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Die Erfindung betrifft einen Speicher für Wärmeenergie in modularer Bauweise. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie mit einem solchen Speicher. Schließlich betrifft die Erfindung eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung für ein Gebäude und/oder für ein Medium mit einer solchen Vorrichtung zur Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie.
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Speicher für Wärmeenergie, die ein Speichermedium enthalten, das in zwei Phasen vorliegt, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beim Phasenübergang zwischen einer ersten Phase und einer zweiten Phase des Speichermediums wird dabei Wärmeenergie ausgetauscht.
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So sind sog. Eisspeicher bekannt, bei denen in dem Speicher Wasser und Eis vorliegen, wobei dieser Speicher beispielsweise in der Sommerzeit mit Wärmeenergie aufgeladen werden kann, die dann für die Winterzeit aus dem Speicher entnehmbar ist.
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Solche Speicher werden als Betonbauwerke ausgeführt. Im Inneren dieser Betonbauwerke befinden sich Wärmetauscherrohre, durch die Sole als Heiz- bzw. Kühlmedium fließt. Bei diesen Konstruktionen ist folgendes nachteilig:
Der Beton ist korrosionsanfällig, sodass mit großem Aufwand ein entsprechender Korrosionsschutz sicherzustellen ist.
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Die Wärmeträgerrohre sind aufwendig und kompliziert zu montieren, da diese zum einen beabstandet zueinander anzuordnen sind, andererseits durch den Phasenwechsel Wasser/Eis mit dem eingehenden Volumeneffekt mechanisch in ihrer Lage zu sichern sind, damit diese nicht ungewollt verlagert oder beschädigt werden.
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Das Bauwerk selbst ist aufwendig herzustellen, was lange Zeit in Anspruch nimmt und entsprechend hohe Kosten verursacht.
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Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, einen Speicher für Wärmeenergie anzugeben, der ein Speichermedium, das in zwei Phasen vorliegt, enthält, und der in einfacher Weise schnell, kostengünstig und einfach aufbaubar und insbesondere leicht an die geforderte Baugröße und den zur Verfügung stehenden Bauraum anpassbar ist.
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Darüber hinaus soll der Speicher für Wärmeenergie auch unempfindlich gegen Korrosion sein, die Wärmeträgerrohre in einfacher und sicherer Weise aufnehmen können sowie eine hohe Lebensdauer aufweisen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie anzugeben.
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Schließlich ist es noch Aufgabe der Erfindung, eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung für ein Gebäude und/oder für ein Medium anzugeben.
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Die Lösung der ersten Aufgabe der vorliegenden Erfindung erfolgt gemäß Anspruch 1.
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Es wurde erkannt, dass ein Speicher für Wärmeenergie mit einem Speichermedium, das in zwei Phasen vorliegt, wobei beim Phasenübergang zwischen einer erster Phase und einer zweiten Phase des Speichermediums Wärmeenergie ausgetauscht wird, dann sehr vorteilhaft ausgeführt ist, wenn der Speicher eine Anordnung aufweist, die von mindestens einem Strukturkörper mit einer offenen dreidimensionalen Struktur gebildet ist, der einen Freiraum definiert, wobei der Freiraum in der Anordnung aus dem mindestens einen Strukturkörper zumindest teilweise mit dem Speichermedium gefüllt ist, und wobei mindestens ein Rohr in dem Freiraum angeordnet ist.
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Ein derart erfindungsgemäßer Speicher für Wärmeenergie überwindet die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vollständig.
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Ein solcher Speicher für Wärmeenergie mit einem Speichermedium, das in zwei Phasen vorliegt, wobei beim Phasenübergang zwischen einer erster Phase und einer zweiten Phase des Speichermediums Wärmeenergie ausgetauscht wird, ist deshalb sehr effektiv, weil beim Erstarren bzw. Gefrieren von beispielsweise Wasser als Speichermedium – dem Phasenübergang vom flüssigen Wasser zum festen Eis bei 0 °C – ungefähr so viel Wärme frei wird, wie zum Erwärmen derselben Menge Wasser von 0 °C auf 80 °C benötigt wird. Die spezifische Phasenumwandlungsenthalpie ist also im Vergleich zur spezifischen Wärmekapazität relativ hoch (für Wasser: Schmelzenthalpie 334 kJ/kg, spezifische Wärmekapazität ca. 4,19 kJ/(kg·K)), wodurch die Energiedichte erheblich größer ist als bei Warmwasserspeichern.
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Der Speicher für Wärmeenergie gemäß vorliegender Erfindung basiert auf einer Anordnung, die von mindestens einem Strukturkörper mit einer offenen dreidimensionalen Struktur gebildet ist. Ein solcher Strukturkörper ist insbesondere ein Strukturkörper, der aus Polymermaterial besteht oder ein solches enthält, wobei dieser eine etwa ebene gitterförmige Bodenplatte aufweist, von der etwa senkrecht Halteelemente wegstehen, die beispielsweise als Säulen, insbesondere als konisch geformte Säulen ausgebildet sind Diese Säulen weisen bevorzugt an ihrer Basis, an der sie mit dem Gitter verbunden sind, einen größeren Querschnitt auf, als an ihrem dem Gitter abgewandten Ende.
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Bekannt sind solche Strukturkörper aus der
DE 20 2010 016 295 U1 , in der diese zum Bau eines Rigolensystems Verwendung finden.
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Die Strukturkörper der
DE 20 2010 016 295 U1 können bei der vorliegenden Erfindung ohne Weiteres eingesetzt werden. Insofern bezieht sich die vorliegende Erfindung auf diese Strukturkörper mit ihren Merkmalen.
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Ganz bevorzugt sind bei der vorliegenden Erfindung solche Strukturkörper, bei denen eine Vielzahl von solchen Halteelementen in Form von Säulen ausgebildet ist, die bevorzugt in einer symmetrischen Anordnung auf dem Grundgitter angeordnet sind.
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In einer sehr vorteilhaften Ausführung sind die Säulen so beschaffen, dass sie an ihrer Spitze, also an ihren vom Grundgitter abgewandten Ende, Verbindungselemente aufweisen, sodass jeweils zwei Strukturkörper an den Spitzen der Säulen miteinander verbindbar sind. Ebenso können Verbindungselemente vorgesehen sein, die jeweils die Verbindung von zwei Strukturkörpern an ihren Bodengittern ermöglichen.
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Weiterhin ist eine sehr zweckmäßige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wenn der Strukturkörper so beschaffen ist, dass die Säulen hohl sind, sodass mehrere Strukturkörper in gleicher Ausrichtung ineinander schachtelbar sind, analog zur Schachtelung von beispielsweise Eierkartons. Auf diese Weise lassen sich die Strukturkörper platzsparend lagern und transportieren. Durch die hohlen Säulen des Strukturkörpers kann in dem Hohlraum der Säule auch das Speichermedium enthalten sein, so dass die Effektivität des Speichers verbessert ist.
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Ein solcher Speicher für Wärmeenergie kann aus einem Strukturkörper oder aus einer Vielzahl von Strukturkörpern in modularer Bauweise gebildet sein. Insbesondere durch die Stapelung und Verbindung von Strukturkörpern sowie die Aneinanderreihung dieser Strukturkörper lässt sich ein Speicher in beliebiger Größer in einfacher Weise herstellen. Auf diese Weise ist ein Speicher für Wärmeenergie gemäß vorliegender Erfindung exakt nach den Bedürfnissen bzw. dem vorhandenen Bauraum in leichter Weise herstellbar. Durch die einfache Anordnung der leichten und gut handhabbaren Strukturkörper kann ein solcher Bau in relativ kurzer Zeit errichtet werden.
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Zur Bildung des Speichers werden die Strukturkörper gegensinnig aufeinander gestapelt, das bedeutet, dass entweder die Oberseiten der Halteelemente, also die Spitzen der Säulen, aneinander anliegen, so dass ein Grundgitter eine Art Boden für einen Speicher aus zwei Strukturkörpern bildet und ein anderes Grundgitter eine Art Deckel/oberer Abschluss. Oder dass die Grundgitter zweier Strukturkörper aneinander anliegen, beispielsweise, wenn weitere Strukturkörper auf dem Speicher aufgestapelt werden sollen.
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Während also die Strukturkörper zum Transport und zur Lagerung platzsparend gleichsinnig geschachtelt werden können, werden sie gegensinnig zu einem Speicher gemäß vorliegender Erfindung aufgebaut.
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Dabei liegen die Halteelemente im Einsatz immer unmittelbar in einer Vertikalen aufeinander folgend, woraus sich eine hervorragende Stabilität ergibt. Die Strukturkörper sind also so ausgestaltet, dass bei gegensinnigem Aufeinanderstapeln die einander gegenüberliegenden, kontaktierenden Halteelemente der beiden Strukturkörper gemeinsame Mittelachsen aufweisen.
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Weiterhin ist von Vorteil, dass zum Transport und zur Lagerung diese Halteelemente gleichsinnig ineinander gesteckt werden können und so wenig Volumen einnehmen. Zur Herstellung des deutlich größeren Speichervolumens werden die Halteelemente gegensinnig aufeinander gestellt. Hierdurch wird ein wesentlich geringeres Transportvolumen bei höherer Belastbarkeit erzielt, und selbstverständlich wird auch das Lagervolumen verringert. Es ergibt sich zudem eine sehr einfache Handhabung beim Aufbau des Speichers, nachdem die Strukturkörper ineinander geschachtelt angeliefert werden, lediglich auseinander gezogen werden müssen, der obere Strukturkörper lediglich um 180° um eine horizontale Achse gedreht werden muss, so dass die Strukturkörper übereinander zu liegen kommen und ihr großes Speichervolumen bilden.
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Durch die offene dreidimensionale Struktur des Strukturkörpers ist ein Freiraum definiert, der zum einen zumindest teilweise mit dem Speichermedium gefüllt ist, zum anderen ist in diesem Freiraum ein Rohr angeordnet. Zur Festlegung des Rohrs in dem Freiraum kann zum einen eine oder mehrere Säulen des Strukturkörpers als Halteelement genutzt werden, zum anderen können aber auch gesonderte Halteelemente vorgesehen sein, die das im Freiraum angeordnete Rohr festlegen.
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Ein solches Rohr, das aus einem Polymermaterial besteht bzw. ein Polymermaterial enthält, wobei das Polymermaterial bevorzugt ein Polyolefin, besonders bevorzugt ein Polyethylen und ganz besonders bevorzugt ein vernetztes Polyethylen (PE-X) ist, weist material- und produktionsbedingt eine gewisse Steifigkeit auf, sodass ein solches Rohr in dem Freiraum durch die Halteelemente festgelegt ist. Das Rohr wird bei der vorliegenden Erfindung von einem Medium durchströmt, das geeignet ist, Wärmeenergie an das Speichermedium im Speicher abzugeben oder Wärmeenergie aus dem Speichermedium des Speichers aufzunehmen.
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In einer ganz bevorzugten Ausführungsweise des vorliegenden Speichers ist vorgesehen, dass der Speicher von einem Dichtungselement und/oder von einer Wärmeisolationsschicht oder einer Dichtungs-Wärmeisolationsschicht umgeben ist. Durch das Vorsehen eines Dichtungselements wird verhindert, dass aus dem Speicher das Speichermedium austritt und beispielsweise in das umgebende Erdreich einsickert. Ebenso wird verhindert, dass Erdreich oder Fluide aus dem Erdreich in den Speicher ungewollt eindringen..
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Als Dichtungselement hat sich im vorliegenden Fall eine Folie bewährt, insbesondere eine solche Folie, die in einfacher Weise um die Anordnung von Strukturkörpern herumlegbar ist und an ihren sich berührenden Stoßkanten fluiddicht verbindbar ist, was beispielsweise ohne großen Aufwand durch Verkleben oder Verschweißen erfolgen kann. Das Dichtungselement kann auch mit einer Vlieslage kombiniert sein oder eine Vliesschicht enthalten. Hierdurch ist der Speicher in besonderer Weise gegen einwirkende Kräfte geschützt.
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Eine Wärmeisolationsschicht ist bei der vorliegenden Erfindung günstig, weil dadurch die im Speicher vorhandene thermische Energie über einen längeren Zeitraum bewahrt werden kann, da der Austausch mit dem Erdboden auf diese Weise verhindert oder verringert wird.
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Als Wärmeisolationsschicht eignet sich eine solche aus beispielsweise einem geschäumten Polymermaterial, wie beispielsweise geschäumtes Polystyrol oder geschäumtes Polyurethan oder geschäumtes Polypropylen.
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Es ist auch möglich, ein Dichtungselement und eine Wärmeisolationsschicht gemeinsam um den Speicher herum anzuordnen.
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Alternativ dazu kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, eine Dichtungs-Wärmeisolationsschicht um den Speicher herum anzubringen. Eine solche Dichtungs-Wärmeisolationsschicht vereint die beiden vorbeschriebenen Eigenschaften einer Abdichtung und einer Wärmeisolation.
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Als sehr vorteilhaft hat sich bei der vorliegenden Erfindung erwiesen, wenn vorgesehen ist, dass der Strukturkörper und/oder das Dichtungselement und/oder die Wärmeisolationsschicht und/oder das Rohr aus einem Polymermaterial bestehen oder ein Polymermaterial enthalten, wobei das Polymermaterial bevorzugt ein thermoplastisches Polymermaterial, besonders bevorzugt ein Polyolefin, und ganz besonders bevorzugt ein Polyethylen, das unvernetzt, teilvernetzt oder vollständig vernetzt vorliegt, ein Polypropylen oder ein Polybutylen oder ein Polystyrol oder ein Polyurethan ist.
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Durch die Auswahl der vorstehend genannten Polymermaterialien wird insbesondere erreicht, dass der erfindungsgemäße Speicher für Wärmeenergie zum einen korrosionsfest ist, zum anderen aus leichten Komponenten aufbaubar ist, wobei dadurch auch die Kosten eines solchen Speichers gering gehalten werden können. Durch das so bedingte geringe Gewicht der einzelnen Komponenten des Speichers sind diese gut handhabbar, dadurch ist dieser einfach und schnell aufbaubar.
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Ein weiterer Vorteil des modularen Baus eines solchen Speichers für Wärmeenergie ist, dass dieser in einfacher Weise erweiterbar ist, indem einfach die für den Speicher vorgesehene Baugruppe erweitert und durch Einbau weiterer Strukturkörper das Volumen des Speichers vergrößert wird, ebenso kann eine Verkleinerung des Speichers in einfacher Weise stattfinden. Schließlich kann ein solcher Speicher auch wieder abgebaut werden.
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Das Speichermedium in dem Speicher für Wärmeenergie gemäß vorliegender Erfindung ist Wasser und/oder eine organische und/oder eine anorganische Substanz mit einer hohen spezifischen Wärmekapazität oder einer hohen Schmelzenthalpie.
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In einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung kann als Speichermedium aber auch ein Salz, insbesondere ein niedrig schmelzendes Phosphat eingesetzt sein. Ein solches niedrigschmelzendes Phosphat mit einem Schmelzpunkt im Bereich von etwa 30 bis 40 °C eignet sich auf Grund seiner hoher Dichte und seiner hohen Schmelzenthalpie sehr gut als Speichermedium.
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Die vorliegende Erfindung kann in einer günstigen Weiterbildung derartig ausgeführt sein, dass zwei Rohre angeordnet sind, wobei das erste Rohr dazu dient dem Speicher Wärmeenergie zuzuführen oder aus dem Speicher Wärmeenergie zu entnehmen, und das zweite Rohr einem Nutzkreislauf zugeordnet ist, der eine Vorrichtung zur Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie versorgt.
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Ein derartiger Speicher kann beispielsweise so betrieben werden, dass durch das erste Rohr ein Medium fließt, das Wärmeenergie aus einer Quelle, beispielsweise einer thermischen Solaranlage, einer Erdwärmesonde, einem Solarpanel, eines thermischen Prozesses oder einer Wärmepumpe in den Speicher für Wärmeenergie einspeist, wobei durch die Einbringung von Wärmeenergie ein Teil des im Speicher befindlichen Speichermediums von einer festen in die flüssige Phase überführt wird.
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Ebenso kann Kälte aus einem Prozess zur Kälteerzeugung oder einer Wärmepumpe genutzt werden, um Wärmeenergie dem Speicher zu entziehen, wobei ein Teil des im Speicher befindlichen Speichermediums von einer flüssigen in die feste Phase überführt wird.
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Das zweite Rohr ist einem Nutzkreislauf zugeordnet, der eine Vorrichtung zur Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie versorgt. Dieses zweite Rohr wird von einem Medium durchströmt, das aus dem Speichermedium beispielsweise Wärmeenergie aufnimmt und diese zu einer Vorrichtung zur Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie transportiert, im vorliegenden Fall beispielsweise zu einer Wärmepumpe, die die aus dem Speicher heraustransportierte Energie nutzt um damit beispielsweise ein Gebäude zu beheizen.
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Auf der Anordnung aus Strukturkörpern kann ein Schacht aufgesetzt sein. Der Schacht kann auch integraler Bestandteil des Speichers sein, diesen also durchdringen. Durch den Schacht kann das Rohr in einfacher Weise aus dem Speicher herausgeführt sein. Insbesondere kann das Rohr einen Vorlauf und ein Rücklauf aufweisen. Durch den Vorlauf wird ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser oder eine Wasseralkohol- bzw. eine Wassersalzmischung durch das Rohr geleitet, wobei es durch den Vorlauf des Rohres dem Speicher zuströmt. Durch den Rücklauf wird das Wärmeträgermedium aus dem Rohr, das im Speicher verlegt ist, heraus geleitet. Der Vorlauf und der Rücklauf stehen beispielsweise mit einer Vorrichtung zur Beheizung oder Kühlung eines Gebäudes oder eines Mediums in Kontakt.
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Der Schacht, der die Zugänglichkeit des Speichers herstellt, kann mit einem Verschluss, beispielsweise in Form eines Deckels, an der Erdoberfläche verschlossen sein.
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Die Befüllung des Speichers mit dem Speichermedium ist durch den Schacht hindurch in einfacher Weise möglich. Auch der Austausch oder die Entnahme des Speichermediums aus dem Speicher kann mit Hilfe des Schachtes ohne großen Aufwand durchgeführt werden.
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Als sehr nutzbringend hat sich in einer Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung herausgestellt, wenn im Speicher ein Sensor angeordnet ist, der Informationen ausgibt über die Temperatur des Speichermediums und/oder die Menge des Speichermediums im Speicher und/oder den Anteil des Speichermediums, das in einer ersten Phase, und/oder den Anteil des Speichermediums, das in einer zweiten Phase vorliegt.
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Es ist auf diese Weise einfach möglich, den Zustand des Speichers hinsichtlich des darin befindlichen Speichermediums und des Energieinhalts im Speicher anzuzeigen und für weitere informationstechnische Verarbeitungen bereitzustellen. Damit lässt sich dann eine Vorrichtung zur Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie, die auf einem solchen Speicher für Wärmeenergie basiert, betreiben und steuern bzw. die Daten können so einer weiteren Datenübertragung oder Verarbeitung zugänglich gemacht werden.
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Die Signale des Sensors werden durch ein Kabel in den Schacht übermittelt, von wo aus sie weitergeleitet werden können.
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Die Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie anzugeben, erfolgt gemäß Anspruch 9.
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Bei der vorliegenden Erfindung wurde als sehr günstig erkannt, wenn vorgesehen ist, dass die Vorrichtung zur Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie wenigstens einen Speicher für Wärmeenergie wie vorstehend beschrieben aufweist. Eine solche Vorrichtung zur Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie ist durch diese Maßnahme wesentlich gegenüber einer solchen nach dem Stand der Technik verbessert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung für ein Gebäude und/oder für ein Medium anzugeben erfolgt gemäß Anspruch 10.
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Eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung für ein Gebäude und/oder für ein Medium ist dann in besonders nutzbringender Weise ausgestaltet, wenn sie eine Vorrichtung zur Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie nach vorstehender Beschreibung aufweist.
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Derartige Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen für ein Gebäude und/oder für ein Medium gemäß vorliegender Erfindung weisen gegenüber dem Stand der Technik eine ganz wesentliche Verbesserung auf.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Figur und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren wie folgt näher beschrieben.
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Hierzu zeigt:
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1 eine schematische seitliche Schnittansicht des Speichers;
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2 eine schematische Aufsicht auf den Speicher;
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3 eine schematische perspektivische Ansicht von gestapelten Strukturkörpern.
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In der 1 ist in einer schematischen seitlichen Schnittansicht der Speicher 1 gezeigt. Der Speicher 1 ist aus einer Vielzahl von Strukturkörpern 2 aufgebaut. Ein Strukturkörper 2 umfasst dabei ein Basisgitter 4, von dem etwa senkrecht Haltelemente 3, die eine konisch Form aufweisen, wegstehen. Die Ausbildung der Haltekörper 3 ist dabei so gewählt, dass diese am Basisgitter 4 einen größeren Querschnitt aufweisen, als an ihrem vom Basisgitter 4 entfernten Ende.
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Jeweils zwei Strukturkörper 2 sind dabei so orientiert, dass die Enden der Halteelemente 3, die vom Basisgitter 4 entfernt sind, aufeinander zuweisen und miteinander in Berührung gebracht und miteinander verbunden sind. In einer besonderen Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist hierzu vorgesehen, dass an den Enden der Halteelemente 3, die vom Basisgitter 4 entfernt sind, Verbindungsvorrichtungen vorgesehen sind, sodass die beiden entsprechenden Enden der Halteelemente 3 von zwei Strukturkörpern 2, 2 verbindbar sind. Es ist so möglich, eine Vielzahl von Strukturkörpern 2 je nach benötigter Bauausführung aneinander anzuordnen und übereinander zu stapeln.
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In den Strukturkörpern 2 ist ein Freiraum 5 vorgegeben, der beim Speicher 1 mit dem Speichermedium, das in der 1 nicht gezeigt ist, zumindest teilweise gefüllt ist. Das Speichermedium im Speicher 1 liegt dabei in zwei Phasen vor, bevorzugt in einer ersten Phase, bei der das Speichermedium flüssig ist, und einer zweiten Phase, bei der das Speichermedium fest ist.
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Ein bestimmter Teil des im Speicher 1 aufgenommenen Speichermediums ist damit flüssig, der Rest entsprechend fest. Es kann sich dabei beispielsweise um Wasser und Eis handeln.
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Im Freiraum 5 der Strukturkörper 2 ist weiterhin ein Rohr 8 aufgenommen, das dazu dient, thermische Energie aus dem Speicher 1 zu entnehmen oder thermische Energie in den Speicher 1 einzuspeisen. Das Rohr 8 ist in einer bevorzugten Ausführung aus vernetztem Polyethylen (PE-X) gebildet. Das Rohr 8 im Freiraum 5 der Strukturkörper 2 stützt sich am Halteelement 3 ab bzw. ist am Halteelemente 3 durch ein in 1 nicht gezeigtes Halteelement befestigt.
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Das Rohr 8 wird durch einen Schacht 9, der auf der Anordnung aus Strukturkörpern 2 aufgesetzt ist, nach außen geführt. Hierzu sind ein Vorlauf 8.1 und ein Rücklauf 8.2 vorgesehen. Durch den Vorlauf 8.1 wird ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser oder eine Wasseralkohol- bzw. eine Wassersalzmischung durch das Rohr 8 geleitet, wobei es durch den Vorlauf 8.1 dem Rohr 8 dem Speicher zuströmt.
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Durch den Rücklauf 8.2 wird das Wärmeträgermedium aus dem Rohr 8, das im Speicher 1 verlegt ist, heraus geleitet. Der Vorlauf 8.1 und der Rücklauf 8.2 stehen beispielsweise mit einer Vorrichtung zur Beheizung oder Kühlung eines Gebäudes oder eines Mediums in Kontakt.
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Der Schacht 9, der die Zugänglichkeit des Speichers 1 herstellt, ist mit einem Verschluss 10, beispielsweise in Form eines Deckels, an der Erdoberfläche 12 verschlossen.
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Im Speicher 1 ist ein Sensor 11, der in der 1 nur schematisch gezeigt ist, etwa mittig angeordnet. Der Sensor 11 kann Informationen bereitstellen beispielsweise hinsichtlich des im Speicher 1 vorliegenden Anteils an Speichermedium in der ersten Phase bzw. in der zweiten Phase oder über die Temperatur des Speichermediums im Speicher 1 und weitere Parameter.
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Die Signale des Sensors 11 werden durch ein Kabel in den Schacht 9 übermittelt, von wo aus sie weiterer Datenübertragung oder Verarbeitung zugänglich gemacht werden.
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Der im Erdboden 13 eingebaute Speicher 1 ist an seiner Außenseite allseitig von einer Dichtungsschicht 6 umgeben. Die Dichtungsschicht 6 ist als Folie, die aus Polymermaterial besteht oder Polymermaterial enthält, gebildet. Vorteilhafterweise ist eine Folie zur Umhüllung des Speichers 1 geeignet, wobei Stöße oder Überlappungen der Folie in einfacher Weise durch Verkleben oder Verschweißen fluiddicht verschließbar sind.
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In der 1 ist schematisch gezeigt, dass am rechten oberen Rand des Speichers 1 eine Wärmeisolationsschicht 7 ausgebildet ist, die als Schicht, die aus Polymerschaum besteht oder einen Polymerschaum enthält, gestaltet ist. Durch diese Wärmeisolationsschicht 7 kann der Speicher 1 in vorteilhafter Weise derart optimiert werden, dass der Wärmeaustausch mit dem Erdreich 13 verringert oder unterbunden wird, sodass die im Speicher 1 gespeicherte Wärmeenergie langzeitig erhalten bleibt.
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In 2 ist in einer schematischen Aufsicht der Speicher 1 gezeigt. Der Speicher 1 ist vorliegend gebildet aus einer Reihe von Strukturkörpern 2, die jeweils ein Basisgitter 4 aufweisen, von denen Halteelemente 3 etwa senkrecht wegstehen. Bei der vorliegenden Ausbildung stehen vom Basisgitter 4 25 Halteelemente etwa senkrecht vom Basisgitter 4 weg.
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Im Freiraum 5 zwischen den Halteelementen 3 des Strukturkörpers 2 ist ein Rohr 8 aufgenommen. Das Rohr 8 endet im Schacht 9 mit einem Vorlauf 8.1 und einem Rücklauf 8.2. Das Rohr 8 stützt sich an den Halteelementen 3 der Strukturkörper 2 ab.
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In einer anderen Ausführungsart der vorliegenden Erfindung sind an den Halteelementen 3 spezielle Befestigungsvorrichtungen vorgesehen, die das Rohr 8 aufnehmen und fixieren.
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Der Speicher 1 ist von einem Dichtungselement 6 an allen Seiten umgeben.
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In 3 ist in einer schematischen perspektivischen Ansicht eine Stapelung von Strukturkörpern 2 gezeigt, wobei jeweils zwei Strukturkörper 2, 2 derartig gestapelt sind, dass die von dem Basisgitter 4 des Strukturkörpers 2 wegstehenden Halteelemente 3 an ihren Enden, die vom Basisgitter 4 entfernt sind, aneinander zu liegen kommen. Durch die Stapelung der ausgeführten Art, in der vorliegenden 3 in vierfacher Weise, kommen entsprechend auch Basisgitter 4 der Strukturkörper 2 aufeinander zuweisend zu liegen.
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In 3 ist weiterhin erkennbar, dass zwischen den Halteelementen 3 der Strukturkörper 2 entsprechende Freiräume 5 vorgesehen sind, die zur Aufnahme des Speichermediums und zur Anordnung des Rohres 8 dienen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Speicher
- 2
- Stukturkörper
- 3
- Halteelement
- 4
- Basisgitter
- 5
- Freiraum
- 6
- Dichtungselement
- 7
- Wärmeisolationsschicht
- 8
- Rohr
- 8‘
- Rohr
- 8.1
- Vorlauf
- 8.2
- Rücklauf
- 9 Sc
- hacht
- 10
- Verschluss
- 11
- Sensor
- 12
- Erdoberfläche
- 13
- Erdboden
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010016295 U1 [0016, 0017]
