DE2020211C3

DE2020211C3 - Thermal storage device operating with liquid thermal storage medium

Info

Publication number: DE2020211C3
Application number: DE19702020211
Authority: DE
Inventors: Peter 5870 Hemer Nied
Original assignee: Küppersbusch AG, 4650 Gelsenkirchen
Filing date: 1970-04-25
Publication date: 1978-02-09

Description

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Die Erfindung betrifft eine mit flüssigem Wärmespeichermittel arbeitende Wärmespeichervorrichtung, bestehend aus einem zum Teil wärmedämmenden Gehäuse, einem darin angeordneten Speicherbehälter, in dessen unterem Bereich eine Heizvorrichtung angeordnet ist, und bestehend aus einem zwischen einer Seitenwand des Gehäuses und einer Seite des Speicherbehälters verlaufenden Luftkonvektionsschacht mit am oberen Gehäuseende angeordneten Luftaustritt.The invention relates to a heat storage device operating with liquid heat storage means, consisting of a partially thermally insulating housing, a storage container arranged in it, in the lower region of which a heating device is arranged, and consisting of one between a side wall of the housing and one side of the storage container extending air convection shaft with air outlet located at the upper end of the housing.

Bei einer bekannten Wärmespeichervorrichtung dieser Art (deutsche Offenlegungsschrift 1927 714) befindet sich in einem Gehäuse ein teilweise mit öl gefüllter, evakuierter Speicherbehälter, der bis auf die der Frontseite des Gehäuses zugewandte Seitenfläche ringsum wärmeisoliert ist. Zwischen dieser Seitenfläche und der Frontseite ist ein Konvektionsschacht gebildet, durch den eine stetige Wärmeentladung des Speicherbehälters stattfindet. Wird eine derart aufgebaute Wärmespeichervorrichtung zur Beheizung eines Raumes verwendet, dann ergeben sich Schwierigkeiten, weil die abgegebene Wärmemenge bei voll aufgeladenem wesentlich größer als bei weitgehend entladenem Wärmespeicher ist, der Wärmebedarf des Raumes jedoch annähernd gleich bleibt. Eine Einrichtung zur Steuerung der Wärmeabgabe ist dabei nicht vorgesehen.In a known heat storage device of this type (German Offenlegungsschrift 1927 714) there is a partially oil-filled, evacuated storage container in a housing, which except for the side face facing the front of the housing is thermally insulated all around. Between this A convection shaft is formed on the side surface and the front, through which a steady heat discharge of the storage tank takes place. Is a heat storage device constructed in this way for heating If a room is used, difficulties arise because of the amount of heat given off with a fully charged heat storage tank is significantly greater than with a largely discharged heat storage tank, the heat requirement of the room remains approximately the same. A device for controlling the heat output is not provided.

Eine andere bekannte Wärmespeichervorrichtung besteht aus einem allseitig wärmegedämmten Warmwasserspeicherbehälter, an dessen Frontseite ein senkrecht im Schwerkraftumlauf zu durchströmender Heizkörper angeordnet ist. Der Zulauf von warmem Wasser zum Heizkörper wird dabei durch ein Ventil gesteuert, das bei fallender Raumtemperatur öffnet. Bei diesem Aufbau wird somit der gesamte Wärmebedarf des zu beheizenden Raumes über den Heizkörper gedeckt, der dementsprechend groß bemessen sein muß.Another known heat storage device consists of a hot water storage tank that is thermally insulated on all sides, a radiator through which the gravity circulates vertically is arranged on its front side. The inflow of warm Water to the radiator is controlled by a valve that opens when the room temperature drops. With this structure, the entire heat requirement of the room to be heated is therefore via the radiator covered, which must be dimensioned accordingly large.

Es ist auch bekannt, einen zentralen, vollkommen wärmeisolierten, wassergefüllten Speicherkessel in einem Kellerraum vorzusehen, von dem über eine Pumpe unmittelbar uus erwiimiie Wusst/i Zu Heizkörpern in den einzelnen Wohnräumen gefördert wird. Hierbei ist jedoch die vom Speicherkessel abgegebene Wärmemenge nicht für die Beheizung der Wohnräume ausnutzbar, und infolge der Schwerkraftwukung fließt das abgekühlte Wasser aus den höherliegenden Heizkörpern selbsttätig zurück in den Speicherkessel und dementsprechend erwärmtes Wasser zu den Heizkörpern, selbst wenn die Pumpe stillsteht.It is also known to have a central, fully thermally insulated, water-filled storage tank in to provide a basement room, of which uus can be obtained directly via a pump is promoted in the individual living spaces. Here, however, is the one discharged from the storage tank Amount of heat cannot be used for heating the living space, and as a result of the force of gravity the cooled water flows automatically from the higher-lying radiators back into the Storage boiler and, accordingly, heated water to the radiators, even if the pump stands still.

Ferner ist es auch bekannt, bei Hochtemperaturspeichern, deren Speichermittel auf mehr als 100° C aufgeheizt wird, zur Vermeidung einer Überhitzung des den äußeren Raumheizkörpern zugeführten Wassers einen Wärmetauscher vorzusehen, der eine Trennung zwischen dem primären und dem sekundären Heizkreis bewirkt. Damit ist jedoch im Vergleich zu einer üblichen Warmwasserspeicherheizanlage der vorher angegebenen Art nur eine Änderung des Wärmeübergangs vom Wärmespeicher zu den Raumheizkörpern erreicht, ohne die Probleme der selbsttätigen Entladung zu beseitigen.Furthermore, it is also known, in the case of high-temperature storage tanks, whose storage means are set to more than 100.degree is heated, in order to avoid overheating of the water supplied to the external space radiators to provide a heat exchanger that provides a separation between the primary and the secondary Heating circuit causes. However, this is compared to a conventional hot water storage heating system previously specified type only a change in the heat transfer from the heat storage to the space heaters achieved without eliminating the problems of self-discharge.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmespeichervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit geringem konstruktivem Aufwand ein zusätzlicher, geregelter Wärmeentzug möglich ist.The object of the invention is to provide a heat storage device of the type mentioned at the outset create, in which an additional, regulated heat extraction is possible with little construction effort is.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß das Speichermittel Wasser ist und daß im unteren Teil des Luftkonvektionsschachtes ein Wärmeaustauscher angeordnet ist, der durch eine Vorlaufleitung mit dem oberen Ende und durch eine Rücklaufleitung mit dem unteren Ende des Speicherbehälters verbunden ist, wobei in der Vorlaufleitung eine von einem Raumtemperaturfühler gesteuerte Umwälzpumpe angeordnet ist.The solution to this problem is, according to the invention, that the storage medium is water and that a heat exchanger is arranged in the lower part of the air convection shaft, which is through a Flow line to the upper end and through a return line to the lower end of the storage tank is connected, with one controlled by a room temperature sensor in the flow line Circulation pump is arranged.

Durch die Anordnung des Wärmeaustauschers im unteren Teil des Luftkonvektionsschachtes und damit im unteren Bereich des Speicherbehälters befindet sich das im Wärmetauscher abgekühlte Wasser bereits an der tiefsten Stelle des Wasserkreislaufs, so daß deshalb ein Schwerkraftumlauf mit der damit verbundenen ungesteuerten Entladung von vornherein unterbunden ist. Dadurch erfolgt zunächst nur eine durch den nicht wärmeisolierten Teil des Speicherbehälters bestimmte Grundentladung, die bei voll aufgeheiztem Speichermittel kleiner als der für die Beheizung des entsprechenden Raumes erforderliche Wärmebedarf gewählt wird. Erst bei zusätzlichem Wärmebedarf wird durch die Pumpe dem Wärmetauscher warmes Wasser aus dem oberen Teil des Speicherbehälters zugeführt und dadurch die wärmeabgebende Fläche wesentlich vergrößert. Hierbei wird durch die tiefe Anordnung des Wärmeaustauschers ein erhöhter Auftrieb mit einer dementsprechenden Steigung des Wärmeentzuges erreicht, so daß ein schneller Ausgleich der Raumtemperatur erfolgt und die Pumpe wieder abschaltet.Due to the arrangement of the heat exchanger in the lower part of the air convection shaft and thus The water cooled in the heat exchanger is located in the lower area of the storage tank already at the lowest point of the water cycle, so that there is therefore a gravity circulation with it associated uncontrolled discharge is prevented from the outset. This only takes place initially a basic discharge determined by the non-heat-insulated part of the storage tank, which occurs in fully heated storage medium is smaller than that required for heating the corresponding room Heat demand is selected. The pump only activates the heat exchanger when additional heat is required warm water is supplied from the upper part of the storage tank and thereby the heat emitting Area significantly enlarged. This is due to the deep arrangement of the heat exchanger an increased buoyancy with a corresponding increase in heat extraction is achieved, see above that a quick equalization of the room temperature takes place and the pump switches off again.

In den F i g. 1 und 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher dargestellt.In the F i g. 1 and 2 of the drawing, an embodiment of the invention is shown in more detail.

Fig. I zeigt einen Wasserspeicher im Querschnitt von vorn gesehen,Fig. I shows a water reservoir in cross section seen from the front,

F i g. 2 einen Querschnitt von der Seite gesehen.F i g. 2 is a cross-section seen from the side.

Das Speichergerät besteht aus einem Speicherbehälter 1 mit einer Wasserfüllung und einer den Speicherbehälter an allen Seiten mit Ausnahme der Unter- und Vorderseite 2 umgebenden Wärmedämmung 3. Am höchsten Punkt des Behälters befindet sich eine Voriaiifleiiung4, die mii Bohrungen 5 ver-The storage device consists of a storage container 1 with a water filling and one the Storage tank on all sides with the exception of the lower and front 2 surrounding thermal insulation 3. At the highest point of the container there is a preliminary line 4 with holes 5

sehen ist, über die das Wasser in die Leitung einströmen kann. Unter dem Behälter ist eine Rücklaufleitung 6 vorgesehen, die gleichfalls Bohrungen? aufweist, über die das Wasser in den Speiche) behälter 1 zurückfließen kann. Vor- und Rücklauflcitungen verlaufen über die gesamte Länge des Behälters und sind über einen nach unten verlaufenden Teil 8 der Vorlaufleitung, eine Umwälzpumpe 9 und einen Wärmeaustauscher 10 miteinander verbunden. Unten im Behälter ist. eine elektrische Heizung 11 vorgesehen und darüber eine Temperaturregeleinrichtung 12, die die Aufladung des Wasserspeichers steuert. Ein Ausdehnungsgefäß 13 fängt die Volumenvergrößerung des Wassers beim Aufheizen auf. Der vordere Teil des Gerätes (vgl. F i g. 2) ist so ausgebildet, daß zwischen Speicherbehälter und Vorderseite 2 ein Konvektionsschacht 14 entsteht, der eine Einlaßöffnung 15 und eine Auslaßöffnung 16 aufweist. In der Nähe der Einlaßöffnung 15 ist der Wärmeaustauscher 10 angeordnet. aocan be seen through which the water flows into the pipe can. A return line 6 is provided under the container, which also has holes? having, via which the water can flow back into the spoke container 1. Forward and return lines run over the entire length of the container and are over a downward part 8 of the Flow line, a circulation pump 9 and a heat exchanger 10 are connected to one another. Below is in the container. an electrical heater 11 is provided and a temperature control device above it 12, which controls the charging of the water storage tank. An expansion vessel 13 catches the increase in volume of the water as it heats up. The front part of the device (see FIG. F i g. 2) is designed so that A convection shaft 14 is formed between the storage container and the front side 2, which has an inlet opening 15 and an outlet opening 16. In the vicinity of the inlet opening 15 is the heat exchanger 10 arranged. ao

Die Funktion der eben beschriebenen Raumheizungseinrichtung ist folgende: Durch den Einbau der Heizung an der tiefsten Stelle des Behälters 1 wird das gesamte Wasservolunien gleichmäßig aufgeheizt. Dies geschieht vorteilhaft mit Strom verbilligten Tarifes, also während der Macht- bzw. der Mittagsstunden. Während dieses Vorgangs bleibt der Wärmeaustauscher 10 kalt, da der Vorlauf oben angeordnet ist und die Verbindungsleitung als abgeknickte Vorlaufleitung 8 nach unten verläuft, also entgegen der Richtung des natürlichen Umlaufs. Duich die Temperaturregeleinrichtung 12 wird das Wasser vollständig auf die geplante Aufladetemperatur gebracht.The function of the space heating device just described is as follows: By installing the heater at the lowest point of the container 1 is the entire volume of water is heated evenly. This is done advantageously with electricity at a reduced tariff, so during the power or midday hours. The heat exchanger remains in place during this process 10 cold, because the flow is at the top and the connecting line is a kinked flow line 8 runs downwards, i.e. counter to the direction of the natural circulation. Duich the temperature control device 12 the water is fully brought to the planned charging temperature.

Der gewünschte geregelte Entladevorgang setzt erst ein, wenn die Pumpe 9 von einem nicht dargestellten Raumtemperaturthermostaten in Gang gesetzt wird und Wasser aus dem Oberteil des Speicherbehälters in den Wärmeaustauscher 10 fördert. Durch Konvektion der dort erwärmten Raumluft im Konvektionsschacht 14 wird die Wärme dem Raum zugeführt. Beim Erreichen der gewünschten Raumtemperatur wird über den Thermostaten die Pumpe stillgesetzt und die Speicherentladung wirksam unterbrochen. Bei dieser Anordnung können Auf- und Entladung auch gleichzeitig vor sich gehen.The desired regulated discharging process does not begin until the pump 9 is replaced by a not shown Room temperature thermostat is set in motion and promotes water from the upper part of the storage tank into the heat exchanger 10. By convection of the heated room air there in the convection shaft 14, the heat is the Space supplied. When the desired room temperature is reached, the Pump stopped and storage tank discharge effectively interrupted. With this arrangement you can Charging and discharging also go on at the same time.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Thermal storage device operating with liquid thermal storage medium, consisting of a partly heat-insulating housing, a storage container arranged therein, in which lower area a heating device is arranged, and consisting of one between a Side wall of the housing and one side of the storage container running air convection shaft with air outlet arranged at the upper end of the housing, characterized in that that the storage medium is water and that in the lower TeU of the air convection shaft (14) a heat exchanger (10) is arranged, which through a flow line (4) with the upper End and connected by a return line (6) to the lower end of the storage container (1) is, with a circulation pump controlled by a room temperature sensor in the flow line (4) (9) is arranged.