DE202004006502U1

DE202004006502U1 - Thermal storage unit for heating system has a modular construction with an array of horizontal heat transfer pipes linked by end loops and with primary and secondary heat transfer blocks

Info

Publication number: DE202004006502U1
Application number: DE202004006502U
Authority: DE
Original assignee: TESKE EBERHARDT
Current assignee: TESKE EBERHARDT
Priority date: 2004-04-24
Filing date: 2004-04-24
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2014-04-25

Abstract

A compact non pressurised thermal storage unit has a modular construction inside a rectangular insulated housing and with the connections (8, 9, 10, 11) to the primary and secondary heat transfer coils packed inside a heat storage medium. The housing is assembled from front, back, top and bottom panels made of a thermally insulating core between outer metal cladding and cut to the selected sizes. The corners of the housing are protected by angle strips (17). The heat transfer coils comprise vertical stacks of horizontal pipes linked by end loops and are arranged in interdigitated primary and secondary blocks.

Description

Die Neuerung betrifft einen Wärmespeicher in Form eines statischen Latentwärmespeichers, der im drucklosen Bereich arbeitet, einsetzbar für Heizungsanlagen oder dergleichen, ausgerüstet mit einem Wärmespeichermedium und einem Wärmeüberträgermedium zur Aufnahme von Wärmeenergie aus Solarthermieanlagen, Wärmepumpenanlagen und ähnlichen Energiequellen.The innovation concerns a heat storage in Form of a static latent heat storage, that works in the unpressurized area, can be used for heating systems or the like, equipped with a heat storage medium and a heat transfer medium to absorb thermal energy Solar thermal systems, heat pump systems and the like Energy sources.

Latentwärmespeicher in offener und druckloser Bauweise mit eingelagerten Speichermedien und verschiedenen Wärmeträgermedien für einen geschlossenen und offenen Wärmeaustausch sind allgemein bekannt und werden vorzugsweise in Gebäuden aufgestellt.Latent heat storage in open and unpressurized design with stored storage media and various Heat transfer media for one closed and open heat exchange are generally known and are preferably installed in buildings.

Ein Latentwärmespeicher der gattungsgemäßen Art ist mit der DE 100 05 915 A 1 bekannt geworden, der die unterschiedlichsten Energiequellen je nach zeitlichem Angebot auch parallel nutzen kann und geeignet sein soll, die bisher begrenzten Einsatzmöglichkeiten von Latentwärmespeichern unter Berücksichtigung der in Gebäuden meist vorhandenen Platz- und Einbringungsprobleme zu erweitern.A latent heat storage of the generic type is with the DE 100 05 915 A 1 has become known, who can use a variety of energy sources in parallel, depending on the time available, and should be able to expand the previously limited use of latent heat storage, taking into account the space and placement problems that are usually present in buildings.

Die Konstruktion des Latentwärmespeichers ist so ausgebildet, dass dieser im Freien aufgestellt sowie ganz oder teilweise in die Erde eingelassen werden kann. Die den Speicher umschließende äußere Hülle soll geeignet sein, die dort aufgenommene Umweltwärme durch eine zwischen äußerer Hülle und der Speicherisolierung angeordneten Wärmetauscherschicht dem Speicher oder Verbraucher auf geeignetem Temperaturniveau zuzuführen.The construction of the latent heat storage is trained in such a way that it is set up outdoors as well as whole or can be partially embedded in the earth. The store enclosing outer shell should be suitable, the environmental heat absorbed there by a between the outer shell and the storage insulation arranged heat exchanger layer the storage or supply consumers at a suitable temperature level.

Die Nachteile dieser Lösung liegen insbesondere in den hohen Fertigungs- und Wartungskosten sowie in dem sehr begrenzten Einsatzgebiet.The disadvantages of this solution lie especially in the high manufacturing and maintenance costs as well as in the very limited area of application.

Ein Wärmespeichersystem auf der Basis von Latentwärmespeichern, die drucklos arbeiten, für Heizungsanlagen oder dergleichen einsetzbar sind, ist mit der DE 102 40 246 A 1 vorgeschlagen worden.A heat storage system based on latent heat stores that work without pressure, can be used for heating systems or the like, is with the DE 102 40 246 A 1 been proposed.

Das vorgestellte Wärmespeichersystem soll in flächenhaft und räumlich ausgebildeten Latentwärmespeichern, welche vorrangig im Niedrigtemperaturbereich arbeiten, zum Einsatz kommen, wobei das Latentspeichermaterial in kubischer Form als ein parafingetänktes Granulat ausgebildet ist, welches in geschütteter Form zwischen den Wärmeelementen eines Latentwärmespeichers angeordnet ist.The presented heat storage system supposed to be in area and spatially trained latent heat storage, which primarily work in the low temperature range come, the latent storage material in cubic form as a parafingetänktes Granulate is formed, which in a poured form between the heating elements Latent heat storage is arranged.

Nachteilig bei Latentwärmespeichern, die auf der Grundlage des vorgestellten Wärmespeichersystems arbeiteten, ist, dass diese Anlagen in sehr kompakter Ausführung erstellt werden müssen, was zum einen das Verhältnis vom Nutzen zum Aufwand negativ beein flusst und ferner geeignete große Räumlichkeiten vorhanden sein müssen, um derartige Latentwärmespeicher in Baulichkeiten installieren zu können.A disadvantage of latent heat storage, who worked on the basis of the presented heat storage system, is that these systems have to be built in a very compact design, which the relationship negatively influenced by the benefit to the effort and also suitable large premises must be present to such latent heat storage to be able to install in buildings.

Der vorliegenden Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmespeicher in Form eines Latentwärmespeichers zu entwickeln, der im drucklosen Bereich arbeitet, einsetzbar ist für Heizungs- und ähnlichen Anlagen, welcher in seiner räumlichen Gestaltung und Ausbildung den jeweiligen Einsatzbedingungen anpassbar ist und mit dem die Nachteile des Standes der Technik weitestgehend beseitigt werden.The present innovation is therefore based on the task of a heat accumulator in the form of a latent heat storage to develop that works in the unpressurized area, can be used for heating and the like Plants, which in its spatial Design and training adaptable to the respective operating conditions is and with the disadvantages of the prior art as far as possible be eliminated.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und besondere Gestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the innovation this task with the Features of claim 1 solved. Advantageous designs and special designs are the subject of the dependent claims.

So wurde ein Wärmespeicher in modularer Bauweise geschaffen, welcher aus einem Gehäuse besteht, in dem die für den Wärmespeicher funktionsbedingten Bauteile und Elemente angeordnet bzw. eingelagert sind.This is how a heat accumulator with a modular design became created, which consists of a housing in which the for the heat storage Functional components and elements arranged or stored are.

Das Gehäuse des Wärmespeichers besteht aus einem Frontteil, einem Rückteil, Seitenteilen sowie einem Deckel und einem Boden, welche als Verbundelemente mit einer Purschaumdämmung ausgebildet, zueinander gefügt sind.The housing of the heat accumulator consists of a Front part, a back part, Side parts as well as a lid and a base, which as composite elements with pure foam insulation trained, joined to each other are.

Im Inneren des Gehäuses sind in Abhängigkeit der räumlichen Ausgestaltung des Wärmespeichers und in Abhängigkeit der geforderten Kapazität/Leistung u-förmig ausgebildete Register in senkrechter Bauweise angeordnet, welche im oberen Bereich mit Anschlüssen ausgebildet sind, über diese die zum Einsatz kommenden u-förmigen Register an Vor- und Rückläufen von Leitungssystemen angeschlossen sind.Are inside the case dependent on the spatial Design of the heat storage and depending the required capacity / performance U-shaped trained registers arranged in a vertical construction, which in the upper area with connections are trained about these are the U-shaped registers used in front and Returns from Line systems are connected.

Dabei ist insbesondere erfinderisch, dass die u-förmig ausgebildeten Register paarweise und kammartig zueinander gefügt im Inneren des Wärmespeichers angeordnet sind. Durch die kammartige Anordnung von jeweils zwei u-förmigen Registern ergeben sich Primär- und Sekundärblöcke, die im einzelnen durch jeweils ein u-förmiges Register herausgebildet sind.It is particularly inventive that the u-shaped trained registers paired and comb-like to each other inside of the heat accumulator are arranged. Due to the comb-like arrangement of two U-shaped Registers result in primary and secondary blocks that are individually formed by a U-shaped register.

Dabei werden die Primärblöcke durch die u-förmigen Register gebildet, die am Vor- und Rücklauf des Leitungssystems angeschlossen sind, über die der Wärmespeicher mit der jeweiligen Wärmeenergiequelle, einer Wärmepumpeanlage oder einer Solarthermieanlage, verbunden ist.The primary blocks are thereby the u-shaped Registers formed on the flow and return of the pipe system are connected via the the heat accumulator with the respective heat energy source, a heat pump system or a solar thermal system.

Die Sekundärblöcke bestehen aus dem u-förmigen Register, die über ihre Anschlüsse zum Vor- bzw. Rücklauf des Leitungssystems, beispielsweise einer Heizungsanlage, verbunden sind, welche mit der in dem Wärmespeicher gespeicherten Wärmeenergie versorgt werden soll.The secondary blocks consist of the U-shaped register, the above their connections for forward or reverse the pipe system, for example a heating system are, which with the in the heat storage stored thermal energy should be supplied.

Die Zwischenräume in dem Wärmespeicher, so zwischen den gefügten u-förmigen Registern und den Innenwandungen des Gehäuses sind mit dem Speichermaterial befüllt, beispielsweise ein mit Parafin getränktes Granulat, welches eine kubische Form besitzt und alle Zwischenräume im Wärmespeicher mit dem Granulat ausgefüllt werden.The gaps in the heat storage, so between the joined U-shaped Registers and the inner walls of the case are made with the storage material filled, for example, a pellet impregnated with paraffin, which a has a cubic shape and all gaps in the heat storage with the granulate filled out become.

Es gehört ferner zur Neuerung, dass die u-förmigen Register aus einem Verbundrohr bestehen, welches zur Herausbildung der u-förmigen Register verformt wird. So sind die medienführenden Rohre der u-förmigen Register so ausgebildet, dass sich eine parallelgeführte Schlangenlinienform herausbildet. Dies bedeutet, jedes u-förmige Register besteht aus mehreren horizontal verlaufenden geraden Rohrstücken, die an den Endpunkten mit umlenkenden Rohrbögen verbunden sind. Die gerade verlaufenden Rohrstücke besitzen einen bestimmten vertikalen Abstand zueinander, so dass genügend Freiräume vorhanden sind, um das Speichermaterial einlagern zu können.It is also part of the innovation that the U-shaped registers consist of a composite tube which is deformed to form the U-shaped registers. So are the media leading Tubes of the U-shaped register are designed so that a parallel serpentine shape is formed. This means that each U-shaped register consists of several horizontally running straight pipe sections that are connected at the end points with deflecting pipe bends. The straight pipe sections have a certain vertical distance from each other, so that there is enough space to store the storage material.

Gemäß der Neuerung besteht ein u-förmiges Register aus zwei in Schlangenlinienform ausgebildeten Verbundrohrstücken, die im unteren Bereich über ein Verbindungsstück verbunden und an Stutzen befestigt sind.According to the innovation there is a U-shaped register of two composite pipe pieces formed in a serpentine shape, the in the lower area above a connector connected and attached to sockets.

Im oberen Bereich eines jeden u-förmigen Registers ist dieses mit Anschlüssen ausgebildet, über die das jeweilige u-förmige Register an den Vorläufen bzw. Rückläufen des Leitungssystems des Wärmespeichers angeschlossen werden kann. Dies in der Art, dass ein bzw. mehrere u-förmige Register eingangsseitig an der Zuleitung des von einer Solaran lage zugeführten Mediums angeschlossen sind und ausgangsseitig an den Rücklauf des Leitungssystems zu einer Solaranlage und so die Primärblöcke des Wärmespeichers bilden. Die zweiten u-förmigen Register, die kammartig zu dem jeweiligen ersten u-förmigen Register gefügt sind, sind über ihre Anschlüsse, an dem Vorlauf bzw. Rücklauf des Leitungssystems angeschlossen, die vom Wärmespeicher zu einer Heizungsanlage führen.In the upper area of each U-shaped register is this with connections trained about which the respective u-shaped Register at the heats or returns of the Pipe system of the heat storage can be connected. This in the way that one or more U-shaped Register on the input side of the supply line from a solar system supplied Medium are connected and on the output side to the return of the Line system to a solar system and so the primary blocks of the heat storage form. The second u-shaped Registers that are comb-like to the respective first U-shaped register together are, are about their connections, on the forward or reverse of the piping system connected from the heat accumulator to a heating system to lead.

Als Verbundrohr kommt vorzugsweise ein Alpex-Thermprodukt zum Einsatz, in bevorzugten Abmaßen von 16 × 2 mm und für das Stützprofil, den Stützen, werden vorzugsweise Aluminiumvierkantrohre in den Abmaßen 15 × 15 mm verwendet.Preferably comes as a composite pipe an Alpex thermal product for use, in preferred dimensions of 16 × 2 mm and for the support profile, the supports, are preferably aluminum square tubes in the dimensions 15 × 15 mm used.

Mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Neuerung näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt inWith the following embodiment the innovation should be closer explained become. The Associated Drawing shows in

1: eine Gesamtansicht eines Wärmespeichers, 1 : an overall view of a heat storage,

2: eine Ansicht eines Registers aus einem in parallel geführter Schlangenlinie ausgebildeten Verbundrohr, 2 : a view of a register from a composite pipe formed in a parallel serpentine line,

3: ein u-förmig gestaltetes Register mit Vor- und Rücklauf in einer Seitenansicht, 3 : a U-shaped register with forward and reverse in a side view,

4: eine Draufsicht eines geöffneten Wärmespeichers. 4 : a top view of an open heat storage.

Aus der Darstellung nach 1 ergibt sich der Aufbau des Wärmespeichers, welcher, wie in der 1 gezeigt, aus einem Gehäuse 12 besteht, welches in einer modularen Bauweise ausgeführt ist und herausgebildet wird durch die Seitenteile 16, dem Front- und Rückteil 13, dem Boden 14 und dem Deckel 15.From the illustration 1 there is the structure of the heat accumulator, which, as in the 1 shown from a housing 12 exists, which is carried out in a modular design and is formed by the side parts 16 , the front and back 13 , the floor 14 and the lid 15 ,

Die einzelnen Teile des Gehäuses 12 bestehen aus handelsüblichen Verbundplatten mit beidseitigen metallischen Deckschichten und dazwischen angeordneten Dämmschichten. Die Seitenteile 16, die Front- und Rückteile 13 sowie der Boden 14 und der Deckel 15 sind mit umlaufenden Eckversteifungen 17 ausgebildet, mittels denen die Steifigkeit der gesamten Teile erhöht wird, aber gleichfalls ein Kantenschutz gegeben ist, so dass scharfkantige Übergänge vermieden werden, wodurch gleichfalls das äußere Ansehen eines Gehäuses 12 verbessert wird.The individual parts of the housing 12 consist of commercially available composite panels with metallic cover layers on both sides and insulation layers arranged between them. The side parts 16 who have favourited Front and Back Parts 13 as well as the floor 14 and the lid 15 are with all-round corner stiffeners 17 formed, by means of which the rigidity of the entire parts is increased, but also an edge protection is provided, so that sharp-edged transitions are avoided, which also gives the external appearance of a housing 12 is improved.

Die Einbindung bzw. der Anschluss des Wärmespeichers zu den Leitungssystemen einer kompletten Anlage erfolgt über im Gehäuse 12 vorgesehene Anschlüsse, dargestellt als Vor- und Rückläufe 8; 9 für die im Inneren des Gehäuses 12 vorgesehenen Primärblöcke und den Vor- und Rückläufen 10; 11 für die im Gehäuse 12 vorgesehenen Sekundärblöcke, wie weiter unten näher beschrieben.The integration or connection of the heat accumulator to the line systems of a complete system takes place in the housing 12 provided connections, shown as forward and return 8th ; 9 for those inside the case 12 provided primary blocks and the forward and return runs 10 ; 11 for those in the housing 12 provided secondary blocks, as described in more detail below.

Die Darstellungen nach 2 und 3 zeigen die Anordnung und Ausbildung der medienführenden Rohre 1; 2, wie diese durch die Verformung des Verbundrohres 8 herausgebildet werden und zu Stützen 6 befestigt sind. So ergibt sich aus der Darstellung nach 2, dass die medienführenden Rohre 1; 2 waagerecht und parallel zueinander verlaufende gerade Rohrstücke besitzen, die über Rohrbögen verbunden sind. Dabei erfolgt die Ausbildung der medienführenden Rohre 1; 2 durch die Verformung des Verbundrohres 18 in der dargestellten Form. Im oberen Bereich der medienführenden Rohre 1; 2 sind diese mit Anschlüssen 19 ausgebildet.The representations after 2 and 3 show the arrangement and design of the media-carrying pipes 1 ; 2 how this is caused by the deformation of the composite pipe 8th be formed and to support 6 are attached. So follows from the illustration 2 that the media-carrying pipes 1 ; 2 have horizontal and parallel straight pipe sections that are connected by pipe bends. This is where the media-carrying pipes are formed 1 ; 2 due to the deformation of the composite pipe 18 in the form shown. In the upper area of the media-carrying pipes 1 ; 2 are these with connections 19 educated.

In der 3 ist in einer Seitenansicht ein u-förmiges Register 21 dargestellt, welches herausgebildet wird durch die an den Stützen 6 befestigten medienführenden Rohre 1; 2, welche im unteren Bereich mittels eines Verbindungsstückes 5 verbunden sind. Im oberen Bereich sind die medienführenden Rohre 1; 2 mit Anschlüssen 19 ausgebildet, wie in 2 gezeigt, über die die medienführenden Rohre 1; 2 an Vorläufen 8; 10 und Rückläufen 9; 11 an medienzuführenden bzw. medienabführenden Leitungssystemen anschließbar sind.In the 3 is a U-shaped register in a side view 21 shown, which is formed by the on the supports 6 attached pipes carrying media 1 ; 2 which in the lower area by means of a connecting piece 5 are connected. The media-carrying pipes are in the upper area 1 ; 2 with connections 19 trained as in 2 shown above the media-carrying pipes 1 ; 2 on heats 8th ; 10 and returns 9 ; 11 can be connected to media supplying and / or discharging line systems.

Je nach Anschluss des jeweiligen u-förmigen Registers 21 an den entsprechenden Leitungssystemen wirkt dieses u-förmige Register 21 funktionsbedingt als Primärblock 3 oder als Sekundärblock 4.Depending on the connection of the respective U-shaped register 21 this u-shaped register acts on the corresponding line systems 21 due to its function as a primary block 3 or as a secondary block 4 ,

Die Anordnung der aus den medienführenden Rohren 1; 2 herausgebildeten u-förmigen Register 21 im Gehäuse 20 eines Wärmespeichers ist in der 4 gezeigt, aus der sich ergibt, dass jeweils zwei u-förmige Register 21 kammartig zueinander gefügt sind. Dies in der Art, dass das medienführende Rohr 1' des zweiten u-förmigen Registers 21' in den Zwischenraum zwischen den medienführenden Rohren 1; 2 des ersten u-förmigen Registers 21 hineinragt.The arrangement of the pipes carrying media 1 ; 2 formed u-shaped register 21 in the housing 20 a heat storage is in the 4 shown, from which it follows that two u-shaped registers 21 are joined together like a comb. This is in the way that the media-carrying pipe 1' of the second U-shaped register 21 ' in the space between the media-carrying pipes 1 ; 2 of the first u-shaped register 21 protrudes.

Bei dieser Anordnung der u-förmigen Register 21; 21' werden diese untereinander über Verbindungsschellen 7 verbunden, welche wiederum an den Stützen 6 befestigt sind.With this arrangement the u-shaped registers 21 ; 21 ' these are connected to one another via connecting clamps 7 connected, which in turn on the supports 6 are attached.

Die Anzahl der einzusetzenden u-förmigen Register 21; 21' ergibt sich aus der erforderlichen Größe des herauszubildenden Wärmespeichers und der notwendigen Leistung des Wärmespeichers. Wie bereits oben ausgeführt, ist das erforderliche Speichermaterial 20 in geschütteter Form im Inneren des Wärmespeichers eingelagert.The number of u-shaped registers to be used 21 ; 21 ' arises from the required size of the heat accumulator to be developed and the necessary output of the heat accumulator. How The storage material required is already stated above 20 stored in bulk inside the heat accumulator.

Zur Funktionsweise eines derart ausgebildeten Wärmespeichers wird ausgeführt, dass die u-förmigen Register 21 an den Zuführungs- bzw. Rückführungsleitungen des zum Wärmespeicher zugeführten Mediums angeschlossen sind und somit die medienführenden Rohre 1 die Vorläufe 8 und die medienführenden Rohre 2 die Rücklaufe des jeweiligen Primärblockes 3 bilden und über die Vorläufe 8 der Primärblöcke 3 die Wärmeenergie an das Speichermaterial 20 abgegeben wird.For the functioning of a heat accumulator designed in this way, the U-shaped register is designed 21 are connected to the supply and return lines of the medium supplied to the heat accumulator and thus the media-carrying pipes 1 the heats 8th and the media-carrying pipes 2 the return of the respective primary block 3 form and about the heats 8th of the primary blocks 3 the thermal energy to the storage material 20 is delivered.

Die zu den u-förmigen Registern 21 kammartig gefügten u-förmigen Register 21' sind funktionsbedingt die Sekundärblöcke 4, welche über ihre medienführenden Rohre 1'; 2' an die Zuführleitungen und Rückführleitungen, beispielsweise für die Versorgung einer Heizanlage, angeschlossen sind und als Vorlauf 10 und Rücklauf 11 des jeweiligen Sekundärblockes 4 dienen, somit über die Vorläufe 10 die in dem Speichermaterial 20 eingespeiste Wärmeenergie abgefördert wird.The U-shaped registers 21 comb-shaped u-shaped register 21 ' are the secondary blocks due to their function 4 which about their media-carrying pipes 1'; 2 ' are connected to the supply lines and return lines, for example for the supply of a heating system, and as a flow 10 and rewind 11 of the respective secondary block 4 serve, therefore about the preliminary runs 10 those in the storage material 20 fed thermal energy is removed.

Durch die modulare Bauweise des Wärmespeichers ist der Vorteil gegeben, dass nach einem Aufmaß vor Ort die einzelnen Funktions- und Bauteile eines Wärmespeichers in Werkstätten vorgefertigt und dann vor Ort moniert werden können.Due to the modular design of the heat accumulator there is the advantage that the individual functional and components of a heat accumulator in workshops prefabricated and then assembled on site.

Claims

Heat store in the form of a static latent heat store, which works in the unpressurized area, can be used for heating systems or the like with a heat storage medium and heat transfer medium for receiving heat energy from different heat sources, characterized in that the heat store is designed in a modular design, from a housing ( 12 ) exists in the U-shaped register ( 21 ; 21 ' ) joined together like a comb and arranged in a vertical position, the U-shaped registers ( 21 ) from media-carrying pipes ( 1 ; 2 ) exist as forward and reverse ( 8th ; 9 ) of primary blocks ( 3 ) are formed, the U-shaped registers ( 21 ' ) from media-carrying pipes ( 1'; 2 ' ), the forward and reverse ( 10 ; 11 ) of secondary blocks ( 4 ) form, exist and inside the heat storage a storage material ( 20 ) is provided.

Heat accumulator according to claim 1, characterized in that the media-carrying pipes ( 1 ; 2 ; 1'; 2 ';) from a molded composite pipe ( 18 ) exist and have the form of parallel serpentine lines, which are formed by straight pipe sections that run parallel and are at a certain distance from each other and are connected with pipe bends.

Heat accumulator according to claims 1 and 2, characterized in that the housing ( 12 ) from side parts ( 16 ), Front and back parts ( 13 ), a floor ( 14 ) and a lid ( 15 ), which are designed as composite elements.

Heat accumulator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the housing ( 12 ) at its corner connections with corner stiffeners ( 17 ) is trained.

Heat accumulator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the media-carrying pipes ( 1 ; 2 ; 1'; 2 ' ) on supports ( 6 ) are arranged.

Heat accumulator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the media-carrying pipes ( 1 ; 1'; 2 ; 2 ' ) via connection clamps ( 7 ) on the supports ( 6 ) are attached.