DE102009000619B3

DE102009000619B3 - Tank

Info

Publication number: DE102009000619B3
Application number: DE102009000619A
Authority: DE
Inventors: Roland Heinzen; Ulrike Dr. Jordan; Klaus Prof. Dr. Vajen; Claudius Wilhelms; Michael Krause
Original assignee: Universitaet Kassel
Current assignee: Universitaet Kassel
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-02-05
Also published as: WO2010089317A3; WO2010089317A2

Abstract

In einen Tankkörper (6) des Tanks ist ein Einsatz (12) einsetzbar. Der Einsatz verfügt über einen Speicherbehälter (20) sowie Leitungen (21 bis 24) mit Anschlüssen (29 bis 32), über welche eine Kammer (4) in dem Tankkörper (6) und eine Kammer (5) in dem Speicherbehälter (20) separat mit den Fluiden (2; 3) befüllbar sind und die Fluide (2; 3) separat aus den Kammern (4; 5) entnehmbar sind. Vorzugsweise ist der Speicherbehälter (20) an zwei Fixierelementen (18, 19) gehalten, so dass der Speicherbehälter (20) auch in zumindest teilweise entleertem Zustand in Längsrichtung gestreckt bleibt. Der erfindungsgemäße Tank (1) findet Einsatz insbesondere in Verbindung mit einem Absorber, einem Regenerator, einer Heizeinrichtung, einer Kühleinrichtung, einer Entfeuchtungseinrichtung oder einer Solaranlage.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Tank mit einem Tankkörper zur Bevorratung eines Fluids. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Einsatz für einen Tank. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Tanks.
STAND DER TECHNIK
DE 1 811 785 U offenbart einen Heizöltank für industrielle oder private Nutzung. Der Heizöltank beinhaltet einen chemisch resistenten flexiblen Hohlkörper, der durch eine Öffnung eines Tankkörpers des Heizöltanks einführbar ist. Der flexible Hohlkörper dient der Abdichtung des Heizöltankes, so dass der Tankkörper selbst aus Einzelteilen zusammengeschraubt oder vernietet werden kann und für sich genommen undicht sein kann. Der Tankkörper soll durch Zwischenschaltung des flexiblen Hohlkörpers nicht mit den aggressiven Medien in Verbindung treten. Somit erfolgt für den Heizöltank über den Tankkörper lediglich eine mechanisch stabile Abstützung, während die Aufnahme der chemischen aggressiven Flüssigkeiten durch den flexiblen Hohlkörper erfolgt. Eine Verbindung zwischen Tankkörper und flexiblen Hohlkörper erfolgt über einen Bördelring zum Umbördeln des flexiblen Hohlkörpers oder eines Füllstutzens desselben und über einen Klemmring zum Fixieren des Hohlkörpers an dem Tankkörper.
Auch DE 1 845 787 U betrifft die Auskleidung eines Tankkörpers eines Heizöltanks mit einem flexiblen Hohlkörper, hier eine Kunststoffblase. Zur Befestigung besitzt die Kunststoffblase einen Dom mit einem Domkragen, der zwischen dem Domflansch und dem Domdeckel des Tankkörpers festgeklemmt wird.
DE 25 27 270 A1 spricht für derartige Auskleidungen eines Tankkörpers das Problem an, dass Beschädigungen des Tragkörpers und Reibung und Verschleiß zwischen Tragkörper und Auskleidung bei einem Transport des Tankes zu Beschädigungen der Auskleidung führen können, die letztendlich eine Undichtigkeit des Tanks zur Folge haben können. Zur Abhilfe schlägt die Druckschrift vor, einen mit einem komprimierbaren Gas gefüllten federnden Sack als Puffer zwischen die Auskleidung und den Tankkörper zwischenzuordnen, welcher dynamische Beaufschlagungen abfedern kann und Relativbewegungen zwischen Tragkörper und Auskleidung ermöglichen kann.
Andererseits sind nicht gattungsgemäße Behältnisse wie beispielsweise Flaschen, Kartons oder Fässer bekannt, die der Aufnahme von Getränken dienen. In diesen erfolgt eine Auskleidung eines Tragkörpers mit einer Art Blase, unter Umständen mit einer gasgefüllten Isolationsschicht, vgl. DE 42 11 534 A1 , DE 32 46 888 A1 , DE 10 2004 054 272 A1 und DE 29 08 654 A1 .
Die ebenfalls nicht gattungsgemäße Druckschrift DE 43 10 673 A1 offenbart ein entsprechendes Behältnis für den Transport und die Lagerung lösemittelhaltiger Flüssigkeiten wie Farben und Lacke oder für pastöse Ausgangsstoffe für aushärtbare Kunststoffe. Ein Tragkörper bildet eine redundante dichtende Schicht für den Fall, dass die Auskleidung des Behälters beschädig ist.
Die ebenfalls nicht gattungsgemäße Druckschrift DE 196 00 530 C2 betrifft einen doppelwandigen Beutel für Flüssigkeiten wie Blut, Blutplasma, Flüssignahrung für Sportler, Lösungen, Suspensionen und Emulsionen zur klinischen Ernährung. Eine erste Hülle des Beutels ist lichtundurchlässig ausgebildet, während die zweite Hülle transparent und flüssigkeitsdicht ausgebildet ist. Durch Beschädigung der lichtundurchlässigen Hülle können von den Hüllen begrenzte Kammern miteinander verbunden werden mit dann gemeinsamer Entnahme der Flüssigkeit aus beiden Kammern durch eine einzige Öffnung.
FR 2 333 700 A1 offenbart einen Behälter für den Transport von Mineralölen zu Wasser. Der Behälter besitzt einen äußeren, zylinderförmigen metallischen Außenbehälter, in welchen von oben radial außenliegend ein kurzer Zulauf einmündet sowie diametral gegenüberliegend ein sich bis in den Bodenbereich des Außenbehälters hineinreichender Ablauf einmündet. Ein Deckel des metallischen Außenbehälters bildet einen zylindrischen Hals aus mit einem kreisringförmigen Flansch. Unter Zwischenschaltung eines metallischen Füllstücks wirkt der Flansch des Halses zusammen mit einem entsprechenden Flansch eines metallischen Deckels. Zwischen Hals und Füllstück ist an dem Außenbehälter ein Innenbehälter gehalten, der als flexibler Speicherbehälter ausgebildet ist und ein entsprechend seinem Füllstand veränderbares Volumen besitzt, so dass das Verhältnis der Volumina, die einerseits zwischen Außenbehälter und Innenbehälter sowie andererseits in dem Innenbehälter gebildet sind, veränderlich ist. In den Deckel mündet ein Zu- und Ablauf des flexiblen Innenbehälters ein, wobei eine zentral den Deckel durchsetzende Leitung sich bis in den Bodenbereich des flexiblen Innenbehälters erstreckt. Diese Leitung ist ebenfalls im Bereich der Flansche und des Füllstücks an dem metallischen Außenbehälter abgestützt.
US 3,658,080 A (offenbart einen unterirdischen Doppeltank mit einem starren Außenbehälter, welcher über Zu- und Abführleitungen verfügt. Der Außenbehälter besitzt mittig im Bereich seiner Oberseite eine Öffnung, in welche ein Einsatz einsetzbar ist. Eine Verbindung zwischen Einsatz und Außenbehälter erfolgt über eine Verschraubung derselben miteinander. Der Einsatz bildet eine Kammer oder einen Innenbehälter mit einer flexiblen Wandung. Der Einsatz besitzt ein sich bis in den Bodenbereich des Innenbehälters sowie des Außenbehälters erstreckendes Füllrohr, welches verteilt entlang seiner Länge mehrere Austrittsöffnungen besitzt. Weiterhin erstrecken sich zentral in dem Einsatz zwei koaxiale Leitungen, wobei eine innere Leitung mit einer Pumpe verbunden ist, während eine Zufuhr einer Flüssigkeit zu dem Innenbehälter über den Zwischenraum zwischen der äußeren Leitung und der inneren Leitung erfolgt.
DE 33 23 775 A1 offenbart einen formstabilen Tank mit darin angeordnetem flexiblem Speicherbehälter, wobei der Füllstand von Tank und Speicherbehälter jeweils über separate Zuführleitungen und Abführleitungen verändert werden kann.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tank vorzuschlagen, der erweiterte Einsatzmöglichkeiten besitzt. Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Einsatz vorzuschlagen, mit welchem die Einsatzmöglichkeiten eines bestehenden Tanks vergrößert werden können. Schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Verwendung eines Tanks vorzuschlagen.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit einem Tank gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Tanks ergeben sich entsprechend den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 10. Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe stellt ein Einsatz gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 11 dar. Weitere Ausgestaltungen eines derartigen erfindungsgemäßen Einsatzes sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche 12 bis 18 definiert. Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe stellt eine Verwendung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 19 dar. Weitere Ausgestaltungen einer derartigen Verwendung ergeben sich entsprechend den abhängigen Patentansprüchen 20 und 21.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß besitzt der Tank einen Tankkörper, in welchem ein erstes Fluid bevorratet werden kann. Hierbei kann der Tankkörper an sich dicht und mechanisch eigensteif ausgebildet sein oder, grundsätzlich wie für den eingangs erläuterten Stand der Technik, mit einem mechanischen Tragkörper und einer Auskleidung ausgebildet sein. Ebenfalls möglich ist der Einsatz eines flexiblen Tankkörpers.
Erfindungsgemäß ist zumindest zeitweise der Tankkörper nicht vollständig mit dem ersten Fluid gefüllt. Vielmehr ist in dem Tankkörper ein faltbarer Speicherbehälter angeordnet, der beispielsweise mit einer Folie gebildet ist. Infolge der faltbaren oder flexiblen Eigenschaften des Speicherbehälters besitzt dieser Speicherbehälter ein variables Speichervolumen. In diesem variablen Speichervolumen kann ein weiteres Fluid gespeichert werden, was separat, also ohne Durchmischung der Fluide, von dem ersten Fluid in dem Tankkörper erfolgt. Insbesondere sind in dem Tank zwei Kammern gebildet, wobei die erste Kammer mit dem Zwischenraum zwischen dem Tankkörper und dem Speicherbehälter gebildet ist und die zweite Kammer mit dem Innenraum des flexiblen Speicherbehälters. Das Verhältnis der Volumina der beiden genannten Kammern kann abhängig sein von dem Speichervolumen des Speicherbehälters, also dem Grad des Endfaltens oder Zusammenfaltens des Speicherbehälters, womit sich einerseits die erste Kammer verkleinert oder vergrößert und die zweite Kammer vergrößert oder verkleinert. Um die in dem Tank gespeicherten unterschiedlichen Fluide benutzen zu können, ist in dem erfindungsgemäßen Tank weiterhin mindestens eine Einrichtung vorgesehen, über welche eine getrennte Entnahme des Fluids aus dem Tankkörper, also der ersten genannten Kammer, sowie des weiteren Fluids aus dem Speicherbehälter, also der zweiten Kammer, möglich ist. Der erfindungsgemäße Tank stellt somit eine kompakte Anordnung für die Speicherung von zwei Fluiden dar, für die üblicherweise gemäß dem Stand der Technik zwei separate und räumlich voneinander getrennte Tanks Einsatz finden.
Unter einem ”faltbaren Speicherbehälter” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein in seiner Kontur veränderbarer Speicherbehälter jedweder Gestaltung verstanden, der somit nicht eigensteif ausgebildet ist, sondern beispielsweise flexibel, verformbar oder elastisch.
Gemäß der Erfindung ist der Speicherbehälter durch mindestens eine Fixierung gehalten, wobei der Fixierort unabhängig von der Größe des variablen Speichervolumens beliebig gewählt werden kann, insbesondere im Bodenbereich, Seitenbereich oder Deckenbereich oder an einem Träger innerhalb des Tankkörpers. Hierbei stellt die Fixierung einen Fixpunkt dar, damit auch nach langer Betriebszeit des Tanks ein definierter Bezugspunkt des Speicherbehälters vorhanden ist. Beispielsweise kann eine derartige Fixierung beabstandet von dem Boden angeordnet sein, so dass für einen zumindest teilweise zusammengefalteten, entleerten Speicherbehälter der Speicherbehälter nach unten hängt. Im Gegensatz zu einem gefaltet und unter Umständen verwunden auf dem Boden liegenden Speicherbehälter, der unter Umständen erst unter Überwindung einer Reibung zwischen umgeklappten, gefalteten Bereichen des Speicherbehälters und dem Tragkörper entfaltbar ist, kann ein derart ”aufgehängter” Speicherbehälter eine einfache Befüllung mit wunschgemäßer Entfaltung des Speicherbehälters gewährleisten.
Der Aspekt des Befüllens und des einfachen Entfaltens kann gefördert werden in dem Fall, dass der Speicherbehälter an zwei Fixierungen gehalten ist, die zwei voneinander beabstandete Bereiche des Speicherbehälters räumlich beabstandet halten oder fixieren. Durch zwei derartige Fixierungen kann der Speicherbehälter an einem Umfalten, Zusammenrollen oder Ähnlichem gehindert werden, da die Fixierungen eine Achse vorgeben, entlang welcher der Speicherbehälter sich zwingend erstrecken muss. Hierbei kann der Speicherbehälter entlang dieser Achse gespannt sein oder sich kurvenförmig zwischen den Fixierungen erstrecken oder zwischen diesen erstrecken. Mit einem Befüllen des Speicherbehälters erfolgt dann eine Vergrößerung der Dimension des Speicherbehälters vorrangig quer zu der Achse zwischen den Fixierungen. Möglich ist auch, dass der Abstand der Fixierungen bereits ungefähr der zugeordneten Dimension des Speicherbehälters in vollständig gefülltem Zustand entspricht.
Erfindungsgemäß ist der Speicherbehälter von einem Tragelement durchsetzt. Mit dem Tragelement kann die mindestens eine Fixierung des Speicherbehälters gebildet sein. Vorzugsweise erstreckt sich das Tragelement von einer Seite des Speicherbehälters durch den Speicherbehälter hindurch bis zur anderen Seite des Speicherbehälters, wobei an beiden Kontaktpunkten mit dem Speicherbehälter eine Fixierung gebildet ist. Das Tragelement kann dann der Fixierung der zwei Bezugspunkte des Speicherbehälters dienen, wodurch auch eine Ausrichtung des Speicherbehälters in den Tankkörper vorgegeben werden kann. Darüber hinaus kann über das Tragelement auch eine Befestigung des Speicherbehälters an dem Tankkörper erfolgen.
Dadurch, dass das Tragelement den Speicherbehälter durchsetzt, können unter Umständen anderweitige Tragelemente eingespart werden, die außerhalb des Speicherbehälters um den Speicherbehälter herum geführt werden müssen oder von dem Tankkörper ausgebildet werden müssen, wodurch sich eine vereinfachte Gestaltung ergibt und etwaige Kontaktstellen, Kanten und Ähnliches zwischen Tankkörper und Speicherbehälter entfallen können, die neben einer Verringerung des nutzbaren Volumens schlimmstenfalls zu einer Beschädigung des Speicherbehälters bei dessen Zusammenfalten und Entfalten unter der Belastung durch das Fluid führen können.
Bei dem erfindungsgemäßen Tank besitzt das Tragelement neben der eigentlichen Trag- oder Fixierfunktion eine weitere Funktion: Für diesen Vorschlag der Erfindung besitzt das Tragelement mindestens zwei Leitungen, über die Fluide einerseits aus dem Tankkörper und andererseits aus dem Speicherbehälter entnommen werden können oder diesen zugeführt werden können. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Anordnung, für die unter Umständen das nutzbare Volumen in den Kammern vergrößert ist.
Für eine Ausbildung der genannten Leitungen in oder an dem Tragelement gibt es vielfältige Möglichkeiten. Beispielsweise können separate Leitungen an dem Tragelement außen befestigt sein.
Für eine vorteilhafte Ausgestaltung besitzt das Tragelement mindestens zwei, insbesondere vier koaxial zueinander orientierte Leitungen, bei denen es sich um Zuführleitungen und/oder Abführleitungen für die Fluide in den Kammern handeln kann. Eine koaxiale Anordnung führt zu einer weiteren Erhöhung der Kompaktheit des Tankes. Andererseits kann für beispielsweise rohrförmige Leitungen ausgenutzt werden, dass derartige Rohre bezogen auf den Querschnitt und das Gewicht ein verhältnismäßig großes Flächenträgheitsmoment gewährleisten, so dass das mit den Rohren gebildete Tragelement eine hohe Tragfunktion übernehmen kann.
Für besondere Anwendungen kann auch eine Nutzung der thermischen Eigenschaften, insbesondere eines Temperaturgefälles, der in dem Tank angeordneten Fluide oder eines Gefälles einer Konzentration eines Fluides in einer Kammer o. ä. erfolgen. Infolge der physikalischen Gesetzmäßigkeiten bildet sich in den Kammern des Tanks in einem Deckenbereich unter Umständen eine höhere Temperatur oder eine andere Konzentration des Fluides aus als in einem Bodenbereich. Diese unterschiedlichen Temperaturen können erfindungsgemäß ausgenutzt werden, wenn eine Entnahme eines Fluides aus einer Kammer oder eine Zufuhr des Fluides zu dieser Kammer gezielt in einem Bodenbereich oder aber in einem Deckenbereich der Kammer erfolgen kann. Um dies zu gewährleisten schlägt die Erfindung vor, den erfindungsgemäßen Tank mit vier Leitungen auszustatten:

a) eine erste Leitung, die mit einem Zwischenraum zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr gebildet ist und die mit einem Bodenbereich einer Kammer kommuniziert;
b) eine von dem Innenraum des Innenrohrs gebildete Leitung, über die eine Kommunikation mit dem Bodenbereich der anderen Kammer ermöglicht ist;
c) eine weitere, dem Tragelement zugeordnete Leitung, über die eine Kommunikation mit dem Deckenbereich einer Kammer ermöglicht ist sowie
d) eine weitere Leitung, über welche eine fluidische Kommunikation mit dem Deckenbereich der anderen Kammer ermöglicht ist.

Vorzugsweise ist das Tragelement – und ggf. über dieses der Speicherbehälter und die erforderlichen Leitungen – an dem Tankkörper befestigt.
Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung durchsetzt das Tragelement eine Öffnung des Tankkörpers, so dass Teile des Tragelements, insbesondere ein Anschlussbereich der genannten Leitungen, von außerhalb des Tankkörpers zugänglich sind. Gleichzeitig bildet das Tragelement einen Verschluss aus, mit dem die Öffnung des Tankkörpers, vorzugsweise unter Abdichtung, verschlossen wird.
Beispielsweise besitzt die Öffnung des Tankkörpers einen üblichen Anschluss mit einem Außengewinde (bzw. Innengewinde). Zur Bildung des genannten Verschlusses für die Öffnung des Tankkörpers ist das Tragelement, beispielsweise mit einem zugeordneten Deckel, mit dem Gewinde verschraubbar, wozu ein entsprechendes Innengewinde (bzw. Außengewinde) an dem Tragelement vorgesehen ist. Alternativ kann jedwede andere Verbindungsmöglichkeit zwischen Verschluss und Tragelement zum Verschließen der Öffnung eingesetzt werden, beispielsweise auch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch ein Verschweißen.
Durchaus möglich ist, dass der Tank in der zuvor erläuterten Form gebaut wird, wobei auch möglich ist, dass der Tank ”von innen nach außen” gebaut wird, also der Tankkörper um den Speicherbehälter herum gebaut wird. Für eine vorteilhafte Weiterbildung des Tankes besitzt allerdings der Speicherbehälter in dem vollständig oder weitestgehend zusammengefalteten Zustand einen Querschnitt, der kleiner ist als der Querschnitt einer Öffnung des Tankkörpers. Hierdurch wird ermöglicht, dass Tankkörper und Speicherbehälter mit zugeordneten Bauelementen separat voneinander gefertigt werden und/oder transportiert werden und unter Umständen nur bedarfsgerecht miteinander kombiniert werden. Zur Montage kann dann der Speicherbehälter durch die Öffnung des Tankkörpers in den Tankkörper eingeführt werden. Entsprechend ist auch eine Entnahme des Tankkörpers je nach Einsatzbedingungen, zur Wartung oder zum Austausch, beispielsweise zur Gewährleistung unterschiedlicher Volumina des Speicherbehälters, möglich.
Von Vorteil ist, wenn für einen weiteren erfindungsgemäßen Tank außerhalb des Tankkörpers Anschlüsse vorgesehen sind zur Verbindung des Tanks, insbesondere der Kammern mit weiteren Leitungen, über die die Fluide mit den Kammern ausgetauscht werden können. Hier sind beliebige, an sich bekannte Anschlüsse einsetzbar einschließlich Schnellkupplungen.
Von besonderem Vorteil ist, wenn der Tank modular ausgebildet ist mit einem Tankkörper und einem Einsatz. Neben der erwähnten separaten Herstellung, einem separaten Transport und verbesserten Wartungsmöglichkeiten ist für die modulare Ausbildung der Tankkörper an sich für die Aufnahme lediglich eines Fluides einsetzbar. Soll dann für einen anderen Einsatzzweck desselben Tankkörpers oder für einen anderen Abnehmer der Tank zur Aufnahme von zwei Fluiden genutzt werden, kann der Einsatz mit dem zusätzlichen Speicherbehälter in dem Tankkörper montiert werden. Ebenfalls möglich ist die Kombination eines Tankkörpers wahlweise mit unterschiedlich gestalteten Einsätzen, die sich beispielsweise durch die Zahl der vorgesehenen Leitungen und/oder die Größe des Speichervolumens des Speicherbehälters unterscheiden.
Der erfindungsgemäße Einsatz stellt eine für sich herstellbare und verkaufsfähige Einheit dar, die mit beliebigen an sich vorhandenen Tanks mit einem Tankkörper zur Aufnahme eines Fluids gekoppelt werden können. Hierbei kann auch ein- und derselbe Einsatz mit unterschiedlichen Tankkörpern gekoppelt werden, sofern diese dieselben Verbindungsgeometrien besitzen. Andernfalls kann ein bedarfsgerechter Austausch eines Verbindungselements eines Einsatzes erfolgen, um eine Kopplung des Einsatzes mit unterschiedlichen Tankkörpern zu ermöglichen.
Ein erfindungsgemäßer Einsatz besitzt einen flexiblen Speicherbehälter, der in zusammengefaltetem Zustand durch eine Öffnung des Tankkörpers hindurchgeführt werden kann. Weiterhin besitzt der Einsatz einen Haltebereich, über welchen der Einsatz gegenüber dem Tankkörper gehalten werden kann. Des Weiteren ist an dem Einsatz ein Anschlussbereich vorgesehen, der sich außerhalb des Tankkörpers befindet und über den eine Kommunikation mit den einerseits in dem Speicherbehälter und andererseits in dem Tankkörper angeordneten Kammern ermöglicht ist. Hierbei ist ein getrenntes Zuführen und/oder Abführen eines Fluids von oder zu dem Tankkörper einerseits und ein Zuführen und/oder Abführen eines weiteren Fluids von oder zu dem Speicherbehälter ermöglicht, ohne dass es zu einer Durchmischung der Fluide kommt.
Erfindungsgemäß wird darüber hinaus vorgeschlagen, einen Tank, insbesondere einen Tank mit den zuvor erläuterten Ausgestaltungen, einzusetzen für eine Speicherung einer Absorptionsflüssigkeit. Beispielsweise kann es sich bei der Absorptionsflüssigkeit um eine hydrophobe Flüssigkeit, insbesondere eine Salz-Wasser-Lösung, handeln, über welche in einem Absorber oder einem Regenerator einem Fluid Flüssigkeit oder Wasser entzogen wird. Für einen derartigen Einsatzfall kann in der Kammer, die zwischen dem Tankkörper und dem Speicherbehälter gebildet ist, Absorptionsflüssigkeit mit einer ersten Konzentration angeordnet sein, die damit das erste Fluid bildet. Absorptionsflüssigkeit mit einer zweiten Konzentration, also ein zweites Fluid, kann in der anderen Kammer angeordnet sein, die von dem Speicherbehälter ausgebildet wird. Während für einen derartigen Einsatzfall bisher zwei separate Tanks erforderlich waren, ist erfindungsgemäß mit der Verwendung dieses ”Zweiphasenspeichertanks” für diesen Einsatzfall eine besonders kompakte Anordnung geschaffen.
Bewegen sich die Absorptionsflüssigkeiten mit den unterschiedlichen Konzentrationen in einem geschlossenen Kreislauf zwischen den beiden Kammern, in denen beispielsweise der Absorber und/oder der Regenerator eingeschaltet ist, ist die Gesamtmenge der Absorptionsflüssigkeit in diesem Kreislauf konstant. Die verbundenen Prozesse haben aber eine Variation des Verhältnisses der Volumina der Absorptionsflüssigkeit mit den unterschiedlichen Konzentrationen zur Folge. Der erfindungsgemäße Tank kann in diesen Verwendungsfällen den Gegebenheiten automatisch Rechnung tragen, da das Gesamtvolumen der in den Kammern angeordneten Absorptionsflüssigkeit konstant ist, während Veränderungen des Verhältnisses der Absorptionsflüssigkeiten mit unterschiedlichen Konzentrationen durch die entfaltende oder zusammenfaltende Bewegung des Speicherbehälters, also eine Art ”Atmen”, automatisch Rechnung getragen ist. Das Gesamtvolumen der Fluide bleibt aber in den genannten Prozessen konstant oder variiert maximal um plus/minus 10%, was für den erfindungsgemäßen Tank auf einfache Weise gewährleistet werden kann, ohne dass große Leervolumina vorhanden sind.
Vorteilhaft kann der erfindungsgemäße Tank verwendet werden in Verbindung mit einer Sorptionsspeicheranlage, einer Heizeinrichtung, einer Kühleinrichtung, einer Entfeuchtungseinrichtung und/oder einer Solaranlage, insbesondere in Verbindung mit einem Gebäude.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Tank mit weitestgehend entleertem flexiblem Speicherbehälter.
2 zeigt den Tank gemäß 1 mit weitestgehend gefülltem Speicherbehälter.
3 zeigt ein in einem erfindungsgemäßen Tank einsetzbares Tragelement, welches zwei separate koaxiale, mit Rohrabschnitten gebildete Leitungen ausbildet.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Heizeinrichtung für ein Gebäude, in welchem zwei Fluide, hier eine Absorptionsflüssigkeit mit unterschiedlichen Konzentrationen, verwendet werden, die abweichend zur vorliegenden Erfindung in unterschiedlichen Kammern separater Tanks gespeichert sind.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Kühleinrichtung für ein Gebäude, bei der zwei Flüssigkeiten, hier eine Absorptionsflüssigkeit mit unterschiedlichen Konzentrationen, abweichend zur vorliegenden Erfindung in unterschiedlichen Kammern separater Tanks gespeichert sind.
FIGURENBESCHREIBUNG
1 zeigt einen Tank 1, welcher der drucklosen Bevorratung von zwei Fluiden 2, 3 in Kammern 4, 5 dient. Der Tank 1 ist mit einem eigensteifen Tankkörper 6 gebildet. Der Tankkörper 6 verfügt über eine die Kammer 4 begrenzende Wandung 7 sowie einen Stutzen 8 mit einer Öffnung 9 zu dem Inneren des Tankkörpers. Der Tankkörper 6 bildet mit der Wandung 7 und dem Stutzen 9 ein Modul 10, welches separat als Speicherbehälter für ein Fluid einsetzbar ist, welches für diesen separaten Einsatz den Innenraum des Tankkörpers 6 im vollen Querschnitt ausfüllen kann. Hierzu kann der Stutzen 8 mit einem Deckel geschlossen sein, durch welchen sich Leitungen erstrecken können, über die mit dem Inneren des Tankkörpers 6 kommuniziert werden kann.
In 1 ist ein weiteres Modul 11 zu erkennen, über welches durch Bereitstellung der zusätzlichen Kammer 5 der Einsatzbereich des Tanks 1 erweitert werden kann: Das Modul 11 ist als Einsatz 12 ausgebildet, welcher sich teilweise in das Innere des Tankkörpers 6 erstreckt. Der Einsatz 12 ist mit einem Halteelement 13 fest mit dem Tankkörper 6 verbunden oder montiert. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist das Halteelement 13 als Deckel 14 ausgebildet, der mit einem Innengewinde auf ein entsprechendes Außengewinde des Stutzens 8 des Tankkörpers 6 aufgeschraubt ist. Hierdurch ist die Öffnung 9 nach außen abgedichtet, wozu ein ergänzendes Dichtelement zwischen Halteelement 13 und Stutzen 8 Einsatz finden kann. Von dem Deckel 14 gehalten ist ein grundsätzlich stangenförmiges Tragelement 15, welches sich von dem Deckel 14 in das Innere des Tankkörpers 6 bis unmittelbar benachbart der Wandung 7 im Bodenbereich 16 erstreckt. Das Tragelement weist in einem Deckenbereich 17 unmittelbar benachbart der Wandung 7 sowie im Bodenbereich 16 jeweils ein Fixierelement 18, 19 auf. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel sind die Fixierelemente 18, 19 kreisringförmig ausgebildet mit starrer Anbindung des Tragelements 15 am Innendurchmesser der Fixierelemente 18, 19. Radial außen liegend ist an den Fixierelementen 18, 19 ein flexibler Speicherbehälter 20 unter Abdichtung befestigt, beispielsweise durch stoffschlüssige Verbindung, Anvulkanisieren, Einklemmen, Verbindung über einen Verbindungsflansch und Ähnliches. In dem entleerten Zustand gemäß 1 erstreckt sich die Mantelfläche des Speicherbehälters 20 faltenartig oder mäanderartig zwischen den beiden Fixierelementen 18, 19 mit eingeschnürter Dimension quer zur Erstreckung des Trageelements.
Weiterhin ist in 1 zu erkennen, dass das Tragelement 15 neben der Tragfunktion für die Fixierelemente 18, 19 und damit dem Halten des Speicherbehälters zur Bildung von Leitungen 21, 22, 23, 24 dient: Die Leitungen 21 bis 24 sind mit Rohrabschnitten 25 bis 28 unterschiedlicher Längen und Durchmesser gebildet, die koaxial zueinander angeordnet sind und ineinander geschachtelt sind.

– Der außen liegenden Rohrabschnitt 28 erstreckt sich von außerhalb des Deckels 14 durch den Deckel 14 bis in den Stutzen 8 oder den Deckenbereich 17 der Kammer 4.
– Im Inneren von dem Rohrabschnitt 28 erstreckt sich unter Abstützung gegenüber dem Rohrabschnitt 28 der Rohrabschnitt 27 von außerhalb des Deckels 14 und des Rohres 28 und durch das Fixierelement 18 hindurch bis in die Kammer 5 im Deckenbereich 17 der Kammer 5, wobei das Fixierelement 18 an dem Rohrabschnitt 27 befestigt ist.
– Der Rohrabschnitt 26 erstreckt sich wiederum innerhalb des Rohrabschnitts 27 unter Abstützung gegenüber dem Rohrabschnitt 27 von außerhalb des Rohrabschnitts 27 und des Deckels 14 durch das Fixierelement 18 bis zu dem Bodenbereich 16 der Kammer 5.
– Schließlich erstreckt sich in dem Rohrabschnitt 26 unter Abstützung gegenüber diesem der Rohrabschnitt 25 von außerhalb des Rohrabschnitts 26 und des Deckels 14 durch den Deckel 14, durch das Fixierelement 18 und durch das Fixierelement 19 bis in den Bodenbereich 16 der Kammer 4, wobei das Fixierelement 19 gegenüber dem Rohrabschnitt 25 abgestützt ist.

Die außen liegenden Endbereiche der Rohrabschnitte 25 bis 28 sind abgedichtet und jeweils mit Anschlüssen 29, 30, 31, 32 versehen, über welche die mit den Rohrabschnitten 25 bis 28 gebildeten Leitungen 21, 24 mit Zu- und Abführleitungen für Fluide zu und von den Kammern 4, 5 koppelbar sind. Die in dem Tankkörper 6 angeordneten Endbereiche der Rohrabschnitte 25 bis 28 bilden Auslässe, über die die Fluide 2, 3 in die Kammern 4, 5 eintreten können.
Für das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel ist der Stutzen 8 mit Öffnung 9 im Bereich der Oberseite des Tanks 1 angeordnet. Das Tragelement 15 mit den Rohrabschnitten 25 bis 28 erstreckt sich in vertikaler Richtung. Eine beliebige anderweitige Anordnung und Orientierung von Stutzen 8 und Einsatz 12 ist ebenfalls möglich, beispielsweise eine horizontale Orientierung des Einsatzes 12, wie sich dieser ergibt, wenn Fig. um 90° verdreht wird. Beliebige von 1 abweichende Geometrien, insbesondere des Tankkörpers 6, sind ebenfalls möglich. Möglich ist auch, dass eine Befüllung der Kammer 4 nicht über den Einsatz 12 erfolgt, sondern über einen zusätzlichen Anschluss des Tankkörpers 6.
2 zeigt den Tank 1 für maximal gefüllten Speicherbehälter 20, wofür die Kammer 5 ihr maximales Speichervolumen einnimmt, hingegen die Kammer 4, also der Zwischenraum zwischen dem Speicherbehälter 20 und dem Tankkörper 6 ein minimales Speichervolumen besitzt. Wie dargestellt kann zwischen dem Speicherbehälter 20 und dem Tankkörper 6 ein umlaufender Spalt vorhanden sein. Durchaus denkbar ist allerdings, dass sich der Speicherbehälter 20 beispielsweise im Bodenbereich an dem Tankkörper 6 abstützt, so dass das Speichervolumen der Kammer 5 weiter nach oben verlagert ist. Im Extremfall kann das Volumen der von dem Tankkörper 6 begrenzten Kammer auf Null reduziert sein.
Die Leitungen 21 bis 24 können als starre Rohrabschnitte ausgebildet sein oder zumindest teilweise als flexible Rohre oder Schläuche. Von Vorteil ist allerdings, wenn zumindest der Rohrabschnitt 25 zwecks Fixierung der Fixierelemente 18, 19 eigensteif ausgebildet ist.
3 zeigt die Ineinanderschachtelung von zwei Rohrabschnitten, beispielsweise der Rohrabschnitte 27, 26 oder 26, 25 mit konzentrisch zueinander angeordneten Rohrquerschnitten. Zwischen den Rohrabschnitten 26, 27 sind Abstandshalter oder Rippen 33 zwischengeschaltet, hier vier gleichförmig über den Umfang verteilte Rippen 33. Die Rippen können sich über die gesamte Längsachse der Rohrabschnitte erstrecken oder nur in einzelnen Teilbereichen. Für das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt der außenliegende Rohrabschnitt ein Außengewinde 34, über welches der Rohrabschnitt zur Befestigung in ein entsprechendes Innengewinde eines Fixierelements einschraubbar ist, wenn der Rohrabschnitt als Rohrabschnitt 25 oder 27 ausgebildet ist. In 3 ist lediglich die koaxiale Anordnung von zwei Leitungen und Rohrabschnitten dargestellt, wobei entsprechend auch mehr Rohrabschnitte 25 bis 28 in einem Axialbereich ineinandergeschachtelt sein können.
Als Modul 10 mit Tankkörper 6 kann ein an sich bekannter Tank, ein sogenannter ”Intermediate Bulk Container” (IBC; IB-Container) eingesetzt werden, wobei dieser insbesondere eine Öffnung 9 mit einem Durchmesser von ca. 30 cm besitzt. IB-Container sind ein äußerst preiswertes Massenprodukt mit üblichen Höhen zwischen 70 cm und 200 cm, wobei der Anschaffungspreis eines derartigen IB-Containers bei ca. 100 Euro/m³ liegen kann. Unterschieden werden faltbare IBC, Plastik-Verbund-IBC, Stahl-IBC oder Edelstahl-IBC. Die IBC können unmittelbar mit einer Palette verbunden sein, um einen Transport des Tanks zu vereinfachen. IBC sind üblicherweise kubisch ausgebildet und können für den Fall des Einsatzes einer faltbaren dichtenden Hülle mit einem abstützenden Traggerüst ausgestattet sein. Für die erwähnten Anwendungsfälle ist das Gesamtvolumen der in den Kammern 4, 5 angeordneten Fluide 2, 3 konstant oder variiert allenfalls um ±10% während der genannten Prozesse.
Der Speicherbehälter 20 kann eine beliebige Form aufweisen, beispielsweise eine kubische oder eine kugelartige Form. Als Material für den Speicherbehälter 20 kann ein beliebiges flexibles Material Einsatz finden, beispielsweise EPDM oder Butyl-Kautschuk. Der Speicherbehälter 20 kann im Bodenbereich 16 sowie im Deckenbereich 17 mit einem mit einer Antioxidationsbeschichtung ausgestatteten Stahl-Flansch verklebt sein, der dann das Fixierelement 18, 19 bildet und entsprechende Bohrungen für die Rohrabschnitte besitzt. Möglich ist, dass die Rohrabschnitte 25 bis 28 nicht (nur) einen Austritt in dem innen liegenden Endbereich für das Fluid bereitstellen, sondern radiale Mündungsausnehmungen bei beliebigen axialen Erstreckungen aufweisen. Ebenfalls möglich ist, dass für die in 3 dargestellten Querschnitte die Rippen 33 mehrere in Umfangsrichtung verteilte Leitungen begrenzen, die jeweils einen kreisringsegmentförmigen Querschnitt besitzen, so dass mit dem in 3 dargestellten Querschnitt eine innere Leitung mit kreisförmigem Querschnitt und vier außen liegende Leitungen mit kreisringsegmentförmigem Leitungsquerschnitten geschaffen sind. Die Rohrabschnitte 25 bis 28 können in den außen liegenden Endbereichen jeweils zwei Rohranschlüsse aufweisen, die mit einem automatischen Entlüftungsventil versehen sein können. Ein Rohranschluss dient der Kopplung der zugeordneten Leitung an weitere Bauelemente, beispielsweise eines Absorbers oder eines Regenerators. Der andere Rohranschluss kann zum Umwälzen eines Fluides in einer Kammer genutzt werden, wozu Fluid aus einem Bodenbereich 16 der Kammer zu einem Deckenbereich 17 derselben Kammer über die Leitungen umgewälzt wird (oder umgekehrt), was unter Einsatz einer externen Pumpe erfolgen kann. Hierdurch kann eine möglichst homogene Phase in der Kammer 4, 5 bereitgestellt werden, was für viele chemische Prozesse erforderlich ist. Für die Speicherung von hochkonzentrierten Salzlösungen in dem Tank 1 kann durch die genannte Umwälzung eine Kristallisierung im Bodenbereich 16 des Tanks 1 vermieden werden.
Vorzugsweise beträgt das maximale Speichervolumen des Speicherbehälters 20 90% des Innenvolumens des Tankkörpers 6. Für den Fall, dass in dem Tank eine Salz-Wasser-Lösung mit unterschiedlichen Konzentrationen gespeichert werden soll, kann die hochkonzentrierte Lösung, die ein geringeres spezifisches Volumen besitzt, in dem Speicherbehälter 20 gespeichert werden, während die niedrig konzentrierte Salz-Wasser-Lösung mit dem höheren spezifischen Volumen in dem Tankkörper 6, also der Kammer 4, gespeichert ist. Durch die Ausgestaltung des Moduls 11 als Einsatz 12 kann dieses Modul 11 in bestehende Tanks oder Behälter, wie beispielsweise einen genannten IBC, ohne erforderliche Anpassungsarbeiten integriert werden.
Gemäß 3 ist zwischen den Rohrabschnitten 26, 27 ein Zwischenraum 35 gebildet, der eine Leitung bildet. Eine weitere Leitung ist in einem Innenraum 36 des Rohrabschnitts 26 gebildet. Mit den Anschlüssen 29 bis 32 und den Leitungen 21 bis 24 ist ein Anschlussbereich 37 gebildet, der

– eine separate Befüllung der Kammern 4, 5 mit den Fluiden 2, 3,
– die Entnahme der Fluide 2, 3 aus diesen Kammern und/oder
– ein Umwälzen der Fluide 2, 3 in den zugeordneten Kammern

4 und 5 zeigen ein thermodynamisches System, welches der unterstützenden oder ausschließlichen luftgeführten Heizung oder Kühlung von Niedrigenergiegebäuden und Passivhäusern dienen kann. Das System ist speziell für die Nutzung in Kombination mit einer solarthermischen Wärmequelle geeignet. Neben der Funktion des Heizens und Kühlens ermöglicht das System durch Einsatz eines kompakten thermochemischen Speichers, die an den strahlungsintensiven Tagenim Solarkollektor erzeugte Wärme in Form von hochkonzentrierter Salzlösung über mehrere Monate verlustfrei zu speichern. Das System kann als Kombinationssystem zur Trink- oder Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung ausgebildet sein und besitzt insbesondere einen Absorber 46, einen Verdunstungskühler 48, einen Regenerator 49, zwei Salzlösungstanks 50, 51 und Wärmetauscher 52, 53. Während in den 4 und 5 eine Speicherung in zwei separaten Salzlösungstanks 50, 51 erfolgt, kann anstelle dieser beiden Salzlösungstanks ein erfindungsgemäßer Tank 1 eingesetzt werden, für den eine Kammer 4 den Salzlösungstank 50 und die andere Kammer 5 den Salzlösungstank 51 bildet.
Gemäß 4 und 5 ist der Absorber 46 im Abluftkanal des Systems angeordnet. Demgemäß wird einem Innenraum 54 eines Gebäudes feuchte Luft entnommen, die in dem Absorber 46 in Kontakt mit hochkonzentrierter Salz-Wasser-Lösung kommt, insbesondere Lithiumchlorid (LiCl), welche dem Salzlösungstank 51, also für den Einsatz des erfindungsgemäßen Tanks 1 einer Kammer 4 (oder 5), entstammt. Die Salz-Wasser-Lösung ist stark hygroskopisch, also Wasserdampf aufnehmend. Bei Absorption des in der feuchten Luft enthaltenen Wasserdampfs in der Salz-Wasser-Lösung findet ein Phasenwechsel des Wassers von gasförmig zu flüssig statt, wodurch Kondensationsenthalpie freigesetzt wird. Mit Feuchtigkeit angereicherte Luft- Wasser-Lösung wird dem Salzlösungstank 50, also für den Einsatz des erfindungsgemäßen Tanks 1 einer Kammer 5 (oder 4), von dem Absorber 46 zugeführt. Im Heizfall gemäß 4 wird ein gegenüber dem Massenstrom der Abluft geringer Massenstrom der Salz-Wasser-Lösung verwendet, wobei vorzugsweise das Verhältnis des Luftmassenstroms zu dem Massenstrom der Salz-Wasser-Lösung 20:1 bis 100:1 beträgt. In dem Absorber 46 kann eine Temperaturerhöhung der Abluft um 8–10 K erreicht werden. Die erwärmte und getrocknete Abluft wird über den Wärmeaustauscher 52 der Umgebung 56 zugeführt. In dem Wärmetauscher 52 wird der Umgebung 56 entnommene Frischluft im Gegenstrom zu dem zuvor genannten Abluftstrom erwärmt, die dann dem Innenraum 54, ggf. unter ergänzender Erwärmung durch die Heizeinrichtung 55, zugeführt wird. Aufgrund des hohen Massenstromverhältnisses zwischen Luft und Salz-Wasser-Lösung ist die Konzentrationsänderung der Salz-Wasser-Lösung im Absorber 46 sehr groß, die ca. 15 Prozentpunkte betragen kann. Somit kann auch eine hohe Speicherdichte im Bereich von 200–300 kWh/m³ erreicht werden. Ein Wassertank 57 kann optional mit einer Gastherme und/oder einer Solaranlage zwecks ergänzender Erwärmung gekoppelt sein. Optional kann eine elektronische Heizeinrichtung 55 vorgesehen sein, um eine ergänzende Erwärmung der Frischluft zu bewirken.
Wird das System gemäß 5 für eine Kühlung betrieben, erfolgt in dem Absorber 46 eine quasi isotherme Reaktion zwischen der Salz-Wasser-Lösung, die dem Salzlösungstank 51, also für den Einsatz des erfindungsgemäßen Tanks 1 einer Kammer 4 (oder 5), entstammt und optional über eine Kühleinrichtung 58 vorgekühlt sein kann, mit der Abluft des Innenraums 54. Ebenfalls möglich ist, dass bereits in dem Absorber 46 eine Verringerung der Temperatur der Abluft eintritt. Die getrocknete Abluft wird von dem Absorber 46 dem Verdunstungskühler 48 zugeführt, der ein hohes Wasser-Aufnahmevermögen besitzt mit großem Verdunstungspotential, woraus eine gute (ergänzende) Kühlung der Abluft resultiert. Der Verdunstungskühler 48 bildet mit der Kühleinrichtung 58 einen Kreislauf. Von dem Verdunstungskühler wird die gekühlte Luft dem Wärmetauscher 52 zugeführt und in die Umgebung 56 abgeleitet. In dem Wärmetauscher 52 wird der Umgebung 56 entnommene Frischluft im Gegenstrom zu der gekühlten Abluft gekühlt. Diese gekühlte Frischluft wird dann dem Innenraum 54 zugeführt.
Eine Regeneration der Salz-Wasser-Lösung niedriger Konzentration aus dem Salzlösungstank 50, also für den Einsatz des erfindungsgemäßen Tanks 1 einer Kammer 5 (oder 4), zu Salz-Wasser-Lösung hoher Konzentration in dem Salzlösungstank 51, also für den Einsatz des erfindungsgemäßen Tanks 1 einer Kammer 4 (oder 5), erfolgt über den Regenerator 49, der über einen Kreislauf an den Wassertank 57 angeschlossen ist. Dem Regenerator 49 wird der Umgebung 56 entnommene Frischluft über den Wärmetauscher 53 zugeführt. Die den Regenerator verlassende Luft wird wiederum im Gegenfluss dem Wärmetauscher 53 zugeführt und in die Umgebung 56 abgegeben.
In dem Kühlfall gemäß 5 wird ein gegenüber dem Massenstrom der Luft ungefähr gleich großer Massenstrom der Salz-Wasser-Lösung durch den Absorber 46 geleitet. Der Verdunstungskühler 48 ist als indirekter Verdunstungskühler ausgebildet und kühlt bis an die Feuchtkugeltemperatur bzw. vorzugsweise bis nahezu an die Taupunktemperatur. Gleichzeitig überträgt der indirekte Verdunstungskühler 48 die erbrachte Kühlleistung an die Frischluftseite. Bei der Kühlung findet eine nur sehr geringe Konzentrationsänderung statt (ca. 0,005 Prozentpunkte), so dass die Salz-Wasser-Lösung noch weitere Male zur Kühlung oder auch zur Heizung eingesetzt werden kann. Die Regeneration der Salz-Wasser-Lösung erfolgt, um einen kontinuierlichen Betrieb des Systems zu ermöglichen, wozu das bei der Entfeuchtung in dem Absorber 46 aufgenommene Wasser aus der Salz-Wasser-Lösung wieder zu entfernen ist. Im Regenerator 49 wird dazu solarthermisch erhitzte Außenluft in Kontakt mit der Salz-Wasser-Lösung mit niedriger Konzentration gebracht. Die Außenluft nimmt einen Teil des Wassers aus der Salz-Wasser-Lösung wieder auf, wodurch die Konzentration der Salz-Wasser-Lösung wieder ansteigt, so dass das ursprüngliche Absorptionspotential wieder hergestellt werden kann.
Die erläuterte indirekte Wärme- bzw. Kältespeicherung erfolgt durch die Lagerung der angereicherten Salzlösung in einem Tank. Diese Speicherform hat den Vorteil, dass keine sensiblen Verluste über die Dauer der Einlagerung abgegeben werden und somit auch eine verlustarme Speicherung über die Wintermonate möglich ist.
Die dargestellte Sorptionsspeicheranlage 47 führt insbesondere auf die folgenden Vorteile:

– Es ist eine verlustfreie chemische Speicherung von Sonnenenergie möglich mit hohen CO₂-Einsparungen zwischen 60% und 100% gegenüber einer konventionell betriebenen Kühl- und/oder Heiztechnik.
– Die erläuterte Heizung und Kühlung des Luftstroms vereinfacht die Installation in die bestehende Gebäudetechnik bei Niedrigenergiegebäuden und Passivhäusern.
– Gleiche Komponenten können sowohl für die Heizung als auch für die Kühlung eingesetzt werden.
– In dem Regenerator 49 sind geringe Antriebstemperaturen zwischen 50°C und 80°C gegeben.
– Hohe Energiedichten bei der saisonalen Speicherung zwischen 250–300 kWh/m³ bedingen kleine Speichervolumina und damit einfache Integrationen der Technik in das Gebäude.
– Das flüssige Trockenmittel (die Salz-Wasser-Lösung) erlaubt ein konstant hohes Absorptionspotential.
– Eine Verwendung von unter Umständen günstigen Kunststoffen und ein weitgehender Verzicht auf eine Isolierung bei den Komponenten ermöglicht geringe Herstellungskosten.
– Absorber und Regenerator können baugleich nur in unterschiedlichen Dimensionen gefertigt werden.
– Ein Stoffübertrag kann vermieden werden.
– Es ergibt sich eine hohe Nutzungszeit des Absorbers durch Einsatz sowohl im Heiz- als auch im Kühlfall.
– Es ergibt sich ein geringes Systemvolumen mit einer Verringerung von bis zu 50% gegenüber bekannten Ausführungsformen.

Neben einer Sorptionsspeicheranlage 47 kann der Tank 1 Einsatz finden zur Speicherung von Fluiden in Verbindung mit einer schonenden Trocknung landwirtschaftlicher Güter, einer Entfeuchtung von Luft in einem Schwimmbad und dgl.

1: Tank
2: Fluid
3: Fluid
4: Kammer
5: Kammer
6: Tankkörper
7: Wandung
8: Stutzen
9: Öffnung
10: Modul
11: Modul
12: Einsatz
13: Halteelement
14: Deckel
15: Tragelement
16: Bodenbereich
17: Deckenbereich
18: Fixierelement
19: Fixierelement
20: Speicherbehälter
21: Leitung
22: Leitung
23: Leitung
24: Leitung
25: Rohrabschnitt
26: Rohrabschnitt
27: Rohrabschnitt
28: Rohrabschnitt
29: Anschluss
30: Anschluss
31: Anschluss
32: Anschluss
33: Rippe
34: Außengewinde
35: Zwischenraum
36: Innenraum
37: Anschlussbereich
38
39
40
41
42
43
44
45
46: Absorber
47: Sorptionsspeicheranlage
48: Verdunstungskühler
49: Regenerator
50: Salzlösungstank
51: Salzlösungstank
52: Wärmetauscher
53: Wärmetauscher
54: Innenraum
55: Heizeinrichtung
56: Umgebung
57: Wassertank
58: Kühleinrichtung

Claims

Tank (1) mit einem Tankkörper (6) zur Bevorratung eines Fluids (2), wobei a) in dem Tankkörper (6) ein faltbarer Speicherbehälter (20) mit einem variablen Speichervolumen angeordnet ist, in welchem ein weiteres Fluid (3) separat von dem Fluid (2) in dem Tankkörper (6) speicherbar ist, b) Einrichtungen zur getrennten Entnahme des Fluids (2) aus dem Tankkörper (6) sowie des weiteren Fluids (3) aus dem Speicherbehälter (20) vorgesehen sind, c) der Speicherbehälter (20) über mindestens ein, insbesondere zwei, von der Größe des variablen Speichervolumens unabhängige Fixierelement(e) (18, 19) gehalten ist und d) der Speicherbehälter (20), von einem Tragelement (15) durchsetzt ist, mit welchem das mindestens eine Fixierelement (18, 19) des Speicherbehälters (20) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass e) das Tragelement (15) mindestens eine Zuführleitung und/oder Abführleitung (Leitungen 21 bis 24) für ein Fluid (2; 3) ea) aus oder zu dem Tankkörper (6) und eb) aus oder zu dem Speicherbehälter (20) besitzt.
Tank (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (15) mindestens zwei, insbesondere vier, koaxial zueinander orientierte Leitungen (21 -24) besitzt.
Tank (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Tragelement (15) mit einem Außenrohr (Rohrabschnitt 26) und einem koaxial in dem Außenrohr aufgenommenen Innenrohr (Rohrabschnitt 25) ausgebildet ist, b) ein Zwischenraum (35) zwischen Außenrohr und Innenrohr als Zuführleitung und/oder Abführleitung (Leitung 22) für ein Fluid (2; 3) zu oder aus dem Tankkörper (6) und/oder dem Speicherbehälter (20) dient und c) ein Innenraum (36) des Innenrohrs als Zuführleitung und/oder Abführleitung (Leitung 21) für ein Fluid (3; 2) zu oder aus dem Tankkörper (6) und/oder dem Speicherbehälter (20) dient.
Tank (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Zwischenraum (35) zwischen Außenrohr (Rohrabschnitt 26) und Innenrohr (Rohrabschnitt 25) als Leitung (22) für ein Fluid (2; 3) zu oder aus einem Bodenbereich (16) des Speicherbehälter (20) dient, b) der Innenraum (36) des Innenrohrs (Rohrabschnitt 25) als Leitung (21) für ein Fluid (2; 3) zu oder aus dem Bodenbereich (16) des Tankkörpers (6) dient, c) das Tragelement (15) oder ein Einsatz (12) eine weitere Leitung (23) aufweist, die als Zuführleitung und/oder Abführleitung für ein Fluid (2; 3) zu oder aus einem Deckenbereich (17) des Speicherbehälters (20) dient und d) das Tragelement (15) oder ein Einsatz (12) eine weitere Leitung (24) aufweist, die als Zuführleitung und/oder Abführleitung für ein Fluid (2; 3) zu oder aus einem Deckenbereich (17) des Tankkörpers (6) dient.
Tank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (15) an dem Tankkörper (6) befestigt ist.
Tank (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (15) a) eine Öffnung (9) des Tankkörpers (6) durchsetzt und b) einen Verschluss für die Öffnung (9) des Tankkörpers (6) ausbildet.
Tank (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnung (9) ein Gewinde zugeordnet ist und das Tragelement (15) zur Bildung eines Verschlusses für die Öffnung (9) mit dem Gewinde verschraubbar ist.
Tank (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (20) in zusammengefaltetem Zustand einen Querschnitt besitzt, der kleiner ist als der Querschnitt einer Öffnung (9) des Tankkörpers (6).
Tank (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Tankkörpers (6) ein Anschlussbereich (37) zur Verbindung des Tanks (1) mit Leitungen vorgesehen ist.
Tank (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (1) modular mit Modulen (10, 11) ausgebildet ist, wobei ein Modul (10) mit dem Tankkörper (6) ausgebildet ist und ein Modul (11) mit dem Einsatz (12) ausgebildet ist.
Einsatz (12) für einen eine Öffnung (9) aufweisenden Tankkörper (6), insbesondere zur Bildung eines Tanks (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einsatz (12) a) einen flexiblen Speicherbehälter (20) besitzt, der in zusammengefaltetem Zustand einen Querschnitt besitzt, der kleiner ist als der Querschnitt der Öffnung (9), b) ein Halteelement (13) besitzt, über das der Einsatz (12) in mit dem Tankkörper (6) montiertem Zustand gegenüber dem Tankkörper (6) gehalten ist, und c) einen Anschlussbereich (37) besitzt, welcher sich für mit dem Tankkörper (6) montierten Zustand des Einsatzes (12) außerhalb des Tankkörpers (6) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass d) der Anschlussbereich (37) mit Leitungen des Einsatzes (12) gekoppelt ist, über die ein getrenntes da) Zuführen und/oder Abführen eines Fluids (2) von oder zu dem Tankkörper (6) und db) Zuführen und/oder Abführen eines weiteren Fluids (3) von oder zu dem Speicherbehälter (20) ermöglicht ist.
Einsatz (12) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (13) des Einsatzes (12) als Verschluss der Öffnung (9) des Tanks (1) ausgebildet ist.
Einsatz (12) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (20) über mindestens eine, insbesondere zwei, von der Größe des variablen Speichervolumens des Speicherbehälters (20) unabhängige Fixierelemente (18, 19) an dem Einsatz (12) gehalten ist.
Einsatz (12) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (12) ein Tragelement (15) besitzt, welches den Speicherbehälter (20) durchsetzt und mit welchem das mindestens eine Fixierelement (18; 19) des Speicherbehälters (20) gebildet ist.
Einsatz (12) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (15) eine Zuführleitung und/oder Abführleitung (Leitung 21; 22; 23; 24) für ein Fluid (2; 3) zu oder aus dem Tankkörper (6) und/oder dem Speicherbehälter (20) besitzt.
Einsatz (12) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (15) mindestens zwei, insbesondere vier, koaxial zueinander orientierte Leitungen (21; 22; 23; 24) besitzt.
Einsatz (12) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Tragelement (15) mit einem Außenrohr (Rohrabschnitt 26) und einem koaxial in dem Außenrohr aufgenommenen Innenrohr (Rohrabschnitt 25) ausgebildet ist, b) ein Zwischenraum (35) zwischen Außenrohr und Innenrohr als Zuführleitung und/oder Abführleitung (Leitung 22) für ein Fluid (2; 3) zu oder aus dem Tankkörper (6) und/oder dem Speicherbehälter (20) dient und c) ein Innenraum (36) des Innenrohrs als Zuführleitung und/oder Abführleitung (Leitung 21) für ein Fluid (3; 2) zu oder aus dem Tankkörper (6) und/oder dem Speicherbehälter (20) dient.
Einsatz (12) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Zwischenraum (35) zwischen Außenrohr (Rohrabschnitt 26) und Innenrohr (Rohrabschnitt 25) als Leitung (22) für ein Fluid (2; 3) zu oder aus einem Bodenbereich (16) des Speicherbehälters (20) dient, b) der Innenraum (36) des Innenrohrs (Rohrabschnitt 25) als Leitung (21) für ein Fluid (2; 3) zu oder aus dem Bodenbereich (16) des Tankkörpers (6) dient, c) das Tragelement (15) oder ein Einsatz (12) eine weitere Leitung (23) aufweist, die als Zuführleitung und/oder Abführleitung für ein Fluid (2; 3) zu oder aus einem Deckenbereich (17) des Speicherbehälters (20) dient und d) das Tragelement (15) oder ein Einsatz (12) eine weitere Leitung (24) aufweist, die als Zuführleitung und/oder Abführleitung für ein Fluid (2; 3) zu oder aus einem Deckenbereich (17) des Tankkörpers (6) dient.
Verwendung eines Tanks (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder eines Einsatzes (12) nach einem der Ansprüche 11 bis 18 für die Speicherung einer Absorptionsflüssigkeit a) mit einer ersten Konzentration der Absorptionsflüssigkeit in dem zwischen Tankkörper (6) und dem Speicherbehälter (20) gebildeten Speichervolumen sowie b) mit einer zweiten Konzentration der Absorptionsflüssigkeit in dem von dem Speicherbehälter (20) ausgebildeten Speichervolumen.
Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Tank (1) gespeicherte Absorptionsflüssigkeit mit unterschiedlichen Konzentrationen für einen Betrieb eines Absorbers (46) und/oder eines Regenerators (49) verwendet wird.
Verwendung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (1) oder der Einsatz in Verbindung mit einer Sorptionsspeicheranlage (2), einer Heizeinrichtung, einer Kühleinrichtung, einer Entfeuchtungseinrichtung und/oder einer Solaranlage verwendet wird.