Wärmespeicher
(2) mit flüssigen
Medien für die
Industrie- und Haustechnik werden oft ausschließlich oder alternativ elektrisch
beheizt. Eine bereits sehr lange verbreitete Form der elektrischen
Beheizung sind Heizeinsätze,
die über
hinreichend große
Gewindemuffen oder Flansche in den Wärmespeicher eingebaut und zu
Revisionszwecken auch leicht wieder ausgebaut werden können. Zur
Minimierung der notwendigen Montageöffnungen sind diese meistens
von länglicher
Gestalt bzw. stabförmig,
weswegen sie umgangssprachlich oft einfach als "(Elektro-)Heizstab" bzw. engl. "heating rod" genannt werden. Bevorzugt werden diese
Heizeinsätze horizontal
in den Wärmespeicher
eingebaut, damit der Wärmespeicher
oberhalb des Heizeinsatzes durch freie Konvektion gleichmäßig erwärmt wird. Nach
unten zeigt ein Heizeinsatz fast keine Heizwirkung. Bei senkrechtem
oder schrägem
Einbau stellt sich entlang der vertikalen Ausdehnung des Heizeinsatzes
eine von oben nach unten abnehmende Temperatur ein, weil die elektrische
Heizleistung dann im flüssigen
Medium von unten nach oben konvektiv kumuliert.Heat storage ( 2 ) with liquid media for industrial and building services are often exclusively or alternatively electrically heated. A very long-established form of electric heating are heating inserts, which can be installed in the heat accumulator over sufficiently large threaded sockets or flanges and also easily removed for inspection purposes. To minimize the necessary mounting holes these are usually of elongated shape or rod-shaped, which is why they colloquially often simply as "(electric) heating element" or engl. be called "heating rod". Preferably, these heating inserts are installed horizontally in the heat storage, so that the heat storage is heated evenly above the heating element by free convection. Downstairs, a heating insert shows almost no heating effect. In the case of vertical or oblique installation, a temperature decreasing from top to bottom arises along the vertical extent of the heating insert because the electric heating power then convectively accumulates in the liquid medium from bottom to top.
Nachteilig
beim Einsatz elektrischer Heizeinsätze sind deren beschränkte Leistung,
die damit verbundenen langen Aufheizzeiten und der schlechte Komfort
infolge langer Bereitstellungszeiten, nachdem ein Wärmespeicher
einmal leer ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Ladezustand
des Wärmespeichers
nur über
die Temperatur reguliert werden kann, die sich oberhalb des Heizeinsatzes völlig konstant
einstellt und dass nur konstante, über die horizontale Position
des Heizeinsatzes fest definierte Mengen an flüssigem Medium erwärmt werden können.adversely
when using electrical heating inserts are their limited power,
the associated long warm-up times and the bad comfort
due to long deployment times after a heat storage
once it is empty. Another disadvantage is that the state of charge
the heat storage
only over
the temperature can be regulated, which is completely constant above the heating element
adjusts and that only constant, about the horizontal position
of the heating insert firmly defined amounts of liquid medium can be heated.
Gegenstand
der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden, ohne die Bauform
der Heizeinsätze
selbst verändern
zu müssen.
Dazu werden die Elektroheizeinsätze
(1) mit einer für
das flüssige Medium
undurchlässigen,
oben und unten zum Behälter
hin offenen Hülle
(3) so gekapselt, dass das sich bei Betrieb des Heizstabes
erwärmende
flüssige Medium
in der Schichtleiteinrichtung nach oben fließt und erst an höherer Stelle
in den Behälter
austritt. Wenn sich das flüssige
Medium dabei sofort auf Solltemperatur erwärmt und mit dieser Temperatur
den Wärmespeicher
von oben her erwärmt,
verkürzt
sich die Bereitstellungszeit sehr stark. Es kann dann auch jede
beliebige Teilmenge an sofort nutzbarer Wärme bereitgestellt werden.
Die Aufheizzeit für
den ganzen Speicher verkürzt
sich dabei zwar nicht, jedoch erfolgt die Aufheizung wegen der sofortigen
Verfügbarkeit
der Wärme
viel effizienter.The object of the invention is to overcome these disadvantages without having to change the design of the heating inserts themselves. For this purpose, the electric heating inserts ( 1 ) with a liquid medium impermeable shell, open at the top and bottom of the container ( 3 ) so encapsulated that the heating during operation of the heating rod liquid medium in the Schichtleiteinrichtung upwards and exits at a higher point in the container. When the liquid medium heats up immediately to the set temperature and heats the heat accumulator from above with this temperature, the provisioning time is shortened considerably. It can then be provided any amount of immediately usable heat. Although the warm-up time for the entire store is not shortened, heating is much more efficient due to the immediate availability of the heat.
Damit
sich ein vorhersehbarer Temperaturunterschied zwischen dem unten
in die Schichtleiteinrichtung hineinfließenden und dem oben aus dieser
herausfließenden
flüssigen
Medium einstellt, muss die Leiteinrichtung einen bestimmten hydraulischen
Widerstand aufweisen. Dieser kann reduziert bzw. fixiert werden,
wenn der Abstand zwischen der Leiteinrichtung und dem Elektroeinsatz
genau dimensioniert ist oder wenn sich an einer oder mehreren Stellen
der Leiteinrichtung konstruktive Engstellen befinden (4).
Der Druckabfall infolge des Dichteunterschiedes des flüssigen Mediums
zwischen dem Ein- und Austritt der Leiteinrichtung als Quelle des hydraulischen
Antriebes der Zirkulation hängt
von der Heizleistung des Elektroeinsatzes, von der vertikalen Länge der
Schichtleiteinrichtung und vom Ladezustand des Wärmespeichers ab.In order for a predictable temperature difference to occur between the liquid medium flowing into the layer guide device and the liquid medium flowing out of it at the top, the guide device must have a certain hydraulic resistance. This can be reduced or fixed if the distance between the guide and the electrical insert is accurately dimensioned or if constructive bottlenecks are located at one or more points of the guide ( 4 ). The pressure drop due to the density difference of the liquid medium between the inlet and outlet of the guide as a source of hydraulic drive of the circulation depends on the heating power of the electrical insert, the vertical length of the Schichtleiteinrichtung and the state of charge of the heat accumulator.
Vorteilhaft
ist es, wenn der hydraulische Widerstand durch eine elektromechanische,
hydraulische oder thermostatische hydraulische Drossel veränderlich
ist (4) und abhängig
von der Temperatur im Wärmespeicher
oder von weiteren Parametern wie z. B. Zeit, Druck, Druckverlust,
Durchfluss, Solltemperatur oder Heizleistung eingestellt werden
kann.It is advantageous if the hydraulic resistance is variable by an electromechanical, hydraulic or thermostatic hydraulic throttle ( 4 ) and depending on the temperature in the heat storage or other parameters such. B. time, pressure, pressure drop, flow, set temperature or heat output can be adjusted.
Die
Schichtleiteinrichtung für
den Elektroheizeinsatz kann Bestandteil des Wärmespeichers sein. Der Elektroeinsatz
fügt sich
dann beim Einbau in den Wärmespeicher
passend ein (5 bis 7). Oder sie kann selbst eine
konstruktive Einheit mit dem Elektroheizeinsatz bilden, um mit diesem
zusammen in den Wärmespeicher
jeweils ein- und ausgebaut zu werden (8). Im Falle eines
senkrechten Einbaues des Elektroheizeinsatzes in den Wärmespeicher
von oben oder von unten eignen sich Schichtleiteinrichtungen, die
zusammen mit dem Elektroheizeinsatz in den Wärmespeicher ein- und ausgebaut
werden können,
besonders zur vorteilhaften Nachrüstung bestehender Elektroheizeinsätze (8),
die ursprünglich
keine Schichtleiteinrichtung besaßen.The Schichtleiteinrichtung for Elektroheizeinsatz may be part of the heat storage. The electrical insert then fits into the heat accumulator when installed ( 5 to 7 ). Or it can itself form a constructive unit with the electric heating insert in order to be installed and removed together with it in the heat storage ( 8th ). In the case of a vertical installation of the Elektroheizeinsatzes in the heat storage from above or from below are Schichtleiteinrichtungen, which can be installed and removed together with the Elektroheizeinsatz in the heat storage, especially for the advantageous retrofitting existing Elektroheizeinsätze ( 8th ), which originally had no Schichtleiteinrichtung.