DE202005013700U1

DE202005013700U1 - Wärmespeicher

Info

Publication number: DE202005013700U1
Application number: DE202005013700U
Authority: DE
Original assignee: BIP AG; BIP AG STANS
Current assignee: BIP AG; BIP AG STANS
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2015-08-31

Abstract

Wärmespeicher (10) zum Erwärmen und Speichern eines flüssigen Wärmespeichermediums unter Nutzung einer Wärmequelle, die eine schwankende Leistung aufweisen kann, insbesondere unter Nutzung wenigstens eines Solarkollektors, für Heizungsanlagen zur Beheizung von Räumen und/oder zur Bereitstellung von warmem Brauchwasser, umfassend einen Speicherbehälter (12) zum Speichern des Wärmespeichermediums, innerhalb dessen wenigstens zwei von einem Wärmeträgermedium durchströmbare Wärmetauscher (20, 30) zur Beheizung des Wärmespeichermediums bzw. zur Ableitung und Nutzung der gespeicherten Wärme angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der in dem Speicherbehälter angeordneten Wärmetauscher (20, 30) jeweils wenigstens einen Wellrohrabschnitt (21,31) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmespeicher mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.
Stand der Technik
Die DE 198 55 390 A1 zeigt eine Solar-Heizungsanlage des Typs, für den ein Wärmespeicher gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist und einen dazu passenden Wasser-Pufferspeicher des der vorliegenden Erfindung ähnlichen Typs. Ein Solarkollektor steht über eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung mit einem in einer oberen Speicherzone eines Wasser-Pufferspeichers angeordneten Wärmetauscher in Verbindung, um das Wasser in dem Wasser-Pufferspeicher zu erwärmen. Ein weiterer Wärmetauscher, der in einer unteren Speicherzone eines Wasser-Pufferspeichers angeordnet ist, steht mit dem Heizungskreislauf in Verbindung. In der oberen Speicherzone des Wasser-Pufferspeichers ist im vorliegenden Fall ein tankartiger Brauchwasserspeicher angeordnet, dessen Inhalt ebenfalls durch den oberen Wärmetauscher erwärmt wird. Die Wärmetauscher sind spiralförmig gewundene Rohre, die zur Verbesserung der Wärmeübertragung trichterförmig mit von unten nach oben zunehmenden Windungsdurchmessern verlaufen. Zur Erreichung eines möglichst hohen Wirkungsgrades ist eine Umwälzvorrichtung derart vorgesehen, dass die obere Speicherzone mit einem kleineren Volumenstrom pro Zeiteinheit als die untere Speicherzone beheizbar ist.
Einen weiteren gattungsgemäßen Speicherbehälter offenbart die EP 1 267 130 A1 . Dieser besteht aus einem zylindrischen Behälter, einem hierin angeordneten Boiler für das Warmwasser und einem wendelförmigen Registerrohr, welches von einem Wärmeträgermedium durchflossen wird und dabei insbesondere über Sonnenkollektoren gewonnene Wärmeenergie an das Wasser im Speicherbehälter abgibt. Um eine möglichst schnelle Aufheizung des Brauchwassers zu ermöglichen und zur Erhaltung eines annähernd konstanten, hohen Temperaturniveaus im oberen Bereich des Speicherbehälters, in dem sich der Brauchwasserspeicher befindet, ist zwischen dem Registerrohr und dem Mantel des Speicherbehälters eine Turbohülse angeordnet.
Weitere Ausführungsformen von Warmwasserspeichern sehen bspw. vor, dass zusätzlich zu dem Wärmetauscher zur Erwärmung von Brauchwasser in einem vom Hauptspeicher getrennten Brauchwassertank ein weiterer Wärmetauscher zur Erwärmung des Wassers im Hauptspeicher angeordnet ist und das im Hauptspeicher befindliche Wasser direkt in den Heizkreislauf eingespeist wird ( DE 195 32 716 A1 ). Eine Verbesserung des Wärmeübergangs auf das Brauchwasser konnte bspw. auch dadurch erzielt werden, dass der Brauchwasserspeicher nicht als Tank, sondern als Rohrwendel ausgeführt ist.
Trotz aller bereits erzielten Verbesserungen hinsichtlich des Wärmeübergangs der Wärmetauscher in den bekannten Wärmespeicher-Systemen, sind weitere Verbesserungen wünschenswert.
Da bekannte Speicherbehälter meist aus Stahl gefertigt sind und auch die innen liegenden Speicher- und Rohrsysteme meist aus Stahl gefertigt sind, weisen sie ein erhebliches Gewicht auf, das eine Handhabung des Behälters erschwert. Zudem können bekannte Speicherbehälter aufgrund der Montageweise der innerhalb des Speicherbehälters befindlichen Einrichtungen meist nur in aufrechter Position transportiert werden, da ansonsten Beschädigungen auftreten können. Somit sind Weiterentwicklungen, die das Gewicht von Wärmespeichern reduzieren und die gesamte Handhabung erleichtern, wünschenswert.
Aufgabenstellung
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, einen Wärmespeicher der genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem der Wärmetauscher zur Erwärmung des Heiz- bzw. Brauchwassers und insbesondere der Wärmetauscher zur Erwärmung des Speichermediums eine möglichst gute Wärmetauschleistung aufweist. Zudem soll bei möglichst geringem baulichen Aufwand eine Gewichtsreduzierung erreicht werden.
Diese Ziele der Erfindung werden mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein Wärmespeicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 umfasst einen Speicherbehälter zum Speichern des Wärmespeichermediums, innerhalb dessen wenigstens zwei von einem Wärmeträgermedium durchströmbare Wärmetauscher zur Beheizung des Wärmespeichermediums bzw. zur Ableitung und Nutzung der gespeicherten Wärme angeordnet sind.
Ein erfindungsgemäßer Wärmespeicher ist dazu geeignet, ein flüssiges Wärmespeichermedium zu erwärmen und zu speichern, welches für Heizungsanlagen zur Beheizung von Räumen und/oder zur Bereitstellung von warmem Brauchwasser verwendet werden kann.
Das flüssige Wärmespeichermedium befindet sich vorzugsweise innerhalb des Speicherbehälters und weist bevorzugt Wasser auf. Darüber hinaus kann es Zusätze, bspw. Frostschutzmittel o. ä. aufweisen. Der Speicherbehälter ist bevorzugt ein hoher, im Wesentlichen zylindrischer Tank.
Die Erwärmung des flüssigen Wärmespeichermediums erfolgt unter Nutzung einer Wärmequelle, wobei die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendete Wärmequelle eine schwankende Leistung aufweisen kann, und insbesondere ein Solarkollektor sein kann. Jede andere geeignete Wärmequelle kann jedoch ebenfalls zur Versorgung eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers mit Wärme eingesetzt werden.
Eine Wärmeübertragung von der Wärmequelle auf das in dem Wärmespeicherbehälter befindliche flüssige Wärmespeichermedium erfolgt über einen innerhalb des Speicherbehälters angeordneten Wärmetauscher, der von dem flüssigen Wärmespeichermedium umspült ist. Dieser ist bevorzugt in einem unteren Bereich des Speicherbehälters angeordnet und steht über eine Vor- und eine Rücklaufleitung mit der Wärmequelle, bspw. einem Sonnenkollektor, in Verbindung.
Eine Wärmeübertragung von dem Wärmespeichermedium auf einen Wärmenutzer, bspw. auf Brauchwasser innerhalb eines Brauchwasserspeichers, erfolgt ebenfalls über einen Wärmetauscher. Dieser ist bevorzugt in einem oberen Bereich des Speicherbehälters angeordnet, da dieser der wärmste Bereich innerhalb des Speicherbehälters ist und somit eine optimale Wärmenutzung erfolgen kann. Über eine Vor- und eine Rücklaufleitung steht bspw. der Brauchwasserspeicher mit einem Brauchwasserkreislauf in Verbindung, über den bspw. die Wasserhähne, Duschen etc. eines Wohnhauses mit Warmwasser versorgt werden.
Die Wärmetauscher sind von einem Wärmeträgermedium durchflossen. Das Wärmeträgermedium weist bevorzugt Wasser auf und kann darüber hinaus Zusätze, bspw. Frostschutzmittel o. ä. aufweisen. Die unterschiedlichen Wärmetauscher können von unterschiedlichen Wärmeträgermedien durchflossen sein. In einem Spezialfall kann das Wärmeträgermedium das Brauchwasser sein, so dass der zugeordnete Wärmetauscher zugleich der Brauchwasserspeicher ist.
Die Wärmetauscher weisen Rohre auf, die bevorzugt in spiralartigen Windungen innerhalb des Speicherbehälters angeordnet sind. Andere Formen von Windungen, bspw. schlangenartige Windungen, sind ebenfalls möglich.
Erfindungsgemäß weist jeder der in dem Speicherbehälter angeordneten Wärmetauscher jeweils wenigstens einen Wellrohrabschnitt auf.
Das verwendete Wellrohr besteht aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl. Edelstahlwellrohre zeigen keine Kalkablagerungen, sind korrosionsbeständig und dazu geeignet, Trinkwasser zu führen.
Ein in der Erfindung verwendetes Wellrohr kann eine dünne Wandstärke aufweisen, da die Wellenstruktur der Wandflächen dem Rohr eine nötige Festigkeit verleiht. Bevorzugt beträgt die Wandstärke eines in einem erfindungsgemäßen Wärmespeichers verwendeten Wellrohres 0,2 bis 0,5 mm. Die dünne Wandstärke hat zur Folge, dass der Wärmeübergang vom Außenmedium zum Innenmedium sehr schnell erfolgt.
Durch die Wellenstruktur der Wandung weist ein üblich gestaltetes Wellrohr zudem eine bis zu doppelt so große Oberfläche bzw. ein bis zu doppelt so großes Oberflächen-zu-Länge-Verhältnis wie ein glattes Rundrohr auf. Je nach Gestaltung des Wellrohres kann dieses Verhältnis sogar noch größer sein.
Zudem bewirken die Wellen in der Rohrwand, dass das flüssige Wärmeträgermedium innerhalb des Wellrohres in Form einer turbulenten Strömung fließt und hierdurch eine längere Verweildauer an einem Punkt des Rohres aufweist.
Die genannten Effekte führen dazu, dass mit Wellrohren eine im Vergleich zur Wärmetauschleitung üblicher Rundrohre mit glatten Außenwänden eine bis zu doppelt so große oder auch größere Wärmetauschleistung erzielt werden kann.
Daneben hat die Verwendung von Wellrohren mit dünnerer Wandstärke Einsparungen von Material und damit Rohstoffkosten und Gewicht zur Folge.
Die verbesserte Wärmetauschleistung führt weiterhin dazu, dass die Wärmetauscher mit Wellrohren im Vergleich zu üblich gestalteten Wärmetauschern mit Rundrohren kürzer sein können und hierdurch nochmals Material und Gewicht gespart werden kann.
Insbesondere die Verwendung von Wellrohren für einen Heiz-Wärmetauscher, das heißt für einen Wärmetauscher, der insbesondere im Bodenbereich des Wärmespeicherbehälters angeordnet ist und für die Erwärmung des Wärmespeichermediums im Behälter sorgt, bringt Vorteile mit sich.
Neben der Material- und Gewichtsersparnis und dem verbesserten Wärmeübergang kann ein Wellrohr den Vorteil mit sich bringen, dass es einfacher in den Speicherbehälter eingebracht und hierin befestigt werden kann. Wellrohre weisen einen leichte Verformbarkeit und hohe Flexibilität bei konstantem Querschnitt an Biegestellen und Radien auf. Insbesondere bei einer Fixierung der Rohre im Bodenbereich des Wärmespeicherbehälters und bei Rohrwindungen mit großen Durchmessern erweisen sich diese Eigenschaften als vorteilhaft.
Eine Befestigung von festen Rundrohren, insbesondere mit großen Windungsdurchmessern, im Bodenbereich des Speicherbehälters bringt Probleme mit sich, da der Bodenbereich entweder von oben oder von unten her zugänglich gemacht werden muss, wobei der Zugang von oben bevorzugt ist, da bei einem Zugang von unten her Probleme mit der Dichtheit des Speicherbehälters auftreten können. Der Zugang von oben her ist jedoch ebenfalls schwierig, da der Durchmesser des Zugangs größer als der Durchmesser der größten Rohrwindung sein muss, damit der Wärmetauscher hindurchpasst, und die Zugänglichkeit für die Befestigung aufgrund des räumlichen Abstands der oben liegenden Öffnung und der am Boden liegenden Befestigungseinrichtung erschwert ist. Die Befestigung derartiger fester Rohrsysteme erfolgt üblicherweise über Käfigsysteme, die vor dem Einbringen des Wärmetauschers in den Behälter an dessen Boden befestigt werden und anschließend die Befestigung des Wärmetauschers ermöglichen. Diese Vorgehensweise ist aber aufwändig in der Herstellung und in der Art und Weise der Befestigung und trägt wiederum zum hohen Gewicht der Ge samtanordnung bei. Zudem kann auf diese Weise ein Verrutschen der Rohrleitungen bei einem Schwenken des Speicherbehälters nicht zuverlässig verhindert werden.
All diese Nachteile können mit der Verwendung von flexiblen Wellrohren verhindert werden. Da es möglich ist, die Wellrohre erst innerhalb des Speicherbehälters in Windungen zu verlegen und die gewundene Anordnung nicht bereits vor dem Einbringen der Rohre in den Behälter hergestellt sein muss, kann die Zugangsöffnung kleiner gewählt sein als der Durchmesser der größten Windung des Wärmetauschers. Die Befestigung der Wellrohre kann auf einfache Weise erfolgen, indem innerhalb des Speicherbehälters eine Einrichtung zur Fixierung von Wellrohrabschnitten angeordnet ist, die bspw. Negativformungen aufweist, in welche die Wellrohrabschnitte eingesteckt werden. Eine derartige Einrichtung zur Fixierung von Wellrohrabschnitten weist eine Außenkontur auf, die mit der Außenkontur des zu fixierenden Wellrohres bzw. mehrerer in Windungen verlegter Wellrohre korrespondiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine Einrichtung zur Fixierung des Wellrohrabschnittes durch Leisten gebildet sein, die jeweils an einer Längskante eine Kontur aufweisen, welche mit der Kontur des Wellrohres bzw. der Kontur mehrerer in Windungen verlegter Wellrohre korrespondiert. Die Leisten weisen hierzu an einer Längskante nebeneinander liegende, runde bzw. halb- bis dreiviertelkreisförmige bzw. U-förmige Aussparungen auf, deren Durchmesser mit dem inneren Durchmesser des zu befestigenden Wellrohres korrespondieren. Die nach außen weisenden Öffnungen der Aussparungen sind bevorzugt etwas kleiner als der innere Durchmesser des zu befestigenden Wellrohres. Die Anzahl der Aussparungen pro Leiste entspricht der Anzahl der beabsichtigten Wellrohrwindungen. Die Leisten bestehen vorzugsweise aus Metall, insbesondere bevorzugt aus Edelstahl.
Es ist von Vorteil, mindestens zwei derartige Leisten für die Befestigung eines Wärmetauschers zu verwenden, bevorzugt werden drei oder mehr derartige Leisten verwendet.
Diese können bspw. mit einer Längskante auf eine übliche Weise an einer Speicherbehälterwand und/oder mit einem stirnseitigen Endabschnitt auf eine übliche Weise an einem Speicherbehälterboden befestigt, bspw. verschweißt, verschraubt o. ä. sein, so dass die Negativformungen zur Aufnahme der Wellrohrabschnitte zum Behältermittelpunkt weisen.
Ein Wellrohrabschnitt kann nun verlegt werden, indem er vom Speicherbehälterboden beginnend in von unten nach oben verlaufender Windung jeweils mit Druck gegen die Öffnung der Aussparung in der Leistenkante in diese Aussparungen eingebracht wird und somit im Bereich der Behälterwand festgehalten wird. Die Wellung der Rohrwand verhindert hierbei ein seitliches Verrutschen bereits eingesteckter Abschnitte des Wellrohres, falls die Durchmesser der Aussparungen in den Leisten kleiner sind als der Außendurchmesser des zu verlegenden Wellrohres, was zu bevorzugen ist. Das Zurechtbiegen des Wellrohres kann von Hand erfolgen und bedarf keines Werkzeuges.
Die derartige Befestigung kann derart gestaltet sein, dass das Wellrohr mit Spiel in der Aussparung angeordnet ist. Auf diese Weise können Spannungen, die durch Wärmedifferenzen in der Wärmetauscheranordnung entstehen, aufgenommen werden. Zusätzlich können auch die Wellrohre selbst derartige Spannungen aufnehmen, da sie eine hohe Flexibilität besitzen.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel ist lediglich beispielhaft zu verstehen und schränkt die erfinderische Leere in keiner Weise ein. Gleiche Bauteile sind grundsätzlich mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden teilweise nicht mehrfach erläutert.
1 zeigt eine Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers,
2 zeigt eine schematisierte Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers mit heraus genommenen, ersten Wärmetauscher,
3 zeigt eine erfindungsgemäße Leiste zur Fixierung eines innerhalb des Speicherbehälters angeordneten Wellrohres,
4 zeigt eine schematisierte Perspektivansicht des in den in 2 dargestellten Wärmespeicher einsetzbaren Wärmetauschers, und
5 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch ein Wellrohr, wie es in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
1 zeigt eine Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers 10. Dieser umfasst einen hohen, im Wesentlichen zylindrischen Speicherbehälter 12 mit einer oberen Öffnung 14, in die ein erster Wärmetauscher 20 einsetzbar ist. Im unteren Bereich des Speicherbehälters 12 ist ein zweiter Wärmetauscher 30 angeordnet. Die Wärmetauscher 20, 30 weisen jeweils Zuleitungen 22, 32 und Ableitungen 24, 34 für Wärmeträgermedien auf (Ableitung 24 des ersten Wärmetauschers verdeckt). Da die Zu- und Ableitungen 22, 24, 32, 34 durch normale Rundrohre gebildet sind, umfassen die jeweiligen Anschlüsse 23, 25, 33, 35 jeweils Verbindungsstücke, mittels derer Verbindungen zwischen den Wellrohren und den Rundrohren hergestellt werden können.
Im dargestellten Beispiel dient der erste Wärmetauscher 20 zugleich als Brauchwasserspeicher, das innerhalb des Wärmetauschers befindliche Wärmeträgermedium ist demzufolge das Brauchwasser. Der zweite Wärmetauscher 30 steht über seine Zu- und Ableitungen 32, 34 mit einem Sonnenkollektor in Verbindung, das in ihm befindliche Wärmeträgermedium weist Wasser und Frostschutzmittel auf. Der zweite Wärmetauscher 30 führt dem Speicherbehälter 20 bzw. dem in diesem Behälter befindlichen Wärmespeichermedium vom Sonnenkollektor erzeugte Wärme zu. Das so erwärmte Wärmespeichermedium, das ebenfalls Wasser und eventuell Frostschutz- und ggf. antimikrobielle Mittel aufweist, erwärmt das Wärmeträgermedium innerhalb des ersten Wärmetauschers 20, welches dann über die Ableitung 24 dem Brauchwasserkreislauf eines Wohnhauses zugeführt wird. Der Speicherbehälter weist wenigstens eine Lüftungseinrichtung 19 und wenigstens eine Zuleitung 16 und wenigstens eine Ableitung 18 für das Speichermedium auf, das hierdurch bspw. mit dem Heizungskreislauf eines Wohnhauses in Verbindung stehen kann.
Die Wärmetauscher 20 und 30 weisen erfindungsgemäß jeweils spiralförmig gewundene Wellrohrabschnitte 21, 31 auf.
Der Wellrohrabschnitt 21 des ersten Wärmetauschers 20 weist zwei Spiralwindungsabschnitte 211, 213 auf, die über einen Verbindungsabschnitt 212 verbunden sind. Die Spiralwindungsabschnitte 211, 213 befinden sich im oberen Bereich des Behälters 12 bzw. im Bereich innerhalb der Windungen des zweiten Wärmetauschers 30, da diese die wärmsten Bereiche innerhalb des Speicherbehälters 12 darstellen und auf diese Weise eine optimale Wärmenutzung erreicht wird. Wie aus den 2 und 4 deutlich wird, ist der erste Wärmetauscher 20 als Einsatz ausgeführt, der von oben her in den Speicherbehälter 12 eingesetzt werden kann.
Der zweite Wärmetauscher 30 ist im unteren Bereich des Speicherbehälters 12 angeordnet und weist einen Wellrohrabschnitt 31 auf, der ebenfalls spiralförmig gewunden verlegt ist. Die Spiralwindungen weisen einen deutlich größeren Durchmesser als diejenigen des ersten Wärmetauchers 20 auf und sind an der Innenwand des Speicherbehälters 12 verlegt, indem sie in Aussparungen 42 von Leisten 40 eingeklickt sind. Diese Befestigungsweise wird aus den 2 und 3 deutlich.
2 zeigt eine schematisierte Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers 10 mit heraus genommenem, ersten Wärmetauscher 20 (siehe 4). Aus der Ansicht wird deutlich, dass die an der Oberseite des Speicherbehälters 12 angeordnete Öffnung 14 einen geringeren Durchmesser aufweist als die Windungen des Wellrohrabschnittes 31 des zweiten Wärmetauschers 30, der im unteren Bereich des Speicherbehälters 12 angeordnet ist. Dies ist möglich, da das für den Wärmetauscher 30 verwendete Wellrohr flexibel ist und es somit ermöglicht, dass es erst nach dem Einbringen in den Speicherbehälter 12 in seine Windungen verlegt wird. Das Verlegen des Wellrohres erfolgt im dargestellten Beispiel an der Innenwand des Speicherbehälters 12, an der drei Leisten 40 aus Edelstahl (siehe 3) angebracht sind, die an ihren zum Mittelpunkt des Speicherbehälters 12 weisenden Längskanten 41 mehrere nebeneinander liegende Aussparungen 42 aufweisen, die mit der Außenkontur des zu verlegenden Wellrohres 31 korrespondieren. In 3 ist eine derartige Leiste 40 zur Fixierung eines innerhalb des Speicherbehälters 12 angeordneten Wellrohres 31 dargestellt. Die Aussparungen 42 in der Längskante 41 der Leiste 40 sind rund bzw. halb- bis dreiviertelkreisförmig bzw. U-förmig, wobei ihre Durchmesser mit dem inneren Durchmesser des zu befestigenden Wellrohres 31 korrespondieren. Die zum Mittelpunkt des Speicherbehälters 12 weisenden Öffnungen 44 der Aussparungen 42 sind bevorzugt etwas kleiner als der innere Durchmesser des zu befestigenden Wellrohres 31. Die Anzahl der Aussparungen 42 pro Leiste 40 entspricht der Anzahl der beabsichtigten Wellrohrwindungen. Die Leisten 40 weisen an ihrer zur Behälterwand weisenden Längskante einen Längsknick auf und sind mit diesem an der Innenwand des Speicherbehälters befestigt. Alternativ können die Leisten 40 mit einer Stirnkante am Boden des Speicherbehälters angebracht sein, wodurch der Verlauf der Windungen des Well rohres 31 des zweiten Wärmetauschers 30 von der Innenwand des Speicherbehälters 20 unabhängig und davon beabstandet sein kann.
Ein Wellrohrabschnitt 31 kann nun verlegt werden, indem er vom Boden des Speicherbehälters 12 beginnend in von unten nach oben verlaufender Windung jeweils mit Druck gegen die Öffnung 44 einer entsprechenden Aussparung 42 in der Leistenkante 41 in diese Aussparung 42 eingeklickt wird und somit im Bereich der Behälterwand festgehalten wird. Die Wellung der Rohrwand verhindert hierbei ein seitliches Verrutschen bereits eingesteckter Abschnitte des Wellrohres 31, da die Durchmesser der Aussparungen 42 in den Leisten 40 kleiner sind als der Außendurchmesser des zu verlegenden Wellrohres 31. Das Zurechtbiegen des Wellrohres 31 kann von Hand erfolgen und bedarf keines Werkzeuges. Das Verlegen des derartigen Wellrohres 31 ist daher sehr einfach und das verlegte Wellrohr 31 sitzt fest und sicher in seiner Befestigungseinrichtung, so dass der zweite Wärmetauscher 30 nicht durch ein Schwenken, Schütteln oder sonstige Bewegungen des Speicherbehälters 12 aus seiner Lage gebracht werden kann.
Der erste Wärmetauscher 20 ist bereits außerhalb des Speicherbehälters 12 in seine Windungen verlegt und wird anschließend von oben her durch die Öffnung 14 in der Oberseite des Behälters 12 in diesen eingesetzt. 4 zeigt eine schematisierte Perspektivansicht des Wärmetauschers 20, der in den in 2 dargestellten Wärmespeicher 10 einsetzbar ist. Der Wärmetauscher 20 bzw. dessen Wellrohrabschnitt 21 ist um ein Gerüst 29 herum verlegt, das den Wellrohrwindungen Halt gibt. Dieses Gerüst 29 ist an einer Abdeckung 15 befestigt. Die Gesamtanordnung weist unterhalb der Abdeckung 15 einen geringeren Durchmesser auf als die Öffnung 14 in der Oberseite des Behälters 12, so dass das Gerüst 29 mit dem Wellrohr 21 von oben her in den Behälter eingebracht werden kann. Die Abdeckung 15 weist einen etwas größeren Durchmesser auf als die Öffnung 14, so dass die Abdeckung 15 die Öffnung 14 verschließt, wenn das Gerüst 29 vollständig in den Speicherbehälter 12 eingebracht ist. Die Abdeckung 15 kann bspw. durch Verschraubungen am Rand der Öffnung 14 fixiert werden, so dass der Speicherbehälter 12 dauerhaft und sicher verschlossen ist. Die Anschlüsse für die Zu- bzw. Ableitungen 22, 24 für den ersten Wärmetauscher sind in der Abdeckung 15 angeordnet.
5 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch ein Wellrohr, wie es in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Wellrohre 21, 31 sind vorzugsweise aus E delstahl gefertigt und weisen Wandstärken von 0,2 bis 0,5 mm auf. Für den ersten Wärmetauscher 20 kann bspw. ein Wellrohr DN 32 mit einem Außendurchmesser von 41,2 mm und einem Innendurchmesser von 33,8 mm verwendet werden. Für den zweiten Wärmetauscher 30 kann bspw. ein Wellrohr DN 25 mit einem Außendurchmesser von 32,2 mm und einem Innendurchmesser von 24,8 mm verwendet werden. Die Balgtiefe der verwendeten Wellrohre beträgt etwa 7,4 mm.
Durch die Verwendung derartiger Wellrohre für beide Wärmetauscher 20, 30 des dargestellten Wärmespeichers 10 wird im Vergleich zu einem bauähnlichen Wärmespeicher mit gewöhnlichen Wärmetauschern aus Stahl mit glatten Wandungen ca. 85% Gewicht eingespart. Da zusätzlich die Wärmetauschleitung der Wärmetauscher 20, 30 im Vergleich zu üblichen Wärmetauschern mit glatten Rohrwänden erhöht und die Befestigung des im Bodenbereich des Speicherbehälters 12 angeordneten Wärmetauschers 30 verbessert ist, so dass der Wärmespeicher in jede beliebige Lage gebracht werden kann und bspw. im Liegen anstatt aufrecht stehend transportiert werden kann, weist der erfindungsgemäße Wärmespeicher deutliche Vorteile gegenüber den im Stand der Technik bekannten Wärmespeichern auf.
Hierbei ist es unerheblich, ob der Wärmespeicher zwei oder mehr Wärmetauscher aufweist, ob ein oder mehrere Wellrohrabschnitte eines oder mehrerer der Wärmetauscher auf die beschriebene oder eine ähnliche Art und Weise innerhalb des Speicherbehälters fixiert sind, und zu welchen Zwecken die jeweils von den Wärmetauschern geführten, flüssigen Wärmespeicher- bzw. Wärmeträgermedien verwendet werden, bzw. wie die genaue bauliche Anordnung von Wärmespeichern und Speichertanks gestaltet ist. Bspw. kann das Brauchwasser alternativ zum gezeigten Beispiel in einem Extratank aufbewahrt sein. Alle denkbaren Alternativen und Kombinationen, die von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen, gehören zum Umfang der Erfindung.

10: Wärmespeicher
12: Speicherbehälter
14: Öffnung an der Oberseite
15: Abdeckung
16: Zuleitung
18: Ableitung
19: Belüftungseinrichtung
20: erster Wärmetauscher
21: Wellrohrabschnitt
211: erster Spiralwindungsabschnitt
212: Verbindungsabschnitt
213: zweiter Spiralwindungsabschnitt
22: Zuleitung
23: Anschluss Zuleitung-Wärmetauscher
24: Ableitung
25: Anschluss Ableitung-Wärmetauscher
29: Gerüst
30: zweiter Wärmetauscher
31: Wellrohrabschnitt
32: Zuleitung
33: Anschluss Zuleitung-Wärmetauscher
34: Ableitung
35: Anschluss Ableitung-Wärmetauscher
40: Leiste zur Befestigung des Wellrohres
41: Längskante
42: Aussparung
44: Öffnung

Claims

Wärmespeicher (10) zum Erwärmen und Speichern eines flüssigen Wärmespeichermediums unter Nutzung einer Wärmequelle, die eine schwankende Leistung aufweisen kann, insbesondere unter Nutzung wenigstens eines Solarkollektors, für Heizungsanlagen zur Beheizung von Räumen und/oder zur Bereitstellung von warmem Brauchwasser, umfassend einen Speicherbehälter (12) zum Speichern des Wärmespeichermediums, innerhalb dessen wenigstens zwei von einem Wärmeträgermedium durchströmbare Wärmetauscher (20, 30) zur Beheizung des Wärmespeichermediums bzw. zur Ableitung und Nutzung der gespeicherten Wärme angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der in dem Speicherbehälter angeordneten Wärmetauscher (20, 30) jeweils wenigstens einen Wellrohrabschnitt (21,31) aufweist.
Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (10) eine Einrichtung zur Fixierung eines Wellrohrabschnittes (21, 31) wenigstens eines Wärmetauschers (20, 30) innerhalb des Speicherbehälters (12) aufweist.
Wärmespeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Fixierung des Wellrohrabschnittes (21, 31) eine Außenkontur aufweist, die mit der Außenkontur des zu fixierenden Wellrohres (21, 31) korrespondiert.
Wärmespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Fixierung des Wellrohrabschnittes (21, 31) durch Leisten (40) gebildet ist, die an einer Kante (41) eine mit der Kontur des Wellrohres (21, 31) korrespondierende Kontur aufweist.
Wärmespeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (40) an einer Kante (41) Aussparungen (42) zur Aufnahme eines Wellrohres (21, 31) aufweist, deren Durchmesser mit dem Innendurchmesser des Wellrohres (21, 31) korrespondieren.
Wärmespeicher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (40) an einer Speicherbehälterwand befestigt sind.
Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (40) an einem Speicherbehälterboden befestigt sind.
Wärmespeicher nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellrohre (21, 31) aus Edelstahl gefertigt sind.
Wärmespeicher nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Wandung der Wellrohre (21, 31) 0,2 bis 0,5 mm beträgt.