DE2925782A1

DE2925782A1 - Heat energy storage system - uses heating oil in storage tank

Info

Publication number: DE2925782A1
Application number: DE19792925782
Authority: DE
Inventors: Eugen Jaeckle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-26
Filing date: 1979-06-26
Publication date: 1981-01-15

Abstract

The heat-energy storage system uses a liquid medium in a storage tank, heated by a heat-exchanger in the latter. The heat in the medium is used for heating water for central heating or washing. The tank is a heating oil tank (2), the oil being used as the medium (19). The heat-exchanger can be a finned coil tube (15), changed over so as to accomodate either the heating medium or that to be heated. The tube can be a direct heat-exchanger, or an indirect one, accomodating the two media in separate cycles.

Description

Vorrichtung zur Speicherung von Wärmeenergie Device for storing thermal energy

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Speicherung von Wärmeenergie, bestehend aus sinem in einem Spsichertank vorhandenen flüssigen medium, das durch im Speichertank angeordnete Wärmetauscher aufheizbar ist und weitere Vorrichtungen vorgesehen sind, welche die im medium gespsicherts Wärmeenergie zur Aufheizung von Heiz- oder Brauchwasssr verwenden.The invention relates to a device for storing Thermal energy, consisting of a liquid medium in a storage tank, which can be heated by a heat exchanger arranged in the storage tank and other devices are provided, which are stored in the medium thermal energy to heat up Use heating or hot water.

Das Einsatzgebiet der vorlisgenden Erfindung bezisht sich auf die energiesparende Aufheizung von Brauch- und Heizwasser für den Hausbsdarf.The field of application of the present invention relates to the energy-saving heating of service and heating water for household needs.

Für die energiesparende Aufheizung von Heiz- oder Brauchwasser sind bisher mehrere Systeme bekannt geworden Ein erstes System verwendet Sonnenkollektoren, bei denen allerdings wegen der tages- und jahreszeitlichen Schwankung der Sonneneinstrahlung ein relativ groß dimensionierter Wasserspeicher vorhanden sein muß, um auch in Zeiten mangelnde oder fehlender Sonneneinstrahlung genügend aufgeheiztes Heiz- oder Brauchwasser bereitzustellen.For the energy-saving heating of heating or service water several systems have become known so far A first system uses solar collectors, where, however, because of the daily and seasonal fluctuations in solar radiation a relatively large water storage tank must be available, even at times Insufficient or absent solar radiation, enough heated heating or service water provide.

Ein anderes System verwendet Wärmspumpen, entweder in Verbindung mit Sonnenkollektoren oder ohne Sonnenkollektoren.Another system uses heat pumps, either in link with solar panels or without solar panels.

Stets ist es wünschenswert, einen Wärmespeicher großer Wärmekapazität zu haben, um kurzfristig anfallende, etwa nicht benötigte aufgefangene Wärmeenergie in diesem Wärmespeicher aufzuspeichern. Insbesonders kann neben der Aufheizung des Wärmespeichers durch Sonnenkollektoren oder durch Wärmepumpen auch eins Aufheizung durch das Hausabwasser in Frage kommen.It is always desirable to have a heat accumulator with a large heat capacity to have short-term accumulating, possibly unnecessary thermal energy to be stored in this heat accumulator. In particular, in addition to heating up the Heat storage through solar collectors or through heat pumps also one heating come into question through domestic sewage.

Bei den bisher bekannten Systemen war ss erforderlich, einen relativ großen, teuren und gut isolierten Wassertank im Keller des Hauses aufzustellen, was mit erheblichen Kosten und Raumbedarf verbunden ist. Die Füllung eines solchen Wärmespeichers ist außerdem nicht entnehmbar und muß dauernd darin aufbewahrt werden, was einen zusätzlichen Verlust darstellt.In the systems known up to now, ss was required, one relative to set up a large, expensive and well-insulated water tank in the basement of the house, which is associated with considerable costs and space requirements. The filling of such a The heat accumulator is also not removable and must be kept in it permanently, which is an additional loss.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ss, eine Vorrichtung zur Speicherung von Wärmeenergie der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ein einfacher, kostengünstiger und praktisch keinen Raumbedarf beanspruchender uIärmespeicher geschaffen wird, der die gleichen Aufgaben erfüllt wie die bisher bekannten teuren und raumgreifenden Wärmespeicher.The object of the present invention is to provide a storage device of thermal energy of the type mentioned above in such a way that a simple, more cost-effective and practically no space-consuming uIärmespeicher created that fulfills the same tasks as the previously known expensive and expansive ones Heat storage.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Speichertank als an sich bekannter Heizöltank ausgebildet ist, dessen Heizöl das medium zur Speicherung der Wärmeenergie ist.To solve the problem, the invention is characterized in that that the storage tank is designed as a known heating oil tank, its heating oil is the medium for storing heat energy.

Wesentliches merkmal der vorliegenden Erfindung ist also, daß erfindungsgemäß ein separater Speichertank entfallen kann und daß stattdessen als Speichertank der bereits in Haushalten mit Ölheizung vorhandene Heizöltank verwendet wird. Es ergibt sich hiermit wesentliche Kosteneinsparung, weil sin Heizöltank bereits schon vorhanden ist und die Kosten für einen separaten Speichertank entfallen können.An essential feature of the present invention is that according to the invention a separate storage tank can be omitted and that instead as the storage tank Heating oil tanks already in use in households with oil heating. It results This results in significant cost savings because the heating oil tank is already in place and the costs for a separate storage tank can be omitted.

Hierbei ist es gleichgültig, ob der Heizöltank als Kellertank oder als Erdtank ausgebildet ist. Das in herkömmlichen Heizöltanks enthaltene Heizöl (in mengen zwischen 5000 bis 15000 Litern) besitzt eine derartig hohe Wärmekapazität - die wesentlich höher ist als das Wasser in herkömmlichen Speichertanks - , daß es auf eine gute Wärmeisolierung nicht besonders ankommt. man kann zwar - um den Wirkungsgrad zu verbessern - den als Kellertank ausgebildeten Heizöltank noch zusätzlich mit einem Isoliermantel umgeben.It does not matter whether the heating oil tank is used as a basement tank or is designed as an underground tank. The heating oil contained in conventional heating oil tanks (in quantities between 5000 and 15000 liters) has such a high heat capacity - which is much higher than the water in conventional storage tanks - that good thermal insulation is not particularly important. you can - around the To improve efficiency - the heating oil tank designed as a basement tank in addition surrounded by an insulating jacket.

Außerdem ist es möglich, das Kellerlager, d.h. also den Lagerraum,in dem der Heizöltank aufgestellt ist, zus-ätzlich ebenfalls noch zu isolieren.It is also possible to store the basement, i.e. the storage room, in where the heating oil tank is set up, also has to be additionally insulated.

Die Verwendung von Erdtanks ist aber genauso gut möglich, insbesondere angesichts der Tatsache, daß die Erdtanks in der Regel doppelwandig ausgebildet sind und hierdurch schon eine gute Wärmeisolation gegeben ist.The use of underground tanks is just as possible, in particular in view of the fact that the underground tanks are usually double-walled and this already provides good thermal insulation.

Um die herkömmlichen Haushalts-Heizöltanks als Speichertank umzugestalten, ist es erforderlich, einen Wärmetauscher in den Heizöltank einzubringen. Um hier eine kostengünstige Umrüstmöglichkeit zu schaffen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Wärmetauscher durch den Einfüllstutzen des Heizöltanks eingebracht wird, so daß ein Umbauen oder Umrüsten des Heizöltanks durch Einschneiden eines Lochs vermieden wird. Sofern der Hsizöltank ein Ein-mann-Loch aufweist, kann durch dieses Loch der Wärmetauscher eingebracht werden.In order to redesign the conventional household heating oil tanks as storage tanks, it is necessary to install a heat exchanger in the heating oil tank. Around Here To create an inexpensive conversion option, it is provided according to the invention that the heat exchanger is inserted through the filler neck of the heating oil tank, so that a rebuilding or retrofitting of the fuel oil tank by cutting a hole is avoided. If the Hsizöltank has a one-man-hole, this can Hole of the heat exchanger are introduced.

Nachdem die Einfüllöffnungen meistens relativ klein sind, ist es srforderlich, den Wärmetauscher auch entsprechend klein auszubilden. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Wärmstauscher als einfacher verripptes Schlauch ausgebildet ist, der dann in einer Länge von beispielsweise 20 metern als geschlossene Schleife in die Einfüllöffnung des Heizöltanks eingebracht wird. Der verrippte Schlauch wird dann entsprechend seinem material in der Heizölflüssigkeit untergehen oder auf dieser schwimmen.Since the filling openings are usually relatively small, it is necessary to to make the heat exchanger correspondingly small. For this purpose it is according to the invention provided that the heat exchanger is designed as a simple ribbed hose which is then in a length of, for example, 20 meters as a closed loop is introduced into the filler opening of the heating oil tank. The ribbed hose will Then, depending on its material, submerge in the heating oil liquid or on it swim.

Bevorzugt wird es hierbei, wenn ein öIrssistenter, verrippter Kunststoffschlauch verwendet wird, der dann einfach auf dem Heizölspiegel des Heizöltanks schwimmt. Es wird hierbei sowohl die im Heizöltank enthaltene Luft als auch das Heizöl selbst aufgeheizt.It is preferred here if an oil-resistant, ribbed plastic hose is used, which then simply floats on the heating oil level of the heating oil tank. Both the air contained in the heating oil tank and the heating oil itself are used heated up.

Der als Schlauch ausgebildete Wärmetauscher kann verschieden ausgebildet sein.The heat exchanger designed as a hose can be designed in different ways be.

In einer ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß der Schlauch als direkter Wärmetauscher ausgebildet ist, d.h.In a first embodiment it is provided that the hose is designed as a direct heat exchanger, i.e.

in der Zeit der Aufheizung des Hsizöl fließt durch den Schlauch das Heizmedium, das beispielsweise reines Wasser ist, das durch Sonnenkollektoren oder durch sonstige Wärmeenergiequellen aufgeheizt wird. In Zeiten der Wärmeabgabe wird dann die Zufuhr zum Wärmetauscher umgestellt, so daß jetzt durch den Schlauch das Brauch- oder Heizwasser durchgeschickt wird, wobei sich das kalte Brauch- oder Heizwasser beim Durchfließen durch den Schlauch durch das den Schlauch umgebende, aufgeheizte Heizöl aufwärmt. Je nach Energiebedarf und Bereitstellung der Heizenergie kann dann von Heizbetrieb auf Nutzbetrieb umgestellt werden.while the Hsizöl is heating up, the hose flows through the Heating medium, which is for example pure water that is produced by solar panels or is heated by other heat energy sources. In times of heat dissipation then switched the supply to the heat exchanger, so that now through the hose the Service or heating water is sent through, with the cold service or heating water when flowing through the hose through the heated one surrounding the hose Heating up heating oil. Depending on the energy requirement and the provision of heating energy, then can be switched from heating mode to utility mode.

In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß der Schlauch als indirekter Wärmeaustauscher ausgebildet ist. Der Schlauch kann beispielsweise mit Doppelkammern ausgerüstet sein, wobei durch die eine Kammer das Heizmedium fließt und durch die andere Kammer (evtl. im Gegenstrom) das aufzuheizende medium (Hsiz- oder Brauchwasser).In a second embodiment of the present invention it is provided that the hose is designed as an indirect heat exchanger. Of the Hose can for example be equipped with double chambers, whereby the heating medium flows through one chamber and the other chamber (possibly in countercurrent) the medium to be heated (Hsiz or industrial water).

In einer dritten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß getrennte Schläuche in den Heizöltank eingebracht werden, von denen jeder Schlauch als getrennter direkter Wärmetauscher fungiert. Durch den einen Schlauch fließt dann das Heizmedium und durch den anderen Schlauch fließt dann das aufzuheizende medium (Heiz- oder Brauchwasser).In a third embodiment it is provided that separate Hoses are introduced into the heating oil tank, each hose as a separate one direct heat exchanger acts. The heating medium then flows through one hose and the medium to be heated then flows through the other hose (heating or Domestic water).

Ebenso ist es möglich, zur Erhöhung des Wirkungegrades des Speichertanks auch die einer Leckanzeige zugeordnete Leckflüssigkeit im Doppelmantel des Heizöltanks zur Aufheizung heranzuziehen.It is also possible to increase the efficiency of the storage tank also the leakage fluid assigned to a leak indicator in the double jacket of the heating oil tank to use for heating.

Der Erfindungsgedanke der vorliegenden Erfindung bezieht sich nicht nur auf den Gegenstand dar einzelnen Patentansprüche, sondern auch auf die Kombination dar Patentansprüche untereinander.The inventive concept of the present invention is not related only to the subject matter of the individual claims, but also to the combination represent claims among themselves.

Die Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere Vortsile und Merkmals der Erfindung hervor.The invention will now be described in greater detail on the basis of several exemplary embodiments explained. In this connection, further advantages are derived from the drawings and their description and feature of the invention.

Es zeigen: Fig. 1 schematisiert gezeichnete Darstellung eines Heizkreislaufes zur Herstellung von Hsiz- oder Brauchwasser mit dem erfindungsgemäßen Heizöltank; Fig. 2 zweites Ausführungsbeispiel; Fig. 3 schematisiert gezeichnete Seitenansicht eines verrippten Kunststoffschlauches, wie er als direkter oder indirekter Wärmetauscher im Heizöltank verwendet wird.They show: FIG. 1 a schematically drawn representation of a heating circuit for the production of Hsiz or service water with the heating oil tank according to the invention; Fig. 2 second embodiment; 3 schematically drawn side view a ribbed plastic hose, as used as a direct or indirect heat exchanger is used in the heating oil tank.

In Fig. 1 ist in ganz schematischer Form sin Kreislauf zur Aufheizung des Heizöltanks 2 und zur Abführung der im Heizöltank 2 gespeicherten Wärme in einen Brauch- oder Heizwasserkreislauf gezeigt. Es sind hierbei technische Einzelheiten, wie Bypassventile, Thermostate und andere Einzelheiten fortgelassen.In Fig. 1 is a very schematic form sin circuit for heating of the heating oil tank 2 and for dissipating the heat stored in the heating oil tank 2 into one Service or heating water circuit shown. There are technical details, such as bypass valves, thermostats and other details are omitted.

Die Aufheizung des im Heizöltank 2 befindlichen Heizöls 19 erfolgt im gezeichneten Ausführungsbeispiel durch hintereinandergeschaltete Sonnenkollektoren 1. Das von den Sonnenkollektoren aufgeheizte Wasser wird über die Leitungen 7,8 sinem im Heizöltank 2 eingebrachten ersten Wärmetauscher 5 zugeführt. Der Wärmetauscher 5 heizt das Heizöl 19 auf.The heating oil 19 located in the heating oil tank 2 is heated in the illustrated embodiment by series-connected solar panels 1. The water heated by the solar collectors is via the lines 7,8 sinem in the heating oil tank 2 introduced first heat exchanger 5 supplied. The heat exchanger 5 heats the heating oil 19.

In schematisierter Form ist gezeigt, daß im Heizöltank in herkömmlicher Weise ein Absaugstutzen zum Absaugen des Heizöles mit einer daran angeschlossenen Pumpe 3 angeordnet ist, die das mittels der Pumpe 3 geförderte Heizöl über die Lsitung 4 einem nicht gezeichneten Brenner zuführt.It is shown in schematic form that in the conventional heating oil tank Way, a suction nozzle for sucking off the heating oil with one connected to it Pump 3 is arranged, which feeds the fuel oil by means of the pump 3 via the Lsitung 4 supplies a burner, not shown.

Die Entnahme der im Heizöltank 2 gespeicherten Wärme erfolgt über einen zweiten Wärmetauscher 6, der werkstoffeinstückig oder werkstoffzwei-stückig mit dem ersten Wärmetauscher 5 verbunden ist. Der erstgenannte Fall bezieht sich darauf, daß sin Doppelkammerschlauch verwendet wird, in dem die beiden Wärmetauscher 5,6 untergebracht sind, und der zweitgenannte Fall bezieht sich darauf, daß zwei getrennte Schläuche - wie in Fig. 1 dargestellt - vorgesehen sind.The heat stored in the heating oil tank 2 is removed via a second heat exchanger 6, the one-piece or two-piece material is connected to the first heat exchanger 5. The former case relates ensure that sin double-chamber hose is used in which the two heat exchangers 5,6 are accommodated, and the second case refers to the fact that two separate hoses - as shown in Fig. 1 - are provided.

Über die Leitung 11 wird das aufzuheizende Heiz- oder Brauchwasser in den Inärmetauscher 6 geschickt und verläßt diesen über die Pumpe 9 und die Leitung 10.The heating or service water to be heated is supplied via line 11 sent into the primary exchanger 6 and leaves it via the pump 9 and the line 10.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ersichtlich ist, daß ein dirsktsr Wärmetauscher 14 vorgesehen ist, der über die Einfüllöffnung 18 in den Heizöltank 2 eingebracht ist. Der Wärmetauscher 14 besteht aus einem Schlauch 15, der beispielsweise wie der in Fig. 3 gezeichnete Schlauch 16 ausgebildet sein kann.Fig. 2 shows a further embodiment in which can be seen is that a direct heat exchanger 14 is provided, which is over the filling opening 18 is introduced into the heating oil tank 2. The heat exchanger 14 consists of a hose 15, which can be designed, for example, like the hose 16 shown in FIG. 3 can.

In der Aufheizphase wird das Zweiwegeventil 13 so geschaltet, daß das von den Sonnenkollektoren 1 über die Leitungen 7,8 kommende Wasser über die Leitungen 20,21 den Wärmetauscher 14 durchströmt.In the heating phase, the two-way valve 13 is switched so that that the water coming from the solar panels 1 via the lines 7, 8 via the Lines 20, 21 flow through the heat exchanger 14.

Für die Entnahmephase wird das Zweiwegeventil 13 umgeschaltet und das Wasser wird über die Leitungen 20,11 und 21,10 der Warmwasserversorgung 12 des Hauses oder einem Heizkreis zugeführt.For the withdrawal phase, the two-way valve 13 is switched over and the water is via the lines 20, 11 and 21, 10 of the hot water supply 12 of the House or a heating circuit.

Wie schon oben ausgeführt, kann der Wärmetauscher Rippen 17 zur Erhöhung der Wärmeabgabe und -Aufnahme aufweisen. Die Größe der Rippen richtet sich nach dem Durchmesser der Einfüllöffnung 18. Hierbei kann es vorgssehen sein, daß bei der Wahl eines Kunststoffschlauches die Rippen 17 elastisch ausgebildet sind, damit diese bsim Einstecken des Schlauches 16 durch die Einfüllöffnung 18 sich elastisch zurückbiegen.As already stated above, the heat exchanger can increase ribs 17 the heat dissipation and absorption. The size of the ribs depends on the diameter of the filling opening 18. It can be provided that at the choice of a plastic tube, the ribs 17 are elastic so that this bsim inserting the hose 16 through the filling opening 18 is elastic bend back.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Device for storing Thermal energy, consisting of a liquid medium present in a storage tank, which can be heated by a heat exchanger arranged in the storage tank and other devices are provided, which the stored in the medium thermal energy to heat up Use heating or domestic hot water so that it is possible to use the storage tank is designed as a known Hsizöltank (2), its heating oil (19) is the medium for storing heat energy.

2. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k 8 n n z e i c n e t that the heat exchanger (5, 6 or 15) placed in the heating oil tank (2) consists of a ribbed hose (15, 16) which can be switched to either the heating medium for heating the heating oil (19) or the medium to be heated.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the hose (15, 16) is designed as a direct heat exchanger (14) is.

4. Apparatus according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the hose (15, 16) is designed as an indirect heat exchanger (5, 6) which contains the heating medium and the medium to be heated in separate circuits.

5. Device according to one of claims 1 to 4, d a d u r c h g e it is not indicated that the hose (15, 16) through the filling opening (18) for the heating oil (19) is introduced into the heating oil tank (2).

6. Device according to one of claims 1 to 5, d a d u r c h g e k e n n 2 8 i c h n e t that the hose (15, 16) is made of an oil-resistant plastic that floats on the heating oil level in the Ffeizol tank (2).

7th Device according to one of Claims 1 to 6, d a d u r c h g e k 8 n n z e i c h n e t that the liquid of the leak indicator of the heating oil tank also acts as a heat storage medium serves.