DE29810022U1 - Stratified storage - Google Patents

Stratified storage

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Description

Rapido Wärmetechnik GmbHRapido Heat Technology GmbH

SchichtenspeicherStratified storage

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schichtenspeicher mit einem Wasserbehälter gemäß dem einleitenden Teil des unabhängigen Anspruchs.The present invention relates to a stratified storage tank with a water tank according to the introductory part of the independent claim.

Solche Schichtenspeicher sind marktgängig, sie dienen, wenn sie mit einem Heizelement versehen sind, zur Aufheizung eingrenzbarer Wassermengen im Inneren des Speicherbehälters, und zwar vorzugsweise in dessen oberen Teil.Such stratified storage tanks are commercially available and, when equipped with a heating element, are used to heat limited amounts of water inside the storage tank, preferably in its upper part.

Zudem werden solche Speicher aber auch als Pufferspeicher eingesetzt. Bei diesen Pufferspeichern wird Heizungswasser gespeichert, um damit die Heizanlage eines Hauses oder kaltes Wasser in einem Brauchwasserspeicher zu beheizen. Der Sinn eines Pufferspeichers liegt im wesentlichen darin, Wärmeenergie zu speichern in Zeiten, in denen diese Energie nicht erzeugt werden kann beziehungsweise zugeführt werden kann, zum Beispiel bei Solaranlagen während der Nachtstunden oder während Stunden schwachen Sonnenscheins. Darüber hinaus haben Pufferspeicher bei mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen oder mit elektrischem Strom beheizten Wärmeerzeugern den Vorteil, daß sie die Schalthäufigkeit der Wärmequelle, also des Brenners oder des Heizelementes, wesentlich verringern. Der Wärmeerzeuger arbeitet somit eine relativ lange Zeit, manchmal 1/2 bis 1 Stunde ununterbrochen und lädt den Pufferspeicher auf. Danach kommt es zu ebenfalls langen Stillstandszeiten des Wärmeerzeugers, weil die Heizungsanlage mitIn addition, such storage tanks are also used as buffer storage tanks. In these buffer storage tanks, heating water is stored in order to heat the heating system of a house or cold water in a domestic water tank. The purpose of a buffer storage tank is essentially to store heat energy at times when this energy cannot be generated or supplied, for example in solar systems during the night or during hours of weak sunshine. In addition, buffer storage tanks have the advantage for heat generators heated with liquid or gaseous fuels or with electricity that they significantly reduce the switching frequency of the heat source, i.e. the burner or the heating element. The heat generator therefore works for a relatively long time, sometimes 1 /2 to 1 hour without interruption, and charges the buffer storage tank. After this, the heat generator is also idle for long periods because the heating system is

Wärme aus dem Wasser und Energieanhalt des Pufferspeichers versorgt wird. Erst wenn dieser entladen ist, wird der Wärmeerzeuger wieder eingeschaltet.Heat is supplied from the water and energy from the buffer storage. Only when this is discharged is the heat generator switched on again.

Werden Pufferspeicher mit verschiedenen Möglichkeiten der Aufladung kombiniert, zum Beispiel mit Heizkesseln oder ähnlichen Wärmeerzeugern und zusätzlich mit Solarkollektoren und/oder Wärmepumpen, so wird das Wasser mit verschiedenen Temperaturniveaus in den Pufferspeicher eingespeist. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß die im Pufferspeicher vorhandene Schichtung zwischen wärmeren und kälteren Wasserschichten nicht gestört wird. Geschieht dies, ist die Wirkung des Schichtenspeichers nicht mehr vorhanden.If buffer storage tanks are combined with different charging options, for example with boilers or similar heat generators and additionally with solar collectors and/or heat pumps, the water is fed into the buffer storage tank at different temperature levels. Care must be taken to ensure that the stratification in the buffer storage tank between warmer and colder water layers is not disturbed. If this happens, the stratified storage tank no longer works.

Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schichtenspeicher der eingangs näher bezeichneten Art vorzusehen, bei dem die Möglichkeit besteht, das in den Schichtenspeicher eingespeiste Wasser in den Höhenbereich des Schichtenspeichers einzuspeisen, daß der mit seiner Temperatur der Temperatur des zufließenden Wassers entspricht.It is therefore the object of the present invention to provide a stratified storage tank of the type described in more detail above, in which it is possible to feed the water fed into the stratified storage tank into the height range of the stratified storage tank so that its temperature corresponds to the temperature of the incoming water.

Diese Aufgabe wird bei einem Schichtenspeicher der eingangs näher bezeichneten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.This problem is solved in a stratified storage tank of the type described above by the characterizing features of the independent claim.

Auf diese Weise ist es möglich, Wasserströme aus einem Heizkessel oder Umlaufwasserheizer im oberen Bereich des Schichtenspeichers einzuspeisen, da hier üblicherweise mit einer hohen Temperatur gerechnet werden kann. Von einer Wärmepumpe eingespeiste Wasserströme befinden sich in aller Regel auf einem etwas niedrigeren Temperaturniveau und Wasserströme, die aus einem Solarkollektor stammen, können in Zeiten schwacher Sonneneinstrahlung nur auf einem noch niedrigeren Temperaturniveau liegen. Diese Wasserströme werden also in niedrigere Höhenniveaus des Schichtenspeichers eingespeist. In this way, it is possible to feed water flows from a boiler or circulating water heater into the upper area of the stratified storage tank, since a high temperature can usually be expected here. Water flows fed in by a heat pump are generally at a slightly lower temperature level and water flows that come from a solar collector can only be at an even lower temperature level in times of weak solar radiation. These water flows are therefore fed into lower levels of the stratified storage tank.

Um den Effekt einer sauberen Schichtung im Schichtenspeicher zu erreichen, ist es bekannt, in unterschiedlichen Höhen des Speicherbehälters angebrachte Wärmetauscher vorzusehen, die an die verschiedenen Aufheizelemente des Schichtenspeichers angeschlossen werden.In order to achieve the effect of a clean stratification in the stratified storage tank, it is known to provide heat exchangers at different heights of the storage tank, which are connected to the various heating elements of the stratified storage tank.

Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, mittels einer einzigen Wassereinlaßleitung unterschiedlichste Wärmelieferanten in den Speicherbehälter Wasser einspeisen zu lassen, und die Einspeisehöhe stellt sich automatisch ein.The invention makes it possible to feed water from a wide variety of heat suppliers into the storage tank using a single water inlet line, and the feed level is adjusted automatically.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. Anhand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.Further embodiments and particularly advantageous developments of the invention emerge from the dependent claims. Two embodiments of the invention are explained in more detail with reference to Figs. 1 and 2 of the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Schichtenspeichers und Fig. 2 eine Variante hierzu. In beiden Fig. bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.Fig. 1 is a sectional view of a stratified storage tank and Fig. 2 is a variant thereof. In both figures, the same reference numerals represent the same details.

Der Schichtenspeicher gemäß Fig. 1 weist einen von einer nicht dargestellten Isolierung und einem Außengehäuse umgebenen Speicherbehälter 1 auf, dessen Innenraum 2 mit Wasser gefüllt ist. Eine Oberseite 3 des Wasserbehälters ist von einer Entnahmeleitung 4 durchsetzt, die im obersten Bereich 5 des Speicherbehälters mit ihrem Einlaß 6 beginnt. Die Entnahmeleitung 4 führt entweder zu einer Heizungsanlage eines Hauses, bestehend aus Radiatoren oder einer Fußbodenheizungsanlage und/oder zu einem Brauchwasserspeicher. The stratified storage tank according to Fig. 1 has a storage tank 1 surrounded by insulation (not shown) and an outer casing, the interior 2 of which is filled with water. A top 3 of the water tank is penetrated by an extraction line 4, which begins with its inlet 6 in the uppermost area 5 of the storage tank. The extraction line 4 leads either to a heating system in a house, consisting of radiators or an underfloor heating system and/or to a domestic water tank.

Ein Boden 7 des Speicherbehälters 1 ist von einer Wassereinlaßleitung 8 durchsetzt, die sich im Inneren 2 des Speicherbehälters 1 als bewegliches Einspeiserohr 9 fortsetzt. Es weist ein Mündungsende 10 auf. Die Wassereinlaßleitung 8 ist entweder an ein speisendes Kaltwassernetz oder an einen Solarkollektor, eine Wärmepumpe oder einen HeizkesselA bottom 7 of the storage tank 1 is penetrated by a water inlet pipe 8, which continues inside 2 of the storage tank 1 as a movable feed pipe 9. It has a mouth end 10. The water inlet pipe 8 is connected either to a cold water supply network or to a solar collector, a heat pump or a boiler.

oder Umlaufwasserheizer angeschlossen. Es kann ein Umschaltventil vorgesehen sein, so daß auch mehrerer dieser Wärmequellen alternativ oder gemeinsam angeschlossen werden können.or circulating water heater. A changeover valve can be provided so that several of these heat sources can be connected alternatively or together.

Am Mündungsende 10 des Einspeiserohres 9 ist ein Temperaturfühler 11 angeordnet, der über eine elektrische Leitung 12 mit einem Steuerglied 13 verbunden ist, das seinerseits auf einen Stellmotor 14 arbeitet. Der Stellmotor 14 ist über ein Seil 15 mit dem Mündungsende 10 verbunden, das bevorzugt so ausgerichtet ist, daß es in waagerechter Richtung Wasser aus dem Einspeiserohr 9 in das Innere 2 des Behälters 1 ausläßt. Das Einspeiserohr 9 ist im Bereich des Inneren 2 des Schichtenspeichers 1 als Schlauch, als Wellrohr oder als Schieberohr ausgebildet. Dadurch ist es möglich, das Höhenniveau des Mündungsendes 10 im Inneren 2 durch Betätigen des Stellmotors 14 zu ändern.A temperature sensor 11 is arranged at the mouth end 10 of the feed pipe 9, which is connected via an electrical line 12 to a control element 13, which in turn operates on a servomotor 14. The servomotor 14 is connected to the mouth end 10 via a cable 15, which is preferably aligned so that it lets water out of the feed pipe 9 into the interior 2 of the container 1 in a horizontal direction. The feed pipe 9 is designed as a hose, a corrugated pipe or a sliding pipe in the area of the interior 2 of the stratified storage tank 1. This makes it possible to change the height of the mouth end 10 in the interior 2 by operating the servomotor 14.

Der Temperaturfühler 11 signalisiert die Temperatur, die das Wasser am Ort der Lage des Temperaturfühlers 11 beziehungsweise des Mündungsendes 10 aufweist. Ein zweiter Temperaturfühler 17 ist im Wassereinlaßrohr 8 angeordnet und mit einer Leitung 18 gleichfalls mit dem Steuerglied 13 verbunden. Besteht zwischen den beiden von den Temperaturfühlern 17 und 11 geführten Temperaturen eine Differenz, so beaufschlagt das Steuerglied 13 den Stellmotor 14 in der Weise, daß das Mündungsende 10 des beweglichen Einspeiserohres 9 derart im Höhenniveau 16 verfahren wird, daß die Temperaturen gleich sind. Dadurch ist gewährleistet, daß das aus dem Einspeiserohr 8 das Innere 2 des Behälters 1 gelangende Wasser stets auf dem Höhenniveau eingespeist wird, was in seiner Temperatur der Temperatur des zufließendenWassers entspricht. Damit wird die Schichtung im Inneren des Schichtenspeichers in einem Minimum gestört.The temperature sensor 11 signals the temperature of the water at the location of the temperature sensor 11 or the outlet end 10. A second temperature sensor 17 is arranged in the water inlet pipe 8 and is also connected to the control element 13 by a line 18. If there is a difference between the two temperatures measured by the temperature sensors 17 and 11, the control element 13 acts on the servomotor 14 in such a way that the outlet end 10 of the movable feed pipe 9 is moved at the height level 16 so that the temperatures are the same. This ensures that the water coming from the feed pipe 8 into the interior 2 of the container 1 is always fed in at the height level which corresponds in temperature to the temperature of the incoming water. This disturbs the stratification inside the stratified storage tank to a minimum.

Das Stellglied 15 kann als Seil oder als Gestänge ausgebildet sein. Der Stellmotor 14 kann außen im Bereich der Isolierung oder des Außengehäuses des Schichtenspeichers angeordnet sein, es kann sich auch um einen Unterwassermotor handeln, der im Inneren 2The actuator 15 can be designed as a cable or as a rod. The actuator 14 can be arranged externally in the area of the insulation or the outer casing of the stratified storage tank, it can also be an underwater motor that is installed inside 2

des Speicherbehälters angeordnet ist. Man erspart sich dann eine Dichtung des Stellgliedes. of the storage tank. This saves you having to seal the actuator.

Gemäß Fig. 2 ist es darüber hinaus zusätzlich möglich, auch den Einlaß 6 der Warmwasserentnahmeleitung 4 höhenverstellbar auszugestalten. Somit wird einem zweiten Steuerglied 13' eine Soll-Temperatur für das Wasser in der Entnahmeleitung 4 vorgegeben, und der Stellmotor 14' bewegt diesen Einlaß 6 auf das Höhenniveau 16', das der gewünschten Soll-Temperatur entspricht.According to Fig. 2, it is also possible to design the inlet 6 of the hot water extraction line 4 so that it is height-adjustable. A second control element 13' is thus given a target temperature for the water in the extraction line 4, and the servomotor 14' moves this inlet 6 to the height level 16' that corresponds to the desired target temperature.

Claims (1)

Rapido Wärmetechnik GmbHRapido Heat Technology GmbH AnsprücheExpectations Schichtenspeicher mit einem Wasserbehälter (1) und einer in diesen einmündenden Wassereinlaßleitung (8) und einer Warmwasserentnahmeleitung (4), dadurch gekennzeichnet, daß ein Mündungsende (10) der Wassereinlaßleitung (8) höhenverstellbar im Wasserbehälter (1) angeordnet ist.Stratified storage tank with a water tank (1) and a water inlet line (8) opening into the latter and a hot water extraction line (4), characterized in that an outlet end (10) of the water inlet line (8) is arranged in a height-adjustable manner in the water tank (1). Schichtenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellmotor (14) vorgesehen ist, der mittel eines Stellgliedes (15) mit dem Mündungsende (10) verbunden ist.Stratified storage tank according to claim 1 , characterized in that a servomotor (14) is provided which is connected to the mouth end (10) by means of an actuator (15). Schichtenspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (15) als Seil oder als Gestänge ausgebildet wird.Stratified storage tank according to claim 2, characterized in that the actuator (15) is designed as a cable or as a rod. Schichtenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Mündungsende (10) der Wassereinlaßleitung (8). einen Temperaturfühler (11) angeordnet ist, der über eine Leitung (12) mit einem Steuerglied (13) für den Stellmotor (14) verbunden ist.Stratified storage tank according to one of claims 1 to 3, characterized in that a temperature sensor (11) is arranged at the mouth end (10) of the water inlet line (8), which is connected via a line (12) to a control element (13) for the servomotor (14). Schichtenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereinlaßleitung (8) in ihrem im Inneren (2) des Speicherbehälter (1) liegenden Bereich beweglich ausgebildet ist.Stratified storage tank according to one of claims 1 to 4, characterized in that the water inlet line (8) is designed to be movable in its region located in the interior (2) of the storage tank (1). Schichtenspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereinlaßleitung (8) aus einem Wellrohr, einem Schlauch- oder einem Schieberohr besteht.Stratified storage tank according to claim 5, characterized in that the water inlet line (8) consists of a corrugated pipe, a hose or a sliding pipe. Schichtenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaß (6) der Warmwasserentnahmeleitung (4) gleichfalls höhenverstellbar im Inneren (2) des Speicherbehälters (1) angeordnet ist.Stratified storage tank according to one of claims 1 to 6, characterized in that an inlet (6) of the hot water extraction line (4) is also arranged in a height-adjustable manner in the interior (2) of the storage tank (1).
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