DE102015106132A1 - Speichertank mit Strömungsleitelement - Google Patents

Speichertank mit Strömungsleitelement Download PDF

Info

Publication number
DE102015106132A1
DE102015106132A1 DE102015106132.5A DE102015106132A DE102015106132A1 DE 102015106132 A1 DE102015106132 A1 DE 102015106132A1 DE 102015106132 A DE102015106132 A DE 102015106132A DE 102015106132 A1 DE102015106132 A1 DE 102015106132A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
storage tank
inlet
lid
flow
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102015106132.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Gräf
Lorenz Dobrot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alternative Energien Freihung Lorenz Dobrot - Thomas Graf GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafte
Alternative Energien Freihung Lorenz Dobrot - Thomas Graf GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Thomas Graf 92271 Freihung)
Original Assignee
Alternative Energien Freihung Lorenz Dobrot - Thomas Graf GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafte
Alternative Energien Freihung Lorenz Dobrot - Thomas Graf GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Thomas Graf 92271 Freihung)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alternative Energien Freihung Lorenz Dobrot - Thomas Graf GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafte, Alternative Energien Freihung Lorenz Dobrot - Thomas Graf GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Thomas Graf 92271 Freihung) filed Critical Alternative Energien Freihung Lorenz Dobrot - Thomas Graf GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafte
Priority to DE102015106132.5A priority Critical patent/DE102015106132A1/de
Publication of DE102015106132A1 publication Critical patent/DE102015106132A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F28D20/0039Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material with stratification of the heat storage material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0069Distributing arrangements; Fluid deflecting means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Speichertank (1) zur thermisch geschichteten Speicherung eines Fluids. Um eine konstruktiv einfache Lösung für das Beladen und Entleeren des Speichertanks (1) bereitzustellen, ohne daß auf die gewünschte verwirbelungsarme thermische Schichtung beim Be- und Entladen des Speichervolumens (22) verzichtet werden muß, wird ein Speichertank (1) vorgeschlagen, der einen Deckel (2), einen Boden (3) und eine Deckel (2) und Boden (3) verbindende Wand (4) sowie jeweils eine Anzahl deckelseitig und/oder bodenseitig in der Wand (4) vorgesehene Zulauf- und Ablauföffnungen (5, 6, 7, 8) umfaßt, sowie darüber hinaus wenigstens ein im Tankinneren (9) deckelseitig und/oder bodenseitig vorgesehenes, an der Wand (4) umlaufend anliegendes Strömungsleitelement (10, 11), das die Zulauf- und Ablauföffnungen (5, 6, 7, 8) überdeckt und zwischen sich und dem Deckel (2) bzw. Boden (3) einen umlaufenden Strömungsschlitz (12) ausbildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Speichertank zur thermisch geschichteten Speicherung eines Fluids.
  • Aus dem Stand der Technik ist die Verwendung thermischer Speicher (Wärmespeicher, Kältespeicher) bekannt. Im Bereich der Energieversorgung spielen insbesondere Warmwasserspeicher eine wichtige Rolle. Im Vergleich zu durchmischten Speichern ist die Verwendung von Schichtspeichern besonders vorteilhaft, da durch temperaturgeschichtetes Speichern in einem Speicher das Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen gespeichert werden kann.
  • Schichtung bedeutet dabei, daß sich aufgrund der natürlichen Dichteunterschiede das Wasser so schichtet, daß sich das wärmste Wasser mit der geringsten Dichte oben und das kälteste Wasser mit der höchsten Dichte unten befindet. Es besteht mit anderen Worten ein Temperaturgradient zwischen heißen Schichten in einem oberen Bereich des Speichers und kalten Schichten in einem darunterliegenden Bereich des Speichers. Dadurch kann auch mit geringen Wärmemengen, die nicht dazu ausreichen würden, den gesamten Fluidspeicher auf ein nutzbares Temperaturniveau zu bringen, eine schnelle Verfügbarkeit von heißem Wasser erreicht werden.
  • Die Speichereffizienz eines solchen Schichtspeichers ist von der Qualität der thermischen Schichtung abhängig. Das Beladen des Schichtspeichers soll daher stets so erfolgen, daß ein einzuspeicherndes Medium, das Beladefluid, z. B. erwärmtes Wasser, beruhigt in einen Speicherbereich eingespeist wird.
  • Je beruhigter diese Einspeisung erfolgt, um so besser bleibt das Medium geschichtet. Im Ergebnis erfolgt eine geringere Durchmischung von Medien unterschiedlicher Temperatur. In der Folge sind die Energieverluste geringer, was insgesamt zu einer höheren Speichereffizienz führt.
  • Es ist mit anderen Worten von Vorteil, wenn beim Beladen und Entleeren des Speichers eine Durchmischung unterschiedlich temperierter Wasserschichten soweit wie möglich verhindert wird. Bisher wird hierzu die Verwendung von Einsätzen vorgeschlagen, die im Bereich der Zuläufe und Abläufe des Speichers eine Strömungsberuhigung bewirken sollen. Diese häufig topfförmigen Einsätze sind zumeist vergleichsweise aufwendig mit einer Anzahl speziell angeordneter Auslaßöffnungen versehen und werden im Inneren des Speichertanks im Bereich des Deckels bzw. Bodens angebracht.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine konstruktiv deutlich einfachere Lösung für das Beladen und Entleeren des Speichertanks bereitzustellen, ohne daß auf die gewünschte verwirbelungsarme thermische Schichtung beim Be- und Entladen des Speichers verzichtet werden muß.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Speichertank nach Anspruch 1 erfüllt. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Der erfindungsgemäße Speichertank umfaßt einen Deckel, einen Boden und eine Deckel und Boden verbindende Wand sowie jeweils eine Anzahl deckelseitig und/oder bodenseitig in der Wand vorgesehene Zulauf- und Ablauföffnungen. Weiter umfaßt der erfindungsgemäße Speichertank wenigstens ein im Tankinneren deckelseitig und/oder bodenseitig vorgesehenes, an der Wand umlaufend anliegendes Strömungsleitelement, das die Zulauf- und Ablauföffnungen überdeckt und zwischen sich und dem Deckel bzw. Boden einen umlaufenden Strömungsschlitz ausbildet.
  • Eine Grundidee der Erfindung ist es, den Speichertank selbst, genauer gesagt, die Wand des Speichertanks derart auszubilden, daß das Einströmen gegen den Deckel bzw. Boden des Speichertanks erfolgt. Hierzu wird an der Wand ein umlaufend mit der Wand verbundenes Schichtleitelement vorgesehen, das nach Art einer Schürze ausgebildet ist und zum Deckel bzw. zum Boden des Speichertanks hin einen umlaufenden Strömungsschlitz ausbildet. Dieses Leitelement, das auch als Leitblech oder Prallblech bezeichnet werden kann, dient in erster Linie zur Umlenkung des einströmenden Fluids und zugleich als Strömungsbremse. Das Fluid strömt aufgrund dessen nicht unmittelbar in das Innere des Speichertanks ein. Statt dessen wird zunächst das Leitelement angeströmt. Von dort aus erfolgt eine Anströmung des Deckels bzw. Bodens. Erst nachdem das Fluid gegen den Deckel bzw. Boden geprallt ist, verteilt es sich gleichmäßig und tritt durch den Strömungsschlitz, der als vollkommen symmetrische Beladeöffnung dient, in den eigentlichen Speicherraum des Tankes ein, in dem die Temperaturschichtung vorliegt. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen wird dadurch eine Einleitung des Fluids in das bereits thermisch geschichtete Speichermedium mit deutlich geringeren Strömungsgeschwindigkeiten möglich. Hierdurch wird das Risiko einer Störung oder negativen Beeinflussung der im Tankinneren vorherrschenden Temperaturschichtung minimiert, da es zu keinen oder nur sehr wenigen Verwirbelungen kommt.
  • Während im Stand der Technik stets betont wird, daß die Einströmung nicht oder nur unwesentlich abgebremst werden darf, damit in dem Fall, in dem das Fluid den Speichertank lediglich auf möglichst kurzem Weg durchläuft, weil der Bedarf des Verbrauchers im wesentlichen der von der Heizung zur Verfügung gestellten Fluidmenge entspricht, keine ungewollte Verwirbelung mit dem sich bereits im Inneren des Schichtspeichers befindenden Fluid erfolgt, beruht die vorliegende Erfindung unter anderem auf der Erkenntnis, daß eine deutlich abgebremste Einströmung dazu beiträgt, die vorhandene Schichtung im Speicherinneren zu erhalten und eine ungewollte Vermischung zu verhindern.
  • Die erfindungsgemäße Lösung verbessert auch die Entnahme von Fluid aus dem Speichertank. Aufgrund der vollkommen symmetrischen Entnahmeöffnung in Form des Strömungsschlitzes kann die Fluidentnahme sehr gleichmäßig erfolgen. Es kommt zu weniger Verwirbelungen und damit zu einer deutlich geringeren Störung der thermischen Schichtung im Inneren des Speichertanks auch bei der Entnahme.
  • Mit der vorliegenden Erfindung läßt sich auf konstruktiv sehr einfache Weise und damit besonders preiswert und mit geringem Materialaufwand eine besonders verwirbelungsarme Fluidschichtung beim Be- und Entladen des Speichers realisieren. Anstelle eines zusätzlichen Einsatzes oder dergleichen ist lediglich eine geringe Modifizierung der Wand des Speichertanks erforderlich. Auch Zulauf- und Ablaufrohre im Inneren des Speichertankes, wie sie im Stand der Technik zur Verbindung des Einsatzes mit der Wand des Speichertanks verwendet werden, sind nicht mehr erforderlich. Die Wand muß lediglich mit den benötigten Zulauf- und Ablauföffnungen versehen werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Speichertank sind die Zulauf- und Ablauföffnungen vorzugsweise jeweils paarweise vorgesehen. Mit anderen Worten sind deckelseitig, also im „heißen“ Bereich des Schichtspeichers, mindestens ein Zulauf und mindestens ein Ablauf vorgesehen, wobei der Zulauf mit einer Heizung und der Ablauf mit einem Verbraucher verbindbar ist. Bodenseitig, also im „kalten“ Bereich des Schichtspeichers, ist ebenfalls mindestens ein Zulauf und mindestens ein Ablauf vorgesehen, wobei der Zulauf mit dem Verbraucher und der Ablauf mit der Heizung verbindbar ist.
  • Das Strömungsleitelement ist vorzugsweise unmittelbar benachbart zu den Zulauf- und Ablauföffnungen mit der Wand verbunden. Anders ausgedrückt ist das Strömungsleitelement derart positioniert, daß dessen Anströmfläche (Prallfläche) auf der Höhe der Zulauf- und Ablauföffnungen angeordnet ist. Dabei ist das Strömungsleitelement deckelseitig unterhalb der Zulauf- und Ablauföffnungen und bodenseitig oberhalb der Zulauf- und Ablauföffnungen an der Wand befestigt.
  • Vorzugsweise sind weder im Bereich der Verbindung zwischen Strömungsleitelement und Wand noch im Strömungsleitelement selbst Öffnungen vorgesehen, so daß der Strömungsweg zwingend auf den sich zwischen dem Strömungsleitelement einerseits und dem Deckel bzw. Boden andererseits ausbildenden Strömungsschlitz hin geführt wird. Das Strömungsleitelement unterteilt das Innere des Speichertanks somit in eine Art Einlaß- bzw. Auslaßkammer einerseits sowie den eigentlichen Fluidspeicher, in dem die thermische Schichtung vorliegt, andererseits. Das Strömungselement trennt mit anderen Worten den thermisch geschichteten Speicherbereich von einem Ein- und Auslaßbereich, der nach Art einer umlaufenden Kammer ausgebildet ist, die von dem Strömungsleitelement, der Wand und dem Deckel bzw. Boden des Speichertanks begrenzt ist. Die einzige Verbindung dieser Kammer zu dem eigentlichen Fluidspeicher ist der umlaufende Strömungsschlitz.
  • Vorzugsweise befinden sich die Zulauf- und Ablauföffnungen unmittelbar benachbart zu dem Deckel bzw. Boden des Speichertanks. Genauer gesagt befinden sich die Öffnungen unmittelbar benachbart zu der Verbindungsstelle von Wand und Deckel bzw. Boden. Diese Position der Zulauf- und Ablauföffnungen definiert u. a. die Höhe und das Volumen der Einlaß- bzw. Auslaßkammer.
  • Vorzugsweise erstreckt sich das Strömungsleitelement von der Wand ausgehend stetig in Richtung des Deckels bzw. Bodens. Diese geometrisch einfache, knickfreie Ausführung des Strömungsleitelements stellt eine besonders verwirbelungsarme Einströmung bzw. Ausströmung sicher. Das Strömungsleitelement, das der Form der Wand folgend beispielsweise an einer kreisförmigen Verbindungslinie mit der Wand verbunden ist, ist dementsprechend zwar in sich gewölbt, verläuft vorzugsweise in Richtung Deckel bzw. Boden geradlinig, insbesondere nicht schaufelförmig oder anderweitig gebogen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich das Strömungsleitelement von der Wand ausgehend in einem Winkel von 30 bis 60 Grad in Richtung des Deckels bzw. Bodens erstreckt. Als ganz besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform herausgestellt, bei der dieser Prallwinkel zwischen 40 und 50 Grad beträgt. Der Prallwinkel beeinflußt das Volumen und die Form der Einlaß- bzw. Auslaßkammer.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung herausgestellt, bei welcher der Deckel und/oder Boden eine konkave Form aufweisen. Hierdurch wird die Form der Einlaß- bzw. Auslaßkammer in einer für einen verwirbelungs- und strömungsarmen Betrieb vorteilhaften Weise beeinflußt. Mit anderen Worten ist die deckel- bzw. bodenseitige Begrenzung der Einlaß- bzw. Auslaßkammer nicht eben, sondern gewölbt.
  • Neben dieser Form der umlaufenden Einlaß- bzw. Auslaßkammer sind auch weitere Gestaltungen dieser Strömungskammer möglich, beispielsweise mit (vorzugsweise stetig) gebogenen Strömungsleitelementen, gewölbten Tankwänden und ebenen Deckeln/Böden, wobei diese Merkmale beliebig miteinander kombinierbar sind und jede Kombination vorteilhaft für das Erreichen eines möglichst störungsarmen Be- und Entladens des Speichers sein kann.
  • Der Abstand der freien Kante des Strömungsleitelements von dem Deckel bzw. von dem Boden und somit die Breite des Strömungsschlitzes beträgt vorzugsweise wenige Zentimeter. Vorzugsweise beträgt die Breite des Schlitzes zwischen 2 und 10 cm. Bei üblichen Tankgrößen sowie Zulauf- bzw. Ablaufquerschnitten haben sich Schlitzbreiten zwischen 4 und 8 cm als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • Für ein besonders verwirbelungsarmes Beladen und Entleeren des Speichertanks hatte sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schlitzbreite konstant ist.
  • Ganz besonders vorteilhaft für einen verwirbelungsarmen Betrieb des Speichertanks in all seinen Betriebszuständen ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Verhältnis des Strömungsquerschnitts des Schlitzes zum Strömungsquerschnitt einer Zulauf- oder Ablauföffnung größer als 1,5 ist. Dieses Verhältnis beträgt vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5. Ganz besonders vorteilhaft weist dieses Verhältnis einen Wert von 1,8 und 2,2 auf. Beträgt beispielsweise der Strömungsquerschnitt einer Zulauföffnung 20 cm2 und der Strömungsquerschnitt des Strömungsschlitzes beträgt 40 cm2, dann wird die Strömungsgeschwindigkeit des in das Tankinnere einströmenden Mediums halbiert.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Speichertank handelt es sich vorzugsweise um einen Warmwasserschichtspeicher. Anstelle von Wasser können aber auch andere geeignete Stoffe als Speichermedium verwendet werden. Die Begriffe Medium, Fluid und Wasser werden in diesem Text teilweise synonym verwendet.
  • Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung erfolgt das Einbringen des Fluids besonders gleichmäßig und turbulenzarm. Die thermische Schichtung wird dabei so wenig wie möglich gestört. Energieverluste werden minimiert, die Speichereffizienz wird erhöht.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann in allen Schichtspeichern beliebiger Größe eingesetzt werden. Die Konstruktion funktioniert zuverlässig und dauerhaft in Wasser und anderen Medien und unabhängig von deren Temperatur. Die Konstruktion ist nicht nur einfach in ihrer Herstellung, sondern weitestgehend wartungsfrei und verfügt über eine sehr hohe Lebensdauer.
  • Bei dem Fluidspeicher muß es sich nicht zwangsläufig um einen Wärmespeicher handeln. Statt dessen kann der Speichertank auch als Kältespeicher dienen. Das Fluid kann also z. B. auch ein mit Frostschutzmittel versetztes Wasser sein. Auf die absolute Temperatur des Mediums kommt es nicht an.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 einen an eine Heizung und einen Verbraucher angeschlossenen Speichertank,
  • 2 den Speichertank aus 1 in einer geschnittenen Seitenansicht,
  • 3 den Speichertank aus 1 in einer geschnittenen Draufsicht.
  • Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung nicht maßstabsgerecht, dabei lediglich schematisch und nur mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
  • Der erfindungsgemäße Speichertank 1, der als Warmwasserschichtspeicher dient, ist üblicherweise in der in den 1 und 2 dargestellten aufrechten Lage aufgestellt und umfaßt einen Deckel 2, einen Boden 3 und eine Deckel 2 und Boden 3 verbindende Wand 4 sowie jeweils eine Anzahl deckelseitig und/oder bodenseitig in der Wand 4 vorgesehene Zulauf- und Ablauföffnungen 5, 6, 7, 8. Deckel 2 und Boden 3 des aus Stahl gefertigtem Speichertanks 1 sind konkav ausgeführt, während die Tankwand 4 den Mantel eines Kreiszylinders bildet. Weiter umfaßt der erfindungsgemäße Speichertank 1 zwei im Tankinneren 9 deckelseitig und bodenseitig vorgesehene, mit der Wand 4 umlaufend verbundene und somit an der Wand 4 umlaufend anliegende Strömungsleitelemente 10, 11 welche die jeweiligen Zulauf- und Ablauföffnungen 5, 6, 7, 8 überdecken und zwischen sich und dem Deckel 2 bzw. Boden 3 jeweils einen umlaufenden Strömungsschlitz 12 ausbilden. Bei den Strömungsleitelementen 10, 11 handelt es sich um einfache Stahlteile, die mit der Wand 4 verschweißt sind.
  • Die Zulauf- und Ablauföffnungen 5, 6, 7, 8 sind jeweils paarweise vorgesehen. Sie befinden sich unmittelbar benachbart zu dem Deckel 2 bzw. Boden 3 des Speichertanks 1. Es gibt deckelseitig einen Zulauf 5 und einen Ablauf 6, wobei der Zulauf 5 über ein erstes Zulaufrohr 15 mit einer Heizung 13 und der Ablauf 6 über ein erstes Ablaufrohr 16 mit einem Verbraucher 14 verbunden ist. Ebenso gibt es bodenseitig einen Zulauf 7 und einen Ablauf 8, wobei der Zulauf 7 über ein zweites Zulaufrohr 17 mit dem Verbraucher 14 und der Ablauf 8 über ein zweites Ablaufrohr 18 mit der Heizung 13 verbunden ist.
  • Die deckelseitigen Zulauf- und Ablauföffnungen 5, 6 sowie das deckelseitige Strömungsleitelement 10 sind dabei im oberen Bereich des Speichertanks 1 vorgesehen, in dem aus physikalischen Gründen auch der wärmste Teil des Wasserspeichers eingeschichtet ist. Entsprechend befinden sich die bodenseitigen Zulauf- und Ablauföffnungen 7, 8 sowie das bodenseitige Strömungsleitelement 11 im unteren Bereich des Speichertanks 1, in dem sich das kühlere Wasser befindet.
  • Die Stömungsleitelemente 10, 11 sind unmittelbar benachbart zu den Zulauf- und Ablauföffnungen 5, 6 bzw. 7, 8 mit der Wand 3 verbunden, so daß die Anströmflächen 20 der Strömungsleitelemente 10, 11 auf der Höhe der Zulauf- und Ablauföffnungen 5, 6 bzw. 7, 8 angeordnet sind. Die Strömungsleitelemente 10, 11 unterteilen das Innere 9 des Speichertanks 1 in zwei Einlaß- bzw. Auslaßkammern 21 einerseits sowie das eigentliche Speichervolumen 22, in dem die thermische Schichtung vorliegt, andererseits.
  • Die Strömungsleitelemente 10, 11 erstrecken sich jeweils von der Wand 4 ausgehend in einem Prallwinkel 23 von 45 Grad stetig in Richtung des Deckels 2 bzw. Bodens 3. Der Abstand der freien Kante 25 der Strömungsleitelemente 10, 11 von dem Deckel 2 bzw. von dem Boden 3 und somit die Breite des Strömungsschlitzes 12 beträgt hier beispielhaft umlaufend konstant 6 cm. Dabei weist das Verhältnis des Strömungsquerschnitts des Schlitzes 12 zum Strömungsquerschnitt einer Zulauf- oder Ablauföffnung 5, 6, 7, 8 hier beispielhaft den Wert 2 auf.
  • Der Betrieb läuft folgendermaßen ab. Eine mit Hilfe einer Heizung 13, beispielsweise eines Warmwasserboilers oder einer Anzahl von Sonnenkollektoren oder dergleichen, erwärmte Wassermenge strömt über das deckelseitige Zulaufrohr 15 durch die Zulauföffnung 5 in den Speichertank 1, der zwischen Heizung 13 und Verbraucher 14 angeschlossen ist.
  • Entspricht die von dem Verbraucher 14 abgezogene Wassermenge der von der Heizung 13 zur Verfügung gestellten Wassermenge, so verläßt im wesentlichen die gesamte Wassermenge, die von der Heizung 13 über das Zulaufrohr 15 in den Speichertank 1 gelangt, diesen über das an der Ablauföffnung 6 angebrachte deckelseitige Ablaufrohr 16. Eine Zwischenspeicherung findet nicht statt und ist auch nicht notwendig.
  • Im einzelnen läuft der Durchtritt des Wassers durch den Speichertank 1 wie folgt ab. Das aus der Zulauföffnung 5 in den Speichertank 1 eintretende Wasser stößt zunächst gegen das als Schürze ausgeformte deckelseitige Strömungsleitelement 10, prallt von dort zurück und wird gegen den Deckel 2 geleitet. Dabei verteilt es sich gleichmäßig rundum in der Einlaß- bzw. Auslaßkammer 21 und wird, eine entsprechende Anforderung an der Ablauföffnung 6 vorausgesetzt, durch die Einlaß- bzw. Auslaßkammer 21 hindurchgeleitet, ohne daß es zu einer Vermischung mit dem sich bereits im Speichervolumen 22 des Speichertanks 1 befindenden thermisch geschichteten Wassers kommt. Das Wasser tritt also nicht durch den von dem Strömungsleitelement 10 ausgebildeten Strömungsschlitz 12 hindurch.
  • Nachdem das Wasser von der Heizung 13 durch den Speichertank 1 hindurch zum Verbraucher 14 geströmt ist, gelangt es von dort schließlich wieder zurück zu der Heizung 13, indem es bodenseitig den Speichertank 1 erneut durchläuft. Dieser Durchtritt des Wassers durch den Speichertank 1 läuft auf die gleiche Art und Weise ab wie bereits geschildert, nämlich, indem das Wasser die bodenseitige Einlaß- und Auslaßkammer 21 durchströmt.
  • Im Ergebnis ergibt sich in diesem Fall ein Kreislauf, in den der Speichertank 1 zwar eingegliedert ist. Solange die deckelseitig zuströmende Wassermenge der bodenseitig abgezogenen Wassermenge entspricht, findet jedoch nahezu keine Vermischung des zirkulierenden Wassers mit dem sich im Speichervolumen 22 befindenden, thermisch geschichteten Wasser statt.
  • Wird jedoch von der Heizung 13 mehr Warmwasser zur Verfügung gestellt, als vom Verbraucher 14 benötigt wird, beispielsweise weil die Heizung 13 zu Zeiten betrieben wird, in dem kein oder wenig Warmwasser benötigt wird, so besteht eine Differenz zwischen der in den Speichertank 1 einströmenden und der daraus vom Verbraucher 14 angeforderten bzw. abgezogenen Wassermenge. Gleiches gilt für den Fall, daß der Bedarf des Verbrauchers 14 die aktuelle Kapazität der Heizung 13 übersteigt.
  • In diesen Fällen erfolgt kein bloßes Durchströmen des Speichertanks 1. Die durch das Strömungsleitelement 10, 11 gebildete Einlaß- bzw. Auslaßkammer 21 dient dann nicht mehr zum Durchlaß des Wassers, sondern zum Be- und Entladen des Speichervolumens 22. Das Wasser strömt dann durch den Strömungsschlitz 12 in das Innere des Speichertanks 1, nämlich das eigentliche Speichervolumen 22, ein. Dabei stößt das aus der deckelseitigen Zulauföffnung 5 in den Speichertank 1 eintretende Wasser zunächst erneut gegen das Strömungsleitelement 10, prallt von dort zurück und wird anschließend gegen den Deckel 2 geleitet. Dabei verteilt es sich gleichmäßig rundum in der Einlaß- bzw. Auslaßkammer 21 und wird schließlich durch den Strömungsschlitz 12 in das Speichervolumen 22 des Speichertanks 1 eingeleitet.
  • Übersteigt die von der Heizung 13 zur Verfügung gestellte Warmwassermenge die vom Verbraucher 14 benötigte Wassermenge, so strömt einerseits der benötigte Anteil durch das deckelseitige Ablaufrohr 6 weiter zum Verbraucher 14. Die restliche Wassermenge tritt über den Strömungsschlitz 10 in das Speichervolumen 22 des Speichertanks 1 ein. Im Gegenzug wird von der Heizung 13 über die bodenseitige Ablauföffnung 8 eine der zur Verfügung gestellten Wassermenge entsprechende Wassermenge wieder abgezogen, um den Wasserstand in der Heizung 13 konstant zu halten. Die dabei aus dem Speichertank 1 abgezogene Wassermenge setzt sich wiederum zusammen aus der Wassermenge, das von dem Verbraucher 14 zurückfließt und der restlichen Wassermenge, die über den Strömungsschlitz 11 von dem eigentlichen Speichervolumen 22 entnommen wird.
  • Wird vom Verbraucher 14 mehr Warmwasser benötigt, als von der Heizung 13 zur Verfügung gestellt wird oder zur Verfügung gestellt werden kann, so setzt sich die vom Verbraucher 14 abgezogene Wassermenge aus der von der Heizung 13 zur Verfügung gestellten Wassermenge, die deckelseitig durch die Einlaß- bzw. Auslaßkammer 21 hindurchfließt, und einer restlichen Wassermenge zusammen, die aus dem oberen Teil des Speichervolumens 22 durch den Strömungsschlitz 10 abgezogen wird. Im Gegenzug wird wiederum ein abgekühlter Teilstrom von dem Verbraucher 14 bodenseitig direkt durch die bodenseitige Einlaß- bzw. Auslaßkammer 21 zur Heizung 13 hindurchgeleitet, wobei der andere abgekühlte Teil, der im wesentlichen der deckelseitig abgezogenen Wassermenge entspricht, über den bodenseitigen Strömungsschlitz 12 wiederum in das Speichervolumen 22 eingeschichtet wird.
  • Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Speichertank
    2
    Deckel
    3
    Boden
    4
    Wand
    5
    deckelseitige Zulauföffnung
    6
    deckelseitige Ablauföffnung
    7
    bodenseitige Zulauföffnung
    8
    bodenseitige Ablauföffnung
    9
    Tankinnere
    10
    deckelseitiges Strömungsleitelement
    11
    bodenseitiges Strömungsleitelement
    12
    Strömungsschlitz
    13
    Heizung
    14
    Verbraucher
    15
    deckelseitiges Zulaufrohr
    16
    deckelseitiges Ablaufrohr
    17
    bodenseitiges Zulaufrohr
    18
    bodenseitiges Ablaufrohr
    19
    (frei)
    20
    Anströmfläche
    21
    Einlaß- bzw. Auslaßkammer
    22
    Speichervolumen
    23
    Prallwinkel
    24
    (frei)
    25
    Kante

Claims (10)

  1. Speichertank (1) zur thermisch geschichteten Speicherung eines Fluids, mit einem Deckel (2), einem Boden (3) und einer Deckel (2) und Boden (3) verbindenden Wand (4), mit jeweils einer Anzahl deckelseitig und/oder bodenseitig in der Wand (4) vorgesehenen Zulauf- und Ablauföffnungen (5, 6, 7, 8), und mit wenigstens einem im Tankinneren (9) deckelseitig und/oder bodenseitig vorgesehenen, an der Wand (4) umlaufend anliegenden Strömungsleitelement (10, 11), das die Zulauf- und Ablauföffnungen (5, 6, 7, 8) überdeckt und zwischen sich und dem Deckel (2) bzw. Boden (3) einen umlaufenden Strömungsschlitz (12) ausbildet.
  2. Speichertank (1) nach Anspruch 1, wobei das Strömungsleitelement (10, 11) benachbart zu den Zulauf- und Ablauföffnungen (5, 6, 7, 8) mit der Wand (4) verbunden ist.
  3. Speichertank (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zulauf- und Ablauföffnungen (5, 6, 7, 8) benachbart zu dem Deckel (2) bzw. Boden (3) angeordnet sind.
  4. Speichertank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich das Strömungsleitelement (10, 11) von der Wand (4) ausgehend stetig in Richtung des Deckels (2) bzw. Bodens (3) erstreckt.
  5. Speichertank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich das Strömungsleitelement (10, 11) von der Wand (4) ausgehend in einem Winkel (23) von 30 bis 60 Grad in Richtung des Deckels (2) bzw. Bodens (3) erstreckt.
  6. Speichertank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Deckel (2) und/oder der Boden (3) eine konkave Form aufweist.
  7. Speichertank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Abstand der Kante (25) des Strömungsleitelements (10, 11) von dem Deckel (2) bzw. dem Boden (3) und damit die Breite des Strömungsschlitzes (12) wenige Zentimeter beträgt.
  8. Speichertank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Abstand der Kante (25) des Strömungsleitelements (10, 11) von dem Deckel (2) bzw. dem Boden (3) und damit die Breite des Strömungsschlitzes (12) konstant ist.
  9. Speichertank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verhältnis des Strömungsquerschnitts des Strömungsschlitzes (12) zum Strömungsquerschnitt einer Zulauf- oder Ablauföffnung (5, 6, 7, 8) größer als 1,5 ist.
  10. Speichertank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei es sich um einen Warmwasser-Schichtspeicher handelt.
DE102015106132.5A 2015-04-21 2015-04-21 Speichertank mit Strömungsleitelement Pending DE102015106132A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015106132.5A DE102015106132A1 (de) 2015-04-21 2015-04-21 Speichertank mit Strömungsleitelement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015106132.5A DE102015106132A1 (de) 2015-04-21 2015-04-21 Speichertank mit Strömungsleitelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015106132A1 true DE102015106132A1 (de) 2016-10-27

Family

ID=57110825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015106132.5A Pending DE102015106132A1 (de) 2015-04-21 2015-04-21 Speichertank mit Strömungsleitelement

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015106132A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2363061A1 (fr) * 1976-08-23 1978-03-24 Petroles Cie Francaise Procede de stockage d'un fluide au moyen d'un reservoir limitant la degradation d'enthalpie
DE19743563B4 (de) * 1997-10-01 2005-04-21 Sauter, Alois Wärmeschichtspeicher
DE102005008465A1 (de) * 2005-02-24 2006-08-31 Robert Bosch Gmbh Warmwasserspeicher, insbesondere Schichtenspeicher
DE202006018615U1 (de) * 2006-12-09 2007-02-15 Kraus, Martin Einsatz für einen Warmwasser-Schichtspeicher
DE102014208453A1 (de) * 2014-05-06 2015-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Wärmespeicher

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2363061A1 (fr) * 1976-08-23 1978-03-24 Petroles Cie Francaise Procede de stockage d'un fluide au moyen d'un reservoir limitant la degradation d'enthalpie
DE19743563B4 (de) * 1997-10-01 2005-04-21 Sauter, Alois Wärmeschichtspeicher
DE102005008465A1 (de) * 2005-02-24 2006-08-31 Robert Bosch Gmbh Warmwasserspeicher, insbesondere Schichtenspeicher
DE202006018615U1 (de) * 2006-12-09 2007-02-15 Kraus, Martin Einsatz für einen Warmwasser-Schichtspeicher
DE102014208453A1 (de) * 2014-05-06 2015-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Wärmespeicher

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0683362B1 (de) Wärmespeicher
AT510440B1 (de) Fluidspeicher
DE3106822C2 (de) Verteilungsrohr
EP2357424B1 (de) Speicher zum temperaturgeschichteten Speichern von warmen Flüssigkeiten unterschiedlicher Temperatur
DE202015101978U1 (de) Speichertank mit Strömungsleitelement
DE10212688B4 (de) Warmwasserspeicher
DE19707184B4 (de) Warmwasserspeicher
EP0518369B1 (de) Schichtspeicher
DE102012100423B3 (de) Schichtenspeicher
DE102011015530A1 (de) Schichtenspeicher zur Speicherung von Wärmeenergie
DE3044079C2 (de) Warmwasserspeicher
DE19825463C2 (de) Wärmeschichtspeicher
DE202015004676U1 (de) Warmwasser-Schichtenspeicher
DE102015106132A1 (de) Speichertank mit Strömungsleitelement
EP1936314B1 (de) Warmwasser-Schichtspeicher
EP1158259A2 (de) Schichtspeicher
EP3237825A1 (de) Wärmeübertrager, insbesondere block-in-shell-wärmeübertrager mit einer separiereinheit zum separieren einer gasförmigen phase von einer flüssigen phase sowie zum verteilen der flüssigen phase
DE202018101720U1 (de) Verteiler für einen Kombi-Pufferspeicher und Kombi-Pufferspeicher
DE2912785C3 (de) Warmwasserbereiter
DE4226212A1 (de) Warmwasserspeicheranlage
DE1506040B2 (de) Fluessigkeits-speichererhitzer
DE10257209B3 (de) Verteilereinrichtung für eine Warmwasser-Schichtspeichervorrichtung und entsprechende Warmwasser-Schichtspeichervorrichtung
DE2625542A1 (de) Reaktoranlage
DE29810191U1 (de) Wärmeschichtspeicher
DE8716433U1 (de) Gerät zur Brauchwasserbereitung und -speicherung

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication