DE2020211C3 - Mit flüssigem Wärmespeichermittel arbeitende Wärmespeichervorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine mit flüssigem Wärmespeichermittel arbeitende Wärmespeichervorrichtung, bestehend aus einem zum Teil wärmedämmenden Gehäuse, einem darin angeordneten Speicherbehälter, in dessen unterem Bereich eine Heizvorrichtung angeordnet ist, und bestehend aus einem zwischen einer Seitenwand des Gehäuses und einer Seite des Speicherbehälters verlaufenden Luftkonvektionsschacht mit am oberen Gehäuseende angeordneten Luftaustritt.

Bei einer bekannten Wärmespeichervorrichtung dieser Art (deutsche Offenlegungsschrift 1927 714) befindet sich in einem Gehäuse ein teilweise mit öl gefüllter, evakuierter Speicherbehälter, der bis auf die der Frontseite des Gehäuses zugewandte Seitenfläche ringsum wärmeisoliert ist. Zwischen dieser Seitenfläche und der Frontseite ist ein Konvektionsschacht gebildet, durch den eine stetige Wärmeentladung des Speicherbehälters stattfindet. Wird eine derart aufgebaute Wärmespeichervorrichtung zur Beheizung eines Raumes verwendet, dann ergeben sich Schwierigkeiten, weil die abgegebene Wärmemenge bei voll aufgeladenem wesentlich größer als bei weitgehend entladenem Wärmespeicher ist, der Wärmebedarf des Raumes jedoch annähernd gleich bleibt. Eine Einrichtung zur Steuerung der Wärmeabgabe ist dabei nicht vorgesehen.

Eine andere bekannte Wärmespeichervorrichtung besteht aus einem allseitig wärmegedämmten Warmwasserspeicherbehälter, an dessen Frontseite ein senkrecht im Schwerkraftumlauf zu durchströmender Heizkörper angeordnet ist. Der Zulauf von warmem Wasser zum Heizkörper wird dabei durch ein Ventil gesteuert, das bei fallender Raumtemperatur öffnet. Bei diesem Aufbau wird somit der gesamte Wärmebedarf des zu beheizenden Raumes über den Heizkörper gedeckt, der dementsprechend groß bemessen sein muß.

Es ist auch bekannt, einen zentralen, vollkommen wärmeisolierten, wassergefüllten Speicherkessel in einem Kellerraum vorzusehen, von dem über eine Pumpe unmittelbar uus erwiimiie Wusst/i Zu Heizkörpern in den einzelnen Wohnräumen gefördert wird. Hierbei ist jedoch die vom Speicherkessel abgegebene Wärmemenge nicht für die Beheizung der Wohnräume ausnutzbar, und infolge der Schwerkraftwukung fließt das abgekühlte Wasser aus den höherliegenden Heizkörpern selbsttätig zurück in den Speicherkessel und dementsprechend erwärmtes Wasser zu den Heizkörpern, selbst wenn die Pumpe stillsteht.

Ferner ist es auch bekannt, bei Hochtemperaturspeichern, deren Speichermittel auf mehr als 100° C aufgeheizt wird, zur Vermeidung einer Überhitzung des den äußeren Raumheizkörpern zugeführten Wassers einen Wärmetauscher vorzusehen, der eine Trennung zwischen dem primären und dem sekundären Heizkreis bewirkt. Damit ist jedoch im Vergleich zu einer üblichen Warmwasserspeicherheizanlage der vorher angegebenen Art nur eine Änderung des Wärmeübergangs vom Wärmespeicher zu den Raumheizkörpern erreicht, ohne die Probleme der selbsttätigen Entladung zu beseitigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmespeichervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit geringem konstruktivem Aufwand ein zusätzlicher, geregelter Wärmeentzug möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß das Speichermittel Wasser ist und daß im unteren Teil des Luftkonvektionsschachtes ein Wärmeaustauscher angeordnet ist, der durch eine Vorlaufleitung mit dem oberen Ende und durch eine Rücklaufleitung mit dem unteren Ende des Speicherbehälters verbunden ist, wobei in der Vorlaufleitung eine von einem Raumtemperaturfühler gesteuerte Umwälzpumpe angeordnet ist.

Durch die Anordnung des Wärmeaustauschers im unteren Teil des Luftkonvektionsschachtes und damit im unteren Bereich des Speicherbehälters befindet sich das im Wärmetauscher abgekühlte Wasser bereits an der tiefsten Stelle des Wasserkreislaufs, so daß deshalb ein Schwerkraftumlauf mit der damit verbundenen ungesteuerten Entladung von vornherein unterbunden ist. Dadurch erfolgt zunächst nur eine durch den nicht wärmeisolierten Teil des Speicherbehälters bestimmte Grundentladung, die bei voll aufgeheiztem Speichermittel kleiner als der für die Beheizung des entsprechenden Raumes erforderliche Wärmebedarf gewählt wird. Erst bei zusätzlichem Wärmebedarf wird durch die Pumpe dem Wärmetauscher warmes Wasser aus dem oberen Teil des Speicherbehälters zugeführt und dadurch die wärmeabgebende Fläche wesentlich vergrößert. Hierbei wird durch die tiefe Anordnung des Wärmeaustauschers ein erhöhter Auftrieb mit einer dementsprechenden Steigung des Wärmeentzuges erreicht, so daß ein schneller Ausgleich der Raumtemperatur erfolgt und die Pumpe wieder abschaltet.

In den F i g. 1 und 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher dargestellt.

Fig. I zeigt einen Wasserspeicher im Querschnitt von vorn gesehen,

F i g. 2 einen Querschnitt von der Seite gesehen.

Das Speichergerät besteht aus einem Speicherbehälter 1 mit einer Wasserfüllung und einer den Speicherbehälter an allen Seiten mit Ausnahme der Unter- und Vorderseite 2 umgebenden Wärmedämmung 3. Am höchsten Punkt des Behälters befindet sich eine Voriaiifleiiung4, die mii Bohrungen 5 ver-

sehen ist, über die das Wasser in die Leitung einströmen kann. Unter dem Behälter ist eine Rücklaufleitung 6 vorgesehen, die gleichfalls Bohrungen? aufweist, über die das Wasser in den Speiche) behälter 1 zurückfließen kann. Vor- und Rücklauflcitungen verlaufen über die gesamte Länge des Behälters und sind über einen nach unten verlaufenden Teil 8 der Vorlaufleitung, eine Umwälzpumpe 9 und einen Wärmeaustauscher 10 miteinander verbunden. Unten im Behälter ist. eine elektrische Heizung 11 vorgesehen und darüber eine Temperaturregeleinrichtung 12, die die Aufladung des Wasserspeichers steuert. Ein Ausdehnungsgefäß 13 fängt die Volumenvergrößerung des Wassers beim Aufheizen auf. Der vordere Teil des Gerätes (vgl. F i g. 2) ist so ausgebildet, daß zwischen Speicherbehälter und Vorderseite 2 ein Konvektionsschacht 14 entsteht, der eine Einlaßöffnung 15 und eine Auslaßöffnung 16 aufweist. In der Nähe der Einlaßöffnung 15 ist der Wärmeaustauscher 10 angeordnet. ao

Die Funktion der eben beschriebenen Raumheizungseinrichtung ist folgende: Durch den Einbau der Heizung an der tiefsten Stelle des Behälters 1 wird das gesamte Wasservolunien gleichmäßig aufgeheizt. Dies geschieht vorteilhaft mit Strom verbilligten Tarifes, also während der Macht- bzw. der Mittagsstunden. Während dieses Vorgangs bleibt der Wärmeaustauscher 10 kalt, da der Vorlauf oben angeordnet ist und die Verbindungsleitung als abgeknickte Vorlaufleitung 8 nach unten verläuft, also entgegen der Richtung des natürlichen Umlaufs. Duich die Temperaturregeleinrichtung 12 wird das Wasser vollständig auf die geplante Aufladetemperatur gebracht.

Der gewünschte geregelte Entladevorgang setzt erst ein, wenn die Pumpe 9 von einem nicht dargestellten Raumtemperaturthermostaten in Gang gesetzt wird und Wasser aus dem Oberteil des Speicherbehälters in den Wärmeaustauscher 10 fördert. Durch Konvektion der dort erwärmten Raumluft im Konvektionsschacht 14 wird die Wärme dem Raum zugeführt. Beim Erreichen der gewünschten Raumtemperatur wird über den Thermostaten die Pumpe stillgesetzt und die Speicherentladung wirksam unterbrochen. Bei dieser Anordnung können Auf- und Entladung auch gleichzeitig vor sich gehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mit flüssigem Wärmespeichermittel arbeitende Wärmespeichervorrichtung, bestehend aus einem zum Teil wärmedämmenden Gehäuse, einem darin angeordneten Speicherbehälter, in dessen unterem Bereich eine Heizvorrichtung angeordnet ist, und bestehend aus einem zwischen einer Seitenwand des Gehäuses und einer Seite des Speicherbehälters verlaufenden Luftkonvektionsschacht mit am oberen Gehäuseende angeordneten Luftaustritt, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermittel Wasser ist und daß im unteren TeU des Luftkonvektionsschachtes (14) ein Wärmetauscher (10) angeordnet ist, der durch eine Vorlaufleitung (4) mit dem oberen Ende und durch eine Rücklaufleitung (6) mit dem unteren Ende des Speicherbehälters (1) verbunden ist, wobei in der Vorlaufleitung (4) eine von einem Raumtemperaturfühler gesteuerte Umwälzpumpe (9) angeordnet ist.