Die Erfindung betrifft einen Schichtspeicher gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The invention relates to a layer memory according to the features of patent claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Aus der DE 10 2012 100 423 B3 ist ein Schichtspeicher zum Speichern von Wärmeenergie, aufweisend einen Schichteinsatz und einen Speicherbehälter, bekannt. Der Speicherbehälter ist mittels Rohrleitungen mit mindestens einem Energieerzeuger sowie mindestens einem Energieverbraucher verbunden. Der Speicherbehälter weist zwei Zuführöffnungen und zwei Abführöffnungen auf, wobei mindestens eine Zuführöffnung mit dem Energieerzeuger und mindestens eine Zuführöffnung mit dem Energieverbraucher verbunden sind. Ferner sind eine Abführöffnung mit dem Energieerzeuger und mindestens eine Abführöffnung mit dem Energieverbraucher verbunden. Mittels der Zuführöffnungen wird dem Schichtspeicher ein Wärmeträgermedium zugeführt und mittels der Abführöffnung das Wärmeträgermedium aus dem Schichtspeicher abgeführt. Der Schichtspeicher weist eine Zuführkammer, eine Beruhigungskammer und eine Abführkammer auf, die in horizontaler Richtung betrachtet nebeneinander angeordnet sind und sich jeweils vertikal erstrecken. Die Zuführöffnungen sind mit der Zuführkammer und die Abführöffnungen sind mit der Abführkammer verbunden. Die Zuführkammer, die Beruhigungskammer und die Abführkammer sind in einer Fließrichtung des Wärmeträgers ausgehend von einer jeweiligen Zuführöffnung hin zu einer jeweiligen Abführöffnung betrachtet in Reihe hintereinander geschaltet. Zwischen jeweils zwei aneinandergrenzenden Kammern ist ein Trennelement vorgesehen, das die Kammern hydraulisch voneinander trennt. Ferner sind in dem Trennelement Durchgangsöffnungen vorgesehen, um einen Übertritt von den einzelnen Kammern in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums zu ermöglichen. Durch die Ausgestaltung des Schichtspeichers werden einzelne Bereiche mittels Wärmeträgermediums leicht durchmischt.From the DE 10 2012 100 423 B3 For example, a stratified storage tank for storing thermal energy comprising a layer insert and a storage container is known. The storage container is connected by means of pipelines to at least one energy generator and at least one energy consumer. The storage container has two supply openings and two discharge openings, wherein at least one supply opening is connected to the energy generator and at least one supply opening to the energy consumer. Furthermore, a discharge opening with the energy generator and at least one discharge opening are connected to the energy consumer. By means of the feed openings, a heat transfer medium is supplied to the stratified storage tank and the heat transfer medium is removed from the stratified storage tank by means of the discharge opening. The stratified storage device has a supply chamber, a settling chamber and a discharge chamber, which are arranged next to one another in the horizontal direction and extend vertically in each case. The supply ports are connected to the supply chamber and the discharge ports are connected to the discharge chamber. The supply chamber, the settling chamber and the discharge chamber are connected in series in series in a flow direction of the heat carrier, starting from a respective supply opening toward a respective discharge opening. Between each two adjoining chambers, a separating element is provided which separates the chambers hydraulically from each other. Furthermore, passage openings are provided in the separating element in order to enable a transfer from the individual chambers in the flow direction of the heat transfer medium. Due to the configuration of the stratified storage individual areas are easily mixed by means of heat transfer medium.
Es ist daher wünschenswert, einen verbesserten Schichtspeicher bereitzustellen.It is therefore desirable to provide an improved layer memory.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Dies wird mittels der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This is achieved by means of the features of patent claim 1. Advantageous embodiments are given in the dependent claims.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein verbesserter Schichtspeicher dadurch bereitgestellt werden kann, dass der Schichtspeicher einen Schichteinsatz und einen Speicherbehälter aufweist. Der Schichtspeicher ist dabei zum Speichern von Wärmeenergie ausgebildet. Der Speicherbehälter weist eine erste Zuführöffnung, eine zweite Zuführöffnung, eine erste Abführöffnung und wenigstens eine zweite Abführöffnung auf. Mittels der ersten und der zweiten Zuführöffnung ist ein Wärmeträgermedium in den Speicherbehälter zuführbar und mittels der ersten und zweiten Abführöffnung aus dem Speicherbehälter abführbar. Der Schichteinsatz ist in dem Speicherbehälter angeordnet und umfasst ein erstes Trennelement. Das erste Trennelement trennt den Speicherbehälter in eine erste Kammer und wenigstens eine zweite Kammer. Der Schichteinsatz erstreckt sich im Wesentlichen vollständig horizontal durch den Speicherbehälter, sodass die erste Kammer oberhalb der zweiten Kammer angeordnet ist. An der ersten Kammer sind die erste Zuführöffnung und die erste Abführöffnung und an der zweiten Kammer die zweite Zuführöffnung und die zweite Abführöffnung angeordnet. Mittels der ersten Zuführöffnung und der ersten Abführöffnung ist die erste Kammer mit einem ersten Energieerzeuger und mittels der zweiten Zuführöffnung und der zweiten Abführöffnung mit einem zweiten Energieerzeuger verbindbar.According to the invention, it has been recognized that an improved layer memory can be provided by the layer memory having a layer insert and a storage container. The layer memory is designed to store heat energy. The storage container has a first supply opening, a second supply opening, a first discharge opening and at least one second discharge opening. By means of the first and the second feed opening, a heat transfer medium can be fed into the storage container and can be discharged from the storage container by means of the first and second discharge opening. The layer insert is arranged in the storage container and comprises a first separating element. The first separating element separates the storage container into a first chamber and at least one second chamber. The layer insert extends substantially completely horizontally through the storage container, so that the first chamber is arranged above the second chamber. The first supply opening and the first discharge opening are arranged on the first chamber and the second supply opening and the second discharge opening are arranged on the second chamber. By means of the first supply opening and the first discharge opening, the first chamber can be connected to a first energy generator and, by means of the second supply opening and the second discharge opening, to a second energy generator.
Auf diese Weise kann der Schichtspeicher in einem Mehrquellen- und Mehrsenkensystem eingesetzt werden, wobei die Quellen bzw. Energieerzeuger unterschiedlich stark erwärmtes Wärmeträgermedium bereitstellen können, welches in dem Schichtspeicher gespeichert wird. Durch die Eignung des Schichtspeichers für ein Mehrquellen- und Mehrsenkensystem kann das Mehrquellen- und Mehrsenkensystem besonders effizient arbeiten. Insbesondere ist dadurch ein paralleles Verschalten der Mehrquellen an dem Schichtspeicher möglich.In this way, the stratified storage can be used in a Mehrquellen- and multi-sink system, the sources or energy producers can provide different levels of heated heat transfer medium, which is stored in the stratified storage. Due to the suitability of the stratified storage tank for a multi-well and multi-sink system, the multi-well and multi-sink system can work particularly efficiently. In particular, this makes parallel interconnection of the multiple sources to the stratified storage possible.
In einer weiteren Ausführungsform ist das erste Trennelement plattenförmig ausgebildet und umfasst einen ersten Bereich und wenigstens einen zweiten Bereich. Der erste Bereich ist ausgebildet, eine hydraulische Trennung zwischen den beiden an das erste Trennelement angrenzenden Kammern bereitzustellen. In dem zweiten Bereich ist wenigstens eine erste Durchgangsöffnung vorgesehen, wobei die erste Durchgangsöffnung ausgebildet ist, eine hydraulische Verbindung zwischen dem jeweils an das erste Trennelement angrenzenden Kammern bereitzustellen. Der erste Bereich ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist der erste Bereich umfangsseitig im Wesentlichen vollständig abgedichtet mit dem Speicherbehälter verbunden. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein Austausch des Wärmeträgermediums zwischen den beiden Kammern ermöglicht wird und gleichzeitig der Austausch definiert durch die gezielte Anordnung der ersten Durchgangsöffnung im zweiten Bereich gesteuert werden kann. Dadurch können beispielsweise Sensoren, die im Speichergehäuse angeordnet sind und beispielsweise eine Temperatur des Wärmeträgermediums erfassen, aus der Strömung des Austausches zwischen den beiden Kammern herausgehalten werden und so ein verbessertes Messergebnis der Sensoren bereitgestellt werden.In a further embodiment, the first separating element is plate-shaped and comprises a first region and at least one second region. The first region is configured to provide a hydraulic separation between the two chambers adjacent to the first separator. At least one first through-opening is provided in the second region, wherein the first through-opening is designed to provide a hydraulic connection between the respective chambers adjoining the first separating element. The first region is preferably annular. Preferably, the first area is circumferentially substantially completely sealed connected to the storage container. This embodiment has the advantage that an exchange of the heat transfer medium between the two chambers is made possible and at the same time the exchange defined by the targeted arrangement of the first passage opening in the second area can be controlled. As a result, for example, sensors which are arranged in the storage housing and, for example, detect a temperature of the heat transfer medium, from the flow of the exchange between the two chambers be kept out and so an improved measurement result of the sensors are provided.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Schichtspeicher eine Längsachse auf, wobei das erste Trennelement einen dritten Bereich und einen vierten Bereich umfasst. Der dritte Bereich ist ausgebildet, eine hydraulische Trennung zwischen den beiden an das erste Trennelement angrenzenden Kammern bereitzustellen. Im vierten Bereich sind mehrere zweite Durchgangsöffnungen vorgesehen. Die zweiten Durchgangsöffnungen sind ausgebildet, die beiden an das erste Trennelement angrenzenden Kammern hydraulisch zu verbinden. Der vierte Bereich ist radial innenliegend bezogen auf die Längsachse zu dem dritten Bereich angeordnet. Der dritte Bereich ist zwischen dem zweiten und dem vierten Bereich angeordnet. Durch das Vorsehen des vierten Bereichs kann eine Austauschgeschwindigkeit zwischen den beiden Kammern des Wärmeträgermediums erhöht werden.In a further embodiment, the layer memory has a longitudinal axis, wherein the first separating element comprises a third area and a fourth area. The third region is configured to provide a hydraulic separation between the two chambers adjacent to the first separator. In the fourth area a plurality of second passage openings are provided. The second passage openings are designed to hydraulically connect the two chambers adjoining the first separating element. The fourth region is arranged radially inward relative to the longitudinal axis to the third region. The third area is arranged between the second and the fourth area. By providing the fourth region, an exchange speed between the two chambers of the heat transfer medium can be increased.
In einer weiteren Ausführungsform ist der vierte Bereich im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, wobei im vierten Bereich die zweiten Durchgangsöffnungen in einer Reihe spiralförmig um die Längsachse verteilt nebeneinander angeordnet sind. Durch die spiralförmige Ausgestaltung können diese in einem Fertigungsprozess besonders einfach mittels spanendem Fertigungsverfahren in das erste Trennelement eingebracht werden.In a further embodiment, the fourth region is substantially annular, wherein in the fourth region, the second through-openings are arranged in a row distributed in a spiral around the longitudinal axis next to one another. Due to the spiral-shaped configuration, these can be introduced into the first separating element in a manufacturing process in a particularly simple manner by means of a machining production process.
In einer weiteren Ausführungsform weist das erste Trennelement einen fünften Bereich und einen sechsten Bereich auf. Der fünfte Bereich ist ausgebildet, die an das erste Trennelement angrenzenden Kammern hydraulisch voneinander zu trennen. Im sechsten Bereich sind mehrere dritte Durchgangsöffnungen angeordnet, wobei die dritten Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, die an das erste Trennelement angrenzenden Kammern hydraulisch miteinander zu verbinden. Der fünfte Bereich ist radial innenseitig zu dem dritten Bereich angeordnet, wobei der sechste Bereich durch den fünften Bereich umschlossen ist. Der sechste Bereich weist vorzugsweise eine kreisförmige Ausgestaltung auf und/oder ist vorteilhafterweise exzentrisch zu der Längsachse angeordnet. Diese Ausgestaltung hat sich als besonders strömungsgünstig für den Schichtspeicher herausgestellt.In a further embodiment, the first separating element has a fifth region and a sixth region. The fifth region is configured to hydraulically separate the chambers adjacent to the first separator. In the sixth area, a plurality of third through-openings are arranged, wherein the third through-openings are formed to hydraulically connect the chambers adjacent to the first separating element. The fifth region is arranged radially inwards to the third region, wherein the sixth region is enclosed by the fifth region. The sixth region preferably has a circular configuration and / or is advantageously arranged eccentrically to the longitudinal axis. This embodiment has proven to be particularly streamlined for the stratified storage.
In einer weiteren Ausführungsform weist das erste Trennelement einen siebten Bereich auf. Im siebten Bereich sind mehrere vierte Durchgangsöffnungen zur hydraulischen Verbindung korrespondierend an das erste Trennelement angrenzenden Kammern vorgesehen. Der siebte Bereich ist radial innenseitig angrenzend an den ersten Bereich angeordnet. Der siebte Bereich weist vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckförmige Ausgestaltung auf. Insbesondere ist besonders vorteilhaft, wenn der siebte Bereich gegenüberliegend bezogen auf die Längsachse zum sechsten Bereich angeordnet ist. Dadurch kann eine gezielte Wirbelschleppe in einer der beiden Kammern erzeugt werden, wenn aus der jeweils anderen Kammer das Wärmeträgermedium in die Kammer einströmt.In a further embodiment, the first separating element has a seventh region. In the seventh region, a plurality of fourth passage openings are provided for the hydraulic connection corresponding to chambers adjacent to the first separating element. The seventh region is arranged radially inward adjacent to the first region. The seventh region preferably has a substantially rectangular configuration. In particular, it is particularly advantageous if the seventh region is arranged opposite to the longitudinal axis relative to the sixth region. As a result, a targeted wake turbulence can be generated in one of the two chambers when the heat transfer medium flows into the chamber from the respective other chamber.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schichteinsatz ein zweites Trennelement. Das zweite Trennelement ist im Wesentlichen horizontal sich erstreckend durch den Speicherbehälter ausgebildet und begrenzt zumindest teilweise eine dritte Kammer gegenüber der ersten und/oder zweiten Kammer. An der dritten Kammer ist eine dritte Zuführöffnung und eine dritte Abführöffnung angeordnet. Mittels der dritten Zuführöffnung und der dritten Abführöffnung ist die dritte Kammer mit einem dritten Energieerzeuger verbindbar. Dadurch ist der Schichtspeicher zusätzlich zum ersten und zweiten Energieerzeuger beispielsweise mit einem Solarkollektor verbindbar, der zusätzlich kostengünstige Wärmeenergie zur Erwärmung des Wärmeträgermediums, bereitzustellen.In a further embodiment, the layer insert comprises a second separating element. The second separator is formed substantially horizontally extending through the storage container and at least partially defines a third chamber opposite the first and / or second chambers. At the third chamber, a third feed opening and a third discharge opening is arranged. By means of the third supply opening and the third discharge opening, the third chamber is connectable to a third energy generator. As a result, the stratified storage device can be connected, in addition to the first and second energy generator, for example, to a solar collector, which additionally provides cost-effective heat energy for heating the heat transfer medium.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die erste Kammer oberhalb der zweiten Kammer und die zweite Kammer oberhalb der dritten Kammer angeordnet ist. Dadurch können unterschiedliche Temperaturniveaus des Wärmeträgermediums in den Kammern des Schichtspeichers gespeichert und für die Wärmesenken bereitgestellt werden.It is particularly advantageous if the first chamber is arranged above the second chamber and the second chamber above the third chamber. As a result, different temperature levels of the heat transfer medium can be stored in the chambers of the stratified storage and provided for the heat sinks.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine erste Wärmesenkenzuführöffnung und eine erste Wärmesenkenabführöffnung vorgesehen. Die erste Wärmesenkenabführöffnung ist an der ersten Kammer angeordnet und die Wärmekammerzuführöffnung an der dritten Kammer. Die erste Wärmesenkenzuführöffnung und/oder die zweite Wärmesenkenabführöffnung sind ausgebildet, eine Verbindung zu einem Frischwasserwärmetauscher für eine Trinkwasserversorgung bereitzustellen. Dadurch kann mittels des Schichtspeichers zusätzlich die Energie zur Erwärmung von Warmwasser in der Trinkwasserversorgung bereitgestellt und gespeichert werden.In a further embodiment, a first heat sink supply opening and a first heat sink discharge opening are provided. The first heat sink discharge opening is disposed on the first chamber and the heat chamber supply opening on the third chamber. The first heat sink supply opening and / or the second heat sink discharge opening are configured to provide a connection to a fresh water heat exchanger for a drinking water supply. As a result, the energy for heating hot water in the drinking water supply can additionally be provided and stored by means of the stratified storage.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die erste Wärmesenkenabführöffnung oberhalb der ersten Zuführöffnung an der ersten Kammer angeordnet ist. Ebenso ist von Vorteil, wenn die erste Wärmesenkenzuführöffnung vertikal, bezogen auf die Längsachse zwischen der dritten Zuführöffnung und der dritten Abführöffnung angeordnet ist.It is particularly advantageous if the first heat sink discharge opening is arranged above the first supply opening on the first chamber. It is likewise advantageous if the first heat sink supply opening is arranged vertically, relative to the longitudinal axis, between the third supply opening and the third discharge opening.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine zweite Wärmesenkenabführöffnung vorgesehen, wobei die zweite Wärmesenkenabführöffnung im Wesentlichen horizontal auf gleicher Höhe zu der zweiten Zuführöffnung an der zweiten Kammer angeordnet und ausgebildet ist, eine Verbindung zu einem Energieverbraucher, insbesondere einem Heizkreislauf, bereitzustellen. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass ein warmes Wärmeträgermedium kommend vom zweiten Energieerzeuger mit ähnlicher Temperatur in den Heizkreislauf gefördert werden kann.In a further embodiment, a second heat sink discharge opening is provided, wherein the second heat sink discharge opening is substantially horizontal at the same level as the second supply opening is arranged on the second chamber and is designed to provide a connection to an energy consumer, in particular a heating circuit. In this way it is ensured that a warm heat transfer medium coming from the second power generator with a similar temperature can be promoted in the heating circuit.
In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens eine Einströmeinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, eine Zuführöffnung zur Bereitstellung einer Verbindung mit einem der Energieerzeuger mit einer Wärmesenkenabführöffnung der jeweiligen Kammer zu verbinden. Die Einströmeinrichtung umfasst einen ersten Rohrabschnitt, einen zweiten Rohrabschnitt und einen Austauschabschnitt. Der erste Rohrabschnitt ist ausgebildet, das über die Zuführöffnung der jeweiligen Kammer bereitgestellte Wärmeträgermedium von der Zuführöffnung an den Austauschabschnitt zu führen. Der Austauschabschnitt ist ausgebildet, das durch den ersten Rohrabschnitt bereitgestellte Wärmeträgermedium in die jeweilige Kammer aus- und/oder einzuleiten. Der zweite Rohrabschnitt ist dem Austauschabschnitt zugeordnet. Der zweite Rohrabschnitt ist ausgebildet, das durch den Austauschabschnitt bereitgestellte Wärmeträgermedium und/oder das in der jeweiligen Kammer anordenbare Wärmeträgermedium an die Wärmesenkenabführöffnung zu führen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein Kurzschluss zwischen dem Energieerzeuger und dem Verbraucher ermöglicht wird und gleichzeitig, falls der Energieerzeuger weniger Wärmeträgermedium bereitstellt, als ihn der Verbraucher benötigt, das Wärmeträgermedium aus dem Schichtspeicher entnommen werden kann.In another embodiment, at least one inflow means is provided which is adapted to connect a supply opening for providing a connection with one of the energy producers with a heat sink discharge opening of the respective chamber. The inflow device comprises a first pipe section, a second pipe section and an exchange section. The first pipe section is designed to guide the heat transfer medium provided via the supply opening of the respective chamber from the supply opening to the replacement section. The replacement section is designed to discharge and / or initiate the heat transfer medium provided by the first pipe section into the respective chamber. The second pipe section is assigned to the replacement section. The second pipe section is designed to guide the heat transfer medium provided by the exchange section and / or the heat transfer medium that can be arranged in the respective chamber to the heat sink discharge opening. This embodiment has the advantage that a short circuit between the energy generator and the consumer is made possible and at the same time, if the energy producer provides less heat transfer medium than the consumer requires it, the heat transfer medium can be removed from the stratified storage.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Einströmeinrichtung rohrförmig und bogenförmig ausgebildet, wobei der Austauschabschnitt zwischen den Rohrabschnitten angeordnet ist. Diese stellt eine zuverlässige Kurzschlussverbindung zwischen der Zuführöffnung und der jeweiligen Abführöffnung bereit.In a further embodiment, the inflow device is tubular and arcuate, wherein the exchange section is arranged between the tube sections. This provides a reliable short circuit connection between the feed opening and the respective discharge opening.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der erste Rohrabschnitt ein festes Ende und ein freies Ende, wobei an dem festen Ende der erste Rohrabschnitt mit der Zuführöffnung verbunden ist. An dem freien Ende des ersten Rohrabschnitts ist wenigstens eine Austrittsöffnung vorgesehen. Der zweite Rohrabschnitt umfasst ein festes Ende und ein freies Ende, wobei das feste Ende des zweiten Rohrabschnitts an der Wärmesenkenabführöffnung angeordnet ist. Ferner ist an dem freien Ende des zweiten Rohrabschnitts der Austauschabschnitt angeordnet, wobei der Austauschabschnitt wenigstens eine Austauschöffnung umfasst.In a further embodiment, the first pipe section comprises a fixed end and a free end, wherein at the fixed end of the first pipe section is connected to the feed opening. At least one exit opening is provided at the free end of the first pipe section. The second pipe section includes a fixed end and a free end, with the fixed end of the second pipe section disposed on the heat sink discharge opening. Furthermore, the replacement section is arranged at the free end of the second pipe section, wherein the replacement section comprises at least one replacement opening.
Die Austrittsöffnung ist im Wesentlichen gegenüberliegend zu der Austauschöffnung angeordnet, wobei der Austauschabschnitt ausgebildet ist, zumindest teilweise das aus der Austrittsöffnung austretende Wärmeträgermedium aufzufangen und zumindest teilweise aus der Kammer auszuleiten und in den zweiten Rohrabschnitt einzuleiten. Auf diese Weise kann ebenso die Kurzschlussfunktion, wie oben beschrieben, zum Kurzschließen des Energieerzeugers mit dem Energieverbraucher ebenso gewährleistet werden.The outlet opening is arranged substantially opposite to the replacement opening, wherein the replacement section is designed to at least partially collect the heat transfer medium emerging from the outlet opening and to at least partially discharge it from the chamber and introduce it into the second pipe section. In this way, as well as the short-circuit function, as described above, also be ensured for short-circuiting of the power generator with the energy consumer.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to figures. Showing:
1 eine schematische Darstellung einer Systemhydraulik mit einem Schichtspeicher; 1 a schematic representation of a system hydraulics with a layer memory;
2 eine perspektivische Ansicht eines Schichtspeichers; 2 a perspective view of a stratified memory;
3 eine Seitenansicht des in 2 gezeigten Schichtspeichers; 3 a side view of the in 2 shown stratified memory;
4 eine Schnittansicht durch eine Einführhilfe des in den 2 und 3 gezeigten Schichtspeichers; 4 a sectional view through an insertion of the in 2 and 3 shown stratified memory;
5 eine Seitenansicht auf die in 4 gezeigte Einführhilfe; 5 a side view of the in 4 shown insertion aid;
6 eine perspektivische Ansicht auf eine Einschichthilfe des in den 2 und 3 gezeigten Schichtspeichers; 6 a perspective view of a single-layer of the in the 2 and 3 shown stratified memory;
7 eine perspektivische Ansicht in einen Speicherbehälter des Schichtspeichers gemäß 2 bis 3; 7 a perspective view into a storage container of the stratified storage according to 2 to 3 ;
8 eine perspektivische Ansicht einer Einströmeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform für den in 2 bis 4 gezeigten Schichtspeicher; 8th a perspective view of an inflow device according to a first embodiment of the in 2 to 4 shown layer memory;
9 eine Draufsicht auf die in 5 gezeigte Einströmeinrichtung; und 9 a top view of the in 5 inflow device shown; and
10 eine Einströmeinrichtung für den in den 2 bis 4 gezeigten Schichtspeicher gemäß einer zweiten Ausführungsform. 10 an inflow device for in the 2 to 4 shown layer memory according to a second embodiment.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Systemhydraulik 10 mit einem Schichtspeicher 15. Die Systemhydraulik 10 ist als Mehrquellen- und Senkensystem ausgebildet und umfasst neben dem Schichtspeicher 15 einen Solarkollektor 20, einen Frischwasserwärmetauscher 25 sowie eine Wärmepumpe 30. Ferner umfasst die Systemhydraulik 10 einen Heizkreislauf 35. Der Heizkreislauf 35 ist wie der Frischwasserwärmetauscher 25 jeweils ein Energieverbraucher bzw. eine Wärmesenke, während hingegen der Solarkollektor 20 und die Wärmepumpe 30 jeweils ein Energieerzeuger bzw. eine Wärmequelle sind. 1 shows a schematic representation of a system hydraulics 10 with a stratified storage 15 , The system hydraulics 10 is designed as Mehrquellen- and sinking system and includes next to the stratified storage 15 a solar collector 20 , a fresh water heat exchanger 25 as well as a heat pump 30 , Furthermore, the system hydraulics includes 10 a heating circuit 35 , The heating circuit 35 is like the fresh water heat exchanger 25 one each Energy consumers or a heat sink, while the solar collector 20 and the heat pump 30 are each an energy generator or a heat source.
Die Wärmepumpe 30 weist einen ersten Anschluss 36 und einen zweiten Anschluss 37 auf. Die Wärmepumpe 30 stellt am ersten Anschluss 36 Wärmeenergie zur Erwärmung von Warmwasser in einer Trinkwasserversorgung bereit. Am zweiten Anschluss 37 stellt die Wärmepumpe 30 Wärmeenergie für den Heizkreislauf 35 bereit.The heat pump 30 has a first connection 36 and a second connection 37 on. The heat pump 30 puts on the first connection 36 Heat energy for heating hot water in a drinking water supply ready. At the second connection 37 puts the heat pump 30 Heat energy for the heating circuit 35 ready.
Die Wärmepumpe 30 ist über eine erste Leitung 135 und eine zweite Leitung 140 am ersten Anschluss 36 mit dem Schichtspeicher 15 verbunden. Am zweiten Anschluss 37 ist die Wärmepumpe 30 über eine dritte Leitung 175 und einer vierten Leitung 180 mit dem Schichtspeicher 15 verbunden. Der Solarkollektor 20 ist über eine fünfte Leitung 200 und eine sechste Leitung 205 mit den Schichtspeicher 15 verbunden. Der Frischwasserwärmetauscher 25 zur Erwärmung von Trinkwasser für Warmwasser ist über eine siebte Leitung 215 und eine achte Leitung 220 mit dem Schichtspeicher 15 verbunden. Über eine neunte Leitung 230 und eine zehnte Leitung 240 ist der Heizkreislauf 35 mit dem Schichtspeicher 15 verbunden.The heat pump 30 is over a first line 135 and a second line 140 at the first connection 36 with the stratified storage 15 connected. At the second connection 37 is the heat pump 30 via a third line 175 and a fourth line 180 with the stratified storage 15 connected. The solar collector 20 is about a fifth line 200 and a sixth line 205 with the stratified storage 15 connected. The fresh water heat exchanger 25 for heating drinking water for hot water is via a seventh pipe 215 and an eighth lead 220 with the stratified storage 15 connected. About a ninth line 230 and a tenth lead 240 is the heating circuit 35 with the stratified storage 15 connected.
Zur Übertragung von Wärmeenergie ist ein Wärmeträgermedium 60 vorgesehen, das beispielsweise Wasser umfassen kann. Das Wärmeträgermedium 60 ist ausgebildet, Wärmeenergie zwischen dem Schichtspeicher 15 und dem Solarkollektor 20 bzw. Wärmepumpe 35 bzw. Frischwasserwärmetauscher 25 bzw. Heizkreislauf 35 zu transportieren.For the transfer of heat energy is a heat transfer medium 60 provided, which may include, for example, water. The heat transfer medium 60 is designed to heat energy between the stratified storage 15 and the solar collector 20 or heat pump 35 or fresh water heat exchanger 25 or heating circuit 35 to transport.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Schichtspeichers 15. 3 zeigt eine Seitenansicht des in 2 gezeigten Schichtspeichers 15. 4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht entlang einer in 3 gezeigten Schnittebene A-A. 4 zeigt eine Schnittansicht durch eine Einführhilfe 150 des in den 2 und 3 gezeigten Schichtspeichers 15 und 5 eine Seitenansicht auf die in 4 gezeigte Einführhilfe 150. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Einschichthilfe 245 des in den 2 und 3 gezeigten Schichtspeichers 15. Nachfolgend sollen die 2 bis 6 gemeinsam erläutert werden. 2 shows a perspective view of the in 1 Layered memory shown 15 , 3 shows a side view of the in 2 Layered memory shown 15 , 4 shows a perspective sectional view along an in 3 shown section plane AA. 4 shows a sectional view through an insertion aid 150 in the 2 and 3 Layered memory shown 15 and 5 a side view of the in 4 shown insertion aid 150 , 6 shows a perspective view of a single-layer help 245 in the 2 and 3 Layered memory shown 15 , Below are the 2 to 6 be explained together.
Der Schichtspeicher 15 umfasst einen Speicherbehälter 65 der im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist. Der Speicherbehälter 65 ist oberseitig mit einem oberen Deckel 90 und unterseitig mit einem unteren Deckel 115 verschlossen, um einen Austritt des Wärmeträgermediums 60 aus dem Speicherbehälter 65 zu verhindern. Der Speicherbehälter 65 ist im Wesentlichen vollständig mit dem Wärmeträgermedium 60 geflutet. In dem Speicherbehälter 65 ist ein Schichteinsatz 70 vorgesehen, der ein erstes Trennelement 75 und ein zweites Trennelement 80 aufweist.The stratified storage 15 includes a storage container 65 which is formed substantially hollow cylindrical. The storage tank 65 is upper side with an upper lid 90 and underside with a lower lid 115 closed to an outlet of the heat transfer medium 60 from the storage tank 65 to prevent. The storage tank 65 is essentially complete with the heat transfer medium 60 flooded. In the storage container 65 is a shift insert 70 provided, which is a first separating element 75 and a second separator 80 having.
Die Trennelemente 75, 80 sind dabei plattenförmig ausgebildet und sind umfangsseitig im Wesentlichen vollständig abdichtend mit dem Speicherbehälter 65 verbunden. Die Trennelemente 75, 80 erstrecken sich dabei im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse 120 des Speicherbehälters 65, wobei die Längsachse 120 im Wesentlichen parallel zu einer Gravitationskraft ausgerichtet ist. Die Trennelemente 75, 80 sind in der Ausführungsform identisch zueinander ausgebildet. Selbstverständlich können die Trennelement 75, 80 auch unterschiedlich ausgebildet sein.The separating elements 75 . 80 are plate-shaped and are circumferentially substantially completely sealing with the storage container 65 connected. The separating elements 75 . 80 extend substantially perpendicular to a longitudinal axis 120 of the storage container 65 , where the longitudinal axis 120 is aligned substantially parallel to a gravitational force. The separating elements 75 . 80 are formed identical to each other in the embodiment. Of course, the separating element 75 . 80 also be designed differently.
Das erste Trennelement 75 begrenzt dabei unterseitig eine erste Kammer 100, die sich vom ersten Trennelement 75 nach oben hin bis zum oberen Deckel 90 erstreckt. Ferner begrenzt das erste Trennelement 75, nach unten hin oberseitig, eine zweite Kammer 105. Unterseitig wird die zweite Kammer 105 durch das zweite Trennelement 80 begrenzt. Das zweite Trennelement 80 begrenzt oberseitig eine dritte Kammer 110, wobei die dritte Kammer 110 unterseitig durch den unteren Deckel 115 des Speicherbehälters 65 begrenzt wird.The first separating element 75 it limits on the underside a first chamber 100 extending from the first separator 75 upwards to the upper lid 90 extends. Furthermore, the first separating element limits 75 , downwards on the upper side, a second chamber 105 , On the underside is the second chamber 105 through the second separating element 80 limited. The second separator 80 limited upper side, a third chamber 110 , where the third chamber 110 on the underside through the lower lid 115 of the storage container 65 is limited.
Die Trennelemente 75, 80 weisen einen ersten Bereich 81 und einen zweiten Bereich 82 auf. Der erste Bereich 81 ist ringförmig ausgebildet und radial außenseitig bezogen auf die Längsachse 120 zu dem zweiten Bereich 82 angeordnet. In dem zweiten Bereich 82 ist beispielhaft eine Vielzahl von gleichmäßig in konzentrischen Kreisen angeordneten Durchgangsöffnungen 85 vorgesehen. Der erste Bereich 81 weist keine Durchgangsöffnungen 85 auf und trennt die an das Trennelement 75, 80 angrenzenden Kammern 100, 105, 110 hydraulisch voneinander. Der erste Bereich 81 ist umfangsseitig dichtend mit dem Speicherbehälter 65 verbunden um einen Übertritt des Wärmeträgermediums 60 zwischen dem Speicherbehälter 65 und dem ersten Bereich 81 zu verhindern.The separating elements 75 . 80 have a first area 81 and a second area 82 on. The first area 81 is annular and radially on the outside relative to the longitudinal axis 120 to the second area 82 arranged. In the second area 82 is exemplified a plurality of uniformly arranged in concentric circles passage openings 85 intended. The first area 81 has no passage openings 85 on and separates the to the separating element 75 . 80 adjacent chambers 100 . 105 . 110 hydraulically from each other. The first area 81 is circumferentially sealing with the storage container 65 connected to a transfer of the heat transfer medium 60 between the storage tank 65 and the first area 81 to prevent.
Ferner kann durch das umfangsseitige Verbinden der Trennelemente 75, 80 mit dem Speicherbehälter 65 vermieden werden, dass, wenn über eine der Zuführöffnungen 125, 165, 210, 225 eingeführtes Wärmeträgermedium 60 nicht aufgrund der Strömungsenergie des eingeführten Wärmeträgermediums 60 dieses seitlich an den Trennelementen 75, 80 vorbei in die nächstliegende Kammer 100, 105, 110 strömt. Dadurch wird eine ungewollte Vermischung des in den Kammern 100, 105, 110 angeordneter Wärmeträgermediums 60 vermieden. Außerdem wird auch ein zuverlässiger Schichtaufbau des Wärmeträgermediums 60 in den einzelnen Kammern 100, 105, 110 gewährleistet.Furthermore, by the peripheral connection of the separating elements 75 . 80 with the storage tank 65 Avoid that when over one of the feed openings 125 . 165 . 210 . 225 introduced heat transfer medium 60 not due to the flow energy of the introduced heat transfer medium 60 this laterally on the separating elements 75 . 80 past the nearest chamber 100 . 105 . 110 flows. This will cause an unwanted mixing of the in the chambers 100 . 105 . 110 arranged heat transfer medium 60 avoided. In addition, a reliable layer structure of the heat transfer medium 60 in the individual chambers 100 . 105 . 110 guaranteed.
Die Durchgangsöffnungen 85 sind als Bohrungen mit kreisförmigem Querschnitt ausgeführt. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen denkbar. So ist beispielsweise denkbar, dass nur eine einzige Durchgangsöffnung 85 z. B. in zentraler Anordnung vorgesehen ist. Alternativ ist denkbar, dass die Trennelemente 75, 80 die Kammern 100, 105, 110 vollständig hydraulisch trennen und ein Wärmeaustausch des Wärmetauschermediums 60 in den einzelnen Kammern 100, 105, 110 dadurch erreicht wird, dass die Trennelemente 75, 80 ein wärmeleitfähiges Material für einen Wärmetransport von einer Kammer 100, 105, 110 zu einer an das Trennelement 75, 80 angrenzenden Kammer 100, 105, 110 aufweist. Die Durchgangsöffnung 85 kann unterschiedlicher Ausgestaltung sein. So ist beispielsweise eine kreisförmige, schlitzförmige oder langlochförmige Ausgestaltung denkbar. Auch ist denkbar, dass unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen der Durchgangsöffnungen 85 miteinander kombiniert werden. The passage openings 85 are designed as holes with a circular cross-section. Of course, other embodiments are conceivable. For example, it is conceivable that only a single passage opening 85 z. B. is provided in a central arrangement. Alternatively, it is conceivable that the separating elements 75 . 80 the chambers 100 . 105 . 110 completely hydraulically disconnect and heat exchange the heat exchange medium 60 in the individual chambers 100 . 105 . 110 is achieved in that the separating elements 75 . 80 a thermally conductive material for heat transfer from a chamber 100 . 105 . 110 to one on the separator 75 . 80 adjoining chamber 100 . 105 . 110 having. The passage opening 85 can be different design. For example, a circular, slot-shaped or slot-shaped configuration is conceivable. It is also conceivable that different geometric configurations of the through holes 85 be combined with each other.
An dem Speicherbehälter 65 sind auf vertikaler Höhe der ersten Kammer 100, im Folgenden von oben nach unten beschrieben, eine erste Wärmesenkenabführöffnung 120, die oberhalb einer ersten Zuführöffnung 125 angeordnet ist. Ferner ist unterhalb der ersten Zuführöffnung 125 eine erste Abführöffnung 130 vorgesehen. Die erste Zuführöffnung 125 ist mit der ersten Leitung 135 verbunden. Die erste Abführöffnung 130 ist mit der zweiten Leitung 140 verbunden. Auf diese Weise ist die erste Kammer 100 mit dem ersten Anschluss 36 der Wärmepumpe 30 über das in den Leitungen 135, 140 angeordneten Wärmeträgermedium 60 hydraulisch verbunden. Mittels einer wird das Wärmeträgermedium 60 aus dem Schichtspeicher 15 bzw. aus der ersten Kammer 100 über die erste Abführöffnung 130 aus der ersten Kammer 100 mittels der zweiten Leitung 140 zur Wärmepumpe 30 gefördert. Die Wärmepumpe 30 erwärmt das Wärmeträgermedium 60. Das erwärmte Wärmeträgermedium 60 wird über die erste Leitung 135 zurück in Richtung der ersten Kammer 100 des Schichtspeichers 15 gefördert. Dabei tritt das Wärmeträgermedium 60 über die erste Zuführöffnung 125 und mittels einer an der ersten Zuführöffnung 125 angeordneten Einführhilfe 150 oberseitig in der ersten Kammer 100 ein.At the storage tank 65 are at vertical height of the first chamber 100 , hereinafter described from top to bottom, a first heat sink discharge opening 120 located above a first feed opening 125 is arranged. Further, below the first feed opening 125 a first discharge opening 130 intended. The first feed opening 125 is with the first lead 135 connected. The first discharge opening 130 is with the second line 140 connected. In this way, the first chamber 100 with the first connection 36 the heat pump 30 about that in the wires 135 . 140 arranged heat transfer medium 60 hydraulically connected. By means of a heat transfer medium 60 from the stratified storage 15 or from the first chamber 100 over the first discharge opening 130 from the first chamber 100 by means of the second line 140 to the heat pump 30 promoted. The heat pump 30 heats the heat transfer medium 60 , The heated heat transfer medium 60 will be over the first line 135 back towards the first chamber 100 the stratified storage 15 promoted. In this case, the heat transfer medium occurs 60 over the first feed opening 125 and by means of one at the first feed opening 125 arranged insertion aid 150 upper side in the first chamber 100 one.
Die Einführhilfe 150 (vgl. 4 und 5) ist geradlinig und rohrförmig ausgebildet und erstreckt sich in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse 120 des Schichtspeichers 15. Die Einführhilfe 150 umfasst mehrere Auslassöffnungen 151, die beispielhaft in gleichmäßigem Abstand über die gesamte Erstreckungsrichtung eines Rohrabschnitts 152 der Einführhilfe 150 angeordnet sind. Die Auslassöffnungen 151 sind seitlich und/oder auf einer dem ersten Trennelement 75 zugewandten Umfangsseite der Einführhilfe 150 angeordnet, um bei Einführen des Wärmeträgermediums 60 in die erste Kammer 100, das oberhalb der Einführhilfe 150 angeordnete Wärmeträgermedium 60 nicht in Bewegung zu versetzen. Der Rohrabschnitt 152 ist an einem ersten Ende 153 mit der der ersten Zuführöffnung 125 verbunden. An einem gegenüberliegenden zweiten Ende 154 des Rohrabschnitts 152 ist der Rohrabschnitt 152 mit einem Verschluss 156 stirnseitig abgeschlossen, so dass das Wärmeträgermedium 60 ausschließlich über die Austrittsöffnungen 151 in die erste Kammer 100 einströmen kann. Dies führt zu einer beruhigten Einströmung und eine bessere Schichtung des Wärmeträgermediums 60 im Speicherbehälter 65. Dadurch kann ein gleichmäßig erwärmtes Wärmeträgermedium 60 über die erste Abführöffnung 120 aus der ersten Kammer 100 entnommen werden. Die geometrische Ausgestaltung der Auslassöffnungen 151 ist frei, so dass beispielsweise die Auslassöffnung 151 kreisförmig, elliptische, schlitzförmig oder langlochförmig ist. Auch ist denkbar, dass nur eine Auslassöffnung 151 vorgesehen ist.The insertion aid 150 (see. 4 and 5 ) is rectilinear and tubular and extends in a plane perpendicular to the longitudinal axis 120 the stratified storage 15 , The insertion aid 150 includes several outlet openings 151 by way of example at a uniform distance over the entire extension direction of a pipe section 152 the insertion aid 150 are arranged. The outlet openings 151 are laterally and / or on a first partition 75 facing peripheral side of the insertion 150 arranged to when introducing the heat transfer medium 60 in the first chamber 100 , above the insertion aid 150 arranged heat transfer medium 60 not to move. The pipe section 152 is at a first end 153 with the first feed opening 125 connected. At an opposite second end 154 of the pipe section 152 is the pipe section 152 with a lock 156 closed at the end, so that the heat transfer medium 60 exclusively via the outlet openings 151 in the first chamber 100 can flow in. This leads to a calmed inflow and better stratification of the heat transfer medium 60 in the storage tank 65 , This allows a uniformly heated heat transfer medium 60 over the first discharge opening 120 from the first chamber 100 be removed. The geometric design of the outlet openings 151 is free, so for example the outlet opening 151 is circular, elliptical, slit-shaped or oblong-shaped. It is also conceivable that only one outlet opening 151 is provided.
Die erste Abführöffnung 130 ist unterhalb der ersten Zuführöffnung 125 angeordnet, um ein kälteres Wärmeträgermedium 60 aus der ersten Kammer 100 zu fördern und erwärmt oberhalb des kälteren Wärmeträgermediums 60 über die erste Zuführöffnung 125 wieder in die erste Kammer 100 einzulagern. Dadurch bildet sich auch in der ersten Kammer 100 eine erste Wärmeträgermediumschicht 155 aus, die eine höhere Temperatur aufweist als eine unterhalb der ersten Wärmeträgermediumschicht 155 angeordneten zweiten Wärmeträgermediumschicht 160 (vgl. 2). Die erste Abführöffnung 130 ist dabei auf Höhe der zweiten Wärmeträgermediumschicht 160 angeordnet.The first discharge opening 130 is below the first feed opening 125 arranged to a colder heat transfer medium 60 from the first chamber 100 to promote and heated above the colder heat transfer medium 60 over the first feed opening 125 back to the first chamber 100 store. This also forms in the first chamber 100 a first heat transfer medium layer 155 from, which has a higher temperature than one below the first heat transfer medium layer 155 arranged second heat transfer medium layer 160 (see. 2 ). The first discharge opening 130 is at the level of the second heat transfer medium layer 160 arranged.
Auf vertikaler Höhe der zweiten Kammer 105 ist eine zweite Zuführöffnung 165 und eine zweite Abführöffnung 170, die unterhalb der zweiten Zuführöffnung 165 angeordnet ist, vorgesehen. Die zweite Zuführöffnung 165 ist mit der dritten Leitung 175 verbunden. Die zweite Abführöffnung 170 ist mit der vierten Leitung 180 verbunden. Über die vierte Leitung 180 wird aus der zweiten Kammer 105 abgekühltes Wärmeträgermedium 60 aus der zweiten Kammer 105 in Richtung der Wärmepumpe 30 über die vierte Leitung 180 zur Wärmepumpe 30 gefördert. Die Wärmepumpe 30 erwärmt das mit der vierten Leitung 180 bereitgestellte Wärmemedium 60 und fördert dies über die dritte Leitung 175 und die zweite Zuführöffnung 165 wieder zurück in die zweite Kammer 105. Die Wärmepumpe 30 ist dabei beispielhaft ausgebildet, das für die zweite Kammer 105 bestimmte Wärmeträgermedium 60 auf eine geringere Temperatur als das für die erste Kammer 100 bestimmte Wärmeträgermedium 60 zu erwärmen.At vertical height of the second chamber 105 is a second feed opening 165 and a second discharge opening 170 located below the second feed opening 165 is arranged provided. The second feed opening 165 is with the third lead 175 connected. The second discharge opening 170 is with the fourth lead 180 connected. About the fourth line 180 gets out of the second chamber 105 cooled heat transfer medium 60 from the second chamber 105 in the direction of the heat pump 30 over the fourth line 180 to the heat pump 30 promoted. The heat pump 30 heat that up with the fourth line 180 provided heat medium 60 and promotes this via the third line 175 and the second feed opening 165 back to the second chamber 105 , The heat pump 30 is exemplified, that for the second chamber 105 certain heat transfer medium 60 to a lower temperature than that for the first chamber 100 certain heat transfer medium 60 to warm up.
In der dritten Kammer 110 ist ein zweiter Wärmetauscher 185 vorgesehen, der schraubenförmig ausgebildet ist. Auf den zweiten Wärmetauscher 185 könnte auch verzichtet werden. Auch ist denkbar, dass der zweite Wärmetauscher 185 andersartig ausgebildet ist. Das Wärmeträgermedium 60 ist in der dritten Kammer 110 angeordnet und wird im Gegensatz zu den anderen Kammern 100, 105 bei Verwendung des zweiten Wärmetauschers 185 nicht über eine dritte Abführöffnung 190 aus der dritten Kammer 110 gefördert. Die dritte Abführöffnung 190 ist unterhalb einer dritten Zuführöffnung 195 angeordnet. Die dritte Zuführöffnung 195 und die dritte Abführöffnung 190 sind mit dem zweiten Wärmetauscher 185 hydraulisch verbunden. Der zweite Wärmetauscher 185 sorgt dafür, dass ein weiteres Wärmeträgermedium 196, das in dem zweiten Wärmetauscher 185 angeordnet ist, nicht mit dem Wärmeträgermedium 60, das in der dritten Kammer 110 angeordnet ist, vermischt wird. Wird auf den zweiten Wärmetauscher 185 verzichtet, so ist in einer weiteren Variante denkbar, dass die dritte Zuführöffnung 190 und die dritte Abführöffnung 190 mit der dritten Kammer 110 verbunden sind. Dann ist eine direkte Beförderung des Wärmeträgermediums 60 über die dritte Zuführöffnung 185 bzw. dritte Abführöffnung 190 möglich.In the third chamber 110 is a second heat exchanger 185 provided, the helical is trained. On the second heat exchanger 185 could also be dispensed with. It is also conceivable that the second heat exchanger 185 is formed differently. The heat transfer medium 60 is in the third chamber 110 arranged and unlike the other chambers 100 . 105 when using the second heat exchanger 185 not a third discharge opening 190 from the third chamber 110 promoted. The third discharge opening 190 is below a third feed opening 195 arranged. The third feed opening 195 and the third discharge opening 190 are with the second heat exchanger 185 hydraulically connected. The second heat exchanger 185 ensures that another heat transfer medium 196 that in the second heat exchanger 185 is arranged, not with the heat transfer medium 60 that in the third chamber 110 is arranged, is mixed. Is on the second heat exchanger 185 omitted, it is conceivable in a further variant that the third feed opening 190 and the third discharge opening 190 with the third chamber 110 are connected. Then there is a direct transport of the heat transfer medium 60 over the third feed opening 185 or third discharge opening 190 possible.
Die dritte Zuführöffnung 195 ist dabei mit der sechsten Leitung 205 verbunden. Die dritte Abführöffnung 190 ist dabei mit der fünften Leitung 200 verbunden. Mittels der fünften bzw. sechsten Leitung 200, 205 wird eine Verbindung zu dem Solarkollektor 20 bereitgestellt, der das in dem zweiten Wärmetauscher 185 angeordnete weitere Wärmeträgermedium 196 erwärmt. Das weitere Wärmeträgermedium 196 gibt seinen Energieinhalt über den Wärmetauscher 185 an das in der dritten Kammer 110 angeordnete Wärmeträgermedium 60 ab und erwärmt dieses.The third feed opening 195 is with the sixth line 205 connected. The third discharge opening 190 is with the fifth line 200 connected. By means of the fifth or sixth line 200 . 205 will connect to the solar collector 20 provided in the second heat exchanger 185 arranged further heat transfer medium 196 heated. The further heat transfer medium 196 gives its energy content via the heat exchanger 185 to that in the third chamber 110 arranged heat transfer medium 60 and warm it up.
Ferner ist eine erste Wärmesenkenzuführöffnung 210 angrenzend an den unteren Deckel 115 etwa auf Höhe der dritten Abführöffnung 190 an dem Speicherbehälter 65 angeordnet. Die erste Wärmesenkenzuführöffnung 210 ist mittels der achten Leitung 220 verbunden. Ferner ist der Frischwasserwärmetauscher 25 mittels der siebten Leitung 215 mit der oberseitig am Speicherbehälter 65 angeordneten erste Wärmesenkenabführöffnung 120 verbunden. Der Frischwasserwärmetauscher 25 dient dazu, Trinkwasser zu erwärmen, um so eine Warmwasserversorgung in einem Gebäude bereitzustellen.Further, a first heat sink supply opening 210 adjacent to the lower lid 115 approximately at the height of the third discharge opening 190 on the storage tank 65 arranged. The first heat sink feed opening 210 is by means of the eighth line 220 connected. Furthermore, the fresh water heat exchanger 25 by means of the seventh line 215 with the top of the storage tank 65 arranged first Wärmesenkenabführöffnung 120 connected. The fresh water heat exchanger 25 serves to heat drinking water to provide a hot water supply in a building.
Oberseitig an der dritten Kammer 110 etwa auf vertikaler Höhe der dritten Zuführöffnung 195 ist angrenzend unterhalb des zweiten Trennelements 80 eine zweite Wärmesenkenzuführöffnung 225 angeordnet. Die zweite Wärmesenkenzuführöffnung 225 könnte alternativ auch oberhalb des zweiten Trennelements 80 an der zweiten Kammer 105 angeordnet sein. Die zweite Wärmesenkenzuführöffnung 225 ist mittels der zehnten Leitung 240 beispielhaft mit dem Heizkreislauf 35 verbunden. Unterhalb des ersten Trennelements 75 ist an der zweiten Kammer 105 etwa auf vertikaler Höhe der zweiten Zuführöffnung 165 die zweite Wärmesenkenabführöffnung 235 am Speicherbehälter 65 angeordnet. Die zweite Wärmesenkenabführöffnung 235 ist mittels der neunten Leitung 230 mit dem Heizkreislauf 35 verbunden. Dabei wird aus der zweiten Kammer 105 über die zweite Wärmesenkenabführöffnung 235 das in der zweiten Kammer 105 befindliche Wärmeträgermedium 60 über neunte Leitung 230 in den Heizkreislauf 35 gefördert. Der Heizkreislauf 35 dient dabei als Energieverbraucher und gibt die über das Wärmeträgermedium 60 bereitgestellte Wärmeenergie an Räume eines Gebäudes ab. Das über den Heizkreislauf 35 abgekühlte Wärmeträgermedium 60 wird über die zehnte Leitung 240 wieder zurück zum Schichtspeicher 15 gefördert und tritt dort über die zweite Wärmesenkenzuführöffnung 225 in die dritte Kammer 210 ein.Upper side at the third chamber 110 approximately at the vertical height of the third feed opening 195 is adjacent below the second separator 80 a second heat sink feed opening 225 arranged. The second heat sink feed opening 225 could alternatively also above the second separating element 80 at the second chamber 105 be arranged. The second heat sink feed opening 225 is by means of the tenth lead 240 by way of example with the heating circuit 35 connected. Below the first separator 75 is at the second chamber 105 approximately at the vertical height of the second feed opening 165 the second heat sink discharge opening 235 at the storage tank 65 arranged. The second heat sink discharge opening 235 is by means of the ninth line 230 with the heating circuit 35 connected. It is from the second chamber 105 over the second heat sink discharge opening 235 in the second chamber 105 located heat transfer medium 60 about ninth line 230 in the heating circuit 35 promoted. The heating circuit 35 serves as an energy consumer and gives the over the heat transfer medium 60 provided heat energy to rooms of a building. That about the heating circuit 35 cooled heat transfer medium 60 will be over the tenth line 240 back to the stratified memory 15 promoted and occurs there on the second Wärmesenkenzuführöffnung 225 in the third chamber 210 one.
Durch die Durchgangsöffnungen 85 wird ein Austausch des in den Kammern 100, 105, 110 angeordneten Wärmeträgermediums 60 ermöglicht, sodass eine Durchmischung des in den Kammern 100, 105, 110 angeordneten Wärmeträgermediums 60 ermöglicht wird. Dadurch wird insbesondere möglich, dass, wenn der Solarkollektor 20 einen besonders hohen Energieeintrag über den zweiten Wärmetauscher 185 in das Wärmeträgermedium 60 liefert, das in der dritten Kammer 110 angeordnete Wärmeträgermedium 60 über die zweite Kammer 105 in die erste Kammer 100 aufsteigen kann und so auf einfache Weise die Energie zur Erwärmung von Frischwasser über den Solarkollektor 20 bereitgestellt wird. Die Durchgangsöffnungen 85 sind dabei so dimensioniert, dass zwar ein Austausch des Wärmeträgermediums 60 zwischen den Kammern ermöglicht wird, andererseits wird ein ungehemmter Austausch des Wärmeträgermediums 60 zwischen den Kammern 100, 105, 110 vermieden, so dass sich in jeder Kammer 100, 105, 105 Wärmeträgermediumschichten, wie oben bereits für die erste Kammer 100 erläutert, ausbilden können. Dadurch können die Energieverbraucher 25, 35 und Energieerzeuger 20, 30 aneinander angepasst an dem Schichtspeicher 15 angeschlossen werden. Dadurch kann der Schichtspeicher 15 flexibel für ein Mehrquellen und Mehrsenkensystem genutzt werden.Through the passage openings 85 will be an exchange of the in the chambers 100 . 105 . 110 arranged heat transfer medium 60 allowing mixing of the in the chambers 100 . 105 . 110 arranged heat transfer medium 60 is possible. This makes it possible, in particular, that when the solar collector 20 a particularly high energy input via the second heat exchanger 185 in the heat transfer medium 60 delivers that in the third chamber 110 arranged heat transfer medium 60 over the second chamber 105 in the first chamber 100 can rise and so easily the energy for heating fresh water through the solar collector 20 provided. The passage openings 85 are dimensioned so that, although an exchange of the heat transfer medium 60 between the chambers is made possible, on the other hand, an unrestricted exchange of the heat transfer medium 60 between the chambers 100 . 105 . 110 avoided, so that in each chamber 100 . 105 . 105 Heat transfer medium layers, as already above for the first chamber 100 explained, can train. This allows the energy consumers 25 . 35 and energy producers 20 . 30 matched to each other at the stratified storage 15 be connected. This allows the stratified storage 15 be flexibly used for a multi-well and multi-sink system.
Die Wärmepumpe 30 ist in der Ausführungsform mit der ersten Kammer 100 und der zweiten Kammer 105 verbunden. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Wärmepumpe 30 nur mit einer der beiden Kammern 100, 105 verbunden ist. Dadurch, dass die Wärmepumpe 30 mit beiden Kammern 100, 105 verbunden ist, wird gewährleistet, dass im Heizbetrieb durch den Heizkreislauf 35 über die Wärmepumpe 30 und der zweiten Kammer 105 genügend Energie für den Heizkreislauf 35 bereitgestellt wird. Die erste Kammer 100 dient im Wesentlichen dazu, einen hohen Energiepuffer mit hoher Energiereserve um eine schnelle Erwärmung des Frischwassers durch den Frischwasserwärmetauscher 25 bereitzustellen. Diese Energie wird ebenso durch die Wärmepumpe 30 bereitgestellt, wobei üblicherweise kaum ein gleichzeitiger Betrieb der Wärmepumpe und des Frischwasserwärmetauschers 25 erfolgt. Aus diesem Grunde ist die erste Kammer 100 in vertikaler Erstreckung länger ausgebildet, als die zweite Kammer 105. Ferner ist die zweite Kammer 105 in vertikaler Erstreckung geringer ausgebildet als die dritte Kammer 110. Die dritte Kammer 110 weist eine größere Erstreckung auf, als die zweite Kammer 105, um genügend Pufferspeicher zur Aufnahme der durch den Solarkollektor 20 bereitgestellten Energie in der dritten Kammer 60 bereitzuhalten.The heat pump 30 is in the embodiment with the first chamber 100 and the second chamber 105 connected. Of course, it is also conceivable that the heat pump 30 only with one of the two chambers 100 . 105 connected is. By doing that the heat pump 30 with both chambers 100 . 105 is ensured that in heating mode through the heating circuit 35 over the heat pump 30 and the second chamber 105 enough energy for the heating circuit 35 provided. The first chamber 100 Essentially, this serves to provide a high energy buffer with high Energy reserve for a rapid heating of the fresh water through the fresh water heat exchanger 25 provide. This energy is also provided by the heat pump 30 provided, where usually hardly a simultaneous operation of the heat pump and the fresh water heat exchanger 25 he follows. That's why the first chamber 100 formed in a vertical extent longer than the second chamber 105 , Further, the second chamber 105 formed in a vertical extent less than the third chamber 110 , The third chamber 110 has a greater extent than the second chamber 105 to get enough buffer to accommodate through the solar collector 20 provided energy in the third chamber 60 ready injury.
Um das aus dem Heizkreislauf 35 rückfliesende Wärmeträgermedium 60 entsprechend seiner Temperatur in dem Schichtspeicher einzuschichten ist, kann ferner eine Einschichthilfe 245 vorgesehen sein (vgl. 3), die detailliert in 7 dargestellt ist. Die Einschichthilfe 245 erstreckt sich parallel zur Längsachse 120 über die gesamte dritte Kammer 110 und einen unteren Teil der zweiten Kammer 105. Dafür ist in dem zweiten Trennelement 80 eine Einschichthilfenöffnung 246 vorgesehen (vgl. 3), die korrespondierend zu der Ausgestaltung der Einschichthilfe 245 ausgebildet ist. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass sich die Einschichthilfe nur über eine Kammer 100, 105, 110 erstreckt oder über alle drei Kammern 100, 105, 110. Die Einschichthilfe 245 ist teilringförmig ausgebildet und erstreckt sich beispielhaft in der Ausführungsform über ein Winkelsegment von 90°. Die Einschichthilfe 245 ist radial, bezogen auf die Längsachse 120, zwischen dem zweiten Wärmetauscher 185 und dem Speicherbehälter 65 angeordnet. Selbstverständlich ist auch denkbar, die Einschichthilfe 245 an einer anderen Stelle im Speicherbehälter 65 anzuordnen und/oder an einer anderen Zuführöffnung 125, 165, 195 anzuschließen. Die Einschichthilfe 245 ist oberseitig und unterseitig sowie an einer Seitenfläche 247 verschlossen. Die Seitenfläche 247 ist dabei der zweiten Senkenzuführöffnung 225 zugewandt. Auf einer der Seitenfläche 247 gegenüberliegenden Seite der Einschichthilfe 150 ist eine Einschichtöffnung 248 vorgesehen, die sich über die gesamte Höhe der Einschichthilfe 245 erstreckt. Ein Innenraum 249 der Einschichthilfe 245 ist dabei mit der zweiten Senkenzuführöffnung 225 verbunden. Wird das Wärmeträgermedium 60 über die zweiten Senkenzuführöffnung 225 in den Innenraum 249 eingeleitet, so ordnet sich das Wärmeträgermedium 60 in Abhängigkeit seiner Temperatur auf einer entsprechenden Höhe in dem Innenraum 248 ein und strömt nach dem Einordnen in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 120 in Richtung der Einschichtöffnung 248. Über die Einschichtöffnung 248 tritt das eingeschichtete Wärmeträgermedium 60 je nach Einschichtung in die zweite oder dritte Kammer 105, 110 ein.To get that out of the heating circuit 35 refluxing heat transfer medium 60 According to its temperature in the stratified storage is einzichten, can also be a Einschichthilfe 245 be provided (cf. 3 ), which are detailed in 7 is shown. The single-layer help 245 extends parallel to the longitudinal axis 120 over the entire third chamber 110 and a lower part of the second chamber 105 , This is in the second separator 80 a monolayer help opening 246 provided (cf. 3 ), which correspond to the design of the monolayer aid 245 is trained. Of course, it is also conceivable that the monolayer help only over a chamber 100 . 105 . 110 extends or across all three chambers 100 . 105 . 110 , The single-layer help 245 is formed part-ring-shaped and extends for example in the embodiment over an angular segment of 90 °. The single-layer help 245 is radial, relative to the longitudinal axis 120 , between the second heat exchanger 185 and the storage container 65 arranged. Of course, it is also conceivable, the Einschichthilfe 245 at another location in the storage tank 65 to arrange and / or at another feed opening 125 . 165 . 195 to join. The single-layer help 245 is upper side and lower side as well as on a side surface 247 locked. The side surface 247 is the second Senkenzuführöffnung 225 facing. On one of the side surface 247 opposite side of the single-layer help 150 is a single-layer opening 248 provided over the entire amount of single-layer help 245 extends. An interior 249 the single-layer help 245 is doing with the second Senkenzuführöffnung 225 connected. Will the heat transfer medium 60 over the second sink supply opening 225 in the interior 249 introduced, so arranges the heat transfer medium 60 as a function of its temperature at a corresponding height in the interior 248 and flows after the classification in a plane perpendicular to the longitudinal axis 120 in the direction of the monolayer opening 248 , About the monolayer opening 248 occurs the layered heat transfer medium 60 depending on the layering in the second or third chamber 105 . 110 one.
7 zeigt eine Schnittansicht durch den in den 2 und 3 gezeigten Schichtspeicher 15 entlang einer in 3 gezeigten Schnittebene A-A. 7 shows a sectional view through the in the 2 and 3 shown layer memory 15 along an in 3 shown section plane AA.
Der Schichtspeicher 15 ist identisch zu dem in den 2 und 3 gezeigten Schichtspeicher 15 ausgebildet. Abweichend dazu weist der Schichtspeicher 15 ein erstes Trennelement 300 auf, das andersartig als in den 2 und 3 gezeigt, ausgebildet ist. Das erste Trennelement 300 ist in der Ausführungsform identisch zu dem zweiten Trennelement (in 7 nicht dargestellt), ausgebildet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die in 7 gezeigte Ausführungsform des ersten Trennelements 300 mit einer in 2 und 3 gezeigten Ausgestaltung des zweiten Trennelements 80 kombiniert wird. Auch ist denkbar, dass das in den 2 und 3 gezeigte erste Trennelement 75 mit einem zweiten Trennelement kombiniert ist, das wie in 7 gezeigte erste Trennelement 300 ausgestaltet ist.The stratified storage 15 is identical to the one in the 2 and 3 shown layer memory 15 educated. Deviating to this, the stratified storage tank 15 a first separating element 300 on, that is different than in the 2 and 3 shown, is formed. The first separating element 300 in the embodiment is identical to the second separator (in 7 not shown) formed. Of course, it is also conceivable that the in 7 shown embodiment of the first separating element 300 with an in 2 and 3 shown embodiment of the second separating element 80 combined. It is also conceivable that in the 2 and 3 shown first separating element 75 is combined with a second separating element, as in 7 shown first separating element 300 is designed.
Das erste Trennelement 300 ist kreisförmig ausgebildet und weist eine im Wesentlichen plane Ausgestaltung auf. Das erste Trennelement 300 ist mit einer inneren Umfangsseite 305 des Speicherbehälters 65 verbunden. Dabei ist eine äußere Umfangsfläche 310 des ersten Trennelements 300 im Wesentlichen derart ausgestaltet, dass sie dichtend an der inneren Umfangsfläche 305 des Speicherbehälters 65 anliegt. Zusätzlich kann die Dichtfunktion dadurch verstärkt werden, dass ein Dichtelement (nicht dargestellt) zusätzlich zwischen der inneren Umfangsfläche 305 und der äußeren Umfangsfläche 310 des ersten Trennelements 300 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass eine Verbindung 315 zur Fixierung des ersten Trennelements 300 an dem Speicherbehälter 65 die Dichtfunktion übernimmt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Verbindung 315 als stoffschlüssige Verbindung, insbesondere als Schweißverbindung, ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn die Verbindung 315 im Wesentlichen umfangsseitig vollständig das erste Trennelement 300 mit dem Speicherbehälter 65 verbindet.The first separating element 300 is circular and has a substantially planar configuration. The first separating element 300 is with an inner peripheral side 305 of the storage container 65 connected. Here is an outer peripheral surface 310 of the first separating element 300 substantially configured to seal against the inner peripheral surface 305 of the storage container 65 is applied. In addition, the sealing function can be enhanced by additionally sealing a sealing element (not shown) between the inner circumferential surface 305 and the outer peripheral surface 310 of the first separating element 300 is arranged. Alternatively or additionally, it is also conceivable that a connection 315 for fixing the first separating element 300 on the storage tank 65 the sealing function takes over. This can be achieved, for example, by the fact that the connection 315 is designed as a material connection, in particular as a welded connection. It is particularly advantageous if the connection 315 substantially circumferentially completely the first separating element 300 with the storage tank 65 combines.
Ferner ist, in 7 vor dem ersten Trennelement 300 verlaufend gezeigt, in der ersten Kammer 100 die Einführhilfe 150 angeordnet, die sich im Wesentlichen über den kompletten Durchmesser des Speicherbehälters 65 erstreckt. Die Einführhilfe 150 ist dabei stoffschlüssig mit der ersten Zuführöffnung 125 und dem Speicherbehälter 65 verbunden. Dadurch wird eine zuverlässige Fixierung über die Lebensdauer des Schichtspeichers 15 der Einführhilfe 150 gewährleistet.Furthermore, in 7 in front of the first separator 300 running shown in the first chamber 100 the insertion aid 150 arranged substantially over the entire diameter of the storage container 65 extends. The insertion aid 150 is cohesively with the first feed opening 125 and the storage container 65 connected. This provides a reliable fixation over the life of the stratified storage 15 the insertion aid 150 guaranteed.
Das Trennelement 300 weist mehrere Bereiche auf, die im Folgenden von radial außen nach radial innen bezogen auf die Längsachse 120 beschrieben werden sollen. Zur erleichterten Erkennbarkeit sind die einzelnen Bereiche mittels strichlierter Linien in 7 voneinander abgegrenzt.The separating element 300 has several areas, which in the following from radially outside to radially inside relative to the longitudinal axis 120 should be described. For easier recognition are the individual areas by dashed lines in 7 separated from each other.
Radial außenseitig weist das erste Trennelement 300 einen ersten Bereich 321 auf. Der erste Bereich 321 ist ringförmig ausgestaltet und grenzt an die äußere Umfangsfläche 310 des ersten Trennelements 300 an. Der erste Bereich 321 trennt die an das Trennelement 300 angrenzenden Kammern 100, 105, 110 hydraulisch voneinander.Radially on the outside, the first separating element 300 a first area 321 on. The first area 321 is annular and adjacent to the outer peripheral surface 310 of the first separating element 300 at. The first area 321 separates the to the separating element 300 adjacent chambers 100 . 105 . 110 hydraulically from each other.
Angrenzend an den ersten Bereich 321 ist radial innenseitig ein zweiter Bereich 320 vorgesehen. Im zweiten Bereich 320 sind zahlreiche erste Durchgangsöffnungen 325 angeordnet. Die ersten Durchgangsöffnungen 325 weisen dabei umfangsseitig den gleichen Abstand zueinander auf. Ferner haben die ersten Durchgangsöffnungen 325 den gleichen Durchmesser und verbinden hydraulisch die oberseitig an das erste Trennelement 300 angrenzende erste Kammer 100 mit der unterseitig an das erste Trennelement 300 angrenzenden zweiten Kammer 105. Die ersten Durchgangsöffnungen 325 sind dabei einreihig angeordnet und weisen den gleichen Abstand zu der Längsachse 120 auf.Adjacent to the first area 321 is radially inside a second area 320 intended. In the second area 320 are numerous first passages 325 arranged. The first passages 325 have circumferentially the same distance from each other. Furthermore, the first passage openings 325 the same diameter and hydraulically connect the upper side to the first separator 300 adjoining first chamber 100 with the lower side to the first separator 300 adjacent second chamber 105 , The first passages 325 are arranged in a single row and have the same distance to the longitudinal axis 120 on.
Angrenzend an den zweiten Bereich 320 ist radial innenseitig ein dritter Bereich 330 vorgesehen. Im dritten Bereich 330 sind gegenüber dem zweiten Bereich 320 keine Durchgangsöffnungen vorgesehen, sodass der dritte Bereich 330 die erste Kammer 100 von der zweiten Kammer 105 hydraulisch trennt. Der dritte Bereich 330 ist im Wesentlichen ebenso ringförmig ausgebildet.Adjacent to the second area 320 is radially inside a third area 330 intended. In the third area 330 are opposite the second area 320 No vents are provided, so the third area 330 the first chamber 100 from the second chamber 105 hydraulically separates. The third area 330 is formed substantially equally annular.
Radial innenliegend zu dem dritten Bereich 330 ist ein vierter Bereich 335 an dem ersten Trennelement 300 vorgesehen, wobei der vierte Bereich 335 im Wesentlichen ebenso ringförmig ausgeführt ist. Der vierte Bereich 335 weist hier jedoch abweichend zu dem ersten bis dritten Bereich 321, 320, 330 eine in Umfangsrichtung variierende Breite auf. Dies liegt darin begründet, dass im vierten Bereich 335 zahlreiche zweite Durchgangsöffnungen 340 vorgesehen sind, die im Umfangsrichtung im Wesentlichen mit gleichem Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind. Die zweiten Durchgangsöffnungen 340 sind dabei in einer Reihe umlaufend um die Längsachse 120 spiralförmig angeordnet. Durch die spiralförmige Anordnung weist in 7 der vierte Bereich 335 beispielhaft eine vierlagige Anordnung der Durchgangsöffnung 340 und auch eine dreilagige Anordnung der zweiten Durchgangsöffnungen 340 auf. Selbstverständlich sind auch andersartige Lagenanordnungen der zweiten Durchgangsöffnungen 340 denkbar. Die zweiten Durchgangsöffnungen 340 sind ebenso wie die ersten Durchgangsöffnungen 325 ausgebildet, die erste Kammer 100 hydraulisch mit der zweiten Kammer 105 zu verbinden.Radial inward to the third area 330 is a fourth area 335 on the first separating element 300 provided, the fourth area 335 is executed essentially equally annular. The fourth area 335 here, however, deviates from the first to third areas 321 . 320 . 330 a circumferentially varying width. This is due to the fact that in the fourth area 335 numerous second passages 340 are provided, which are arranged spaced apart in the circumferential direction substantially equidistant from each other. The second through holes 340 are in a row around the longitudinal axis 120 arranged spirally. Due to the spiral arrangement points in 7 the fourth area 335 for example, a four-layer arrangement of the passage opening 340 and also a three-layer arrangement of the second through holes 340 on. Of course, also different types of position arrangements of the second through holes 340 conceivable. The second through holes 340 are the same as the first through holes 325 trained, the first chamber 100 hydraulically with the second chamber 105 connect to.
Das erste Trennelement 300 weist radial innenseitig zu dem vierten Bereich 340 einen fünften Bereich 345 auf, wobei im fünften Bereich 345 ebenso wie im dritten Bereich 330 keine Durchgangsöffnungen vorgesehen sind, sodass der fünfte Bereich 335 die erste Kammer 100 hydraulisch von der zweiten Kammer 105 trennt. Der fünfte Bereich 345 wird umfangsseitig durch den vierten Bereich 335 umschlossen.The first separating element 300 has radially inward to the fourth area 340 a fifth area 345 on, being in the fifth range 345 as well as in the third area 330 No through holes are provided, so the fifth range 335 the first chamber 100 hydraulically from the second chamber 105 separates. The fifth area 345 becomes circumferentially through the fourth area 335 enclosed.
Ferner umfasst das erste Trennelement 300 einen sechsten Bereich 350, der im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist. Im sechsten Bereich 350 sind mehrere dritte Durchgangsöffnungen 355 vorgesehen, die ebenso wie die ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 325, 340 die erste Kammer 100 mit der zweiten Kammer 105 hydraulisch verbinden. Die dritten Durchgangsöffnungen 355 sind im Wesentlichen in konzentrischen Kreisen im sechsten Bereich 355 angeordnet. Der sechste Bereich 355 ist ferner exzentrisch zu der Längsachse 120 angeordnet. Der sechste Bereich 355 wird ferner durch den fünften Bereich 345 umfangsseitig umgriffen.Furthermore, the first separating element comprises 300 a sixth area 350 which is substantially circular in shape. In the sixth area 350 are several third passages 355 provided, as well as the first and second through holes 325 . 340 the first chamber 100 with the second chamber 105 connect hydraulically. The third passages 355 are essentially in concentric circles in the sixth area 355 arranged. The sixth area 355 is also eccentric to the longitudinal axis 120 arranged. The sixth area 355 is further through the fifth area 345 surrounded on the periphery.
Das erste Trennelement 300 weist fakultativ ferner einen siebten Bereich 360 auf, der im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist. Der siebte Bereich 360 grenzt dabei radial innenseitig an den zweiten Bereich 320 an und erstreckt sich radial nach innen zur Längsachse 120 hin. Im siebten Bereich 360 sind mehrere vierte Durchgangsöffnungen 365 vorgesehen, die zweireihig in Umfangsrichtung mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. In radialer Richtung sind die vierten Durchgangsöffnungen 365 mit einem geringeren Abstand als in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Die vierten Durchgangsöffnungen 365 sind dabei parallel zueinander verlaufend angeordnet. Der siebte Bereich 365 ist dabei gegenüberliegend bezogen zur Längsachse 120 zu dem sechsten Bereich 350 angeordnet. Selbstverständlich wäre auch eine andere Ausrichtung des siebten Bereichs 360 zu dem sechsten Bereich 350 denkbar.The first separating element 300 optionally also has a seventh area 360 on, which is formed substantially rectangular. The seventh area 360 it borders radially on the inside to the second area 320 and extends radially inwardly to the longitudinal axis 120 out. In the seventh area 360 are several fourth passages 365 provided, which are arranged in a double row in the circumferential direction equidistant from each other. In the radial direction are the fourth through holes 365 spaced apart at a smaller distance than circumferentially. The fourth through holes 365 are arranged parallel to each other. The seventh area 365 is opposite to the longitudinal axis 120 to the sixth area 350 arranged. Of course, another orientation would be the seventh area 360 to the sixth area 350 conceivable.
Die Durchgangsöffnungen 325, 340, 355, 365 sind als Bohrungen mit kreisförmigem Querschnitt ausgeführt. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen denkbar.The passage openings 325 . 340 . 355 . 365 are designed as holes with a circular cross-section. Of course, other embodiments are conceivable.
Durch die gewählte Ausgestaltung des ersten Trennelements 300 wird eine definierte Trennung des in den beiden Kammern 100, 105 angeordneten Wärmeträgermediums 60 gewährleistet, wobei gleichzeitig der Übertritt des Wärmeträgermediums 60 von der ersten Kammer auf die zweite Kammer 105 und umgekehrt, zuverlässig gewährleistet ist, wenn eine hinreichend große Temperaturdifferenz des Wärmeträgermediums 60 angrenzend an das erste Trennelement 300 vorliegt. Ferner wird vermieden, dass Messsensoren, die üblicherweise direkt angrenzend an die innere Umfangsfläche 305 des Speicherbehälters 65 angeordnet sind, durch eine Querströmung zwischen den Kammern 100, 105, 110 negativ beeinflusst werden und so ein Messergebnis der Messsensoren ggf. durch die Querströmung zwischen den beiden Kammern 100, 105, 110 verfälscht wird.Due to the selected configuration of the first separating element 300 becomes a defined separation of the in the two chambers 100 . 105 arranged heat transfer medium 60 ensured, while the passage of the heat transfer medium 60 from the first chamber to the second chamber 105 and vice versa, reliably ensured, if a sufficiently large temperature difference of the heat transfer medium 60 adjacent to the first separator 300 is present. Furthermore, it avoids measuring sensors, which are usually directly adjacent to the inner peripheral surface 305 of the storage container 65 are arranged, by a transverse flow between the chambers 100 . 105 . 110 be negatively influenced and so a measurement result of the measuring sensors, if necessary, by the cross flow between the two chambers 100 . 105 . 110 is falsified.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Einströmeinrichtung 400 gemäß einer ersten Ausführungsform. 9 zeigt eine Draufsicht auf die Einströmeinrichtung 400 in eingebautem Zustand in den Schichtspeicher 15. 8th shows a perspective view of an inflow device 400 according to a first embodiment. 9 shows a plan view of the inflow device 400 when installed in the stratified storage tank 15 ,
Die Einströmeinrichtung 400 ist in der Ausführungsform in der zweiten Kammer 105 angeordnet. Selbstverständlich ist auch eine Anordnung in einer der anderen Kammern 100, 110 denkbar. Die Einströmeinrichtung 400 ist dabei mit einem ersten Ende 410 mit der zweiten Zuführöffnung 165 verbunden. Ein zweites Ende 415 der Einströmeinrichtung 400 ist dabei mit der zweiten Wärmesenkenabführöffnung 235 verbunden. Die Einströmeinrichtung 400 ist zweiteilig ausgebildet und weist einen ersten Rohrabschnitt 420 und einen zweiten Rohrabschnitt 425 auf. Die beiden Rohrabschnitte 420, 425 sind beabstandet zueinander auf einer gleichen Ebene senkrecht zur Längsachse 120 im Schichtspeicher 15 angeordnet. Sowohl der erste Rohrabschnitt 420 als auch der zweite Rohrabschnitt 425 sind hohlzylindrisch und sind ausgebildet, das Wärmeträgermedium 60 innenseitig zu führen.The inflow device 400 is in the second chamber in the embodiment 105 arranged. Of course, an arrangement in one of the other chambers 100 . 110 conceivable. The inflow device 400 is there with a first end 410 with the second feed opening 165 connected. A second end 415 the inflow device 400 is doing with the second heat sink discharge opening 235 connected. The inflow device 400 is formed in two parts and has a first pipe section 420 and a second pipe section 425 on. The two pipe sections 420 . 425 are spaced apart on a same plane perpendicular to the longitudinal axis 120 in the stratified storage 15 arranged. Both the first pipe section 420 as well as the second pipe section 425 are hollow cylindrical and are formed, the heat transfer medium 60 to lead on the inside.
Der erste Rohrabschnitt 420 ist mit einem festen Ende 430, das mit dem ersten Ende 410 übereinstimmt mit der zweiten Zuführöffnung 165 verbunden. An einem festen Ende 465, das mit dem zweiten Ende 415 der Einströmeinrichtung 400 übereinstimmt, ist der zweite Rohrabschnitt 425 mit der zweiten Wärmesenkenabführöffung 235 verbunden.The first pipe section 420 is with a firm ending 430 that with the first end 410 coincides with the second feed opening 165 connected. At a fixed end 465 that with the second end 415 the inflow device 400 matches, is the second pipe section 425 with the second heat sink discharge opening 235 connected.
Ferner umfasst die Einströmeinrichtung 400 einen Austauschabschnitt 435, wobei der Austauschabschnitt 435 an einem freien Ende 440 des zweien Rohrabschnitts 425 angeordnet ist.Furthermore, the inflow device comprises 400 an exchange section 435 , wherein the exchange section 435 at a free end 440 of the second pipe section 425 is arranged.
Der Austauschabschnitt 435 weist eine Austauschöffnung 445 auf, die auf einer dem ersten Rohrabschnitt 420 zugewandten Seite des Austauschabschnitts 435 angeordnet ist. Der Austauschabschnitt 435 ist etwa halbhohlzylindrisch ausgebildet ist. Der Austauschabschnitt 435 weist auf einer dem zweiten Rohrabschnitt 425 abgewandten Seite eine Prallplatte 450 auf, die ausgebildet ist, das auf den Austauschabschnitt 435 zuströmende Wärmeträgermedium 60 in eine Richtung parallel zur Ausrichtung des zweiten Rohrabschnitts 425 abzulenken.The exchange section 435 has a replacement opening 445 on, on a first pipe section 420 facing side of the exchange section 435 is arranged. The exchange section 435 is designed approximately half-cylindrical. The exchange section 435 points to a second pipe section 425 opposite side a baffle plate 450 formed on the exchange section 435 inflowing heat transfer medium 60 in a direction parallel to the orientation of the second pipe section 425 distract.
Der erste Rohrabschnitt 425 weist an einem freien Ende 455 eine Austrittsöffnung 460 auf, die gegenüberliegend zur Austauschöffnung 445 angeordnet ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das aus der Austrittsöffnung 465 austretende Wärmeträgermedium 60 leicht über die Austauschöffnung 460 aufgefangen und in den zweiten Rohrabschnitt 425 eintreten kann. Der zweite Rohrabschnitt 425 führt das über die Austauschöffnung 445 eintretende Wärmeträgermedium 60 hin zur zweiten Wärmesenkenabführöffnung 235.The first pipe section 425 points to a free end 455 an outlet opening 460 on, opposite to the exchange opening 445 is arranged. In this way it is ensured that the out of the outlet 465 exiting heat transfer medium 60 slightly above the replacement opening 460 caught and in the second pipe section 425 can occur. The second pipe section 425 leads this over the exchange opening 445 incoming heat transfer medium 60 towards the second heat sink discharge opening 235 ,
Dadurch, dass die Austauschöffnung 445 und die Austrittsöffnung 460 auf einer gleichen Ebene senkrecht zur Längsachse 120 im Schichtspeicher 15 angeordnet sind, wird ein Strom des Wärmeträgermediums 60 aus der Wärmepumpe 30 direkt in den Heizkreislauf 45 überführt, so dass der Schichtspeicher 15 dabei hydraulisch überbrückt wird und der Heizkreislauf 35 mit der Wärmepumpe 30 kurzgeschlossen wird. Ferner wird gewährleistet, dass, wenn die Wärmepumpe 30 einen für den Heizkreislauf 35 zu geringen Wärmeträgermediumstrom bereitstellt, über die Austauschsöffnung 460 das in der zweiten Kammer 105 aufgewärmte Wärmeträgermedium 60 über die Austauschöffnung 445 und dem zweiten Rohrabschnitt 425 aus der zweiten Kammer 105 gefördert werden kann.Because of the replacement opening 445 and the exit opening 460 on a same plane perpendicular to the longitudinal axis 120 in the stratified storage 15 are arranged, is a stream of heat transfer medium 60 from the heat pump 30 directly into the heating circuit 45 transferred so that the stratified storage 15 while hydraulically bridged and the heating circuit 35 with the heat pump 30 shorted. It also ensures that when the heat pump 30 one for the heating circuit 35 provides too little heat transfer medium flow, via the exchange opening 460 in the second chamber 105 warmed up heat transfer medium 60 over the exchange opening 445 and the second pipe section 425 from the second chamber 105 can be promoted.
Die in den 8 und 9 gezeigte Ausgestaltung der Einströmeinrichtung 400 hat den Vorteil, dass sie durch ihre einfache Ausgestaltung besonders kostengünstig gefertigt werden kann. Ferner kann Die Einstromeinrichtung 400 besonders einfach in der zweiten Kammer 105 montiert werden.The in the 8th and 9 shown embodiment of the inflow device 400 has the advantage that it can be made particularly inexpensive by their simple design. Furthermore, the Einstromeinrichtung 400 especially easy in the second chamber 105 to be assembled.
In den 8 und 9 sind der erste Rohrabschnitt 420 und der zweite Rohrabschnitt 425 in spitzem Winkel, vorzugsweise in einem Winkel kleiner 45 Grad zu einander ausgerichtet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass der erste Rohrabschnitt 420 zu dem zweiten Rohrabschnitt 425 in einem andersartigen Winkel ausgerichtet ist. Auch ist denkbar, dass die beiden Rohrabschnitte 420, 425 auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Auch ist denkbar, die Prallplatte 450 abweichend zu der senkrechten Ausrichtung gegenüber dem ersten Rohrabschnitt 420 geneigt zu dem ersten Rohrabschnitt 420 ausgerichtet ist, um das Wärmeträgermedium 60 in Richtung der Einströmöffnung 460 zu lenken.In the 8th and 9 are the first pipe section 420 and the second pipe section 425 at an acute angle, preferably at an angle less than 45 degrees to each other. Of course, it is also conceivable that the first pipe section 420 to the second pipe section 425 is aligned at a different angle. It is also conceivable that the two pipe sections 420 . 425 are arranged at different levels. It is also conceivable, the baffle plate 450 different from the vertical orientation relative to the first pipe section 420 inclined to the first pipe section 420 is aligned to the heat transfer medium 60 in the direction of the inflow opening 460 to steer.
Auch ist denkbar, dass einer oder beide Rohrabschnitte 420, 425 anstatt der in den 8 und 9 gezeigten geradlinigen Ausgestaltung zumindest teilweise gekrümmt ausgebildet sind.It is also conceivable that one or both pipe sections 420 . 425 instead of in the 8th and 9 shown straight-line configuration are at least partially curved.
10 zeigt eine Draufsicht auf eine Einströmeinrichtung 500 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Einströmeinrichtung 500 ist einstückig und materialeinheitlich aus einem Rohr gefertigt und weist eine bogenförmige Ausgestaltung mit einem U-förmigen Querschnitt (senkrecht zur Längsachse 120) auf. Die Einströmeinrichtung 500 weist einen ersten Rohrabschnitt 505 und einen zweiten Rohrabschnitt 510 auf. Zwischen den beiden Rohrabschnitten 505, 510 ist ein Austauschabschnitt 515 vorgesehen. Sowohl der erste Rohrabschnitt 505 als auch der zweite Rohrabschnitt 510 führen das Wärmeträgermedium 60 von der zweiten Zuführöffnung 165 zur zweiten Wärmesenkenabführöffnung 235. 10 shows a plan view of an inflow device 500 according to a second embodiment. The inflow device 500 is made in one piece and of uniform material from a tube and has an arcuate configuration with a U-shaped cross-section (perpendicular to the longitudinal axis 120 ) on. The inflow device 500 has a first pipe section 505 and a second pipe section 510 on. Between the two pipe sections 505 . 510 is an exchange section 515 intended. Both the first pipe section 505 as well as the second pipe section 510 lead the heat transfer medium 60 from the second feed opening 165 to the second heat sink discharge opening 235 ,
Im Austauschabschnitt 115 sind eine Vielzahl von Austauschöffnungen 520 vorgesehen, die in der Ausführungsform als Durchgangsbohrungen ausgebildet sind. Auf eine Austrittsöffnung, wie in den 8 und 9 gezeigt, kann in der Ausführungsform verzichtet werden. Die Funktion der in den 8 und 9 gezeigten Austrittsöffnung wird in der in 10 gezeigten Ausführungsform durch die Austauschöffnungen 520 mit übernommen. Die Austauschöffnungen 520 dienen hierbei dazu das Wärmeträgermedium 60 sowohl aus der zweiten Kammer 105 in die Einströmeinrichtung 500 einzuleiten oder aus der Einströmeinrichtung 500 in die zweite Kammer 105 einzuleiten. Um diese Funktionalität bereitzustellen, weist die Einströmeinrichtung 500 eine im Wesentlichen u-förmig ausgestaltete Kontur auf.In the exchange section 115 are a variety of replacement openings 520 provided, which are formed in the embodiment as through holes. On an outlet, as in the 8th and 9 can be omitted in the embodiment. The function of in the 8th and 9 shown outlet opening is in the in 10 shown embodiment through the exchange openings 520 with taken over. The exchange openings 520 serve for this purpose the heat transfer medium 60 both from the second chamber 105 in the inflow device 500 to initiate or from the inflow 500 in the second chamber 105 initiate. To provide this functionality, the inflow device 500 a substantially U-shaped contour on.
Je nach Betriebszustand wird von der Wärmepumpe kommend über die zweite Zuführöffnung 165 ein erwärmtes Wärmeträgermedium 60 bereitgestellt. Das erwärmte Wärmeträgermedium 60 strömt über den ersten Rohrabschnitt 505 in den Speicherbehälter 65 ein. Wird von dem Heizkreislauf 35 das Wärmeträgermedium 60 benötigt, strömt das Wärmeträgermedium 60 durch den Austauschabschnitt 515 in den zweiten Rohrabschnitt 510 ein und verlässt den Schichtspeicher 15 an der zweiten Wärmesenkenabführöffnung 235 in Richtung dem Heizkreislauf 35. Wird von anderen Energieverbrauchern ein Wärmeträgermedium 60 benötigt und/oder ist der Wärmeträgermediumstrom von der Wärmepumpe 30 kommend größer als der von dem Heizkreislauf 35 benötigte Wärmeträgerstrom, so tritt das Wärmeträgermedium 60 an den Austauschöffnungen 520 aus der Einströmeinrichtung 500 in den Speicherbehälter 65 aus und wird dort gespeichert und/oder an den Energieverbraucher weitergeleitet.Depending on the operating state is coming from the heat pump via the second feed opening 165 a heated heat transfer medium 60 provided. The heated heat transfer medium 60 flows over the first pipe section 505 in the storage tank 65 one. Is from the heating circuit 35 the heat transfer medium 60 needed, flows the heat transfer medium 60 through the exchange section 515 in the second pipe section 510 and leaves the stratified storage 15 at the second heat sink discharge opening 235 in the direction of the heating circuit 35 , Is used by other energy consumers a heat transfer medium 60 requires and / or is the heat transfer medium flow from the heat pump 30 coming larger than that of the heating circuit 35 required heat transfer stream, so enters the heat transfer medium 60 at the exchange openings 520 from the inflow device 500 in the storage tank 65 from and is stored there and / or forwarded to the energy consumer.
In der Ausführungsform ist die Einströmeinrichtung 500 U-förmig ausgebildet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Einströmeinrichtung 500 eine andersartige Kontur aufweist. Auch ist denkbar, dass die Einströmeinrichtung geradlinig ausgebildet ist.In the embodiment, the inflow device 500 U-shaped. Of course, it is also conceivable that the inflow 500 has a different contour. It is also conceivable that the inflow device is rectilinear.
Die in den 1 bis 10 gezeigten Ausführungsformen der verschiedenen Komponenten des Schichtspeichers 15 können selbstverständlich auch untereinander ausgetauscht und kombiniert werden. So ist beispielsweise auch denkbar, dass die Einströmeinrichtung 400, 500 auch in der ersten Kammer 100 oder der dritten Kammer 110 angeordnet wird.The in the 1 to 10 shown embodiments of the various components of the stratified storage 15 Of course, they can also be exchanged and combined with each other. For example, it is also conceivable that the inflow device 400 . 500 also in the first chamber 100 or the third chamber 110 is arranged.
Auch ist denkbar, dass auf das zweite Trennelement 80 verzichtet wird und der Schichtspeicher 15 nur zwei Kammern 100, 105 aufweist. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass zusätzliche weitere Trennelemente vorgesehen sind, um eine Anzahl der Kammern 100, 105, 110 im Schichtspeicher 15 zu erhöhen. Wesentlich dabei ist jedoch, dass der Schichtspeicher 15 ausgebildet ist, parallel mehrere Energieerzeuger 20, 30 und mehrere Energieverbraucher 25, 35 mit der für den Energieverbraucher 25, 35 korrespondierenden Temperatur des Wärmeträgermediums 60 versorgen zu können.It is also conceivable that the second separating element 80 is omitted and the stratified storage 15 only two chambers 100 . 105 having. Of course, it is also conceivable that additional additional separating elements are provided to a number of chambers 100 . 105 . 110 in the stratified storage 15 to increase. It is essential, however, that the stratified storage 15 is formed, several energy producers in parallel 20 . 30 and several energy consumers 25 . 35 with the one for the energy consumer 25 . 35 corresponding temperature of the heat transfer medium 60 to be able to supply.
Selbstverständlich ist auch denkbar, dass, anders als in den 1 bis 10 gezeigt, die Wärmepumpe 30 nur ausgebildet ist, Energie für den Heizungskreislauf 35 oder den Frischwasserkreislauf für den Frischwasserwärmetauscher 25 bereitzustellen. Insbesondere ist in diesem Fall denkbar, dass die erste Kammer 100 und die zweite Kammer 105 zusammen ausgebildet sind und somit auf das erste Trennelement 75 verzichtet wird. Des Weiteren ist denkbar, einen anderen Wärmeerzeuger als eine Wärmepumpe 30 an den Schichtspeicher 15 anzuschließen.Of course, it is also conceivable that, unlike in the 1 to 10 shown the heat pump 30 only trained is energy for the heating cycle 35 or the fresh water circuit for the fresh water heat exchanger 25 provide. In particular, it is conceivable in this case that the first chamber 100 and the second chamber 105 are formed together and thus on the first separator 75 is waived. Furthermore, it is conceivable, another heat generator as a heat pump 30 to the stratified storage 15 to join.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102012100423 B3 [0002] DE 102012100423 B3 [0002]
