WO2014177283A1 - Wärmespeicher - Google Patents

Wärmespeicher Download PDF

Info

Publication number
WO2014177283A1
WO2014177283A1 PCT/EP2014/001172 EP2014001172W WO2014177283A1 WO 2014177283 A1 WO2014177283 A1 WO 2014177283A1 EP 2014001172 W EP2014001172 W EP 2014001172W WO 2014177283 A1 WO2014177283 A1 WO 2014177283A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inner container
container
heat storage
outer container
heat
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/001172
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Holzammer
Original Assignee
Holzammer Kunststofftechnik Und Sengenthaler Holz- Und Heimwerkerbedarf Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Holzammer Kunststofftechnik Und Sengenthaler Holz- Und Heimwerkerbedarf Gmbh filed Critical Holzammer Kunststofftechnik Und Sengenthaler Holz- Und Heimwerkerbedarf Gmbh
Publication of WO2014177283A1 publication Critical patent/WO2014177283A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0082—Multiple tanks arrangements, e.g. adjacent tanks, tank in tank
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2270/00—Thermal insulation; Thermal decoupling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a heat storage.
  • a heat storage according to the preamble of claim 1 is known from DE 32 16 272 AI.
  • This heat storage is formed by a container made of reinforced concrete with heat-insulated inner walls.
  • the space enclosed by the container is filled with a material having a high heat storage capacity, preferably with pebbles.
  • a material having a high heat storage capacity preferably with pebbles.
  • the heat-insulated inner walls ensure that the concrete walls remain cool and that little heat can escape through the concrete walls to the outside.
  • a heat storage which has a metallic inner container which is accommodated in a metallic outer container.
  • the inner container is held in the outer container by means of spacers.
  • the space between the inner container and the outer container is under vacuum.
  • the inner container has an opening into its lower region water supply and outgoing from its upper region water drainage.
  • the water in the inner container can be heated by means of a heat exchanger arranged in the inner container, which can be electrically heated or through which a heated heating fluid flows.
  • the invention has for its object to provide a heat storage with high heat storage capacity, which is inexpensive to produce and can be used for a variety of heat storage tasks.
  • FIG. 1 shows a section through a heat accumulator, cut in the plane 1-1 in FIG. 2, FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of the inner container with transparently illustrated outer container
  • FIG. 5 shows a perspective view of the obliquely cut through heat accumulator of Fig. 1 and
  • Fig. 6 stacked heat storage tank.
  • an inner container 12 is received in an outer container 10.
  • the inner container is held or supported by means of spacers 14 on the outer container 10.
  • spacers 14 Between the outer container 10 and the inner container 12, a space 16 completely surrounding the inner container is present.
  • the outer container 10 is composed of a lower shell 18 and an upper shell 20, which are both pot-shaped and have edge flanges 22 and 24, which lie on top of each other.
  • the outer container 10 and the inner container 12 are preferably made of gas-impermeable concrete, which may be steel reinforced.
  • gas-impermeable concrete used, for example, as it is known as SVB.
  • SVB self-compacting concrete used, for example, as it is known as SVB.
  • Such a concrete has a high density and is vacuum-tight. So that the interior of the outer container 10 is sealed gas-tight to the outside, 22 and 24 suitable seals 25 are inserted between the edge flanges.
  • the edge flanges can be screwed together or otherwise fastened to one another.
  • the inner container 12 consists of a pot-like lower shell 26 made of concrete, which is closed by means of a lid 28, which preferably consists of steel.
  • the interior of the inner container 12 is gas-tight to the gap 16. This is achieved, for example, in that the cover 28 is screwed to the lower shell 26 with the interposition of suitable seals.
  • the bushings of the lines through the respective container are gas-tight.
  • the existing of concrete upper shell 20 of the outer container 10 formed with oversized openings are inserted into the sealing elements 38, which seal gas-tight between the respective line and the inner edge of the opening.
  • the sealing elements 38 may be, for example, plastic rings, which are pushed with the interposition of sealing rings on the respective line and are pressed into the respective opening.
  • the vacuum-tight implementation of the lines through the cover 28 can be achieved for example by welding, gluing, etc.
  • the Schuttinghausen 30 and the Schuttingabtechnische 32 are guided into the lower region of the inner container 12 and there are connected to each other via a meander-shaped connecting line, which forms a heating heat exchanger 40.
  • the Nutzfluidzutechnisch 34 and the Nutzfluidabtechnisch 36 are guided into the upper region of the inner container 12 and connected there via a meander-shaped connecting line, which forms a useful heat exchanger 42.
  • the interior of the inner container 12 is preferably filled with a rock 44 with high heat capacity, such as gravel or gravel.
  • the interior of the inner container 12 is filled with a heat storage liquid, such as water.
  • equalization line 46 which is connected to a not shown, in its construction known per se expansion vessel.
  • a measuring device for measuring the temperature in the inner container 12 is hermetically sealed.
  • connection 50 for connecting a vacuum pump and a measuring connection 52 for connecting a pressure measuring device.
  • the lower shell 18 and the upper shell 20 of the outer container 10 may have the same basic shape, so that they can be cast in the same shapes, being inserted during the casting of the upper shell in the form of deposits for forming the openings or connections.
  • the assembly of the heat accumulator is as follows:
  • the lower shell 26 of the inner container is introduced with an intermediate arrangement of the least possible heat-conducting spacer 14.
  • the inner container of the heating heat exchanger 40 is introduced with upwardly projecting Bankfluid- supply line 30 and Schufluidabtechnisch 32.
  • the lower shell 26 is filled with rock 44, wherein at partial filling of the useful heat exchanger 42 is introduced with upwardly projecting Nutzfluidzutechnisch and Nutzfluidabtechnisch.
  • the cover 28 is pushed onto the protruding lines and then screwed with the interposition of a seal with the lower shell. The protruding from the cover 28 lines are welded to the lid.
  • the compensation line 46 may already be previously welded to the cover 28. Subsequently, the upper shell 20 is attached, wherein the upwardly projecting lines are passed through the oversized openings of the upper shell 20. Before the two edge flanges 22 and 24 rest on one another, a suitable seal is applied to the bearing surface. Preferably, the surfaces of the edge flanges 22 and 24 which come into abutment with each other are formed with circumferential grooves and corresponding grooves, so that they lie immovably on each other.
  • the bushings of the lines are sealed by the upper shell 20 with the sealing elements 38.
  • the interior is filled through the compensation line 46 with water that completely fills the spaces between the rock particles.
  • an expansion vessel is connected to the equalization line 46.
  • the Schuffluid Hartness 30 and 32 are connected to a corresponding heating system, such as solar thermal panels.
  • the Nutzfluid effet 34 and 36 are connected to a heat utility system, such as a hot water supply and / or a building heating system.
  • the gap 16 is placed under vacuum by means of a vacuum pump.
  • the vacuum is monitored with a vacuum gauge.
  • the heat storage described has an extraordinarily high heat storage capacity, since not only the rock and the water contained in the inner container contribute to the heat storage, but also the high heat storage capacity of the existing concrete lower shell 26 of the inner container 12th
  • the inner container 12 has a volume in which about 280 kg of water and gravel mix can be received.
  • the volume of the gap 16 is 230 liters.
  • the steel lid 28 has a weight of 72 kg.
  • the weight of the lower shell 26 made of concrete of the inner container 12 is about 100 kg.
  • the concrete has a wall thickness of about 40 mm.
  • the distance between inner container and outer container is about 100 mm.
  • the container has a total weight of about 450 kg.
  • the heat storage described can be modified in many ways.
  • the rock 44 may be missing and the inner container 12 may be filled only with water.
  • the water in the inner container may be missing, so that only the rock in intensive contact with the heat exchangers is used for heat storage.
  • the inside of the inner container 12 may be coated with a protective layer, which does not or hardly deteriorates the heat absorption capacity of the lower shell 26.
  • the protective layer can be gas-tight.
  • the concrete When using a gas-tight insulating layer or protective layer, the concrete does not have to be gas-impermeable.
  • the liquid contained in the inner container 12 need not be a not or rarely replaced storage liquid, but may for example be directly the Nutzfluid, for example, water, which is supplied via the Nutzfluidzutechnisch 34 and on the Nutzfluid Dabtechnisch 36 is dissipated and heats up in the interior of the inner container 12 by means of the heat exchanger 40 supplied heat.
  • the expansion vessel may be located in the intermediate space 16 or may be formed by a wall movable against a cavity in the interior of the inner container 12.
  • the inner container heat energy can also be supplied electrically.
  • the presence of the rock 44 in the inner container 12 is a formation of the heat accumulator such that the flowing through the interior of the inner container 12 water is used directly, for example, as service water, with appropriate selection of the rock 44 is not contrary.
  • the upper shell 20 is extremely firmly on the lower shell 18, so that additional fastening means are not necessary.
  • the lower shell 18 and the upper shell 20 of the outer container 10 may be formed with integrated lugs 54, which form feet for the lower shell and form supports on the upper shell, on which the feet of the lower shell stand up.
  • lugs 54 which form feet for the lower shell and form supports on the upper shell, on which the feet of the lower shell stand up.
  • a plurality of heat storage 56a, 56b, 56c (Fig. 6) are stacked on each other, wherein the lower shell of the respective outer container is disposed on the upper shell of the underlying outer container.
  • the respective lines and their connections with each other are not shown.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Bei einem Wärmetauscher mit einem Außenbehälter (10), einem in dem Außenbehälter angeordneten Innenbehälter (12), einem unter Vakuum stehenden Zwischenraum (16) zwischen dem Außenbehälter und dem Innenbehälter, der den Innenbehälter mit Ausnahme von Abstandhaltern (14), die den Innenbehälter am Außenbehälter halten, vollständig umgibt und vom Außenbehälter thermisch isoliert, wenigstens einer unter Abdichtung von außerhalb des Außenbehälters in den Innenbehälter führenden Zuleitung (30, 34) und wenigstens einer unter Abdichtung vom Inneren des Innenbehälters nach außerhalb des Außenbehälters führenden Ableitung (32, 36) besteht die Wand des Innenbehälters (12) zumindest teilweise aus Beton, sodass die Wärmekapazität des Innenbehälters im Wesentlichen gegeben ist durch die Summe aus der Wärmekapazität der zumindest teilweise aus Beton bestehenden Wand des Innenbehälters und dem im Inneren des Innenbehälters befindlichen Material.

Description

Wärmespeicher
Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher.
Insbesondere wegen der zunehmenden Verwendung regenerativer Energien, beispielsweise solarthermisch erzeugter Wärmeenergie, besteht an Wärmespeichern ein hoher Bedarf. Solche Wärmespeicher dienen dazu, Wärmeenergie, die zum Zeitpunkt ihrer Erzeugung nicht verbraucht wird, zu speichern, damit sie im Bedarfsfall zur Verfügung steht.
Ein Wärmespeicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 32 16 272 AI bekannt. Dieser Wärmespeicher ist durch einen Behälter gebildet, der aus armiertem Beton mit wärmeisolierten Innenwänden besteht. Der von dem Behälter umschlossene Raum ist mit einem Material mit hohem Wärmespeichervermögen gefüllt, vorzugsweise mit Kieselsteinen. Durch den Behälter führt eine innerhalb des Behälters zur Vergrößerung der Wärmetauschfläche schraubenförmig geführte Leitung, über die dem Wärmespeicher bedarfsweise Wärme zugeführt werden kann oder Wärme aus dem Speicher abgeleitet werden kann. Durch die wärmeisolierten Innenwände wird erreicht, dass die Betonwände kühl bleiben und wenig Wärme durch die Betonwände hindurch nach außen entweichen kann.
Aus der DE 28 44 599 AI ist ein Wärmespeicher bekannt, der einen metallischen Innenbehälter aufweist, der in einem metallischen Außenbehälter aufgenommen ist. Der Innenbehälter ist mittels Abstandhaltern im Außenbehälter gehalten. Der Zwischenraum zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter steht unter Vakuum. Der Innenbehälter weist eine in seinen unteren Bereich mündende Wasserzuleitung und eine aus seinem oberen Bereich abgehende Wasserableitung auf. Das in dem Innenbehälter befindliche Wasser kann mittels eines in dem Innenbehälter angeordneten Wärmetauschers aufgeheizt werden, der elektrisch beheizt sein kann oder durch den ein aufgeheiztes Heizfluid strömt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmespeicher mit hohem Wärmespeichervermögen zu schaffen, der kostengünstig herstellbar und für unterschiedlichste Wärmespeicheraufgaben einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Wärmespeicher gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Wärmespeichers gerichtet. Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In den Figuren stellen dar: Fig. 1 : einen Schnitt durch einen Wärmespeicher, geschnitten in der Ebene 1-1 in Figur 2,
Fig. 2: eine perspektivische Aufsicht auf den Wärmespeicher,
Fig. 3: eine perspektivische Aufsicht auf den nach oben offenen Wärmespeicher,
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht des Innenbehälters bei durchsichtig dargestelltem Außenbehälter,
Fig. 5: eine perspektivische Ansicht des schräg durchschnittenen Wärmespeichers der Fig. 1 und
Fig. 6: übereinander gestapelte Wärmespeicherbehälter.
Gemäß Fig. 1 ist in einem Außenbehälter 10 ein Innenbehälter 12 aufgenommen. Der Innen- behälter ist mittels Abstandhaltern 14 am Außenbehälter 10 gehalten bzw. abgestützt. Zwischen dem Außenbehälter 10 und dem Innenbehälter 12 ist ein den Innenbehälter vollständig umgebender Zwischenraum 16 vorhanden.
Der Außenbehälter 10 ist im dargestellten Beispiel aus einer Unterschale 18 und einer Ober- schale 20 zusammengesetzt, die beide topfförmig ausgebildet sind und Randflansche 22 bzw. 24 aufweisen, die aufeinander liegen.
Der Außenbehälter 10 und der Innenbehälter 12 bestehen vorzugsweise aus gasundurchlässigem Beton, der stahlarmiert sein kann. Vorteilhafterweise wird selbstverdichtender Beton verwendet, wie er beispielsweise als SVB bekannt ist. Ein solcher Beton weist eine hohe Dichte auf und ist vakuumdicht. Damit der Innenraum des Außenbehälters 10 nach außen hin gasdicht abgedichtet ist, sind zwischen den Randflanschen 22 und 24 geeignete Dichtungen 25 eingelegt. Zusätzlich können die Randflansche miteinander verschraubt oder sonstwie an- einander befestigt sein.
Der Innenbehälter 12 besteht aus einer topfartigen Unterschale 26 aus Beton, die mittels eines Deckels 28, der vorzugsweise aus Stahl besteht, verschlossen ist. Der Innenraum des Innenbehälters 12 ist zum Zwischenraum 16 hin gasdicht. Dies wird beispielsweise dadurch er- reicht, dass der Deckel 28 mit der Unterschale 26 unter Zwischenanordnung geeigneter Dichtungen verschraubt ist.
Durch den Außenbehälter 10 führen in den Innenbehälter 12 vier Leitungen, nämlich eine Heizfluidzuleitung 30, eine Heizfluidableitung 32, eine Nutzfluidzuleitung 34 und eine Nutz- fluidableitung 36.
Die Durchführungen der Leitungen durch den jeweiligen Behälter sind gasdicht. Dazu weist die aus Beton bestehende Oberschale 20 des Außenbehälters 10 mit Übermaß ausgebildete Öffnungen auf, in die Dichtelemente 38 eingesetzt sind, die zwischen der jeweiligen Leitung und dem Innenrand der Öffnung gasdicht abdichten. Die Dichtelemente 38 können beispielsweise Kunststoffringe sein, die unter Zwischenanordnung von Dichtringen auf die jeweilige Leitung aufgeschoben sind und in die jeweilige Öffnung eingepresst sind.
Die vakuumdichte Durchführung der Leitungen durch den Deckel 28 kann beispielsweise durch Verschweißen, Verkleben usw. erreicht werden.
Die Heizfluidzuleitung 30 und die Heizfluidableitung 32 sind bis in den unteren Bereich des Innenbehälters 12 geführt und sind dort über eine mäanderförmige Verbindungsleitung, die einen Heizwärmetauscher 40 bildet, miteinander verbunden.
Die Nutzfluidzuleitung 34 und die Nutzfluidableitung 36 sind bis in den oberen Bereich des Innenbehälters 12 geführt und dort über eine mäanderförmige Verbindungsleitung verbunden, die einen Nutzwärmetauscher 42 bildet. Der Innenraum des Innenbehälters 12 ist vorzugsweise mit einem Gestein 44 mit hoher Wärmekapazität gefüllt, beispielsweise Schotter oder Kies. Zusätzlich ist der Innenraum des Innenbehälters 12 mit einer Wärmespeicherflüssigkeit, beispielsweise Wasser gefüllt. Zum Ausgleich der Volumenänderungen des Wassers führt in den Innenbehälter eine in Fig. 1 nicht dargestellte, jedoch in Fig. 2 sichtbare Ausgleichsleitung 46, die an ein nicht dargestelltes, in seinem Aufbau an sich bekanntes Ausdehnungsgefäß angeschlossen ist.
Durch eine weitere Öffnung 48 der Oberschale und eine entsprechende Durchführung durch den Deckel 28 ist hermetisch abgedichtet eine Messeinrichtung zur Messung der Temperatur in dem Innenbehälter 12 durchgeführt.
An der Oberschale 20 ist weiter ein Anschluss 50 zum Anschluss einer Vakuumpumpe und ein Messanschluss 52 zum Anschluss eines Druckmessgerätes vorgesehen. Die Unterschale 18 und die Oberschale 20 des Außenbehälters 10 können die gleiche Grundform haben, sodass sie in gleichen Formen gegossen werden können, wobei beim Gießen der Oberschale in die Form Einlagen zur Ausbildung der Öffnungen bzw. Anschlüsse eingelegt werden. Der Zusammenbau des Wärmespeichers ist wie folgt:
In die Unterschale 18 wird unter Zwischenanordnung der möglichst wenig Wärme leitenden Abstandhalter 14 die Unterschale 26 des Innenbehälters eingebracht. In den Innenbehälter wird der Heizwärmetauscher 40 mit nach oben vorstehender Heizfluid- zuleitung 30 und Heizfluidableitung 32 eingebracht. Anschließend wird die Unterschale 26 mit Gestein 44 befüllt, wobei bei teilweiser Befüllung der Nutzwärmetauscher 42 mit nach oben vorstehender Nutzfluidzuleitung und Nutzfluidableitung eingebracht wird. Nach vollständiger Befüllung der Unterschale 26 mit Gestein wird der Deckel 28 auf die vorstehenden Leitungen aufgeschoben und dann unter Zwischenanordnung einer Dichtung mit der Unterschale verschraubt. Die aus dem Deckel 28 vorstehenden Leitungen werden mit dem Deckel verschweißt. Die Ausgleichsleitung 46 kann bereits vorher mit dem Deckel 28 verschweißt sein. Anschließend wird die Oberschale 20 angebracht, wobei die nach oben vorstehenden Leitungen durch die mit Übermaß ausgebildeten Öffnungen der Oberschale 20 hindurchgeführt werden. Bevor die beiden Randflansche 22 und 24 aufeinander aufliegen wird auf die Auflageflä- che eine geeignete Dichtung aufgebracht. Vorzugsweise sind die Flächen der Randflansche 22 und 24, die in gegenseitige Anlage kommen, mit umlaufenden Nuten und entsprechenden Rillen ausgebildet, sodass sie unverschiebbar aufeinander liegen.
Anschließend werden die Durchführungen der Leitungen durch die Oberschale 20 mit den Dichtelementen 38 abgedichtet. Der Innenraum wird durch die Ausgleichsleitung 46 hindurch mit Wasser befüllt, das die Zwischenräume zwischen den Gesteinsteilchen vollständig ausfüllt. An die Ausgleichsleitung 46 wird ein Ausdehnungsgefäß angeschlossen.
Die Heizfluidleitungen 30 und 32 werden an ein entsprechendes Heizsystem, beispielsweise solarthermische Kollektoren angeschlossen. Die Nutzfluidleitungen 34 und 36 werden an ein Wärmenutzsystem, beispielsweise eine Warmwasserversorgung und/oder eine Gebäudeheizanlage angeschlossen.
Der Zwischenraum 16 wird mittels einer Vakuumpumpe unter Vakuum gesetzt. Das Vakuum wird mit einem Vakuummeter überwacht.
Der beschriebene Wärmespeicher hat ein außerordentlich hohes Wärmespeichervermögen, da nicht nur das Gestein und das im Innenbehälter befindliche Wasser zur Wärmespeicherung beitragen, sondern auch das hohe Wärmespeichervermögen der aus Beton bestehenden Unterschale 26 des Innenbehälters 12.
Die nach außerhalb des Wärmespeichers entweichenden Wärmeverluste sind wegen des Vakuums im Zwischenraum 16 und des zusätzlichen Wärmeisolationsvermögens des Außenbehälters 10 gering. Regelsysteme zur Überwachung und Regelung des Vakuums, zur Zufuhr von Heizfluid und zur Abfuhr gespeicherter Wärme über das Nutzfluidsystem können an sich bekannter Bauart sein und werden daher nicht erläutert. In einer beispielhaften Ausführungsform hat der Innenbehälter 12 ein Volumen, in dem etwa 280 kg Wasser und Gesteins- bzw. Schottergemisch aufgenommen werden können. Das Volumen des Zwischenraums 16 beträgt 230 Liter. Der aus Stahl bestehende Deckel 28 hat ein Gewicht von 72 kg. Das Gewicht der aus Beton bestehenden Unterschale 26 des Innenbehäl- ters 12 beträgt etwa 100 kg. Der Beton hat eine Wandstärke von etwa 40 mm. Der Abstand zwischen Innenbehälter und Außenbehälter beträgt etwa 100 mm. Der Behälter hat befüllt ein Gesamtgewicht von etwa 450 kg. Seine Außenmaße betragen etwa 1.000 mm mal 1.000 mm mal 670 mm. Durch die mehrteilige Ausbildung des Außenbehälters und des Innenbehälters kann der Wärmespeicher auch in schlecht zugängigen Räumen zusammengebaut werden. Bei entsprechender Ausbildung der Außenhaut des Außenbehälters 10 kann der Wärmespeicher auch im Erdreich versenkt werden. Zur weiteren Verbesserung des Wärmeisolationsvermögens kann auf die Außenseite des Innenbehälters eine thermische Isolierschicht aufgebracht werden, sodass die vom Innenbehälter nach außen abgestrahlte Strahlungsleistung vermindert ist. Die thermische Isolierschicht kann gasdicht sein. Der beschriebene Wärmespeicher kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Beispielsweise kann das Gestein 44 fehlen und der Innenbehälter 12 nur mit Wasser befüllt sein. Das Wasser im Innenbehälter kann fehlen, sodass nur das in intensivem Kontakt mit den Wärmetauschern befindliche Gestein zur Wärmespeicherung verwendet wird. Die Innenseite des Innenbehälters 12 kann mit einer Schutzschicht beschichtet sein, die das Wärmeaufnahmevermögen der Unterschale 26 nicht oder kaum verschlechtert. Die Schutzschicht kann gasdicht sein.
Bei Einsatz einer gasdichten Isolierschicht oder Schutzschicht muss der Beton nicht gasun- durchlässig sein.
Die im Innenbehälter 12 befindliche Flüssigkeit muss nicht eine nicht oder nur selten ausgetauschte Speicherflüssigkeit sein, sondern kann beispielsweise unmittelbar das Nutzfluid, beispielsweise Wasser, sein, das über die Nutzfluidzuleitung 34 zugeführt und über die Nutzflui- dableitung 36 abgeführt wird und sich im Inneren des Innenbehälters 12 mittels über den Heizwärmetauscher 40 zugeführte Wärme aufheizt.
Das Ausdehnungsgefäß kann sich im Zwischenraum 16 befinden oder durch eine gegen einen Hohlraum bewegliche Wand im Inneren des Innenbehälters 12 gebildet sein.
Dem Innenbehälter kann Wärmeenergie auch elektrisch zugeführt werden.
Das Vorhandensein des Gesteins 44 in dem Innenbehälter 12 steht einer Ausbildung des Wärmespeichers derart, dass das durch den Innenraum des Innenbehälters 12 strömende Wasser unmittelbar genutzt wird, beispielsweise als Brauchwasser, bei entsprechender Auswahl des Gesteins 44 nicht entgegen.
In Folge des Vakuums in dem Zwischenraum 16 liegt die Oberschale 20 außerordentlich fest auf der Unterschale 18 auf, sodass zusätzliche Befestigungsmittel nicht notwendig sind.
Die Unterschale 18 und die Oberschale 20 des Außenbehälters 10 können mit integrierten Ansätzen 54 ausgebildet sein, die Füße für die Unterschale bilden und Stützen an der Oberschale bilden, auf denen die Füße der Unterschale aufstehen. Auf diese Weise können, wie in Fig. 6 dargestellt, mehrere Wärmespeicher 56a, 56b, 56c (Fig. 6) übereinander gestapelt werden, wobei die Unterschale des jeweiligen Außenbehälters auf der Oberschale des darunter befindlichen Außenbehälters angeordnet wird. Die jeweiligen Leitungen und deren Verbindungen miteinander sind nicht dargestellt.
Bezugszeichenliste
10 Außenbehälter
12 Innenbehälter
14 Abstandhalter
16 Zwischenraum
18 Unterschale
20 Oberschale
22 Randflansch
24 Randflansch
25 Dichtung
26 Unterschale
28 Deckel
29 Dichtung
30 Heizfluidzuleitung 32 Heizfluidableitung 34 Nutzfluidzuleitung 36 Nutzfluidableitung 38 Dichtelement
40 Heizwärmetauscher
42 Nutzwärmetauscher
44 Gestein
46 Ausgleichsleitung
48 Anschluss
50 Anschluss
52 Messanschluss
54 Ansatz
56 Wärmespeicher

Claims

Patentansprüche
1. Wärmespeicher mit
einem Außenbehälter (10),
einem in dem Außenbehälter angeordneten Innenbehälter (12),
einem unter Vakuum stehenden Zwischenraum (16) zwischen dem Außenbehälter und dem Innenbehälter, der den Innenbehälter mit Ausnahme von Abstandhaltern (14), die den Innenbehälter am Außenbehälter halten, vollständig umgibt und vom Außenbehälter thermisch isoliert,
wenigstens einer unter Abdichtung von außerhalb des Außenbehälters in den Innenbehälter führenden Zuleitung (30, 34) und
wenigstens einer unter Abdichtung vom Inneren des Innenbehälters nach außerhalb des Außenbehälters führenden Ableitung (32, 36),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wand des Innenbehälters (12) zumindest teilweise aus Beton besteht, sodass die Wärmekapazität des Innenbehälters im Wesentlichen gegeben ist durch die Summe aus der Wärmekapazität der zumindest teilweise aus Beton bestehenden Wand des Innenbehälters und dem im Inneren des Innenbehälters befindlichen Material.
2. Wärmespeicher nach Anspruch 1 , wobei der Zwischenraum (16) einen Anschluss (48) für eine Vakuumpumpe aufweist.
3. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Innenraum des Innenbehälters (12) zumindest teilweise mit Gestein (44) gefüllt ist.
4. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Innenraum des Innenbehälters (12) ein Wärmespeicherfluid enthält und an eine Ausdehnungsausgleichsvorrichtung anschließbar ist.
5. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im unteren Bereich des Innenbehälters (12) ein Heizwärmetauscher (40) angeordnet ist, der an eine Heizfluidzuleitung (30) und eine Heizfluidableitung (32) angeschlossen ist, die unter Abdichtung nach außerhalb des Außenbehälters (10) führen.
6. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im oberen Bereich des Innenbehälters (12) ein Nutzwärmetauscher (42) angeordnet ist, der an eine Nutzfluidzuleitung (34) und eine Nutzfluidableitung (36) angeschlossen ist, die unter Abdichtung nach außerhalb des Außenbehälters (10) führen.
7. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Innenbehälter (12) eine Unterschale (26) aus Beton und einen die Unterschale verschließenden Deckel (28) aufweist.
8. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest an einem Bereich der Außenseite des Innenbehälters (12) eine thermisch isolierende Isolierschicht angebracht ist.
9. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Außenbehälter (10) aus Beton besteht und aus einer Unterschale (18) und einer Oberschale (20) zusammengesetzt ist.
10. Mehrfachwärmespeicher, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmespeicher (56a, 56b, 56c) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufeinander gestapelt sind.
PCT/EP2014/001172 2013-05-03 2014-05-02 Wärmespeicher WO2014177283A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013007610.2 2013-05-03
DE201310007610 DE102013007610A1 (de) 2013-05-03 2013-05-03 Wärmespeicher

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014177283A1 true WO2014177283A1 (de) 2014-11-06

Family

ID=50721739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/001172 WO2014177283A1 (de) 2013-05-03 2014-05-02 Wärmespeicher

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013007610A1 (de)
WO (1) WO2014177283A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2025785B1 (nl) * 2020-06-08 2022-01-28 Quooker Int B V Heetwatertoestel
KR20240095416A (ko) * 2021-10-28 2024-06-25 칼데라 히트 배터리즈 리미티드 개선된 열 저장 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2844599A1 (de) 1978-10-13 1980-04-17 Kirk Jun Indirekt beheizter wassererhitzer
DE3216272A1 (de) 1982-01-18 1983-07-28 OMIA, 16710 Saint Yrieux sur Charente Vorrichtung zum auffangen und speichern von sonnenenergie
DE3545622A1 (de) * 1985-12-21 1987-06-25 Aktionsgemeinschaft M U T E V Waermespeicher
WO1991019931A1 (de) * 1990-06-16 1991-12-26 Marine Service Gmbh Grossbehälter zur lagerung oder zum transport verflüssigter gase

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH622850A5 (de) * 1977-08-16 1981-04-30 Emil Baechli
FR2524125B1 (fr) * 1982-03-24 1987-04-24 Phenol Eng Procede pour le stockage et la restitution d'energie calorifique, et dispositif destine a sa mise en oeuvre, constituant un element porteur de batiment
DE102009056693A1 (de) * 2009-12-02 2011-06-16 Weinmüller, Alf Doppelwand Wassertank mit Vakuum Nachladung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2844599A1 (de) 1978-10-13 1980-04-17 Kirk Jun Indirekt beheizter wassererhitzer
DE3216272A1 (de) 1982-01-18 1983-07-28 OMIA, 16710 Saint Yrieux sur Charente Vorrichtung zum auffangen und speichern von sonnenenergie
DE3545622A1 (de) * 1985-12-21 1987-06-25 Aktionsgemeinschaft M U T E V Waermespeicher
WO1991019931A1 (de) * 1990-06-16 1991-12-26 Marine Service Gmbh Grossbehälter zur lagerung oder zum transport verflüssigter gase

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013007610A1 (de) 2014-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1486741B1 (de) Energiepfahl
DE102008036669B4 (de) Thermischer Speicherbehälter für einen Innenraum eines Gebäudes
DE102016119668A1 (de) Induktiver Wärmespeicher und Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie
WO2014177283A1 (de) Wärmespeicher
EP2923155B1 (de) Gebäude mit integriertem thermischen speicherelement sowie solarthermische anlage
DE102011107315A1 (de) Hybrid-Energiespeicherelement und Vorrichtung zum Speichern von Energie
DE202014000931U1 (de) Thermisch aktivierte Bodenplattenanordnung
DE102018000481A1 (de) Micro - pumpspeicherwerk
DE102008015157A1 (de) Wärmespeicher zur Installation im Erdreich
WO1999042782A1 (de) Vorrichtung zur speicherung von wärmeenergie
DE102012101541B4 (de) Bodengebundener Wärmespeicher
DE102009058364A1 (de) Wärmespeicher mit Einspeiseeinrichtung zur langzeitstabilen und gleichmäßigen Leistungsabgabe und Verfahren hierzu
EP2056026A2 (de) Erdgedeckter externer Wärmespeicher
EP2466223B1 (de) Speicher zur speicherung von thermischer energie
EP2589915A2 (de) Energiespeicher zur Speicherung thermischer Energie
EP3196956B1 (de) Verfahren zur herstellung eines batteriegehäuses
DE202011050940U1 (de) Solarkollektormodul
EP3976955B1 (de) Mikro-pumpspeicherkraftwerk
EP3867588B1 (de) Thermischer energiespeicher, insbesondere mehrzonenspeicher in form eines flachbodentanks
DE20101963U1 (de) Solarheizung mit wassergefülltem überfahrbaren Untererd-Haupt-Energiespeicher aus Beton
DE202020100895U1 (de) Thermischer Energiespeicher, insbesondere Mehrzonenspeicher in Form eines Flachbodentanks
EP2532940A2 (de) Druckbelastbarer Segmentspeicher
EP0653041A1 (de) Wärmespeicherblock für ein elektro-wärmespeicherheizgerät
DE3545622A1 (de) Waermespeicher
DE102019116525A1 (de) Thermischer Pufferspeicher, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Verfahren zu seinem Betrieb

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14723710

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14723710

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1