DE202004008682U1

DE202004008682U1 - Sechs- oder mehreckiger Flüssigkeits-Speicher zur Einbringung von Wärmetauschern aus Kontaktflächen-Elementen für die Fertigung von multifunktionellen Wärme- und Kälte-Schichtenspeichern zur Aufnahme und Abgabe von Wärme und Kälte aus Medien in flüssigen oder gasförmigen Zustand oder deren Zustandsänderungen durch Kondensation und Verdampfung, sowie funktioneller Wirkung mit oder ohne Latentwärmespeicher - oder Kältegefrierkugeln

Info

Publication number: DE202004008682U1
Application number: DE202004008682U
Authority: DE
Original assignee: Leidig Karl Dipl-Phys Drrernat
Current assignee: Leidig Karl Dipl-Phys Drrernat
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2014-06-03

Abstract

Sechs – oder mehreckiger Flüssigkeits – Speicher 1) dadurch gekennzeichnet daß die aus Kontaktflächenelementen bestehenden Wärmetauscher 2) paralell zu den Außensehenkeln des Flüssigkeits – Speicher 1) angeordnet sind.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Sechs – oder mehreckiger Flüssigkeits – Speicher zur Einbringung von Wärmetauschern aus Kontaktflächen – Elementen für die Fertigung von Multifünktionellen Wärme – und Kälte-Schichtenspeichern zur Aufnahme und Abgabe von Wärme und Kälte aus Medien in flüssigen oder gasförmigen Zustand oder deren Zustandsänderungen durch Kondensation und Verdampfung, sowie funktioneller Wirkung mit oder ohne Latentwärmespeicher – oder Kältegefrierkugeln.
Allgemeine Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen multifunktionellen Schichtenspeicher dessen Aufbau und Funktion teilweise bei den eingetragenen Gebrauchsmustern mit dem Aktenzeichen Nr. 2002 19 679.8 und Nr. 203 02 591.1 und dem Antrag auf Erteilung eines Patents mit dem Aktenzeichen Nr. 103 02 769.6 gezeigt sind. Eine Neuheit hierzu stellt vorzüglich die sechseckige Bauweise des Flüssigkeits – Speichers dar welche es ermöglicht in einem Speicher alle Funktionen zu vereinen so daß sich ein Latentwärme – Speicher nach dem Kugelreaktor-Prinzip mit der Zusatzfunktion eines Temperater Sammel – und Scheide – Kondensators ergibt welcher zugleich einen Warmwasser – Bereiter funktionierend als Durchlauferhitzers darstellt.
Mit der gleichen Bauweise kann funktionell ein Kälte – Speicher erstellt werden welcher ebenfalls mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen kann welche insbesonders bei der Kombination Solar – Anlage mit Wärmepumpe die Wirkungsweise beider Wärme – Erzeuger wesentlich erweitern kann oder eine Kombination Kältemaschine – Sonnenkollektor in Doppelfunktion nach Gebrauchmuster Nr. 202 19 117.6 ermöglicht. Im Zusammenspiel Wärme – Kälte kann beim Vorhandensein beider Speicher – Systeme immer das im Überfluß vorhandene bis zum Bedarf eingelagert werden das heißt Wärme für die kalte Jahreszeit oder zur Warmwasserbereitung oder Kälte für die warme Jahreszeit oder Kälteerzeugung bei Niedrigtarifzeiten.
Funktions - Ablauf
Der Wärme – oder Kälte – Speicher 1) ist vorzüglich in druckloser Bauweise gefertigt, die Wärmetauscher 2) sind überwiegend am äußeren Rand angeordnet lediglich im oberen und unteren Bereich befinden sich solche im Mittelteil.
Als Wärmeträger 3) wird beim Wärme – Speicher vorzüglich Wasser und beim Kälte-Speicher ein Gemisch Wasser – Frostschutzmittel verwendet.
Es können auch alle anderen Flüssigkeiten wie Salzsole oder ähnliches verwendet werden.
Je nach Bedarf können Latentwärmespeicher – oder Kälte – Kugeln in die Flüssigkeit 3) eingebracht werden.
Die Anordnung der einzelnen Wärmetauscher 2) bewirkt daß durch die Einwirkung der Schwerkraft im Wärmeträgermedium 3) eine Schichtbildung gegeben ist, so daß während des Betriebes immer dort die erforderliche Temp. vorhanden ist welche den betrieblichen Erfordernissen entspricht.
Die Wärmetauscher 2) haben unterschiedliche Bauarten und können in beliebiger funktionell erforderlicher Anzahl vorzüglich im äußeren Bereich des Speichers 1) eingebracht werden. Auch ein nachträgliches Nachrüsten ist zur Funktions – Erweiterung möglich.
Es können auch mehrere Wärmetauscher 2) bei Bedarf parallel zusammengeschaltet und somit an die erforderlichen Leistungsbedarf angepaßt werden.
Das Bild 1 zeigt die Draufsicht des Speichers 1) mit der Anordnung der Wärmetauscher 2).
Das Bild 2 zeigt die Anordnung des Wärmetauschen 2) für die Warmwasserbereitung.
Dieser ist vorzugsweise so gestaltet daß zur Warmwasserbereitung der Kaltwassereintritt unten angeordnet ist und das Wasser im Durchlaufverfahren von unten nach oben erwärmt wird.
Der Warmwasseraustritt erfolgt nach Durchströmen des Wärmetauschers 2) am obersten Ende des Speichers.
Durch die Einwirkung der Schwerkraft im Wärmeträgermedium 3) wird dadurch bewirkt daß das abgekühlte Wärmeträgermedium 3) nach unten strömt so daß sich je nach Betriebsdauer im Speicher eine kalte Schichtung von unten nach oben bildet.
Durch die periphere Einbindung in das Heizungs – Warmwasser – System ist hier nur eine Fließrichtung des zu erwärmenden Mediums im Wärmetauscher 2) möglich.
Das Bild 3 zeigt die Anordnung des Wärmetauscher 2) für die Einbringung der Wärme aus dem thermischen Solarbetrieb. Dieser ist höhenversetzt angeordnet und in umgekehrter Fließrichtung angeschlossen.
Dadurch wird bewirkt daß bei ausreichender Betriebstemperatur aus der Solar – Anlage vom erwärmten Wärmetransportmedium der Solar – Anlage von oben nach unten die Wärme an das Wärmeträger – Medium 3) des Speichen 1) abgegeben wird wobei hier durch Einwirkung der Schwerkraft ein Schichtbildung des erwärmten Wärmeträger – Medium 3) von oben nach unten stattfindet. Im unteren Bereich findet dann die Wärmeabgabe aus dem Solarkreis im niedrigen Temp. Bereich statt. Das Wärmetransport – Medium des Solarkreislaufes wird dadurch entsprechend abgekühlt.
Bei Schwachlastbetrieb der Solar – Anlage wie dieser in den morgendlichen oder abendlichen Stunden und auch bei durchwachsener oder diffuser Bewölkung gegeben ist wird das aus der Solar – Anlage zuströmende Wärmetransport – Medium 5) mittels einer Temperatur-Scheidevorrichtung 6) zum Nebenschluß 7) umgeleitet welcher in den unteren Bereich des Solarkreis – Wärmetauschers 2) mündet.
Dadurch wird bewirkt daß die im oberen Speicherbereich vorhenschende warme bis heiße Schichtung des Wärmeträger – Mediums 3) erhalten bleibt und gleichzeitig Wärme aus der Solar – Anlage im abgesenkten Temp. Bereich eingebracht werden kann. Dieser Wärmetauscher 2) kann ebenfalls bedingt durch die periphere Anbindung nur in der betriebsbedingt notwendigen Fließrichtung durchströmt werden.
Das Bild 4 zeigt die Anordnung des Wärmetauschers 2) für die Einbindung jeglicher beliebigen Feuerungs – Anlage oder sonstigen Wärme – Erzeuger in das Speicher – System. Die Anordnung des Wärmetauschers 2) bewirkt daß weder die obere warme Schicht des Wärmeträgermediums 3) welche zur Brauchwassererwärmung vorgehalten wird noch dessen untere kalte Schicht für den Eintrag der Wärme aus dem Solarbetrieb oder sonstiger Wärmequellen wie aus Kältemaschinen oder Prozeßwärme beeinflußt werden kann.
Bedingt durch die periphere Einbindung in das Speichersystem wird die Wärme über den Anschluß 8) eingebracht und von dort auch wieder entnommen. Dies bewirkt daß in diesem Wärmetauscher 2) zwei Fließrichtungen des jeweiligen Wärmetransportmediums möglich sind. Sinngemäß gilt dies auch an der Anbindungsleitung 9).
Der im Bild 5 gezeigte Wärmetauscher 2) stellt die Einbauweise für den Wärme – Eintrag aus Kälte – Maschinen oder Wärmepumpen dar. Über den Anschlußstutzen 11) tritt hier das Heißgas d. h. Kältemittel in gasförmiger verdichteter Form ein, so daß der obere Bereich des kompakten Wärmetauschers 2) als Heißgas – Enthitzer bezeichnet werden kann. Je nach momentaner Schichtbildung des Wärmeträgermediums 3) findet im weiteren Verlauf eine Kondensation des Kältemittels statt so daß hier der Begriff Kondensator dem gleichem Bauteil 2) zugeordnet werden kann. Eine räumliche Trennung zwischen Enthitzer und Kondensator ist hier nicht möglich und auch nicht erforderlich. Diese Trennung erfolgt durch die betriebsbedingten Möglichkeiten. Über den Anschlußstutzen 10) tritt das Kältemittel nach der Kondensation in flüssiger Form aus. Die sechseckige Bauweise des Speichen 1) ermöglicht den Einbau mehrerer Wärmetauscher 2) dieser Bauart und auch die Verwendung für andere funktionelle Zwecke. Dies gilt auch für alle bisher beschriebenen Bauarten. Bei gleicher Bauart unter Einsatz der dargestellten Wärmetauscher kann auch die Funktion eines Kälte – Speichers mit oder ohne Gefrier – Kugeln erzielt werden.
Zur Kältebevorratung können vorzugweise Kältemaschinen welche bei Niedrigtarifzeiten betrieben werden oder der doppeltseitig wirkende Sonnenkollektor nach Gebrauchsmuster Nr. 202 19 117.6 zum Einsatz kommen. Die als Enthitzer u. Kondensator wirkenden Wärmetauscher 2) übernehmen hierbei die Funktion des Kältemittel – Verdampfers, die Wirkungsweise ist somit in umgekehrter Form gegeben.
Beim gleichzeitigen Einsatz beider Speicherarten kann eine Wärmepumpe beidseitig wirksam betrieben werden, sinngemäß gilt dies auch für Kältemaschinen.
Zur Warmwasserbereitung in den Übergangszeiten ist es mittels einem Zusatzbauteil 12) möglich bei Wärmemangel eine teilweise Erwärmung des Wärmeträger Mediums 3) mittels Elektro – Heizstab 13) zu bewirken. Die außenliegende Anordnung des Elektroheizstabes 13) bewirkt daß durch die einwirkende Schwerkraft der Speicher 1) von oben nach unten und nur in begrenzter Form mit Wärme aufgeladen wird. Die untere kalte Schicht im Wärmeträger-Medium 3) bleibt dabei unberührt, eine begrenzte Wärmeabgabe zur Heizungsanlage aus dieser Betriebsweise ist möglich.
Durch periphere Maßnahmen ist es möglich daß der Betrieb des El. Heizstubes 13) nur bei Niedrigtarifzeiten erfolgen kann, das Vorhandensein von Latentwärme – Speicherkugeln 4) erweitert diese Betriebsweise.
Erzielte Vorteile

1) Die vorzüglich sechseckige Bauweise ergibt gegenüber der runden Bauart den Vorteil daß bei gleichen Außenmaßen die Einbringung in Gebäuden möglich und gleichzeitig ein größeres Volumen vorhanden ist was für die Einbringung der Wärmetauscher 2) genutzt werden kann so daß insbesonders bei der Nutzung als Latentwärme – oder Kälte Speicher die Speicherkapazität wesentlich erhöht wird.
2) Gegenüber anderen möglichen Formen wie quadratisch oder rechteckig ergibt die sechseckige Form des Speichen 1) ein stabile Bauweise so daß zusätzliche statisch notwendige Verstrebungen nicht notwendig sind.
3) Die vorzüglich sechseckige Bauweise ermöglicht die ideale Größe für die Fertigungsmaße der Wärmetauscher 2) aus Kontaktflächen – Elementen für die Serienfertigung. In Sonderfällen insbesonders bei GroBspeichern könnte das Achteck aus statischen Gründen vorteilhafter sein.
4) Das Sechseck ist eine Annäherung an die Quadrates des Kreises entsprechend den Außenmaßen von Ecke zu Ecke in Annäherung an das Volumen als Zylinder und ist trotzdem durch geringere Öffnungen entsprechend den Maßen von Schenkel zu Schenkel zu Vansportieren.

Claims

Sechs – oder mehreckiger Flüssigkeits – Speicher 1) dadurch gekennzeichnet daß die aus Kontaktflächenelementen bestehenden Wärmetauscher 2) paralell zu den Außensehenkeln des Flüssigkeits – Speicher 1) angeordnet sind.
Sechs – oder mehreckiger Flüssigkeits – Speicher 1) nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet daß die paralell angeorneten Wärmetauscher 2) Zwischenräume ergeben.
Sechs – oder mehreckiger Flüssigkeits – Speicher 1) nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet daß in den Zwischenräumen der Wärmetauscher 2) Latentwärmeschpeicher – oder Gefrierkugeln 4) angeordnet sind.