-
Die
Erfindung betrifft einen Energiespeicher nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
-
In
gängigen
Heizungssystemen werden als Warmwasserspeicher ausgebildete Energiespeicher zur
Zwischenspeicherung von erhitztem Wasser, welches momentan nicht
gebraucht wird, verwendet. Derartige Warmwasserspeicher werden auch
als Pufferspeicher bezeichnet, um beispielsweise warmes Brauchwasser
zum Waschen und Duschen zu Puffern. Solche Pufferspeicher weisen üblicherweise kesselförmige Speicherkörper mit
einer Hohlkammer zur Speicherung des Warmwassers und eine auf ihrer
Außenseite
angebrachte Wärmeisolierung
auf. Um eine effiziente Pufferung des Warmwassers mit möglichst
geringem Wärmeverlust
zu ermöglichen, ist
das Volumen der Pufferspeicher relativ groß, beispielsweise 3000 bis
5000 Liter. Die Pufferspeicher sind meist als eigenständige Anlagenteile
in speziellen Räumen
in der Nähe
des Hitzeerzeugers des Heizungssystems aufgestellt, z. B. in Heizzentralen
bei großen
Heizungsanlagen oder in Heizungskellern bei kleineren Gebäuden. Aufgrund
des großen
Volumens, der Kesselform und der eigenständigen Aufstellung benötigen derartige
Pufferspeicher sehr viel Raum, der nicht mehr anderweitig genutzt
werden kann. Da diese Räume
in der Regel rechteckigen sind, wird gerade bei kesselförmigen Pufferspeichern der
zu Verfügung
stehende Raum besonders schlecht ausgenutzt. Zudem reichen die Pufferspeicher
in der Regel nicht bis zu Decke der Räume, so dass der über ihnen
liegende Bereich vollkommen ungenutzt ist.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, einen Energiespeicher der eingangs
genannten Art zu schaffen, welcher die oben genannten Nachteile überwindet
und platzsparend aufgestellt werden kann.
-
Diese
Aufgabe wird durch einen Energiespeicher mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen
und vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Gemäß der Erfindung
ist ein Energiespeicher der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet,
dass der Speicherkörper
als mindestens eine Wand und/oder Wandverkleidung eines Raums mit
den Hohlraum begrenzenden inneren und äußeren Wandflächen ausgebildet
ist. Hierdurch kann der Energiespeicher platzsparend als Wand oder
direkt an einer Wand des Raums eingebaut werden, so dass der nur
ein flächenmäßig kleiner
Teil des Raums für
den Energiespeicher verbraucht wird und der Raum somit gut ausgenutzt
werden kann.
-
In
einer vorteilhaften Ausführung
der Erfindung ist der Speicherkörper
als tragende Wand des Raums ausgebildet. Auf diese Weise können sich eine
Wand oder auch mehrere Wände
des Raums vollständig
durch den Energiespeicher ersetzen lassen, so dass eine optimale
Raumausnutzung möglich
ist. Zudem kann der Energiespeicher hierdurch zum Erwärmen oder
Kühlen
des Raums oder auch der auf beiden Seiten der Wandflächen befindlichen Räume genutzt
werden.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausbildung kann auf der äußeren und/oder
der inneren Wandfläche
eine Wärmeisolierung
angeordnet ist. Somit kann bei guter Raumausnutzung zugleich ein
Energiespeicher mit guten Wärme-
oder Kältespeichereigenschaften
bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann die Wärmeisolierung von der oder
den Wandflächen entfernbar
angeordnet sein, beispielsweise in Form einer teilweise verschiebbaren
Wandverkleidung oder einer herausklappbaren Liegefläche für eine Sauna.
Hierdurch kann schnell zwischen einem Zustand guter Isolierung des
Energiespeichers gegen Wärmeverlust
in den Raum einerseits in einen Zustand guter Abgabe von Energie
in den Raum gewechselt werden. So kann beispielsweise bei Bedarf die
Wärmeisolierung
entfernt und der Raum in eine Sauna umgewandelt werden, während im
Normalfall die Wärmeisolierung
die Abgabe von Wärmeenergie aus
dem Energiespeicher verhindert.
-
Eine
montagetechnisch günstige
Ausführung sieht
vor, dass der Speicherkörper
aus mehreren, jeweils einen Hohlraum zum Speichern des Speichermediums
aufweisenden und als Wandelemente ausgebildeten Speichermodulen
gebildet sein kann, wobei die Hohlräume zur Bildung des gesamten
Hohlraums des Speicherkörpers
miteinander verbindbar sind. Hierdurch kann ein Speicherkörper mit
großem Volumen
aus den einzelnen Speichermodulen zusammengefügt werden. Die Speichermodule
können aufgrund
ihrer Abmessung insbesondere auch in bestehende Räume eingebaut
werden, so dass platzraubende herkömmliche Energiespeicher, insbesondere
Warmwasserspeicher, auch nachträglich
ersetzt werden können.
-
In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
können
die Hohlräume
benachbarter Speichermodule durch jeweils mindestens ein Verbindungselement miteinander
verbindbar sein, um die Speichermodule zu einem gemeinsamen Speicherkörper und
somit die Hohlräume
der einzelnen Speichermodule zu einem gemeinsamen Hohlraum verbinden
zu können. Bevorzugt
kann das Verbindungselement einen Verbindungsstutzen an dem einen
Speichermodul und eine entsprechende Verbindungsöffnung an dem benachbarten
Speichermodul aufweisen. Hierdurch können die benachbarten Speichermodule
einfach durch Einstecken des Verbindungsstutzens des einen Speichermoduls
in die Verbindungsöffnung
des benachbarten Speichermoduls verbunden werden.
-
In
einer vorteilhaften Ausführung
der Erfindung kann der Speicherkörper
einen begehbaren Innenraum umgeben, wobei zwischen Speicherkörper und
dem Innenraum bevorzugt keine Wärmeisolierung
vorgesehen sein kann. Hierdurch kann der Innenraum auf einfache
Weise erwärmt
werden, ohne zusätzliche
Heizkörper
vorsehen zu müssen.
Um einen Wärme-
oder Kälteverlust
aus dem Innenraum zu verhindern, kann der Energiespeicher einen
durch eine wärmeisolierte
Türe verschließbaren Zugang zum
Innenraum aufweisen.
-
In
einer bevorzugten Weiterbildung kann der Innenraum als Sauna und/oder
Trockenraum oder Kühlraum
ausgebildet sein. Hierdurch kann die Wärme im Innenraum zum Saunen
oder Trocknen von Kleidungsstücken
bzw. die Kälte
zum gekühlten
Aufbewahren von Lebensmitteln verwendet werden. Bei einer Sauna
wird somit eine geringere Vorheizzeit, weniger Heizenergie und folglich
ein kleinerer Saunaofen benötigt.
Bevorzugt kann ein Belüftungssystem
für den
Innenraum vorgesehen werden, um den Innenraum mit Sauerstoff zu
versorgen und/oder die Innenraumluft zu entfeuchten. Um den Wärme- oder Kälteverlust
gering zu halten, können
ein Boden und/oder eine Decke des Raums gegenüber dem Innenraum wärmeisoliert
sein.
-
Weitere
Besonderheiten und Vorzüge
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Energiespeichers in Form eines
Warmwasserspeichers;
-
2 eine
Seitenansicht von Speichermodulen des Warmwasserspeichers aus 1;
-
3 einen
alternative Ausführung
eines erfindungsgemäßen Energiespeichers
in Form eines Warmwasserspeichers mit einem als Sauna ausgebildeten
Innenraum.
-
Ein
in 1 dargestellter, als Warmwasserspeicher 1 ausgebildeter
erfindungsgemäßer Energiespeicher
weist einen Speicherkörper 2 mit
einem Hohlraum 3 zur Aufnahme des Warmwassers von einem
nicht gezeichneten Wassererhitzer einer Heizungsanlage auf. Anstelle
von Warmwasser kann auch jedes andere zum Speichern von thermischer Energie
geeignete fluide, also gasförmiges
oder flüssiges
Speichermedium verwendet werden.
-
Der
Speicherkörper 2 ist
als flächiges,
ebenes Wandelement ausgebildet, das einen begehbaren Innenraum 4 umschließt und vom
Boden des Innenraums 4 bis zu dessen Decke reicht. Der
Warmwasserspeicher 1 befindet sich hierbei in einem Raum
eines Gebäudes,
wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel
die in 1 obere, rechte und linke Wandfläche des
Warmwasserspeichers 1 unmittelbar an den nicht gezeichneten
Wänden
des Raums angeordnet sind. Der Warmwasserspeicher kann aber ebenso
frei in dem Raum oder in einer Ecke des Raums angeordnet sein.
-
In
der in 1 gezeigten Ausführung ist der Speicherkörper 2 durch
eine Vielzahl von Speichermodulen 2a, 2b, 2c usw.
gebildet, welche ihrerseits Hohlräume 3a, 3b, 3c usw.
aufweisen. Die Hohlräume 3a, 3b, 3c usw.
benachbarter Speichermodule 2a, 2b, 2c sind
jeweils über
Verbindungselemente 5a, 5b, 5c usw. zum
gemeinsamen Hohlraum 3 miteinander verbunden.
-
Wie
aus der Seitenansicht der Speichermodule 2a, 2b in 2 hervorgeht,
sind die Speichermodule 2a, 2b als einzelne flächige Wandelemente ausgebildet.
Das Speichermodul 2a weist an seinem in 2 oberen
und unteren Ende Verbindungsstutzen 5a' auf, welche in entsprechend ausgebildete Verbindungsöffnungen 5b'' im benachbarten Speichermodul 2b abdichtend
eingesteckt sind. Die Verbindungsstutzen 5a' und die Verbindungsöffnungen 5b'' bilden somit die Verbindungselemente 5a zwischen
den Speichermodulen 2a und 2b. Die Verbindungselemente 5b, 5c usw.
zwischen den weiteren Speichermodulen 2b, 2c usw.
sind entsprechend ausgebildet, zum Teil aber an den flächigen Wänden der
Speichermodule 2b, 2c usw. angeordnet, um eine
Verbindung über
Eck zu ermöglichen.
Eine derartige platzsparende und vorteilhafte Eckverbindung ist
in 1 und 2 durch den Verbindungsstutzen 5b' zwischen den
Speichermodulen 2b und 2c angedeutet.
-
Anstelle
der Verbindungsstutzen 5a', 5b' und der Verbindungsöffnungen 5b'' können auch andere, an sich bekannte
Verbindungselemente verwendet werden, beispielsweise Flansch- oder Steckverbindungen.
-
Auf
einer Außenseite 6 des
Speicherkörpers 2 ist
eine ebenfalls flächige
Wärmeisolierung 7 angeordnet,
die einen Wärmeverlust
von im Hohlraum 3 des Speicherkörpers 2 gespeicherten
Warmwassers nach außen
verhindert. Auf einer dem Innenraum 4 zugewandten Innenseite 8 ist
der Speicherkörper 2 mit
einer flächigen,
wärmedurchlässigen Verkleidung 9 versehen,
welche vor allem aus ästhetischen
Gründen
vorgesehen ist.
-
Der
Innenraum 4 ist über
einen Zugang 10 begehbar, welche durch eine wärmeisolierte
Türe 11 wärmedicht
verschließbar
ist. Solange die Türe 11 geschlossen
ist, kann über
den Zugang 10 keine Wärme
aus dem Innenraum 4 entweichen.
-
Auf
seiner Ober- und Unterseite ist der Speicherkörper 2 gegenüber einem
Boden bzw. einer Decke des Innenraums 4 wärmeisoliert,
wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel
der gesamte Boden und die gesamte Decke zum Innenraum 4 hin
wärmeisoliert
sind, um eine Entweichen von Wärme
aus dem Innenraum 4 zu verhindern.
-
Wird
der Hohlraum 3 des Speicherkörpers 2 von einem
nicht gezeichneten Wassererhitzer einer Heizungsanlage mit Warmwasser
befüllt,
so strahlt der Speicherkörper 2 auf
seiner Innenseite 8 solange Wärme in den Innenraum 4 ab,
bis sich die Temperatur des Warmwassers und der Luft im Innenraum 4 angeglichen
haben. Aufgrund des großen
Volumens des Hohlraums 3 sinkt die Temperatur des Warmwassers
dabei nur geringfügig
ab, so dass das Warmwasser bei Bedarf bestimmungsgemäß mit hoher
Temperatur vom Warmwasserspeicher 1 in die Heizungsanlage
gespeist werden kann.
-
Da
der Innenraum 4 zur Außenseite 5 des Warmwasserspeichers 1 hin
wärmeisoliert
ist, kann keine Wärme
aus dem Innenraum 4 entweichen. Der Innenraum 4 kann
somit als ständig
beheizbarer Raum verwendet werden, beispielsweise als Trockenraum
zum Trocknen von Wäsche
oder als Saunaraum. Bei der Verwendung als Trockenraum ist es vorteilhaft
und sinnvoll, mittels eines nicht gezeigten Belüftungssystems die beim Trocknen
entstehende feuchte Luft aus dem Innenraum 4 abzuführen oder über einen
vorteilhafterweise geschlossenen Belüftungskreislauf zu entfeuchten.
In letzterem Fall wird hierbei die entfeuchtete warme Luft wieder
in den Innenraum zugeführt,
so dass durch die Entfeuchtung kaum ein Wärmeverlust entsteht.
-
In
einer alternativen vorteilhaften Ausführung ist an Decke oder Boden
oder an beiden keine Wärmeisolierung
gegenüber
der Außenseite 5 des Warmwasserspeichers 1 vorgesehen,
so dass beispielsweise über
die an die Decke abgegebene Wärme
der Boden eines über
dem Innenraum 4 liegenden Raums ähnlich einer Fußbodenheizung
erwärmt werden
kann.
-
Anstelle
der wärmedurchlässigen Verkleidung 9 kann
auf der Innenseite 8 eine weitere Wärmeisolierung angebracht werden,
so dass der Speicherkörper 3 und
somit der Hohlraum 2 beidseitig isoliert sind. Hierdurch
wird der Innenraum 4 zwar nicht mehr beheizt, der Raum
kann jedoch wesentlich besser ausgenutzt werden, als wenn ein herkömmlicher, sperriger,
zylindrischer Warmwasserspeicher darin stehen würde.
-
In 3 ist
eine weitere erfindungsgemäße Ausführung eines
Warmwasserspeichers 12 gezeigt, welcher sich nur zum Teil
von der in 1 gezeigten Ausführung unterscheidet,
so dass nachfolgend vor allem die Unterschiede beschrieben werden.
Gleiche Teile werden gleich bezeichnet und tragen die gleichen Bezugszeichen.
-
Beim
Warmwasserspeicher 12 aus 3 ist ein
einziger Speicherkörper 13 mit
einem einzigen Hohlraum 14 vorgesehen, wobei auch die in 1 gezeigte
Ausführung
aus Speichermodulen hier ohne weiteres verwendet werden könnte. Der
Innenraum 4 weist auf der Innenseite 8 eine Holzvertäfelung 15 als wärmedurchlässige Verkleidung
auf und ist als Sauna mit einem Saunaofen 16 und Holzliegen 17 ausgebildet.
Da der Innenraum 4 durch das im Hohlraum 14 gespeicherte
Warmwasser ständig
auf der Warmwassertemperatur gehalten wird, typischerweise über 50°C, muss zur
Benutzung der Sauna die Luft im Innenraum 4 nur noch auf
die gewünschte
Saunatemperatur, z. B. 80°C
aufgeheizt werden. Hierdurch verkürzt sich die Aufheizzeit vor
Benutzung der Sauna deutlich und der hierfür notwendige Energieeinsatz
ist deutlich geringer. Die installierte Leistung des Saunaofens 16 kann
deshalb deutlich kleiner bemessen werden. Auch geht die im Innenraum 4 beim Saunabetrieb
zusätzlich
erzeugte Wärme
nicht verloren, sondern wird über
die Innenseite 8 des Speicherkörpers 13 an das Warmwasser
im Hohlraum 14 übertragen.
Um eine Versorgung des Innenraums 4 mit Sauerstoff sicherzustellen,
ist ein in 3 nicht gezeigtes Belüftungssystem
vorgesehen.
-
In
einer zeichnerisch nicht dargestellten vorteilhaften Ausführung der
Erfindung kann der Speicherkörper
des Warmwasserspeichers an einer oder mehreren Wänden des Raums angebracht werden, wobei
die Wärmeisolierung
zwischen den Wänden und
dem Speicherkörpern
angeordnet ist. Hierdurch kann der verbleibende Raum gut ausgenutzt
werden, ohne dass der Warmwasserspeicher mehr Platz als unbedingt
notwendig verbraucht.
-
In
einer alternativen, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführung wird
der erfindungsgemäße Energiespeicher
bei gleicher Ausbildung wie oben zu 1 beschrieben
nicht mit einem wärmespeichernden,
sondern einem kältespeichernden
Speichermedium, z. B. Kaltwasser oder Kaltluft, beschickt und betrieben.
Anstelle eines beheizbaren Raums steht dann ein Kühlraum zu
Verfügung,
der dann beispielsweise vorteilhaft zur Aufbewahrung von Lebensmitteln
oder anderen wärmeempfindlichen
Stoffen verwendet werden kann. In heißen Gegenden kann ein derartig
ausgebildeter Kühlraum
auch als klimatisierter Raum verwendet werden.
-
Auch
kann der Raum, abhängig
von der Außentemperatur,
vorteilhaft als Kühlraum
oder klimatisierter Raum bei hohen Außentemperaturen, z. B. im Sommer,
oder als Trockenraum oder beheizbarer Raum bei niedrigen Außentemperaturen,
z. B. im Winter, verwendet werden, indem der Hohlraum des Energiespeichers
mit Kaltwasser im ersten Fall und mit Warmwasser im zweiten Fall
versorgt wird.
-
In
einer weiteren zeichnerisch nicht dargestellten Ausführung kann
z. B. eine Wand auf der Innenseite des Innenraums eine einer Schiebetür ausgebildete
flächige
Wärmeisolierung
aufweisen. Die Wärmeisolierung
bedeckt im Normalfall die gesamte Wand und wird nur bei Bedarf geöffnet, so
dass ein Teil der nach innen gerichteten Seite des Speicherkörpers zum
Raum hin offen und nicht isoliert ist. Hierdurch kann der Raum bei
Bedarf zeitweise als Sauna oder Trockenraum verwendet werden. Nach dieser
Benutzung wird die verschiebbare Wärmeisolierung wieder geschlossen,
so dass der Energiespeicher keine oder kaum Wärmeenergie in den Raum abgibt.
Selbstredend kann auf diese Weise auch eine zeitweise, bedarfsgesteuerte
Kühlung
des Raums erreicht werden.
-
Alternativ
oder auch zusätzlich
kann die Wärmeisolierung
oder ein Teil davon aus einer herausklappbaren Wandfläche bestehen,
welche bei der Benutzung des Raums als Sauna als Liegefläche verwendet
wird. Nach der Benutzung als Sauna kann die herausklappbare Wandfläche dann
wieder schnell zur Isolierung des Speicherkörpers wieder angeklappt werden.