DE29723274U1

DE29723274U1 - Wärmespeicher

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Publication number: DE29723274U1
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Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2007-03-06

Description

PATENT- UND RECHTSANWALTSSOZIETÄT Patentanwalt Dipl.-Ing. H. Schmitt

\&Lgr; &Agr;&Tgr;&Tgr;&Ggr;^&Tgr;-&Pgr;&eegr;&Ogr; St TirVoTCC Patentanwalt Dipl.-Ing. W. Maucher

, MAUtHbK ÖL· tfUKJbb _Patent. _und Rechtsanwalt H. Börjes-Pestalozza

Dreikönigstraße 13
Hermann Isenmann D-79102 Freiburg i. Br.

Dochbach 16

77719 Steinach Pw⁰" $? ffi ?S £ S

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linsen; Akie &diams; Bitte stets angebea

G 98 240 M

Gu/ck/ne Wärmespeicher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmespeicher mit einem Flüssigkeits-Behälter, der zumindest einen Flüssigkeitszulauf sowie einen Flüssigkeitsablauf aufweist, wobei der Flüssigkeitszulauf in ein den Behälter etwa vertikal durchsetzendes Verteilerrohr mündet, das in Längsrichtung beabstandete Austrittsstellen für die Flüssigkeit aufweist.

Aus der DE 39 05 874 ist bereits ein Warmwasserspeicher mit einem Warmwasserzuführrohr oder Verteilerrohr bekannt, daß von unten in den Speicher eingeführt ist und mit Abstand unter dem Deckel offen endet. In vorgegebenen Abständen weist das Warmwasserzuführrohr Öffnungen auf, bei denen jeweils Klappenventile eingesetzt, sind. Diese werden durch Einwirkung des .Differenzdruckes, der aus dem Dichteunterschied des Wassers zu beiden Seiten der Rückschlagklappe resultiert, betätigt.

Problematisch ist hierbei unter anderem, daß diese Rückschlagklappen wegen der sehr geringen Betätigungskräfte sehr leichtgängig sein müssen, trotzdem aber dicht schließen sollen. Zwangsläufig ergibt sich aus der für die Funktion erforderlichen, empfindlichen Konstruktion das weitere Problem, daß die Funktionssicherheit über 0 vergleichsweise lange Zeit auf wegen den dabei nicht auszuschließenden Ablagerungen aus dem Wasser an den Klappen oder dem Klappenmechanismus, fraglich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmespeicher mit

einem Verteilerrohr zu schaffen, das konstruktiv besonders einfach und störunanfällig ist und daß trotzdem ein Zuführen temperierter Flüssigkeit aus dem Verteilerrohr zu einer Flüssigkeitsschicht innerhalb des Behälters mit gleichem Temperaturniveau ermöglicht. 5

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Verteilerrohr mehrere, längs verlaufende Kammern aufweist und daß die Kammerwände jeweils benachbarter Kammern zumindest in einem über einen Teil ihrer LängserStreckung verlaufenden Bereich Durchtrittsöffnungen an in Umfangsrichtung zueinander versetzten Stellen aufweisen.

Dadurch ist praktisch ein Labyrinthsystem gebildet, daß' ohne P bewegliche Ventile auskommt und schon dadurch eine hohe Betriebssicherheit aufweist.
Die in eine innere Kammer eintretende Flüssigkeit kann hierbei innerhalb des Kammersystems je nach Temperaturniveau aufsteigen oder absinken, bevor die Flüssigkeit schließlich an vom Temperaturniveau passender Stelle in den Behälter austritt. Die thermisch bedingte Zuordnung der zugeführten Flüssigkeit zu der Flüssigkeitsschichtung im Behälter mit nach oben zunehmendem Temperaturniveau findet somit innerhalb des Verteilerrohres statt, so daß Mischungen von Wasser mit unterschiedlichem Temperaturniveau vermieden werden.

Erst nach entsprechender Lagezuordnung der zugeführten Flüssigkeit an die jeweils thermisch passende Flüssigkeitsschicht im Behälter

^ durch Aufsteigen oder Absinken noch innerhalb des Verteilerrohres, tritt die zugeführte Flüssigkeit in der passenden Höhenlage und damit in eine temperaturgleiche Flüssigkeitsschicht des Behälters aus. Das erfindungsgemäße Verteilerrohr ist konstruktiv einfach und läßt sich auch auf einfache Weise mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellen.

0 Eine Aus führungs form der Erfindung sieht vor, daß das Verteilerrohr wenigstens zwei ineinandergreifende Rohre hat, die zwischen sich einen oder mehrere Längsringspalte als Kammern aufweisen, daß das Innenrohr ein mit dem Flüssigkeitszulauf verbundenes Flüssigkeitszuführrohr bildet und innerhalb des es umschließenden Rohres entlang 5 seiner Längserstreckung an einer Umfangsseite eine oder mehrere

Durchtrittsöffnungen hat und daß das Flüssigkeitszuführrohr umschließende Rohr in einen nächsten Ringspalt oder den Behälter mündende, etwa auf der den Durchtrittsöffnungen des Flüssigkeitszuführrohres gegenüberliegenden Umfangsseite befindliche Durchtrittsöffnungen aufweist.

Es läßt sich damit ein konstruktiv besonders einfaches Verteilerrohr realisieren, wobei im einfachsten Fall zwei ineinander gesteckte Rohre vorgesehen sind. Der Außendurchmesser des Innenrohres ist dabei so bemessen, daß zwischen der Innenwandung des Außenrohres und dem Innenrohr ein Ringspalt gebildet ist, der als Verteilerkammer dient. In diesem Ringspalt findet die Lagezuordnung der im Innenrohr

P zugeführten Flüssigkeit an das passende Temperaturniveau im Behälter statt. Die zugeführte Flüssigkeit tritt längs des Innenrohres an einer Seite in den Ringspalt und umströmt dann das Innenrohr, wobei sie in Abhängigkeit ihrer Temperatur aufsteigt oder absinkt und dann an temperaturangepaßter Stelle durch die längs des Außenrohres angeordneten Durchtrittsöffnungen auf der anderen Seite austritt.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das Verteilerrohr 0 drei koaxial ineinandergreifende Rohre aufweist, daß das mit dem

Flüssigkeitszulauf verbundene Innenrohr bei seinem inneren Endbereich vorzugsweise umfängliche Durchtrittsöffnungen aufweist, daß das zum Innenrohr benachbarte und unter Bildung eines inneren " Rinqspaltraumes beabstandete Zwischenrohr an einem Längsseitenbereich etwa über die Länge des Zwxschenrohres sicherstreckende Durchtrittsstellen hat und daß das Außenrohr vorzugsweise auf einer zu den Durchtrittsstellen des Zwxschenrohres gegenüberliegenden Seite, in den Behälter mündende, sich etwa über die Länge des Außenrohres erstreckende Austrittsstellen aufweist.

0 Mit Hilfe des Innenrohres wird hierbei die Flüssigkeit direkt bis etwa in die Mitte des Verteilerrohres zugeführt und tritt dort in einen ersten Ringspaltbereich zwischen Innenrohr und Zwischenrohr. Aus diesem ersten inneren Ringspaltbereich gelangt die Flüssigkeit nach außen in einen zweiten Ringspalt zwischen Außenrohr und 5 Zwischenrohr und erst von dort in den Behälter.

Es ist somit gegenüber einer Anordnung mit nur einem Ringspalt, eine zusätzliche Labyrinthstrecke vorhanden, durch die eine sehr genaue Höhenlageanpassung der zugeführten Flüssigkeit an die von der Temperatur her passende Flüssigkeitsschicht im Behälter erfolgt. 5

Vorteilhaft ist es, wenn das Verteilerrohr von oben in den Behälter eingesetzt und mit diesem verbunden ist und daß der Flüssigkeitszulauf von oben in das Verteilerrohr beziehungsweise dessen Innenrohr mündet.

Dadurch ist die Montage und Demontage des Verteilerrohres vereinfacht und damit auch eine problemlose Inspektion selbst bei gefülltem

P Behälter möglich. Es besteht aber auch die Möglichkeit, wenndie Platzverhältnisse es erforden, daß der Flüssigkeitszulauf von einer Seite in den Behälter geführt ist und seitlich durch das Verteilerrohr mit dem Innenrohr verbunden ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung, für die selbständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, daß der Wärmespeicher Teil einer Solaranlage ist und daß der Warmwasservorlauf der Solarkollektoren an das Verteilerrohr angeschlossen ist.

Gerade in Verbindung mit einer Solaranlage, bei der in der Regel laufend Temperaturschwankungen der Flüssigkeit im Vorlauf vorhanden sind, ist der Wärmespeicher mit dem erfindungsgemäßen Verteilerrohr

™ besonders vorteilhaft einsetzbar, weil hierbei eine sehr exakte Temperaturniveau-Angleichung stattfindet und somit Verluste durch Mischung von Flüssigkeit mit unterschiedlichen Temperaturen vermieden werden. Der Gesamtwirkungsgrad der Solaranlage kann dadurch verbessert werden.
Dazu trägt auch bei, wenn der über das Verteilerrohr geführte 0 Solarkreislauf als Einkreissystem ausgebildet ist und wenn innerhalb des außen geführten, frostgefährdeten Vor-und Rücklaufrohres ein elastisch nachgiebiges, mit Frostschutzmittel gefülltes Innenrohr angeordnet ist, das mit einem Ausdehnungsgefäß verbunden ist.
Verluste durch Wärmetauscher werden hierbei vermieden. Damit ein Betrieb auch bei Frostgefahr erfolgen kann, ist der im frostgefähr-

deten Bereich geführte Teil der Solaranlage durch das mit Frostschutzmittel gefüllte, elastische Innenrohr gesichert. Friert die Zirkulationsflüssigkeit der Solaranlage ein, so bildet das Innenrohr einen elastischen Puffer und kann die Volumenausdehnung bei Eisbildung aufnehmen. Überschreitet die Temperatur die Frostgrenze, kann das Auftauen der Zirkulationsflüssigkeit durch das im Innenrohr umlaufende Frostschutzmittel beschleunigt und somit die Solaranlage schneller wieder betriebsbereit sein. Auch dies verbessert den Gesamtwirkungsgrad der Solaranlage.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren W Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt:

FigI 1 eine Längsschnittdarstellung eines Verteilerrohres,

Fig. 2 ·

bis 5 Querschnittdarstellungen des in Fig. 1 gezeigten Verteilerrohres entsprechend den Schnittlinien II-II bis

Fig. 6 eine Ansicht des unteren Stirnendes des in Fig. 1

gezeigten Verteilerrohres,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Zwischenrohres,
0 Fig. 8 eine Seitenansicht eines Außenrohres,

Fig. 9 eine schematisch dargestellte Solaranlage mit Wärmespeicher und darin befindlichem Verteilerrohr,

Fig. 10 eine schematisch dargestellte Anlage zur Brauchwasser-

erwärmung mit einem in einen Boiler eingesetzten Verteilerrohr und

Fig. 11 eine Rohrleitungsanordnung einer Solaranlage mit innerhalb des Vor-und Rücklaufes befindlichem, mit Frostschutz

mittel gefülltem Innenrohr.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein aus Platzgründen zeichnerisch verkürzt dargestelltes Verteilerrohr 1, über das temperierte Flüssigkeit, beispielsweise aus dem Vorlauf eines Heizkreises oder einem Zirkulationskreislauf, in einen Flüssigkeits-Behälter 2 (vgl.

W Fig. 9 und 10) zurückgeführt werden kann. Der Flüssigkeitsbehälter 2 bildet hierbei einen Wärmespeicher, in dem sich die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, thermisch bedingt von unten nach oben mit zunehmendem Temperaturniveau verteilt, befindet. Um nun zu verhindern, daß beim Einleiten von Flüssigkeit mit einem bestimmten Temperaturniveau in den Behälter 2 ein unerwünschtes Durchmischen dieser zugeführten Flüssigkeit mit einem bestimmten Temperaturniveau mit im Behälter befindlicher Flüssigkeit mit einem anderen Temperaturniveau erfolgt, wird die zugeführte Flüssigkeit über das Verteilerrohr 1 geleitet. Dieses Verteilerrohr durchsetzt den Behälter etwa vertikal von oben nach unten und endet mit seinem unteren Ende im bodennahen Bereich des Behälters.

^ Durch das Verteilerrohr 1 wird bewirkt, daß zugeführte Flüssigkeit mit einem bestimmten Temperaturniveau etwa in einem Flüssigkeitsbereich des Behälters 2 austritt, dessen Temperatur etwa der Temperatur der zugeführten Flüssigkeit entspricht. Unerwünschte Durchmischungen werden so vermieden.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Verteilerrohres 1 in den Fig. 1 bis 8 gezeigt. Die Längsschnittdarstellung des Verteilerrohres 1 gemäß Fig. 1 ist, wie bereits vorerwähnt, zeichnerisch verkürzt dargestellt. Im Bereich der Verkürzungsstellen ist das Verteilerrohr entsprechend der Höhe des Behälters, wo das Verteilerrohr eingesetzt ist, etwa symmetrisch 5 verlängert.

Im wesentlichen weist das Verteilerrohr 1 drei koaxial ineinandergreifende Rohre auf, wie dies gut in Fig. 2 erkennbar ist. Über ein Innenrohr 3 wird von einem Flüssigkeitszulauf her die in den Behälter einzuleitende Flüssigkeit ins Innere des Verteilerrohres 1 geführt. Das Innenrohr 3 weist an seinem inneren Endbereich (Fig . 1) Durchtrittsöffnungen 4 auf, die so angeordnet sind, daß die zugeführte Flüssigkeit über den gesamten Umfang dieses Bereiches austreten kann.
Die aus dem Innenrohr 3 ausgetretene Flüssigkeit befindet sich dann in einem Ringspaltraum 6, der zwischen der Außenwand des Innenrohres

3 und der Innenwand eines Zwischenrohres 7 gebildet ist.
&psgr; Im Auführungsbeispiel ist das Zwischenrohr 7 nicht über die gesamte Länge des Verteilerrohres 1 durchgehend ausgebildet, sondern zweiteilig mit einem oberen und einem unteren Abschnitt, die sich jeweils an den Auströmbereich des Innenrohres nach oben und unten anschließen. In diesem Fall ist das Außenrohr im mittleren Abschnitt geschlossen ausgebildet. Figur 8 zeigt die untere Hälfte des Außenrohres und es ist hier am oberen Ende ein lochfreier Abschnitt erkennbar.

0 Durch die Unterbrechung des Zwischenrohres 7 im Ausströmbereich des Innenrohres 3 wird auch ein direktes Überströmen der Flüssigkeit durch die Öffnungen des Zwischenrohres 7 in den Ringspaltraum 9 vermieden. Bei durchgehender Ausbildung des Zwischenrohres 7 ist

" es deshalb zweckmäßig, die Durchtrittsöffnungen 4 dann nur über einen Umfangsbereich des Innenrohres 3 vorzusehen, der den Durchtrittsöffnungen des Zwischenrohres 7 abgewandt sind.

Prinzipiell könnte das Zwischenrohr 7 auch durchgängig ausgebildet sein. Wegen der einfacheren Handhabbarkeit und der besseren 0 Montagemöglichkeit ist das Verteilerrohr 1 mittig mit einer Trennstelle 5 versehen, so daß das Innere des Verteilerrohres von beiden Seiten dieser Trennstelle aus zugänglich ist. Auch aus diesem Grunde ist das Zwischenrohr 7 in zwei Teilabschnitte aufgeteilt. Zwischen dem Zwischenrohr 7 und einem Außenrohr 8 ist ein weiterer 5 Ringspaltraum 9 gebildet, der im Bereich· der Trennstelle durch

Ringdichtungen 10, die gleichzeitig Abstandhalter bilden, gegenüber dem Ringspaltraum 6 abgetrennt. Sowohl das Zwischenrohr 7 als auch das Außenrohr 8 sind mit Durchtrittsöffnungen 11 bzw. 12 versehen, damit die vom Innenrohr 3 zugeführte Flüssigkeit jeweils von dem Ringspaltraum 6 in den Ringspaltraum 9 und von diesem in den Behälter

2 austreten kann. Durch Pfeile ist dieser Stömungsweg verdeutlicht. Es ist hierbei erkennbar, daß die aus den Öffnungen 4 des Innenrohres

3 ausgetretene Flüssigkeit bei entsprechend hohem Temperaturniveau nach oben in den Ringspalt 6 eintritt und auf einer Längsseite (hier:

links) des Zwischenrohres 7 austritt und in den Ringspalträum 9 gelangt. Nach dem Umströmen des Zwischenrohres 7 in Umfangsrichtung kann die Flüssigkeit auf der anderen Seite über Austrittsöffnungen 12 des Außenrohres 8 in einen temperaturgleichen Flüssigkeitsbereich des Behälters 2 austreten.

,Die strichlinierten Pfeile zeigen den Strömungsverlauf bei niedrigem Temperaturniveau der zugeführten Flüssigkeit.

Die Öffnungen 11 und 12 erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge des jeweiligen Rohres. Die Fig. 7 und 8 lassen in Ausführungsbeispielen mögliche Formen solcher Durchtrittsöffnungen erkennen.

0 Von wesentlicher Bedeutung ist hierbei, daß sich die Durchrittsöffnungen jeweils an einer Längsseite des jeweiligen Rohres befinden bzw. nur in einem sehr begrenzten Umfangsbereich angeordnet sind. Die relative Lage der Durchtrittsöffnungen des Zwischenrohres 7

™ und den Außenrohres 8 ist gut in Fig. 2 erkennbar.

Die durch die strichliniert angedeuteten Durchtrittsöffnungen 4 in den Ringspaltraum 6 gelangte Flüssigkeit kann durch die einseitig an einer Längsseite des Zwischenrohres 7 befindlichen Durchtrittsöffnungen 11 in den Ringspaltraum 9 zwischen Außenrohr 8 und 0 Zwischenrohr 7 gelangen. Bereits in dem Ringspaltraum 6 wird die zugeführte Flüssigkeit entsprechend ihrem Temperaturniveau im Vergleich zu dem im Behälter herrschenden Temperaturprofil mehr oder weniger aufsteigen oder absinken, so daß eine "Vorpositionierung" bereits in diesem Ringspaltraum 6 erfolgt. Nach dem Eintritt 5 in den äußeren Ringspaltraum 9 erfolgt eine weitere Lagezuordnung

des zugeführten Wassers durch Aufsteigen oder Absinken und schließlich kann das zugeführte, temperierte Wasser auf einer zu den Durchtrittsöffnungen 11 gegenüberliegenden Seite über Durchtrittsöffnungen 12 des Außenrohres 8 in den umgebenden Behälter 2 in eine vom Temperaturniveau passende Schichtung der im Behälter befindlichen Flüssigkeit austreten.

Es ist hierbei ein mehrfaches Labyrinthsystem gebildet, durch das wirksam verhindert wird, daß der Angleichprozeß der zugeführten Flüssigkeit durch Aufsteigen oder Absinken direkt innerhalb des Behälters 2 erfolgt, wo sonst unerwünschte Durchmischungen stattfinden würden. Dies wird durch das Verteilerrohr 1 wirksam

P verhindert, da diese Lagezuordnung innerhalb des Verteilerrohres abläuft. Von wesentlicher Bedeutung ist herbei, daß keinerlei bewegliche Teile erforderlich sind, sondern daß ausschließlich durch die geschickte Formgebung und Anordnugn der koaxial ineinandergreifenden Rohre und der an gegenüberliegenden Stellen befindlichen Durchtrittsöffnungen ein wirksames Labyrinth- oder Sperrsystem geschaffen ist.
Das Verteilerrohr 1 weist an seinem oberen Ende eine Anschlußver-0 schraubung 13 auf, mittels der das Verteilerrohr einerseits mit der oberen Behälterwand verbunden werden kann und andererseits läßt sich an die Anschlußverschraubung 13 ein Flüssigkeitszulauf anschließen.

™ Die koaxial ineinandergreifenden Rohre 3, 7, 8 sind durch AbstandhalterundRingdichtungen gegeneinander abgestützt. Der obere Teil des Zwischenrohres 7 stützt sich durch Abstandhalter 14 an dem Innenrohr 3 ab (Fig. 3) . Außerdem ist das untere Ende des oberen Zwischenrohrabschnittes noch durch die Ringdichtungen 10 gegenüber dem Außenrohr 8 abgestützt. Der untere Abschnitt des Zwischenrohres 0 7 weist ebenfalls an seinem oberen Ende die Ringdichtung 10 als Abstandhalter und Dichtung auf und am unteren Ende ist ein Ringspaltendstopfen 15 als Abstandhalter zwischen Außenrohr 8 und Zwischenrohr 7 vorgesehen. In Fig. 6 ist in der Unterseitenansicht des Verteilerrohres 1 gut erkennbar, daß diese Ringspaltendstopfen 5 stegartig ausgebildet ist, so daß ein freier Zugang zu den

Ringspalträumen 6 und 9 besteht.

Das als Flüssigkeitszuführrohr dienende Innenrohr 3 ist an seinem unteren Ende durch einen vorzugsweise eingeklebten Endstopfen dicht verschlossen. Dieser ist mit einem stegförmigen Distanzstück 17 verbunden, durch das das Innenrohr 3 zentrisch gehalten und gegenüber dem Zwischenrohr 7 abgestützt ist (Fig. 5).

In praktischen Versuchen hat sich die in den Fig. 7 und 8 gezeigte Ausführungsform der Durchtrittsöffnungen 11 in dem Zwischenrohr 7 bzw. der Durchtrittsöffnungen 12 in dem Außenrohr 8 als besonders günstig herausgestellt. Im Außenrohr ist hierbei eine Längsreihe P von Löchern vorgesehen, während bei dem Zwischenrohr als Durchtrittsöffnungen 11 Schlitze vorgesehen sind. Um die Stabilität des Zwischenrohres 7 nicht unnötig zu schwächen, sind die Durchtrittsöffnungen 11 als in Längsrichtung durch Stege 18 unterbrochene Teillängsschlitze gebildet. Im Ausführungsbeispiel sind zwei nebeneinander angeordnete Schlitzreihen vorgesehen, wobei die Stege 18 in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Gegebenenfalls können die Durchtrittsöffnungen 11 bzw. 12 im 0 Zwischenrohr 7 bzw. dem Außenrohr 8 beide schlitzförmig oder als Bohrungen oder andere Öffnungen ausgebildet sein, wobei es jedoch von Bedeutung ist, daß sich die Öffnungen nur über einen vergleichsweise schmalen Umfangsabschnitt erstrecken.

5 Das erfindungsgemäße Verteilerrohr 1 läßt sich besonders vorteilhaft auch in Verbindung mit der in Fig. 9 gezeigten Solaranlage 19 einsetzen, weil hier die Temperaturverhältnisse eine optimale Auslegung aller zusammenarbeitenden Elemente erfordern, um einen guten Wirkungsgrad zu erreichen. Dazu arbeitet diese Solaranlage innerhalb des Solarkreislaufes ohne Wärmetauscher, d.h., daß der vom Solarkollektor 21 kommende Warmwasservorlauf 2 0 direkt an das Verteilerrohr 1 angeschlossen ist. Der Behälter 2 kann ein Boiler zur Brauchwassererwärmung sein. Der Rücklauf 22 des Kollektorkreislaufes ist am unteren Ende des Behälters 2 angeschlossen.

Bei einem solchen Einkreissystem, daß mit hohem Wirkungsgrad

arbeitet, besteht das Problem, daß das im Solarkreislauf geführte Wasser im Außenbereich, d.h. beim Solarkollektor 21 und den dort angeschlossenen Leitungen einfrieren kann. Durch die Pfeile PfI ist eine Frostgrenze zwischen einem Innenbereich und einem Außenbereich markiert. Um im frostgefährdeten Außenbereieh Beschädigungen des Solarkreislaufes beim Einfrieren des Wassers zu vermeiden, ist innerhalb des Vorlaufrohres 20 und des Rücklaufrohres 22 ein elastisch nachgiebiges, mit Frostschutzmittel gefülltes Innenrohr 23 angeordnet. Dieses elastische Innenrohr 23 ist an ein Ausdehnungsgefäß 24 angeschlossen. Das Ausdehnungsgefäß 24 ist durch eine Membrane 28 in zwei Kammern 29a,29b aufgeteilt.

P Die eine Kammer 29a ist mit dem elastisch nachgiebigen, mit Frostschutzmittel gefülltes Innenrohr 23 verbunden, während die andere Kammer 29b mit dem im Solarkreislauf die Flüssigkeit dem oder den Solarkollektoren 21 zuführenden Rücklaufrohr 22 über eine Leitung 30 verbunden ist. Die Leitung 30 ist dabei im frostsicheren Bereich des Rücklaufes 22 angeschlossen.

Wie in Fig. 11 erkennbar, ist das Innenrohr 23 innerhalb der im frostgefährdeten Bereich geführten Rohre 20 und 22 des Solarkreislaufes und durch das Kollektorsammelrohr 25 geführt. Friert das Wasser im Kollektor und den angeschlossenen Leitungen 20, 22 ein, so kann die damit verbundene Volumenvergrößerung durch das elastisch nachgiebige Innenrohr 23 ausgeglichen werden. Steigt die Temperatur

™ wieder über die Frostgrenze, besteht die Möglichkeit, das im Innenrohr 23 befindliche Frostschutzmittel mit Hilfe einer Pumpe 2 6 umzuwälzen und damit das Auftauen des Wassers im Außenbereich zu beschleunigen. Der im Rücklauf rohr 22 an der Anschlußstelle der Leitung 30 herrschende Druck wird bei dem Ausdehnungsgefäß 24 über die Membrane 28 auf das Innenrohrsystem übertragen, so daß nach 0 dem Auftauen des Wassers im Außenbereich innerhalb des Kollektors und den angeschlossenen Leitungen 20, 22, das elastische Innenrohr 23 wieder auf seinen ursprünglichen Querschnitt aufgeweitet wird. Es kommt hierbei der Differenzdruck innerhalb der Leitung 22 bzw.20 zwischen der Anschlußstelle der Leitung 3 0 und dem Leitungsbereich, in dem das Innenrohr 23 geführt ist, zum Tragen. Das Aufweiten des

Innenrohres 33 auf seinen Normalquerschnitt wird auch durch dessen Eigenelastizität unterstützt.

Auch durch das beschleunigte Auftauen des Wassers im Außenbereich kann der Gesamtwirkungsgrad der Solaranlage verbessert werden.

Figur 10 zeigt einen Boiler oder Behälter 2 zur Brauchwassererwärmung, wobei der Zirkulationsrücklauf 27 an das Verteilerrohr 1 angeschlossen ist.

Außer für Warmwasserspeicher kann das Verteilerrohr 1 auch für Kältespeicher vorteilhaft eingesetzt werden. In jedem Falle ist ein Sperrsystem gebildet, das ein Austreten der zugeführten Flüssigkeit erst nach Angleichung an das jeweils passende Temperaturniveau innerhalb des Behälters zuläßt. Anstatt von s töranf all igen Klappen als Sperrelemente ist hier ein Labyrinthsys tem ohne bewegliche Teile vorgesehen.

0 / Ansprüche

Claims

Ansprüche

1. Wärmespeicher mit einem Flüssigkeits-Behälter, der zumindest einen Flüssigkeitszulauf sowie einen Flüssigkeitsablauf aufweist., wobei der Flüssigkeitszulauf in ein den Behälter etwa vertikal durchsetzendes Verteilerrohr mündet, das in Längsrichtung beabstandete Austrittsstellen für die Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerrohr (1) mehrere, längs verlaufende Kammern (6,9) aufweist und daß die Kammerwände jeweils benachbarter Kammern zumindest in einem

P über einen Teil ihrer Längserstreckung verlaufenden Bereich Durchtrittsöffnungen (11,12) an in Umfangsrichtung zueinander versetzten Stellen aufweisen.

2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerrohr (1) wenigstens zwei ineinandergreifende Rohre hat, die zwischen sich einen oder mehrere Längsringspalte (6,9) als Kammern aufweisen, daß das Innenrohr (3) ein mit dem Flüssigkeitszulauf verbundenes Flüssigkeitszuführrohr bildet und innerhalb des es umschließenden Rohres entlang seiner Längserstreckung an einer Umfangsseite eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen hat und daß das Flüssigkeitszuführrohr

™ umschließende Rohr in einen nächsten Ringspalt oder den 5 Behälter mündende, etwa auf der den Durchtrittsöffnungen des Flüssigkeitszuführrohres gegenüberliegenden Umfangsseite befindliche Durchtrittsöffnungen aufweist.

3. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

0 daß das Verteilerrohr (1) drei koaxial ineinandergreifende Rohre (3,7,8) aufweist, daß das mit dem Flüssigkeitszulauf verbundene Innenrohr (3) bei seinem inneren Endbereich vorzugsweise umfängliche Durchtrittsöffnungen (4) aufweist, daß das zum Innenrohr (3) benachbarte und unter Bildung eines 5 inneren Ringspaltraumes (6) beabstandete Zwischenrohr (7) an

einem Längsseitenbereich etwa über die Länge des Zwischenrohres sich erstreckende Durchtrittsstellen (11) hat und daß das Außenrohr (8) vorzugsweise auf einer zu den Durchtrittsstellen

(11) des Zwischenrohres (7) gegenüberliegenden Seite, in den Behälter (2) mündende, sich etwa über die Länge des Außenrohres

(8) erstreckende Austrittsstellen (12) aufweist.

4. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerrohr (1) von oben in den Behälter (2) eingesetzt und mit diesem verbunden ist und daß der Flüssigkeitszulauf von oben in das Verteilerrohr bezie- W hungswei.se dessen Innenrohr (3) mündet.

5. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszulauf von einer Seite in den Behälter geführt ist und seitlich durch das Verteilerrohr mit dem Innenrohr verbunden ist.

6. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch 0 gekennzeichnet, daß sich die Durchtrittsöffnungen (4) des Innenrohres (3) etwa im mittleren Bereich der Längserstreckung des Verteilerrohres (1) befinden und durch wenigstens eine Umfangsreihe von Austrittslöchern gebildet sind.

7. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsstellen wenigstens eines Zwischenrohres und des Außenrohres durch eine oder mehrere, in Längsrichtung verlaufende Lochreihen (12) und/oder durch Längsschlitze (11) gebildet sind.

8. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (11) des oder der Zwischenrohre und/oder des Außenrohres durch vorzugsweise zwei etwa parallel zueinander verlaufende, in Längsrichtung durch Stege (18) unterbrochene Teillängsschlitze gebildet sind.

9. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (8) und das oder die Zwischenrohre (7) an ihren unteren Enden offen sind und im bodennahen Bereich des Behälters (2) enden.

10. Wärmespeicher insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er Teil einer Solaranlage (19) ist und daß der Warmwasservorlauf der Solarkollektoren (21) an das Verteilerrohr (1) angeschlossen ist.

11. Wärmespeichern nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der über das Verteilerrohr (1) geführte Solarkreislauf als Einkreissystem ausgebildet ist und daß innerhalb des außen geführten, frostgefährdeten Vor-und Rücklaufrohres (20,21) ein elastisch nachgiebiges, mit Frostschutzmittel gefülltes Innenrohr (23) angeordnet ist, das mit einem Ausdehnungsgefäß (24) verbunden ist.

12. Wärmespeichern nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß 0 das Ausdehnungsgefäß (24) durch eine Membrane in zwei Kammern (29a, 29b) aufgeteilt ist und daß die eine Kammer (29a) mit dem elastisch nachgiebiges, mit Frostschutzmittel gefülltes Innenrohr (23) und die andere Kammer (29b) mit dem im

^ Solarkreislauf die Flüssigkeit dem oder den Solarkollektoren zuführenden Rücklaufrohr (22) insbesondere im frostsicheren Bereich verbunden ist.

Patentanwalt W. Maucher