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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung für eine Übergabestation, umfassend mindestens einen Behälter, ausgelegt und eingerichtet zur Aufnahme eines Wärmespeichermediums, einen primärseitigen Zulaufanschluss sowie einen primärseitigen Rücklaufanschluss, einen ersten sekundärseitigen Zulaufanschluss, einen ersten sekundärseitigen Rücklaufanschluss, einen zweiten sekundärseitigen Zulaufanschluss und einen zweiten sekundärseitigen Rücklaufanschluss. Gattungsgemäße Speichereinrichtungen sind beispielsweise aus der
AT 510 578 A4 oder der
AT 406 192 B bekannt..
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Übergabestationen oder Wärmeübergabestationen werden an der Schnittstelle zwischen einem Fern- oder Nahwärmenetz und einer Kundenheizungsanlage eingesetzt, vgl.
DE 10 2011 103 133 A1 ,
DE 29 812 452 U1 .
Großtechnisch ist auch ein direkter Anschluss von Anlagen an das Fernwärmenetz ohne Zwischenschaltung einer Übergabestation bekannt.
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Dabei wird ein Rohrleitungssystem verwendet, um die Fernwärme zu der Übergabestation zu transportierten. Die Rohrleitungen, die von der Wärmequelle zu den Wärmesenken, beispielsweise in Form eines Wärmetauschers in einer Übergabestation, verlaufen, werden als Vorlauf bezeichnet. Diejenigen Rohrleitungen, die von den Wärmesenken zu der Wärmequelle verlaufen, werden als Rücklauf bezeichnet.
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Übliche Betriebstemperaturen für den Vorlauf in einem mit Heißwasser betriebenen Fernwärmenetz sind 80-130 °C bei einem Betriebsdruck von 16 bis 25 Bar. Es sind im Stand der Technik jedoch auf kleinere Fernwärmenetze mit niedrigeren Vorlauftemperaturen von 80-90 °C bekannt.
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Die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums, in der Regel Wasser, ändert sich jedoch je nach Sommer bzw. Winterbetrieb. Beispielsweise ist die Primärtemperatur für den Vorlauf bzw. Rücklauf im Fernwärmenetz im Winterbetrieb 130°C bzw. 45° und im Sommerbetrieb 70°C bzw. 45°C. Dies führt dazu, dass im Sommerbetrieb weniger Leistung zur Verfügung steht als im Winter.
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Insbesondere bei Wohngebäuden orientiert sich die Auslegung der Übergabestation nicht primär am Heizwärmebedarf, sondern am Wärmebedarf für die Warmwasserbereitung.
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Dabei sind drei verschiedene Arten von Übergabestationen bekannt. Beim Durchflusssystem wird das benötigte Warmwasser direkt im Wärmeüberträger der Übergabestation erwärmt. Dies erfordert einen entsprechend großen Wärmeüberträger mit entsprechend groß dimensioniertem Fernwärmeanschluss.
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Dies ist nachteilig, da ein Kunde für eine Anschlussleistungen, also die bereitzustellenden höchste Wärmeleistung in kW, einen Grundpreis zahlen muss, der unabhängig vom tatsächlichen Verbrauch anfällt. Solche Durchflusssysteme benötigen bei Ein- bis Zweifamilienhäusern eine Anschlussleistung von üblicherweise mindestens 40 kW. Pro kW Anschlussleistung werden, je nach Anbieter, jedoch jährliche Grundpreise von 25 bis 80 Euro berechnet, so dass ein verbrauchsunabhäniger Grundpreis von beispielsweise 1.000,00 bis 3.200,00 Euro zu leisten ist.
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Um zu erreichen, dass eine niedrigere Anschlussleistung benötigt wird, sind Speichersysteme im Stand der Technik bekannt. In Speichersystemen wird Wasser in einem Speicher erwärmt und bei Bedarf aus diesem entnommen. Der Fernwärmeanschluss kann daher wesentlich kleiner, d.h. mit deutlich geringerer Anschlussleistung, ausgelegt werden. Im klassischen Speichersystem besteht jedoch die Gefahr der Legionellenbildung. Das Frischwasser muss daher zur Vermeidung einer Kontamination der Warmwasseranlage mit Legionellen konstant eine Warmwassertemperatur von mehr als 60 °C aufweisen. Dies ist, neben der verbleibenden Gefahr der Legionellenbildung, unter Effizienzgesichtspunkten nicht optimal, da jederzeit Energie verbraucht wird, auch wenn über einen längeren Zeitraum, beispielsweise nachts, kein Warmwasser benötigt wird. Zudem kann das Temperaturniveau des Rücklaufs des Fernwärmewassers bis fast auf die Temperatur im Warmwasserspeicher ansteigen, was einen ungünstigen Betriebszustand darstellt, und von den Fernwärmeanbietern nach Möglichkeit vermieden wird. Auch ist die verfügbare Warmwassermenge durch das Volumen des Speichers begrenzt. Nach Entnahme der verfügbaren Menge muss gewartet werden, bis der Speicher wieder geladen ist.
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Alternativ sind als dritte Variante von Übergabestationen daher Speicher-Lade-Systeme bekannt, die das Durchflusssystem mit dem Speichersystem kombinieren. Dabei wird in einem Pufferspeicher ein Wärmespeichermedium erhitzt und mittels Wärmetauschern wird je nach Bedarf Frischwasser erhitzt oder heißes Wasser für einen Heizungsbetrieb bereitgestellt. Der Pufferspeicher für warmes Frischwasser und den Heizbetrieb wird nur auf einen durchschnittlichen Warmwasserbedarf ausgelegt, der Fernwärmeanschluss kann somit kleiner als beim reinen Durchflusssystem ausgelegt werden. Spitzenlasten können über den Pufferspeicher abgedeckt werden, der in Schwachlastzeiten bzw. kontinuierlich geladen wird.
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Nachteilig an den bekannten Systemen ist, dass diese entweder eine hohe Anschlussleistung der Fernwärme benötigen, oder die Gefahr von Legionellenbildung besteht. Die bekannten Speicher-Ladesystem verbinden dabei den Vorteil einer geringen Anschlussleistung bei gleichzeitigem Verhindern der Legionellenbildung, in dem ein Pufferspeicher zum Einsatz kommt.
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Nachteilig an den bekannten Pufferspeichern ist jedoch, dass diese zum einen großvolumig sind und viel Platz benötigen, zum anderen durch eine Vermischung des Wärmespeichermediums in dem Pufferspeicher eine konstante Temperatur aufweisen, was zu einer suboptimale Effizienz der Übergabestation führt.
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Es wäre daher wünschenswert, auf Pufferspeicher zurückgreifen zu können, die diese Nachteile nicht aufweisen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, eine Speichereinrichtung bereitzustellen, die die Nachteile des Stands der Technik überwindet, und die insbesondere eine hohe Effizienz bei einem geringen Platzbedarf bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Behälter ein bodenseitiges Ende und ein dem bodenseitigen Ende gegenüberliegendes oberes Ende sowie mindestens eine Seitenwand aufweist, und wobei der primärseitige Zulaufanschluss in einem ersten Abstand beabstandet vom bodenseitigen Ende angeordnet ist, der primärseitige Rücklaufanschluss in einem zweiten Abstand beabstandet vom bodenseitigen Ende angeordnet ist, der erste sekundärseitige Zulaufanschluss in einem dritten Abstand beabstandet vom bodenseitigen Ende angeordnet ist, der erste sekundärseitige Rücklaufanschluss in einem vierten Abstand beabstandet vom bodenseitigen Ende angeordnet ist, der zweite sekundärseitige Zulaufanschluss in einem fünften Abstand beabstandet vom bodenseitigen Ende angeordnet ist und der zweite sekundärseitige Rücklaufanschluss in einem sechsten Abstand beabstandet vom bodenseitigen Ende angeordnet ist, und wobei der erste Abstand weiter vom bodenseitigen Ende in Richtung des oberen Endes beabstandet ist als der zweite Abstand, der dritte Abstand weiter vom bodenseitigen Ende in Richtung des oberen Endes beabstandet ist als der vierte Abstand und der fünfte Abstand weiter vom bodenseitigen Ende beabstandet in Richtung des oberen Endes ist als der sechste Abstand und der vierte Abstand weiter vom bodenseitigen Ende in Richtung des oberen Endes beabstandet ist als der sechste Abstand, wobei der erste sekundärseitige Rücklaufanschluss und der zweite sekundärseitige Rücklaufanschluss, und insbesondere der primärseitige Zulaufanschluss, der primärseitige Rücklaufanschluss, der erste sekundärseitige Zulaufanschluss und/oder der zweite sekundärseitige Zulaufanschluss, im Endbereich und/oder am Ende eines in Richtung von dem oberen Ende in Richtung des bodenseitigen Endes, insbesondere vom oberen Ende in Richtung des bodenseitigen Endes, insbesondere senkrecht zum bodenseitigen Ende, verlaufenden Rohrelements angeordnet sind, wobei mindestens der erste sekundärseitige Rücklaufanschluss im Endbereich und/oder am Ende eines ersten Rohrelements und der zweite sekundärseitige Rücklaufanschluss im Endbereich und/oder am Ende eines vom ersten Rohrelements separate vorliegenden zweiten Rohrelements angeordnet ist.
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Unter dem primärseitigen Zulaufanschluss und dem primärseitigen Rücklaufanschluss sollen diejenigen Anschlüsse verstanden werden, die in Wirkverbindung mit dem Fernwärmenetz stehen können. Dabei erfolgt ein Energietransfer von dem Fernwärmenetz zu der Speichereinrichtung beispielsweise über einen ersten Wärmtauscher. Alternativ oder zusätzlich können der primärseitige Zulaufanschluss und der primärseitigen Rücklaufanschluss selbstverständlich auch mit anderen Wärme- bzw. Energiequellen in Wirkverbindung stehen, beispielsweise einer Solarthermieanlage, einer Wärmepumpe, einem Gaskessel, oder dergleichen.
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Unter dem erste sekundärseitige Rücklaufanschluss und dem ersten sekundärseitigen Zulaufanschluss sollen diejenigen Anschlüsse verstanden werden, die in Wirkverbindung mit mindestens einer Heizeinrichtung bringbar sind. Alternativ kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass die ersten Zulauf- und Rücklaufanschlüsse in Wirkverbindung mit einer Warmwassererzeugungseinrichtung bringbar sind. Der Energietransfer kann dabei beispielsweise über einen zweiten Wärmtauscher erfolgen, jedoch kann auf einen solchen zweiten Wärmetauscher je nach Aufbau der Heizeinrichtung gemäß einer Ausführungsform auch für Teile der Heizeinrichtung, oder vollständig, verzichtet werden, und die Heizeinrichtung direkt mit dem Wärmespeichermedium betrieben werden.
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Unter dem zweiten sekundärseitige Rücklaufanschluss und dem zweiten sekundärseitigen Zulaufanschluss sollen diejenigen Anschlüsse verstanden werden, die in Wirkverbindung mit mindestens einer Warmwassererzeugungseinrichtung bringbar sind. Alternativ kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass die zweiten Zulauf- und Rücklaufanschlüsse in Wirkverbindung mit einer Heizeinrichtung bringbar sind. Der Energietransfer kann dabei beispielsweise über einen dritten Wärmtauscher erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der erste und der zweite sekundärseitige Zulaufanschluss in einem ausgeführt sind, und beispielsweise mittels eines Ventils beide sekundärseitigen Heizkreisläufe mit dem Wärmespeichermedium versorgbar sind bzw. versorgt werden.
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Es kann sich dabei als besonders vorteilhaft erweisen, den ersten und zweiten sekundärseitigen Rücklaufanschluss mittels separater Rohrelemente getrennt voneinander in dem Behälter anzuordnen. Bei unterschiedlichen Rücklauftemperaturen ermöglicht die getrennte Anordnung von erstem und zweitem sekundärseitigen Rücklaufanschluss eine optimierte Temperaturschichtung des Wärmespeichermediums im Behälter, da beide Rücklaufanschlüsse in einem jeweils individuellem Abstand von bodenseitigen Ende des Behälters das Wärmespeichermedium in den Behälter zurückführen können. Im Unterschied zu einer Steigleitung mit mehreren in ihrem Abstand vom bodenseitigen Ende eines Behälters unterschiedlich angeordneten Öffnungen zur Rückführung eines Wärmespeichermediums können mit der erfindungsgemäßen Speichereinrichtungen Temperaturschichtungen in einem Behälter zur Verfügung gestellt werden, wenn das Wärmespeichermedium von beispielsweise zwei Wärmetauschern mit unterschiedlicher Rücklauftemperatur gleichzeitig zurückgeführt wird. Bei einer Steigleitung mit mehreren Öffnungen können im Gegensatz dazu Wärmespeichermedien unterschiedlicher Temperatur immer nur sequenziell geschichtet werden. Dabei hat sich die senkrechte Anordnung der Rohrelemente als vorteilhaft erwiesen, um eine Verwirbelung und Durchmischung des Wärmespeichermediums im Behälter zu minimieren.
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Unter einer Heizeinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann sowohl ein einzelner Heizkörper, als auch eine Vielzahl an Heizkörpern verstanden werden. Zudem kann ein Heizkörper auch in Form eine Fußbodenheizung bereitgestellt werden. Grundsätzlich ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass der Begriff Heizeinrichtung allgemein verstanden werden soll, als eine oder mehrere Einrichtungen, die dem Heizen von Räumen dienen.
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Das Wärmespeichermedium, beispielsweise Wasser, kann, wenn es in den erfindungsgemäßen Behälter eingefüllt ist, mittels der primärseitigen Zulauf- und Rücklaufanschlüsse erwärmt werden. Dieses erwärmte Wasser kann beispielsweise im wiederum mittels der sekundärseitigen ersten und zweiten Zulauf- und Rücklaufanschlüsse zum Betrieb einer Heizeinrichtung und/oder einer Warmwassererzeugungseinrichtung verwendet werden.
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In der Speichereinrichtung wird das erwärmte Wärmespeichermedium mittels des primärseitigen Zulaufanschlusses im Bereich des oder am oberen Ende des Behälters zugeführt. Das erwärmte Wärmespeichermedium hat dabei eine geringe Dichte als das kühlere Wärmespeichermedium im unteren Bereich des Behälters, so dass eine Durchmischung durch Konvektion nur im sehr geringen Umfang zwischen der warmen Wärmespeichermediumschicht und der kältere Wärmespeichermediumschicht erfolgt. Beispielsweise kann als Wärmespeichermedium Wasser verwendet werden, wobei es für den Fachmann offensichtlich ist, dass auch andere Wärmespeichermedien geeignet sind. Wird ein Wärmespeichermedium mit geringer Wärmeleitfähigkeit verwendet, findet nur ein geringer Wärmetransport von den wärmeren zu den kälteren Wärmespeichermediumschichten statt, so dass die verschiedenen Wärmespeichermediumschichten stabil bleiben.
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Diese unterschiedlichen Wärmespeichermediumschichten können erfindungsgemäß genutzt werden, um die Effizienz der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung zu optimieren. Der erste und der zweite sekundärseitige Zulauf nutzen erfindungsgemäß die am stärksten erwärmte Wärmespeichermediumschicht für einen Energietransfer von der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung zu der Heizeinrichtung und/oder der Warmwassererzeugungseinrichtung. Dabei sind diese insbesondere im Bereich oder am oberen Ende des Behälters angeordnet.
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Im Unterschied zu einem Durchmischen des Wärmespeichermediums im Behälter, und somit dem bereitstellen einer gleichförmigen Temperatur des Wärmespeichermediums im Behälter, wird erfindungsgemäß ermöglicht, dass beispielsweise selbst dann noch Wärmespeichermedium mit hoher Temperatur entnommen werden kann, wenn eine großer Anteil der im der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung gespeicherten Wärme bereits genutzt wurde. Dies erhöht die Effizienz des Gesamtsystems signifikant und ermöglicht zudem auch bei einer geringen im Energiespeicher gespeicherter Energiemenge einen Betrieb beispielsweise der Warmwassererzeugungseinrichtung.
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Zudem wird erfindungsgemäß der erste sekundärseitige Rücklaufanschluss, der insbesondere für einen Energietransfer zu einer Heizeinrichtung verwendet werden kann, in einem vierten Abstand vom bodenseitigen Ende des Behälters beabstandet, und weiter vom bodenseitigen Ende in Richtung des oberen Endes beabstandet als der sechste Abstand des zweiten sekundärseitigen Rücklaufanschlusses. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, da die Rücklauftemperatur des Wärmespeichermediums des ersten sekundärseitigen Rücklaufanschlusses höher ist als die Rücklauftemperatur des zweiten sekundärseitigen Rücklaufanschlusses. Somit kann eine weitere Schichtbildung der Wärmespeichermediumschichten bereitgestellt und ausgenutzt werden, um den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung weiter zu optimieren.
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Auch kann vorgesehen sein, dass der primäre Rücklaufanschluss im Bereich des, oder am bodenseitigen Ende des Behälters angeordnet ist. Dies ermöglicht eine möglichst geringe Rücklauftemperatur. Eine solche geringe Rücklauftemperatur ist für einen Wärmeaustausch, insbesondere über einen Wärmetauscher, mit dem Fernwärmnetz vorteilhaft, um eine möglichste effiziente Energieübertragung vom Fernwärmenetz zum Wärmespeichermedium bereitzustellen. Dies ermöglicht zudem wiederum eine geringe Rücklauftemperatur im Fernwärmenetz, was zusätzlich vorteilhaft ist.
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Die erfindungsgemäße Speichereinrichtung kann erfindungsgemäß konstant geladen werden, so dass eine geringe Anschlussleistung der Fernwärme ausreichend sein kann. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Speichereinrichtung einen hohen Wirkungsgrad aufgrund der Wärmespeichermediumschichten, sowie niedrige Rücklauftemperaturen der Fernwärme.
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Mit der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung kann es daher beispielsweise ermöglicht werden, die Anschlussleistung einer Übergabestation signifikant zu reduzieren. Beispielsweise reicht eine Anschlussleistung von 8 kW aus, um im Sommerbetrieb und im Winterbetrieb eine ausreichende Warmwasserversorgung eines Ein- bzw. Zweifamilienhauses bereitzustellen. Beispielsweise kann eine erfindungsgemäße Speichereinrichtung einen Behälter mit einem Volumen von 1801 umfassen, wobei beispielhaft als Wärmespeichermedium Wasser verwendet werden kann. Bei einem primären Volumenstrom von 83 ltr./h und einer Vorlauftemperatur der Fernwärme von 130 °C steht bei einer Anschlussleistung von 8 kW im Winter im Sommer eine reale Anschlussleistung von 2,35 kW zur Verfügung. Für eine Erstladung der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung werden bei einer beispielhaften Temperatur von 55°C des Wärmespeichermediums ca. 3,5 Stunden benötigt. Bei einem durchschnittlichen Duschvorgang werden ca. 50 bis 60 Liter Wasser benötigt. Dies teilt sich, je nach gewählter Temperatur beim Duschen, beispielsweise auf 37,3 Liter Warmwasser und 22,7 Kaltwasser auf. Bei dem beispielhaft gewählten Behältervolumen von 180 Liter können daher mindestens 3 Duschvorgänge hintereinander realisiert werden. Zudem wird die Energiespeichereinrichtung konstant nachgeladen. Das vorangehende Beispiel stellt für den Fachmann offensichtlich keine Beschränkung der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung auf die angegeben Werte dar, sondern dient ausschließlich dem einfacheren Verständnis.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der primärseitige Zulaufanschluss, der erste sekundärseitige Zulaufanschluss und/oder der zweite sekundärseitige Zulaufanschluss im Bereich des, und insbesondere am, oberen Ende des Behälters angeordnet ist bzw. sind, wobei insbesondere der erste und der zweite sekundärseitige Zulaufanschluss gemeinsam in Einem ausgeführt ist.
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Diese Anordnung des primärseitigen Zulaufanschlusses, des ersten sekundärseitigen Zulaufanschlusses und/oder des zweiten sekundärseitigen Zulaufanschlusses kann sich als vorteilhaft erweisen, um zum einen eine erfindungsgemäße Schichtung des Wärmespeichermediums zu erzeugen, und zum anderen, um eine möglichst effiziente Ausnutzung der gespeicherten Wärmeenergie zu ermöglichen. Zudem kann immer die höchste verfügbare Temperatur des Wärmespeichermediums genutzt werden, um die Heizeinrichtung oder die Warmwassererzeugungseinrichtung zu betreiben.
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Insbesondere kann dabei gemäß einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der erste und der zweite sekundärseitige Zulaufanschluss in Form eines gemeinsamen Zulaufanschlusses ausgeführt ist. In diesem Fall lässt sich beispielsweise die Zufuhr des Wärmespeichermediums über Ventile steuern oder regeln.
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Auch kann es vorteilhaft sein, dass der primärseitige Rücklaufanschluss und/oder der zweite sekundärseitige Rücklaufanschluss am oder beabstandet von bodenseitigen Ende des Behälters angeordnet ist, insbesondere in einem Bereich von null bis zwei Zehntel, insbesondere von null bis einem Zehntel, der Höhe des Behälters gemessen vom bodenseitigen Ende zum oberen Ende des Behälters beabstandet von bodenseitigen Ende des Behälters angeordnet ist.
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Eine solche Anordnung des primären Rücklaufanschlusses kann vorteilhaft sein, um eine möglichst niedrige Rücklauftemperatur für die Fernwärme zu ermöglichen. Zudem kann ermöglicht werden, dass immer die größtmögliche Temperaturdifferenz zwischen Fernwärmezufuhr und Wärmespeichermedium verwendet wird, so dass ein möglichst hoher Wirkungsgrad erzielbar ist. Zudem kann eine solche Anordnung des zweiten sekundärseitigen Rücklaufanschlusses vorteilhaft sein, um die gewünschte Schichtung des Wärmespeichermediums bereitzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der erste sekundärseitige Rücklaufanschluss in einem Bereich von einem Zehntel bis fünf Zehntel, insbesondere von zwei Zehntel bis drei Zehntel, der Höhe des Behälters gemessen vom bodenseitigen Ende zum oberen Ende des Behälters beabstandet vom bodenseitigen Ende des Behälters angeordnet ist.
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Eine solche Anordnung des ersten sekundärseitigen Rücklaufanschluss kann insbesondere zum Erzeugen der erfindungsgemäßen Wärmespeichermediumschichten vorteilhaft sein. Die Rücklauftemperatur am ersten sekundärseitigen Rücklaufanschluss, der insbesondere Wärmespeichermedium von einem mit einer Heizeinrichtung in Wirkverbindung stehenden Wärmetauscher zurück in den Behälter leitet, kann eine höhere Temperatur aufweisen als die Rücklauftemperatur am zweiten sekundärseitigen Rücklaufanschluss, so dass eine unterschiedliche Beabstandung der beiden sekundärseitigen Rücklaufanschlüsse vorteilhaft sein kann.
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Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der primärseitige Zulaufanschluss, der erste sekundärseitige Zulaufanschluss, der zweite sekundärseitige Zulaufanschluss, der primärseitige Rücklaufanschluss, der erste sekundärseitige Rücklaufanschluss und/oder der zweite sekundärseitige Rücklaufanschluss ein Rohrelement umfasst, wobei das Rohrelement zumindest bereichsweise in dem Behälter angeordnet oder anordnenbar ist, und wobei insbesondere ein dem bodenseitigen Ende des Behälters zugewandter Endbereich des Rohrs eine Vielzahl von, insbesondere runden, Aussparungen aufweist, wobei insbesondere der erste sekundärseitige Rücklaufanschluss in einem Endbereich von 20 % bis 40 %, insbesondere von 25% bis 35%, der Länge des in dem Behälter befindlichen Abschnitts des Rohrelements Aussparungen aufweist und der zweite sekundärseitige Rücklaufanschluss in einem Endbereich von 50 % bis 80 %, insbesondere von 60 % bis 70 %, der Länge des in dem Behälter befindlichen Abschnitts des Rohrelements Aussparungen aufweist..
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Eine solche Ausbildung hat sich als vorteilhaft erwiesen. Insbesondere mit Hilfe der Aussparungen kann erreicht werden, dass sich das Wärmespeichermedium quer zu den Zulauf- bzw. Rücklaufanschlüssen verbreitet und somit keine oder nur eine geringe Durchmischung der Wärmespeichermediumschichten erzeugt wird.
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Zur weiteren Verringerung der Durchmischung hat sich insbesondere die Anordnung der Aussparungen in den erfindungsgemäßen Endbereichen als vorteilhaft erwiesen. Diese führen zu einer besonders homogenen Ausbildungen von Temperaturschichten des Wärmespeichermediums im Behälter.
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Auch kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der primärseitige Zulaufanschluss und der primärseitige Rücklaufanschluss mit einem ersten Wärmetauscher in Wirkverbindung stehen oder bringbar sind, der erste sekundärseitige Zulaufanschluss und der erste sekundärseitige Rücklaufanschluss mit einem zweiten Wärmetauscher in Wirkverbindung stehen oder bringbar sind und/oder der zweite sekundärseitige Zulaufanschluss und der zweite sekundärseitige Rücklaufanschluss mit einem dritten Wärmetauscher in Wirkverbindung stehen oder bringbar sind, insbesondere mittels eines Leitungssystems, vorzugsweise umfassend mindestens ein Pumpmittel, wobei insbesondere mindestens ein erstes Pumpmittel ausgelegt und eingerichtet ist, um das Wärmespeichermedium aus dem Behälter vom primärseitigen Rücklaufanschluss durch den ersten Wärmetauscher zu dem primärseitigen Zulaufanschluss zu pumpen, mindestens ein zweites Pumpmittel ausgelegt und eingerichtet ist, um das Wärmespeichermedium aus dem Behälter vom ersten sekundärseitigen Zulaufanschluss durch den zweiten Wärmetauscher zu dem ersten sekundärseitigen Rücklaufanschluss zu pumpen und/oder mindestens ein drittes Pumpmittel ausgelegt und eingerichtet ist, um das Wärmespeichermedium aus dem Behälter vom zweiten sekundärseitigen Zulaufanschluss durch den dritten Wärmetauscher zu dem zweiten sekundärseitigen Rücklaufanschluss zu pumpen.
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Solche Wärmetauscher, insbesondere in Verbindung mit Pumpmitteln, können sich als vorteilhaft erweisen, um eine Heizeinrichtung oder eine Warmwassererzeugungseinrichtung zu betreiben.
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Auch kann vorgesehen sein, dass der erste Wärmetauscher mit einer Wärmequelle in Wirkverbindung steht oder bringebar ist, der zweite Wärmetauscher mit einem ersten Heizkreislauf in Wirkverbindung steht oder bringbar ist und/oder der dritte Wärmetauscher mit einem zweiten Heizkreislauf in Wirkverbindung steht oder bringbar ist.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der erste Wärmetauscher mit einem Nahwärmenetz und/oder einem Fernwärmenetz, einer Wärmepumpe, einer Solarthermieanlage und/oder einem Gaskessel in Wirkverbindung steht oder bringbar ist, der zweite Wärmetauscher mit einem Wärmekreislauf mindestens einer Heizeinrichtung in Wirkverbindung steht oder bringbar ist und/oder der dritte Wärmetauscher mit einer Warmwassererzeugungseinrichtung in Wirkverbindung steht oder bringbar ist.
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Auch kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Behälter in Form eines quaderförmigen Behälters ausgebildet ist, und insbesondere Verstärkungsstreben im Inneren des Behälters angeordnet sind, wobei der Behälter vorzugsweise eine Breite und/oder eine Tiefe in einem Bereich von 400 mm bis 800 mm, insbesondere von 600 mm und eine Höhe in einem Bereich von 300 mm bis 700 mm, insbesondere von 500 mm aufweist, wobei insbesondere der Behälter eine Wandungsstärke von 4 mm bis 10 mm, insbesondere von 6 mm, der Bodenplatte, der Deckplatte und/oder der Seitenwände aufweist.
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Eine Bereitstellung eines quaderförmigen Behälters kann insbesondere vorteilhaft sein, um einen möglichst platzsparenden Behälter einsetzen zu können. Üblicherweise kommen im Stand der Technik runde Behälter zum Einsatz. Es kann sich jedoch als vorteilhaft erweisen, auf runde Behälter zu verzichten, und stattdessen, insbesondere Verstärkungsstreben im Inneren des Behälters umfassend, quaderförmige Behälter einzusetzen.
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Die erfindungsgemäße Höhe, Breite bzw. Tiefe des Behälters hat sich zum Einbau des Behälters in Häusern als besonders vorteilhaft erwiesen. Mit den erfindungsgemäßen Maßen lässt sich beispielsweise ein Behälter mit einem Volumen vom 1801 bereitstellen. Die gesamte Bauhöhe des Behälters mit beispielsweise einen Speichervolumen von 1801 sowie der weiteren benötigten Elemente einer Übergabestation ist dabei mit einer Maximalhöhe von 230 cm, insbesondere von 210 cm möglich, wobei die weiteren Elemente auf bzw. über dem Behälter angeordnet werden können.
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Auch kann es vorteilhaft sein, dass das Wärmespeichermedium in Form von Wasser bereitgestellt oder bereitstellbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Behälter ein Speichervolumen für das Wärmespeichermedium in einem Bereich von 1001 bis 5001, insbesondere in einem Bereich von 1501 bis 2501, bevorzugt von 1801, aufweist.
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Behälter mit solchen erfindungsgemäßen Speichervolumina können für die Versorgung eines Ein-, Zwei oder Mehrfamilienhauses vorteilhaft sein. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der Behälter in Form eines isolierten Behälters bereitgestellt wird, beispielsweise mit PU-Schaum ummantelt ist.
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Auch kann vorgesehen sein, dass eine Steuer- oder Regeleinrichtung umfasst ist, die eine Energieübertragung zwischen dem ersten, dem zweiten und/oder dem dritten Wärmetauscher und dem Behälter, und insbesondere zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Nahwärmenetz und/oder einem Fernwärmenetz, dem zweiten Wärmetauscher und mindestens einer Heizeinrichtung und/oder dem dritten Wärmetauscher und einer Frischwasserversorgungseinrichtung, reguliert, insbesondere steuert oder regelt.
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Dabei kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Speichereinrichtung einen Temperatursensor umfasst, um die Temperatur des Wärmespeichermediums zu erfassen. Zudem kann vorgesehen sein, dass Temperatursensoren ohne Hilfsenergie, beispielsweise Tensionsfühler, zum Einsatz kommen. Auch kann vorgesehen sein, dass Tensionsfühlern von der Heizeinrichtung und/oder der Warmwassererzeugungseinrichtung umfasst sind.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass der erste Wärmetauscher ausgelegt und eingerichtet ist, um mit einer Wärmequelle mit einer Leistung in einem Bereich von 1kW bis 100KW, insbesondere in einem Bereich von 1,5kW bis 16kW, bevorzugt in einem Bereich von 2kW bis 8kW betrieben zu werden.
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Auch liefert die Erfindung eine Übergabestation, umfassend eine erfindungsgemäße Speichereinrichtung, eine erste Anschlusseinrichtung an ein Nahwärme- oder Fernwärmenetz, sowie eine zweite Anschlusseinrichtung an einen Heizkreislauf eines Gebäudes und eine dritte Anschlusseinrichtung an ein Frischwassersystem eines Gebäudes.
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Schließlich liefert die Erfindung eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung in einer Übergabestation zur Wärmeübergabe von Nah- und/oder Fernwärme.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung beispielhaft erläutert wird, ohne dadurch die Erfindung zu beschränken.
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Dabei zeigt:
- Figur Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung und einer erfindungsgemäßen Übergabestation.
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In der Figur ist eine erfindungsgemäße Speichereinrichtung 1 und eine erfindungsgemäße Übergabestation 3 gezeigt, die eine erfindungsgemäße Speichereinrichtung 1 umfasst. Die Speichereinrichtung 1 umfasst dabei einen Behälter 5, ausgelegt und eingerichtet zur Aufnahme eines Wärmespeichermediums 7. Das Wärmespeichermedium 7, beispielsweise Wasser, kann dabei in geschichtet in mehreren Wärmespeichermediumschichten 9, 9´, 9´´, 9´´´ vorliegen, die unterschiedliche Temperaturen aufweisen.
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Ein primärseitiger Zulaufanschluss 11 sowie ein primärseitigen Rücklaufanschluss 13 stehen dabei mit einem ersten Wärmetauscher 17 in Wirkverbindung. Mittels eines Pumpmittels 15 kann das Wärmespeichermedium aus dem Behälter 5 über den primärseitigen Rücklaufanschluss 13 durch den ersten Wärmetauscher 17 gepumpt und anschließend über den primärseitigen Zulaufanschluss 11 wieder zurück in den Behälter gepumpt werden. Der erste Wärmetauscher 17 steht dabei beispielsweise mit einem Fernwärmenetz in Wirkverbindung, wobei das Fernwärmemedium über einen Zulauf 21 dem ersten Wärmetauscher 17 zugeführt werden kann und über einen Rücklauf 19 wieder ins Fernwärmenetz abgebbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Wärmetauscher auch mit einer Wärmepumpe, einem Solarthermiesystem und/oder einem Gaskessel in Wirkverbindung stehen (nicht gezeigt).
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Ein erster sekundärseitiger Zulaufanschluss 23 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in Einem mit dem zweiten sekundärseitigen Zulaufanschluss ausgeführt. Es ist dabei offensichtlich, dass der erste und der zweite sekundärseitige Zulaufanschluss 23 auch separat in Form zweier getrennter Anschlüsse realisierbar ist.
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Ein erster sekundärseitigen Rücklaufanschluss 25 ist dabei beabstandet von einem bodenseitigen Ende 27 des Behälters 5 angeordnet, wobei der erste und zweite Zulaufanschluss an einem dem bodenseitigen Ende 27 gegenüberliegenden oberen Ende 29 angeordnet ist.
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Der erste sekundärseitige Zulaufanschluss 23 sowie der erste sekundärseitige Rücklaufanschluss 25 können dabei mit einem zweiten Wärmetauscher (nicht gezeigt) oder direkt mit einer Heizeinrichtung (nicht gezeigt) in Wirkverbindung stehen. Über ein zweites Pumpmittel 31 wird eine Zirkulation des Wärmespeichermediums 7 ermöglicht.
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Der gemeinsam mit dem ersten ausgeführte zweite sekundärseitige Zulaufanschluss 23 steht dabei in Wirkverbindung mit einem dritten Wärmetauscher 33, wobei eine Zirkulation des Wärmespeichermediums 7 mittels eines dritten Pumpmittels 35 steuerbar oder regelbar ist. Der dritte Wärmetauscher 33 steht dabei in Wirkverbindung mit einer Frischwasseranschluss 37, 39.
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Eine Steuerung bzw. Regelung der Zirkulation des Wärmespeichermediums kann dabei beispielsweise mittels Tensionsfühlern 41, 41' unterstützt werden und/oder erfolgen, die direkt in das Leitungssystem integriert werden können.
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Mittels eines Sensors 43 kann die Temperatur des Wärmespeichermediums 7 im Behälter 5 gemessen werden, wobei die gemessene Temperatur des Wärmespeichermediums 7 zum steuern oder regeln beispielsweise des ersten Pumpmittels 15 verwendet werden kann.
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Zudem weisen der primärseitige Rücklaufanschluss, sowie der erste und der zweite sekundärseitige Rücklaufanschluss in ihren Endbereichen 45 Aussparungen 47 auf, die eine Vermischung der Schichten 9, 9´, 9´´, 9´´´ des Wärmespeichermediums 7 reduzieren.
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Die in der voranstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
