DE4225131C2

DE4225131C2 - Dezentraler Warmwasserspeicher

Info

Publication number: DE4225131C2
Application number: DE4225131A
Authority: DE
Inventors: Adolf Prof Dr Goetzberger
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1992-07-30
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-31
Also published as: DE4225131A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung des vorhandenen Warmwasserkreislaufs einer zentra len Warmwasserversorgung zur Erwärmung eines dezentral angeordneten Wärmespeiche zum Erhitzen von Brauch- und Trinkwasser.

Dezentrale Warmwasserversorger sind z. B. Elektroboiler, die ihre Wärme über elektrische Heizspiralen erhalten. Nachteilig ist daran, daß derartige Speicher kontinuierlich abkühlen und immer wieder erwärmt werden müssen. Da die Entnahme jedoch meistens nur selten erfolgt, sind diese dezentralen Warmwasserversorgungen unwirtschaftlich.

Ein Wärmespeicher mit Latentspeichermaterial ist z. B. aus der DE 40 29 355 A1 bekannt, der jedoch als normaler Warmwasserspeicher vorgesehen ist und lediglich das Latentspei chermaterial zur Steigerung der potentiellen Energie des Warmwasserspeichers enthält. Auch dieser Warmwasserspeicher hat genau den oben geschilderten Nachteil der perma nenten Abkühlung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen dezentralen Warmwasserspeicher zu schaffen, der seine Energie erst bei Bedarf zur Verfügung stellt. Die Wärme wird hier in einem Latent speichermaterial, das unterkühlbar ist, gespeichert.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Verwendung des vorhandenen Warmwasserkreislaufs einer zentralen Warmwasserversorgung zur Erwärmung eines dezentral angeordneten Wärmespeichers zum Erhitzen von Brauch- und Trinkwasser erreicht, der in seinem Inneren ein Latentspeichermaterial enthält und von einem ersten Leitungssystem zur Entnahme des Brauch- und Trinkwassers sowie von einem zweiten Leitungssystem zur Aufladung des La tentspeichermaterials durchsetzt ist, wobei das zweite Leitungssystem mit der zentralen Warmwasserversorgung in Verbindung steht und der Wärmespeicher eine Einrichtung zur Einleitung der Kristallisation des Latentspeichermaterials aufweist.

Grundsätzlich ist in fast allen Haushalten oder in Büros eine zentrale Warmwasserversor gung vorhanden, so daß eine Aufheizung des Latentspeichermaterial gewährleistet ist und damit auf die erfindungsgemäße Verwendung des vorhandenen Warmwasserkreislaufs zu rückgegriffen werden kann.

Besonders vorteilhaft ist jedoch die Erfindung anzuwenden, wenn z. B. über Sonnenkollekto ren Energie kostenlos zur Verfügung gestellt wird und der Kollektor seine Wärmeenergie an einen zentralen Speicher abgibt, aus dem dann das Latentspeichermaterial des dezentralen Warmwasserspeichers aufgeheizt werden kann.

Die Einrichtung zur Einleitung der Kristallisation der Latentspeichermassen ist meistens ein mechanischer Agitator, der über eine mechanische Erschütterung die Kristallisation der La tentspeichermassen einleitet. Vorteilhaft kann jedoch auch die Wasserzuführung an ihrer Spitze als Düse ausgebildet sein, deren mechanische Erschütterung des gesamten Spei chers oder des Behälters der Latentspeichermasse dann ausreicht, die Kristallisation einzu leiten. Auch ein elektrischer Impuls kann für die Einleitung der Kristallisation benutzt werden.

Bei der Aufladung des Latentspeichermaterials durch Wärme aus dem externen Speicher oder Warmwasserversorgung und Rückführung über das Leitungssystem heizt sich der Latentspeicher auf, das kristallisierte Material wird flüssig und verbleibt zunächst in diesem Zustand. Während und nach der Aufheizperiode wird aus dem warmen Latentspeichermate rial Wärme an das umgebende Wasser abgegeben und kann verwendet werden. Wie im normalen Elektroboiler kühlt sich nunmehr das Wasser und das Latentspeichermaterial ab auf die umgebende Zimmertemperatur. Während beim Elektroboiler das Warmwasser konti nuierlich aufgeheizt wird, wird das Latentspeichermaterial erst zur Energieabgabe gezwun gen, wenn warmes Wasser aus dem Speicher entnommen werden soll. Es bleibt beliebig lang im unterkühlten, flüssigen Zustand.

Durch den Agitator bzw. die Düse der Kaltwasserversorgung wird die Kristallisation eingelei tet und die Kristallisatioswärme erwärmt den Latentspeicher so schlagartig, daß das warme Wasser fast sofort zur Verfügung gestellt wird. Die Regelung des Kreislaufes muß den Be triebszustand des dezentralen Warmwasserspeichers bzw. des Latentspeichermaterials er kennen können und sollte so erfolgen, daß nach erfolgter Einleitung der Kristallisation und erst nach der Entnahme der Wärmeenergie aus dem Latentspeichermaterial bei abgekühl tem Warmwasserspeicher die Erwärmungsphase durch den externen Tank und damit die erneute Verflüssigung des Latentspeichermaterials erfolgt.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, den Speicher zu isolieren, damit die Wärmeenergie, die beim Aufheizen des Speichers zur Verfügung gestellt wird, auch nach längerer Zeit durch Entnahme von warmem Wasser verwendet werden kann.

In dem dezentralen Warmwasserspeicher ist das Latentspeichermaterial enthalten, das durch zwei Leitungssysteme durchzogen ist, ein erstes Leitungssystem, in dem kaltes Was ser in dem Speicher durch externe Wärme oder das Latentspeichermaterial erwärmt wird und als Warmwasser zur Verfügung gestellt ist und das zweite Leitungssystem zur Erwär mung des Latentspeichermaterials aus einem externen Speicher, z. B. Solarkollektor, oder aus der Warmwasserversorung des Hauses. Die Erwärmung des Speichermaterials kann auch in konventioneller Weise durch eine elektrische Heizung erfolgen.

Der Speicher kann auch so aufgebaut sein, daß der Boiler als Ganzes mit Wasser gefüllt wird und im Wasser quasi schwimmend der Behälter mit dem Latentspeichermaterial sich befin det. Dann sollten in dem Behälter Kanäle sein, damit die Erwärmung des umgebenden Was sers leichter erfolgt. Die Leitungen des Leitungssystems sind dann um den Latentspeicher gelegt oder in dem Latentspeichermaterial selbst, wodurch ein unmittelbarer Wärmeüber gang an das Material besonders vorteilhaft erfolgt.

Das Leitungssystem besteht aus dünnen Kunststoffleitungen, die leicht im dezentralen Warmwasserspeicher bzw. in dem Latentspeichermaterial verlegt werden können, damit ist der Aufbau des Speichers billig zu realisieren. Auch die Verlegung zum externen Speicher ist damit sehr preiswert.

Als Latentspeichermasse wird Natriumazetat CH₃COONa.3H₂O vorgeschlagen, das eine Phasenumwandlungstemperatur von 48° hat, ein hohes Wärmespeichervermögen, che misch stabil ist und bis Zimmertemperatur unterkühlbar ist.

Claims

Verwendung des vorhandenen Warmwasserkreislaufs einer zentralen Warmwasserversor gung zur Erwärmung eines dezentral angeordneten Wärmespeichers zum Erhitzen von Brauch- und Trinkwasser, der in seinem Inneren ein Latentspeichermaterial enthält und von einem ersten Leitungssystem zur Entnahme des Brauch- und Trinkwassers sowie von einem zweiten Leitungssystem zur Aufladung des Latentspeichermaterials durchsetzt ist, wobei das zweite Leitungssystem mit der zentralen Warmwasserversorgung in Verbindung steht, und der Wärmespeicher eine Einrichtung zur Einleitung der Kristallisation des Latentspeicherma terials aufweist.