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Die
Erfindung betrifft einen Schichtspeicher zur Speicherung thermischer
Energie umfassend einen Speicherbehälter zur Aufnahme eines Energieträgers, insbesondere
zur Aufnahme von Wasser.
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Schichtspeicher
sind beispielsweise in alternativen Heizanlagen einsetzbar. Als
alternative Heizanlagen oder alternative Heizsysteme werden im Sinne
der Erfindung Systeme wie eine Solaranlage, ein Pellets-Heizkessel, eine
Scheitholzanlage, ein Blockheizkraftwerk (BHKW), eine Wärmepumpenanlage
oder dergleichen, bezeichnet. Derartige alternative Heizanlagen
erzeugen thermische Energie zumeist unabhängig von einem aktuellen Bedarf.
Es sind daher Energiespeicher zur Speicherung thermischer Energie
notwendig, welche auch als Wärmespeicher
bezeichnet werden, um die erzeugte thermische Energie zu speichern,
und um die gespeicherte Energie zu einem späteren Zeitpunkt, an welchem sie
gebraucht wird, zur Verfügung
zu stellen.
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Dabei
ist es bekannt, Wärme
durch einen geeigneten Energieträger,
insbesondere durch Wasser, in einem sogenannten Schichtspeicher
zu speichern. Derartige Speicher weisen im Regelfall eine sich vertikal
erstreckende Bauform auf, d. h. eine Bauform, deren Ausdehnung in
Vertikalrichtung größer ist
als die Ausdehnung in Querrichtung. Der in dem Schichtspeicher befindliche
Energieträger
ordnet sich aufgrund der Schwerkraft entsprechend der Temperatur in
sogenannten Temperaturschichten an. Der Temperaturgradient ist dabei
in Längsrichtung
positiv, d. h. die Temperatur des im Speicherbehälter befindlichen Energieträgers steigt
mit der Höhe
an. Dabei kann je nach Verwendungszweck der Energieträger dem Schichtspeicher
in einem oberen Bereich, in welchem beispielsweise Temperaturen
von ca. 70°C
und darüber
vorliegen, oder in einem mittleren Bereich, in welchem Temperaturen
um ca. 30°C
vorliegen, entnommen werden, wobei hierfür jeweils geeignete Anschlussstutzen
vorzusehen sind.
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Ein
durch ein alternatives Heizsystem erwärmtes Wärmeträgermedium steht üblicherweise über einen
Wärmeübertrager
in einer Wirkverbindung mit dem in den Speicher einzubringenden
oder eingebrachten Energieträger.
Der Wärmeübertrager ist
beispielweise ein außerhalb
des Speicherbehälters
vorgesehener Plattenwärmeübertrager.
Der erwärmte
Energieträger
wird dabei beispielsweise über eine
Pumpe dem Wärmespeicher
zugeführt.
Dabei ist bei einer Zufuhr und/oder Rückfuhr des erwärmten Energieträgers in
den Speicherbehälter
darauf zu achten, dass Verwirbelungen des bereits im Speicherbehälter geschichteten
Energieträgers
vermieden werden, um die Schichtladung nicht zu beeinträchtigen.
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Es
ist weiter bekannt, als Wärmeübertrager ein
Koaxialwärmetauscher
wie ein Ripprohr oder dergleichen einzusetzen, welches in dem Speicherbehälter angeordnet
wird. Da auch der um das Ripprohr vorhandene Energieträger erwärmt wird,
ist bei Einsatz eines Ripprohrs eine aufwendige Schichteinrichtung
notwendig, um eine gute Schichtung zu erzielen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schichtspeicher zu
schaffen, welcher eine gute Beladung unter Vermeidung von Verwirbelungen
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Schichtspeicher zur Speicherung thermischer Energie
umfassend einen vorzugsweise vertikal ausgerichteten Speicherbehälter zur
Aufnahme eines Energieträgers,
insbesondere zur Aufnahme von Wasser, und einen Wärmeübertrager
mit einer ersten Anschlussseite für ein von außen zugeführtes, wärmeabgebendes
Wärmeträgermedium
und einer zweiten Anschlussseite für den Energieträger, wobei
der Wärmeübertrager
als Plattenwärmeübertrager
ausgebildet und in dem Speicherbehälter angeordnet ist.
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Als
Anschlussseite werden dabei im Sinne der Erfindung ein Zufluss und
ein Abfluss für
ein Medium bezeichnet. Die Anschlussseiten der beiden Medien können an
einer gemeinsamen oder an unterschiedlichen Seitenflächen des
Plattenwärmeübertragers
angeordnet sein.
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Der
Plattenwärmeübertrager
arbeitet vorzugsweise unter Ausnutzung der Wirkung der Schwerkraft,
wobei die zweite Anschlussseite einen unteren Zufluss und einen
oberen Abfluss umfasst. Unter einem unteren Zufluss wird dabei ein
Zufluss verstanden, welcher in Richtung eines Bodens des Speicherbehälters gerichtet
ist. Unter einem oberen Abfluss wird ein Abfluss verstanden, welcher
in Längsrichtung
des Speicherbehälters
oberhalb des Zuflusses angeordnet ist, d. h. in einem höheren Temperaturbereich.
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Durch
Ausnutzung der Wirkung der Schwerkraft wird der zu erwärmende Energieträger über einen
unteren Zufluss zugeführt,
insbesondere ohne zusätzliche
Hilfsmittel angesaugt, und über
einen oberen Abfluss in den Speicherbehälter abgegeben. Die Anordnung
des Wärmeübertragers
in dem Speicherbehälter
ermöglicht
es, auf Pumpen oder dergleichen wenigstens im Normalbetrieb zu verzichten,
da der erwärmte
Energieträger
in dem Wärmeübertrager
aufsteigt und dadurch über
den unteren Zufluss der zu erwärmende
Energieträger
angesaugt wird. Ein Ansaugpunkt für den zu erwärmenden
Energieträger
kann durch Positionierung des Wärmeübertragers
geeignet gesetzt werden. Der Plattenwärmeübertrager ist in vorteilhaften
Ausgestaltungen im Bodenbereich des Speicherbehälters angeordnet. Dem Plattenwärmeübertrager
ist dabei auf einfache Weise, beispielsweise ohne zusätzliche
Leitungen oder dergleichen, der Energieträger aus dem unteren, d. h.
dem kalten Bereich des Speicherbehälters zuführbar.
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Ein
Plattenwärmeübertrager
oder Plattenwärmetauscher
umfasst üblicherweise
profilierte Platten, welche so angeordnet sind, dass in aufeinanderfolgenden
Zwischenräumen
der wärmeaufnehmende
Energieträger
und das wärmeabgebende
Medium abwechselnd fließen.
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Dem
Speicherbehälter
ist in vorteilhaften Ausgestaltungen Heizungswasser aus einer Heizungsanlage
als Energieträger
zu- und/oder abführbar.
Die Nutzung des Heizungswassers oder Heizwassers als Energieträger ist
besonders vorteilhaft, da eine gute Energieausnutzung ohne zusätzliche Hygienemaßnahmen
oder dergleichen möglich
ist.
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Ein
Nachteil von Plattenwärmeübertragern ist
jedoch insbesondere bei Verwendung von Brauchwasser und/oder bei
schlammbehaftetem Heizungswasser die Gefahr von Verstopfungen aufgrund
von Verschmutzung. Zwar können
Plattenwärmeübertrager
teilweise für
eine Reinigung auseinandergebaut werden, jedoch ist ein Ausbau des
Plattenwärmeübertragers
aus dem Speicherbehälter
sehr aufwändig.
Grundsätzlich
ist es denkbar, im Bereich des Zufluss eine Filtereinrichtung vorzusehen.
Jedoch kann die Filtereinrichtung ebenso aufgrund von Verschmutzun gen
verstopfen. Zudem verhindert eine Filtereinrichtung ein Anbacken
von Verschmutzungen mit Wärmeübertrager
nur unzureichend.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher in dem
Speicherbehälter
ein Spülrohr
zum Spülen
des Plattenwärmeübertragers und/oder
eines Filters installiert. Über
das Spülrohr ist
dem Plattenwärmeübertrager
eine Spülflüssigkeit zuführbar. Vorzugsweise
weist das Spülrohr
hierfür ein
erstes Ende auf, wobei über
das erstes Ende eine Spülflüssigkeit
dem Plattenwärmeübertrager über die zweite
Anschlussseite, vorzugsweise über
einen Abfluss für
den wärmeaufnehmenden
Energieträger
zuführbar
ist. Ein zweites Ende des Spülrohrs
ist in vorteilhaften Ausgestaltungen außerhalb des Speicherbehälters mit
einer Pumpe druckseitig verbindbar. Das zweite Ende ist dabei so
an dem Speicherbehälter
positioniert, dass eine Zugänglichkeit
gewährleistet
ist. Vorzugsweise durchdringt das zweite Ende den Speicherbehälter im
Bereich einer Seitenwand. Der Schichtspeicher weist einen unteren
Auslass für eine
Entleerung auf. Für
einen Spülbetrieb
wird eine Pumpe druckseitig an dem zweiten Ende des Spülrohrs und
saugseitig an dem Auslass angeschlossen. Ein Spülbetrieb ist dabei ohne Entleeren
des Speicherbehälters
durchführbar.
Als Spülflüssigkeit wird
dabei der Energieträger
selbst verwendet. Bei größeren Verschmutzungen
kann jedoch eine Entleerung notwendig werden. Der Spülvorgang
ist dabei auf die gleiche Weise, jedoch unter Verwendung einer Reinigungslösung als
Spülflüssigkeit,
beispielsweise unter Verwendung von Zitronensäure, durchführbar.
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In
einer Weiterbildung des Schichtspeichers wirkt der Abfluss mit einer
Schichtvorrichtung, umfassend ein im Speicherbehälter angeordnetes Steigrohr
mit Schichtauslässen,
zur temperaturabhängigen
Beladung des Speicherbehälters
zusammen. Eine Beladung des Schichtspeichers ist durch das Steigrohr
unter Ausnutzung der Wirkung der Schwerkraft und/oder der Auftriebskraft
möglich.
Der durch das wärmeabgebende Wärmeträgermedium
erwärmte
Energieträger
steigt aufgrund seiner geringeren Schwerkraft in dem Steigrohr nach
oben, bis er eine Stelle erreicht, in welcher der das Steigrohr
umgebende Energieträger
in etwa die gleiche Temperatur aufweist. Ein weiteres Aufsteigen
des erwärmten Energieträgers ist
dabei nicht durch Ausnutzung der Schwerkraft möglich und der erwärmte Energieträger tritt über die
Schichtauslässe
aus dem Steigrohr aus. Das Steigrohr kann eine beliebige Querschnittsform aufweisen.
Vorzugsweise werden kostengünstige Standardteile
für das
Steigrohr verwendet. Je nach Art des eingesetzten Energieträgers sind
bestimmte Materialeigenschaften, wie Korrosionsbeständigkeit, zu
bevorzugen. Durch eine ebenfalls im Speicherbehälter angeordnete Schichtvorrichtung
ist eine verwirbelungsfreie Beschichtung möglich.
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Das
Spülrohr
ist an einer geeigneten Stelle im Speicherbehälter anordenbar. In einer vorteilhaften
Weiterbildung ist das Spülrohr
zumindest teilweise in dem Steigrohr angeordnet. Das Spülrohr ist
dabei so dimensioniert, dass die Anordnung im Steigrohr ein Fließen des
Energieträgers
durch das Steigrohr nicht, oder nur unwesentlich beeinträchtigt. Gleichzeitig
ist ein Spülrohr
mit geringem Durchmesser durch die Anordnung in dem Steigrohr geschützt.
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Für einen
energiearmen Betrieb ist es bei einer geeigneten Anordnung des Wärmeübertragers
in dem Speicherbehälter
möglich,
auf Pumpen oder dergleichen zu verzichten. Insbesondere ist hierfür eine Anordnung
des Plattenwärmeübertragers
derart vorteilhaft, dass der Zufluss unterhalb des Abflusses liegt,
da der erwärmte
Energieträger
in dem Wärmeübertrager
aufsteigt und dadurch über
den unteren Zufluss der zu erwärmende
Energieträger
angesaugt wird.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist ein bodenseitiger Auslass
des Speicherbehälters
mit dem der zweiten Anschlussseite des Plattenwärmeübertragers zugeordneten Zufluss
für den
wärmeaufnehmenden
E nergieträger über ein
Leitungssystem verbunden. Dabei ist es möglich, über das Leitungssystem den
Energieträger
aus dem Bodenbereich des Speicherbehälters anzusaugen. In vorteilhaften Ausgestaltungen
weist das Leitungssystem einen Spülhahn zum Ablassen einer Spülflüssigkeit
auf.
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Wenn
die Temperaturunterschiede zwischen dem erwärmten Energieträger und
dem im Speicherbehälter
vorhandenen Energieträger
sinken, nimmt auch die Ansaugleistung des Plattenwärmeübertragers
ab.
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Für eine Leistungssteigerung
ist daher in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine schaltbare Zusatzpumpe
vorgesehen, wobei der Energieträger dem
Plattenwärmeübertrager
wahlweise mit oder ohne Wirkung der Zusatzpumpe zuführbar ist.
Im Normalbetrieb ist dabei weiterhin eine Beladung des Schichtspeichers
ohne Zusatzenergie möglich.
Im Pumpbetrieb wird dem Plattenwärmeübertrager
alternativ oder zusätzlich
der Energieträger
mittels der Zusatzpumpe zugeführt.
Dadurch ist eine Leistungssteigerung der Wärmeübertragung möglich.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist zu diesem Zweck der Zufluss
der zweiten Anschlussseite ein erstes Zuflussrohr, über das
der Energieträger aus
dem Speicherbehälter
ansaugbar ist, und ein zweites Zuflussrohr, über das der Energieträger mittels
der Zusatzpumpe zuführbar
ist, auf. Sobald die Zusatzpumpe gestartet wird, wird dem Plattenwärmeübertrager
der durch die Pumpe geförderte
Energieträger
zugeführt.
Die Zuführung
ist dabei zusätzlich
zu der angesaugten Menge des Energieträgers möglich.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem ersten Zuflussrohr
ein Rückschlagventil
angeordnet. Das Rückschlagventil
schließt
im Pumpbetrieb selbsttätig,
sodass der Volumenstrom dem Plattenwärmeübertrager ausschließlich mittels
der Zusatzpumpe zugeführt
wird. Für
ein Rückschlagventil ist
keine zusätzliche
Energiezufuhr notwendig. In Ausgestaltungen des Rückschlagventils
weist diese eine aktive und/oder eine passive Einrichtung auf, um einer
Verschmutzung des Ventils entgegenzuwirken.
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Alternativ
oder zusätzlich
ist in einer weiteren Ausgestaltung in dem Zufluss ein Düsenrohr
angeordnet, über
welches der Energieträger
mittels der Zusatzpumpe dem Plattenwärmeübertrager zuführbar ist.
Ein Düsenrohr
hat den Vorteil, dass es besonders wartungsarm ist. Die Düsenöffnungen
zielen dabei vorzugsweise in Plattenzwischenräume des Plattenwärmeübertragers.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist die Zusatzpumpe fluidisch zwischen
dem bodenseitigen Auslass des Speicherbehälters und dem der zweiten Anschlussseite
des Plattenwärmeübertragers
zugeordneten Zufluss für
den wärmeaufnehmenden
Energieträger
angeordnet ist. Die Pumpe ist dabei in dem Speicherbehälter anordenbar.
In vorteilhaften Ausgestaltungen ist die Pumpe jedoch außerhalb
des Speicherbehälters
in einem Leitungssystem angeordnet. Dabei wird der Energieträger aus
dem Bodenbereich des Speicherbehälters
angesaugt und über
das Leitungsystem dem Zufluss zugeführt. Sofern die Temperaturunterschiede
einen Schwerkraftbetrieb zulassen, ist die Zusatzpumpe vorzugsweise außer Betrieb.
Bei Bedarf wird die Zusatzpumpe zugeschaltet.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung,
die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Für gleiche
oder ähnliche
Bauteile werden in den Zeichnungen einheitliche Bezugszeichen verwendet.
Als Teil eines Ausführungsbeispiels
beschriebene oder dargestellte Merkmale können ebenso in einem anderen
Ausführungsbeispiel
verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu
erhalten.
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Die
Zeichnungen zeigen schematisch:
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1:
eine Querschnittsdarstellung eines Schichtspeichers,
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2:
ein Detail des Schichtspeichers gemäß 1 in einer
teilweise freigeschnittenen Ansicht;
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3:
eine perspektivische Darstellung eines Plattenwärmeübertragers für den Schichtspeicher
gemäß 1;
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4:
ein Detail des Zuflussanschlusses für den Plattenwärmeübertrager
gemäß 3 in
einer Schnittansicht entlang IV-IV
gemäß 3;
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5:
eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführungsform
eines Plattenwärmeübertragers
gemäß 3 in
einer teilweise freigeschnittenen Ansicht und
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6:
eine Querschnittsdarstellung eines Schichtspeichers gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt
schematisch einen Schichtspeicher 1 umfassend einen im
Wesentlichen vertikal ausgerichteten Speicherbehälter 2 zur Aufnahme
eines nicht dargestellten Energieträgers, insbesondere zur Aufnahme
von Heizungswasser oder Brauchwasser. 2 zeigt
schematisch ein Detail des Schichtspeichers 1 gemäß 1 in
einer teilweise freigeschnittenen Ansicht.
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Der
Speicherbehälter 2 weist
nicht dargestellte Anschlüsse,
insbesondere Anschlussstutzen, für
einen Zu- und/oder Ablauf des Energieträgers auf. Über die Anschlüsse kann
der Speicherbehälter 2 mit Vor-
und/oder Rückläufen einer
nicht dargestellten Heizungsanlage verbunden werden. Der dargestellte Schichtspeicher 1 weist
weiter einen Auslassanschluss oder Auslass 22 auf.
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Mit
zunehmender Erwärmung
des Energieträgers,
insbesondere des Heizungswassers, sinkt im relevanten Temperaturbereich
dessen Gewicht. Dadurch kann der Energieträger in verschiedenen Temperaturschichten
in dem Speicherbehälter 2 geschichtet
werden, wobei die Temperatur des im Speicherbehälter 2 befindlichen
Energieträgers
mit der Höhe
des Speicherbehälters 2 zunimmt.
Daneben ist es denkbar, über
einen oder mehrere der Anschlüsse
ein System anzuschließen,
durch welches eine Beladung des Speicherbehälters 2 veränderbar ist.
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In
dem dargestellten Speicherbehälter 2 ist ein
Plattenwärmeübertrager 3,
auch als Plattenwärmetauscher
bezeichnet, angeordnet. Dem Plattenwärmeübertrager 3 ist über eine
Zufuhrleitung 30 ein wärmeabgebendes
Wärmeträgermedium
zuführbar. Dabei
handelt es sich beispielsweise um ein solarerwärmtes Wärmeträgermedium, insbesondere ein
solarerwärmtes
Wasser. Über
den Ablauf 31 wird das wärmeabgebende Wärmeträgermedium
wieder abgeführt.
Der Plattenwärmeübertrager 3 weist
weiter einen unteren Zufluss 32 auf, durch welchen der
in dem Speicherbehälter 2 angeordnete
Energieträger, insbesondere
das Heizungswasser, zugeführt
wird. Durch den Zufluss 32 ist dabei vorzugsweise der Energieträger aus
einem unteren Bereich des Speicherbehälters 2 zuführbar. Der
Zufluss 32 ist hierfür
im Ausführungsbeispiel
im Bodenbereich des Wärmeübertrages 3 oder
zumindest in einem unteren Bereich des Plattenwärmeübertragers 3 angeordnet.
Der über
den Zufluss 32 zugeführte
Energieträger
wird in dem Plattenwärmeübertrager 3 erwärmt und
tritt über den
oberen Abfluss 33 aus dem Plattenwärmeübertrager 3 aus. Der
obere Abfluss 33 kann dabei wie dargestellt im Bereich
einer Deckenfläche
des Plattenwärmeübertragers 3 angeordnet
sein oder zumindest in einem oberen Bereich.
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Ein
Plattenwärmeübertrager 3 weist
eine kompakte Bauform auf, so dass durch die Anordnung des Plattenwärmeübertragers 3 im
Inneren des Speicherbehälters 2 ein
zur Verfügung
stehendes Gesamtvolumen des Speicherbehälters 2 nur unwesentlich
verringert wird.
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Ein
Erwärmen
des Energieträgers
kann dabei wie schematisch dargestellt in einem Gegenstrombetrieb
oder in einem Gleichstrombetrieb erfolgen. Das Gewicht des Energieträgers nimmt
im relevanten Temperaturbereich mit steigender Temperatur ab. Aufgrund
der Wirkung der Schwerkraft steigt der erwärmte Energieträger somit
in dem Plattenwärmeübertrager 3 auf.
Dadurch wird der Energieträger über den
Zufluss 32 angesaugt, wobei auf eine Pumpe oder dergleichen
wenigstens in einem Normalbetrieb verzichtet werden kann. Die Ansaugmenge
ist durch Änderung
eines Querschnitts des Zufluss 32 regulierbar.
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Der
Abfluss 33 des Plattenwärmeübertragers 3 wirkt
mit einer als Steigrohr 4 gestalteten Schichtvorrichtung
zusammen. Der in dem Plattenwärmeübertrager 3 erwärmte Energieträger steigt
in dem Steigrohr 4 aufgrund seiner geringeren Schwerkraft
nach oben. Der erwärmte
Energieträger
kann an einem oberen Ende 40 aus dem Steigrohr 4 austreten.
Ist der im Speicherbehälter 2 geschichtete
Energieträger
bereits erwärmt,
so tritt der im Steigrohr 4 aufsteigende, erwärmte Energieträger an der
Stelle über
Schichtauslässe 41 aus
dem Steigrohr 4 aus, an welcher der umgebende Energieträger etwa
die gleiche Temperatur hat. Die Schichtauslässe 41 sind in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
als Rohrelemente gestaltet, deren Längsachse mit der Längsache
des Steigrohrs 4 einen Winkel einschließen und welche nach unten öffnen. In
anderen Ausgestaltungen sind Bohrungen als Schichtauslässe vorgesehen.
In 2 sind die Schichtauslässe 41 für eine bessere Übersichtlichkeit
nicht dargestellt.
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Durch
Verwendung des Steigrohrs 4 steht bereits zu einem sehr
frühen
Zeitpunkt ein nutzbarer erwärmter
Energieträger,
beispielsweise nutzbares Warmwasser, im oberen Bereich des Speicherbehälters 2 zur
Verfügung.
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Der
Schichtspeicher 1 weist in vorteilhaften Ausgestaltungen
weiter nicht dargestellte Stutzen zum Anschluss einer nicht dargestellten
Trinkwasserversorgung auf. Das Trinkwasser ist dabei über einen zweiten,
im Speicherbehälter 2 angeordneten
Plattenwärmeübertrager
erwärmbar,
ohne dass es in direkten Kontakt mit dem in dem Speicherbehälter 2 angeordneten
Energieträger
kommt. Weiter ist vorzugsweise eine ebenfalls nicht dargestellte
Isolierung vorgesehen, welche den Speicherbehälter 2 umgibt.
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Der
Schichtspeicher 1 weist in vorteilhaften Ausgestaltungen
nicht dargestellte Stutzen zum Anschluss einer nicht dargestellten
Trinkwasserversorgung auf. Das Trinkwasser ist dabei in einer Ausgestaltung über einen
im Speicherbehälter 2 eingebauten
Trinkwasserwärmetauscher,
vorzugsweise einem Edelstahlwellrohr, erwärmbar.
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Der
Wärmeübertrager 3 ist
in vorteilhaften Ausführungsformen
aus einem korrosionsbeständigen
Material wie beispielsweise Edelstahl oder Kupfer, so dass Korrosion
und/oder Schlammbildung in der mit dem Wärmeübertrager 3 verbunden
Anlage, beispielsweise einer Solaranlage, vermieden wird. Als Heizungswasser
wird üblicherweise
destilliertes oder zumindest entmineralisiertes Wasser verwendet,
so dass für
das Steigrohr 4 nicht notwendigerweise ein edles Material
verwendet werden muss. Aufgrund unsachgemäßer Befüllung der Heizungsanlage und/oder
in einem längeren
Betrieb kann es zu einer ungewünschten
Ablagerung von Verunreinigungen an dem Plattenwärmeübertrager 3 kommen. Dadurch
lässt die
Funktionsfähigkeit
des Plattenwärmeübertragers 3 nach.
Um einen Spülvorgang
ohne Ausbau des Platten wärmeübertragers 3 zu
ermöglichen,
ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Spülrohr 5 vorgesehen.
Das Spülrohr 5 ist in
dem Speicherbehälter 2 eingebaut
und ragt zumindest teilweise in das Steigrohr 4. Ein Durchmesser des
Spülrohrs 5 ist
dabei vorzugsweise derart gering gewählt, dass das Spülrohr 5 im
Normalbetrieb ein Aufsteigen des Energieträgers, insbesondere des Heizungswassers,
im Steigrohr 4 nicht oder zumindest nur unwesentlich beeinträchtigt.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Spülrohr 5 gekrümmt und
durchdringt eine Seitenwand des Speicherbehälters 2 in einem oberen Bereich.
In anderen Ausgestaltungen durchdringt das Spülrohr 5 den Speicherbehälter 2 im
Deckenbereich. In wieder anderen Ausgestaltungen durchdringt das
Spülrohr 5 die
Seitenwand in einem vertikal angeordneten Bereich. Zum Reinigen
des Plattenwärmeübertragers 3 wird
eine nicht dargestellte Pumpe druckseitig an dem außerhalb
des Speicherbehälters 2 angeordneten,
freien Ende 50 des Spülrohrs 5 angeschlossen.
Saugseitig ist die Pumpe mit dem Auslass 22 verbindbar.
Dabei ist es möglich, kleinere
Verschmutzungen aus dem Plattenwärmeübertrager 3 unter
Verwendung des Energieträgers
als Spülflüssigkeit
herauszuspülen,
ohne dass hierfür ein
Entleeren des Speicherbehälters 2 notwendig
ist. Bei größeren Verschmutzungen
ist eventuell ein Entleeren unvermeidbar. Durch das Spülrohr 5 ist
nach dem Entleeren ein Reinigen des Plattenwärmeübertragers 3 mit einer
Reinigungsflüssigkeit
möglich, ohne
den Plattenwärmeübertrager 3 auszubauen. Als
Reinigungsflüssigkeit
wird in einer Ausgestaltung Zitronensäure verwendet.
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3 zeigt
schematisch eine vorteilhafte Ausführungsform eines Plattenwärmeübertragers 3 für den Schichtspeicher 1 gemäß 1.
Der Zufluss 32 für
den Energieträger
ist dabei als T-Stück
ausgebildet und weist zwei Zuflussrohre 320, 321 auf. 4 zeigt
einen Schnitt IV-IV durch den Zufluss 32 gemäß 3.
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Der
Plattenwärmeübertrager 3 arbeitet
im Normalbetrieb unter Ausnutzung der Wirkung der Schwerkraft. Der
zu erwärmende
Energieträger
wird dabei über
das Zuflussrohr 320 ohne zusätzliche Hilfsmittel angesaugt
und über
den oberen Abfluss 33 in den Speicherbehälter 1 abgegeben.
In dem Zuflussrohr 320 ist ein Rückschlagventil 7 angeordnet, welches
selbsttätig öffnet, um
den Energieträger
anzusaugen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das
Rückschlagventil 7 ein
Federelement 70. In anderen Ausgestaltungen ist ein Rückschlagventil
ohne Federelement vorgesehen, welches ohne Einwirken eines Drucks
aufgrund der Leistung der Zusatzpumpe aufschwimmt und somit sehr
leicht öffnet.
Mit sinkenden Temperaturunterschieden sinkt die Ansaugleistung und
damit auch die Energieübertragungsleistung
des Plattenwärmeübertragers 3. Für eine Leistungssteigerung
ist daher in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine nicht dargestellte Zusatzpumpe
vorgesehen, welche bedarfsweise zuschaltbar ist. Im Pumpenbetrieb
schließt
das Rückschlagventil 7 und
dem Plattenwärmeübertrager 3 wird
der Energieträger
mittels der Zusatzpumpe über das
zweite Zuflussrohr 321 zugeführt. Dadurch kann die Übertragungsleistung
des Plattenwärmeübertragers 3 deutlich
gesteigert werden. Gleichzeitig kann jedoch im Normalbetrieb die
Zusatzpumpe für
eine Energieminimierung abgeschaltet werden.
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5 zeigt
schematisch eine andere vorteilhafte Ausführungsform eines Plattenwärmeübertrager 3 für den Schichtspeicher 1 gemäß 1 in
einer teilweise freigeschnittenen Ansicht. Für gleiche Bauteile werden dabei
einheitliche Bezugszeichen verwendet. Dabei wird im Normalbetrieb
ebenfalls der Energieträger,
beispielsweise ein Pufferwasser, über den Zufluss 32 unter
Ausnutzung der Schwerkraftwirkung zugeführt. In dem Zufluss 32 ist
bei der in 5 dargestellten Ausführungsform
ein Düsenrohr 8 angeordnet,
durch welches der Energieträger
in Zwischenräume
des Plattenwärmeübertragers 3 unter Verwendung
einer nicht dargestellten Zusatzpumpe einbringbar ist. Im Normalbetrieb
kann die Zusatzpumpe dabei ebenfalls für eine Energieminimierung abgeschaltet
werden.
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6 zeigt
schematisch einen Schichtspeicher 1 ähnlich 1 umfassend
einen im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Speicherbehälter 2 zur Aufnahme
eines nicht dargestellten Energieträgers. Für gleiche Bauteile werden einheitliche
Bezugszeichen verwendet und auf eine detaillierte Beschreibung bereits
beschriebener Bauteile wird verzichtet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 6 eine Zufuhrleitung
und ein Ablauf für
ein wärmeabgebendes
Wärmeträgermedium
nicht dargestellt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 6 ist
ein bodenseitiger Auslass 22 des Speicherbehälters 2 mit
dem der zweiten Anschlussseite des Plattenwärmeübertragers 3 zugeordneten
Zufluss 32 für den
wärmeaufnehmenden
Energieträger über ein Leitungssystem 6 verbunden.
In dem Leitungssystem 6 ist eine schaltbare Zusatzpumpe 9 angeordnet. Im
Schwerkraftbetrieb saugt der Plattenwärmeübertrager 3 den Energieträger durch
einen Pumpenspalt der Zusatzpumpe 9 an. Dadurch ist eine
komplette Beladung des Speicherbehälters 2 möglich. Bei
Bedarf ist die Zusatzpumpe 9 zuschaltbar. Eine Ansaugöffnung 220 des
Auslasses 22 ist dabei wie dargestellt in vorteilhaften
Ausgestaltungen von dem Boden beabstandet, so dass ein Ansaugen
eines evtl. vorhandenen Schlamms vermieden wird.
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Das
Leitungssystem 6 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
einen Spülhahn 60 auf, über welchen
eine über
das Spülrohr 5 zugeführte Spülflüssigkeit
abgelassen werden kann. Die Zusatzpumpe 9 ist dabei in
vorteilhaften Ausgestaltungen auch als Spülpumpe verwendbar.