DE10049278A1 - Stratum storage unit for heat energy comprises several baffle plates which calm the fluid flow and permit fluid exchange within the unit - Google Patents
Stratum storage unit for heat energy comprises several baffle plates which calm the fluid flow and permit fluid exchange within the unitInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schichtspeicher zur Speicherung von Wärmeenergie mit einem Prallblech zur Beruhigung einer Fluidströmung innerhalb des Schichtspeichers.The invention relates to a stratified storage for storing Thermal energy with a baffle to calm a fluid flow inside the stratified tank.
Damit einmal erzeugte Wärmeenergie unabhängig von einer Energiequelle, insbesondere unabhängig von einer nur temporär zur Verfügung stehenden Sonnenenergie, jederzeit zur Verfügung gestellt werden kann, wird diese Energie in sogenannten Warmwasserspeichern gespeichert. Das Aufheizen des Wassers dieses Warmwasserspeichers geschieht unter anderem durch konventionelle Heizungsanlagen, die mit fossilen Brennstoffen befeuert werden oder durch Solarkollektoren, die als externe Wärmetauscher eine entsprechende Wärmeenergie liefern. Dabei lagert sich das Wasser in dem Warmwasserspeicher in Abhängigkeit zu seinem Temperaturniveau schichtweise ab. Das bedeutet, dass sich im oberen Bereich des Warmwasserspeichers das Wasser mit der höchsten Temperatur anhäuft. Dementsprechend befinden sich im unteren Bereich des Warmwasserspeichers die kühleren Wassermengen. Es hat sich gezeigt, dass das Wasser je nach Temperaturdifferenz regelrechte Wasserschichten aufbaut. So that once generated thermal energy independent of one Energy source, in particular independent of a temporary Available solar energy, provided at any time this energy is stored in so-called hot water storage tanks saved. Heating the water of this hot water tank happens, among other things, with conventional heating systems fossil fuels or are powered by solar panels provide appropriate thermal energy as an external heat exchanger. The water is stored in the hot water tank Dependence on its temperature level in layers. That means, that the water is in the upper area of the hot water tank of the highest temperature. Accordingly, there are lower area of the hot water tank the cooler amounts of water. It has been shown that the water depends on the temperature difference builds up real layers of water.
Da die wärmste Wasserschicht mit der kühlsten Wasserschicht nicht direkt in Wechselwirkung steht und dadurch ein unmittelbarer Energieaustausch zwischen den beiden Extremen nicht stattfindet, kann sich zum einen im oberen Bereich des Speichers ein höheres Wärmeniveau aufbauen und zum anderen kann die Wärmeenergie besser in den wärmsten Schichten konserviert werden. Damit verbessert sich der Wirkungsgrad einer gesamten Heiz- und Warmwasser-Anlage.Because the warmest water layer with the coolest water layer is not directly interacts and therefore an immediate one Energy exchange between the two extremes cannot take place a higher one in the upper area of the memory Build up the heat level and secondly, the thermal energy can do better to be preserved in the warmest layers. This improves the Efficiency of an entire heating and hot water system.
Um diesen Vorteil effizient zu nutzen, ist es unabdingbar, dass unterschiedlich warmes Wasser, welches dem Speicher zugeführt werden soll, je nach seinem Temperaturniveau in die jeweilige Wasserschicht geleitet wird.To use this advantage efficiently, it is imperative that different warm water, which are fed to the storage depending on its temperature level in the respective water layer is directed.
Zum Stand der Technik gehören daher schon seit einiger Zeit Schichtspeicher mit unterschiedlichen Ladesystemen für stehende Wasserbehälter, die diese physikalischen Erfordernisse berücksichtigen. Beispielsweise ist ein Schichtenpufferspeicher bekannt, der mittels eines Ladeautomats beladen wird, wobei die Mündung eines Laderohres durch einen thermischen Antrieb in diejenige Temperaturschicht geschwenkt wird, die der Wasservorlauftemperatur entspricht. Nachteilig bei diesem System ist jedoch, dass durch die Schwenkbewegung des Laderohres sehr viel Unruhe in das sonst nahezu stehende Wasser des Warmwasserspeichers gebracht wird. The prior art has therefore been around for some time Layered storage with different loading systems for standing Water tanks that take these physical requirements into account. For example, a stratified buffer memory is known, which by means of a Loading machine is loaded, the mouth of a loading tube through pivoted a thermal drive into that temperature layer which corresponds to the water flow temperature. A disadvantage of this System, however, is that due to the pivoting movement of the loading tube much restlessness in the otherwise almost standing water of the Hot water storage is brought.
Ein weiteres Wasserspeichersystem wird in der DE 43 01 723 C2 beschrieben. Bei diesem ist ein Standrohr in Längsrichtung des Warmwasserspeichers angeordnet. Dieses Standrohr weist seitliche in Abständen übereinander angeordnete Ausströmöffnungen auf, durch welche das erwärmte Wasser im Wesentlichen in der Höhe ausströmt, in der die Wassertemperatur außerhalb des Standrohres etwa die gleiche Temperatur aufweist wie die des im Standrohr eingespeisten mit Wärmeenergie beladenen Wassers.Another water storage system is described in DE 43 01 723 C2 described. This is a standpipe in the longitudinal direction of the Hot water tank arranged. This standpipe has side in Outlets arranged one above the other on, through which the heated water essentially flows out in height, in which the water temperature outside the standpipe is about the same Has temperature like that of the feed pipe in the standpipe Thermal energy of loaded water.
Die Systeme verwenden dabei beispielsweise spezielle Wasserklappen an den Ausströmöffnungen der Standrohre, die zwar ein Ausströmen des neu eingespeisten Warmwassers ermöglichen, jedoch ein Zurückströmen des sich im Speicher befindlichen Wassers in das Standrohr hinein verhindern. Dabei werden die Klappen nur durch die Strömungsenergie des Wassers innerhalb des Standrohres an den Stellen des Standrohres geöffnet, an denen ein Temperaturgleichstand zwischen dem im Standrohr befindlichen Wasser und dem außerhalb des Standrohres im Wasserspeicher befindlichen Wassers herrscht. Dieses System macht sich dabei den physikalischen Grundsatz zunutze, dass ein und dasselbe Fluid bei gleicher Temperatur die gleiche Dichte aufweist. An den Stellen des selben Temperaturniveaus wirkt dabei auf beiden Klappenseiten eine identische statische Kraft. Dies ermöglicht es, dass die Klappen an den Stellen des innerhalb und außerhalb des Standrohres identischen Temperaturniveaus eine geringe kinetische Energie des einströmenden Speisewassers genügt, um die Klappen zu öffnen.The systems use special water flaps, for example the outflow openings of the stanchions, which do indeed outflow the new allow fed hot water, but a backflow of the water in the reservoir into the standpipe prevent. The flaps are only affected by the flow energy the water inside the standpipe at the points of the standpipe open, at which a temperature equilibrium between that in the standpipe water and outside the standpipe in the Water storage water prevails. This system works taking advantage of the physical principle that one and the same fluid has the same density at the same temperature. In the places of the same temperature level acts on both flap sides identical static force. This allows the flaps on the Place the identical inside and outside the standpipe Temperature levels a low kinetic energy of the inflowing Feed water is enough to open the flaps.
Dieses System hat aber den offensichtlichen Mangel, dass das in den Wasserspeicher einströmende Wasser ebenfalls eine Verwirbelung der gebildeten Wasserschichten bewirkt. Außerdem bringt die Schwenkbewegung der Klappen an sich schon eine Unruhe in das sich im Speicher befindliche Wasser.However, this system has the obvious shortcoming that this is in the Water flowing into the reservoir also swirls the water layers formed. It also brings Pivotal movement of the flaps in itself a restlessness in the Storage water.
Auch die Verwendung von beweglichen Teilen (Klappensystem) kann die Betriebssicherheit solcher Wasserspeicher vermindern. Da insbesondere bei längerer Betriebsdauer die Funktion der beweglichen Teile durch beispielsweise Kalkablagerungen negativ beeinträchtigt werden, kann es zu Funktionsstörungen beim Beladen des Wasserspeichers kommen.The use of moving parts (flap system) can also Reduce operational safety of such water storage. Because in particular the function of the moving parts in the case of a longer operating time For example, limescale deposits can be adversely affected malfunctions occur when loading the water tank.
Daher bietet auch dieses System keine optimale Schichtung des unterschiedlich temperierten Wassers.Therefore, this system also does not offer optimal layering of the different tempered water.
Zum Stand der Technik gehören auch solche Speicher, bei denen am Tankboden hinter der Mündung des Laderohres ein sogenanntes Prallblech angeordnet ist. Dieses soll die Strömung des in den Wasserspeicher einströmenden Wassers dämpfen, so dass die eingelagerten Wasserschichten nicht wesentlich durchmischt werden.The state of the art also includes memories in which Tank bottom behind the mouth of the loading pipe a so-called Baffle plate is arranged. This is said to flow into the Steam the incoming water, so that the stored water layers are not significantly mixed.
Ein weiteres System ist aus der Schrift DE 29 72 1887 U1 bekannt. Hierbei wird das einzuspeisende Warmwasser mittels eines Schichteinsatzes in den Schichtenspeicher eingeleitet. Dieser Schichteinsatz bewirkt eine Reduktion der Fliessgeschwindigkeit des einzuleitenden Wassers und leitetet das Wasser ebenfalls durch ein mit seitlichen Austrittsöffnungen versehendes Standrohr temperaturabhängig in die Wasserschichten ein. Hierbei wird der Schichtspeicher durch mehrere Einströmrohre beladen, wobei jedes Einströmrohr Wasser mit unterschiedlichen Temperaturen einleitet.Another system is known from DE 29 72 1887 U1. in this connection the hot water to be fed in is shifted in initiated the stratified storage. This shift insert causes one Reduction of the flow rate of the water to be introduced and also directs the water through a side outlet provided standpipe into the water layers depending on the temperature. The stratified storage tank is loaded through several inflow pipes, each inflow tube of water at different temperatures initiates.
Bei allen bisher bekannten Speichersystemen wirkt sich das Beladen der Speicher unvorteilhaft auf die Schichtenbildung des Wassers im Behälter aus.In all previously known storage systems, the loading of the Storage disadvantageous to the stratification of the water in the tank out.
Es ist somit Aufgabe vorliegender Erfindung, einen gattungsgemäßen Schichtspeicher derart weiterzuentwickeln, dass eine möglichst hohe Sicherheit gegen das Vermischen der Temperaturschichtung im Schichtspeicher gewährleistet ist.It is therefore an object of the present invention, a generic Develop stratified storage in such a way that the highest possible Security against the mixing of the temperature stratification in the Layered storage is guaranteed.
Erfindungsgemäß ist die obige Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Schichtspeicher zur Speicherung von Wärmeenergie mit einem Prallblech zur Beruhigung einer Fluidströmung innerhalb des Schichtspeichers, mehrere zueinander beabstandet angeordnete Prallbleche aufweist, wobei die Prallbleche einen Fluidaustausch innerhalb des Schichtspeichers ermöglichen, und mindestens ein Einströmrohrauslass in unmittelbarer Nähe eines Prallbleches angeordnet ist. According to the invention, the above object is achieved in that a Layered storage for storing thermal energy with a baffle to calm a fluid flow within the stratified storage tank, has a plurality of baffle plates arranged at a distance from one another, wherein the baffle plates exchange fluid within the stratified tank enable, and at least one inlet pipe outlet in the immediate vicinity Is arranged near a baffle.
Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass die im Schichtspeicher beabstandet angeordneten Prallbleche gleichzeitig die Funktion von Schichtblechen übernehmen. Die Prallbleche eigenen sich dadurch zur Beruhigung einer eventuell vorhandenen Fluidströmung innerhalb des Schichtspeichers. Eine solche Fluidströmung kann etwa durch eine hohe Einflussgeschwindigkeit des einzuspeisenden Warmwassers hervorgerufen werden, oder aber auch durch Turbulenzen, die durch Temperaturunterschiede der einzelnen Fluidschichten entstehen.It is particularly advantageous here that the spaced in the stratified storage arranged baffle plates the function of laminated sheets take. The baffle plates are therefore suitable for calming one any fluid flow within the stratified tank. Such a fluid flow can be caused, for example, by a high Influence speed of the hot water to be fed in be, or also due to turbulence caused by Differences in temperature of the individual fluid layers arise.
Durch die erfindungsgemäßen Prallbleche wird gewährleistet, dass sich die auf unterschiedlichen Temperaturniveaus befindlichen Fluidschichten je nach ihrem thermodynamischen Zustand austauschen können. Jedoch wird ein unvorteilhaftes Durchmischen der Fluidschichten durch beispielsweise neu einströmendes Fluid im Wesentlichen unterbunden.The baffle plates according to the invention ensure that the fluid layers at different temperature levels depending on their thermodynamic state. however an unfavorable mixing of the fluid layers for example, newly inflowing fluid is essentially prevented.
Dies hat unter anderem geringere Temperaturverluste und damit geringe Energieverluste zur Folge. Dadurch muss beispielsweise eine fossilbefeuerte Heizeinrichtung weniger oft in Betrieb genommen werden. Vorteilhafter Weise verbessert sich nicht nur der Wirkungsgrad des Schichtspeichers, sondern auch der Wirkungsgrad der Energieversorgungs- und bereitstellungsanlage. Der Schichtspeicher mit seinen erfindungsgemäßen Prallblechen erhält dadurch eine wesentlich höhere thermische Leistungsfähigkeit. Die Prallbleche unterteilen den Schichtspeicher in einzelne nicht voneinander komplett separierte Bereiche, die einen zu starken Austausch der unterschiedlich temperierten Wasserschichten dämpft.Among other things, this has lower temperature losses and thus less Energy losses result. For example, a fossil-fired heating devices are put into operation less often. Advantageously, not only the efficiency of the improves Stratified storage, but also the efficiency of the Power supply and supply system. The stratified storage tank with his baffle plates according to the invention thereby receives a substantial higher thermal performance. The baffle plates divide that Layered storage in individual not completely separated from each other Areas that exchange too much of the different temperature Layers of water dampen.
Die Prallbleche sind dabei vorzugsweise horizontal sowie orthogonal zu der Längsachse des Schichtspeichers angeordnet. Um ein zusätzliches Temperaturgefälle innerhalb der durch die Prallbleche erzeugten Kammern zu erhalten, können die Prallbleche auch in einem beliebigen Winkel zu der Längsachse des Schichtspeichers angeordnet sein.The baffle plates are preferably horizontal and orthogonal to the longitudinal axis of the stratified storage arranged. For an additional Temperature gradients within those generated by the baffle plates To obtain chambers, the baffles can also be in any Angle to the longitudinal axis of the stratified storage device.
Dabei weisen die Prallbleche vorzugsweise einen flachen, scheibenförmigen, runden Körper auf. Es ist aber auch jede andere vorteilhafte Form und Gestalt der Prallbleche denkbar.The baffle plates preferably have a flat, disc-shaped, round body. But it is also every other advantageous shape and shape of the baffles conceivable.
Insbesondere zur Minimierung des Energieübergangs zwischen den einzelnen Fluidschichten, kann der Körper des Prallbleches eine Wabenstruktur aufweisen oder mit einer porösen Beschichtung überzogen sein. Gegebenenfalls kann durch die Wabenstruktur unnötiges Gewicht eingespart werden.In particular to minimize the energy transfer between the individual layers of fluid, the body of the baffle can Have honeycomb structure or covered with a porous coating his. The honeycomb structure may cause unnecessary weight be saved.
Die Auslässe der Einströmrohre sind vorteilhafter Weise in unmittelbarer Nähe der Prallbleche angeordnet. Vorteilhaft ist dabei, dass die Prallbleche eine gegebenenfalls scharfe Strömung des eingespeisten Wassers ablenken. Dabei ist denkbar, dass Teile der Prallbleche derart geformt sind, dass sie der einströmenden Fluidströmung in günstiger Weise die Energie entnehmen. The outlets of the inflow pipes are advantageously in the immediate vicinity Arranged near the baffle plates. It is advantageous that the Baffle plates a possibly sharp flow of the fed Distract water. It is conceivable that parts of the baffle plates in this way are shaped to be more favorable to the inflowing fluid flow Wise take the energy.
Vorteilhaft ist, wenn die Prallbleche wenigstens eine Öffnung aufweisen. Diese Öffnung dient dabei beispielsweise als Strömungskanal oder zur Durchführung der Einströmrohre. Der Strömungskanal ist hierbei vorzugsweise in der Mitte der Prallbleche angeordnet. Vorteilhafter Weise beträgt der Durchmesser des Strömungskanals etwa 1/3 des Tankdurchmessers. Durch den Strömungskanal kann unter anderem die Einschichtung des Wärmeträgermediums, vorzugsweise des Wassers, erleichtert werden.It is advantageous if the baffle plates have at least one opening. This opening serves, for example, as a flow channel or for Implementation of the inflow pipes. The flow channel is here preferably arranged in the middle of the baffle plates. Favorable The diameter of the flow channel is approximately 1/3 of the Tank diameter. Through the flow channel, among other things, the Stratification of the heat transfer medium, preferably the water, be relieved.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Prallbleche einen Spalt zu einer inneren Behälterwandung aufweisen, wobei die Fläche des Spaltes vorzugsweise der freien Querschnittfläche des Strömungskanals entspricht. Dies wirkt sich besonders positiv auf den in Grenzen gewünschten Fluidaustausch aus.It is also advantageous if the baffle plates form a gap Have inner container wall, the surface of the gap preferably the free cross-sectional area of the flow channel equivalent. This has a particularly positive effect on the within limits desired fluid exchange.
Damit die Prallbleche eine hohe Resistenz gegen ein Fluid wie beispielsweise Wasser aufweisen und damit wenig korrosionsanfällig sind, können die Prallbleche aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polypropylen, hergestellt werden. Da Kunststoff eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Stahl hat, werden Wärmeverluste, insbesondere die effektive vertikale Wärmeleitfähigkeit minimiert. Dieser Kunststoff kann hierbei eine relativ geringe Dichte und somit ein relativ geringes Gewicht aufweisen. Dadurch kann nicht nur das Gewicht der einzelnen Prallbleche reduziert werden, sondern auch das Gesamtgewicht des Schichtspeichers, wodurch wiederum der Transport und die Montage des Schichtspeichers wesentlich erleichtert wird.So that the baffle plates have a high resistance to a fluid like for example, have water and are therefore less susceptible to corrosion, the baffle plates can be made of plastic, preferably polypropylene, getting produced. Because plastic has a lower thermal conductivity than Steel has heat loss, especially effective vertical Thermal conductivity minimized. This plastic can be a relative have low density and thus a relatively low weight. This not only reduces the weight of the individual baffle plates be, but also the total weight of the stratified storage, which again, the transport and assembly of the stratified storage tank are essential is facilitated.
Aus den voran angeführten Gründen, können ebenso die Einströmrohre aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polypropylen hergestellt werden.For the reasons given above, the inflow pipes can also be used be made of plastic, preferably polypropylene.
Die Einströmrohre können an ihren Auslassenden jeweils einen Diffusor aufweisen, welcher die Fluidgeschwindigkeit während des Ausströmens des Fluides aus dem Rohr in den Schichtspeicher hinein verringert. Dies ist besonders vorteilhaft, da durch die geringere Strömungsgeschwindigkeit auch entsprechend geringere Turbulenzen in das nahezu stehende Fluid eingebracht werden.The inlet pipes can each have a diffuser at their outlet ends which have the fluid velocity during the outflow of the fluid from the tube into the stratified tank reduced. This is particularly advantageous because of the lower Flow rate also correspondingly lower turbulence in the almost standing fluid can be introduced.
Zur Vermeidung von störenden Turbulenzen, ist es vorteilhaft die Auslässe der Einströmrohre unmittelbar vor den erfindungsgemäßen Prallblechen anzuordnen. Hierbei können die Prallbleche entsprechende Mittel aufweisen, die zur Verminderung der Einströmgeschwindigkeit oder sonstigen Störfaktoren beitragen. Dabei sind beispielweise unmittelbar vor den Auslässen energieabsorbierende Mittel angeordnet, die im günstigsten Fall die Strömungsenergie in Wärmeenergie umwandeln und an ihre Umgebung abgeben können. Auch ist denkbar, dass an den Prallblechen elastische Lamellen angeordnet sind, die ebenfalls zu einer Verminderung der Fluidgeschwindigkeit oder zur Verminderung von Turbulenzen führen können. To avoid disruptive turbulence, it is advantageous Outlets of the inflow pipes immediately before the inventive Arrange baffle plates. The baffle plates can be used accordingly Have means for reducing the inflow speed or other disruptive factors. Examples include energy absorbing means arranged immediately in front of the outlets, which in the most favorable case is the flow energy in thermal energy convert and give to their environment. It is also conceivable that elastic fins are arranged on the baffle plates also to a decrease in fluid velocity or Can reduce turbulence.
Wenn der Schichtspeicher mehrere Einströmrohre umfasst, wobei beispielsweise jedem Einströmrohr ein Fluidtemperaturniveau zugeordnet ist. Können die durch die Prallbleche eingeteilten Bereiche mit entsprechend vorsortierten verschiedenen warmen Fluiden beladen werden. Das Vorwärmen des Fluids kann beispielweise durch einen externen Wärmetauscher, insbesondere durch Sonnenkollektoren geschehen.If the stratified storage tank comprises several inflow pipes, wherein For example, a fluid temperature level is assigned to each inflow pipe is. Can the areas divided by the baffle plates load various warm fluids, pre-sorted accordingly become. The preheating of the fluid can, for example, by a external heat exchanger, especially by solar panels happen.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Erläuterung anliegender Zeichnung beschrieben, in welcher beispielhaft ein Schichtspeicher und diverse Prallbleche dargestellt sind.Further advantages, goals and characteristics of the present invention will become apparent described with reference to the accompanying drawing, in which is an example of a stratified storage tank and various baffle plates are shown.
Es zeigt dabeiIt shows
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schichtspeicher, wobei die Anordnung der Prallbleche und der Einströmrohre dargestellt sind, Fig. 1 shows a longitudinal section through a layer of memory, the arrangement of the baffles and the inflow tubes are shown,
Fig. 2 ein oberes Prallblech, Fig. 2, an upper baffle plate,
Fig. 3 ein mittleres Prallblech, und Fig. 3 is a medium baffle, and
Fig. 4 ein unteres Prallblech. Fig. 4 is a lower baffle.
In der Fig. 1 ist ein Schichtspeicher 1 mit Einströmrohren 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 sowie Prallblechen 9, 10 und 11 dargestellt. Die Einströmrohre 2 bis 8 haben dabei jeweils eine voneinander unterschiedliche Länge. Das Einströmrohr 3 ragt bis in den oberen Bereich 12 des Schichtspeichers 1. Den physikalischen Grundgesetzen zufolge befindet sich in dem oberen Bereich 12 das höchste Temperaturniveau. Durch das Einströmrohr 3 wird vorzugsweise nur Wasser eingeleitet, welches eine Temperatur aufweist, die dem in diesem Schichtbereich des Schichtspeichers vorliegendem Wassers entspricht. Dies wird durch eine Vorsortierung des einzuspeisenden warmen Wassers gewährleistet.In FIG. 1, a memory layer 1 with exhaust bends 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8 and baffle plates 9, 10 and 11 is shown. The inflow pipes 2 to 8 each have a different length. The inflow pipe 3 extends into the upper region 12 of the stratified storage tank 1 . According to the basic physical laws, the highest temperature level is in the upper region 12 . Only water having a temperature which corresponds to the water present in this layer region of the layer reservoir is preferably introduced through the inflow tube 3 . This is guaranteed by pre-sorting the warm water to be fed.
Die sich darunter befindlichen Bereiche werden ebenfalls mit entsprechend vorsortiertem Warmwasser beladen. Die Rohre 2 bis 8 haben einen diffusorförmigen Auslass 13, der bewirkt, dass die Strömungsgeschwindigkeit des durch die Strömungsrohre 2 bis 8 eingespeisten Wassers verringert wird. Dabei sind die jeweiligen Auslässe 13 der Einströmrohre 2 bis 8 unmittelbar in der Nähe der Prallbleche 9, 10, 11 angeordnet. Die diffusorförmigen Auslässe 13 der Einströmrohre 4 und 5 sind unmittelbar vor den Prallblechen 9 und 10 angeordnet. Durch diese Anordnung bedingt strömt das eingespeiste Wasser gegen die Prallbleche 9 und 10 und wird in den entsprechenden Bereichen umgeleitet. Somit bleibt eine weitestgehend ruhige Wasserschicht im Schichtspeicher erhalten.The areas below are also loaded with appropriately pre-sorted hot water. The tubes 2 to 8 have a diffuser-shaped outlet 13, which causes the flow rate of the fed through the flow tubes 2 to 8 water is reduced. The respective outlets 13 of the inflow pipes 2 to 8 are arranged directly in the vicinity of the baffle plates 9 , 10 , 11 . The diffuser-shaped outlets 13 of the inflow pipes 4 and 5 are arranged directly in front of the baffle plates 9 and 10 . Due to this arrangement, the fed water flows against the baffles 9 and 10 and is diverted in the corresponding areas. A largely calm water layer is thus retained in the stratified storage tank.
Die Einströmrohre 2 bis 8 weisen ebenfalls an den Verbindungsstellen zu den externen Anschlüssen eine diffusorartige Form 14 auf. Dadurch wird eine erste Geschwindigkeitsreduzierung des Fluides schon vor dem Austritt aus dem Einströmrohr 2 bis 8 erzielt.The inflow pipes 2 to 8 also have a diffuser-like shape 14 at the connection points to the external connections. As a result, a first speed reduction of the fluid is achieved before it leaves the inflow pipe 2 to 8 .
Die Prallbleche 9 bis 11 weisen zu der Behälterwand des Schichtspeichers 1 jeweils einen Spalt 15 auf. In der Mitte der Prallbleche 9 bis 11 ist jeweils eine runde Öffnung 16 angeordnet. Der Durchmesser der Öffnung ist vorzugsweise 1/3 so groß, wie der Durchmesser des inneren Wasserspeichers. Beträgt der Durchmesser der Öffnung beispielsweise 250 mm, so beträgt der innere Tankdurchmesser entsprechend 750 mm.The baffles 9 to 11 each have a gap 15 to the container wall of the stratified storage device 1 . In the middle of the baffles 9 to 11 , a round opening 16 is arranged. The diameter of the opening is preferably 1/3 as large as the diameter of the inner water reservoir. For example, if the diameter of the opening is 250 mm, the inner tank diameter is 750 mm.
Die Querschnittsfläche der Öffnung 16 entspricht hierbei der Querschnittsfläche des Spaltes 15 zwischen dem Prallblech 9, 10, 11 und der Behälterwand des Schichtspeichers 1. Dadurch wird ein optimaler Fluidaustausch innerhalb des Schichtspeichers 1 ermöglicht.The cross-sectional area of the opening 16 corresponds to the cross-sectional area of the gap 15 between the baffle plate 9 , 10 , 11 and the container wall of the stratified storage device 1 . This enables an optimal fluid exchange within the stratified storage device 1 .
Die Einströmrohre 2 bis 8 sowie die Prallbleche 9 bis 11 bestehen aus Polypropylen. Durch die Prallbleche 9 bis 11, die gleichzeitig auch die Funktion von Schichtblechen übernehmen, wird gewährleistet, dass die unterschiedlichen Temperaturschichten des Wassers bestmöglichst aufrechterhalten werden. Die Entladung des Schichtspeichers 1 erfolgt je nach Temperaturbedarf des zu entladenen Wassers. Das Entladesystem ist in dieser schematischen Darstellung nicht dargestellt. Hierbei kann die Entladung des Speichers durch ein Rohr geschehen, welches in der besonders warmen Wasserschicht des Speichers angeordnet ist. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass jede Speicherschicht wenigstens ein zu ihr entsprechendes Entladerohr aufweist. Über dieses kann dann je nach Anwendungsfall gezielt Wasser mit einem bestimmten Temperaturniveau entnommen werden. Am obersten Rand des Klöppeldeckels ist eine Entlüftungseinrichtung 17 angeordnet. Ebenfalls im oberen Deckel des Schichtspeichers 1 ist eine Tauchhülse 18 mit unterschiedlich langen Rohren angeordnet, wobei jedes Rohr als Aufnahme für einen Temperaturfühler dient. Durch die verschieden langen Rohre ragen die Temperaturfühler dementsprechend in die unterschiedlichen Fluidschichten hinein. Die Temperatursensoren geben die gemessenen Eingangssignale (Temperaturen) an dafür zuständige Regeleinheiten weiter.The inflow pipes 2 to 8 and the baffle plates 9 to 11 are made of polypropylene. The baffle plates 9 to 11 , which at the same time also take over the function of layered plates, ensure that the different temperature layers of the water are maintained as best as possible. The stratified storage tank 1 is discharged depending on the temperature requirement of the water to be discharged. The unloading system is not shown in this schematic representation. In this case, the storage tank can be discharged through a tube which is arranged in the particularly warm water layer of the storage tank. However, it is also conceivable that each storage layer has at least one discharge tube corresponding to it. Depending on the application, this can then be used to draw water at a specific temperature level. A venting device 17 is arranged on the uppermost edge of the bobbin cover. An immersion sleeve 18 with tubes of different lengths is also arranged in the upper cover of the stratified storage tank 1 , each tube serving as a receptacle for a temperature sensor. Due to the different lengths of the tubes, the temperature sensors protrude into the different fluid layers. The temperature sensors pass on the measured input signals (temperatures) to the responsible control units.
Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das obere Prallblech 9. An der linken Seite sind zwei Öffnungen 20 und 21 angeordnet, durch die die zwei Einströmrohre 3 und 8 hindurchgeführt werden. Durch diese Einströmrohre wird ein oberer Bereich eines Schichtspeichers mit temperiertem Wasser beladen, welches eine ähnliche Temperatur aufweist wie das Wasser, das sich schon in dem oberen Bereich des Schichtspeichers angesammelt hat. In der Mitte des oberen Prallbleches 9 ist ein Strömungskanal 22 angeordnet, durch den unter anderem ein Fluidaustausch von einem Bereich in den anderen stattfinden kann. Der Strömungskanal 22 entspricht hierbei der Öffnung 16 aus der Fig. 1. Der Außendurchmesser des oberen Prallbleches 9 ist so gewählt, dass zwischen dem oberen Prallblech 9 und einer inneren Behälterwand ein Spalt 15 besteht, dessen Querschnittfläche der Querschnittsfläche des Strömungskanals 22 entspricht. Fig. 2 shows a plan view of the upper baffle plate 9. On the left side, two openings 20 and 21 are arranged through which the two inflow pipes 3 and 8 are passed. Through these inflow tubes, an upper area of a stratified storage tank is loaded with tempered water, which has a similar temperature to the water that has already accumulated in the upper area of the stratified storage tank. A flow channel 22 is arranged in the middle of the upper baffle plate 9 , through which a fluid exchange can take place from one area to the other. The flow channel 22 corresponds here to the opening 16 from FIG. 1. The outer diameter of the upper baffle plate 9 is selected such that there is a gap 15 between the upper baffle plate 9 and an inner container wall, the cross-sectional area of which corresponds to the cross-sectional area of the flow channel 22 .
In Fig. 3 ist die Draufsicht eines mittleren Prallbleches 10 dargestellt. Das Prallblech 10 weist ebenfalls die Öffnungen 20 und 21 auf, durch die die Einströmrohre 3 und 8 geführt werden. Ebenfalls weist das mittlere Prallblech 10 den Strömungskanal 22 auf. Zusätzlich zu den Öffnungen 20, 21 sind am mittleren Prallblech 10 noch weitere Öffnungen 23, 24 und 25 angeordnet. Durch die Öffnungen 23, 24 und 25 werden weitere Einströmrohre 6, 5 und 2 geführt. Die Einströmrohre 23, 24 und 25 beladen den mit Wasser gefüllten Raum zwischen dem oberen Prallblech 9 und dem mittleren Prallblech 10. Auch das durch die Einströmrohre 6, 5 und 2 in den Schichtspeicher 1 eingespeiste Wasser, ist derart vorsortiert, dass es in etwa die Temperatur besitzt, wie das sich zwischen dem oberen Prallblech 9 und dem mittleren Prallblech 10 angehäufte Wasser. Das mittlere Prallblech 10 weist ebenfalls einen Spalt 15 zu der inneren Behälterwand auf.In Fig. 3 is a plan view of a central baffle plate 10 is shown. The baffle plate 10 also has the openings 20 and 21 through which the inflow pipes 3 and 8 are guided. The middle baffle plate 10 also has the flow channel 22 . In addition to the openings 20 , 21 , further openings 23 , 24 and 25 are arranged on the central baffle plate 10 . Further inflow tubes 6 , 5 and 2 are guided through the openings 23 , 24 and 25 . The inflow tubes 23 , 24 and 25 load the space filled with water between the upper baffle plate 9 and the middle baffle plate 10 . The water fed through the inflow pipes 6 , 5 and 2 into the stratified storage tank 1 is also pre-sorted in such a way that it has approximately the temperature of the water accumulated between the upper baffle plate 9 and the middle baffle plate 10 . The middle baffle 10 also has a gap 15 to the inner container wall.
Fig. 4 zeigt das weitere Prallblech 11, welches in einer unteren Position angeordnet ist. Auch das untere Prallblech 11 weist entsprechende Öffnungen 21, 22, 23, 24 und 25 zur Durchführung der Einströmrohre 8, 3, 6, 5 und 2 auf. In der Mitte des unteren Prallbleches 26 ist wiederum der Strömungskanal 22 angeordnet. Da auch der Bereich zwischen dem mittleren Prallblech 10 und dem unteren Prallblech 11 mit entsprechend warmem Wasser beladen werden muss, weist das untere Prallblech 11 noch zwei zusätzliche Öffnungen 26 und 27 auf, durch die die Einströmrohre 7 und 4 geführt werden. Auch das untere Prallblech 11 ist derart angeordnet, dass es einen Spalt 15 zu der inneren Behälterwand aufweist. Fig. 4 shows the further baffle plate 11 , which is arranged in a lower position. The lower baffle plate 11 also has corresponding openings 21 , 22 , 23 , 24 and 25 for the passage of the inflow pipes 8 , 3 , 6 , 5 and 2 . The flow channel 22 is in turn arranged in the middle of the lower baffle plate 26 . Since the area between the middle baffle plate 10 and the lower baffle plate 11 must be loaded with correspondingly warm water, the lower baffle plate 11 also has two additional openings 26 and 27 through which the inflow pipes 7 and 4 are guided. The lower baffle plate 11 is also arranged such that it has a gap 15 to the inner container wall.
Im eingebautem Zustand sind die Prallbleche 9, 10 und 11 auf der gedachten geradlinigen Längsachse des Schichtspeichers 1 in einem gewissen Abstand zueinander angeordnet.In the installed state, the baffle plates 9 , 10 and 11 are arranged at a certain distance from one another on the imaginary straight longitudinal axis of the stratified storage device 1 .
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|---|---|
| DE (1) | DE10049278A1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10257209B3 (en) * | 2002-12-06 | 2004-04-29 | Sandler Systemtechnik E.K. | Distributing device for a hot water layer storage device for height-wise distribution of supplied hot water in the interior of a storage container comprises an inner vertical feed channel, and upward-current channels |
| FR2921716A1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-03 | Muller & Cie Societe Par Actio | DISTRIBUTION BALL. |
| EP2141433A3 (en) * | 2008-07-02 | 2010-09-08 | KIOTO Clear Energy AG | Hot water stratification buffer storage |
| WO2011078767A1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-30 | Fueltech Sweden Ab | Accumulator tank with partition walls |
| ITFE20130007A1 (en) * | 2013-10-09 | 2015-04-10 | Pacetti Srl | INTERNAL SYSTEM FOR HOT / REFRIGERATED WATER ACCUMULATION TANK WITH BEDROOMS AND FLOW DIVERTERS FOR THERMAL INVERSION AND WITHDRAWAL |
| DE102018100539A1 (en) | 2017-01-13 | 2018-07-19 | Markus Keitsch | Device for calming a fluid flow inside a fluid storage container |
| DE102018100507A1 (en) | 2018-01-11 | 2019-07-11 | Markus Keitsch | Device for calming a fluid flow inside a fluid storage container |
| DE202023001785U1 (en) | 2023-08-18 | 2023-08-29 | Ifl Ingenieurbüro Für Leichtbau Gmbh & Co Kg | Layered storage tank for storing water in thermal stratifications with a container |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2804456A1 (en) * | 1977-02-04 | 1978-12-07 | Yves Surrel | HEAT STORAGE |
| DE3424315A1 (en) * | 1984-07-02 | 1986-01-09 | Dieter 3002 Wedemark Kronauer | Heat and moisture-exchanging component for systems for heating buildings |
| EP0878682A2 (en) * | 1997-05-16 | 1998-11-18 | Hans Ulrich Spring | Heat storage with stratification of the fluid |
| DE19915912A1 (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-14 | Meibes Holding Gmbh Geb | Water storage for central heating plant with solar collector |
-
2000
- 2000-09-28 DE DE10049278A patent/DE10049278A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2804456A1 (en) * | 1977-02-04 | 1978-12-07 | Yves Surrel | HEAT STORAGE |
| DE3424315A1 (en) * | 1984-07-02 | 1986-01-09 | Dieter 3002 Wedemark Kronauer | Heat and moisture-exchanging component for systems for heating buildings |
| EP0878682A2 (en) * | 1997-05-16 | 1998-11-18 | Hans Ulrich Spring | Heat storage with stratification of the fluid |
| DE19915912A1 (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-14 | Meibes Holding Gmbh Geb | Water storage for central heating plant with solar collector |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004053413A1 (en) | 2002-12-06 | 2004-06-24 | Sandler Systemtechnik | Distribution unit for a storage tank with layered storage of hot water and corresponding storage tank with layered storage of hot water |
| DE10257209B3 (en) * | 2002-12-06 | 2004-04-29 | Sandler Systemtechnik E.K. | Distributing device for a hot water layer storage device for height-wise distribution of supplied hot water in the interior of a storage container comprises an inner vertical feed channel, and upward-current channels |
| FR2921716A1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-03 | Muller & Cie Societe Par Actio | DISTRIBUTION BALL. |
| WO2009050396A2 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Société Muller & Cie | Distribution tank |
| WO2009050396A3 (en) * | 2007-09-28 | 2009-06-11 | Muller & Cie Soc | Distribution tank |
| DE102008030943B4 (en) * | 2008-07-02 | 2011-07-14 | Kioto Clear Energy Ag | buffer memory |
| EP2141433A3 (en) * | 2008-07-02 | 2010-09-08 | KIOTO Clear Energy AG | Hot water stratification buffer storage |
| WO2011078767A1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-30 | Fueltech Sweden Ab | Accumulator tank with partition walls |
| JP2013515944A (en) * | 2009-12-23 | 2013-05-09 | フューエルテク スウェーデン アクチエボラグ | Accumulator tank with partition wall |
| US10119724B2 (en) | 2009-12-23 | 2018-11-06 | Fueltech Sweden Ab | Accumulator tank |
| ITFE20130007A1 (en) * | 2013-10-09 | 2015-04-10 | Pacetti Srl | INTERNAL SYSTEM FOR HOT / REFRIGERATED WATER ACCUMULATION TANK WITH BEDROOMS AND FLOW DIVERTERS FOR THERMAL INVERSION AND WITHDRAWAL |
| DE102018100539A1 (en) | 2017-01-13 | 2018-07-19 | Markus Keitsch | Device for calming a fluid flow inside a fluid storage container |
| DE102018100507A1 (en) | 2018-01-11 | 2019-07-11 | Markus Keitsch | Device for calming a fluid flow inside a fluid storage container |
| DE202023001785U1 (en) | 2023-08-18 | 2023-08-29 | Ifl Ingenieurbüro Für Leichtbau Gmbh & Co Kg | Layered storage tank for storing water in thermal stratifications with a container |
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| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BTD BEHÄLTERTECHNIK DETTENHAUSEN GMBH & CO. KG, 72 |
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