DE4220064C2 - Wärmespeicher für Heizungsanlagen oder dergl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher für Heizungsan­ lagen oder dergl., mit einem Speicherbehälter für ein Wärme­ trägermedium und Zu- und Ableitungen zur Einspeisung bzw. Entnahme des Wärmeträgermediums, wobei im Speicherbehälter wenigstens ein Latentwärmespeicherelement angeordnet ist.

Ein derartiger Wärmespeicher ist aus der US 2,677,367 be­ kannt. Diese Druckschrift offenbart einen Wärmespeicher mit statischen Wärmelatentspeicherelementen, wobei als Spei­ chermaterial ein kristallwasserhaltiges Salz, nämlich eine bestimmte Natriumphosphatlösung, eingesetzt wird. Aufgrund der statischen Wirkungsweise eines derartigen statischen Latentwärmespeichers ist es erforderlich, daß die Einlaß- bzw. Auslaßstutzen am eigentlichen Speicherbehälter für das einzuleitende bzw. auszuleitende Wärmeträgermedium stets so angeordnet sein müssen, daß die statischen Latentwärmespei­ cherelemente möglichst voll ständig vom Wärmeträgermedium umströmt werden und sich gleichzeitig eine Temperatur­ schichtung aufbaut. Die Freiheitsgrade für die Anordnung von Stutzen sind hierdurch begrenzt.

Gleiches gilt auch für einen aus der DE-AS 19 53 604 be­ kannten gattungsähnlichen Wärmespeicher. Auch in dieser Druckschrift ist die Verwendung statischer Wärmelatentspei­ cherelemente beschrieben.

Daraus bedingt ergeben sich bei der Verwendung derartiger statischer Latentwärmespeicher feste Konstruktionsrichtli­ nien für die Anordnung der Zuleitungs- und Entnahmestellen des Speichers. Diese konstruktionsbedingten Festlegungen kollidieren jedoch häufig mit den technischen Möglichkeiten und führen zudem zu ungewollten Beeinflussungen der ver­ schiedenen Wärmeerzeuger, z. B. Heizungs- und Solarkollekto­ ren, sowie zur Störung von Temperaturschichtungen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, 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 das we­ nigstens eine Latentwärmespeicherelement als dynamisches Latentwärmespeicherelement ausgebildet ist, in welchem ein im Zyklus von Verdampfen und Kondensieren arbeitendes Wär­ metransportmittel und ein zwischen Aufschmelzen und Erstar­ ren arbeitendes Speichermaterial enthalten sind, wobei oberhalb des Speichermaterials ein Dampfraum für das Wärme­ transportmittel vorgesehen ist.

Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist somit, daß, anders als beim Stand der Technik, der die Verwendung von statischen Wärmelatentspeichern offenbart, dynamische La­ tentwärmespeicherelemente eingesetzt werden. Durch den zusätzlichen Ein­ satz derartiger dynamischer Latentwärmespeicherelemente, d. h. Speicherelemente, bei denen ein Wärmetransportmittel im Inneren im Zyklus Verdampfen und Kondensieren in Verbin­ dung mit einem nicht mit dem Wärmetransportmittel reagie­ renden schmelzenden bzw. erstarrenden Speichermaterial ar­ beitet, ist eine Wärmeeintragung an beliebiger Stelle in den Wärmespeicher möglich, ohne daß dadurch die Speicher­ kapazität beeinträchtigt wird.

Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß die zuge­ führte Wärme sofort an das Latentwärmespeichermedium bzw. in den zugehörigen Dampfraum des Latentwärmespeichers ge­ langt. Dadurch werden plötzliche Störungen von Temperatur­ schichtungen im Speicher zuverlässig vermieden. Mit dem Dampfraum der Latentwärmespeicherelemente liegt ein fester, exakt definierter Speicherbereich unabhängig vom Zulei­ tungsbereich vor. Es wird somit unabhängig von der Zulei­ tungsstelle ein Temperaturprofil im Speicher gewährleistet, das der natürlichen Temperaturschichtung entspricht.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die dy­ namischen Latentwärmespeicherelemente stehend auf einem ge­ lochten Blech angeordnet sind, das im unteren Bereich des Speicherbehälters angeordnet ist. Es wird somit eine kon­ struktiv einfache Anordnung der Latentwärmespeicherelemente ermöglicht, die gleichzeitig Strömungen des Wärmeträgerme­ diums 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 dynami­ schen Latentwärmespeicherelemente angeordnet ist, wobei be­ vorzugt das hydraulische Trennelement als Gummimanschette ausgebildet ist. Auf diese Weise wird durch das bedingt durchlässig hydraulische Trennelement ein abgegrenzter Wär­ meentnahmeraum 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 befestig 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 (4)

1. Wärmespeicher für Heizungsanlagen oder dergl., mit einem Speicherbehälter für ein Wärmeträgermedium und Zu- und Ab­ leitungen zur Einspeisung bzw. Entnahme des Wärmeträgerme­ diums, wobei im Speicherbehälter wenigstens ein Latentwär­ mespeicherelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Latentwärmespeicherelement als dy­ namisches Latentwärmespeicherelement (6) ausgebildet ist, in welchem ein im Zyklus von Verdampfen und Kondensieren arbeitendes Wärmetransportmittel (8) und ein zwischen Auf­ schmelzen und Erstarren arbeitendes Speichermaterial (9) enthalten sind, wobei oberhalb des Speichermaterials (9) ein Dampfraum (10) für das Wärmetransportmittel (8) vor­ gesehen ist.

2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamischen Latentwärmespeicherelemente (6) stehend auf einem gelochten Blech (11) angeordnet sind, das im un­ teren Bereich des Speicherbehälters (2) angeordnet ist.

3. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, 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 dynamischen Latent­ wärmespeicherelemente (6) angeordnet ist.

4. Wärmespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Trennelement (12) als Gummimanschette ausgebildet ist.