DE19528138A1 - Low temp. heat storage device - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit Flüssigkeit gefüllten Wärmespeicher für Niedertemperatur-Wärme mit Temperaturschichtung, wobei das Speichervolumen in eine obere Zone möglichst hoher Temperatur und in eine untere Zone möglichst tiefer Temperatur eingeteilt ist. Typische An wendungen derartiger Wärmespeicher sind z. B. Wärmespeicher von thermischen Solaranlagen und Wärmerückgewinnungsanlagen sowie Wärme-Pufferspeicher in Heizungsanlagen und Kraft- Wärme-Kopplungsanlagen.The present invention relates to a liquid filled heat storage for low temperature heat with Temperature stratification, with the storage volume in an upper Zone of the highest possible temperature and in a lower zone temperature is as low as possible. Typical An Applications of such heat storage are z. B. heat storage of thermal solar systems and heat recovery systems as well as heat buffer storage in heating systems and power Heat coupling systems.
Bei der Beladung dieser Wärmespeicher ist zu unterscheiden zwischen der Erwärmung der Speicherflüssigkeit durch den im Speicher innen angeordneten Wärmeüberträger und der Erwärmung der Speicherflüssigkeit außerhalb des Speichers durch einen externen Wärmeübertrager. Da der Wärmeübertrager im Innern des Wärmespeichers notwendigerweise im Speicher ganz unten angeordnet sein muß, wird bei jedem Beladevorgang die Tem peraturschichtung total zerstört. Daher bezieht sich die Erfindung auf Wärmespeicher, die durch einen externen Wärmeübertrager beladen werden. Durch den externen Belade-Wärme übertrager zirkuliert die Speicherflüssigkeit, wobei die Speicherflüssigkeit der unteren kalten Speicherzone entnommen und nach der Aufheizung im Wärmeübertrager bei gewünschter Temperatur von oben in den Speicher eingeschichtet wird. Derartige Speicher sind also leere Behälter. Dieses Verfahren wird in der Praxis vielfach eingesetzt, wobei das notwendige Speichervolumen - soweit möglich - in einem Behälter ausge führt wird. Dabei erweist sich als thermodynamisch sehr nach teilig, daß die gesamte Speichermasse thermisch gekoppelt ist. Durch Wärmeleitung und freie Konvektion wird sowohl in der Speicherflüssigkeit als auch in der Behälterwand Wärme aus der heißen Speicherzone zur kalten Zone transportiert, wobei dieser selbsttätig ablaufende Ausgleichsprozeß erst bei einem thermodynamischen Gleichgewichtszustand, also bei glei cher Temperatur im gesamten Speicher, endet. Die Folge ist ein stetiger Verlust an nutzbarer Wärme aus der heißen Spei cherzone und eine stetige Verringerung der Speicherkapazität. Die Wärmespeicherung über mehrere Tage, Wochen oder Nonate ist bei dieser üblichen Speicherausführung nicht möglich.A distinction must be made when loading this heat storage between the heating of the storage liquid by the in Storage inside heat exchangers and heating the storage liquid outside the storage by a external heat exchanger. Because the heat exchanger inside of the heat storage necessarily in the storage at the bottom must be arranged, the tem temperature layering totally destroyed. Hence the Invention on heat storage by an external heat exchanger be loaded. Due to the external loading heat transmitter circulates the storage fluid, the Storage fluid taken from the lower cold storage zone and after heating in the heat exchanger at the desired Temperature is layered into the storage from above. Such stores are therefore empty containers. This method is widely used in practice, with the necessary Storage volume - if possible - in a container leads. It proves to be very thermodynamically partly that the entire storage mass is thermally coupled is. Through heat conduction and free convection, both in the storage liquid as well as heat in the container wall transported from the hot storage zone to the cold zone, this automatically running compensation process only at a thermodynamic equilibrium state, i.e. with the same temperature in the entire storage tank ends. The result is a steady loss of usable heat from the hot food zone and a steady reduction in storage capacity. Heat storage over several days, weeks or nonates is not possible with this usual memory design.
Aus Herstellungsgründen und oft auch aus räumlichen Gründen werden größere Speichervolumen durch Aufstellung mehrerer Einzelspeicher realisiert, die dann hydraulisch in Reihe oder parallel miteinander verbunden werden. Dabei wird, gewollt oder ungewollt, eine weitgehende thermische Entkopplung der Behälter erzielt, doch ergeben sich bei dieser Vorgehensweise im Vergleich zur Ein-Behälter-Bauweise erheblich größere Wär mespeicherverluste durch ein großes Oberflächen/Volumen-Ver hältnis. Noch gravierender für die Praxis ist der Anstieg der spezifischen Speicherkosten in DM/m³ durch die Behälterzahl und den notwendigen Verrohrungs- und Isolieraufwand.For manufacturing reasons and often also for spatial reasons become larger storage volumes by placing several Individual storage realized, which are then hydraulically in series or be connected in parallel. It is wanted or unwanted, extensive thermal decoupling of the Container achieved, but this procedure results compared to the one-tank design, significantly greater heat memory losses due to a large surface / volume ver ratio. The increase in. Is even more serious for practice specific storage costs in DM / m³ due to the number of containers and the necessary piping and insulation effort.
Die vorliegende Erfindung vermeidet die vorbeschriebenen Nachteile; sie beinhaltet ein kostengünstiges, modulares Speicherbehälter-System, mit dem in Baukasten-Bauweise beliebige Speichervolumen realisiert werden können, wobei in zusammengebautem Zustand eine thermische Trennung der einzel nen Module, ein möglichst kleines Oberflächen/Volumen-Ver hältnis und eine einfache hydraulische Reihenschaltung der Module realisiert ist.The present invention avoids the above Disadvantage; it includes an inexpensive, modular Storage tank system with which in a modular design any storage volume can be realized, with in assembled state a thermal separation of the individual modules, the smallest possible surface / volume ratio ratio and a simple hydraulic series connection of the Modules is realized.
Die Erfindung wird anhand Fig. 1, die den Erfindungsgegen stand beispielhaft zeigt, näher beschrieben.The invention is described in more detail with reference to FIG. 1, which shows the subject of the invention by way of example.
Der Wärmespeicher wird aus zwei oder mehreren stapelbaren Behältern, gemäß dem benötigten Speichervolumen, aufgebaut. The heat accumulator is made up of two or more stackable ones Containers, built according to the required storage volume.
Dabei werden vorzugsweise identische, in Serie vorgefertigte Behälter 1 aufeinandergestapelt. Je nach Anordnung des Ein zelbehälters (oben, Mitte, unten) wird ein Teil der Ein-/ Austrittsstutzenfunktionsgemäß genutzt bzw. die nicht benö tigten Stutzen werden blind verschlossen. Es erfolgt die Beladung des Speichers durch Entnahme kalter Speicherflüssig keit am untersten Anschlußstutzen 3 und Einschichtung dieser Flüssigkeit nach Erhitzung in einem externen Wärmeübertrager 7 durch den obersten Anschlußstutzen 4 in den obersten Speicherbehälter. Die Überströmleitungen 2 zwischen den Behältern ermöglichen das Durchladen des gesamten Speichers von oben nach unten. Die Anschlußstutzen 5, 6 dienen der Speicherentladung.Here, identical, prefabricated containers 1 are preferably stacked on top of one another. Depending on the arrangement of the individual container (top, middle, bottom), part of the inlet / outlet connection piece is used in accordance with the function, or the unused connection pieces are closed blindly. There is the loading of the memory by removing cold storage liquid speed at the lowest connector 3 and stratification of this liquid after heating in an external heat exchanger 7 through the top connector 4 in the top storage tank. The overflow lines 2 between the containers enable the entire store to be loaded from top to bottom. The connecting pieces 5 , 6 are used for storage discharge.
Die Behälter-Stapelbauweise ermöglicht die thermische Ent kopplung der Einzelbehälter durch Zwischenlegung von druck festen Dämmplatten 8. Damit bleibt die Temperaturschichtung von Einzelbehälter zu Einzelbehälter erhalten und es ist die grundlegende Voraussetzung für Wärmespeicherung über längere Zeiträume (mehrere Tage, Wochen, Monate) bei Erhaltung maxi maler Speicherkapazität realisiert.The stacked container design enables the thermal decoupling of the individual containers by interposing pressure-resistant insulation panels 8 . This means that the temperature stratification from individual container to individual container is retained and the basic requirement for heat storage over longer periods (several days, weeks, months) while maintaining maximum storage capacity is met.
Gleichzeitig bietet diese Behälter-Stapelbauweise große Kostenvorteile, da alle Behälter identisch gefertigt, ohne besonderen Aufwand transportiert und durch übliche Türen in Räume eingebracht werden können.At the same time, this stacked container design offers great Cost advantages, since all containers are manufactured identically without transported and through special doors Spaces can be brought.
Weitere Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei spiele.Further characteristics and features of the present invention are the subject of further subclaims and result from the following description of preferred embodiments games.
Fig. 2 zeigt einen Behälterstapel, wobei der oberste Behäl ter 9 z. B. bei einer thermischen Solaranlage die Funktion des Wärmespeicher-Bereitschaftsteils mit Nachheizung übernimmt. Fig. 2 shows a container stack, the uppermost container ter 9 z. B. in a thermal solar system takes over the function of the heat storage standby with post-heating.
Dieser ganzjährig benutzte Behälter 9 kann in seiner Geo metrie für minimale Wärmeverluste optimiert werden und somit von der Gestalt der übrigen, nur zu Zeiten des Sonnen strahlungsangebots benötigten Stapelbehälter abweichen. Auch für den Bereitschaftsteil erweist sich die thermische Ent kopplung zum darunter befindlichen Behälter als großer Vor teil, da Nachheizung - als Folge von Wärmeverlusten in die unteren Speicherbereiche - vermieden wird.This year-round container 9 can be optimized in its geometry for minimal heat loss and thus deviate from the shape of the other stacking containers required only at times of solar radiation. Also for the standby part, the thermal decoupling to the tank underneath proves to be a great part, since post-heating - as a result of heat losses in the lower storage areas - is avoided.
Fig. 3 zeigt einen Behälterstapel, wobei der oberste Behälter 10 die Funktion des Ausdehnungsgefäßes für die Speicher flüssigkeit im Behälterstapel übernimmt. Dieser Behälter kann in seiner Geometrie, z. B. Höhe, vom darunterliegenden Behäl ter abweichen, wobei auch hier die thermische Entkopplung wiederum von Vorteil ist. Fig. 3 shows a container stack, the uppermost container 10 assumes the function of the expansion tank for the storage liquid in the container stack. This container can in its geometry, for. B. height, deviate from the underlying container ter, here, too, the thermal decoupling is again advantageous.
Fig. 4 zeigt, daß je nach benötigtem Speichervolumen und vorhandener Raumgeometrie mehrere Behälterstapel nebenein ander aufgebaut und hydraulisch sehr einfach miteinander verbunden werden können. Fig. 4 shows that depending on the storage volume required and the existing room geometry, several container stacks can be built next to each other and hydraulically very easily connected.
Ohne figürliche Abbildung ist der Unteranspruch, der die zweckmäßige und kostengünstige Wärmeisolierung des/der Behälterstapel anbetrifft. Neben der Möglichkeit einer konventionellen Wärme-Isolierung ist erfindungsgemäß vor gesehen, den/die Behälterstapel in einem vorhandenen oder mit einer einfachen Trennwand zu schaffenden, separaten Raum anzuordnen und samt Zuleitungen sowie Verbindungsleitungen zwischen den Behältern mit wärmeisolierenden Schüttgütern auf der Basis anorganischer Stoffe oder organischer Stoffe (Bio masse) gegen Wärmeverluste zu dämmen. Diese Isoliermaterial- Schüttung füllt alle Räume um den/die Behälterstapel in idea ler Weise aus und schafft somit die örtlich maximal mögliche Wärmedämmung.Without a figurative illustration, the subordinate claim is the expedient and inexpensive thermal insulation of the Concerning container stack. In addition to the possibility of one Conventional heat insulation is according to the invention seen the stack of containers in an existing or with a simple partition to create a separate room to arrange and including supply lines and connecting lines between the containers with heat-insulating bulk goods the basis of inorganic substances or organic substances (bio mass) to insulate against heat loss. This insulating material Filling fills all spaces around the container stack (s) in ideal manner and thus creates the maximum possible location Thermal insulation.
BezugszeichenlisteReference list
1 Behälter
2 Überströmleitung
3, 4 Anschlußstutzen für Speicherbeladung
5, 6 Anschlußstutzen für Speicherentladung
7 Externer Wärmeübertrager
8 Wärmedämmplatte
9 Wärmespeicher-Bereitschaftsteil mit Nachheizung
10 Ausdehnungsgefäß für Speicherflüssigkeit 1 container
2 overflow line
3 , 4 connecting piece for storage tank loading
5 , 6 connection piece for storage discharge
7 External heat exchanger
8 thermal insulation panel
9 Heat storage standby with post-heating
10 Expansion tank for storage liquid
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19528138A DE19528138A1 (en) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | Low temp. heat storage device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19528138A DE19528138A1 (en) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | Low temp. heat storage device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19528138A1 true DE19528138A1 (en) | 1996-01-11 |
Family
ID=7768350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19528138A Ceased DE19528138A1 (en) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | Low temp. heat storage device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19528138A1 (en) |
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AT503991B1 (en) * | 2006-07-17 | 2008-10-15 | Vaillant Austria Gmbh | LAYERS MEMORY |
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- 1995-08-01 DE DE19528138A patent/DE19528138A1/en not_active Ceased
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Legal Events
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OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
8131 | Rejection |