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Die Erfindung betrifft einen modularen Wasser-Wärmespeicher gemäß Anspruch 1 zur Speicherung von Wärmeenergie in einer zentralen Heizungs- und/oder Warmwasser-Versorgungsanlage. Hierbei bildet der Behälter des Wärmespeichers einen Modulgrundkörper und bietet die Möglichkeit, flexibel unterschiedliche Konfigurationen der Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr, insbesondere mittels Wärmetauscher, zu realisieren.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Wärmespeicher für Heizungsanlagen bekannt. Im Regelfall wird Wasser (Reinstwasser, Leitungswasser, mit oder ohne Zusätze) als Speichermedium verwendet. Darüber hinaus gibt es weitere Wärmespeicher, die z. B. Festkörper als Speichermedium verwenden oder z. B. Wasser in den Untergrund verpressen. Diese sollen jedoch nicht Bestandteil der weiteren Betrachtung sein. In der üblichen Ausführung mit Wasser als Speichermedium bedingt dies somit zwangsläufig die Notwendigkeit eines Behältnisses.
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In der typischen Ausführung ist dies ein zylinderförmiger Behälter, bei dem die Anschlüsse in der Regel auf der Oberseite liegen und auch die notwendigen Wärmetauscher von der Oberseite her eingesetzt werden. Eine Ausführung dieser Art zeigt die Schrift
DE 20 2006 012 225 U1 . Zum einen sind Behältnisse dieser Art leicht herzustellen, zum anderen sind derartige Behälter ausreichend für die Wasser-Wärmespeicherung für kleine Verbrauchseinheiten, insbesondere sofern nur eine Wärmezuführung vorhanden ist. In Erweiterung wird in der Schrift ausgeführt, dass durch die druckfeste Ausführung des Behältnisses dieses mehrfach aneinander gekoppelt werden kann und somit die Speicherkapazität vervielfacht werden kann.
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Nachteilig ist bei vorgenannter Ausführung jedoch der Isolierungsaufwand. Aus diesem Problem heraus schlägt die Schrift
DE 44 38 970 A1 vor, je nach Kapazitätsbedarf Wärmespeicher-Behälter aneinander zu stapeln und alle Wärmespeicher-Behälter zusammen mit einer Isolierung zu versehen. Durch diese Lösung ist eine flexible Kombination von Wärmespeicher-Behältern möglich, die hinsichtlich des Energieverlustes vorteilhaft isoliert werden.
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Nachteilig in vorhergehender Ausführung ist jedoch, dass die Zugänglichkeit zu den einzelnen Wärmespeicher-Behältern sehr mangelhaft ist. Zudem ist die flexible Gestaltung der Heizungs- und Warmwasseranlage, insbesondere hinsichtlich der Nutzung verschiedener Wärmequellen und Wärmeabgabearten, nur durch die Kombination der jeweils speziellen Einzelbehälter in der Gruppe aller Behälter möglich. Darüber hinaus bedeutet die Vielzahl an Einzelbehältern, die für die Flexibilität notwendigerweise vorwiegend klein gehalten sind, einen hohen Aufwand zur Verbindung der vielen einzelnen Einzelbehälter untereinander.
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Eine andere Lösung zur Wärmespeicherung bei der Kombination der Wärmequellen aus einer Solaranlage und einer konventionellen Heizung schlägt die Schrift
DE 10 2006 057 846 A1 vor. Hierbei werden zwei aneinander gekoppelte Wärmespeicher eingesetzt. In diesem Falle wird zu dem ersten gewöhnlichen Wärmespeicher, welcher mit einer konventionellen Heizung verbunden ist, ein zweiter Wärmespeicher angeordnet. Dieser zweite Wärmespeicher ist mit der Solaranlage verbunden. Somit kann zum einen ein regulärer Wärmespeicher eingesetzt werden, da dieser bei jeder konventionellen Heizungsanlage zum Einsatz kommt. Für die Erwärmung von Wasser über einen Solarkollektor wird der zweite Wärmespeicher eingesetzt, der für diesen Zweck die entsprechend spezielle vorteilhafte Gestaltung mit Wärmetauschern und Anschlüssen aufweist. Über eine Kopplung der beiden Wärmespeicher steht nun bei ausreichendem Wärmeeintrag in den zweiten Wärmespeicher dessen Wärmekapazität auch dem ersten Wärmespeicher zur Verfügung. Sofern es im zweiten Wärmespeicher keine nennenswerte Wärmezufuhr gibt, wird die Anlage in herkömmlicher Weise mit dem ersten Wärmespeicher betrieben. Die Verwendung von speziellen Behältnissen für die verschiedenen Wärmequellen schränkt unverändert eine flexible Gestaltung und Erweiterung des Wärmespeichers ein.
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In Fortführung vorgenannter Ausführung schlägt die Schrift
DE 20 2009 000 409 U1 vor, eine kaskadenartige Anordnung von Wärmespeicher-Behältern vorzusehen. In diesem Falle wirkt das erste aller Behältnisse als Zentralbehältnis, in das im Wesentlichen die Wärmeenergie eingebracht wird und aus dem diese entnommen wird. Durch eine Durchströmung mehrerer Behältnisse in Sequenz mit vorteilhafter Anordnung der Zu- und Abläufe wird erreicht, dass sich ein entsprechendes Temperaturgefälle vom ersten bis zum letzten Behältnis ergibt, wobei das erste Behältnis immer die höchste Temperatur aufweist. Je nach Wärmeeintrag wird die Wärmeenergie vom ersten Behälter weiter geführt in die folgenden Behälter. Bei dieser Ausführung ist zwar eine flexibel modulare Gestaltung der Wärmespeicher-Anlage vorhanden. Jedoch verbleibt das Problem, dass das erste Behältnis mit allen Wärmetauschern und Anschlüssen individuell für die jeweilige Hausanlage ausgeführt und hergestellt werden muss. Eine Flexibilität hinsichtlich einer Erweiterung oder Änderung ist nicht vorhanden.
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Ausgehend von den vorgenannten Lösungen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein modulares Wärmespeicher-System zu gestalten, bei dem eine möglichst große Flexibilität hinsichtlich der Verwendung unterschiedlicher Wärmeerzeuger und Wärmeabnehmer geschaffen wird.
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Dazu sollte es möglich sein, eine einmal installierte Anlage später flexibel hinsichtlich der Wärmezu- und Wärmeabfuhr erweitern zu können.
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In Erweiterung gilt es, die Flexibilität hinsichtlich der Wärmespeicher-Kapazität sowohl bei der Erstinstallation als auch im Falle der Nachrüstung zu berücksichtigen.
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Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Ausführung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind Bestandteil der Unteransprüche.
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Der Wärmespeicher ist vorgesehen zur Verwendung in einer Heizungsanlage zur zentralen Wärme- und/oder Warmwasser-Versorgung. Die erfinderische Flexibilität gereicht besonders zum Vorteil bei der Verwendung in Anlagen, bei denen verschiedenartige Wärmequellen vorhanden sind und gleichzeitig unterschiedliche Wärmeabnehmer bedient werden müssen.
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Die erfindungsgemäße Gestaltung eines Wärmespeichers bedingt ein erstes Fluid als Speichermedium, wobei das Fluid eine Flüssigkeit und insbesondere Wasser ist. Der Wärmespeicher ist vorgesehen zur Verwendung in einer Heizungsanlage zur zentralen Wärme- und/oder Warmwasser-Versorgung. Der Wärmespeicher umfasst einen Behälter zur Aufnahme des Fluids bzw. der Flüssigkeit. Zumindest eine Wärmequelle ist erforderlich, um dem Fluid Wärmeenergie zuzuführen. Zur Nutzung des Wärmespeichers ist zwangsläufig im Gegenzug ein Wärmeabfuhr-Wärmetauscher erforderlich, über den die Wärmeenergie aus dem Wärmespeicher entnommen werden kann. In der vorgesehenen Ausführung wird der Wärmeabfuhr-Wärmetauscher von einem zweiten Fluid durchströmt.
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Kennzeichnendes Merkmal der Erfindung ist, dass zumindest eine komplementäre Führung vorhanden ist. Diese Führung ermöglicht das Einschieben des Wärmetauschers in den Behälter. In der Kombination aus dem Behälter mit der Führung und dem Wärmetauscher entsteht somit eine komplementäre Führung, die sich aus zumindest einer Führungsschiene und einer Gegenführung zusammensetzt.
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In der vorgesehenen Verwendung besitzt die Heizungsanlage einen Solarkollektor zur Wärmegewinnung. Da der Wärmeeintrag bekanntermaßen sehr unregelmäßig erfolgt und bekanntlich nachts nicht vorhanden ist, ist im Gegensatz zu herkömmlichen Heizungen eine deutlich größere Wärmespeicherkapazität erforderlich. Zur Absicherung bei unzureichendem Wärmeeintrag über die Solarkollektoren ist in aller Regel eine konventionelle Heizung vorhanden. Hier wird über einen Heizkessel entsprechend das Wasser erwärmt. Ergänzend kann als weitere Wärmequelle eine Wärmepumpe vorhanden sein. Sofern nur für sehr kurze Zeiten eine zusätzliche Heizung erforderlich ist, kann dies auch eine elektrische Heizung sein. Insgesamt ist somit mindestens eine Wärmequelle im Wärmespeicher vorhanden. Dies kann, wie zuvor dargestellt, über eine konventionelle Heizung realisiert sein oder über einen Wärmetauscher, der mit einer Solaranlage verbunden ist.
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Auf der Seite der Wärmeabnahme gibt es im Regelfall die Warmwasser-Entnahme sowie eine Wärmeabnahme für eine Wohnraumheizung. Diese wiederum kann sich unterteilen in eine Fußbodenheizung mit in der Regel geringeren Arbeitstemperaturen und eine Raumheizung mit Radiatoren, welche wiederum eine höhere Arbeitstemperatur benötigen. In der einfachsten Ausführung ist somit mindestens ein Wärmetauscher zur Warmwasser-Erzeugung vorgesehen, wobei dieser entweder für die Brauchwasser-Erwärmung oder für die Raumbeheizung ausgelegt ist.
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Es ist auch vorstellbar, anstelle von Wasser ein anderes Fluid einzusetzen. So wird beispielsweise bei Solarkollektoren dem Wasser ein größerer Anteil an Zusätzen beigegeben, um ein Einfrieren bei niedrigen Temperaturen sicher zu verhindern.
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Die unterschiedlichen Konfigurationen in der Verwendung des Wärmespeichers erfordern nun ein Größtmaß an Flexibilität, die durch die erfinderische Gestaltung des Wärmespeichers mit mindestens einer Führung, vorzugsweise einer Mehrzahl an Führungen, erreicht wird. Hierzu wird im Behälter eine Führung bereitgestellt, auf der der jeweils individuelle Wärmetauscher in einfacher Weise eingeschoben werden kann.
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Eine Führung im Wärmetauscher bezeichnet somit das Funktionselement, welches die Eigenschaft besitzt, dass es das Einsetzen eines Wärmetauschers ermöglicht, wobei zumindest eine Abstützung gegen die Gewichtskraft vorgehalten wird. Vorzugsweise wirkt hierbei die Führung auch in die Richtung quer zur Einschubrichtung. Grundlegend ermöglicht die Führungseigenschaft ein Einschieben über einen Weg, der gleich lang wie oder kürzer als der Wärmetauscher sein kann. Eine Führung kann hierbei aus mehreren Elementen bzw. Anlageflächen gebildet werden.
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Aus dem Zusammenwirken einer Führung im Behälter und einem Wärmetauscher ergibt sich eine komplementäre Führung, wobei es funktionell unerheblich ist, welche Ausprägung am Behälter und welche am Wärmetauscher angebracht ist. Es ist zumindest eine Führungsschiene erforderlich, über deren Länge der Wärmetauscher eingeschoben werden kann, wobei sich der Wärmetauscher über die Führungsschiene abstützt. Hierbei ist es nicht erforderlich, dass die Führungsschiene in der gleichen Länge wie der Wärmetauscher ausgeführt wird. Vielmehr reicht eine Länge, die ein sicheres Einsetzen und Einschieben des Wärmetauschers in den Behälter in die Endlage ermöglicht. Die Gewichtskraft des Wärmetauschers, die sich über die Führungsschiene abstützt, erfordert selbstredend eine Gegenführung, auf die die Gewichtskraft wirkt. Dieses kann ebenso eine durchgehende Schiene sein, es reicht aber auch eine punktförmige Abstützung.
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In einer vorteilhaften Gestaltung sind je Führung zwei Führungsschienen im Behälter angebracht. Insbesondere vereinfacht die Verwendung von zwei Führungsschienen je Führung das Einsetzen und Einschieben eines Wärmetauschers in den Behälter. Die Verwendung von Winkelprofilen in den beiden unteren Ecken der Führung im Behälter definiert eine sichere Lage. Entsprechend ist die Gegenführung, über die sich das Gewicht des Wärmetauschers abstützt, am Wärmetauscher angebracht. Je nach Ausführung des Wärmetauschers wird diese Gegenführung in der Regel aus eine Mehrzahl punktförmiger Auflagestellen gebildet. So können z. B. die Wärmetauscher-Rohrschlangen als punktförmig aufliegende Gegenführung wirken.
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Gleichfalls ist es aber auch denkbar, eine Art hängender Führung mit einer Führungsschiene in der Mitte oberhalb jedes Wärmetauschers zu bilden.
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Nicht von Nachteil ist es, wenn die Führungsschienen jeweils an Wärmetauschern angebracht werden. Vorteilhafterweise vereinfacht sich hierdurch der Aufbau des Behälters, dadurch dass dort nur punktförmige Auflagestellen notwendig sind und die Anbringung der Führungsschienen je Führung entfällt.
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Die Verwendung der erfinderischen Führungen führt zur einer möglichen vorteilhaften Ausführung, indem die Wärmetauscher liegend montiert werden und somit die Führungsschienen im Wesentlichen waagerecht ausgerichtet sind.
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Zur Abgrenzung gegenüber den bekannten Wärmespeichern wird hier insbesondere im Behälter eine Mehrzahl von Führungen vorgehalten, um entsprechend flexibel eine unterschiedliche Anzahl von Wärmetauschern einsetzen zu können. Je nach Wahl der Zuordnung der Führungsschiene und Gegenführung ist folglich je Führung im Behälter entweder zumindest eine Führungsschiene oder zumindest eine Gegenführung vorhanden.
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Die Führung ist vorgesehen, um das Einsetzen und Einschieben des Wärmetauschers zu ermöglichen. Darüber hinaus ist es eine vorteilhafte Lösung, wenn durch die komplementäre Führung zumindest ein Teil des Eigengewichts des Wärmetauschers getragen wird. Somit kommt es insbesondere bei dem waagerechten Einbau zu keinen Verformungen des Wärmetauschers oder der Behälterwand, an der dieser angeschraubt ist.
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Zu besseren Abstützung der Wärmetauscher können im Inneren des Behälters Zwischenwände eingezogen werden. Diese Wände sind zum einen mit ersten großen kreisförmigen Durchbrüchen versehen, um eine freie Zirkulation des Fluids, d. h. des Wassers, im Behälter zu gewährleisten. Darüber hinaus sind entsprechend dem Konzept jeweils Öffnungen als zweiter Durchbruch in den Wänden, durch die jeweils der Wärmetauscher geschoben werden kann, vorgesehen. Je nach gestalterischer Wahl ist es möglich, einen zweiten Durchbruch je Führung oder für eine Mehrzahl, vorzugsweise zwei, Führungen je einen zweiten Durchbruch vorzusehen. Die Versteifungsfunktion der Wand kommt durch eine feste Anbindung an die Behälterwandung zum Tragen. Die Anbindung der Führung an die Wand verteilt gleichsam das von der Führung übertragene Gewicht von den Enden der Führungsschienen auf die eingebrachte Wand.
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Für die Führungen im Behälter müssen, um diese verwenden zu können, auch Öffnungen vorhanden sein. Entsprechend einer bevorzugten Ausführung befinden sich die Öffnungen in einer Behälter-Seitenwand. Hier gilt ebenso wie für die zweiten Durchbrüche in der Wand, dass je nach Gestaltung entweder gleich viele erste Öffnungen wie Führungen vorhanden sind oder vorzugsweise je Öffnung zwei Führungen. Da sich im Behälter bekanntlich ein Fluid befindet, ergibt sich zwangläufig, dass diese ersten Öffnungen, sofern sich diese in der Behälter-Seitenwand befinden, im Einsatz verschlossen sind. Hierzu ist folglich jeweils eine erste Abdeckung über der Öffnung angebracht. Sofern kein Wärmetauscher verbaut ist, verschließt dieser lediglich die erste Öffnung. Sofern ein Wärmetauscher verbaut ist, besitzt die Abdeckung entsprechende Durchführungen für die Wärmetauscher-Anschlüsse. Ein Wärmetauscher mit den Anschlüssen und die zugehörige Abdeckung können hierbei sowohl modular sein als auch eine Einheit bilden. Des Weiteren können in der Abdeckung Anschlüsse für Temperaturfühler vorhanden sein.
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Wie aus den Schriften bekannt, ist es vorteilhaft, wenn der Wärmespeicher in einer Mehrzahl aneinander gekoppelt werden kann. Zu diesem Zwecke können in der Behälter-Seitenwand weitere, zweite Öffnungen vorhanden sein. Gleichfalls gilt, dass diese verschlossen sein müssen, wobei hierzu entweder zweite Abdeckungen oder entsprechende Kupplungsanschlüsse angebracht sind, über die der Wärmespeicher mit weiteren Wärmespeichern verbunden werden kann. Je nach Grundkonfiguration kann aber auch eine zweite Öffnung bzw. ein Kupplungsanschluss ausreichend sein.
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Die Abdichtung der ersten und zweiten Öffnungen mit den darauf angebrachten ersten und zweiten Abdeckungen bzw. Wärmetauschern und Kupplungsstücken erfolgt in einer möglichen Ausführungsform in einfacher Weise durch einen Kleber. Hierzu sind Kleber bekannt, die sich bei Temperaturen unter 100°C verfestigen und die Öffnungen somit sicher abdichten, aber gleichzeitig bei einer Temperaturerhöhung über 100°C ihre Klebwirkung verlieren und somit die Entfernung der Abdeckung oder dergleichen ermöglichen.
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Alternativ ist es aber auch möglich, ein aus dem Stand der Technik übliches Verfahren einzusetzen, wobei in diesem Falle Dichtungen, vorzugsweise aus temperatur- und alterungsbeständigem Gummi, zwischen dem Behälter und den Abdeckungen angeordnet werden.
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Eine sichere Anbringung der Abdeckungen und dergleichen an den Behälter wird durch eine umgebende Verschraubung sichergestellt.
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Entsprechend der berücksichtigen Verwendung sind vorzugsweise am Behälter ein Ein- und ein Auslassanschluss vorhanden, an denen ein Heizkessel einer konventionellen Heizung angeschlossen werden kann.
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Somit ist eine direkte Durchströmung des Fluids, d. h. in aller Regel Wasser, durch den Wärmespeicher und den Heizkessel gegeben. Ein Wärmetauscher ist für diesen Fall für die Abgabe des im Heizkessel erwärmten Wassers nicht erforderlich, und ebenso ist kein Wärmespeichervolumen am Heizkessel notwendig. Somit kann in einfacher Weise der Wärmespeicher durch eine konventionelle Heizung erwärmt werden.
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Weiterführend ist in der berücksichtigen Verwendung ein Wärmetauscher vorhanden, über den Wärmeenergie, insbesondere von einem Solarkollektor, zugeführt werden kann. Auch hier wird ein Fluid eingesetzt, jedoch ist eine Vermischung mit den anderen Fluiden aufgrund der speziellen Zusammensetzung unzulässig.
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Weitere in der Regel am Behälter vorhanden Anschlüsse sind im Bodenbereich, vorzugsweise an einer Seitenwand, eine Entleerungsöffnung, um den Behälter vollständig entleeren zu können, sowie im Deckenbereich, herstellungsbedingt wiederum vorzugsweise an einer Seitenwand, eine Entlüftungsöffnung. Darüber hinaus können noch weitere Anschlüsse vorhanden sein, um z. B. einen Temperaturfühler einsetzen zu können bzw. den Behälter mit dem Fluid bzw. Wasser füllen zu können.
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Eine Platz sparende Form wird durch eine Bauweise in einem quaderförmigen Block erreicht.
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Die Herstellung kleinerer Einheiten ist vorteilhaft gegenüber größeren Bauweisen. Ebenso hat die Gestaltung in kleinen Einheiten den Vorteil, dass der Transport insbesondere durch Engstellen oder z. B. Treppenhäuser einfacher vonstatten geht. Daher wird vorteilhafterweise der Behälter in zwei weitgehend baugleiche Einheiten unterteilt, die im Verwendungsfall einfach gegeneinander aufeinander gestellt werden können. Insofern bildet jede Behälterhälfte eine Art Wanne.
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Insofern besitzt die bevorzugte Ausführung ein Fassungsvolumen von 1400 Liter je Behälterhälfte, wobei sinnvolle Größen für das Volumen eines Behälters zwischen 1000 Liter und 4000 Liter liegen.
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Zur Herstellung der Behälterwandung bietet sich die Verwendung von Stahlblech an. Bei dieser Wahl wird vorteilhaft ebenso die Wand im Inneren des Behälters aus Stahlblech hergestellt. Gleichfalls bietet sich die Verwendung von Stahlblech für die Führungsschienen an, wobei das Stahlblech zu diesem Zwecke zu einem Winkel geformt ist. Zur einfachen Montage der Mehrzahl von Führungsschienen im Behälter ist es vorteilhaft, wenn diese nicht verschraubt werden müssen. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Führungsschienen an den Enden der Behälterseitenwand im Bereich der ersten Öffnung sowie an den Innenwänden lediglich gesteckt werden. Entsprechende Ausformungen durch Stanzen und Biegen in den Führungsschienen und den Wänden ermöglichen die einfache Montage in Art einer Stecktechnik. Die vorteilhafte Ausführung derartiger Stecktechnik ist dem Fachmann aus dem handelsüblichen Regalbau bekannt.
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Ausgehend von der aufgezeigten vorteilhaften Gestaltung ist es auch möglich, mehrere Wärmespeicher aneinander zu koppeln und einen Durchfluss über alle Wärmespeicher durch die Ein- und Auslassöffnungen, die im Kreislauf mit einer konventionellen Heizung verbunden sind, zu realisieren. Zu diesem Zwecke kann auch eine Umwälzpumpe parallel zum Heizkessel geschaltet werden, die an diesem vorbei das Fluid in den mehreren Wärmespeichern umwälzt.
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In den nachfolgenden Abbildungen wird eine vorteilhafte Gestaltung eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers dargestellt. Es zeigen:
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1: eine Ausführung des Wärmespeichers (01) bestehend aus zwei Hälften (03, 04) mit Wärmezufuhr-Wärmetauscher (10) und Wärmeabfuhr-Wärmetauscher (11) und weiteren Anschlüssen sowie den merkmalswesentlichen Führungen (20);
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2: eine weitere Ansicht der Ausführungsform des Behälters (02) mit zwei Wärmetauschern (11) sowie einer vorteilhaften Ausführung der Führung (20);
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3: eine alternative Ausführung eines Behälters (02) mit der Führung (20) und mit einem Wärmetauscher (11);
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4: eine vorteilhafte Ausführungsform für die Verbindung der Führungsschiene (22) an der Wand (12) bzw. dem Behälter (02).
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In 1 ist eine vorteilhafte Gestaltung des Wärmespeichers (01) mit einer beispielhaften Konfiguration dargestellt. Entsprechend den Einbauverhältnissen in Wohnhäusern ist der Behälter (02) des Wärmespeichers (01) aus der oberen Behälterhälfte (03) und der unteren Behälterhälfte (04) zusammengesetzt. Diese beiden Hälften besitzen weitgehend den identischen Aufbau und können somit leicht im gleichen Arbeitsprozess hergestellt werden. Die Größe der Behälterhälften (03, 04) ist mit 1400 l lassungsvolumen derart gewählt, dass ein Transport durch beengte Treppenhäuser und Türen noch gewährleistet ist. Wie zu erkennen ist, bilden beide Hälften gleichsam eine Art Wanne, wobei die obere Behälterhälfte (03) umgedreht auf die untere Behälterhälfte (04) aufgesetzt wird. Bei der Aufstellung am Bestimmungsort werden beide Hälften aneinander verschraubt und mittels eines Klebers sicher abgedichtet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Wärmespeicher in einem System mit einer konventionellen Heizung eingesetzt. Zu diesem Zwecke sind in einer vorteilhaften Ausführung am Behälter fest angebrachte Ein- und Auslassanschlüsse vorhanden. Diese Anschlüsse sind bestimmt, über Rohrleitungen direkt mit dem Heizkessel verbunden zu werden. Die konventionelle Heizung kann eine Öl-, Gas-, Pelletheizung oder auch ein Kamin oder Kachelofen mit Heizkesseleinsatz sein. Entsprechend der Notwendigkeit, den Behälter (02) bei Bedarf füllen und entleeren zu können, sowie für den laufenden Betrieb sind entsprechend weitere Anschlüsse fest am Behälter (02) angebracht, wie z. B. Entleerungsanschluss (06), Entlüftungsanschluss (07), Zulaufanschluss (08). Die Anordnung von Temperaturfühlern kann sowohl am Behälter (02) direkt oder an den Wärmetauschern (10, 11) erfolgen. Hierzu sind entsprechend weitere Anschlüsse für Temperaturfühler (09) vorhanden.
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In der vorgestellten Konfiguration erfolgt der Wärmeeintrag vorzugsweise durch einen angeschlossenen Solarkollektor. Hierzu ist entsprechend ein Wärmezufuhr-Wärmetauscher (10) vorhanden, der entsprechend der Temperaturschichtung im Behälter (02) und der Zirkulation des Wassers im Behälter (02) sinnvollerweise in der untersten Führung (20) im Behälter (02) eingesetzt ist. Anschlüsse am Wärmetauscher (24) verbinden diesen entsprechend mit dem Solarkollektor.
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Entsprechend der Wärmeschichtung im Behälter (02) wird der Wärmeabfuhr-Wärmetauscher (11) für die Erzeugung von warmem Brauchwasser in eine obere Führung (20) im Behälter (02) eingesetzt.
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Zum einen zur Stabilisierung des Behälters (02) sowie zur Anbindung der Führung (20) sind im Behälter (02) in der bevorzugten Ausführung zwei Wände (12) eingebracht. Diese sind jeweils an den drei Seiten mit den jeweiligen Behälteraußenwänden der Behälterhälften (03, 04) fest verbunden. Dieses kann mittels Kleben, Schweißen, Schrauben oder sonstiger Verbindungstechnik erfolgen. Um die freie Zirkulation des Wassers im Behälter (02) zu gewährleisten, ist in den Wänden eine Vielzahl von Durchbrüchen in einer ersten Art (13) vorhanden. Die Wahl der Kreisform vermindert am wenigsten die Stabilität der Wände (12) und ist leicht herzustellen. Es könnte aber auch jede andere beliebige Form, z. B. ein Rechteck, sein. Für die Führung (20) sind in den Wänden (12) in dieser Gestaltung Durchbrüche in einer zweiten Art (14) vorhanden, die entsprechend der vorteilhaften Ausführung und der Gestaltung der Wärmetauscher (10, 11) jeweils die Form eines größeren Rechtecks besitzen. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist jeweils für zwei Führungen ein erster Durchbruch vorhanden.
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Für die Führung (20) ist zum Einbau zwangsläufig eine Öffnung erster Art (15) im Behälter (02) vorhanden. Diese liegt vorteilhafterweise auf der Seite mit der schmalen Behälterseitenwand. Die Größe der ersten Öffnungen (15) mit der Länge des Behälters (02) bestimmt somit die maximale Größe der Wärmetauscher (10, 11). Die erste Öffnung (15) muss zwangläufig mit einer entsprechend zur ersten Öffnung passenden ersten Abdeckung (16a, 16b) verschlossen sein. An den Öffnungen (15), an denen in der dahinter befindlichen Führung (20) keine Wärmetauscher (10, 11) verbaut sind, wird eine geschlossene Abdeckung (16a) aufgesetzt. Diese kann dennoch zumindest einen Anschluss für z. B. einen Temperaturfühler (09) besitzen. An den Öffnungen (15), an denen Wärmetauscher (10, 11) verbaut sind, sind erste Abdeckungen (16b) angebracht, bei denen entsprechend die Wärmetauscher-Anschlüsse (24) hindurchgeführt werden.
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Des Weiteren werden in der vorteilhaften Ausführung des Wärmespeichers weitere, zweite Öffnungen (17) bereitgehalten, welche die vorteilhafte Flexibilität hinsichtlich der Erweiterung der Wärmespeicherkapazität erzeugen. Sofern keine weiteren Behälter (02) vorhanden sind, sind diese Öffnungen zweiter Art (17) mittels zweiter Abdeckungen (18) zu verschließen. Bei Vorhandensein einer Mehrzahl von Wärmespeichern sind an den zweiten Öffnungen (17) entsprechende Kupplungsanschlüsse (25) angebracht, über welche die Mehrzahl an Behältern (02) miteinander verbunden werden kann.
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In der vorteilhaften Ausführung des Wärmespeichers (01) sind im Behälter (02) zwei mal vier Führungen (20) zur Aufnahme von Wärmetauschern (10, 11) vorhanden, d. h. in der oberen Behälterhälfte (03) und der unteren Behälterhälfte (04) sind folglich je zwei mal zwei Führungen (20) vorhanden. In der Beispielausführung werden die Führungen (20) aus je zwei winkelartigen Führungsschienen (22a, 22b) gebildet. Somit ist eine sichere Lage sowohl in Auflagerrichtung als auch seitlich gegeben. Beim blockförmigen Wärmetauscher (10, 11) bilden die beiden unteren Ecken auf der Unterseite die Gegenführung (23). Das Zusammenspiel aus Führungsschiene (22) und Gegenführung (23) bildet die komplementäre Führung (21).
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In 2 ist der Wärmetauscher (01) aus der 1 unvollständig dargestellt, so dass der innere Aufbau besser erkennbar ist. Im Behälter (02) sind wiederum zwei Wände (12) mit den ersten Durchbrüchen (13) zur freien Zirkulation des Fluids sowie die zweiten Durchbrüche (14) für die Wärmetauscher (11a, 11b) dargestellt. Gleichfalls finden sich auf der Vorderseite des Behälters (02) zwei erste Öffnungen (15) sowie zwei zweite Abdeckungen (18), welche entsprechende zweite Öffnungen verschließen. Je erster Öffnung (15) bzw. zweitem Durchbruch (14) sind zwei Führungen (20a, 20b) vorhanden, wobei in einer vorteilhaften Ausführung zu diesem Zwecke je Führung (20a, 20b) jeweils zwei Führungsschienen (22a, 22b) eingesetzt werden, die aus Stahlblech bestehend in eine Winkelform gebogen sind.
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In den beiden oberen Führungen (20) sind jeweils Wärmetauscher (11a, 11b) eingesetzt, wobei der untere Wärmetauscher (11a) in der Endlage dargestellt ist und der obere Wärmetauscher (11b) verdeutlicht, wie die Wärmetauscher eingebaut werden. Somit wird die erfinderische Lösung in einfacher Weise verdeutlicht.
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In 3 ist eine alternative Ausführung der komplementären Führung (21) dargestellt. Hierbei ist am Wärmetauscher (10, 11) die Führungsschiene (22) angebracht, wobei am Behälter (02) bzw. ebenso an inneren Wänden die Gegenführung (23a, 23b) vorhanden ist. Somit wird offensichtlich, dass es je nach mehrheitlicher Grundausführung der Wärmetauscher vorteilhaft sein kann, die Führungsschiene am Wärmetauscher anzubringen. Falls es im Anwendungsfall gestalterisch einfacher ist, am Wärmetauscher nur Gegenführungen vorzusehen, wird eine Anbringung der Führungsschiene im Behälter vorteilhaft sein.
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In 4 ist eine vorteilhafte Verbindungstechnik für die Montage der Führungsschienen (22) am Behälter (02) sowie der Wand (12) dargestellt. Zu diesem Zwecke werden an den Führungsschienen (22) sowie vorzugsweise bei der ersten Öffnung im Behälter (02) und, sofern vorhanden, der inneren Wand (12) jeweils Laschen und Ausstanzungen vorgesehen, so dass die Führungsschienen (22) in Art einer Stecktechnik (26) ohne großen Aufwand montiert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006012225 U1 [0003]
- DE 4438970 A1 [0004]
- DE 102006057846 A1 [0006]
- DE 202009000409 U1 [0007]