DE1753214A1 - Electrically heated heat storage - Google Patents

Electrically heated heat storage

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DE1753214A1 DE19681753214 DE1753214A DE1753214A1 DE 1753214 A1 DE1753214 A1 DE 1753214A1 DE 19681753214 DE19681753214 DE 19681753214 DE 1753214 A DE1753214 A DE 1753214A DE 1753214 A1 DE1753214 A1 DE 1753214A1
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H7/00—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
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    • F24H7/04—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid
    • F24H7/0408—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using electrical energy supply
    • F24H7/0433—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using electrical energy supply the transfer medium being water
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Description

Elektrisch beheizter Wärmespeicher Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch beheizten Wärmespeicher, der seine Wärme vorzugsweise durch Verdampfung und Kondensation einer Flüssigkeit in einem Wärmetauscher an den Endwärmeträger z.B. für ein Warmwasser-Zehtralheizungsnetz abgibt, mit einer in einem geschlossenen Dampf-Kondensat-Kreislauf vorgesehenen Drossel- und. Absperrvorrichtung zur Regelung der Temperatur des Endwärmeträgers.Electrically heated heat accumulator The invention relates to an electrically heated heat accumulator, which generates its heat preferably through evaporation and condensation of a liquid in a heat exchanger on the final heat transfer medium e.g. for a hot water central heating network, with one in a closed Steam-condensate circuit provided throttle and. Shut-off device for regulation the temperature of the final heat transfer medium.

Es sind Wärmespeicher dieser Art bekannt, bei denen die Drossel- und Absperrvorrichtung in der Kondensatleitung vorgesehen ist. Hierbei wird die Heizfläche im Wärmetauscher durch mehr oder weniger Stauung des Kondensates abgedeckt und somit eine Temperaturregelung des Endwärmeträgers vorgenommen. Derartige Ausführungen weisen jedoch einen nicht unbedeutenden Nachteil auf.There are heat accumulators of this type known in which the throttle and Shut-off device is provided in the condensate line. This is the heating surface covered in the heat exchanger by more or less stagnation of the condensate and thus a temperature control of the final heat transfer medium made. Such designs however, have a not insignificant disadvantage.

Gegen Ende der Tagesheizperiode und damit zum Zeitpunkt der größten Wärmeabnahme ist die Speicherwärme und damit die Dampftemperatur so weit abgesunken, daß der gesamte Wärmetauscher mit Dampf beaufsahlagt werden muA, um auf der Sekundärseite die gewünschte Temperatur zu erhalten. Während und nach der Speicheraufladung in der Nacht ergibt sich wieder eine sehr hohe überhitzte Dampftemperatur, die bis zu 500°C beträgt und gerade dann auftritt, wem infolge der heute bei fast allen Heizungsanlagen üblichen Nachtabschaltung keine Wärme mehr abgenommen wird. Da jedoch eine Kondensation im Wärmetauscher nur im Rahmen der Wärmeabnahme erfolgen kann, wird in der Nacht bis zum Zeitpunkt der vollständigen Füllung des Wärmetauschers mit Kondensat eine unzulässig hohe Wassertemperatur auf der Sekundärseite im Bereich des . Wärmetauschers erzeugt, die so hoch ist, daß mit Dampfbildung gerechnet werden muB. Die Folge sind erhebliche Betriebsstörungen.Towards the end of the day heating period and thus at the time of the greatest heat dissipation, the heat storage and heat so that the steam temperature has decreased so far that the entire heat exchanger will beaufsahlagt with steam to obtain MUA on the secondary side of the desired temperature. During and after the storage charge at night to a very high superheated steam temperature up to 500 ° C, and this problem occurs, who is taken no more heat due to the today usual in almost all heating systems overnight shutdown again results. However, because condensation in the heat exchanger can be performed only in the context of the heat loss at night until the time of complete filling of the heat exchanger with condensate is an unacceptably high temperature of the water on the secondary side in the range. Heat exchanger produced that is so high as to be reckoned with vapor formation MUB. The consequences are significant operational disruptions.

Dieser Nachteil kann zwar .vermieden werden, wenn man die Drossel- und Abeperrvorriahtung in der Dampßleitung vorsieht, jedoch vervendet man bisher für derartige Ausführungen ein unterhalb des Wärmetauschers angeordnetes und gleichzeitig als Kondensatsammelbehälter dienendes Ausdehnungsgefäß. Bei Absperrung der Dampfzufuhr strömt das Restdampf-Kondensat in den Sammelbehälter. Dadurch kommt nach Beendigung der Nachtabsenkung die nicht mit Kondensat beaufschlagte Heizfläche im Wärmetauroher bzw, das inzwischen im Heizungsnetz erkaltete Wasser unmittelbar mit dem hocherhitzten Teil in BerUtn'ung. Auch bei dieser AusfUhruag rmzB daher mit Dampfbildung auf der Sekundärseite und erheblichen Betriebe- störungen gerechnet werden. Ein weiterer nicht unwesentlicher Ichteil da ist darin zu sehen, daß dem System über das vom Kondensat @trämte offene Ausdehnungsgefäß relativ leicht Sauerstoff zugeführt wird, wodurch starke Korrosionen auftreten können. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bekannten Ausführungen zu beseitigen und. einen elektrisch beheizten Wärmespeicher der eingangs genannten Art zu schaffen, der trotz einer einfachen Ausbildung eine sichere Wirkungsweise gewährleistet. Although this disadvantage can be avoided if the throttle and Abeperrvorriahtung is provided in the steam line, an expansion vessel which is arranged below the heat exchanger and simultaneously serves as a condensate collecting tank has been used for such designs. When the steam supply is shut off , the residual steam condensate flows into the collecting tank. As a result, after the night-time reduction has ended, the heating surface in the heat exchanger that is not exposed to condensate or the water that has meanwhile cooled down in the heating network comes into direct contact with the highly heated part. Even with this version, therefore, with steam formation on the secondary side and considerable operational disruptions are expected. Another not insignificant part of the ego there can be seen in the fact that the system trämte from condensate @ oxygen is relatively easily supplied to an open expansion vessel, which can lead to severe corrosion. The invention has set itself the task of eliminating the disadvantages of the known designs and. to create an electrically heated heat accumulator of the type mentioned above, which ensures reliable operation despite a simple design.

Erreicht ist dieses Ziel in vorteilhafter Weise dadurch, daB der geschlossene Dampf-Kondensat-Kreislauf mit einer in an sich bekannter Weise in der Dampfleitung eingebauten Drossel- und,/oder Absperrvorrichtung versehen und der Wärmetauscher bei abgesperrtem Zentralheizungsnetz aufgrund des dann durch die Kondensation des Restdampfes entstehenden Vakuums in kurzer Zeit vollständig mit Kondensat beaufschlagbar ist. Hei Anwendung einer Drossel- und. Absperxrvorrichtung in der Dampfleitung kann die Beaufschlagung des Wärmetauschers über die Kondensatleitung erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, die Beaufschlagiuig über eine ein Rückschlagventil aufweisende Zusatz-Kondensatleitung durchzuführen und die Kondensatleitung in an sich bekannter Weise mit einer Drossel- und Absperrvorrichtung zu versehen, während. die Vorrichtung in der Dampfleiteng lediglich zur Absperrung dient.This goal is achieved in an advantageous manner by the fact that the closed Steam-condensate cycle with a known manner in the steam line built-in throttle and / or shut-off device and the heat exchanger when the central heating network is shut off due to the condensation of the Residual steam can be fully exposed to condensate in a short time is. Hei application of a throttle and. Shut-off device in the steam line can the heat exchanger is charged via the condensate line. It is however, it is also possible to use the Beaufschlagiuig via a check valve Perform additional condensate line and the condensate line in per se known Way to be provided with a throttle and shut-off device while. the device in the Dampfleiteng only serves as a shut-off.

Zn der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand anhand eines Ausführungs- . beispiels dargestellt; und zwar zeigen: Abb. '! eine Prinzipdarstellung eines erfirndxmgsgemüßen Wärmespeichers und Abb. 2 den Wärmespeicher mit mehreren parallel geschalteten Speicherblöcken. Hei Erwärmung der Speioherblöoke 1 verdampft ein Teil des darin befindlichen Wassers. Der Rest wird aufgrund des Dampfvolumens bis zur unteren Heheizungslinie 2 zurück in ein Ausdehnungsgefäß 3 gedrückt. Da infolge der weiteren Erwärmung der Speioherblöoke 1 auf eine Temperatur von-ca. 500 - 6000C eine Überhitzung des Dampfes und damit eine Volumenvergrößerung eintritt, sind zusätzliohe@Ausdehnungsräume 4 vorgesehen, um zu verhindern, da9 Dampf in horizontale oder steigende Leitungen eintritt. Während der Bildung des Dampfpolsters wird der Wärmetauscher 5 gleichzeitig mit Dampf beaufschlagt. Die Temperaturregelung für ein Zentralhelzungsnetz 7 erfolgt über ein mit einem Temperaturfühler 1o zusammenwirkendes Drossel- und Absperrventil 6 in der Kondensatleitung 16, indem die Heizfläche 8 mehr oder weniger mit Kondensat beaufsohlagt Wird. Der Fühler 1o ist so angeordnet, daß die Temperatur auf der Heizungsseite innerhalb des Wärmetauschers 5 gemessen wird. Da aber mit dieser Ausführung aus den in der Einleitung genannten Gran- den bei Naahtabsinkung ein unzulässiger Anstieg der wassertergaratu unter Bildung von Dampf auf der Heizungsseite während eines bestimmten Zeitraumes nicht vermieden Werden kann, befindet sich in der Dampfleitung ein Absperrventil 14, und außer der Kondensatlei- tung 16 ist eine Zusatz-Kandematleitung 15 vorgesehen, die dm Mak- sohlagvsatil 12 aufweist. Tritt vgarend der Zeit der Niwhtabeenkung eine unzulässige Überhitsung auf der Heiaungtseite im Bereich des Vkrmmtau- sohncs 5 ein, so wtd die Daaapfsularg mit Hilfe des Abspatila 14 über den Temperaturfühler 1o abgesperrt. Der im Wärmetauscher 5 vorhandene Restdampf kondensiert, wodurch ein Vakuum erzeugt wird. Dieses Vakuum verursacht, daß über die Zusatz-Kondensatleitung 15 Kondensat angesaugt und somit eine unzulässige Erwärmung der Heizfläche $ ver- erl, mieden wird. Das Rüekschlagventil 12 verhindert dabei ein Rückfluß des Kondensates. Bei Beaufschlagung des Wärmetauschers 5 wird das vorher vorhandene Dampfvolumen in die Ausdehnungsräume 4 gedrückt, die mindestens so groß bemessen sind, daß sie dem Volumen des Wärmetauschers 5 und der infolge der Überhitzung entstehenden Dampfvolumenvergrößerung entsprechen. Die Verbindungsleitung 13 erübrigt ein eigenes Ausdehnungsgefäß für das Zentralheizungsnetz 7. Sie ist so angeordnet, daß eine Wasserzirku- lation nicht erfolgt und somit ein Eintritt von sauerstoffhaltigem Wasser in das Heizungsnetz 7 vermieden wird, das selbstverständlich auch mit einem separaten und z.B. geschlossenen Ausdehnungsgefäß in Verbindung stehen kann. In diesem Falle genügt es, wenn das Ausdehnungsgefäß 3 im Kesselraum angeordnet ist.Zn the drawing is the subject of the invention based on an embodiment. shown as an example; namely show: Fig. '! a schematic diagram of a heat accumulator according to the invention and Fig. 2 the heat accumulator with several storage blocks connected in parallel. When the Speioherblöoke 1 is heated, part of the water contained therein evaporates. The rest is pressed due to the vapor volume to the lower Heheizungslinie 2 back into an expansion vessel. 3 Since as a result of the further heating of the Speioherblöoke 1 to a temperature of -approx. 500 - 6000C overheating of the steam and consequently an increase in volume occurs, zusätzliohe @ expansion spaces 4 are provided to prevent steam from entering DA9 in horizontal or rising pipes. During the formation of the steam cushion, the heat exchanger 5 is acted upon by steam at the same time. The temperature control for a central heating network 7 takes place via a throttle and shut-off valve 6 in the condensate line 16, which cooperates with a temperature sensor 1o , in that the heating surface 8 is more or less exposed to condensate. The sensor 1o is arranged in such a way that the temperature on the heating side within the heat exchanger 5 is measured. But since with this design from the gran- the inadmissible increase in water garatu when the seam subsides with the formation of steam on the heating side during a certain This period cannot be avoided a shut-off valve 14 in the steam line, and in addition to the condensate line device 16, an additional K andematleitung 15 is provided, the dm Mak- has sohlagvsatil 12. Occurs before the time of the Niwhta decline impermissible overheating on the heating side in the area of the son 5 one, so wtd the Daaapfsularg with the help of the Abspatila 14 locked via the temperature sensor 1o. The residual steam present in the heat exchanger 5 condenses, creating a vacuum. This vacuum causes condensate to be sucked in via the additional condensate line 15 and thus an impermissible heating of the heating surface $ Erl, is avoided. The check valve 12 prevents backflow of the condensate. When the heat exchanger 5 is acted upon, the previously existing steam volume is pressed into the expansion spaces 4, which are at least large enough to correspond to the volume of the heat exchanger 5 and the increase in steam volume resulting from the overheating. The connecting line 13 eliminates the need for a separate expansion vessel for the central heating network 7. It is arranged in such a way that water does not circulate and thus an entry of oxygen-containing water into the heating network 7 is avoided, which of course also in connection with a separate and, for example, closed expansion vessel can stand. In this case it is sufficient if the expansion vessel 3 is arranged in the boiler room.

Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte und beschriebene Ausftihrüng nur ein Beispiel zur Verwirklichung der Erfindung, und diese ist nicht darauf beschränkt, vielmehr sind im Rahmen des erfindungsgemäßen Grundgedankens auch noch andere Ausführungsmögliohkeiten gegeben. 80 kann in Abwaxxilung des erläuterten Beispiels die Temperatursteuerung auch dadurch vorgenommen werden, daB nur eine dampfseitige Rege- lung erfolgt und die Dampfzufuhr bei Erreichen der eingestellten Tempe- ratur auf der Sekundärseite abgesperrt wird. Infolge-des dann durch den geschlossenen Dampf-Kondensat-Kreislauf entstehenden Vakuums ist der Wärmetauscher bei einer solchen Ausfiührung unter Fortfall der Drossel-und Absperrvorrichtung 6 in der Kondensatleitung 16, der Zusatz-Kondensat-Leitung 15 und des Rüokschlagventils 12 ebenfalls in kurzer Zeit vollstän- dig mit Kondensat beaufschlagbar.As already mentioned, the embodiment shown and described is only one example for realizing the invention, and it is not restricted to it; rather, other possible embodiments are also given within the scope of the basic concept according to the invention. 80 of the example explained DAB can Abwaxxilung in temperature control also be made by, there is only a steam-side regulation-and the supply of steam is shut off when the set temperature-temperature on the secondary side. As a result-of the then arising from the closed steam-condensate circuit vacuum of the heat exchanger is completeness, with such Ausfiührung under omission of the throttle and shut-off device 6 in the condensate line 16, the addition condensate line 15 and the Rüokschlagventils 12 also in a short time - Can be charged with condensate.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Grundgedankens sind jedoch auch noch in Bezug auf die Anordnung der Zusatz-Kondensatleitung 15 sowie des Rüokschlagventils 12 andere Mgliohkeiten gegeben. As part of the basic idea of the invention, however, condensate additional conduit 15 and the Rüokschlagventils are given 12 other Mgliohkeiten also with respect to the arrangement of.

Claims (3)

A n s p r ü o h e 1. Elektrisch beheizter Wärmespeicher, der seine Wärme vorzugsweise durch Verdampfung und Kondensation einer Flüssigkeit in einem Wärmetauscher an den Endwärmeträger z.B. für ein Warmwasser-Zentralheizungsnetz abgibt, mit einer in einem geschlossenen Dampf-Kondensat-Kreislauf vorgesehenen Drossel- und Absperrvorrichtung zur Regelung der Temperatur des Endwärmeträgere, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der geschlossene Dampf-Kondesat-Kreislauf mit einer in an sich bekannter Weise in der Dampfleitung eingebauten Drossel- und/oder Absperrvorrichtung (14) versehen und der Wärmetauscher (5) bei abgesperrtem Zentralheizungsnetz aufgrund des dann durch die Kondensation des Restdampfes entstehenden Vakuums in kurzer Zeit vollständig mit Kondensat beaufschlagbar ist. A nspr ü ohe 1. Electrically heated heat accumulator, which emits its heat preferably through evaporation and condensation of a liquid in a heat exchanger to the final heat transfer medium, e.g. for a hot water central heating network, with a throttle and shut-off device provided in a closed steam-condensate circuit Control of the temperature of the final heat transfer medium, characterized in that the closed steam-condensate circuit is provided with a throttle and / or shut-off device (14) built into the steam line in a manner known per se, and the heat exchanger (5) when the central heating network is shut off due to the then through the condensation of the residual vapor resulting from the vacuum can be fully exposed to condensate in a short time. 2. Elektrisch beheizter Wärmespeicher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i e h n e t , daß die Dampfleitung eine Drossel- und Absperrvorrichtung (14) aufweist und die Beaufschlagung des Wärmetauschere (5) über die Kondensatleitung (16) erfolgt. 2. Electrically heated Heat storage device according to claim 1, that the Steam line has a throttle and shut-off device (14) and the application of the heat exchanger (5) via the condensate line (16). 3. Elektrisch beheizter Wärmespeicher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beaufschlagung des Wärmetauschers (5) über eine ein RUekschlagventil (12) od. dgl. aufweisende Zusatz-. Koodensatleitung (15) erfolgt und die Kondensatleitung (16) in an sioh bekannter weise mit einer Drossel- und Absperrvorrichtung (6) versehen ist, während die Vorrichtung (14) in der Dangleitung lediglich zur Absperrung dient. 3. Electrically heated heat accumulator according to claim 1, characterized in that the application of the heat exchanger (5) via a check valve (12) or the like. Is carried Koodensatleitung (15) and provided the condensate line (16) of SiOH known manner with a throttle and shut-off device (6) while the device (14) only serves to shut off the Dangleitung.
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