DE102020205255A1 - Heat storage and heating circuit device including one such - Google Patents
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Abstract
Dargestellt und beschrieben ist Wärmespeicher zur Speicherung von Wärmeenergie, insbesondere für eine Heizkreislaufanlage und/oder Warmwasserversorgung mit mindestens einem Wärmeerzeuger und mindestens einem Wärmeabnehmer, umfassend wenigstens einen Speicherbehälter für ein Wärmeträgermedium, der Speicherbehälter aufweisend eine Speicherbehälterwandung, wobei die Speicherbehälterwandung ein Speichervolumen umschliesst, und weiter umfassend mindestens eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Anschlussverbindung (41, 43, 45, 47) am Speicherbehälter, welche zwecks Einlass oder Auslass des Wärmeträgermediums in der Wandung des Speicherbehälters ausgebildet sind, sodass das Wärmeträgermedium in den Speicherbehälter einfliessen oder ausfliessen kann, wobei jede Anschlussverbindungen an der Speicherbehälterwandungsaussenseite mit je einer Rohrleitung verbindbar ist.Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass speicherbehälterinnenseitig die erste Anschlussverbindung (41) mittels eines ersten Speicherdurchlaufrohrs (27) mit der zweiten Anschlussverbindung (43) verbunden ist, dass das erste Speicherdurchlaufrohr (27) eine Öffnung (29) in den Speicherbehälter aufweist, dass speicherbehälterinnenseitig die dritte Anschlussverbindung (45) mittels eines zweiten Speicherdurchlaufrohrs (35) mit der vierten Anschlussverbindung (47) verbunden ist und dass das zweite Speicherdurchlaufrohr (35) eine Öffnung (37) in den Speicher aufweist.Shown and described is heat storage for storing thermal energy, in particular for a heating circuit system and / or hot water supply with at least one heat generator and at least one heat consumer, comprising at least one storage tank for a heat transfer medium, the storage tank having a storage tank wall, the storage tank wall enclosing a storage volume, and further comprising at least a first, a second, a third and a fourth connection (41, 43, 45, 47) on the storage container, which are formed in the wall of the storage container for the purpose of inlet or outlet of the heat transfer medium, so that the heat transfer medium flows into or out of the storage container each connection on the outside of the storage container wall can be connected to a pipe. According to the invention, the first connection connection (41) on the inside of the storage container is provided by means of a pipe most storage throughflow pipe (27) is connected to the second connection connection (43), that the first storage throughflow pipe (27) has an opening (29) into the storage container, that inside the storage container the third connection connection (45) by means of a second storage throughflow pipe (35) with the fourth Connection connection (47) is connected and that the second storage throughflow pipe (35) has an opening (37) into the storage.
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Heizkreislaufanlage, welche einen derartigen Wärmespeicher beinhaltet.The invention relates to a heat accumulator according to the preamble of claim 1 and a heating circuit system which includes such a heat accumulator.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Heizanlagen beinhaltend einen oder mehrere Wärmeerzeuger, einen oder mehreren Abnehmern und zumindest einen Wärmeenergiespeicher sind weit verbreitet.Heating systems comprising one or more heat generators, one or more consumers and at least one thermal energy store are widespread.
Die Offenlegungsschrift
In der Gebrauchsmusterschrift
Häufig ist die Montage von Wärmeerzeuger-Wärmeabnehmer-Systemen mit Wärmespeicher recht aufwändig. Zudem benötigen derartige Systeme relativ viel Platz aufgrund des oft aufwändigen bzw. komplexen Leitungssystems, das nötig ist, die einzelnen Komponenten hydraulisch miteinander zu verbinden. Zudem ist oft nachteilig, dass ein im Puffer enthaltenes Speichermedium während des Betriebs von Erzeuger und Abnehmer relativ stark durchmischt wird.The assembly of heat generator and heat consumer systems with heat storage is often quite complex. In addition, such systems require a relatively large amount of space due to the often time-consuming or complex line system that is necessary to hydraulically connect the individual components to one another. In addition, it is often disadvantageous that a storage medium contained in the buffer is mixed up to a relatively large extent during operation by the producer and consumer.
Es besteht somit ein Bedarf nach einfach und fehlerlos zu installierenden, platzsparenden und dennoch vielseitig einsetzbaren Lösungen.There is therefore a need for space-saving, yet versatile solutions that can be installed easily and without errors.
AUFGABETASK
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Lösung zur vereinfachten hydraulischen Verbindung der einzelnen Komponenten von Heizsystemen, insbesondere von Systemen mit Wärmespeicher bereitzustellen. Vorzugsweise soll durch eine derartige Lösung die Montage erleichtert werden. Zudem soll Platzbedarf und Übersichtlichkeit eines Heizsystems, insbesondere eines Systems mit wenigstens einem Erzeuger, einem Abnehmer und einem Wärmespeicher, verbessert werden.It is therefore an object of the present invention to provide an alternative solution for the simplified hydraulic connection of the individual components of heating systems, in particular of systems with heat storage. Such a solution is preferably intended to facilitate assembly. In addition, the space requirement and clarity of a heating system, in particular a system with at least one generator, one consumer and one heat store, should be improved.
Insbesondere ist es ein Ziel Lösungsansätze zu finden, welche es ermöglichen das Leitungssystem zwischen Erzeuger, Verbraucher und Speicher derart zu verändern bzw. in einer Ausführung bereitzustellen, dass Montagearbeiten einfach, fehlerlos und somit kostengünstig durchgeführt werden können und/oder das Rohrleitungssystem zwischen den Systemkomponenten platzsparender wird bzw. dessen Verlegung platzsparend vorgenommen werden kann. Weiter ist es Ziel einen Lösungsansatz bereitzustellen, der eine optimale und vielseitige Nutzung des Wärmespeichers erlaubt.In particular, it is an aim to find solutions that make it possible to change the pipeline system between the generator, consumer and storage tank in such a way that assembly work can be carried out easily, flawlessly and thus inexpensively and / or the pipeline system between the system components is more space-saving or its relocation can be carried out to save space. Another aim is to provide a solution that allows optimal and versatile use of the heat storage.
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Wärmespeicher und einer Heizkreislaufanlage gemäss der Patentansprüche.The object is achieved with a heat accumulator and a heating circuit system according to the claims.
Vorgestellt wird insbesondere ein Wärmespeicher zur Speicherung von Wärmeenergie, insbesondere für eine Heizkreislaufanlage und/oder Warmwasserversorgung mit mindestens einem Wärmeerzeuger und mindestens einem Wärmeabnehmer, umfassend wenigstens
- - einen Speicherbehälter für ein Wärmeträgermedium, der Speicherbehälter aufweisend eine Speicherbehälterwandung, wobei die Speicherbehälterwandung ein Speichervolumen umschliesst,
- - mindestens eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Anschlussverbindung am Speicherbehälter, welche zwecks Einlass oder Auslass des Wärmeträgermediums in der Wandung des Speicherbehälters ausgebildet sind, sodass das Wärmeträgermedium in den Speicherbehälter einfliessen oder ausfliessen kann, wobei jede Anschlussverbindungen an der Speicherbehälterwandungsaussenseite mit je bzw. wenigstens je einer Rohrleitung verbindbar ist, wobei sich der Wärmespeicher dadurch auszeichnet,
- - dass speicherbehälterinnenseitig die erste Anschlussverbindung mittels eines ersten Speicherdurchlaufrohrs mit der zweiten Anschlussverbindung verbunden ist,
- - dass das erste Speicherdurchlaufrohr eine Öffnung in den Speicherbehälter aufweist,
- - dass speicherbehälterinnenseitig die dritte Anschlussverbindung mittels eines zweiten Speicherdurchlaufrohrs mit der vierten Anschlussverbindung verbunden ist und
- - dass das zweite Speicherdurchlaufrohr eine Öffnung in den Speicher aufweist.
- - A storage tank for a heat transfer medium, the storage tank having a storage tank wall, the storage tank wall enclosing a storage volume,
- - At least a first, a second, a third and a fourth connection on the storage tank, which are formed in the wall of the storage tank for the purpose of inlet or outlet of the heat transfer medium, so that the heat transfer medium can flow into or out of the storage tank, with each connection on the outside of the storage tank wall each or at least one pipeline can be connected, the heat accumulator being characterized by
- - that on the inside of the storage tank, the first connection connection is connected to the second connection connection by means of a first storage flow pipe,
- - That the first storage flow pipe has an opening into the storage tank,
- - That the storage container inside the third connection connection is connected to the fourth connection connection by means of a second storage through-flow pipe and
- - That the second storage flow pipe has an opening into the storage.
Bevorzugt ist, dass die Öffnung des ersten Speicherdurchlaufrohrs, höher angeordnet ist als die Öffnung des zweiten Speicherdurchlaufrohrs.It is preferred that the opening of the first storage through-flow pipe is arranged higher than the opening of the second storage through-flow pipe.
Damit ist also die Einspeiseebene der Öffnung des ersten Speicherdurchlaufrohrs, d.h. der ersten Öffnung, höher angelegt als die Einspeiseebene der Öffnung des zweiten Speicherdurchlaufrohrs, d.h. der zweiten Öffnung.This means that the feed level of the opening of the first storage flow pipe, i.e. the first opening, placed higher than the feed level of the opening of the second storage flow tube, i.e. the second opening.
Bevorzugt ist, dass das erste Speicherdurchlaufrohr wenigstens ein abzweigendes Rohr (z.B. horizontal ausgerichtet oder als Steig- oder Sinkrohr ausgebildet) aufweist und/oder das zweite Speicherdurchlaufrohr wenigstens ein abzweigendes Rohr (z.B. horizontal ausgerichtet oder als Steig- oder Sinkrohr ausgebildet) aufweist, welches über sein erstes Ende aus der Rohrwand des jeweiligen Speicherdurchlaufrohrs entspringt und an seinem zweiten Ende die jeweilige Öffnung bildet.It is preferred that the first storage throughflow pipe has at least one branching pipe (e.g. horizontally aligned or designed as a rising or sinking pipe) and / or the second storage throughflow pipe has at least one branching pipe (e.g. horizontally aligned or designed as a rising or sinking pipe) which over its first end emerges from the pipe wall of the respective storage flow pipe and forms the respective opening at its second end.
Optional kann das wenigstens eine abzweigende Rohr als Steigrohr im Wesentlichen im Speicher ansteigend, vorzugsweise vertikal ansteigend, angeordnet sein, sodass die Öffnung des zweiten Endes höher angeordnet ist als das erste Ende.Optionally, the at least one branching pipe can be arranged as a riser pipe essentially rising in the reservoir, preferably rising vertically, so that the opening of the second end is arranged higher than the first end.
Alternativ kann das wenigstens eine abzweigende Rohr als Sinkrohr im Wesentlichen im Speicher absteigend, vorzugsweise vertikal absteigend, angeordnet sein, sodass die Öffnung des zweiten Endes tiefer angeordnet ist als das erste Ende.Alternatively, the at least one branching pipe can be arranged as a sinking pipe, essentially descending in the reservoir, preferably vertically descending, so that the opening of the second end is arranged lower than the first end.
Unabhängig davon, ob ein abzweigendes Rohr vorhanden ist oder wie das abzweigende Rohr ausgebildet ist, ist bevorzugt, dass die jeweilige Öffnung derart ausgebildet ist, dass die Strömung im Wesentlichen in horizontaler Richtung aus der Öffnung in das Speichervolumen austritt.Regardless of whether a branching pipe is present or how the branching pipe is designed, it is preferred that the respective opening is designed such that the flow exits the opening into the storage volume in a substantially horizontal direction.
Insbesondere kann bei Steig- oder Sinkrohrausführung das zweite Ende des wenigstens einen Steig- oder Sinkrohrs zur Öffnung hin gekrümmt ausgebildet ist, sodass die Strömung im Wesentlichen in horizontaler Richtung aus der Öffnung austritt.In particular, in the case of an ascending or descending pipe, the second end of the at least one ascending or descending pipe can be curved towards the opening, so that the flow emerges from the opening essentially in a horizontal direction.
Bevorzugt ist, dass speicherbehälteraussenseitig die erste Anschlussverbindung näher zur vierten Anschlussverbindung angeordnet ist als zur zweiten Anschlussverbindung und dass speicherbehälteraussenseitig die dritte Anschlussverbindung näher zur zweiten Anschlussverbindung angeordnet ist als zur vierten Anschlussverbindung.It is preferred that on the outside of the storage container the first connection connection is arranged closer to the fourth connection connection than to the second connection connection and that the third connection connection is arranged closer to the second connection connection on the outside of the storage container than to the fourth connection connection.
Zeckmässigerweise dient die erste Anschlussverbindung als Einlass für einen wärmeerzeugerseitigen Vorlauf, die zweite Anschlussverbindung als Auslass für einen wärmeabnehmerseitigen Vorlauf, die dritte Anschlussverbindung als Einlass für einen wärmeabnehmerseitigen Rücklauf, und die vierte Anschlussverbindung als Auslass für einen wärmeerzeugerseitigen Rücklauf.The first connection connection serves as an inlet for a heat generator-side flow, the second connection connection as an outlet for a heat consumer-side flow, the third connection connection as an inlet for a heat consumer-side return, and the fourth connection connection as an outlet for a heat generator-side return.
Zewckmässigerweise sind die Anschlussverbindungen speicherbehälteraussenseitig an Rohrleitungen anschliessbar bzw. mit Rohrleitungen hydraulisch verbindbar.Conveniently, the connection connections on the outside of the storage container can be connected to pipelines or hydraulically connected to pipelines.
Es können weitere Anschlussverbindungen am Speicherbehälter zwecks Umlaufs des Wärmeträgermediums in einem zweiten Wärmeerzeugerkreis (der zweite Wärmeerzeugerkreis beinhaltend einen zweiten Wärmeerzeuger) vorgesehen sein, insbesondere wenigstens eine fünfte Anschlussverbindung mit Rohröffnung, welche sich als Einlauf des Vorlaufs des zweiten Wärmeerzeugers eignet, und eine sechste Anschlussverbindung mit Rohröffnung, welche sich als Auslass zum Rücklaufs des zweiten Wärmeerzeugers eignet.Further connection connections can be provided on the storage tank for the purpose of circulating the heat transfer medium in a second heat generator circuit (the second heat generator circuit containing a second heat generator), in particular at least a fifth connection connection with a pipe opening, which is suitable as the inlet of the flow of the second heat generator, and a sixth connection connection with Pipe opening which is suitable as an outlet for the return of the second heat generator.
Im weiteren offenbart ist eine Heizkreislaufanlage umfassend wenigstens
- - einen Wärmeerzeuger, welcher Wärmeenergie erzeugt und auf ein Wärmeträgermedium überträgt,
- - einen Wärmeabnehmer, welcher die Wärmeenergie über das Wärmeträgermedium abnimmt,
- - ein Rohrleitungssystem mit Vorlauf und Rücklauf zum Transport des Wärmeträgermediums über den Vorlauf vom Wärmeerzeuger zum Wärmeabnehmer und über den Rücklauf vom Wärmeabnehmer zum Wärmeerzeuger,
- - einen Wärmespeicher mit einem Speichervolumen bzw. ein Speichervolumen definierend, vorzugsweise gemäss dem vorangehend beschriebenen Wärmespeicher, zur Zwischenspeicherung der Wärmeenergie, wobei der Wärmespeicher einen Speicherbehälter umfasst, welcher aussenseitig derart mit dem Rohrleitungssystem verbunden ist, dass Vorlauf und Rücklauf durch den Speicherbehälter fliessen, wodurch in Bezug auf den Speicher der Vorlauf in einen wärmeerzeugerseitigen Vorlauf und einen wärmeabnehmerseitigen Vorlauf aufgetrennt wird und der Rücklauf in einen wärmeabnehmerseitigen Rücklauf und einen wärmeerzeugerseitigen Rücklauf aufgetrennt wird, wobei sich die Heizkreislaufanlage dadurch auszeichnet,
- - dass innerhalb des Speicherbehälters der wärmeerzeugerseitige Vorlauf mittels eines ersten Speicherdurchlaufrohrs mit dem wärmeabnehmerseitigen Vorlauf verbunden ist,
- - dass das erste Speicherdurchlaufrohr eine Öffnung zum Speichervolumen aufweist,
- - dass innerhalb des Speicherbehälters der wärmeabnehmerseitige Rücklauf mittels eines zweiten Speicherdurchlaufrohrs mit dem wärmeerzeugerseitigen Rücklauf verbunden ist und
- - dass das zweite Speicherdurchlaufrohr eine Öffnung zum Speichervolumen aufweist.
- - a heat generator that generates thermal energy and transfers it to a heat transfer medium,
- - a heat consumer, which takes the heat energy via the heat transfer medium,
- - a pipeline system with flow and return for transporting the heat transfer medium via the flow from the heat generator to the heat consumer and via the return from the heat consumer to the heat generator,
- - Defining a heat accumulator with a storage volume or a storage volume, preferably according to the heat accumulator described above, for the intermediate storage of the thermal energy, the heat accumulator comprising a storage container which is externally connected to the pipeline system in such a way that the flow and return flow through the storage container, whereby in relation to the storage tank, the flow is separated into a heat generator-side flow and a heat consumer-side flow and the return is separated into a heat consumer-side return and a heat generator-side return, the heating circuit system being characterized by:
- - that within the storage tank the heat generator-side flow is connected to the heat consumer-side flow by means of a first storage flow pipe,
- - That the first storage flow pipe has an opening to the storage volume,
- - That within the storage tank, the heat consumer-side return by means of a second storage flow pipe is connected to the heat generator-side return and
- - That the second storage flow pipe has an opening to the storage volume.
Bevorzugt ist, dass die Öffnung des ersten Speicherdurchlaufrohrs (bzw. die Öffnung im Vorlauf), höher angeordnet ist als die Öffnung des zweiten Speicherdurchlaufrohrs (bzw. die Öffnung im Rücklauf).It is preferred that the opening of the first storage through-flow pipe (or the opening in the flow) is arranged higher than the opening of the second storage through-flow pipe (or the opening in the return).
Bevorzugt ist, dass der Speicherbehälter wärmeerzeugerseitig einen Einlass und wärmeabnehmerseitig einen Auslass für den Vorlauf aufweist, wobei ausserhalb des Speicherbehälters ein erstes Vorlaufrohr wärmeerzeugerseitig an den Einlass und ein zweites Vorlaufrohr wärmeabnehmerseitig an den Auslass angeschlossen ist, und der Speicherbehälter wärmeabnehmerseitig einen Einlass und wärmeerzeugerseitig einen Auslass für den Rücklauf aufweist, wobei ausserhalb des Speicherbehälters ein erstes Rücklaufrohr wärmeabnehmerseitig an den Einlass und ein zweites Rücklaufrohr wärmeerzeugerseitig an den Auslass angeschlossen ist.It is preferred that the storage tank has an inlet on the heat generator side and an outlet for the flow on the heat consumer side, with a first flow pipe being connected to the inlet on the heat generator side and a second flow pipe on the heat consumer side to the outlet on the outside of the storage tank, and the storage tank having an inlet on the heat consumer side and an outlet on the heat generator side for the return flow, with a first return pipe on the heat consumer side being connected to the inlet and a second return pipe on the heat generator side being connected to the outlet outside the storage tank.
Bevorzugt ist, dass das erste Speicherdurchlaufrohr speicherbehälterinnenseitig den Einlass für den wärmeerzeugerseitigen Vorlauf mit dem wärmeabnehmerseitigen Auslass verbindet, und das zweite Speicherdurchlaufrohr speicherbehälterinnenseitig den wärmeabnehmerseitigen Einlass für den Rücklauf mit dem wärmeerzeugerseitigen Auslass verbindet.It is preferred that the first storage tank flow pipe connects the inlet for the heat generator-side flow to the outlet on the storage tank side, and the second storage tank flow pipe on the storage tank side connects the heat consumer-side inlet for the return to the heat generator-side outlet.
Beispielsweise kann die Anlage weiter umfassen
- - neben dem vorgenannten Wärmeerzeuger, welcher als erster Wärmeerzeuger der Anlage dient, einen zweiten Wärmeerzeuger,
- - ein zweites Rohrleitungssystem mit Vorlaufrohren und Rücklaufrohren, welche zwecks Transport des Wärmeträgermediums aus dem Speicher bzw. aus dem Speichervolumen zum zweiten Wärmeerzeuger und zurück in den Speicher bzw. in das Speichervolumen den zweiten Wärmeerzeuger mit dem Speicher hydraulisch verbinden,
- - In addition to the aforementioned heat generator, which serves as the first heat generator of the system, a second heat generator,
- - A second pipeline system with flow pipes and return pipes, which hydraulically connect the second heat generator to the storage unit for the purpose of transporting the heat transfer medium from the storage unit or from the storage volume to the second heat generator and back into the storage unit or into the storage volume,
Bevorzugt ist, dass wärmeerzeugerseitig wenigstens eine Pumpe vorgesehen ist und/oder wärmeabnehmerseitig wenigstens eine Pumpe vorgesehen ist.It is preferred that at least one pump is provided on the heat generator side and / or at least one pump is provided on the heat consumer side.
Bevorzugt ist, dass wärmeerzeugerseitig eine Pumpe im Rücklauf und/oder im Vorlauf vorgesehen ist.It is preferred that a pump is provided in the return and / or in the flow on the heat generator side.
Bevorzugt ist, dass wärmeabnehmerseitig eine Pumpe im Rücklauf und/oder im Vorlauf vorgesehen ist.It is preferred that a pump is provided in the return and / or in the flow on the heat consumer side.
Bevorzugt ist, dass die Heizkreislaufanlage eine Regelung bzw. Steuerung beinhaltet, mittels welcher die Pumpen geregelt werden.It is preferred that the heating circuit system contains a regulation or control by means of which the pumps are regulated.
Üblicherweise beinhaltet das Wärmeträgermedium Wasser oder besteht im Wesentlichen aus Wasser, insbesondere Wasser in flüssigem Aggregatszustand.The heat transfer medium usually contains water or consists essentially of water, in particular water in a liquid state.
Die Heizkreislaufanlage kann insbesondere mit einem Regelungsprogramm zur Steuerung einer Heizkreislaufanlage betrieben werden, welches die besondere Ausführung des Wärmespeichers berücksichtigt bezugsweise auf diesen angepasst ist. Weiter offenbart ist ein derartiges Regelungsprogramm sowie Datenträger beinhaltend ein derartiges Regelungsprogramm.The heating circuit system can in particular be operated with a control program for controlling a heating circuit system, which takes into account the particular design of the heat accumulator and is adapted to it. Such a control program and a data carrier containing such a control program are also disclosed.
Genannte optionale Merkmale können in beliebiger Kombination verwirklicht werden, soweit sie sich nicht gegenseitig ausschliessen.The optional features mentioned can be implemented in any combination, provided they are not mutually exclusive.
Weitere Vorteile, Merkmale und bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung.Further advantages, features and preferred designs emerge from the description that follows.
FigurenlisteFigure list
Es zeigen in nicht massstabsgetreuer, schematischer Darstellung:
-
1 : eine Heizkreislaufeinrichtung mit Erzeuger, Abnehmer und Speicher; -
2 : eine Heizkreislaufeinrichtung nach1 in Betrieb unter Betriebskondition A; -
3 : eine Heizkreislaufeinrichtung nach1 in Betrieb unter Betriebskondition B oder D; -
4 : eine Heizkreislaufeinrichtung nach1 in Betrieb unter Betriebskondition C; -
5 : eine Heizkreislaufeinrichtung mit einem ersten Erzeuger, einem zweiten Erzeuger, einem Abnehmer und einem Speicher.
-
1 : a heating circuit device with generator, consumer and storage; -
2 : a heating circuit device according to1 in operation under operating condition A; -
3 : a heating circuit device according to1 in operation under operating condition B or D; -
4th : a heating circuit device according to1 in operation under operating condition C; -
5 : a heating circuit device with a first generator, a second generator, a consumer and a memory.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER FIGURENDETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES
Im Folgenden stehen gleiche Bezugsziffern für gleiche oder funktionsgleiche Elemente in unterschiedlichen Figuren.In the following, the same reference numbers are used for identical or functionally identical elements in different figures.
In
Das Rohrleitungssystem der Heizanlage umfasst einen Vorlauf, welcher vom Erzeuger
Der Vorlauf setzt sich zweckmässigerweise aus wenigstens drei Rohrleitungsteilabschnitten zusammen: einem ersten Abschnitt
Der Rücklauf setzt sich zweckmässigerweise ebenfalls aus wenigstens drei Rohrleitungsteilabschnitten zusammen: einem ersten Abschnitt
Die den drei Abschnitten des Vorlaufs zugeteilten Rohrleitungen werden damit wärmeerzeugerseitiges Vorlaufrohr
Die Temperatur des Vorlaufs ist höher als die Temperatur des Rücklaufs, da sich die Temperatur des im Erzeuger erwärmten Wärmeträgermediums nach Durchfluss durch den Abnehmer
Beim Wärmeerzeuger
Der Wärmespeicher
Die Anschlüsse
Die jeweils die zwei Anschlüsse
Praktischerweise sind speicherbehälteraussenseitig die Anschlussverbindung
Jedes der Speicherdurchlaufrohre
Die Öffnung
Anstatt der beschriebenen und in den Figuren dargestellten ansteigenden Steigrohre
Beim Wärmespeicher
Im Heizkreislauf ist in Bezug auf den Speicher
Wie in
Wärmeerzeugerseitig ist die wenigstens eine Pumpe
Der hier vorgestellte Heizkreislauf wird zweckmässigerweise über die Pumpen
Aufgrund der in
- a) bei gleichem Volumendurchfluss der ersten Pumpe
21 und zweiten Pumpe23 der gesamte Vorlauf direkt und ungemischt (d.h. ohne Durchmischung mit dem Speichervolumen) weiter zum Abnehmer15 und wieder zurück zum Erzeuger. - b) bei grösserem Volumendurchfluss der ersten Pumpe
21 als der zweiten Pumpe23 ein Teil des Vorlaufs durch die ersteÖffnung 29 in den Speicher; lediglich ein Teil des Vorlaufs fliesst aufgrund des Volumendurchflusses der zweiten Pumpe23 direkt und ungemischt weiter zum Abnehmer. Aufgrund des grösseren Volumendurchflusses der ersten Pumpe21 wird zudem der Abnehmerrückfluss im Speicherdurchlaufrohr mit zusätzlich durch diezweite Öffnung 37 aus dem Speichervolumen angesogenem Wärmeträgermedium gemischt. Abnehmer und Speicher werden daher direkt mit Wärmeenergie vom Erzeuger beliefert. Arbeitet die zweite Pumpe23 gar nicht, dann fliesst der gesamte Vorlauf in das Speichervolumen und der gesamte Rückfluss kommt aus dem Speichervolumen - mit der Konsequenz, dass dann Wärmeenergie lediglich in das Speichervolumen eingetragen wird bzw. der Speicher wird mit Wärmeenergie aufgestockt. - c) bei grösserem Volumendurchfluss der zweiten Pumpe
23 als der ersten Pumpe21 der gesamte Vorlauf direkt weiter zum Abnehmer15 , jedoch mischt sich dabei zusätzliches Wärmeträgermedium, das durch die ersteÖffnung 29 aus dem Speicher angesogen wird, mit ein. Aufgrund des grösseren Volumendurchflusses der zweiten Pumpe23 wird sich zudem ein Teil des Abnehmerrückflusses durch diezweite Öffnung 37 in den Speicher ergiessen. In dieser Situation nutzt der Abnehmer ein Mix aus Wärmeenergie direkt aus dem Erzeuger sowie einen Anteil Wärmeenergie aus dem Speicher. Arbeitet die erste Pumpe21 gar nicht, dann wird der Abnehmer lediglich mit Wärmeenergie aus dem Speicher beliefert bzw. die Heizung mit der Speicherenergie betrieben.
- a) with the same volume flow of the first pump
21st andsecond pump 23 the entire flow directly and unmixed (ie without mixing with the storage volume) on to the consumer15th and back to the producer. - b) with a larger volume flow of the first pump
21st than thesecond pump 23 part of the flow through thefirst opening 29 in memory; only part of the supply flows due to the volume flow of thesecond pump 23 directly and unmixed to the customer. Due to the larger volume flow of the first pump21st In addition, the customer return flow in the storage flow pipe is also through thesecond opening 37 mixed from the heat transfer medium sucked in from the storage volume. Consumers and storage are therefore supplied directly with thermal energy from the producer. The second pump works23 not at all, then the entire flow flows into the storage volume and the entire return flow comes from the storage volume - with the consequence that thermal energy is then only entered into the storage volume or the storage is topped up with thermal energy. - c) with a larger volume flow of the
second pump 23 than the first pump21st the entire flow directly to the customer15th , however, additional heat transfer medium mixes through thefirst opening 29 is sucked in from the memory with a. Due to the larger volume flow of thesecond pump 23 Part of the customer return flow will also flow through thesecond opening 37 Pour into storage. In this situation, the customer uses a mix of thermal energy directly from the generator and a proportion of thermal energy from the storage. The first pump works21st not at all, then the customer is only supplied with thermal energy from the storage or the heating is operated with the storage energy.
Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, dass die Heizkreislaufanlage in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden kann. Unterschiedliche Betriebsarten werden im Folgenden anhand der
Bei den in den
BEISPIEL 1EXAMPLE 1
Betrieb ohne wesentliche Speichemutzung, im Folgenden dargestellt anhand von
Beide Pumpen
Dieser Betriebsmodus kann allgemein dadurch beschrieben werden, dass wenn der Wärmeträgermediumdurchfluss im Erzeugerkreis
Das heisst insbesondere:
- - 100%
Wärmeträgermediumdurchfluss im Erzeugerkreis 17 , - - 100%
Wärmeträgermediumdurchfluss im Abnehmerkreis 19 , - - 0% Wärmeträgermeidumfluss in den bzw.
aus dem Speicher 11 .
- - 100% heat transfer medium flow in the generator circuit
17th , - - 100% heat transfer medium flow in the customer circuit
19th , - - 0% heat transfer medium flow into or out of the
storage tank 11 .
Dadurch wird die im Wärmeerzeuger
Das vom Abnehmer
Beim hier beschriebenen Betrieb findet im Wesentlichen keine Zwischenspeicherung im Speicher statt. Insbesondere fliesst das Wärmeträgermedium hierbei durch die Durchlaufrohre
Direkt bedeutet hierbei, dass das Wärmemedium durch die Speicherdurchlaufrohre
Diese hier beschriebene Betriebsart, wird insbesondere gewählt bzw. angewandt, wenn der Abnehmer die gesamte erzeugte Wärmeenergie benötigt bzw. nutzen soll.This operating mode described here is selected or used in particular when the consumer needs or is to use the entire generated thermal energy.
BEISPEIL 2EXAMPLE 2
Betrieb mit Speichernutzung bei gegenüber Erzeugerproduktion reduziertem Verbrauch im Abnehmer (d.h. Betrieb mit Wärmeenergieeintrag in den Speicher oder ausschliesslichem Wärmeeintrag in den Speicher), im Folgenden dargestellt anhand von
Die Pumpe
Dieser Betriebsmodus kann allgemein dadurch beschreiben werden, dass wenn der Wärmeträgermediumdurchfluss im Erzeugerkreis
Beispielsweise:
- - 100%
Wärmeträgermediumdurchfluss im Erzeugerkreis 17 , - - 30%
Wärmeträgermediumdurchfluss im Abnehmerkreis 19 , - - 70% Wärmeträgermeidumfluss in den bzw.
aus dem Speicher 11 .
- - 100% heat transfer medium flow in the generator circuit
17th , - - 30% heat transfer medium flow in the consumer circuit
19th , - - 70% heat transfer medium flow into or out of the
storage tank 11 .
Dadurch wird das im Wärmeerzeuger
Das vom Abnehmer
Beim hier beschriebenen Betrieb findet ein Wärmeenergieeintrag in den Speicher
Diese hier beschriebene Betriebsart, wird insbesondere gewählt bzw. angewandt, wenn Wärme in den Speicher getragen werden soll, welche dem Abnehmer zu einem späteren Zeitpunkt zur Verfügung stehen soll.This operating mode described here is selected or used in particular when heat is to be carried into the storage tank which is to be available to the consumer at a later point in time.
BEISPEIL 3EXAMPLE 3
Betrieb unter ausschliesslicher Speicherenergienutzung für den Verbrauch im Abnehmer (d.h. bei abgestelltem Wärmeerzeuger oder ineffektiver Wärmeerzeugung im Erzeuger), im Folgenden dargestellt anhand von
Es wird lediglich die Pumpe
Dieser Betriebsmodus kann allgemein dadurch beschreiben werden, dass wenn der Wärmeträgermediumdurchfluss im Abnehmerkreis
Das heisst insbesondere:
- - 0%
Wärmeträgermediumdurchfluss im Erzeugerkreis 17 , - - 100%
Wärmeträgermediumdurchfluss im Abnehmerkreis 19 , - - 100% Wärmeträgermeidumfluss in den bzw.
aus dem Speicher 11 .
- - 0% heat transfer medium flow in the generator circuit
17th , - - 100% heat transfer medium flow in the customer circuit
19th , - - 100% heat transfer medium flow into or out of the
storage tank 11 .
Damit wird der Abnehmer
Beim hier beschriebenen Betrieb wird im Wesentlichen die Wärmeenergie des Wärmeträgermediums im Speicher
Diese hier beschriebene Betriebsart, wird insbesondere gewählt bzw. angewandt, wenn der Erzeuger
BEISPEIL 4EXAMPLE 4
Betrieb mit Speichernutzung bei gegenüber Erzeugerkreis erhöhtem Durchfluss im Abnehmerkreis, im Folgenden dargestellt anhand von
Die Pumpe
Dieser Betriebsmodus kann allgemein dadurch beschreiben werden, dass wenn der Wärmeträgermediumdurchfluss im Abnehmerkreis
Beispielsweise:
- - 100%
Wärmeträgermediumdurchfluss im Abnehmerkreis 19 , - - 30%
Wärmeträgermediumdurchfluss im Erzeugerkreis 17 , - - 70% Wärmeträgermediumfluss in den bzw.
aus dem Speicher 11 .
- - 100% heat transfer medium flow in the customer circuit
19th , - - 30% heat transfer medium flow in the generator circuit
17th , - - 70% heat transfer medium flow into or out of the
storage tank 11 .
Dadurch wird das im Wärmeerzeuger
Das vom Abnehmer
BEISPIEL 5EXAMPLE 5
Die in den Beispielen 1-4 aufgezeigten unterschiedlichen Betriebsbedingungen ermöglichen eine vielseitige Anwendbarkeit des hier vorgestellten erfindungsgemässen Wärmespeichers. Im Folgenden wird anhand
In
Vorzugsweise ist eine Pumpe
Als der erste Wärmeerzeuger
Der zweite Wärmeerzeuger
In
ERREICHTE VORTEILEADVANTAGES ACHIEVED
Ein Teil des Leitungssystems ist im Wärmespeicher integriert, insbesondere auch Verzweigungen des Leitungssystems. Wärmespeicher mit integriertem Leitungssystemanteil können vom Hersteller fabrikseitig vorgefertigt werden. Die Montage am Installationsort wird damit vereinfach. Insbesondere aufgrund dessen, dass der Wärmespeicher nach aussen hin im Wesentlichen lediglich je zwei Rohranschlüsse zur Verbindung mit abnehmerseitigem Vor- und Rücklaufrohr und erzeugerseitigem Vor- und Rücklaufrohr aufweist, wird die Montage relativ einfach. Die eher komplexeren Verbindungen zwischen den jeweiligen erzeugerseitigen oder abnehmerseitigen Rohrleitungen und deren Öffnungen zum Speichervolumen hin sind hingegen in oder am Wärmespeicher, insbesondere innerhalb des Wärmespeicherbehälters vorgesehen, wodurch der Wärmespeicher inklusive Rohrverbindungen in der Produktion, vorzugsweise in einer Produktionslinie, vorgefertigt werden kann. Dadurch wird die Montagezeit am Installationsort reduziert und zudem werden Fehler, die beim Verbinden üblicher Rohrleitungssysteme entstehen können deutlich verringert.A part of the pipe system is integrated in the heat accumulator, in particular also branches of the pipe system. Heat accumulators with an integrated pipe system component can be prefabricated by the manufacturer at the factory. This simplifies assembly at the installation site. In particular, due to the fact that the heat accumulator has essentially only two pipe connections to the outside for connection to the supply and return pipe on the consumer side and the supply and return pipe on the generator side, assembly is relatively simple. The more complex connections between the respective producer-side or consumer-side pipelines and their openings to the storage volume, however, are provided in or on the heat storage device, in particular within the heat storage tank, whereby the heat storage device including pipe connections can be prefabricated in production, preferably in a production line. This reduces the assembly time at the installation site and also significantly reduces errors that can occur when connecting conventional pipeline systems.
Aufgrund der direkten Durchlaufmöglichkeit des Wärmeträgermediums vom Wärmeerzeuger her kommend zum Wärmeabnehmer, kann der Speicher durchlaufen werden, ohne das im Speichervolumen schon vorhandene, ruhende Wärmeträgermedium zu durchmischen. Damit bleibt der Temperaturgradient des im Speicherbehälter ruhenden Wärmeträgermediums im Wesentlichen erhalten. Eine Warmwasserreserve, welche sich im oberen Bereich des Speichervolumens zuvor schon angesammelt hat (z.B. nutzbar für die Heisswasserversorgung), wird damit nicht gestört bzw. vermischt sich nicht mit tieferen Schichten. Dies hat zum Beispiel den weiteren Vorteil, dass Wärmeenergie, welche in sekundären Wärmeerzeugern, wie z.B. Solarthermieanlagen (welche z.B. nur sporadisch Wärmeenergie liefern), auch dann effektiv in den Wärmespeicher eingetragen werden kann, wenn der primäre Erzeuger in Betrieb ist.Because the heat transfer medium can flow directly from the heat generator to the heat consumer, the storage tank can be passed through without mixing the stationary heat transfer medium already present in the storage volume. The temperature gradient of the heat transfer medium in the storage tank is therefore essentially retained. A hot water reserve, which is located in the upper area of the Storage volume has already accumulated before (e.g. usable for the hot water supply), is not disturbed or does not mix with deeper layers. This has the further advantage, for example, that heat energy, which is in secondary heat generators, such as solar thermal systems (which e.g. only supply heat energy sporadically), can also be effectively entered into the heat accumulator when the primary generator is in operation.
Damit ergeben sich erstaunlich vielseitige Einsatzmöglichkeiten für den hier vorgestellten erfindungsgemässen Wärmespeichers bei dennoch gleichzeitig recht einfachen Leitungs- und Verbindungsstrukturen einer Heizanlage, und insbesondere ohne aufwendige Ventile und deren aufwendigen Regelungsbedarf.This results in a surprisingly wide range of possible uses for the heat accumulator according to the invention presented here, while at the same time having very simple line and connection structures of a heating system, and in particular without complex valves and their complex need for regulation.
Während vorstehend spezifische Ausführungsformen beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass unterschiedliche Kombinationen der aufgezeigten Ausführungsmöglichkeiten angewendet werden können, insoweit sich die Ausführungsmöglichkeiten nicht gegenseitig ausschliessen. Während die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass Änderungen, Modifikationen, Variationen und Kombinationen ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen gemacht werden können.While specific embodiments have been described above, it is obvious that different combinations of the embodiments shown can be used, provided that the embodiments are not mutually exclusive. While the invention has been described above with reference to specific embodiments, it is apparent that changes, modifications, variations and combinations can be made without departing from the spirit of the invention.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1111
- SpeicherStorage
- 1313th
- WärmeerzeugerHeat generator
- 1515th
- WärmeabnehmerHeat consumer
- 1717th
- Wärmeerzeugerkreis bzw. WärmeerzeugerkreislaufHeat generator circuit or heat generator circuit
- 1919th
- Wärmeabnehmerkreis bzw. WärmeabnehmerkreislaufHeat consumer circuit or heat consumer circuit
- 2121st
- Pumpe (im Wärmeerzeugerkreislauf)Pump (in the heat generator circuit)
- 2323
- Pumpe (im Wärmeabnehmerkreislauf)Pump (in the heat consumer circuit)
- 2525th
- Vorlaufrohr, wärmeerzeugerseitigFlow pipe, heat generator side
- 2727
- Speicherdurchlaufrohr im VorlaufStorage flow pipe in the flow
- 2828
- SteigrohrRiser pipe
- 2929
- Steigrohröffnung im Vorlauf, bzw. erste ÖffnungRiser pipe opening in the flow or first opening
- 3131
- Vorlaufrohr, abnehmerseitigFlow pipe, customer side
- 3333
- Rücklaufrohr, abnehmerseitigReturn pipe, customer side
- 3535
- Speicherdurchlaufrohr im RücklaufStorage flow pipe in the return
- 3636
- SteigrohrRiser pipe
- 3737
- Steigrohröffnung im Rücklauf, bzw. zweite ÖffnungRiser pipe opening in the return or second opening
- 3939
- Rücklaufrohr, wärmeerzeugerseitigReturn pipe, heat generator side
- 4141
- Hydraulischer Anschluss, insb. wärmeerzeugerseitiger Einlass in den Speicher (Einlass für Wasserfluss von der Erzeugerseite her)Hydraulic connection, especially inlet to the tank on the heat generator side (inlet for water flow from the generator side)
- 4343
- Hydraulischer Anschluss, insb. abnehmerseitiger Auslass aus dem Speicher (Auslass für Wasserfluss zur Abnehmerseite hin)Hydraulic connection, especially outlet from the storage tank on the customer side (outlet for water flow to the customer side)
- 4545
- Hydraulischer Anschluss, insb. abnehmerseitiger Einlass in den Speicher (Einlass für Wasserfluss von der Abnehmerseite her)Hydraulic connection, especially inlet to the tank on the customer side (inlet for water flow from the customer side)
- 4747
- Hydraulischer Anschluss, insb. wärmeerzeugerseitiger Auslass aus dem Speicher (Auslass für Wasserfluss zur Erzeugerseite hin)Hydraulic connection, especially the outlet from the storage tank on the heat generator side (outlet for water flow to the generator side)
- 5151
- Zweiter Wärmeerzeuger bzw. ggf. SekundärerzeugerSecond heat generator or, if applicable, secondary generator
- 5353
- Zweiter Wärmeerzeugerkreis bzw. -kreislauf bzw. ggf. SekundärkreisSecond heat generator circuit or circuit or, if applicable, secondary circuit
- 5555
- Vorlaufrohr des zweiten ErzeugersFlow pipe of the second generator
- 5757
- Rücklaufrohr des zweiten ErzeugersReturn pipe of the second generator
- 5959
- Pumpe (im zweiten Erzeugerkreislauf)Pump (in the second generator circuit)
- 6161
- Rohröffnung bzw. Einlass (Einlauf des Vorlaufs des zweiten Erzeugers)Pipe opening or inlet (inlet of the flow of the second generator)
- 6363
- Rohröffnung bzw. Auslass (Auslauf zum Rücklauf des zweiten Erzeugers))Pipe opening or outlet (outlet to the return of the second generator)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102006034214 A1 [0003]DE 102006034214 A1 [0003]
- DE 202009000205 U1 [0004]DE 202009000205 U1 [0004]
Claims (12)
Applications Claiming Priority (2)
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CH00556/19 | 2019-04-25 | ||
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DE102020205255.7A Pending DE102020205255A1 (en) | 2019-04-25 | 2020-04-24 | Heat storage and heating circuit device including one such |
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DE (1) | DE102020205255A1 (en) |
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DE19504694C1 (en) * | 1995-02-13 | 1996-08-01 | Karlheinz Foerster | Heat storage with connections between boiler and heating boiler circuit |
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2019
- 2019-04-25 CH CH00556/19A patent/CH716117B1/en unknown
-
2020
- 2020-04-24 DE DE102020205255.7A patent/DE102020205255A1/en active Pending
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CH716117B1 (en) | 2023-02-15 |
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