DE2811439A1

DE2811439A1 - Vorrichtung zur verlustarmen speicherung von waermeenergie in einen waermespeicher und zur verlustarmen entnahme der gespeicherten waermeenergie aus diesem waermespeicher

Info

Publication number: DE2811439A1
Application number: DE19782811439
Authority: DE
Inventors: Uwe Hansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-16
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1979-09-27

Description

Vorrichtung zur verlustarmen Speicherung von Warme-
energie in einen Wmlpeicher und zur verlustarmen Entnahme der gespeicherten Wärme energie aus diesem Wärmespeicher Das Hauptpatent (Patentanmeldung p 27 oo 822.6) betrifft ein Verfahren zur verlustarmen Speicherung von Wärmeenergie in einem Wärmespeicher und zur verlustarmen Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie aus diesem Wärmespeicher unter Verwendung eines als Wärmeträger geeigneten Strömungsmediums, vorzugsweise von Flüssigkeiten, die zur Speicherung der Wärmeenergie im Umlaufbetrieb die Energiequelle und den Speicher, und zur Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie im Umlaufbetrieb den Wärmespeicher und den Verbraucher durchfließen, daß zum Abgeben und Speichern der von dem Strömungsmedium von der Energiequelle aufgenommenen Wärme energie an die Wärmespeichermasse des Wärmespeichers dieser von dem Strömungsmedium von seinem Zentrum her lagenweise, vorzugsweise spiralförmig, nach außen in Richtung äußeren Umfang durchflossen wird, und daß zur Entnahme von gespeicherter Wärmeenergie der Wärmespeicher von dem Strömungsmedium in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird.
Durch dieses Verfahren wird bewirkt, daß der Wärmespeicher während des Speichervorganges von innen her nach außen aufgeheizt, und daß dem Wärmespeicher während des Entnahmevorganges von außen nach innen Wärmeenergie entzogen wird.
Zu diesem Zweck wird ein strömendes Wärmeträgermedium im geschlossenen Kreislauf zum Speichern von Wärmeenergie zwischen Sonnenkollektor und dem Wärmespeicher und zum Entnehmen von Wärmeenergie zwischen Wärmespeicher und dem verbraucher umgewälzt.
Wärmeenergie wird in der Haustechnik in der Regel zum Beheizen des Gebäudes und darüberhinaus zum Erwärmen von Brauchwasser benötigt.
Zum beheizen des Gobäudos wird dem Wärmeträgermedium die Wärmesentzogen, indem sie über dafür vorgesehene Heizkörper an das Umgebungemedium abgegeben wird. Das abgekühlte Wärmeträgermedium fließt in den Wärmespeicher zur erneuten Wärmeaufnahme zurück.
Zum Erwärmen des Brauchwassers ist in der Brauchwasserleitung zwischen Frischwasserzufluß und der Wasserentnahmestelle in der Regel ein Wärmetauscher mit einem Warmwasserboiler vorgeschen.
Diese Bekannten Einrichtungen @u@ Erwärmen des Erauchwassers sind im der Erstellung teuer, und sind in der Unterhaltung unwirtschaftlich.
Einen derartigen Wärmetauscher bei der Verwendung eines Wärmespeichers gemäß dem Hauptpatent einzuschalten, ist auch nur bedingt möglich, da für die Gebäudeheizung, bedingt durch die sich zunehmend durchsetzende Fußbodenheizung, nur noch Vorlauftemperaturen benötigt und daher dem Wärmespeicher auch nur noch entnommen werden, die deutlich unterhalb der erforderlichen Brauchwasser temperatur liegen. Es wäre also erforderlich, die dem Wärmespeicher entnommene Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums auf die Brauchwassertemperatur zu erhöhen.
Da aber die Wärme energie für die Brauchwassererwärmung nur ein Bruchteil der Wärme energie für die Gebäudeheizung ausmacht, wäre es Energieverschwendung.
Aufgabe der Zusatzerfindung war es daher, eine Vorrichtung zur Brauchwassererwärmung zu schaffen, die einen teuren Wärmetauscher entbehrt, und darüberhinaus die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums für die Beheizung des Gebäudes in der Höhe unbeeinflußt läßt.
Diese Aufgabe wird in einer Ausgestaltung des Gegenstandes des Hauptpatentes dadurch gelöst, daß in dem Wärmespeicher zusätzlich zu dem Speicher- und dem Heizkreislauf eine Rohrleitung mit einem Wasserzulauf am Speichereinlauf und wenigstens einer Wasserentnahmeeinrichtung am Speicherauslauf angebracht ist. Das Brauchwasser wird so ebenfalls direkt in dem Wärme speicher erwärmt. Die Kosten für die erforderliche längere Rohrleitung sind im Verhältnis zu den verminderten Kosten durch Einsparen des sonst erforderlichen Wärmetauschers vernachlässigbar klein.
In Wohngebäuden, in denen erwärmtes Brauchwasser nur in größeren Zeitabständen entnommen wird, würde stich das in der Zwischenzeit stehende Wasser in den außerhalb des Wärmespeichers befindlichen Rohrleitungen abkuhlen, und man müßte es erst ablaufen lassen, bevor erwärmtes Brauchwasser entnommen werden kann.
Dieser Nachteil wird gemäß einer Ausgestaltung der Zusatzerfindung dadurch verwirklicht, daß die Rohrleitung schalenartig, vorzugsweise einlagig, um den Speicherkern angeordnet ist, und daß Speichereinlauf und Speicherauslauf miteinander kreislaufmäßig verbunden sind Solange kein Brauchwasser entnommen wird, wird das Wasser im so genannten Kurzschluß umgewälzt, so daß es sieb immer wieder im Wärmespeicher aufheizt, und im Falle der Entnahme sofort heißes Brauchwasser an der Wasserentnahmeeinrichtung zur Verfügung steht.
Wird oft und/oder in größeren Mengen erwärmtes Brauchwasser benötigt, wird in einer weiteren Ausgestaltung der Zusatzerfindung vorgoschlagen, daß die Rohrleitung lagenweise, vorzugsweise spiralförmig, vom äsßoren Rand des Wärmespeichers in Richtung Speicherzontrum gewickolt ist, und daß der Speichercinlauf am äußeren Rand und der Speicherauslauf vom Speicherzontrum her vorgeschen ist. Das so in don Wärmespeicher einflioßende Kaltwasser ist bereits orwärmt, bover es in das heiße Zontrum gelangt, und entzicht demzufolge dem Zentrum weniger Wärme, was bei der erforderlichen Erwärmung von großen Brauchwassermengen von maßgeblicher Bedoutung ist.
Die Erfindung wird anhand der gezeichneten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für die Entnahme von erwärmtem Brauchwasser in größeren Zeitabständen Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für ein häufiges Entnehmen von erwärmtem 3auch wasser in größeren Mengen In Figur 1 und Figur 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. In beiden Figuren ist mit 1 der schematisch dargestellte Wärmespeicher in seiner Gesamtheit dargestellt. Durch die um das Speicher zentrum 2 konzentrisch angeordneten Kreise sollen die einzelnen schalenartig ausgebildeten, untereinander verbundenen Rohrleitungswickel 3 dargestellt sein, die in die Wärmespeichermasse 4 eingebettet sind.
Mit 5 ist der Sonnenkollektor und mit 6 die yerbindungsrohrleitung zwischen dem Sonnenkollektor 5 und dem Wärmespeicher 1 bezeichnet, über welche die Wärmeeinspeicherung in den Wärmespeicher 1 erfolgt.
7 ist die Gebäudeheizung und 8 die Verbindungsleitung, über welche das Wärmeträgermedium zwischen Wärmespeicher 1 und der Gebäudeheizung 7 zirkuliert.
Nit 9 ist die Rohrleitung zum Erwärmen des Brauchwzsgers in dem Wärmespeicher 1 bezeichnet, die einen Wasserzulauf 1o am Speichereinlauf 11 und eine Wasserentnahmeeinrichtung 12 am Speicherauslauf 13 aufweist.
In Figur 1 ist die Rohrleitung 9 innerhalb des Wärmespeichers 1 konzentrisch nach Art einer Schale 14 um den Speicherkern 2 gewickelt, und die beiaen aus aem Wärmespeicher 1 herausführenden Enden sind zu einer Ringleitung 15 miteinander verbunden, an welche der Wasserzulauf 1o und die Wasserentnahmeeinrichtung 12 angeschlossen sind. Zwischen der Rohrleitungsschale 14 und der Ringleitung 15 wird das Wasser ständig umgewälzt, so daß in jedem Moment der Entnahme von Brauchwasser über die Wasserentnahmeeinrichtung 12 sofort heißes Brauchwasser zur Verfügung steht In Figur 2 ist die Rohrleitung 9 innerhalb des Wärmespeichers 1 als Spirale 16, und zwar vom äußeren Rand des Wärmespeichers 1 zum Speicherzentrum 2 gewickelt. Das eine aus dem Wärmespeicher 1 herausführende Ende 17 der Rohrleitung 9 ist direkt mit dem Wasserzulauf 1o und das andere Ende 18 direkt mit der Wasserentnahmeeinrichtung 12 Verbunden.
Wird hier warmes Brauchwasser über die Wasserentnahmeein richtung 12 entnommen,fließt kaltes Wasser von dem nicht so warmen äußeren Rand des Wärmespeichers 1 spiralförmig in Richtung heißes Speicherzentrum 2 und erwärmt sich bereits auf dem Weg dorthin, so daß dem Speicherzentrum 2 selbst weniger Wärme entzogen wird,

Claims

patentansprüche 1) .Vorrichtung zur verlustarmen Speicherung von Wärmeenergie in einem Wärmespeicher und zur verlustarmen 3Entnahme der gespeicherten Wärme energie aus diesem Wärmespeicher unter Verwendung eines als Wärmeträger geeigneten Strömungsmediums, vorzugsweise von Flüssigkeiten, die zur Speicherung der Wärme energie im Umlaufbetrieb die Energiequelle und den Speicher, und zur Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie im Umlaufbetrieb den Wärmespeicher und den Verbraucher durchfließen, daß zum Abgeben und Speichern der von dem Strömungsmedium von der Energiequelle aufgenommenen Wärmeenergie an die Wärmespeichermasse des Wärme speichers dieser von dem STrömungsmedium von seinem Zentrum her lagenweise, vorzugsweise spiralförmig, nach außen in Rjch tung äußeren Umfang durchflossen wird, und daß zur Entnahme von gespeicherter Wärmeenergie der Wärmespeicher von dem Strömungsmedium in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird, nach Patent....(Patentanmeldung P 27 oo 822.6), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wärmespeicher (1) zusätzlich zu dem Speicher- und dem Heizkreislauf eine Rohrleitung (9) mit einem Wasserzulauf (10) am speichereinlauf (11) und wenigstens einer Wasserentnahmeeinrichtung (12) am Speicherauslauf (13) einem braoht ist.
2) Vorrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (9) schalenartig, vorsugsweise einlagig, um den Speicherkern (2) angeordnet ist, und daß Speichereinlauf (11) und Speicherauslauf (13) miteinander kreislauSmäßig verbunden sind.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (9) lagenweise, vorzugsweise spiralförmig, vom äußeren Rand des Wärmespeichers (1) in Richtung Speicherzentrum (2) gewickelt ist, und daß der Speichereinlauf (11) am äußeren Rand und aer Speicherauslauf (13) vom Speicherzentrum (2) her vorgesehen ist.