DE202021004536U1

DE202021004536U1 - Thermally insulated storage tank

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Publication number: DE202021004536U1
Application number: DE202021004536.8U
Authority: DE
Original assignee: Viessmann Holding Int GmbH; Viessmann Holding International GmbH
Current assignee: Viessmann Holding Int GmbH; Viessmann Holding International GmbH
Priority date: 2021-02-11
Filing date: 2021-02-11
Publication date: 2025-08-04
Anticipated expiration: 2031-02-12

Abstract

Wärmeisolierter Speicherbehälter, umfassend eine den Speicherbehälter bildende, eine Innen- und eine Außenseite aufweisende Wandung (1) und eine an der Außenseite der Wandung (1) anliegende, den Speicherbehälter umschließende und an unterschiedlichen Bereichen (1.1, 1.2) der Wandung (1) unterschiedlich dick ausgebildete Isolationsschicht (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (2) an einem Bereich (1.1) mit einer überdurchschnittlichen großen Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Wandung (1) dicker als an einem Bereich (1.2) mit einer geringeren Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Wandung (1) ausgebildet ist.Thermally insulated storage container, comprising a wall (1) forming the storage container, having an inside and an outside, and an insulation layer (2) lying against the outside of the wall (1), enclosing the storage container and having different thicknesses in different regions (1.1, 1.2) of the wall (1), characterized in that the insulation layer (2) is thicker in a region (1.1) with an above-average temperature difference between the inside and outside of the wall (1) than in a region (1.2) with a smaller temperature difference between the inside and outside of the wall (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen wärmeisolierten Speicherbehälter gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The invention relates to a thermally insulated storage tank according to the preamble of claim 1.

Ein wärmeisolierter Speicherbehälter der eingangs genannten Art ist an sich allgemein bekannt, so dass es keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Ein solcher zur Aufnahme von Heizkreismedium (also in der Regel Wasser) vorgesehener, wärmeisolierter Speicherbehälter besteht dabei aus einer den Speicherbehälter bildenden, eine Innen- und eine Außenseite aufweisenden Wandung und einer an der Außenseite der Wandung anliegenden, den Speicherbehälter umschließenden und an unterschiedlichen Bereichen der Wandung unterschiedlich dick ausgebildeten Isolationsschicht. Bei der Auslegung eines solchen wärmeisolierten Speicherbehälters wird (zunächst ganz allgemein betrachtet) regelmäßig die Dicke der an der eine Innen- und eine Außenseite aufweisenden Wandung des Speicherbehälters anliegenden und diesen umgebenden Isolationsschicht festgelegt.A thermally insulated storage tank of the type mentioned above is generally known per se, so no special written documentation is required. Such a thermally insulated storage tank, designed to hold heating circuit fluid (usually water), consists of a wall forming the storage tank, which has an inner and an outer side, and an insulation layer adjacent to the outer side of the wall, enclosing the storage tank, and having different thicknesses in different areas of the wall. When designing such a thermally insulated storage tank, the thickness of the insulation layer adjacent to and surrounding the wall of the storage tank, which has an inner and an outer side, is usually specified (initially considered very generally).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wärmeisolierten Speicherbehälter der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll ein wärmedämmtechnisch optimierter Speicherbehälter bereit gestellt werden.The invention is based on the object of improving a thermally insulated storage tank of the type mentioned above. In particular, a storage tank with optimized thermal insulation is to be provided.

Diese Aufgabe ist gegenständlich mit einem wärmeisolierten Speicherbehälter der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Schutzanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. This object is achieved with a thermally insulated storage tank of the type mentioned at the outset by the features listed in the characterising part of claim 1.

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Isolationsschicht an einem Bereich mit einer überdurchschnittlichen gro-ßen Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Wandung dicker als an einem Bereich mit einer geringeren Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Wandung ausgebildet ist, wobei es hier selbstverständlich um eine Temperaturdifferenz geht, die sich während des Betriebes, insbesondere während des stationären Betriebes, des Speicherbehälters einstellt. In anderen Worten ausgedrückt ist nach der Erfindung vorgesehen, dass ein Bereich der Wandung mit im Betrieb des Speicherbehälters überdurchschnittlicher großen Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Wandung ermittelt und an dem ermittelten Bereich eine größere Dicke der Isolationsschicht als an einem sonstigen Bereich der Wandung festgelegt wird.According to the invention, it is therefore provided that the insulation layer is thicker in an area with an above-average temperature difference between the inside and outside of the wall than in an area with a smaller temperature difference between the inside and outside of the wall, whereby this naturally refers to a temperature difference that occurs during operation, in particular during stationary operation, of the storage tank. In other words, the invention provides that an area of the wall with an above-average temperature difference between the inside and outside of the wall during operation of the storage tank is determined, and a greater thickness of the insulation layer is specified in the determined area than in any other area of the wall.

Nochmals mit anderen Worten ausgedrückt, zeichnet sich der erfindungsgemäße Speicherbehälter somit dadurch aus, dass die Dicke der Isolationsschicht orientiert am Wärmefluss durch die Wandung des Speichers ausgelegt ausgebildet ist. Je nach Verwendungszweck des Speicherbehälters bzw. je nach Wärmefluss können dabei an unterschiedlichen Bereichen der Wandung unterschiedliche Temperaturdifferenzen auftreten. Diese Bereiche werden dabei wahlweise - was für den Fachmann realisierbar ist - durch praktische Versuche oder aber auch durch eine Computersimulation ermittelt - was für einen Fachmann mit entsprechenden Simulationskenntnissen ebenfalls realisierbar ist. Sind diese Bereiche identifiziert, wird dort eine besonders dicke Isolationsschicht vorgesehen, um dadurch die Temperaturdifferenzen auszugleichen bzw. über die gesamte Wandung zu vergleichmäßigen. Ein derart ausgebildeter bzw. so ausgelegter Speicherbehälter ist wärmetechnisch günstiger als ein solcher, bei dem nicht beachtet wurde, an welchen Bereichen besonders große Temperaturdifferenzen drohen.To put it another way, the storage tank according to the invention is characterized in that the thickness of the insulation layer is designed based on the heat flow through the wall of the storage tank. Depending on the intended use of the storage tank or the heat flow, different temperature differences can occur in different areas of the wall. These areas are determined either through practical tests - which is feasible for a person skilled in the art - or through computer simulation - which is also feasible for a person skilled in the art with appropriate simulation skills. Once these areas have been identified, a particularly thick insulation layer is provided there in order to compensate for the temperature differences or to uniform them across the entire wall. A storage tank designed or constructed in this way is more thermally advantageous than one in which the areas at risk of particularly large temperature differences were not taken into account.

Um nach Anbringung der Isolationsschicht, was vorzugsweise durch Einschäumen des Speicherbehälters geschieht, einen außen möglichst glattflächigen und damit geometrisch bzw. bezüglich seiner weiteren Verbauung leicht handhabbaren Speicherbehälter zu erhalten, ist ferner, worauf weiter unten noch genauer eingegangen wird, besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Wandung an den Bereichen mit überdurchschnittlicher Temperaturdifferenz zur Aufnahme der dickeren Isolationsschicht außenseitig konkav und innenseitig entsprechend konvex gekrümmt ausgebildet ist. Diese Maßgabe führt außerdem zu einem besonders druckstabilen Speicherbehälter.In order to obtain a storage tank with the smoothest possible exterior surface after applying the insulation layer, which is preferably done by foaming the storage tank, and thus easy to handle geometrically and with regard to its further installation, it is also particularly preferred, as will be discussed in more detail below, that the wall in the areas with above-average temperature differences be concave on the outside and correspondingly convex on the inside to accommodate the thicker insulation layer. This requirement also results in a particularly pressure-stable storage tank.

Ferner ist noch besonders bevorzugt vorgesehen, worauf weiter unten nochmals näher eingegangen wird, dass der Speicherbehälter als Abtaupuffer bzw. Pufferspeicher einer Wärmepumpe (siehe hierzu zum Beispiel den Pufferspeicher gemäß der DE 10 2018 102 670 A1 ) ausgebildet und im Gehäuse der Wärmepumpe selbst, insbesondere einer zur Aufstellung im Innern eines Gebäudes vorgesehenen Wärmepumpe, angeordnet ist. Hierfür ist der erfindungsgemäße Speicherbehälter, der aufgrund seiner spezielle Gestaltung bzw. Formgebung sehr kompakt ist bzw. sein kann, besonders gut geeignet.Furthermore, it is particularly preferred, as will be explained in more detail below, that the storage tank is used as a defrost buffer or buffer storage of a heat pump (see, for example, the buffer storage according to the DE 10 2018 102 670 A1 ) and is arranged in the housing of the heat pump itself, in particular a heat pump intended for installation inside a building. The storage tank according to the invention, which is, or can be, very compact due to its special design and shape, is particularly well suited for this purpose.

Besonders bevorzugt ist bei alle dem gegenständlich vorgesehen, dass die Isolationsschicht an dem Bereich bzw. denjenigen Bereichen dicker ausgebildet ist, an dem bzw. an denen im Betrieb des Speicherbehälters die Innenseite der Wandung kälter als die Außenseite der Wandung ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit besonders bevorzugt vorgesehen, dass zur Ermittlung der überdurchschnittlich großen Temperaturdifferenz eine Betriebsweise des Speicherbehälters gewählt wird, bei der die Innenseite der Wandung kälter als die Außenseite der Wandung ist. Diese Maßgaben sind dabei somit insbesondere an einer Betriebsweise des Speicherbehälters orientiert, bei der es an der Außenseite der Wandung zu einer Unterschreitung des Taupunktes und damit zu einer Kondensatbildung kommen könnte. Bei Verwendung des Speicherbehälters in einer Wärmepumpe ist dies insbesondere der sogenannte Kühlbetrieb, also der Betrieb, bei dem die Wärmepumpe zum Kühlen des Gebäudes verwendet wird.In all of the above, it is particularly preferably provided that the insulation layer is thicker in the area or areas where the inside of the wall is colder than the outside of the wall during operation of the storage tank. In other words, it is particularly preferably provided that, in order to determine the above-average temperature difference, an operating mode of the storage tank is selected in which the inside of the wall is colder than the outside of the wall. These requirements are therefore particularly applicable to an operating mode of the storage tank, where the temperature on the outside of the wall could fall below the dew point, thus leading to condensation. When using the storage tank in a heat pump, this is particularly the so-called cooling mode, i.e., the mode in which the heat pump is used to cool the building.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Schutzansprüchen.Other advantageous further training options arise from the dependent protection claims.

Der erfindungsgemäße wärmeisolierte Speicherbehälter einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Schutzansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The heat-insulated storage container according to the invention, including its advantageous developments according to the dependent claims, is explained in more detail below with reference to the drawing of a preferred embodiment.

Es zeigt

1 im Schnitt den erfindungsgemäßen Speicherbehälter samt seiner Isolationsschicht;
2 perspektivisch den Speicherbehälter gemäß 1 ohne seine Isolationsschicht;
3 in Vorderansicht den Speicherbehälter gemäß 2; und
4 im Schnitt den Speicherbehälter gemäß 3 entlang der Schnittlinie D-D.

It shows

1 in section the storage container according to the invention including its insulation layer;
2 perspective view of the storage tank according to 1 without its insulation layer;
3 in front view the storage tank according to 2 ; and
4 on average the storage tank according to 3 along the section line DD.

Der in den Figuren dargestellte Speicherbehälter besteht zunächst in bekannter Weise aus einer den Speicherbehälter bildenden, eine Innen- und eine Außenseite aufweisenden Wandung 1 und einer an der Außenseite der Wandung 1 anliegenden, den Speicherbehälter umschließenden und an unterschiedlichen Bereichen 1.1, 1.2 der Wandung 1 unterschiedlich dick ausgebildeten Isolationsschicht 2.The storage container shown in the figures consists, in a known manner, of a wall 1 forming the storage container, having an inner and an outer side, and an insulation layer 2 adjacent to the outer side of the wall 1, enclosing the storage container and having different thicknesses in different areas 1.1, 1.2 of the wall 1.

Die besagte Wandung 1 besteht dabei vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff.The said wall 1 preferably consists of a metallic material.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Speicherbehälter aus zwei zueinander passenden Halbschalen gebildet ist.Furthermore, it is preferably provided that the storage container is formed from two matching half-shells.

Ferner weist der Speicherbehälter vorzugsweise einen Zufuhranschluss 3 und einen Abfuhranschluss 4 auf (siehe insbesondere 2).Furthermore, the storage container preferably has a supply connection 3 and a discharge connection 4 (see in particular 2 ).

Bei der Auslegung eines solchen Speicherbehälters wird in bekannter Weise eine Dicke einer (bzw. der) an einer (bzw. der) eine Innen- und eine Außenseite aufweisenden Wandung 1 des Speicherbehälters anliegenden und den Speicherbehälter umgebenden Isolationsschicht 2 festgelegt.When designing such a storage tank, a thickness of an insulation layer 2 is determined in a known manner, which is adjacent to a wall 1 of the storage tank, said wall having an inner and an outer side, and which surrounds the storage tank.

Gegenständlich betrachtet, ist für den erfindungsgemäßen Speicherbehälter nun wesentlich, dass die Isolationsschicht 2 an einem Bereich 1.1 mit einer überdurchschnittlichen großen Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Wandung 1 dicker als an einem Bereich 1.2 mit einer geringeren Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Wandung 1 ausgebildet ist.From a practical point of view, it is now essential for the storage container according to the invention that the insulation layer 2 is thicker in a region 1.1 with an above-average temperature difference between the inside and outside of the wall 1 than in a region 1.2 with a smaller temperature difference between the inside and outside of the wall 1.

Aus einer anderen Perspektive betrachtet, ist für den erfindungsgemäßen Speicherbehälter wesentlich, dass ein Bereich 1.1 der Wandung 1 mit im Betrieb des Speicherbehälters überdurchschnittlich großer Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Wandung 1 ermittelt und an dem ermittelten Bereich 1.1 eine größere Dicke der Isolationsschicht 2 als an einem sonstigen Bereich 1.2 der Wandung 1 festgelegt wird.Viewed from another perspective, it is essential for the storage tank according to the invention that an area 1.1 of the wall 1 with an above-average temperature difference between the inside and outside of the wall 1 during operation of the storage tank is determined and that a greater thickness of the insulation layer 2 is specified at the determined area 1.1 than at another area 1.2 of the wall 1.

Bezüglich der Formgebung ist weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Wandung 1 an dem Bereich 1.1 mit überdurchschnittlicher Temperaturdifferenz zur Aufnahme der dickeren Isolationsschicht 2 außenseitig konkav und innenseitig entsprechend konvex gekrümmt ausgebildet ist.With regard to the shape, it is furthermore particularly preferred that the wall 1 in the region 1.1 with an above-average temperature difference is concave on the outside and correspondingly convexly curved on the inside to accommodate the thicker insulation layer 2.

Ferner ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Wandung 1 an einem Bereich 1.3 mit überdurchschnittlichem Behälterinnendruck zur Erhöhung der Druckstabilität des Speicherbehälters gekrümmt, insbesondere gewellt, ausgebildet ist bzw. dass zur Vermeidung einer Verformung ein Bereich 1.3 der Wandung 1 mit überdurchschnittlichem Behälterinnendruck ermittelt wird, wobei die genaue Ermittlung und Auslegung der besagten Bereiche 1.1, 1.2 und 1.3 im Rahmen der vorgenannten Computersimulation entsprechend berücksichtigt wird.Furthermore, it is particularly preferably provided that the wall 1 is curved, in particular corrugated, in a region 1.3 with above-average internal container pressure in order to increase the pressure stability of the storage container or that a region 1.3 of the wall 1 with above-average internal container pressure is determined in order to avoid deformation, wherein the precise determination and design of the said regions 1.1, 1.2 and 1.3 is taken into account accordingly in the context of the aforementioned computer simulation.

Wie eingangs erläutert, ist weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Speicherbehälter in einem Gehäuse einer Wärmepumpe, insbesondere einer zur Aufstellung im Innern eines Gebäudes vorgesehenen Wärmepumpe, angeordnet ist. Oder in anderen Worten: Erfindungsgemäß ist eine Wärmepumpe mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Speicherbehälter der beschriebenen Art vorgesehen. Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Speicherbehälter als Abtaupuffer einer bzw. der Wärmepumpe ausgebildet ist, also insbesondere dazu dient, Wärme zum Abtauen eines vereisten Verdampfers bereit zu stellen. In diesem Zusammenhang ist ferner besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Speicherbehälter ein Speichervolumen von weniger als 30 Litern, bevorzugt von weniger als 20 Litern, besonders bevorzugt weniger als 16 Litern, aufweist. Für eine möglichst kompakte Bauweise ist ferner noch besonders bevorzugt vorgesehen, dass die den Speicherbehälter umschließende Isolationsschicht 2 nach außen eine quaderförmige Gestalt aufweist.As explained at the outset, it is further particularly preferably provided that the storage tank is arranged in a housing of a heat pump, in particular a heat pump intended for installation inside a building. Or in other words: According to the invention, a heat pump is provided with a housing and a storage tank of the type described arranged therein. In this case, it is particularly preferably provided that the storage tank is designed as a defrost buffer of a or the heat pump, i.e., in particular, serves to provide heat for defrosting an iced-up evaporator. In this context, it is further particularly preferably provided that the storage tank has a storage volume of less than 30 liters, preferably less than 20 liters, particularly preferably less than 16 liters. For the most compact design possible, it is further particularly preferably provided that the storage The insulation layer 2 surrounding the container has a cuboid shape towards the outside.

Wie ebenfalls oben bereits ausgeführt, ist schließlich - und zwar insbesondere bei Verwendung in einer Wärmepumpe im Kühlbetrieb - zur Vermeidung einer Kondensatbildung zwischen der Wandung 1 und der Isolationsschicht 2 besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Isolationsschicht 2 an dem Bereich 1.1 dicker ausgebildet ist, an dem im Betrieb des Speicherbehälters die Innenseite der Wandung 1 besonders kalt im Vergleich zu anderen Bereichen 1.2 und kälter als die Außenseite der Wandung 1 ist bzw. dass zur Ermittlung der überdurchschnittlich großen Temperaturdifferenz an einem (bestimmten) Bereich 1.1 (und im Vergleich zu anderen Bereichen 1.2) eine Betriebsweise des Speicherbehälters gewählt wird, bei der die Innenseite der Wandung 1 kälter als die Außenseite der Wandung 1 ist.Finally, as also already explained above, in order to avoid condensate formation between the wall 1 and the insulation layer 2 - in particular when used in a heat pump in cooling mode - it is particularly preferred that the insulation layer 2 is made thicker in the area 1.1 where, during operation of the storage tank, the inside of the wall 1 is particularly cold compared to other areas 1.2 and colder than the outside of the wall 1, or that in order to determine the above-average temperature difference in a (specific) area 1.1 (and compared to other areas 1.2), an operating mode of the storage tank is selected in which the inside of the wall 1 is colder than the outside of the wall 1.

Wie ersichtlich, kann bei alledem die besagte Temperaturdifferenz je nach Betriebsweise des Speicherbehälters dabei positiv oder negativ sein, d. h. außen kalt und innen warm (zum Beispiel Heizbetrieb der Wärmepumpe) bzw. außen warm und innen kalt (zum Beispiel Kühlbetrieb der Wärmepumpe).As can be seen, the temperature difference can be positive or negative depending on the operating mode of the storage tank, i.e. cold outside and warm inside (e.g. heating mode of the heat pump) or warm outside and cold inside (e.g. cooling mode of the heat pump).

Bezüglich der angesprochenen Kondensation ist dabei letztlich bevorzugt vorgesehen, dass die Isolationsschicht 2 mindestens so dick ausgebildet ist, dass an keiner Stelle der Wandung 1 der Taupunkt unterschritten wird bzw. Kondensation auftritt.With regard to the condensation mentioned, it is ultimately preferably provided that the insulation layer 2 is at least thick enough that the dew point is not undercut or condensation occurs at any point on the wall 1.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Wandungwall
1.11.1: BereichArea
1.21.2: BereichArea
1.31.3: BereichArea
22: IsolationsschichtInsulation layer
33: ZufuhranschlussSupply connection
44: AbfuhranschlussDischarge connection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10 2018 102 670 A1 [0008]

Claims

Thermally insulated storage container, comprising a wall (1) forming the storage container, having an inside and an outside, and an insulation layer (2) lying against the outside of the wall (1), enclosing the storage container and having different thicknesses in different areas (1.1, 1.2) of the wall (1), characterized in that the insulation layer (2) is thicker in an area (1.1) with an above-average temperature difference between the inside and outside of the wall (1) than in an area (1.2) with a smaller temperature difference between the inside and outside of the wall (1).

Thermally insulated storage tank according to Claim 1 , characterized in that the wall (1) in the area (1.1) with an above-average temperature difference is concave on the outside and correspondingly convexly curved on the inside to accommodate the thicker insulation layer (2).

Thermally insulated storage tank according to a Claim 1 or 2 , characterized in that the wall (1) is curved in a region (1.3) with above-average internal container pressure in order to increase the pressure stability of the storage container.

Thermally insulated storage tank according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the insulation layer (2) surrounding the storage container has a cuboid shape.

Thermally insulated storage tank according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that it is arranged in a housing of a heat pump, in particular a heat pump intended for installation inside a building.

Thermally insulated storage tank according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that it is designed as a defrost buffer of a heat pump.

Thermally insulated storage tank according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the insulation layer (2) is thicker in the area (1.1) where, during operation of the storage container, the inside of the wall (1) is particularly cold compared to other areas (1.2) and colder than the outside of the wall (1).