmespeicher;

Fig. 2 verschiedene Ausführungsvarianten der Wärmeisolierung für einen Wärmespeicher;

Fig. 3 eine Schrägansicht einer Ausführungsvariante einer Wärmeisolierung;

Fig. 4 einen Querschnitt einer mehrlagigen Folie für die Wärmeisolierung;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Ausführungsvariante eines Wärmespeichers mit einer Polsterfolie als Wärmedämmung;

Fig. 6 einen Ausschnitte aus einer Polsterfolie in Draufsicht;

Fig. 7 eine Ausführungsvariante einer Wärmedämmung mit einer Polsterfolie.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Wärmespeicher 1 dargestellt. Der Wärmespei-cher 1 ist insbesondere ein Warmwasserspeicher, wie er für die Speicherung von Heißwasser in Form von Trinkwasser oder Heizungswasser verwendet wird. Bevorzugt wird der Wärmespeicher in Kombination mit einer Warmwassergewinnung aus Sonnenenergie eingesetzt. Der Wärmespeicher 1 kann also auch als so genannter Pufferspeicher eingesetzt werden.

Der Wärmespeicher 1 umfasst einen Speicherbehälter 2. Der Speicherbehälter 2 dient zur Aufnahme des zu erwärmenden Mediums, insbesondere Wasser. Für die Zu- und Abführung des zu erwärmenden (flüssigen) Mediums in und aus dem Speicherbehälter 2 sind übliche Anschlüsse vorgesehen, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind.

Der Speicherbehälter 2 besteht üblicherweise aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Stahl, kann aber auch aus einem Kunststoff hergestellt sein.

Zur Erwärmung des in dem Speicherbehälter 2 sich befindenden Mediums ist in diesem zumindest ein Wärmetauscher 3 angeordnet. Der Wärmetauscher 3 ist Teil eines eigenen Fluidkreislaufes. Der Wärmetauscher 3 wird üblicherweise von einem weiteren flüssigen Medium durchströmt, das von einer Wärmequelle, insbesondere der Sonne oder beispielsweise auch von einem Heizkessel, erwärmt wird. In ersterem Fall strömt das weitere flüssige Medium auch durch zumindest einen Sonnenkollektor.

Da diese Einzelheiten des Wärmespeichers 1 sowie weitere Details bezüglich von Armaturen, wie z.B. diverse Temperaturfühler, etc., und Anschlüssen, beispielsweise Revisionsflansche, etc., aus dem Stand der Technik bekannt sind, sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die einschlägige Literatur verwiesen.

Der Speicherbehälter 2 ist außen zumindest teilweise von einer Wärmeisolierung 4 umgeben. In der dargestellten Ausführungsvariante umgibt die Wärmeisolierung 4 Seitenwände 5 und eine Deckwand 6 des Speicherbehälters 2. Vorzugsweise werden die Seitenwände 5 (bei einem zylinderförmigen Speicherbehälter 2 ist selbstverständlich nur eine Seitenwand 5 vorhanden) und die Deckwand 6 zur Gänze von der Wärmeisolierung abgedeckt. Mit „zur Gänze“ ist dabei gemeint, dass Ausnehmungen für die Durchführung von Zuleitungen und Ableitungen für Medien, insbesondere Wasser, und das Wärmeträgerfluid für den Wärmetauscher 3, sowie für diverse Mess- oder Steuerungselemente, wie z.B. Wärmefühler, etc., in der Wärmeisolierung 4 vorhanden sein können.

Vorzugsweise ist auch an einer Bodenfläche 7 des Speicherbehälters 2 eine Wärmeisolierung 4 angeordnet. Diese kann gleich gestaltet sein wie die Wärmeisolierung 4 an der Deckwand 6 bzw. den Seitenwänden 5. In diesem Fall sind an dem Speicherbehälter 2 Füße angeordnet, sodass eine zum Boden beabstandete Aufstellung des Speicherbehälters 2 möglich ist. Es ist aber auch möglich, dass die an der Bodenfläche 7 angeordnete Wärmeisolierung 4 durch einen anderen Dämmstoff, beispielsweise einen entsprechend wärmebeständigen Fiartschaum-stoff, gebildet ist, sodass auf zusätzliche Füße des Speicherbehälters 2 gegebenenfalls verzichtet werden kann.

Die Wärmeisolierung 4 umfasst eine oder besteht aus einer schweißbare(n) oder heißsiegelbare(n) oder klebbare(n) Kunststofffolie 8, die eine Kunststoffwand zumindest teilweise bildet. Diese Kunststofffolie 8 ist bei der Ausführungsvariante des Wärmespeichers 1 nach Fig. 1 beabstandet zur äußeren Oberfläche des Speicherbehälters 2 angeordnet, sodass zwischen der Kunststofffolie 8 und dem Speicherbehälter 2 ein Volumen 9 ausgebildet ist. Dieses Volumen 9 ist mit zumindest einem Edelgas gefüllt. Im Wesentlichen wird also die Wärmeisolierung durch das Edelgas übernommen, da Edelgase bekanntlich eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.

Als Edelgas kann Xenon verwendet werden. Vorzugsweise wird jedoch Argon verwendet. Insbesondere wird ein Edelgas, vorzugsweise Argon, verwendet, das einen Volumenanteil von bis zu 20 Vol.-% Sauerstoff aufweist, neben den üblichen Verunreinigungen technisch erhältlicher Edelgase. Der Sauerstoffanteil beträgt bevorzugt zwischen 10 Vol.-% und 20 Vol.-%, insbesondere zwischen 15 Vol.-% und 20 Vol.-%.

Um das Entweichen des Edelgases bzw. des Edelgas-Sauerstoff-Gemisches zu vermeiden, ist die Kunststofffolie 8 gasdicht mit dem Speicherbehälter 2 verbunden, beispielsweise mit diesem mit einem wärmebeständigen Kleber verklebt, so-dass das Volumen 9 allseitig abgeschlossen ist, auch im Bereich der voranstehend erwähnten Ausnehmungen, wobei es in diesem Fall auch möglich ist, die Kunststofffolie 8 mit den entsprechenden Leitungen, die durch die Kunststofffolie 8 geführt werden, verklebt ist.

Zur Herstellung der Wärmeisolierung 4 wird vorzugsweise nach dem Aufstellen des Speicherbehälters 2 dieser mit der Kunststofffolie 8 umhüllt. Dazu kann die Kunststofffolie 8 haubenförmig ausgebildet sein, sodass diese überden Speicherbehälter 2 gestülpt wird. Nach der Herstellung der gasdichten Anschlüsse der Kunststofffolie 8 an den Speicherbehälter 2 und die voranstehend genannten Leitungen wird das Volumen 9 über ein an der Kunststofffolie 8 angeordnetes Füllventil 10 mit dem Edelgas bzw. Edelgas-Sauerstoff-Gemisch beispielsweise aus einer Gasflasche bis zum gewünschten Druck im Volumen 9 befüllt.

Anstelle der Anbindung der Kunststofffolie 8 an die erwähnten Leitungen besteht auch die Möglichkeit, dass die Ausnehmungen hierfür in der Kunststofffolie 8 mit schlauchförmigen bzw. zylinderförmigen Folienstücken versehen sind, die einerseits mit der Kunststofffolie 8 verbunden, beispielsweise verschweißt oder verklebt, sind, und andererseits mit der Oberfläche des Speicherbehälters 2 gasdicht verbunden sind, beispielsweise verklebt sind.

Das Volumen 9 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, über die Oberfläche des Speicherbehälters 2 mit nur einer Kammer ausgebildet sein. Zur Vermeidung bzw. Verringerung des Wärmetransportes durch Konvektion können in dem Volumen 9 aber auch diverse Einbauten vorgesehen sein, wie dies im Nachfolgenden noch näher erläutert wird.

Aus demselben Grund kann aber auch ein Mehrkammersystem vorgesehen werden. Es sind dazu in den Fig. 2 und 3 mehrere Ausführungsvarianten der Wärmeisolierung 4 dargestellt.

Das Mehrkammersystem wird vorzugsweise aus einzelnen Hohlkörpern 11 gebildet. Die Hohlkörper 11 sind insbesondere allseitig von der Kunststofffolie 8 umgeben bzw. bildet die Kunststofffolie 8 die Wand bzw. die Hülle der Hohlkörper 11. Dies hat den Vorteil, dass diese Hohlkörper 11 einfacher an dem Speicherbehälter 2 (in Fig. 3 nicht dargestellt) anordenbar sind, da keine gasdichte Verbindung mit dem Speicherbehälter 2 hergestellt werden muss.

Die Ausführung der Hohlkörper 11 kann unterschiedlich sein. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, dass sich der Hohlkörper 11 über die gesamte Oberfläche der bzw. einer Seitenwand 5 des Speicherbehälters erstreckt, wie dies im linken Teil der Fig. 2 dargestellt ist. Es besteht also bei zylinderförmigen Speicherbehältern 2 die Möglichkeit, dass der Hohlkörper 11 einen Mantel für den Speicherbehälter 2 bildet, der sich über die gesamte Höhe des Speicherbehälters 2 erstreckt. Bei nichtzylinderförmigen Speicherbehältern 2, beispielsweise quaderförmigen Speicherbehältern 2, kann pro Seitenwand 5 ein gesonderter Hohlkörper 11 angeordnet sein, wenngleich auch in diesem Fall mehrere Seitenwände 5, z.B. zwei, durch nur einen Hohlkörper 11 abgedeckt werden.

Die Deckwand 6 kann ebenfalls von nur einem Hohlkörper 11 abgedeckt sein.

Andererseits besteht die Möglichkeit, dass an der Seitenwand 5 und/oder der Deckwand 6 mehrere Hohlkörper 11 angeordnet sind. Beispielsweise können an der Seitenwand 5 bzw. den Seitenwänden 5 mehrere ringförmigen, übereinander angeordneten Hohlkörpern 11 angeordnet werden, wie dies im rechten Teil der Fig. 2 dargestellt ist. Der Querschnitt dieser ringförmigen Hohlkörper 11 kann rund, oval oder zumindest annähernd quadratisch oder zumindest annähernd rechteckig ausgebildet sein.

Im Bereich der Deckwand 6 können mehrere, beispielsweise quaderförmige Hohlkörper 11 angeordnet sein, wie dies aus dem oberen Teil der Fig. 2 ersichtlich ist.

In der bevorzugten Ausführungsvariante bedecken die Hohlkörper wiederum die gesamte Oberfläche des Speicherbehälters 2 im Bereich der Seitenwände 5 und der Deckwand 6 sowie gegebenenfalls der Bodenfläche 7, wie dies voranstehend ausgeführt wurde.

Nachdem die Hohlkörper in sich ein jeweils abgeschlossenes Volumen 9 aufweisen, ist es nicht erforderlich, dass die Hohlkörper 11 mit dem Speicherbehälter 2verbunden werden, wenngleich dies möglich ist, z.B. in Form einer Verklebung mit dem Speicherbehälter 2. Es sind auch formschlüssige Verbindungen herstellbar bzw. ausbildbar.

Es ist bevorzugt, wenn die Hohlkörper 11 an dem Speicherbehälter 2 anliegend angeordnet werden. Ebenso sind auch Ausführungen möglich, bei denen die Hohlkörper 11 beabstandet zu der Oberfläche des Speicherbehälters 2 angeordnet werden.

Die genaue Anzahl der Hohlkörper 11 richtet sich nach der Größe des Speicherbehälters 2 und kann beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs, etc., pro Seitenwand 5 oder Deckwand 6 bzw. Bodenfläche 7 betragen.

Nachdem die Hohlkörper 11 alle in sich ein abgeschlossenes Volumen 9 aufweisen, müssen diese Volumina 9 auch getrennt mit dem Edelgas bzw. der Edelgas-Sauerstoff-Mischung aufgeblasen bzw. befüllt werden. Dazu weist jeder Hohlkörper 11 ein entsprechendes Füllventil 10 auf, wie dies zu der Ausführungsvariante nach Fig. 1 beschrieben wurde.

Die Hohlkörper 11 können formstabil ausgeführt sein, sodass diese also bereits ihre endgültige Form aufweisen. Bevorzugt sind diese Hohlkörper aber folienartig (biegeschlaff) ausgebildet, sodass sie für den Transport ein relativ geringes Volumen einnehmen.

Die einzelnen bzw. einzelne der Hohlkörper 11 können miteinander verbunden sein, beispielsweise miteinander verschweißt bzw. heißversiegelt oder verklebt sein. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, dass ein bzw. mehrere oder die Hohlköper 11 mit mehreren getrennten Kammer 12 ausgebildet sind, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Beispielsweise können Seitenwände 13, 14 des Hohlkörpers 11 bereichsweise miteinander verscheißt sein, sodass sie in diesem Scheißbe reich aneinander anliegen. Ebenso kann auf diese Weise ein insbesondere umlaufender Randsteg 15 ausgebildet werden. Es mit dieser Ausbildung des Hohlkörpers 11 erreicht, dass das Volumen 9 des Hohlkörpers 11 in mehrere voneinander getrennte Teilvolumina unterteilt wird.

Gegebenenfalls besteht die Möglichkeit, dass einzelne der Teilvolumina oder alle Teilvolumina miteinander strömungsverbunden sind, wobei diese Strömungsverbindung einen relativ geringen Querschnitt aufweist. Es wird damit erreicht, dass der Hohlkörper 11 mit nur einem Füllventil 10 (Fig. 1) befüllt werden kann, wobei gleichzeitig durch den geringen Querschnitt der Strömungsverbindung die Konvektion der Gasfüllung des Hohlkörpers 11 ver- bzw. behindert wird.

Die Strömungsverbindung kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, indem die Verschweißung der Seitenwände 13, 14 nicht über die gesamte Breite des Hohlkörpers 11 erfolgt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, sondern nur über einen Teilbereich dieser Breite, beispielsweise über einen Anteil der Breite zwischen 90 % und 95 % der Gesamtbreite.

Nach einer anderen Ausführungsvariante der Wärmeisolierung 4 kann zur Vermeidung bzw. Verringerung der Konvektion der Gasfüllung im Hohlkörper 11 zumindest eine strömungsverhindernde oder strömungsbehindernde Vorrichtung 16 angeordnet ist, wie dies in Fig. 2 strichliert dargestellt ist. Diese strömungsverhindernde oder strömungsbehindernde Vorrichtung 16 ist vorzugsweise durch einen Kunststoffschaum und/oder mit einer wabenförmigen Struktur ausgebildet. Insbesondere kann diese Vorrichtung 16 mit den Seitenwänden 13, 14 des Hohlkörpers verbunden sein, beispielsweise verklebt sein. Es besteht auch die Möglichkeit, dass diese Vorrichtung 16 während der Herstellung der Hohlkörper 11 über das Material der Kunststofffolie 8 thermisch angebunden wird. Mit dieser Vorrichtung 16 kann das Volumen 9 des Hohlkörpers 11 wiederum in Teilvolumina unterteilt werden. Es ist aber auch möglich, dass dies Vorrichtung 16 zwar gasdurchlässig ist, allerdings der Konvektion der Gasfüllung einen hohen Widerstand entgegensetzt.

Diese Vorrichtung 16 kann auch bei der Ausführungsvariante der Wärmeisolierung 4 nach Fig. 1 vorgesehen werden, wobei in diesem Fall die Vorrichtung 16 auch mit dem Speicherbehälter 2 verbunden werden kann.

Bei der Ausführung der Wärmeisolierung 4 mit einzelnen Flohlkörpern 11 besteht die Möglichkeit, dass diese jeweils einzeln am Speicherbehälter 2 angeordnet werden. Es besteht aber auch in diesem Fall die Möglichkeit, dass die Wärmeisolierung haubenförmig ausgebildet wird, wenn einzelne oder die einzelnen Hohlkör-per 11 miteinander verbunden sind bzw. der Flohlkörper 11 in einzelne Kammern 15 unterteilt ist.

Auch im Falle der Ausbildung der Flohlkörper 11 können bereits entsprechende Auslässe bzw. Durchbrüche zur Durchführung der erforderlichen Anschlüsse an den Speicherbehälter 2 vorgesehen sein.

In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Seitenwand 13 bzw. 14 eines Flohlkörpers 11 bzw. der Umhüllung entsprechend Ausführungsvariante der Wärmeisolierung 4 nach Fig. 1 dargestellt.

Im einfachsten Fall besteht die Seitenwand 13 bzw. 14 bzw. die Umhüllung ausschließlich aus der Kunststofffolie 8.

Die Kunststofffolie 8 besteht bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus PET. Es sind aber auch andere Kunststoffe verwendbar, beispielsweise PP oder PE.

Der Kunststoff ist insbesondere klebbar bzw. schweißbar, insbesondere hochfrequenzschweißbar - das Flochfrequenzschweißen ist das bevorzugte Schweißverfahren - bzw. heißsiegelbar. Es sind auch andere Schweißverfahren anwendbar, beispielsweise Kontaktschweißen, Infrarotschweißen, Spiegelschweißen, Ultraschallschweißen, Laserschweißen, Heizelementschweißen, Wärmeimpulsschweißen.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, wenngleich dies nicht die bevorzugte Ausführung der Wärmeisolierung 4 ist, einen duroplastischen Kunststoff zu verwen den, insbesondere wenn die Hohlkörper 11 formstabil ausgebildet sind. Gegebenenfalls können in diesem Fall mehrere Teile miteinander verklebt werden.

Vorzugsweise weist die Kunststofffolie 8 auf der in Einbaulage von der Gasfüllung abgewandten Seite eine Metallfolie 17 bzw. Metallbeschichtung auf. Diese kann beispielsweise durch Aluminium gebildet sein. Die Anordnung der Metallfolie 17 bzw. der Metallbeschichtung hat einerseits den Vorteil, dass damit die Gasdichtheit der Seitenwand 13, 14 bzw. der Umhüllung verbessert wird, andererseits hat dies den Vorteil, nachdem in der Ausführung als Hohlkörper 11 eine Metallfolie 17 bzw. Metallbeschichtung der Oberfläche des Speicherbehälters 2 zugewandt ist, dass die Wärmeisolierung verbessert wird, indem ein Teil der von der Oberfläche des Speicherbehälters 2 abgestrahlten Wärme zurückreflektiert wird. Insbesondere ist dies von Vorteil, wenn die Hohlkörper 11 beabstandet zur Oberfläche des Speicherbehälters 2 angeordnet werden. Gegebenenfalls kann zur Verbesserung dieses Effektes die Metallfolie 17 bzw. die Metallbeschichtung eine Oberflächenstrukturierung aufweisen. Es ist auch möglich, dass die Metallfolie 17 bei Bedarf bedruckt oder lackiert wird.

Nach einerweiteren Ausführungsvariante kann zur Erhöhung der Strukturfestigkeit vorgesehen sein, dass zwischen der Metallfolie 17 bzw. der Metallbeschichtung und der Kunststofffolie 8 eine Faserverstärkung 18, beispielsweise eine Glasfaserverstärkung, angeordnet ist. Diese verleiht der Seitenwand 13, 14 bzw. der Umhüllung eine bessere mechanische Belastbarkeit.

Anstelle von Glasfasern können auch andere anorganische oder organische Fasern verwendet werden, beispielsweise Basaltfasern, etc.

Die Faserverstärkung 18 kann aber auch in der Kunststofffolie 8 vorgesehen sein, also eine faserverstärkte Kunststofffolie 8 verwendet werden, sodass keine zusätzliche Schicht der Faserverstärkung 18 angeordnet ist, wenngleich dies möglich ist.

Bevorzugt sind die einzelnen Schichten dieses beschriebenen Aufbaus der Seitwände 13,14 der Hohlkörper 11 bzw. der Umhüllung mit einander verbunden.

Die Hohlkörper 11 können aus der Kunststofffolie 8 bzw. dem Verbundmaterial beispielsweise nach einem Blasverfahren hergestellt werden, sodass also bereits ein Schlauch als Ausgangsmetrial zu Verfügung steht. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, dass zwei oder mehrere dieser Kunststofffolien 8 bzw. Lagen des Verbundmaterials miteinander zum Hohlkörper 11 verbunden werden, insbesondere wiederum durch Schweißen, vorzugsweise Hochfrequenzschweißen, oder Heißsiegeln.

Im Falle der Verwendung von einem duroplastischen Material kann die Formgebung auch in einem entsprechenden Formwerkzeug erfolgen.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsvariante des Wärmespeichers 1 im Schnitt dargestellt. Dieser umfasst den Speicherbehälter 2 der an seiner äußeren Oberfläche zumindest teilweise von der Wärmeisolierung 4 umgeben ist. Im konkret dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wärmeisolierung an der Seitenwand 5 und der Deckwand 6 angeordnet, insbesondere an dieser befestigt.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass nur ein Teil der Oberfläche des Speicherbehälters 2 mit der Wärmeisolierung 4 dieser Ausführungsvariante versehen ist.

Die Wärmeisolierung 4 weist wieder den zumindest einen Hohlkörper 11 auf. Im konkreten Ausführungsbeispiel sind mehrere Hohlkörpers 11 angeordnet. Diese Hohlkörper 11 sind als Polster 19 ausgebildet. Die Polster 19 sind Teil einer Polsterfolie 20. Die Polster 19 sind allseitig geschlossen ausgeführt, sodass also jeder Polster 19 ein abgeschlossenes Volumen aufweist, das mit dem Edelgas bzw. dem Edelgas/Sauerstoff-Gemisch gefüllt ist. Der Fülldruck der Polster 19 kann bei Raumtemperatur (20 °C) maximal 300 mbar, insbesondere zwischen 10 mbar und 250 mbar, betragen.

Prinzipiell sind derartige Folien als so genannte Luftpolsterfolien bekannt. Zum Unterschied zu diesen sind die Polster 19 aber nicht mit Luft bzw. nicht ausschließlich mit Luft gefüllt.

Das Folienmaterial kann beispielsweise ein PE, insbesondere LLDPE, oder PP sein, wobei auch andere Kunststoffe verwendet werden können, sofern sie ausreichend temperaturstabil sind. Es ist auch möglich, dass die Polsterfolie 20 aus zwei miteinander verbundenen Folien hergestellt wird, wobei die beiden Folien aus verschiedenen Werkstoffen bestehen. Beispielsweise kann die, die Polster 19 ausbildende Folie aus einem PE und die darunterliegende, den Boden der Polster 19 bildende Folie aus einem PP hergestellt sein.

Prinzipiell ist es möglich, dass die Wärmeisolierung 4 aus nur einer Lage dieser Polsterfolie 20 besteht. Bevorzugt besteht bzw. umfasst die Wärmeisolierung 4 mehrere derartige Lagen. In Fig. 5 sind zwei übereinander angeordnete und insbesondere unmittelbar aneinander anliegende, Lagen 21, 22 dargestellt. Es können aber auch mehr als zwei Lagen 21,22 eingesetzt werden, beispielsweise drei, vier, fünf, etc. Letztendlich richtet sich die Anzahl der Lagen 21, 22 nach der gewünschten Dämmstärke der Wärmeisolierung 4 und der Schichtdicke einer Lage 21,22.

Vorzugsweise ist die Anzahl der übereinander angeordneten, insbesondere unmittelbar aneinander anliegenden, Lagen ausgewählt aus einem Bereich von 2 bis 50.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Ausdruck „übereinander angeordnet“ sich nach der jeweiligen Wand des Speicherbehälters 2 richtet, also beispielsweise in vertikaler und/oder horizontaler Richtung zu verstehen ist.

Die Polsterfolie 20 kann als Meterware einfach um den Speicherbehälter 1 gewickelt werden bis die Anzahl der gewünschten übereinander angeordneten Lagen 21,22 erreicht ist.

Obwohl die Polsterfolie 20 in Fig. 5 im Bereich der Seitenwand 5 und der Deckwand 6 des Speicherbehälter 2 jeweils einstückig über die Höhe bzw. die Breite des Speicherbehälters 2 dargestellt ist, besteht auch die Möglichkeit, dass diese mehrteilig ausgeführt ist, mit zumindest jeweils zwei nebeneinander angeordneten Polsterfolien 20. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass die einzelnen Pols- terfolien 20 miteinander verbunden werden, insbesondere miteinander verschweißt werden.

Gegebenenfalls kann die Polsterfolie 20 auch am Speicherbehälter 2 selbst befestigt werden, beispielsweise verklebt werden.

In Fig. 6 ist ein Ausschnitt aus der Polsterfolie 20 in Draufsicht dargestellt. Die Polster 19 sind dabei nebeneinander und in jeder zweiten Reihe um die Hälfte eines Durchmessers 23 versetzt angeordnet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Reihen an Polster 20 jeweils in vertikaler und horizontaler Richtung (auf die Darstellung in Fig. 6 bezogen) parallel angeordnet sind, also die Polster nicht versetzt sind. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, dass die Größe der Versetzung unterschiedlich zum halben Durchmesser 23 der Polster gewählt wird. Mit der Versetzung um den halben Durchmesser ist jedoch eine sehr dichte Anordnung an Polstern 19 möglich, wodurch der Flächenanteil an Stegen 24 zwischen den Polstern 19 (wiederum in Draufsicht betrachtet) reduziert werden kann.

Die, die edelgasgefüllten Hohlkörper 11 bildenden Polster 19 weisen in der Draufsicht einen kreisförmigen Querschnitt auf. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Polster 19 einen davon unterschiedlichen Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen rechteckförmigen oder einen quadratischen oder einen sechseckförmigen, etc.

Weiter kann der maximale Durchmesser 23 der Polster ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 mm und einer oberen Grenze von 20 mm, insbesondere ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 8 mm und einer oberen Grenze von 10 mm.

Unter dem maximalen Durchmesser 23 wird dabei der Durchmesser verstanden, den die kleinstmögliche, gedachte Hüllkugel aufweist, die einen Polster 19 umgibt.

Weiter können die die Polster eine Höhe 25 (siehe Fig. 7) aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 mm und einer oberen Grenze von 10 mm, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 mm und einer oberen Grenze von 5 mm.

Der Flächenanteil an Polstern 19 pro m2 Polsterfolie 20 - in Draufsicht betrachtet-kann ausgewählt sein aus einem Bereich von 50 % bis 90 %, insbesondere zwischen 50 % und 75 %.

Es ist weiter möglich, um diesen Flächenanteil zu erhöhen, dass die Polsterfolie 20 Polster 19 mit unterschiedlichem maximalen Durchmesser 23 und damit unterschiedlichen Volumina aufweist, dass also beispielsweise innerhalb einer Polsterfolie 20 große und kleine Polster 20 miteinander kombiniert werden.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsvariante der Polsterfolie 20 sowie deren Anordnung in Seitenansicht dargestellt.

Bei dieser Ausführungsvariante der Polsterfolie 20 weist diese an der Rückseite, d.h. an der Bodenseite der Polster 19 eine Metallfolie 26 auf. Anstelle der Metallfolie 20 kann die den Boden der Polster 19 bildende Folie auch mit einer metallischen Beschichtung versehen sein. Als Metall kann beispielsweise Aluminium, Silber, oder ein anderes Metall mit hochreflektierenden Eigenschaften verwendet werden. Es ist auch möglich, anstelle oder zusätzlich zu der Metallfolie 20 einen Lack zu verwenden, insbesondere ein Lack auf Basis eines Epoxidharzes, vorzugsweise auf Basis von 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexylcarboxylat, wie erz.B. von der Fa. Rembrandtin Lack GmbFI Nfg. KG unter der Bezeichnung „BSG Barrierelack“ erhältlich ist.

Diese Metallfolie 26 oder die metallische Beschichtung kann eine Oberflächenstrukturierung aufweisen. Die Oberflächenstrukturierung kann beispielsweise in Art einer Rauhung ausgeführt sein, wodurch das Reflexionsverhalten der Metallfolie 26 bzw. der metallischen Beschichtung verändert bzw. beeinflusst werden kann.

Die Oberflächenstrukturierung kann beispielsweise mittels Prägewalzen hergestellt werden.

Die Metallfolie 26 bzw. die metallische Beschichtung kann eine Schichtdicke aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 5 pm bis 12 pm.

Die gesamte Polsterfolie kann einen Schichtdicke aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 5 mm bis 30 mm, insbesondere aus einem Bereich von 7 mm bis 15 mm, bzw. können die für die Herstellung der Polsterfolie 20 verwendeten Kunststofffolien eine Foliendicke ausgewählt aus einem Bereich von 10 μιτι und 200 μιτι, insbesondere aus einem Bereich von 20 μιτι bis 150 μιτι, aufweisen.

Weiter ist aus Fig. 7 ersichtlich, dass zwei Lagen auch so übereinander angeordnet werden können, dass die Polster 19 einander zugewandt sind. Es ist dabei möglich, dass die Polster 19 einer Lage teilweise versetzt zu den Polstern 19 der anderen Lage angeordnet werden, wie dies dargestellt ist. Selbstverständlich können aber die Polster 19 einer Lage auch vollständig über den Polstern 19 der anderen Lage angeordnet sein.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Wärmespeichers 1.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Wärmespeichers 1 bzw. der Wärmeisolierung 4 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Bezugszeichenliste 1 Wärmespeicher 2 Speicherbehälter 3 Wärmetauscher 4 Wärmeisolierung 5 Seitenwand 6 Deckwand 7 Bodenfläche 8 Kunststofffolie 9 Volumen 10 Füllventil 11 Hohlkörper 12 Kammer 13 Seitenwand 14 Seitenwand 15 Randsteg 16 Vorrichtung 17 Metallfolie 18 Faserverstärkung 19 Polster 20 Polsterfolie 21 Lage 22 Lage 23 Durchmesser 24 Steg 25 Höhe 26 Metallfolie

Claims (15)

1. Patentansprüche 1. Wärmespeicher (1), insbesondere Warmwasserspeicher, mit zumindest einem Speicherbehälter (2) für den Wärmeträger und einer an dem Speicherbehälter (2) außen angeordneten Wärmeisolierung (4), wobei die Wärmeisolierung (4) ein Gas, insbesondere ein Edelgas, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung (4) zumindest einen Hohlkörper (11) aufweist, der aus einer Kunststofffolie (8) gebildet ist oder diese umfasst, wobei das gegebenenfalls in der Wärmeisolierung enthaltene Edelgas in dem Hohlkörper (11) oder den Hohlkörpern (11) enthalten ist.
2. 2. Wärmespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zumindest einen Hohlkörper (11) zumindest eine strömungsverhindernde o-der strömungsbehindernde Vorrichtung (16) angeordnet ist.
3. 3. Wärmespeicher (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine strömungsverhindernde oder strömungsbehindernde Vorrichtung (16) durch einen Kunststoffschaum und/oder wabenförmig ausgebildet ist.
4. 4. Wärmespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kunststofffolie (8) eine Metallfolie (17) angeordnet ist.
5. 5. Wärmespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der Kunststofffolie (8) eine Faserverstärkung (18) angeordnet ist.
6. 6. Wärmespeicher (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstärkung (18) zwischen der Kunststofffolie (8) und der Metallfolie (17) angeordnet ist.
7. 7. Wärmespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Edelgas Argon verwendet wird.
8. 8. Wärmespeicher (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Argon bis zu 20 Vol.-% Sauerstoff beigemengt sind.
9. 9. Wärmespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Hohlkörper (11) durch zumindest eine Lage einer mehrere vollständig abgeschlossene Polster (19) aufweisenden Polsterfolie (20) gebildet ist, wobei bevorzugt die Polster (19) mit dem Edelgas gefüllt sind.
10. 10. Wärmespeicher (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polster (19) einen maximalen Durchmesser aufweisen, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 mm und einer oberen Grenze von 20 mm.
11. 11. Wärmespeicher (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Polster (19) eine Höhe aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 mm und einer oberen Grenze von 10 mm.
12. 12. Wärmespeicher (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Polsterfolie (20) zumindest bereichsweise eine Metallfolie (26) oder eine metallische Beschichtung aufweist.
13. 13. Wärmespeicher (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie (26) oder die metallische Beschichtung eine Oberflächenstrukturierung aufweist.
14. 14. Wärmespeicher (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Polsterfolie (20) Polster (19) mit unterschiedlichen Volumina aufweist.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein hau-benförmiger Hohlkörper (11) verwendet wird, der über den Speicherbehälter (2) gestülpt wird.