DE102012009538A1

DE102012009538A1 - Speicher zum temperaturgeschichteten Speichern einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE102012009538A1
Application number: DE201210009538
Authority: DE
Inventors: Kevin Piel; Helmut Jäger; Kai Wendker
Original assignee: Solvis GmbH and Co KG
Current assignee: Solvis De GmbH
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Speicher zum temperaturgeschichteten Speichern einer Flüssigkeit, der über einen Speicherbehälter, der einen Boden, eine Mantelfläche und einen Deckel umfasst, und eine Zuführeinrichtung verfügt, die ein Steigrohr (14) und eine Zuleitung (6) umfasst, wobei das Steigrohr (14) im Speicherbehälter angeordnet ist, und wenigstens zwei Auslassöffnungen (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (6) durch die Mantelfläche des Speicherbehälters geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Speicher zum temperaturgeschichteten Speichern einer Flüssigkeit, der einen Speicherbehälter, der einen Boden, eine Mantelfläche und einen Deckel aufweist und eine Zuführeinrichtung umfasst, die ein Steigrohr und eine Zuleitung umfasst, wobei das Steigrohr im Speicherbehälter angeordnet ist und wenigstens zwei Auslassöffnungen aufweist. Die Erfindung betrifft zudem eine Heizungsanlage mit einer Wärmeerzeugungseinheit und einem derartigen Speicher.
Insbesondere bei Heizungsanlagen, die zur Wärmeerzeugung eine Energiequelle nutzen, die nicht kontinuierlich zur Verfügung steht, wie beispielsweise Solarkollektoren, ist es nötig, eine Speichereinrichtung vorzusehen, um trotz der nicht kontinuierlich zur Verfügung stehenden Energiequelle eine permanente Versorgung mit Wärme zu gewährleisten. So kann beispielsweise ein Warmwasserspeicher vorgesehen werden, der in Zeiten, in denen die zur Wärmeerzeugung verwendete Energiequelle zur Verfügung steht, gefüllt wird. Steht dann die Energiequelle eine gewisse Dauer nicht zur Verfügung, kann aus dem Warmwasserspeicher der Bedarf an Wärme gedeckt werden.
Für verschiedene Anwendungen sind jedoch unterschiedliche Wassertemperaturen wünschenswert. So ist es beispielsweise für die Warmwasserbereitung in einem Haushalt günstig, wenn das warme Wasser eine möglichst hohe Eigentemperatur aufweist. Soll das in dem Speicher vorhandene Warmwasser jedoch beispielsweise für die Verwendung in Heizkörpern im Wohnraum eines Gebäudes verwendet werden, ist die dafür benötigte optimale Temperatur deutlich geringer.
Aus dem Stand der Technik ist daher bekannt, in einem Speicher für eine Flüssigkeit diese Flüssigkeit bei unterschiedlichen Temperaturen zu speichern. Dieses Verfahren nennt man beispielsweise temperaturgeschichtetes Speichern. Je höher die Temperatur einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, ist, desto geringer ist die Dichte der Flüssigkeit. Daher ist es in einem gattungsgemäßen Speicher bekannt, warmes Wasser im oberen Bereich und kälteres Wasser im unteren Bereich des Speichers temperaturgeschichtet zu speichern.
Um die Temperaturdifferenz über einen möglichst langen Zeitraum aufrecht zu erhalten, ist es essentiell notwendig, eine Vermischung der einzelnen Schichten mit unterschiedlich temperiertem Wasser möglichst zu vermeiden. Um dies zu erreichen, sind so genannte Schichtlader oder Einschichtrohre aus dem Stand der Technik bekannt. Diese werden beispielsweise in der DE 44 43 715 A1 beschrieben. Derartige Schichtlader bestehen prinzipiell aus einem im Innern des Speicherbehälters angeordneten Steigrohr, das über eine Mehrzahl von Auslassöffnungen verfügt. Diese sind auf unterschiedlichen Höhen vom Boden des Speicherbehälters aus gesehen, angeordnet. In das Steigrohr wird die Flüssigkeit geleitet, die in dem Speicher gespeichert werden soll. Dabei steigt sie aufgrund ihrer Temperatur und der resultierenden Dichte so weit nach oben, bis sie eine Auslassöffnung erreicht, die von einer Flüssigkeit umgeben ist, die die gleiche oder eine geringfügig höhere Temperatur aufweist. Die einzelnen Auslassöffnungen sind mit Ventilen versehen, die durch eine bereits sehr geringe Druckdifferenz zwischen der Flüssigkeit im Inneren des Steigrohres und der umgebenden Flüssigkeit im Innern des Speicherbehälters geöffnet werden können. Diese sind beispielsweise aus der EP 0 384 423 A1 bekannt.
Auf diese Weise ist gewährleistet, dass Wasser aus dem Steigrohr nur dann in den Speicherbehälter eindringen kann, wenn sich auf der das Steigrohr umgebenden Seite des Auslassventiles in den Auslassöffnungen eine Flüssigkeit befindet, die eine sehr ähnliche Temperatur aufweist. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit nach ihrer Temperatur „sortiert” werden und schichtgerecht eingeleitet werden.
Um einen derartigen Speicher möglichst kostengünstig und flexibel aufbauen zu können, ist beispielsweise aus der DE 102 12 688 A1 bekannt, den Schichtenlader aus einer Mehrzahl gleicher Bestandteile aufzubauen, die serienmäßig gefertigt und zu unterschiedlichen Größen zusammengesteckt werden können. Somit ist eine effiziente und kostengünstige Herstellung möglich.
Um die Flüssigkeit, die in den meisten Fällen Wasser ist, innerhalb des Speichers bei unterschiedlichen Temperaturen möglichst lange speichern zu können, muss sowohl verhindert werden, dass die einzelnen Temperaturschichten einander durchmischen als auch dass die warmen Schichten beispielsweise durch Kontakt mit der Außenwelt zu stark abkühlen und die kalten Schichten Wärme aufnehmen und sich so erwärmen. Dies bedeutet, dass der gesamte Speicher und insbesondere der Speicherbehälter thermisch sehr gut isoliert sein muss. Problematische Stellen bei der Wärmeisolierung sind dabei die Durchstöße, bei denen Zu- beziehungsweise Ableitungen in den Speicherbehälter hinein beziehungsweise aus ihm herausgeführt werden. Hier entstehen Wärmebrücken, durch die ein thermischer Kontakt zur Außenwelt hergestellt werden kann.
Die Geschwindigkeit, mit der Wärme durch eine derartige Wärmebrücke transportiert werden kann, hängt von der Temperaturdifferenz auf beiden Seiten der Wärmebrücke ab. Daher ist aus dem Stand der Technik bekannt, Zu- beziehungsweise Ableitungen in den Speicherbehälter hinein beziehungsweise aus ihn heraus in der Bodenseite des Speicherbehälters anzuordnen. In diesem Bereich befindet sich der kälteste Anteil der zu speichernden Flüssigkeit, so dass der Temperaturunterschied zur Umgebungsluft am geringsten ist. Daher wird an dieser Stelle selbst beim Bestehen einer Wärmebrücke am wenigsten Wärme an die Umgebung abgegeben.
Dennoch weisen gattungsgemäße Speicher den Nachteil auf, dass es trotz sehr guter Isolierung des Speicherbehälters und der beschriebenen thermisch optimalen Anordnung der Zu- und Ableitungen insbesondere bei der Einleitung einer besonders warmen Flüssigkeit zu thermischen Verlusten und zu einer ungewollten Veränderung des Temperaturgefüges innerhalb des Speicherbehälters kommt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Speicher so weiter zu entwickeln, dass die Temperaturverteilung im Innern des Speicherbehälters stabiler und über einen längeren Zeitraum hinweg aufrecht erhalten werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch einen gattungsgemäßen Speicher, der sich dadurch auszeichnet, dass die Zuleitung durch die Mantelfläche des Speicherbehälters geführt ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für den Fall, dass die Zuleitung, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch den Boden des Speicherbehälters geführt wird, insbesondere warmes Wasser, das sehr weit oben aus dem Steigrohr austritt, durch das gesamte Steigrohr hindurch fließen muss. Dies darf aufgrund der gewünschten geringen Ausströmgeschwindigkeit jedoch ebenfalls nur mit einer sehr geringen Geschwindigkeit geschehen, so dass das warme Wasser sehr lange in Kontakt mit dem Steigrohr ist. Obwohl dieses Steigrohr zumeist aus einem Material mit besonders geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt wird, kommt es offenbar doch zu einem Wärmeaustausch zwischen der warmen Flüssigkeit im Innern des Steigrohres und der umgebenden kalten Flüssigkeit im Bodenbereich des Speicherbehälters. Um dies zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Zuleitung nicht durch den Boden des Speicherbehälters, sondern durch seine Mantelfläche zu führen.
Obwohl dies nach bisherigem Kenntnisstand, die bei der Durchführung der Zuleitung entstehende Wärmebrücke verschlimmern müsste, kommt es überraschenderweise dennoch zu einer Verringerung des Wärmeübertrags und somit zu einer stabileren Speicherung der Flüssigkeitsschichten unterschiedlicher Temperatur. Dies ist wohl hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass dadurch, dass die Zuleitung durch die Mantelfläche des Speicherbehälters geführt ist, insbesondere warmes Wasser nicht mehr durch den gesamten Speicherbehälter fließen muss, um im oberen Bereich des Speicherbehälters, wo warmes Wasser gespeichert wird, austreten zu können.
In einer bevorzugten Ausführungsform eines Speichers ist die Zuleitung zwischen den wenigstens zwei Auslassöffnungen mit dem Steigrohr verbunden. Dies bedeutet, dass das Steigrohr, das im Wesentlichen vertikal im Speicherbehälter angeordnet ist, wenn der Speicher zum Speichern von Flüssigkeit unterschiedlicher Temperatur verwendet wird, wenigstens eine Auslassöffnung unterhalb der Zuleitung und wenigstens eine Auslassöffnung oberhalb der Zuleitung aufweist.
Wird nun warmes Wasser durch die Zuleitung in den Speicherbehälter eingebracht, muss dieses nur noch den relativ kleinen Teil des Steigrohres von der Einleitung der Zuleitung bis zu der sich oberhalb der Zuleitung befindenden Auslassöffnung zurücklegen. Dadurch wird die Strecke, die das warme Wasser zurücklegen muss, deutlich reduziert. Zudem befindet sich die warme Flüssigkeit nicht mehr so lange im Steigrohr, so dass nicht mehr über einen so langen Zeitraum ein Wärmeaustausch mit dem Steigrohr und damit mit der das Steigrohr umgebenden Flüssigkeit stattfinden kann. Hinzu kommt, dass die Temperaturdifferenz zwischen der warmen Flüssigkeit im Innern des Steigrohres und der das Steigrohr umgebenden Flüssigkeit nur noch relativ gering ist, da sich das Steigrohr bereits relativ weit oben im Speicherbehälter befindet.
Wird hingegen eine Flüssigkeit mit niedriger Temperatur durch die Zuleitung in den Speicherbehälter eingebracht, bewegt sich diese aufgrund ihrer hohen Dichte nach unten und passiert folglich nur noch den relativ kleinen Teil des Steigrohres, der sich unterhalb der Zuleitung befindet. Auch hier gilt, dass die kalte Flüssigkeit nur einen relativ geringen Weg innerhalb des Steigrohres zurücklegen muss, so dass auch hier die Möglichkeit des Wärmeübertrages eingeschränkt ist.
Da einem hier beschriebenen Speicher in der Regel eine warme Flüssigkeit zugeführt wird, ist es vorteilhaft, wenn die Zuleitung in der oberen Hälfte des Speicherbehälters, beispielsweise bei ungefähr zwei Dritteln seiner Höhe, durch die Mantelfläche hindurch in den Speicherbehälter hinein geführt wird.
Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn an der Auslassöffnung, die dem Boden des Speicherbehälters am nächsten ist, ein Einleitungselement angeordnet ist. Dies ist insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, für den Betrieb des Speichers mit einer Wärmepumpe von Vorteil. Wird ein hier beschriebener Speicher in einer Heizungsanlage verwendet, die als Wärmeerzeugungseinheit eine Wärmepumpe aufweist, wird durch die Zuleitung hauptsächlich warmes Wasser in den Speicherbehälter eingebracht. Ein weit überwiegender Teil der durch die Zuführeinrichtung in den Speicherbehälter eingebrachten Flüssigkeit ist folglich so warm, dass er oberhalb der Zuleitung in den Speicherbehälter eingelagert und eingeschichtet werden muss. Wird jedoch die Wärmepumpe abgetaut, wird ihr Wärme zugeführt. Dies bedeutet, dass warmes Wasser zur Wärmepumpe geleitet und dort abgekühlt wird. In diesem Fall wird folglich relativ kaltes Wasser durch die Zuleitung in den Speicherbehälter eingeführt. Dieses soll möglichst weit unten in den Speicherbehälter eingeschichtet werden. Insbesondere im unteren Teil des Steigrohres, das sich folglich unterhalb der Zuleitung befindet, ist in diesem Fall nur eine einzige Auslassöffnung nötig, die möglichst weit unten angeordnet werden muss. Wird zu diesem Zweck ein Schlauchelement verwendet, können die Herstellungskosten und der Produktionsaufwand für das Steigrohr und damit für die gesamte Zuführeinrichtung und den Speicher reduziert werden. Das Einleitungselement kann beispielsweise als flexibles Schlauchelement oder als Rohrelement ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise ist die wirksame Länge des Einleitungselementes einstellbar. In diesem Fall kann gegebenenfalls sogar von außen genau gesteuert werden, wie weit unten im Speicherbehälter das kalte Wasser eingeschichtet werden soll. Eine flexible Umrüstung beziehungsweise Umstellung auf geänderte Gegebenheiten ist auf diese Weise leicht und kostengünstig möglich.
Vorzugsweise ist die Zuleitung durch einen Flanschdeckel geführt, der eine Öffnung in der Mantelfläche des Speicherbehälters verschließt. Alternativ dazu ist es natürlich auch möglich, die Zuleitung beispielsweise in die Mantelfläche des Speicherbehälters einzuschweißen. Durch die Verwendung eines Flansches werden zwar die Produktionskosten etwas erhöht, allerdings ist eine derartige Anordnung deutlich flexibler, kann einfacher ausgetauscht oder ausgebaut und somit einfacher gewartet und repariert werden. Zudem ist die Nachrüstung etwa von separat in den Speicherbehälter einzusetzenden Wärmeerzeugungseinheiten einfach möglich. Diese Wärmeerzeugungseinheiten können verwendet werden, zumindest einen Teil der im Speicherbehälter gespeicherten Flüssigkeit zu erwärmen, falls eine externe Wärmeerzeugungseinheit, beispielsweise Solarkollektoren, witterungsbedingt nicht ausreicht, um die gewünschte Wärme und die gewünschte Menge an erwärmter Flüssigkeit im Speicherbehälter zur Verfügung zu stellen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung verfügt der Speicher zudem über eine Ablaufleitung, die ebenfalls durch die Mantelfläche des Speicherbehälters geführt ist. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn auch die Ablaufleitung durch den Flanschdeckel geführt ist. Insbesondere für den Fall, dass eine Flüssigkeit mit extremen Temperaturen, also besonders warme oder besonders kalte Flüssigkeit durch die Ablaufleitung aus dem Speicher herausgeführt werden soll, ist diese Ausgestaltung von Vorteil, da auch die Dauer des Kontaktes zwischen dieser Flüssigkeit und der Ablaufleitung, die ja ebenfalls von der umgebenden Flüssigkeit im Speicherbehälter umgeben ist, reduziert wird.
Um genau einstellen zu können, aus welcher Höhe und damit mit welcher Temperatur eine Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter durch die Ablaufleitung abgeführt werden soll, weist die Ablaufleitung im Inneren des Speicherbehälters eine Länge L auf, die vorzugsweise einstellbar ist. So kann von außen auch im Nachhinein noch eingestellt werden, welche Temperatur die aus dem Speicherbehälter entnommene Flüssigkeit aufweisen soll.
Vorzugsweise verfügt das Steigrohr über drei Auslassöffnungen, die unterschiedliche Abstände von dem Boden des Speicherbehälters aufweisen. Durch die unterschiedlichen Abstände ist gewährleistet, dass alle drei Auslassöffnungen von unterschiedlich temperierter Flüssigkeit umgeben sind. Natürlich ist es auch möglich, Steigrohre mit mehr als drei Auslassöffnungen oder weniger als drei Auslassöffnungen vorzusehen. Insbesondere für den Betrieb einer Wärmepumpe als Wärmeerzeugungseinheit hat sich jedoch die Verwendung von drei Auslassöffnungen bewährt. Diese sind vorteilhafterweise so angeordnet, dass die oberste Auslassöffnung für Flüssigkeiten mit einer besonders hohen Temperatur vorgesehen ist, die also beispielsweise für die Generierung von warmen Brauchwasser innerhalb eines Haushaltes vorgesehen sind. Die mittlere der drei Auslassöffnungen bei einer etwas geringeren Temperatur entspricht beispielsweise der Temperaturflüssigkeit, die für die Verwendung in Heizkörpern in Wohnräumen vorgesehen ist. Die unterste Auslassöffnung, die sich unterhalb der Zuleitung befindet, ist dabei vorzugsweise zum Einschichten von besonders kaltem Wasser im Abtaubetrieb der Wärmepumpe vorgesehen. Bei der Verwendung von mehr als drei Auslassöffnungen können diese natürlich auch auf die jeweiligen Gegebenheiten angepasst angeordnet sein. Dabei können die Abstände zwischen den Auslassöffnungen am Steigrohr jeweils gleich oder unterschiedlich sein. Auch der Abstand der obersten beziehungsweise untersten Auslassöffnung vom Deckel beziehungsweise Boden des Speicherbehälters kann individuell einstellbar sein.
Durch eine erfindungsgemäße Zuführeinrichtung für einen oben beschriebenen Speicher ist es besonders einfach möglich, bestehende Speicher auf eine erfindungsgemäße Ausgestaltung umzurüsten. Dazu benötigen die Speicher lediglich eine beispielsweise als Flansch ausgebildete Öffnung in der Mantelfläche.
Eine erfindungsgemäße Heizungsanlage mit einer Wärmeerzeugungseinheit verfügt über einen der hier beschriebenen Speicher, wobei der Vorlauf der Wärmeerzeugungseinheit mit der Zuleitung und der Rücklauf der Wärmeerzeugungseinheit mit der Ablaufleitung verbunden sind.
Bei einem hier beschriebenen Speicher kann die Mantelfläche des Speicherbehälters jede gewünschte Form aufweisen und insbesondere einen kreisförmigen, ovalen, viereckigen, polygonalen oder unregelmäßigen Querschnitt aufweisen. Sie verbindet den Deckel des Speicherbehälters mit dem Boden. Es ist nicht notwendig, dass der Speicherbehälter eine zylindrische Form aufweist. Für die vorliegende Erfindung ist lediglich von Bedeutung, dass die Zuleitung weder durch den Boden noch durch den Deckel des Speicherbehälters geführt ist.
Mit Hilfe einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigt
1 – die schematische teilweise Explosionsdarstellung eines Teils eines Speichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 – der Teil des Speichers aus 1 in einer ersten Ansicht,
3 – eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus 2,
4 – der Anteil aus 2 in einer weiteren Perspektive,
5 – der Anteil aus den 2 bis 4 in einer weiteren Ansicht und
6 – eine schematische Schnittdarstellung durch einen Speicher gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt einen Teil eines Speichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine Halteplatte 2, die über ihren Umfang verteilt eine Mehrzahl von Bohrungen 4 aufweist, durch die Schrauben geführt werden können, um die Halteplatte 2 an einem Flansch eines Speicherbehälters anordnen zu können. Die Halteplatten bildet somit den Flanschdeckel. Durch die Halteplatte 2 und damit auch durch einen nicht gezeigten Flansch des Speicherbehälters wird eine Zuleitung 6 geführt, die auf einer Innenseite, die sich beim Betrieb innerhalb des Speicherbehälters befindet, einen ersten Anteil 8 mit einem relativ großen Durchmesser und auf der Außenseite einen zweiten Anteil 10 aufweist. Eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, die in dem Speicherbehälter temperaturgeschichtet gespeichert werden soll, wird durch die Zuleitung 6 in den nicht gezeigten Speicherbehälter eingeführt. Durch die Querschnittsvergrößerung vom zweiten Anteil 10 auf den ersten Anteil 8 nimmt die Strömungsgeschwindigkeit deutlich ab. Dies hat zur Folge, dass die Flüssigkeit sehr ruhig und ohne große Verwirbelungen in den Speicherbehälter eingeschichtet wird, so dass die unterschiedlichen Temperaturschichten möglichst wenig verwirbeln.
Am innenseitigen Ende des ersten Anteils 8 befindet sich ein erstes T-Stück 12, das bereits ein Teil eines Steigrohres 14 ist. Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Steigrohr 14 aus drei T-Stücken 12 und zwei Zwischenstücken 16 gebildet. Das unterste T-Stück 12 ist durch eine Verschlusskappe 18 verschlossen. Wird nun eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, einer hohen Temperatur durch die Zuleitung in das innere des Speicherbehälters gepumpt, steigt sie im Steigrohr 14 ihrer geringen Dichte entsprechend nach oben. Dort ist im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich eine Auslassöffnung 20 vorgesehen, während sich die Auslassöffnung 20 im unteren Bereich des Steigrohres 14, also unterhalb der Zuleitung 6 befindet. Die Auslassöffnungen 20 können mit in 1 nicht gezeigten Membranklappen oder sonstigen Ventilausführungen ausgebildet sein. Durch diese Membranklappen oder Ventile wird sichergestellt, dass Flüssigkeit aus dem Steigrohr 14 nur dann die Auslassöffnung 20 passieren kann, wenn die Flüssigkeit innerhalb des Steigrohres 14 eine geringfügig höhere Dichte als die das Steigrohr 14 umgebende Flüssigkeit aufweist.
Am oberen Ende des Steigrohres 14 kann ein weiteres T-Stück 12 angeordnet sein, das eine weitere Passage der Flüssigkeit nach oben verhindert und stattdessen zwei einander gegenüberliegende Auslassöffnungen 20 aufweist. Dadurch wird eine weitere Querschnittsvergrößerung erreicht, so dass die Ausströmgeschwindigkeit nochmals herabgesetzt und somit auch das Risiko vermindert wird, dass es zu Verwirbelungen zwischen unterschiedlichen Temperaturschichten kommt.
Warmes Wasser, dass durch die Zuleitung 6 in den Speicherbehälter eingebracht wird, muss nun folglich lediglich den relativ kurzen Weg vom mittleren T-Stück 12 nach oben durch ein Zwischenstück 16 zum obersten T-Stück 12 und zu dessen Auslassöffnung 20 zurücklegen, um in die richtige Schicht eingeschichtet zu werden. Dadurch wird die Kontaktdauer, die die Flüssigkeit innerhalb des Steigrohres 14 mit dem Steigrohr 14 in Kontakt kommt, deutlich reduziert, wodurch auch der Wärmeüberkalt in das Steigrohr 14 und damit in die das Steigrohr 14 umgebende Flüssigkeit vermindert wird.
Wird nun kalte Flüssigkeit durch die Zuleitung 6 in den Speicherbehälter eingeführt, sinkt diese in den unteren Teil des Steigrohres 14 hinab, da sie über eine hohe Dichte verfügt. Auch in diesem Bereich ist wenigstens eine Auslassöffnung 20 vorgesehen, durch die die Flüssigkeit in den Speicherbehälter austreten kann. An der untersten Auslassöffnung 20 kann vorteilhafterweise ein nicht gezeigtes Einleitungselement 30 (siehe 6) angeordnet sein, durch das auf sehr kostengünstige Weise die Steigleitung effektiv nach unten verlängert wird. Durch eine verstellbare Länge dieses Einleitungselementes kann zudem die Tiefe sehr genau eingestellt werden, in der eine kalte Flüssigkeit in dem Speicherbehälter eingeschichtet wird. Dadurch kann gewährleistet werden, dass insbesondere eine Flüssigkeit mit besonders tiefer Temperatur keine Erwärmung erfährt und so mit ihrer tiefen Temperatur für andere Wärmeerzeuger zur Verfügung steht. Dadurch wird deren Effizienz gesteigert.
Durch die Halteplatte 2 ist zudem eine Ablaufleitung 22 geführt. An einem innenseitigen Ende 24 kann ein in 1 ebenfalls nicht gezeigtes Schlauchelement 32 (siehe 6) angeordnet sein, durch den die Höhe bestimmt wird, aus der eine Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter herausgesogen wird. Dadurch ist beispielsweise die Größe eines beheizten Reservoirs innerhalb des Speicherbehälters einstellbar. Wird durch die Zuleitung 6 eine warme Flüssigkeit, die von einer Wärmeerzeugungseinheit kommt, in den Speicherbehälter hineingepumpt, verlässt diese beispielsweise das Steigrohr 14 durch die obere Auslassöffnung 20. Der Wärmeerzeugungseinheit wird kältere Flüssigkeit zur Verfügung gestellt, die durch das innenseitige Ende 24 der Ablaufleitung 22 abgesogen wird. Dabei wird Flüssigkeit, die sich unterhalb dieses innenseitigen Endes 24 beziehungsweise des unteren Endes eines sich daran anschließenden Schlauches befindet, nicht abgesaugt und daher auch nicht erwärmt. Die Größe des so beheizten maximalen Puffer-Reservoirs wird folglich aus der Höhendifferenz zwischen der Auslassöffnung 20, durch die die warme Flüssigkeit in den Speicherbehälter 20 hineingeschichtet wird, und der Höhe bestimmt, aus der Wasser abgesaugt wird. Die Regelung der Puffer-Beladung erfolgt beispielsweise bedarfsgerecht über einen seitlich an der Speicherwand angeordneten Temperaturfühler.
2 zeigt die Darstellung aus 1 im zusammengesetzten Zustand von außen. Man erkennt die Halteplatte 2 mit den Bohrungen 4, sowie den beiden Durchführungen für die Zuleitung 6 und die Ablaufleitung 22. Hinter der Halteplatte 2 ragt ein Teil des Steigrohres 14 hervor, der im eingebauten Zustand von dem Speicherbehälter verdeckt wird.
3 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus 2. Man erkennt die Querschnittsvergrößerung vom zweiten Teil 10 der Zuleitung 6 auf den ersten Teil 8 der Zuleitung 6 sowie das sich an die Zuleitung 6 anschließende Steigrohr 14 mit den beiden Auslassöffnungen 20.
Gleiches gilt für 4, das eine Ansicht von innen, also aus dem Inneren des nicht gezeigten Speicherbehälters heraus zeigt. Man erkennt wieder die beiden Auslassöffnungen 20, die, wie deutlich dargestellt ist, einen unterschiedlichen Abstand von dem mittleren T-Stück 12 aufweisen, das die Verbindung zwischen dem Steigrohr 14 und der Zuleitung 6 bildet. Diese Abstände sind individuell auf die jeweiligen Bedürfnisse einstellbar.
5 zeigte eine Darstellung in einer Draufsicht, so dass hier die Auslassöffnung 20 zu erkennen ist, die von Flüssigkeit passiert wird, die eine extrem hohe Temperatur aufweist. Anstelle dieser einen nach oben gerichteten Auslassöffnung 20 kann an dieser Stelle ein weiteres T-Stück 12 angeordnet sein, das keine nach oben geöffnete Auslassöffnung 20 sondern zwei einander gegenüberliegenden Auslassöffnungen 20 aufweist.
6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Speicher. Er umfasst einen Speicherbehälter 26, der in der in 6 dargestellten Ausführungsform an seiner linken Seite die Halteplatte 2 aufweist. Diese verschließt einen Flansch 28. Man erkennt, dass durch die Halteplatte 2 die Zuleitung 6 mit dem ersten Anteil 8 und dem zweiten Anteil 10 geführt wird. Im Innern des Speicherbehälters 26 schließt sich das T-Stück 12 mit den Zwischenstücken 16 und weiteren T-Stücken 12 an. Am obersten und untersten T-Stück 12 befindet sich ein Einleitungselement 30, das vorzugsweise flexibel ausgebildet ist, um die Zuführeinrichtung leichter durch den Flansch 28 in den Speicherbehälter 26 bewegen zu können.
Durch die Halteplatte 2 wird zudem die Ablaufleitung 22 geführt, an deren inneren Ende sich ein Schlauchelement 32 befindet. Die Länge des Schlauchelementes 32 bestimmt, aus welcher Tiefe und damit mit welcher Temperatur eine in dem Speicherbehälter 26 befindliche Flüssigkeit abgesaugt wird. Durch die Höhe des unteren Endes des Schlauchelementes 32 wird folglich auch ein Puffer-Speichervolumen nach unten beschränkt, das als Warmwasserreservoir befüllt werden kann. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, die Länge des Schlauchelementes 32 individuell einstellbar und variabel zu gestalten, um beispielsweise nachts das maximale Puffervolumen zu erhöhen und so von gegebenenfalls günstigeren Energiekosten zu profitieren.
An der Unterseite des Speicherbehälters 26 ist ein weiterer Flansch 28 vorgesehen, durch den beispielsweise Anschlüsse geführt werden, die zu Heizkörpern eines Gebäudes führen. Sie umfassen eine Heizungszuleitung 34, die an ihrem oberen Ende ein Abschlusselement 36 aufweist. Die Höhe dieses Abschlusselementes 36 bestimmt, aus welcher Höhe eine Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter 26 abgesaugt und beispielsweise der Heizung zugeführt wird. Eine Heizungsrückleitung 38 wird ebenfalls durch den Flansch 28 geführt und ist im Innern des Speicherbehälters 26 mit einem Schichtenlader 40 verbunden. Durch diesen ist es möglich, von der Heizung zurückkommende Flüssigkeit, die in der Heizung abgekühlt wurde, in die richtige Höhe des Speicherbehälters 26 „einzusortieren”.
Der in 6 dargestellte Speicher verfügt zudem über eine Entlüftungsleitung 42, die ebenfalls durch die Mantelfläche des Speicherbehälters 26 geführt wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn oberhalb des Speicherbehälters 26 aufgrund beispielsweise einer geringen Raumhöhe, wenig Platz ist, so dass hier eine Anordnung einer zusätzlichen Entlüftungsanlage unvorteilhaft ist.
Für das Betreiben eines Wärmetauschers beispielsweise zur Warmwassergenerierung in einem Haushalt ist es von Vorteil, wenn die Flüssigkeit mit möglichst hoher Temperatur dem Speicherbehälter 26 entnommen wird. Daher verfügt der Speicher in 6 über eine Entnahmeleitung 44, die im obersten Bereich des Speicherbehälters 26 angeordnet ist. Die Flüssigkeit wird hier also mit maximaler Temperatur dem Speicher entnommen und einem Wärmetauscher zugeführt. In diesem Wärmetauscher wird sie auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt und über eine Zuführleitung 46, die am unteren Ende des Speicherbehälters 26 dargestellt ist, dem Speicherbehälter 26 wieder zugeführt.
Der in 6 gezeigte Speicher verfügt zudem über einen Temperaturfühler 48, durch den die Temperatur der Flüssigkeit innerhalb des Speicherbehälters 26 an einer bestimmten Stelle messbar ist.
Bezugszeichenliste

2: Halteplatte
4: Bohrung
6: Zuleitung
8: Erster Anteil
10: Zweiter Anteil
12: T-Stück
14: Steigrohr
16: Zwischenstück
18: Verschlusskappe
20: Auslassöffnung
22: Ablaufleitung
24: Innenseitiges Ende
26: Speicherbehälter
28: Flansch
30: Einleitungselement
32: Schlauchelement
34: Heizungszuleitung
36: Abschlusselement
38: Heizungsrückleitung
40: Schichtenlader
42: Entlüftungsleitung
44: Entnahmeleitung
46: Zuführleitung
48: Temperaturfühler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4443715 A1 [0005]
EP 0384423 A1 [0005]
DE 10212688 A1 [0007]

Claims

Speicher zum temperaturgeschichteten Speichern einer Flüssigkeit, der einen Speicherbehälter, der einen Boden, eine Mantelfläche und einen Deckel aufweist, und eine Zuführeinrichtung umfasst, die ein Steigrohr (14) und eine Zuleitung (6) umfasst, wobei das Steigrohr (14) in dem Speicherbehälter angeordnet ist, und wenigstens zwei Auslassöffnungen (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (6) durch die Mantelfläche des Speicherbehälters geführt ist.
Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (6) zwischen den wenigstens zwei Auslassöffnungen (20) mit dem Steigrohr (14) verbunden ist.
Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Auslassöffnung (20), die den Boden des Speicherbehälters am nächsten ist, ein Einleitungselement angeordnet ist.
Speicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine wirksame Länge des Einleitungselementes einstellbar ist.
Speicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (6) durch einen Flanschdeckel geführt ist, der eine Öffnung in der Mantelfläche des Speicherbehälters verschließt.
Speicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher über eine Ablaufleitung (22) verfügt, die durch die Mantelfläche des Speicherbehälters geführt ist.
Speicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufleitung (22) durch den Flanschdeckel geführt ist.
Speicher nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufleitung (22) im Innern des Speicherbehälters eine Länge (L) aufweist, die einstellbar ist.
Zuführvorrichtung für einen Speicher nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Heizungsanlage mit einer Wärmeerzeugungseinheit und einem Speicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Vorlauf der Wärmeerzeugungseinheit mit der Zuleitung (6) und der Rücklauf der Wärmeerzeugungseinheit mit der Ablaufleitung (22) verbunden ist.