DE4220064A1 - Wärmespeicher für Heizungsanlagen oder dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher für Heizungsan­ lagen oder dgl. mit einem Speicherbehälter für ein Wärme­ trägermedium und Zu- und Ableitungen zur Einspeisung bzw. Entnahme des Wärmeträgermediums.

Derartige Wärmespeicher dienen zur Überbrückung von Zeitun­ terschieden zwischen Wärmebereitstellung und Wärmever­ brauch. Sie ermöglichen einen effektiveren Kesselbetrieb, die Nutzung von Abwärmen und Solarenergie sowie einen höhe­ ren Komfort beim Betreiben der Heizungsanlage.

Dabei sind Wärmespeicher für unterschiedliche Verfahren in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Klassische Speicher, die die spezifische Wärmekapazität von Stoffen bei Temperaturveränderung nutzen, sind der Wasserspeicher, aber auch Feststoffspeicher, z. B. Beton und Erdspeicher. Sogenannte Latentwärmespeicher nutzen den Wärmeinhalt beim Schmelzen und Erstarren. Bei all diesen Speicherverfahren spielt nicht nur die Art der Wärmebereitstellung eine Rol­ le, sondern auch wo Wärme zu- und abgeführt wird.

Wasserspeicher haben beispielsweise die Eigenschaft, wärme­ res Wasser über kälterem zu schichten. Man spricht dabei von sogenannten Schichtenspeichern. Um eine effektive Schichtung jederzeit zu ermöglichen, muß heißes Wasser stets im oberen Teil, kälteres im unteren Teil des Spei­ chers zugeführt werden. Ähnliches gilt für Latentwärme­ speicher und chemische Speicher.

Daraus bedingt ergeben sich feste Konstruktionsrichtlinien für die Anordnung der Zuleitungs- und Entnahmestellen des Speichers. Diese konstruktionsbedingten Festlegungen kolli­ dieren jedoch häufig mit den technischen Möglichkeiten, z. B. den Platzverhältnissen, und führen zudem zu ungewoll­ ten Beeinflussungen der verschiedenen Wärmeerzeuger, z. B. Heizung- und Solarkollektoren, sowie zu Störungen von Tem­ peraturschichtungen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, bei einem derartigen Wärme­ speicher die Wärmezuleitungsstellen bei gleichzeitiger Bei­ behaltung oder Erhöhung der Speicherkapazität im Arbeitsbe­ reich des Speichers beliebig anzuordnen.

Diese Aufgabe wird mit einem Wärmespeicher der eingangs be­ zeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Spei­ cherbehälter wenigstens ein dynamisches Latentwärmespeiche­ relement angeordnet ist.

Es wurde überraschend gefunden, daß durch den zusätzlichen Einsatz derartiger Latentwärmespeicherelemente, d. h. Spei­ cher, die mit einem im Zyklus von Verdampfen und Kondensie­ ren arbeitenden Wärmetransportmittel für die Aufschmelz- und Erstarrungsvorgänge arbeiten, ein Wärmeeintrag an be­ liebiger Stelle in den Wärmespeicher möglich ist, ohne daß dadurch die Speicherkapazität beeinträchtigt wird. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die zugeführte Wärme sofort an das Latentspeichermedium bzw. in den zugehörigen Dampf­ raum des Latentwärmespeichers gelangt. Dadurch werden plötzliche Störungen von Temperaturschichtungen im Speicher zuverlässig vermieden. Mit dem Dampfraum der Latentwärme­ speicherelemente liegt ein fester, exakt definierter Spei­ cherbereich unabhängig vom Zuleitungsbereich vor. Es wird somit unabhängig von der Zuleitungsstelle ein Temperatur­ profil im Speicher gewährleistet, das der natürlichen Tem­ peraturschichtung entspricht. Somit ist auch eine Wärmezu­ fuhr im unteren Bereich eines z. B. Wasserspeichers möglich, was aus konstruktiven Gründen besonders günstig und wün­ schenswert ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Latentwärmespeicher­ elemente einen gut wärmeleitenden Behältermantel aufweisen. Durch diese zusätzliche Maßnahme wird gewährleistet, daß eingeleitete Wärme sofort an das Latentwärmespeichermedium bzw. den zugehörigen Dampfraum des Latentwärmespeicherele­ mentes gelangt, so daß nahezu überhaupt keine Temperatur­ schichtenstörung auftritt.

In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Latent­ wärmespeicherelemente stehend auf einem gelochten Blech an­ geordnet sind, das im unteren Bereich des Speicherbehälters angeordnet ist. Es wird somit eine konstruktiv einfache An­ ordnung der Latentwärmespeicherelemente ermöglicht, die gleichzeitig Strömungen des Wärmeträgermediums im Speicher nicht wesentlich behindert.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn im oberen Bereich des Speicherbehälters ein hydraulisches Trennelement etwa im Trennbereich von Speichermaterial und Dampfraum der Latent­ wärmespeicherelemente angeordnet ist, wobei bevorzugt das hydraulische Trennelement als Gummimanschette ausgebildet ist. Auf diese Weise wird durch das bedingt durchlässige hydraulische Trennelement ein abgegrenzter Wärmeentnahme­ raum geschaffen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur in vereinfachter Darstellung einen erfindungsgemäßen Wärmespeicher.

In der Zeichnung ist ein als Wasserschichtenspeicher ausge­ führter erfindungsgemäßer Wärmespeicher allgemein mit 1 be­ zeichnet. Dieser Wärmespeicher 1 für Heizungsanlagen oder dgl. weist einen Speicherbehälter 2 auf. Es ist z. B. Wasser als Wärmeträgermedium vorgesehen, wobei der Speicherbehäl­ ter 2 mit Zu- und Ableitungen versehen ist, so mit Zu- und Ableitungen 3 für einen Heizkessel, Zu- und Ableitungen 4 für einen Verbraucher (z. B. Heizkörper) sowie Zu- und Ab­ leitungen 5 zu einem Sonnenkollektor mit einem Solarwärme­ austauscher 5a. Darüber hinaus können noch weitere Zu- und Ableitungen vorgesehen sein, was im einzelnen nicht darge­ stellt ist.

Innerhalb des Speicherbehälters 2 sind Latentwärmespeiche­ relemente 6 angeordnet, wobei in der Zeichnung nur ein der­ artiges Element 6 dargestellt ist. Jedes Wärmespeicherele­ ment 6 weist einen Behälter mit einem bevorzugt sehr gut wärmeleitenden Behältermantel 7 auf, wobei innerhalb des Behälters ein Wärmetransportmittel 8, Speichermaterial 9 und ein Dampfraum 10 für das Wärmetransportmittel 8 vorge­ sehen sind. Dabei sind die Latentwärmespeicherelemente 6 stehend auf einem gelochten Blech 11 angeordnet, welches im unteren Bereich des Speicherbehälters 2 befestigt ist, der­ art, daß das eigentliche Wärmeträgermedium (Wasser) frei im Speicherbehälter 2 strömen kann.

Zusätzlich zu Wasser als Wärmeträgermedium können auch sta­ tische Latentwärmespeicherelemente oder spezielle chemische Speicherelemente vorgesehen sein, was in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellt ist.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Aus­ führungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlas­ sen. So kann die Anordnung der Zu- und Ableitungen anders getroffen sein, da durch die zusätzlichen Latentwärmespei­ cherelemente eine ungewünschte Beeinflussung der Tempera­ turschichtung im Speicherbehälter 2 vermieden wird.

Claims (5)

1. Wärmespeicher für Heizungsanlagen oder dgl. mit einem Spei­ cherbehälter für ein Wärmeträgermedium und Zu- und Ablei­ tungen zur Einspeisung bzw. Entnahme des Wärmeträgermedi­ ums, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicherbehälter (2) wenigstens ein dynamisches La­ tentwärmespeicherelement (6) angeordnet ist.

2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Latentwärmespeicherelemente (6) einen gut wärmelei­ tenden Behältermantel (7) aufweisen.

3. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Latentwärmespeicherelemente (6) stehend auf einem gelochten Blech (11) angeordnet sind, das im unteren Be­ reich des Speicherbehälters (2) angeordnet ist.

4. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Speicherbehälters (2) ein hydrau­ lisches Trennelement (12) etwa im Trennbereich von Spei­ chermaterial (9) und Dampfraum (10) der Latentwärmespeiche­ relemente (6) angeordnet ist.

5. Wärmespeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Trennelement (12) als Gummimanschette ausgebildet ist.