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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Beladeeinrichtung für
einen thermischen Speicher mit einem Speicherbehälter und
einer Fluidzuführung, die wenigstens ein in dem Speicherbehälter
vertikal vorgesehenes Zuführrohr mit mehreren, in verschiedenen Höhen
des Speicherbehälters vorgesehenen Fluidauslässen
aufweist.
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In
thermischen Speichern ist es günstig, eine möglichst
gute Temperaturschichtung zu erzielen. Dies bedarf geeigneter Beladesysteme,
die in der Lage sind, das Beladefluid seiner Temperatur entsprechend
in eine thermische Schichtung einzuleiten. Dabei darf es nicht zu
starken Vermischungen von warmer und kaltem Fluid im Beladesystem
als auch im Speicher kommen. Dies führt zum Abbau der thermischen
Schichtung und internen Speicherverlusten.
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Im
Stand der Technik sind Schichtenbeladeeinrichtungen bekannt, die
vertikale Zuführohre und seitlich übereinander
angeordnete Fluidauslässe aufweisen. Mit Hilfe derartiger
Schichtenbeladeeinrichtungen soll Fluid, wie beispielsweise Wasser,
das eine bestimmte Temperatur besitzt, vorzugsweise nur in diejenige
Schicht in dem Speicher eingebracht werden, in der annähernd
die gleiche Temperatur vorherrscht. Hierfür werden die
Dichteunterschiede, welche zwischen kaltem und warmer Fluid bestehen, genutzt.
Das beispielsweise an einem unteren Ende in ein Zuführrohr
einströmende warme Fluid hat eine höhere Temperatur
und somit eine geringere Dichte als das Fluid im unteren Bereich
des Speichers und strömt aufgrund dieses Dichteunterschiedes
in dem Zuführrohr bis in die Ebene des Schichtenspeichers, in
der die Temperatur des Fluids im Schichtenspeicher mit der Temperatur
des Fluids im Zuführrohr im Wesentlichen übereinstimmt.
Das Fluid strömt hier durch einen in dieser Ebene angeordneten
Fluidauslass in den Schichtenspeicher ein.
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Die
bekannten Schichtenbeladeeinrichtungen besitzen den Nachteil, dass
es bei dem Versuch, das Beladefluid seiner Temperatur entsprechend
mittig in eine bestehende Schichtung im Speicher einzuleiten, zur
Ansaugung von warmer Fluid bei einer Beladung von oben bzw. von
kaltem Fluid bei einer Beladung von unten durch die freien Auslassöffnungen kommt.
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Eine
derartige, gattungsgemäße Beladeeinrichtung ist
beispielsweise in der Druckschrift
DE 100 00 352 A1 offenbart. Die beschriebene
Schichtenbeladeeinrichtung weist ein von unten in einen Speicherbehälter
ragendes Zuführrohr mit jeweils übereinander angeordneten
Fluidauslässen auf. Die bekannte Beladeeinrichtung ist
in sich homogen aufgebaut, wobei die Fluidauslässe regelmäßig über
die Höhe des Zuführrohrs verteilt an diesem angeordnet sind.
An den Fluidauslässen sind Auslassstutzen in Form zweischenkliger
Rohrwinkelstücke vorgesehen, wobei der jeweils zweite Schenkel
nach unten in den Speicherbehälter ragt. Bei dieser Vorrichtung
ist nachteilig, dass bei der Einleitung des Beladefluids in den
Speicherbehälter starke Vermischungen mit dem Fluid im
Speicherbehälter auftreten.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beladeeinrichtung
der oben genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die
es ermöglicht, bei der Einschichtung von Fluid in den Speicher die
Vermischung mit anders temperiertem Fluid so gering wie möglich
zu halten.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Beladeeinrichtung
der oben genannten Gattung gelöst, wobei die Beladeeinrichtung
wenigstens eine Auslasseinheit mit wenigstens einem, dicht unter
einer Decke des Speicherbehälters angeordneten Auslass
und wenigstens einen weiteren Fluidauslass für eine Schichtenbeladung
des Speichers in einem mittleren Bereich des Speicherbehälters
aufweist.
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Somit
wird erfindungsgemäß eine Beladeeinrichtung vorgeschlagen,
die in verschiedene Beladebereiche geteilt bzw. unterteilt ist.
Da die Auslasseinheit wenigstens einen, dicht unter der Decke des Speicherbehälters
angeordneten Auslass aufweist, ist eine Beladung des wärmsten
Fluids direkt in den oberen Bereich des Speicherbehälters
möglich, während der weitere Fluidauslass dazu
dient, eine Schichtenbeladung des Speichers im mittleren Höhenbereich
des Speicherbehälters zu ermöglichen. Durch die
Unterteilung bzw. die Kombination der Auslasseinheit mit dem Fluidauslass
kann unterschiedlich temperiertes Wasser in den thermischen Speicher
eingebracht werden, das Fluid in die jeweilige Temperaturschicht
minimaler Vermischung mit dem Speicherfluid eingeschichtet werden
und insbesondere Fluid, das eine höhere Temperatur als
das Fluid im Speicher besitzt, immer direkt in den obersten Bereich
des Speicherbehälters eingeschichtet werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist an dem
wenigstens einen weiteren Fluidauslass und/oder an der Auslasseinheit
ein Auslassstutzen mit einem Stutzenauslass vorgesehen, dessen Höhe
zu der Höhe des Fluidauslasses entgegen der Strömungsrichtung
des Fluids in dem Zuführrohr versetzt ist. Hierdurch kann
erreicht werden, dass der Strömungsquerschnitt des Stutzenauslasses
von dem in den Speicherbehälter einzubringenden Fluid vollständig
ausgefüllt wird und damit ungewollte Ansaugeffekte, die
zu ungewünschten Vermischungen des Speicherfluids mit dem
eingeschichteten Fluid führen, vermieden werden können.
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Es
hat sich zudem als günstig erwiesen, wenn der Auslassstutzen
wenigstens einen waagerecht in den Speicherbehälter führenden
Stutzenauslass aufweist.
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Der
waagerecht in den Speicherbehälter führende Stutzenauslass
ermöglicht eine waagerechte Einleitung des Beladefluids
in den Speicherbehälter, wodurch das Beladefluid direkt
in eine Schicht in den Speicher einfließen kann, in der
annähernd die gleiche Temperatur herrscht. Die Einleitung
des Fluids erfolgt somit in der Richtung, in der sich die Schicht der
bestimmten Temperatur innerhalb des Speicherbehälters horizontal
ausbreitet. Da das eingeleitete Beladefluid als auch das bereits
das im Speicher befindliche Speicherfluid in der Schicht etwa die
gleiche Temperatur aufweisen, können ungewollte Vermischungen
weitgehend vermieden werden, so dass eine nahezu optimale Einschichtung
des Fluids in den Speicher gewährleistet werden kann.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
weist der Auslassstutzen einen mit dem Fluidauslass in dem Zuführrohr
gekoppelten und zumindest abschnittweise schräg entgegen
der Strömungsrichtung des Fluids in dem Zuführrohr
ausgerichteten Rohrabschnitt auf. Derartige Auslassstutzen können,
auch in Kombination mit waagerechten Rohrabschnitten, verwendet
werden, um das Beladefluid geeignet und über die Höhe
des Zuführrohres verteilt an bestimmten Stellen in den Schichtenspeicher
einzuleiten. Somit ist es hiermit möglich, das Beladefluid
seiner Temperatur entsprechend in die jeweilige Schichtung im Speicher
einzuleiten, wodurch Vermischungen mit anders temperiertem Fluid
in anderen Schichten des Speichers weitgehend vermieden werden können.
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Gemäß einer
bevorzugten Variante der Erfindung weist ein in Strömungsrichtung
des Fluids in dem Zuführrohr an einem ersten Fluidauslass
an dem Zuführrohr vorgesehener Auslassstutzen einen mit
dem Fluidauslass gekoppelten und zumindest abschnittweise schräg
entgegen der Strömungsrichtung des Fluids in dem Zuführrohr
ausgerichteten Rohrabschnitt auf, der direkt oder mittelbar mit
der Auslasseinheit gekoppelt ist, die wenigstens einen horizontal
ausgerichteten Auslass aufweist, welcher dicht unter der Decke des
Speicherbehälters angeordnet ist. Da wenigstens ein horizontal
ausgerichteter Auslass der Auslasseinheit dicht unter der Decke des
Speicherbehälters angeordnet ist, kann das wärmste
Fluid immer horizontal in den obersten Speicherbereich geladen werden.
Durch die horizontale Einspeisung werden zudem Vermischungen dieses
Fluids mit geringer temperiertem Fluid innerhalb des Speicherbehälters
besonders gut verhindert. Zudem wird durch die erfindungsgemäße
Anordnung bei voll entladenem Speicher im oberen Speicherbereich
eine warme Schicht aufgebaut, wodurch bei der Wasserentnahme immer
sofort das wärmste Fluid zur Verfügung steht.
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Entsprechend
einer günstigen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
ist an einem in Strömungsrichtung des Fluids in dem Zuführrohr
liegenden Ende des Zuführrohrs eine weitere Auslasseinheit
mit wenigstens einem horizontal ausgerichteten Auslass vorgesehen.
Hierdurch kann verhindert werden, dass am unteren Ende des Beladers
ein vertikaler Strahl austritt, der eine Durchmischung und Zerstörung
der Temperaturschichtung im Speicher verursachen würde.
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Es
ist besonders von Vorteil, wenn der wenigstens eine horizontal ausgerichtete
Auslass der Auslasseinheit, welche sich dicht unter der Decke des
Speicherbehälters befindet, und/oder der Auslasseinheit
am Ende des Zuführrohrs Mittel zur Verringerung der Geschwindigkeit
des Beladestroms aufweist. Hierdurch kann das jeweilige Beladefluid langsam
in das Innere des Speicherbehälters eingeleitet werden,
wodurch zusätzlich ungewollte Vermischungen mit anders
temperiertem Fluid verhindert werden können.
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Als
Mittel zur Verringerung der Geschwindigkeit des Beladestroms können
eine Beladetasse oder mehrere Rohrschenkel vorgesehen sein. Durch
diese Mittel kann sich das Beladefluid gut nach mehreren Seiten
verteilen, wodurch die Geschwindigkeit des Beladestroms herabgesetzt
wird und die Einschichtung des Fluids kaum Vermischungen innerhalb
des Speicherbehälters verursacht.
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Gemäß einer
möglichen Ausführungsvariante der vorliegenden
Erfindung weist das Zuführrohr in dem mittleren Bereich
des Speicherbehälters mehrere über die Höhe
des Zuführrohres verteilte Fluidauslässe auf.
Somit kann das Beladefluid entsprechend seiner Temperatur in unterschiedlichen
Auslassebenen in den Speicherbehälter eingeleitet werden.
Die Einschichtung des erwärmten Fluids erfolgt hierbei
in die jeweilige Temperaturschicht in dem Speicherbehälter,
wobei im Wesentlichen keine Vermischung mit anders, insbesondere
tiefer temperiertem Speicherfluid im Schichtenspeicher erfolgt.
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In
einem weiteren, ebenfalls vorteilhaften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind mehrere parallele Zuführrohre
in dem Speicherbehälter für verschiedene Speicherbereiche
vorgesehen. Somit kann das Beladefluid entsprechend seiner Temperatur über
die unterschiedlichen Zuführrohre in unterschiedliche Speicherbereiche
des Speicherbehälters geleitet werden.
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Vorzugsweise
weist hierbei die Beladeeinrichtung wenigstens einen Sensor und
ein mit dem Sensor gekoppelte Regeleinrichtung für eine
Auswahl des Zuführrohres auf. Hierdurch kann die Wahl des
Zuführrohres entsprechend der Beladetemperatur von der
Regeleinrichtung vorgenommen werden.
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In
einem weiteren günstigen Beispiel der vorliegenden Erfindung
weist die erfindungsgemäße Beladeeinrichtung mehrere,
in verschiedene Richtungen von dem Zuführrohr abgehende
Schenkel auf. Auf diese Weise kann ausgehend von dem in das Speicherinnere
gerichteten Zuführrohr eine besonders gute Fluidverteilung
innerhalb des Speicherbehälters nach allen Seiten realisiert
werden.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Merkmale
und Vorteile werden im Folgenden anhand der Figuren der Zeichnung näher
erläutert, wobei
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1 schematisch
eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Beladeeinrichtung mit über die Höhe verteilten
Fluidauslässen mit winkligen Auslassstutzen und einer unter
der Decke des Speicherbehälters vorgesehenen Auslasseinheit zeigt;
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2 schematisch
eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Beladeeinrichtung mit einfachen, über die Höhe
verteilten Fluidauslässen und einer unter der Decke des Speicherbehälters
vorgesehenen Auslasseinheit zeigt;
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3 schematisch
ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Beladeeinrichtung
mit über die Höhe verteilten Fluidauslässen
mit waagerecht ins Speicherinnere führenden Auslassstutzen
und einer unter der Decke des Speicherbehälters vorgesehenen
Auslasseinheit zeigt;
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4 schematisch
ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Beladeeinrichtung mit über die Höhe verteilten
Fluidauslässen mit schräg in das Speicherinnere
führenden Auslassstutzen und einer unter der Decke des
Speicherbehälters vorgesehenen Auslasseinheit zeigt;
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5 schematisch
eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen
Beladeeinrichtung mit über die Höhe verteilten
Fluidauslässen mit winkligen Auslassstutzen, einer Auslasseinheit unter
der Decke des Speicherbehälters und einer Auslasseinheit
am Ende des Zuführrohrs zeigt;
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6 schematisch
eine weitere mögliche Variante der erfindungsgemäßen
Beladeeinrichtung mit mehreren, parallel in das Speicherinnere führenden
Zuführrohren zeigt;
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7 schematisch
eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Beladeeinrichtung mit über die Höhe verteilten
Fluidauslässen mit mehreren Schenkeln, mehreren Auslasseinheiten unter
der Decke des Speicherbehälters und einer Auslasseinheit
am Ende des Zuführrohrs zeigt;
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8 schematisch
noch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Beladeeinrichtung mit über die Höhe verteilten
Fluidauslässen mit mehreren Schenkeln, mehreren Auslasseinheiten unter
der Decke des Speicherbehälters und mehreren Auslasseinheiten
am Ende des Zuführrohrs zeigt;
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9 schematisch
eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Beladeeinrichtung mit drei Schenkeln zeigt;
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10 schematisch
eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beladeeinrichtung
mit vier Schenkeln zeigt;
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11 schematisch
eine Ansicht von unten auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beladeeinrichtung
mit einer Beladetasse am unteren Auslass und drei Beladetassen an
der Speicherdecke zeigt; und
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12 schematisch
eine Ansicht von unten auf eine mögliche Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Beladeeinrichtung mit drei
Beladetassen am unteren Auslass und drei Beladetassen an der Speicherdecke
zeigt.
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1 zeigt
schematisch eine mögliche Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen, in verschiedene Bereiche unterteilten
Beladeeinrichtung 100. Die Beladeeinrichtung 100 weist
ein Zuführrohr 3 auf, in welches warmes Fluid
entsprechend der mit dem Pfeil A gekennzeichneten Beladerichtung
von oben eingebracht wird. Obwohl die folgenden Erläuterungen
der Erfindung jeweils anhand einer Beladung eines Schichtenspeichers
von oben beschrieben sind, kann die vorliegende Erfindung bei exakt
umgekehrten Verhältnissen auch bei einer Beladung eines Schichtenspeichers
von unten angewendet werden. Hierzu sind jeweils die in den Figuren
gezeigten Anordnungen lediglich um 180° zu drehen.
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An
dem Zuführrohr 3, welches in der Ausführungsform
von 1 an seinem unteren Ende 21 offen ist,
sind seitlich über die Höhe des Zuführrohres 3 verteilt
mehrere Fluidauslässe 5 an dem Zuführrohr 3 vorgesehen.
Die Fluidauslässe 5 münden jeweils in Auslassstutzen 60 oder 7,
welche wiederum Stutzenauslässe 4 aufweisen, über
welche das Beladefluid in einen Speicherbehälter 2 geleitet
werden kann.
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An
dem unteren Bereich des Zuführrohres 3 sind in
der Darstellung von 1 drei Fluidauslässe 5 mit
Auslassstutzen 60 dargestellt. Tatsächlich können
jedoch deutlich mehr als drei Fluidauslässe 5 oder
auch weniger als drei Fluidauslässe 5 erfindungsgemäß vorgesehen
werden. Die Auslassstutzen 60 weisen in der in 1 gezeigten
Anordnung jeweils einen mit dem Fluidauslass 5 an dem Zuführrohr 3 gekoppelten
und schräg entgegen der Strömungsrichtung A des
Fluids in dem Zuführrohr 3 ausgerichteten Rohrabschnitt 9 auf, an
welchen sich ein waagerecht in den Speicherbehälter 2 führender Stutzenauslass 4 direkt
anschließt. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsvarianten
der Erfindung kann anstelle des schrägen Rohrabschnitts 9 auch
ein zumindest abschnittweise schräger Rohrabschnitt verwendet
werden. Des Weiteren kann sich der waagerechte Stutzenauslass 4 sowohl
direkt als auch mittelbar an den schrägen Rohrabschnitt 9 anschließen.
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Durch
die entgegen der Strömungsrichtung A des Fluids in dem
Zuführrohr 3 ausgerichtete bzw. geknickte Ausbildung
der Auslassstutzen 60 ist die Höhe des Stutzenauslasses 4,
durch welchen das Beladefluid letztlich in das Speicherinnere geleitet wird,
zu der Höhe des Fluidauslasses 5 an dem Zuführrohr 3 entgegen
der Strömungsrichtung A des Fluids in dem Zuführrohr 3 versetzt.
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An
dem in Strömungsrichtung A des Fluids im Zuführrohr 3 ersten
Fluidauslass 5 an dem Zuführrohr 3 ist
ein Auslassstutzen 7 vorgesehen. Der Auslassstutzen 7 weist
einen schräg entgegen der Strömungsrichtung A
des Fluids in dem Zuführrohr 3 ausgerichteten
Rohrabschnitt 10 auf, welcher in anderen Ausführungsvarianten
der vorliegenden Erfindung auch zumindest abschnittweise schräg
ausgebildet sein kann. An den schrägen Rohrabschnitt 10 ist
ein entgegen der Strömungsrichtung A des Fluids in dem Zuführrohr 3 ausgerichteter
vertikaler Rohrabschnitt 11 gekoppelt. Der vertikale Rohrabschnitt 11 kann
in anderen Ausführungsvarianten der Erfindung auch weggelassen
werden.
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In
der in 1 dargestellten Ausführungsvariante der
Erfindung führt der vertikale Rohrabschnitt 11 des
Auslassstutzens 7 direkt in eine Auslasseinheit 12,
die in der Ausführungsvariante von 1 in Form
einer Beladetasse 16 ausgebildet ist. Die Auslasseinheit 12 befindet
sich dicht unter der Decke 13 des Speicherbehälters 2.
Durch die Auslasseinheit 12 kann somit dicht unter der
Decke 13 des Speicherbehälters 2 das
wärmste Beladefluid horizontal in die oberste Ebene des
Speicherbehälters 2 eingebracht werden. Durch
die horizontale Einleitung kommt es nahezu zu keinen Vermischungen
mit niedriger temperiertem Fluid. Somit wird Fluid, das eine höhere Temperatur
als das Fluid im Speicher besitzt, immer direkt in den obersten
Bereich des Speicherbehälters 2 eingeschichtet.
Auch bei voll entladenem Speicher wird hierdurch im oberen Speicherbereich
eine warme Schicht aufgebaut. Dadurch steht bei einer Fluidentnahme
immer sofort das wärmste Fluid zur Verfügung.
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2 zeigt
schematisch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen,
in verschiedene Bereiche unterteilten Beladeeinrichtung 101. Die
Beladeeinrichtung 101 weist im Vergleich zu der in 1 dargestellten
Beladeeinrichtung 100 einfache, direkt aus dem Zuführrohr 3 abgehende
Fluidauslässe 5 auf, durch welche das in das Zuführrohr 3 ein strömende
Fluid direkt in den Speicherbehälter 2 ausströmen
kann. Die Fluidauslässe 5 sind über einen
mittleren Bereich des Zuführrohrs 3 verteilt an diesem
angeordnet. Hinsichtlich der weiteren Merkmale der Beladeeinrichtung 101 wird
auf die obige Beschreibung der entsprechenden Teile der Beladeeinrichtung 100 verwiesen.
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3 zeigt
schematisch eine weitere mögliche Ausführungsvariante
einer erfindungsgemäßen Beladeeinrichtung 102 mit über
die Höhe des Zuführrohrs 3 verteilten
Fluidauslässen 5 und einer Auslasseinheit 12 unter
der Decke 13 des Speicherbehälters 2.
An den Fluidauslässen 5 sind jeweils waagerecht
in den Speicherbehälter 2 führende, einfache Auslassstutzen 61 mit
Stutzenauslässen 4 vorgesehen. Hinsichtlich der
weiteren Merkmale der Beladeeinrichtung 102 wird auf die
obige Beschreibung zu der Beladeeinrichtung 100 verwiesen.
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4 zeigt
schematisch noch eine weitere Ausführungsvariante einer
erfindungsgemäßen Beladeeinrichtung 103 mit über
die Höhe des Zuführrohrs 3 verteilten
Fluidauslässen 5 und einer Auslasseinheit 12 unter
der Decke 13 des Speicherbehälters 2. An
den Fluidauslässen 5 sind schräg in den Speicherbehälter 2 führende
Auslassstutzen 62 vorgesehen, wobei der Austritt des Fluids
in den Speicherbehälter 2 über die Stutzenauslässe 4 an den
Auslassstutzen 62 erfolgt. Hinsichtlich der übrigen
Merkmale der Beladeeinrichtung 103 wird auf die obige Erläuterung
der entsprechenden Merkmale der Beladeeinrichtung 100 verwiesen.
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Die
beispielhaft gezeigten Ausführungsformen von erfindungsgemäßen
Beladeeinrichtungen 100, 101, 102 und 103 zeigen,
dass die Form und Anordnung der im mittleren Bereich des Zuführrohrs 3 der
jeweiligen Beladeeinrichtungen vorgesehenen Auslassstutzen grundsätzlich
variabel ist. Wie gezeigt, lassen sich verschiedenste Konstruktionen
verwenden. So muss der verwendete Stutzenauslass 4 nicht
unbedingt waagerecht in das Speicherinnere des Speicherbehälters 2 führen,
sondern kann grundsätzlich auch schräg oder senkrecht
zu der Strömungsrichtung A des Fluids in dem Zuführrohr 3 in
den Speicherbehälter 2 gerichtet sein.
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5 zeigt
schematisch eine weitere mögliche Ausführungsvariante
einer erfindungsgemäßen unterteilten Beladeeinrichtung 104.
Die Beladeeinrichtung 104 unterscheidet sich von der Beladeeinrichtung 100 aus 1 im
Wesentlichen darin, dass bei der Beladeeinrichtung 104 das
Zuführrohr 3 nicht unterhalb des letzten Auslassstutzens 60 offen
ist sondern sich an dem in Strömungsrichtung A des Fluids
in dem Zuführrohr 3 liegenden Ende 14 des Zuführrohrs 3 eine
Auslasseinheit 15 befindet, an welcher wenigstens ein horizontal
ausgerichteter Auslass vorgesehen ist. In der in 2 dargestellten Ausführungsform
der Erfindung ist die Auslasseinheit 15 in Form einer Beladetasse 16 ausgebildet,
durch welche das Beladefluid gleichmäßig nach
allen Seiten austreten kann. Entsprechend tritt am unteren Ende
des Beladers kein vertikaler Strahl aus, der eine Durchmischung
und Zerstörung der Temperaturschichtung im Speicher verursachen
würde.
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Anstelle
der in den 1 bis 5 als Auslasseinheit 12 verwendeten
Beladetasse 16 bzw. anstelle der als Auslasseinheit 15 verwendeten
Beladetasse 16 kann in anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eine Konstruktion mit mehreren Rohrschenkeln
verwendet werden, über welche das jeweilige Fluid horizontal
in den Speicherbehälter 2 eingeleitet werden kann.
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6 zeigt
schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen kombinierten Beladeeinrichtung 105.
Im Gegensatz zu den in den 1 bis 5 dargestellten
Ausführungsformen der Erfindung werden bei der Beladeeinrichtung 105 mehrere
parallele Zuführrohre 3, 30, 300 vertikal
in dem Speicherbehälter 2 vorgesehen. Die voneinander
getrennten Zuführrohre 3, 30, 300 sind
jeweils für verschiedene Speicherbereiche bzw. für
die Einschichtung von Beladefluid mit unterschiedlicher Temperatur
ausgeführt. Das Beladefluid wird entsprechend der mit dem
Pfeil A gekennzeichneten Beladerichtung in das Rohrsystem eingebracht.
Dabei bestimmt wenigstens ein Sensor 22 die Temperatur
des Beladefluids. Entsprechend der Temperatur des Beladefluids wird
durch eine mit dem Sensor 22 gekoppelte Regeleinrichtung 20 bestimmt, in
welches der Zuführrohre 3, 30, 300 das
Beladefluid geleitet wird. Obwohl in der Darstellung in 6 nur drei
Zuführrohre 3, 30, 300 gezeigt
sind, können in anderen Ausführungsvarianten der
vorliegenden Erfindung auch mehr als drei oder weniger als drei
Zuführrohre mit ein oder mehreren Fluidauslässen 5 verwendet
werden.
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So
kann ein erstes Zuführrohr, wie das Zuführrohr 3 in 6,
dazu dienen, über einen Auslasseinheit 12, deren
Merkmale mit der Auslasseinheit 12 aus 1 vergleichbar
sind und worauf hiermit Bezug genommen wird, das wärmste
Fluid in den obersten Bereich des Schichtenspeichers horizontal
einzuleiten.
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Des
Weiteren kann über wenigstens ein weiteres Zuführrohr 30 Beladefluid
entsprechend seiner Temperatur in eine entsprechende Schichthöhe
in den Speicherbehälter 2 eingebracht werden.
Die an dem Zuführrohr 30 vorgesehenen Auslassstutzen 60 sind
hierbei mit den Auslassstutzen 60 aus den 1 und 5 vergleichbar,
weshalb hinsichtlich der Beschreibung dieser Auslassstutzen 60 hiermit
auf die Beschreibung von 1 bzw. 5 Bezug
genommen wird. Grundsätzlich kann jedoch auch ein anderer
Auslassstutzen verwendet werden, wenn durch diesen gewährleistet
wird, dass der Stutzenauslass 4 des Auslass stutzens hinsichtlich
seiner Höhe zu der Höhe des Fluidauslasses 5 an
dem Zuführrohr 3 entgegen der Strömungsrichtung
A des Fluids in dem Zuführrohr 3 versetzt ist
und der Stutzenauslass 4 waagerecht in den Speicherbehälter 2 führt.
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Mit
Hilfe des Zuführrohres 300 der Beladeeinrichtung 105 aus 6 kann
ferner am unteren Ende 14 des Zuführrohres 3 verbleibendes
Beladefluid horizontal in den unteren Bereich des Speicherbehälters 2 eingeleitet
werden, wodurch verhindert wird, dass vertikale Strahlen am unteren
Ende des Beladers austreten, die eine Durchmischung und Zerstörung
der Temperaturschichtung im Speicher bewirken würden.
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Anstelle
der Zuführungen 3, 30, 300 können auch
einzelne herkömmliche Belader, wie Beladetassen oder Consens-Belader,
eingesetzt werden, die eine Fluidzuführung zu den einzelnen
Bereichen des Speichers ermöglichen.
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7 zeigt
schematisch eine mögliche Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Beladeeinrichtung 106,
wobei von dem Zuführrohr 3 jeweils mehrere Schenkel
in unterschiedlichen Richtungen in den Speicherbehälter 2 führen.
Die einzelnen Schenkel weisen jeweils über die Höhe
des Zuführrohrs 3 verteilte Fluidauslässe 5 mit
daran vorgesehenen winkligen Auslassstutzen 60 sowie jeweils eine
Auslasseinheit 12 unter der Decke 13 des Speicherbehälters 2 auf.
In dem in 7 gezeigten Beispiel ist an
dem unteren Ende 14 des Zuführrohrs 3 nur
eine Auslasseinheit 15 in Form einer Beladetasse 16 vorgesehen.
Hinsichtlich der übrigen Merkmale der Beladeeinrichtung 106 wird
auf die entsprechenden Merkmale der jeweiligen Teile der Vorrichtung der
Beladeeinrichtung 100, die oben beschrieben ist, verwiesen.
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8 zeigt
schematisch noch eine weitere mögliche Ausführungsvariante
einer erfindungsgemäßen Beladeeinrichtung 107,
welche grundsätzlich ähnlich wie die Beladeeinrichtung 106 aus 7 aufgebaut
ist, so dass im Wesentlichen auf die jeweiligen Beschreibungen der
Merkmale der Beladeeinrichtung 106 aus 7 verwiesen
werden kann. Im Unterschied zu der Beladeeinrichtung 106 aus 7 weist
die Beladeeinrichtung 107 aus 8 mehrere Auslasseinheiten 15 am
unteren Ende 14 des Zuführrohrs 3 auf.
Als Auslasseinheiten 15 wurden in der Ausführungsform
von 8 Beladetassen 16 gewählt. Die
Beladetassen 16 sind mit dem Zuführrohr 3 über
in dem Beispiel verwendete winklige Schenkel 17 verbunden.
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9 zeigt
schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Beladeeinrichtung in der Draufsicht, wobei die Beladeeinrichtung
von 9 drei in verschiedene Rich tungen führende Schenkel
mit drei Beladetassen 16 unter der Decke 13 der
Beladeeinrichtung aufweist.
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10 zeigt
schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Beladeeinrichtung in der
Draufsicht, wobei bei der Beladeeinrichtung aus 10 vier
von dem Zuführrohr 3 in verschiedene Richtungen
weggehende Schenkel vorgesehen sind, die unter der Decke 13 der
Beladeeinrichtung in Beladetassen 16 münden. Zur
Verbindung des Zuführrohrs 3 mit den Beladetassen 16 in den
Ausführungsformen von 9 und 10 können
beispielsweise Auslassstutzen 7, wie in den vorangegangenen
Figuren gezeigt, verwendet werden.
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11 zeigt
schematisch noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Beladeeinrichtung in einer Ansicht
von unten, wobei die Beladeeinrichtung drei nach unterschiedlichen
Seiten ausgerichtete Schenkel aufweist, an welchen unter der Speicherdecke 13 drei
Beladetassen vorgesehen sind und wobei die Beladeeinrichtung am
unteren Ende 14 des Zuführrohrs 3 eine
Beladetasse 16 aufweist.
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12 zeigt
ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen
Beladeeinrichtung in einer Ansicht von unten, wobei sowohl unter
der Speicherdecke 13 als auch am unteren Ende 14 des
Zuführrohrs 3 jeweils drei Beladetassen 16 vorgesehen
sind, welche einander in der Darstellung von 12 überdecken. Die
Verbindung von dem Zuführrohr 3 zu den Beladetassen 16 wird
in 12 über winklige Rohrschenkel 17, 18, 19 realisiert.
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Es
versteht sich, dass die oben gezeigten Ausführungsvarianten
der vorliegenden Erfindung mit mehreren von dem Zuführrohr 3 abgehenden Schenkeln
rein beispielhaft sind, wobei durchaus auch mehr als vier von dem
Zuführrohr 3 abgehende Schenkel vorgesehen werden
können, wenn dies notwendig ist.
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Die
erfindungsgemäße Beladeeinrichtung 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 eignet
sich prinzipiell für den Einsatz bei allen thermischen
Speichern mit Schichtenbeladevorrichtungen. Insbesondere kann die
erfindungsgemäße Beladeeinrichtung 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 bei
großen Speichern mit einem Volumen von bis zu 10.000 m3 eingesetzt werden. Darüber hinaus
ist die Beladeeinrichtung 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 aber auch
für häusliche Puffer-Schichtenspeicher oder in Kombi-Schichtenspeichern
unter Nutzung von Solarenergie einsetzbar. Die erfindungsgemäße
Beladeeinrichtung 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 ist ferner
für große Tank- und Erdbeckenspeicher für Wohn-
oder Bürokomplexe, aber auch für Krankenhäuser,
Seniorenheime oder Studentenwohnheime besonders gut geeignet. Mit
Hilfe der Beladeeinrichtung 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 lassen sich
große Pufferspeicher mit Pufferzeiten von einem Tag bis
einer Woche (Kurzzeit-Wärmespeicher) ausrüsten.
Ferner kann die Beladeeinrichtung 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 für
einen Monatsspeicher mit Speicherzyklen von mehreren Wochen genutzt
werden. Es ist jedoch auch möglich, die Beladeeinrichtung 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 in Langzeit-Wärmespeichern
mit langen Speicherzyklen von einem halben Jahr oder mehr zu verwenden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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