DE102009005276A1

DE102009005276A1 - Heat accumulator has storage container receiving hydraulic heat accumulator medium, particularly water, where prefabricated storage container examined for tightness is made of bad heat conducting thermosetting polymer material

Info

Publication number: DE102009005276A1
Application number: DE102009005276A
Authority: DE
Inventors: Tilman Dr. Schultz; Bernhard Schmid; Karl-Heinz Hempel
Original assignee: Chemowerk Fabrik fur Beh GmbH; Chemowerk Fabrik fur Behalter und Transportgerate GmbH
Current assignee: CEMO GMBH, DE
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-07-22

Abstract

The heat accumulator has a storage container (1) receiving hydraulic heat accumulator medium, particularly water. The prefabricated storage container examined for tightness is made of bad heat conducting thermosetting polymer material, particularly glass reinforced plastic, and is combined with outer attachable lagging.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmespeicher mit einem ein hydraulisches Wärmespeichermedium, insbesondere Wasser, aufnehmenden Speicherbehälter.The The invention relates to a heat accumulator with a a hydraulic heat storage medium, in particular water, receiving storage tank.

Es ist grundsätzlich bekannt, Heizungsanlagen von Gebäuden mit Wärmespeichern auszurüsten, die dann von unterschiedlichen Wärmequellen geladen werden können. Beispielsweise können thermische Solarkollektoren zur Aufladung, d. h. zur Aufheizung eines Wärmespeichers dienen, aus dem dann die gespeicherte Wärme für Raumheizungen entnommen werden kann.It is basically known, heating systems of buildings equipped with heat storage, which then of different Heat sources can be charged. For example can solar thermal collectors for charging, d. H. serve for heating a heat storage, then from the the stored heat for space heaters taken can be.

Falls ein Haus nachträglich mit einem zur Nutzung regenerativer Energien geeigneten Heizsystem nachgerüstet werden soll, ist es regelmäßig erwünscht, den Wärmespeicher innerhalb des Hauses, beispielsweise in ungenutzten Kellerräumen oder dergleichen, unterzubringen.If a house at a later date with a regenerative use Energy suitable heating system to be retrofitted, it is regularly desired, the heat storage inside the house, for example in unused cellars or the like.

Zu diesem Zweck werden auf dem Markt (beispielsweise von der Haase GFK-Technik GmbH) GFK-Speicherbehälter angeboten, die erst im jeweiligen Unterbringungsraum zusammengebaut werden. Dabei ist vorgesehen, eine kreisscheibenförmige Bodenplatte mit einer zylinderförmigen Wand zu verbinden, die als Wickel einer entsprechenden Materialbahn angeliefert werden kann. Da der Speicherbehälter erst im jeweiligen Unterbringungsraum zusammengesetzt wird, wird der Vorteil geboten, dass ohne weiteres große Speicherbehälter erstellt werden können, die als vormontierte Einheiten oftmals nicht zum jeweiligen Unterbringungsraum gebracht werden könnten, weil der Weg dorthin durch enge Türquerschnitte oder sonstige Störkonturen blockiert ist. Nachteilig ist allerdings, dass dieser bekannte Speicherbehälter aufgrund seiner kreisförmigen Bodenfläche wenig geeignet ist, einen Eckbereich eines Kellerraumes oder dergleichen optimal zu nutzen. Im Übrigen ist der Zusammenbau von Kunststoffbehältern in Kelleräumen wegen der dort regelmäßig bestehenden eingeschränkten Belüftung für die Arbeitskräfte problematisch. Außerdem liegen in Kellerräumen nur selten die für die Aushärtung von Kunststoffverbindungen optimalen Klimaverhältnisse vor.To This purpose will be on the market (for example, from the Haase GFK-Technik GmbH) GRP storage containers offered, the first be assembled in each accommodation space. It is provided, a circular disk-shaped base plate with a to connect cylindrical wall, which as a winding corresponding material web can be delivered. Because the storage tank is put together in the respective accommodation room offered the advantage that easily large storage tank can be created as pre-assembled units often could not be brought to the respective accommodation room, because the way there through narrow doorways or other Interference contours is blocked. The disadvantage, however, is that this known storage container due to its circular Floor area is little suitable, a corner of a basement room or to use optimally. Incidentally, the Assembly of plastic containers in cellars because of the there regularly existing limited Ventilation for the workers is problematic. In addition, in cellars are rarely the for the curing of plastic compounds optimal climatic conditions.

Aus diesem Grunde werden auf dem Markt auch (beispielsweise von der ROTEX HEATING SYSTEMS GMBH) komplett mit Wärmeisolierung versehene Speicherbehälter aus Kunststoff angeboten, wobei mehrere kleinere Speicherbehälter parallel geschaltet werden müssen, wenn die Zugangswege zu dem jeweiligen Unterbringungsraum beengt sind.Out For this reason, in the market also (for example from the ROTEX HEATING SYSTEMS GMBH) complete with heat insulation Storage container made of plastic, with several smaller storage tanks have to be connected in parallel, if the access routes to the respective accommodation space are cramped.

Schließlich werden auf dem Markt auch aus Edelstahl oder dergleichen bestehende Speicherbehälter angeboten, die aufgrund der auch bei dünnen Wandungen möglichen hohen Stabilität im Vergleich zum Fassungsvermögen relativ kleine Abmessungen aufweisen können, so dass ein Transport über enge Zugangswege möglich wird. Diese Möglichkeit wird allerdings des öfteren dadurch eingeschränkt, dass für derartige Speicherbehälter voluminöse bzw. sperrige Wärmeisolierungen vorgesehen sind.After all are also made of stainless steel or the like on the market Storage tanks offered due to the even with thin walls possible high stability compared to the capacity may have relatively small dimensions, so that a Transport via narrow access routes is possible. However, this possibility is often characterized in that for such storage containers voluminous or bulky heat insulation provided are.

Im Übrigen ist aus der EP 0 584 393 B1 ein im Wesentlichen quaderförmiger Speicherbehälter bekannt, der mit einer Vielzahl von Flanschöffnungen versehen ist, um den Speicherbehälter mit gleichartigen Speicherbehältern zu einer Batterie kombinieren zu können, derart, dass das hydraulische Speichermedium (Wasser) über die gesamte Batterie eine gleichmäßige Temperaturschichtung aufweist und sich die gesamte Batterie wie ein homogener einstückiger Speicher verhält. Nachteilig ist allerdings, dass die Fertigung und Montage des Speicherbehälters aufwändig sind. Außerdem ist die angestrebte gleichmäßige Temperaturbeschichtung in der Praxis kaum erreichbar.Incidentally, from the EP 0 584 393 B1 a substantially parallelepipedic storage container is provided, which is provided with a plurality of Flanschöffnungen to combine the storage container with similar storage containers to form a battery, such that the hydraulic storage medium (water) over the entire battery has a uniform temperature stratification and the entire Battery behaves like a homogeneous one-piece memory. The disadvantage, however, that the manufacture and assembly of the storage container are expensive. In addition, the desired uniform temperature coating is hardly achievable in practice.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Speicherbehälter zu schaffen, der im Vergleich zu seinem Platzbedarf ein hohes Volumen aufweist, und optimale Betriebseigenschaft bietet.task the invention is now to provide a storage container, which has a high volume compared to its space requirement, and optimal operating characteristics.

Diese Aufgabe wird bei einem Wärmespeicher der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein vorgefertigter und auf Dichtheit geprüfter, an die Maße üblicher Türen angepasster Speicherbehälter aus schlecht wärmeleitendem Duroplastmaterial (zum Beispiel GFK) vorgesehen und mit einer nachträglich außen anbringbaren Wärmeisolierung kombinierbar ist.These Task is at a heat storage of the above Art solved according to the invention that a prefabricated and leak-proofed to the Dimensions of conventional doors adapted storage tank made of poorly thermally conductive thermoset material (for example GFK) and with a later outside attachable heat insulation can be combined.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, neben den Abmessungen üblicher Türen zu berücksichtigen, dass ein für hydraulische Wärmespeichermedien vorgesehener Speicherbehälter auch bei hervorragender Wärmeisolierung noch einen vergleichsweise schlechten Wirkungsgrad haben kann, wenn die Speicherwände aus im Vergleich zum Speichermedium gut wärmeleitendem Material bestehen. Materialen mit guter Wärmeleitung haben nämlich zur Folge, dass über die Wandung ein merklicher Wärmestrom von oberen Flüssigkeitsschichten mit höherer Temperatur zu tieferen Flüssigkeitsschichten mit geringerer Temperatur auftritt. Ein solcher Wärmestrom zerstört die sich andernfalls einstellende Temperaturschichtung des Wärmespeichermediums, indem unerwünschte Konvektionsströmungen verursacht werden.The Invention is based on the general idea, in addition to the dimensions of conventional Doors to consider that one for hydraulic storage media also provided storage tank with excellent thermal insulation still a comparatively can have poor efficiency when the storage walls from compared to the storage medium good heat conducting Material exist. Namely, materials with good heat conduction have As a result, over the wall a noticeable heat flow from upper fluid layers with higher temperature to deeper liquid layers with lower temperature occurs. Such heat flow destroys the otherwise adjusting temperature stratification of the heat storage medium, by causing unwanted convection currents become.

Andererseits bieten die erfindungsgemäß vorgesehenen Duroplastmaterialien, die auf dem Markt verfügbar sind, eine hohe Stabilität bei geringem Gewicht, so dass der Speicherbehälter ohne weiteres in Kellerräume transportiert werden kann.On the other hand, provide the inventively provided thermoset materials that are available in the market, a high stability with low weight, so that the storage container without Another can be transported in basements.

Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen nachträglich anbringbaren Wärmeisolation wird das Transportvolumen des Speicherbehälters entsprechend ver mindert, so dass auch Speicherbehälter mit vergleichsweise großem Fassungsvermögen durch enge Türen oder Gänge transportiert werden können.by virtue of the inventively provided later attachable heat insulation is the transport volume of the Storage tank accordingly ver diminishes, so too Storage tank with a comparatively large capacity by narrow doors or corridors can be transported.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Speicherbehälter eine quaderähnliche Form mit einer im Wesentlichen planen Unterseite sowie einer im Wesentlichen planen Oberseite und bombierten Seitenflächen aufweisen.According to one preferred embodiment of the invention, the storage container a cuboid-like shape with a substantially flat underside and a substantially planar top and cambered side surfaces exhibit.

Eine derartige Form bietet einerseits den Vorteil, dass Eckbereiche von Unterbringungsräumen optimal für den Wärmespeicher genutzt werden können. Andererseits wird durch die bombierten Seitenflächen eine besonders hohe Stabilität gewährleistet, denn der Druck des vom Speicherbehälter aufgenommenen hydraulischen Wärmespeichermediums führt im Wesentlichen lediglich zu Zugkräften in den Wandungen. Im Ergebnis werden störende Durchbiegungen oder Ausbeulungen der Seitenwände so auf einfache Art vermieden.A Such a form on the one hand offers the advantage that corner areas of Accommodation spaces optimal for the heat storage can be used. On the other hand it is crowned by the Side surfaces ensures a particularly high stability, because the pressure of the recorded from the storage tank hydraulic Heat storage medium essentially only leads to tensile forces in the walls. The result is annoying deflections or bulging the side walls so easily avoided.

Vorzugsweise gehen die Seitenflächen mit bogenförmigen Kanten ineinander bzw. in die Ober- und Unterseiten des Speicherbehälters über.Preferably go the side surfaces with arcuate edges into each other or into the upper and lower sides of the storage container via.

Im Hinblick auf eine Passierbarkeit üblicher Türen und enger Gänge kann der quaderähnliche Speicherbehälter kleine Boden- und/oder Seitenflächen aufweisen, deren Abmessungen kleiner als Standard-Türmaße von Bauwerken sind.in the Regarding passability of common doors and narrow passages can the cuboid storage container have small floor and / or side surfaces whose dimensions smaller than standard door measurements of structures.

Die Quaderform des Speicherbehälters bietet die vorteilhafte Möglichkeit, die wünschenswerte Wärmeisolierung des Speicherbehälters mit der Form des Speicherbehälters angepassten Formteilen zu gewährleisten, die vergleichsweise geringe Konkavitäten besitzen und dementsprechend raumsparend angeliefert werden können.The Cuboid shape of the storage container offers the advantageous Possibility of the desirable thermal insulation the storage container with the shape of the storage container to ensure adapted moldings, the comparatively have small concaves and therefore space-saving can be delivered.

Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert wird.Furthermore is in terms of preferred features of the invention to the claims and the following explanation of the drawing, based the one particularly preferred embodiment of the invention is explained in more detail.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

die einzige Figur eine schematisierte perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Wärmespeicherbehälters.the single figure is a schematic perspective view of the heat storage tank according to the invention.

Der dargestellte Speicherbehälter 1 besteht aus einem schlecht wärmeleitenden Duroplastmaterial, beispielsweise GFK. Dabei ist der Speicherbehälter aus einer Oberschale 1' sowie einer gleiche Form aufweisenden Unterschale 1'' zusammengesetzt, wobei der strichliert angedeutete Verbindungsbereich 2 den „Äquator” des Speicherbehälters 1 bildet.The illustrated storage container 1 consists of a poorly thermally conductive thermoset material, such as GRP. In this case, the storage container from an upper shell 1' and a same shape having lower shell 1'' composed, wherein the dashed line indicated connection area 2 the "equator" of the storage tank 1 forms.

Der Behälter 1 besitzt eine im Wesentlichen ebene rechteckige Unterseite sowie eine entsprechend ebene rechteckige Oberseite. Die Vertikalflächen des Behälters 1 sind bombiert ausgebildet, d. h. die Außenseite der Seitenflächen besitzt eine konvexe Form.The container 1 has a substantially flat rectangular bottom and a correspondingly flat rectangular top. The vertical surfaces of the container 1 are formed cambered, ie the outside of the side surfaces has a convex shape.

Dementsprechend haben die Vertikalkanten zwischen den Seitenflächen eine leicht bogenförmige Ausgestaltung. Im Übrigen besitzen die Vertikal- und Horizontalkanten des Behälters 1 einen bogenförmigen Querschnitt. Aufgrund dieser Form des Behälters 1 wird eine hohe Stabilität gewährleistet, wobei der Druck eines im Speicherbehälter 1 aufgenommenen hydraulischen Speichermediums im Wesentlichen nur zu Zugkräften innerhalb der Wandung führen kann.Accordingly, the vertical edges between the side surfaces have a slightly bow-shaped configuration. Incidentally, have the vertical and horizontal edges of the container 1 an arcuate cross-section. Because of this shape of the container 1 ensures high stability, with the pressure of one in the storage tank 1 absorbed hydraulic storage medium can essentially only lead to tensile forces within the wall.

Die Breite b und die Höhe h oder die Länge l des Speicherbehälters 1 sind so bemessen, dass sich der Behälter 1 durch Türen mit üblichen Türmaßen transportieren lässt.The width b and the height h or the length l of the storage container 1 are sized so that the container 1 through doors with standard door dimensions.

Aufgrund seines rechteckigen Grundrisses lässt sich der Speicherbehälter 1 sehr raumsparend in Eckbereichen von Kellerräumen oder dergleichen aufstellen, gleichwohl kann ein sehr hohes Speichervolumen gewährleistet werden.Due to its rectangular floor plan, the storage tank can be 1 very space-saving in corner areas of basements or the like set up, however, a very high storage volume can be guaranteed.

In der Behälteroberseite ist in der Regel eine in der Zeichnung nicht dargestellte Öffnung angeordnet, an der ein zur Einbringung von Wärme bzw. zur Wärmeentnahme dienender Wärmetauscher, beispielsweise in Form eines Rohrregisters, anbringbar ist. Der Speicherbehälter 1 kann als Wärmespeichermedium prinzipiell beliebige hydraulische Medien, insbesondere Wasser, aufnehmen. Dabei stellt sich im Betrieb eine Temperaturschichtung ein, d. h. die unteren Schichten des hydraulischen Mediums haben eine geringere Temperatur, während die oberen Schichten eine höhere Temperatur aufweisen.In the container top usually not shown in the drawing opening is arranged, on which a for the introduction of heat or for heat removal serving heat exchanger, for example in the form of a tube register, can be attached. The storage tank 1 can absorb as a heat storage medium in principle any hydraulic media, especially water. During operation, a temperature stratification occurs, ie the lower layers of the hydraulic medium have a lower temperature, while the upper layers have a higher temperature.

In diesem Zusammenhang ist es für einen wirtschaftlichen Speicherbetrieb vorteilhaft, dass die Wandungen des Speicherbehälters 1 aus schlecht wärmeleitendem Material bestehen. Zwischen den Flüssigkeitsschichten unterschiedlicher Temperatur tritt deshalb über die Behälterwandung praktisch kein Wärmestrom bzw. Wärmeaustausch auf. Im Ergebnis bleibt damit die Temperaturdifferenz zwischen oberen und unteren Schichten langfristig erhalten, so dass mit entsprechenden Wärmetauschern Wärme mit unterschiedlichen Temperaturniveaus aus dem Speicher entnommen bzw. in dem Speicher geladen werden kann.In this context, it is advantageous for an economic storage operation that the walls of the storage container 1 made of poor thermal conductivity material. Therefore, virtually no heat flow or heat exchange occurs between the liquid layers of different temperature via the container wall. As a result, so that the temperature difference between the upper and lower layers is maintained long term, so that with corresponding heat exchangers heat with different temperature levels from the Memory can be removed or loaded in the memory.

Der Speicherbehälter 1 wird vor seiner endgültigen Installation mit einer Wärmeisolation umkleidet (nicht dargestellt), die aufgrund der Behälterform aus weitestgehend ebenen bzw. flächigen Segmenten, welche problemlos separat zum Auf stellungsort des Speicherbehälters transportiert werden können, zusammengesetzt ist.The storage tank 1 is before its final installation with a heat insulation sheathed (not shown), which is due to the container shape of largely flat or planar segments, which can be easily transported separately to the location of the storage container, is composed.

Das Zusatzvolumen der Wärmeisolation beeinträchtigt also in keiner Weise das maximale Fassungsvermögen eines durch übliche Türen transportierbaren Speicherbehälters 1.The additional volume of heat insulation thus in no way affects the maximum capacity of a transportable by conventional doors storage container 1 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 0584393 B1 [0007]

Claims

Heat accumulator with a hydraulic heat storage medium, in particular water, receiving storage container ( 1 ), characterized in that a prefabricated and leak-proofed storage container ( 1 ) made of poor thermal conductivity thermoset material, especially GRP, provided and can be combined with a subsequently externally attachable thermal insulation.

Heat storage according to claim 1, characterized in that the storage container ( 1 ) has a parallelepiped-like shape with a substantially planar underside and a substantially planar top and cambered side surfaces.

Heat accumulator according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the side surfaces and the top or Bottoms on horizontal or vertical edges of the container arcuate into one another.

Heat storage according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cuboid storage container ( 1 ) has small side surfaces whose dimensions are smaller than the standard door dimensions of buildings.

Heat accumulator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heat insulation from the shape of the storage container ( 1 ) adapted flat molded parts whose concavities compared to Durchmaßermaßen the container ( 1 ) have low depth.