DE10313530A1 - Druckloser Pufferspeicher für Heizungsanlagen - Google Patents

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Abstract

Der erfindungsgemäße Pufferspeicher arbeitet drucklos und erlaubt daher auf einfache Weise, den Speicher auf Änderungen oder Ergänzungen der an ihn angeschlossenen Anlagen anzupassen, sowie die verfügbare Aufstellungsfläche besser zu nutzen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen Pufferspeicher.
  • Stand der Technik
  • Pufferspeicher dienen dem Ausgleichen der Unterschiede zwischen dem Angebot und dem Bedarf bei der Versorgung eines Gebäudes mit Wärme. Üblicherweise werden bisher eingesetzte Puffer Speicher als mit der geschlossenen Heizungsanlage verbundene, zylindrische Druckbehälter ausgebildet.
  • Die Wärmezufuhr und die Wärmeentnahme erfolgen mittels unterschiedlicher Wärmetauscher-Konstruktionen, die im Pufferbehälter fest integriert sind und in einer vom Hersteller vorgegebenen Position installiert werden.
  • Wärmezufuhr und -entnahme benötigen in der Regel elektrisch betriebene Pumpen zum Erzwingen der Strömung im Primär- und Sekundärkreislauf. Bei einem Stromausfall ist sowohl das Betreiben der Heizung als auch die Warmwasserbereitung nicht mehr möglich.
  • Die Größe der Pufferspeicher wird gegenwärtig durch Anpassen des Durchmessers oder durch Zusammenstellung zu Batterien dem Bedarf angepaßt.
  • Mit zunehmendem Volumen verschlechtert sich automatisch die Effektivität bei der Ausnutzung der Aufstellungsfläche. Im Falle der Batterien wiederum ergibt sich ein ungünstiges Verhältnis von Inhalt zu Oberfläche. Der Einsatz von Druck-Pufferspeichern mit ihren Wasservolumen verursacht zusätzliche Kosten, weil dann auch grosse Druck-Ausdehnungsgefässe eingebaut werden müssen.
  • Die Modernisierung einer Heizungsanlage bedeutet heute in den meisten Fällen eine Verbesserung des Wärmeerzeugers und des Warmwasserbereiters, die in den meisten Fällen nicht auf Alternativenergien anwendbar ist. Dies sperrt für die nächsten Jahre das Nachrüstungspotential der meisten Haushalte.
  • Als Folge all dieser Nachteile tritt eine aus Kostengründen und Platzmangel berechtigte Zurückhaltung der Verbraucher auf. Die Kostenfrage hemmt langfristig die Nachrüstung der vorhandenen Anlagen mit Alternativ- und Niedrigenergiequellen, die in der Regel mit der Anschaffung und Installation eines neuen teuren Pufferspeichers verbunden sind.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die oben aufgezählten Nachteile zu beseitigen und einen Pufferspeicher anzugeben, der die vorhandenen Platzressourcen deutlich besser ausnützt, ein möglichst großes Speichervolumen mit weniger Kosten und Aufwand zur Verfügung stellt, und der es ermöglicht, die Lage der Wärmeaustauscher im Pufferspeicher flexibel der Temperaturschichtung im Speicher anzupassen. Darüber hinaus sollte die Möglichkeit gegeben sein, den Primär-Kreislauf auch ohne Stromversorgung mittels Schwerkraft zu betreiben (Dichteunterschied zwischen warmem und kaltem Wasser).
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Hierzu sieht die Erfindung vor, den kostspieligen Druckbehälter durch einen billigeren drucklosen Behälter zu ersetzen, der beliebig mit anderen Wärmetauschern zusätzlicher oder geänderter Anlagen nachgerüstet werden kann.
  • Der erfindungsgemäße drucklose Pufferspeicher stellt eine preiswerte Alternative für Privathaushalte und landwirtschaftliche Kleinbetriebe insbesondere in den Regionen mit überwiegend feststoffbetriebenen Heizungsanlagen (zum Beispiel Österreich, Dänemark und Osteuropa) dar. Dieser drucklose Pufferspeicher kann korrosionsbeständig in beliebiger Geometrie gefertigt werden. Der einfache Aufbau ermöglicht einen Einsatz in jeder geographischen Gegend, in der er sich leicht auf die jeweiligen geographischen Gegebenheiten (Holzheizung, Solarheizung, etc.) anpassen läßt.
  • Durch den einfachen Aufbau ohne strenge statische Erfordernisse (drucklos) läßt er sich auch in jeder geographischen Gegend aus den dort vorhandenen und üblicherweise verwendeten Materialien herstellen. Dies betrifft sowohl das Material des Behälters als auch der Wärmedämmung. Die Bestandteile des Behälters können bei entsprechenden Konstruktion zerlegt transportiert und vor Ort durch durchschnittlich qualifizierte Kräfte montiert werden. Die Ausdehnung der grossen Wassermengen im Speicher verursacht lediglich ein geringfügiges Ansteigen des Wasserspiegels. Der Luftdruck wird durch einen elastischen Balg aufgenommen ohne Kontakt zur sauerstoffhaltigen Umgebungsluft. Die einzelne Kreise werden getrennt durch kleine und billige Membranausdehnungsgefässe abgesichert.
  • Der Speicher kann als eine spürbare Verbesserung in jede beliebige Heizungsanlage integriert werden. Die Nachrüstung bzw. eine Modernisierung der einzelnen Teile der angeschlossenen Heizungsanlage (Kessel, Heizflächen, Rohrführung) kann dann zu einem geeigneten Zeitpunkt stufenweise erfolgen. Der Einsatz von erneuerbaren Energien ist uneingeschränkt möglich.
  • Die Erfindung sieht vor, die Wärmetauscher verstellbar anzuordnen, so daß sie der Schichtung des warmen Wassers im Pufferspeicher optimal angepaßt werden können, wodurch der Wirkungsgrad gesteigert werden kann. Üblicherweise eingesetzte Warmwasser-Aufbereitungsanlagen sind im Sommer oft mit der Heizungsanlage gekoppelt. Bei dem aus Kostengründen kleingehaltenen Warmwasserspeicher führt dies zur Beanspruchung von großer Leistung durch kleinen Bedarf. Der erfindungsgemäße Pufferspeicher bietet die Möglichkeit zur Aufbewahrung von Wärmemengen, die über einen Tag hinaus für den Warmwasserbedarf des Haushaltes ausreichen. Der Ladevorgang dauert dann zwar länger, erfolgt dafür aber deutlich seltener. Unabhängig vom Heizungsbedarf ist dies für alle geographischen Breiten als energiesparende Maßnahme anwendbar.
  • In Osteuropa wird noch sehr häufig der Küchenherd als Wärmequelle für die Warmwasserbereitung verwendet. Die Anpassung an den Bedarf führt zum Feuern, nur um die Warmwasserversorgung zu gewährleisten. Auch Abwärme in der Landwirtschaft (z. B. bei der Futterzubereitung) bleibt bislang ungenutzt. Der erfindungsgemäße Pufferspeicher ermöglicht die kostengünstige Aufbewahrung solchermaßen als Nebenprodukt erzeugter Energie für eine bedarfsabhängige Nutzung.
  • Bei vielen Feststoffheizungen wird der Wärmemangel erst durch die sinkende Raumtemperatur angezeigt. Dies tritt auf, wenn die Wärmeerzeugung (Wärmeangebot) weit unter den Bedarf sinkt. Durch eine temperaturgekoppelte Anzeige wird nun der Betreiber der erfindungsgemäße Anlage bevorzugt darüber informiert, daß er entweder billigen Feststoff nachlegen, oder die den Spitzenbedarf deckende Öl- oder Gasheizung in Anspruch nehmen muß, um die Raumtemperatur auf Sollniveau zu halten. Nach einer einstellbaren Zeit schaltet sich gegebenenfalls automatisch die teurere Wärmequelle (Gas- oder Ölkessel) ein.
  • Die Figur zeigt schematisch das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen drucklosen Pufferspeichers mit Diagrammen möglicher angehängter Versorger und Verbraucher.
  • 1
    Haupt-Wärmeerzeuger (z.B. Feststoffkessel) + Küchenherd
    2
    Umwälzpumpe Primärkreis (optional)
    3
    Verbraucherkreis 1 (z.B. Heizkörper)
    4
    Primärkreis als Schwerkraftbetrieb
    5
    Wärmetauscher Heizkörper
    6
    Sonnenkollektor
    7
    Elastischer Balg zur Aufnahme der Ausdehnung
    8
    Wärmedämmung
    9
    Wasserspiegel
    10
    Wärmetauscher Warmwasserbereitung
    11
    Wärmetauscher Solarwärme
    12
    Schwerkraft-Wärmetauscher für Kernbereich
    13
    Wärmetauscher Fußbodenheizung
    14a
    Deckel des drucklosen Behälters
    14b
    druckloser Behälter des Pufferspeichers
    15
    Schwerkraft-Heizkreis für Kernbereich
    16
    Regelung
    17
    Fernbedienung mit Warnleuchte und Summer. Nach 30 Min.
    geht automatisch der Wärmeerzeuger 22 in Betrieb
    18
    Thermostatische Mischer als Verbrühungsschutz
    19
    Dichtung
    20
    Verbraucherkreis 2 (z.B. Fußbodenheizung)
    21
    Kaltwasser
    22
    Spitzenbedarf-Wärmeerzeuger 2 (Gas/Öl usw.)
    23
    Warmwasserentnahme
    24
    Ausdehnungsgefäss
    25
    Wärmetauscher Wärmeerzeuger 2

Claims (6)

  1. Pufferspeicher für Heizungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß er drucklos arbeitet, daß er in beliebiger, bevorzugt aber rechteckiger Form an die vorhandenen Platzverhältnisse angepaßt ist, und daß er geeignete Wärmetauscherflächen für Wärmeversorger und -verbraucher aufweist, die in ihrer Höhe im Pufferspeicher der Schichtung im Puffer optimal anpaßbar angeordnet sind.
  2. Pufferspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er durch geeignete Anordnung der Wärmetauscher auch ohne elektrische Pumpe im Schwerkraftbetrieb lauffähig ist.
  3. Pufferspeicher nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydraulische Trennung der Heizkreisläufe durch die Verwendung von separat geregelten Wärmetauschern besteht.
  4. Pufferspeicher nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine elastische Ausdehnungsvorrichtung aufweist, die einen Betrieb unter einem nur geringfügig vom atmosphärischen Druck abweichenden Druck ohne direkten Kontakt zum Sauerstoff der Umgebungsluft ermöglicht.
  5. Pufferspeicher nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er so ausgelegt ist , daß er so viel Volumen aufweist und die darin befindlichen Wärmetauscher so platzsparend angeordnet sind, daß er nachträglich zu beliebiger Zeit sowohl bei der Wärmezufuhr als auch -entnahme den aktuellen Verhältnissen ohne Veränderungen am Speicherwasserbehälter selbst angepasst oder nachgerüstet werden kann.
  6. Heizungsanlage mit einem Pufferspeicher nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Signaleinrichtung aufweist, die ein Unterschreiten der Solltemperaturen in den Sekundärkreisläufen anzeigt, um einen bevorstehenden Wärmemangel rechtzeitig durch die Entscheidung zum Nachlegen von Feststoff oder den Einsatz von Öl, Gas oder ähnlichem beheben zu können.
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