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DE102019116525A1 - Thermal buffer storage, process for its manufacture and process for its operation - Google Patents

Thermal buffer storage, process for its manufacture and process for its operation Download PDF

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DE102019116525A1
DE102019116525A1 DE102019116525.3A DE102019116525A DE102019116525A1 DE 102019116525 A1 DE102019116525 A1 DE 102019116525A1 DE 102019116525 A DE102019116525 A DE 102019116525A DE 102019116525 A1 DE102019116525 A1 DE 102019116525A1
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open
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Abstract

Um einen Pufferspeicher (1) insbesondere als Schicht-Pufferspeicher für ein Niedrigenergiehaus oder Nullenergiehaus effizient betreiben zu können, werden Optimierungen durchgeführt, indem- die Schichtplatten durch Platten (5) aus Metallschaum ersetzt werden, die gleichzeitig als Heizelemente (5) dienen und mittels photovoltaisch erzeugtem Strom das Speicher-Fluid (100) im Pufferspeicher (1) aufheizen, gleichzeitig die vertikale Strömung begrenzen,- elektrische Zuheizer (14) außerhalb des Pufferspeichers an Zulauf- oder Ablaufleitung (9a, b) für das Brauchwasser vorgesehen sind, insbesondere in der Form als induktives elektrisches Heizelement (14),- zur Verbesserung der Wärmehaltefähigkeit optional ein Latent-Wärmespeicher-Material (15) im Inneren des Pufferspeichers (1) angeordnet wird.In order to be able to efficiently operate a buffer storage (1), in particular as a layer buffer storage for a low-energy house or zero-energy house, optimizations are carried out by replacing the layered panels with panels (5) made of metal foam, which also serve as heating elements (5) and are photovoltaic generated electricity heat the storage fluid (100) in the buffer storage (1), at the same time limit the vertical flow, - electrical auxiliary heater (14) outside the buffer storage on the inlet or outlet line (9a, b) are provided for the domestic water, especially in the Form as an inductive electrical heating element (14), - to improve the heat retention capacity, a latent heat storage material (15) is optionally arranged in the interior of the buffer store (1).

Description

Anwendungsgebietfield of use

Thermische Pufferspeicher werden zur Versorgung von Wohnräumen mit Heizwärme und Warmwasser eingesetzt, indem deren Speicher-Fluid von unterschiedlichen angeschlossenen Energiequellen aus aufgeheizt werden kann und unterschiedliche Wärmeverbraucher wie Heizung oder Warmwasser-Verbraucher mit unterschiedlichen Temperaturniveaus mit Wärme versorgt.Thermal buffer storage tanks are used to supply living spaces with heating and hot water, as their storage fluid can be heated from different connected energy sources and supplies different heat consumers such as heating or hot water consumers with different temperature levels with heat.

Technischer HintergrundTechnical background

Um Speicher-Fluid mit einem möglichst hohen Temperatur-Niveau innerhalb des Puffer-Speichers zur Verfügung zu haben, wird dieser meist als Schicht-Pufferspeicher ausgebildet, indem unterschiedlichen Temperaturniveaus entsprechend auf unterschiedlichen Höhen Zulauföffnungen und Ablauföffnungen vorgesehen werden mit dem Ziel, eine Temperaturschichtung im Pufferspeicher zu erzeugen, und diese bei Zufuhr und Entnahme von Speicher-Fluid möglichst gut aufrecht zu erhalten.In order to have storage fluid with the highest possible temperature level available within the buffer storage, this is usually designed as a stratified buffer storage by providing inlet openings and drainage openings corresponding to different temperature levels at different heights with the aim of temperature stratification in the buffer storage to generate, and to maintain this as well as possible when supplying and removing storage fluid.

Zu diesem Zweck sind in solchen Schicht-Pufferspeichern unter anderem sogenannte Schicht-Platten horizontal über den freien Querschnitt des Speicherraumes eingebaut, die Durchlässe von definierter, begrenzter Anzahl und Größe aufweisen, um vertikale Strömungen im Speicherraum zu steuern und zu begrenzen und die Temperatur-Schichtung möglichst gut aufrechtzuerhalten.For this purpose, so-called layered plates are installed horizontally across the free cross-section of the storage space in such layered buffer storage tanks, which have passages of a defined, limited number and size in order to control and limit vertical flows in the storage space and the temperature stratification as best as possible.

Solche Pufferspeicher wurden bisher regenerativ u.a. beispielsweise mittels eines von einem thermischen Sonnen-Kollektor aufgeheizten Wärmeträger-Fluids aufgeheizt.Up to now, such buffer storage has been regenerative, among others. heated for example by means of a heat transfer fluid heated by a thermal solar collector.

Neuere Niedrigenergie-Häuser oder Null-Energie-Häuser verzichten aus Kostengründen und wegen des baulichen Aufwandes häufig auf einen thermischen Sonnen-Kollektor, besitzen jedoch eine Fotovoltaik-Anlage, deren Strom von den Bewohnern vorzugsweise direkt verbraucht wird - gegebenenfalls nach Zwischenspeicherung in einer eigenen Puffer-Batterie - aber bei Überschuss-Strom und gefüllter Puffer-Batterie anderweitig verwertet werden muss.Newer low-energy houses or zero-energy houses often do without a thermal solar collector for cost reasons and because of the structural effort, but have a photovoltaic system, the electricity of which is preferably consumed by the residents - if necessary after intermediate storage in a separate buffer -Battery - but if there is excess electricity and the buffer battery is full, it must be used for other purposes.

Neben der wirtschaftlich wenig interessanten Einspeisung ins öffentliche Stromnetz bietet sich dabei das Aufheizen des thermischen Pufferspeichers mittels Überschuss-Strom an.In addition to feeding into the public power grid, which is of little economic interest, it is also possible to heat the thermal buffer storage tank using excess electricity.

Unter anderem für diesen Zweck sind elektrische Heizelemente, so genannte Heizpatronen oder Heizschwerter, bekannt, die von außen in den Speicherraum des thermischen Pufferspeichers hineinragen für dessen Aufheizung.For this purpose, among other things, electrical heating elements, so-called heating cartridges or heating blades, are known, which protrude from the outside into the storage space of the thermal buffer storage unit for its heating.

Allerdings sind diese elektrischen Heizelemente meist als einfache Widerstands-Heizung mit einem etwa fingerdicken, höchstens wenige Male gewendelten, elektrischen Leiter ausgestattet und besitzen nur eine geringe Oberfläche.However, these electrical heating elements are usually equipped as a simple resistance heater with an electrical conductor approximately as thick as a finger, coiled at most a few times, and have only a small surface area.

Deshalb ist zum einen gerade bei niedrigen anliegenden Stromstärken die Heizleistung gering, zum anderen wird der Wärmewert des dadurch aufgeheizten Wassers - welches in aller Regel als Speicher-Fluid verwendet wird - hierdurch nicht positiv beeinflusst, und damit auch nicht die Haltezeit, über die das Speicher-Fluid - trotz vorhandener thermischer Isolierung der Hülle des Pufferspeichers - die gespeicherte Wärme halten kann.For this reason, on the one hand, the heating output is low, especially with low currents, and on the other hand, the heat value of the water heated as a result - which is usually used as storage fluid - is not positively influenced by this, and thus also not the holding time for which the storage is -Fluid - despite the existing thermal insulation of the shell of the buffer storage tank - can hold the stored heat.

Weiterhin kann der Fall auftreten, dass bei relativ geringem Temperaturniveau im Pufferspeicher die Aufheizung benötigten Brauchwassers, z.B. für das Duschen - die in aller Regel im Pufferspeicher mittels eines dortigen Wärmetauschers erfolgt - nicht schnell genug entsprechend dem gewünschten Durchsatz der Dusche erfolgen kann und eine elektrische Zusatzheizung erfordert, die das Brauchwasser, am besten stromabwärts des Pufferspeichers, auf Soll-Temperatur aufheizt.Furthermore, the case can arise that at a relatively low temperature level in the buffer storage, the required domestic water, e.g. for showering - which usually takes place in the buffer tank by means of a heat exchanger there - cannot take place quickly enough according to the desired throughput of the shower and requires additional electrical heating, which heats the domestic water, preferably downstream of the buffer tank, to the set temperature.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Technische AufgabeTechnical task

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, einen thermischen Pufferspeicher, insbesondere auch für die Betriebsform eines Schicht-Pufferspeichers, zur Verfügung zu stellen, der einfach und kostengünstig aufgebaut ist und leicht zu optimieren ist, sowie im Betrieb eine hohe Effizienz gewährleistet.It is therefore the object of the invention to provide a thermal buffer store, in particular also for the operating mode of a stratified buffer store, which is simple and inexpensive and easy to optimize, as well as ensuring high efficiency in operation.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12 und 16 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by the features of claims 1, 12 and 16. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Hinsichtlich des Pufferspeichers wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das im Speicherraum des Pufferspeichers angeordnete elektrische Heizelement ein Verhältnis von Oberfläche zu Volumen von mindestens 100 m2/m3, besser mindestens 400 m2/m3, besser mindestens 800 m2/m3, aufweist.With regard to the buffer storage, this object is achieved in that the electrical heating element arranged in the storage space of the buffer storage has a surface-to-volume ratio of at least 100 m 2 / m 3 , better at least 400 m 2 / m 3 , better at least 800 m 2 / m 3 , having.

Durch die große Kontaktfläche zum umgebenden Speicherfluid im Vergleich zur Masse und damit auch dem Raumbedarf des Heizelementes ist eine schnelle Aufheizung des Speicher-Fluids auch bei niedrigen an die elektrisch leitenden Teile des Heizelements angelegten Stromstärken, wie sie typischerweise von einer Photovoltaikanlage geliefert werden, zur Verfügung gestellt werden, gegeben. Zu diesem Zweck besteht das Heizelement zumindest teilweise aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium, da dies günstige und eine hohe elektrische Leitfähigkeit sowie thermische Leitfähigkeit aufweisende, kostengünstige Materialien sind.Due to the large contact area with the surrounding storage fluid compared to the ground and thus also the space required by the heating element, rapid heating of the storage fluid is possible even at low currents applied to the electrically conductive parts of the heating element, as is typically provided by a photovoltaic system will be made available. For this purpose, the heating element consists at least partially of metal, preferably of copper or aluminum, since these are inexpensive materials that have high electrical conductivity and thermal conductivity.

Das elektrische Heizelement besitzt dabei vorzugsweise eine offenporige Struktur, wobei es insbesondere ein offenporiger Schaum, insbesondere ein Metallschaum, sein kann. Bevorzugt beträgt die Porenanzahl mindestens 5, besser mindestens 10, besser mindestens 20 Pores per linear Inch (PPI).The electrical heating element preferably has an open-pore structure, it being possible in particular to be an open-pore foam, in particular a metal foam. The number of pores is preferably at least 5 , better at least 10 , better at least 20th Pores per linear inch (PPI).

Insbesondere dadurch kann auch der Druckverlust, der bei einer Durchströmung eines solchen, insbesondere offenporigen, Heizelementes eintritt, in Grenzen gehalten werden. Vorzugsweise soll der Druckverlust bei Durchströmung des Heizelementes bei einem Druck von 1,0 - 4,5 bar Überdruck, und insbesondere bei Durchströmung mittels des Speicher-Fluids wie etwa Wasser, über eine Strömungsstrecke von 5 cm unter 20 % liegen.In particular, this also makes it possible to keep the pressure loss that occurs when there is a flow through such an, in particular open-pored, heating element. The pressure loss when flowing through the heating element should preferably be below 20% at a pressure of 1.0-4.5 bar overpressure, and especially when flowing through the storage fluid such as water over a flow path of 5 cm.

Die Dimensionierungsparameter des Heizelementes sowie das Speicher-Fluid sollen vorzugsweise so gewählt werden, dass der Wärmeleitwert des Heizelementes, dessen Hohlräume oder Zwischenräume mit dem Speicher-Fluid gefüllt sind, mindestens 1,0 W/mK, besser mindestens 2,0 W/mK, besser mindestens 3,0 W/mK, beträgt. Dadurch wird eine schnelle Aufheizung des Speicher-Fluids sichergestellt, wenn Strom an das elektrische Heizelement angelegt wird.The dimensioning parameters of the heating element and the storage fluid should preferably be chosen so that the thermal conductivity of the heating element, the cavities or spaces of which are filled with the storage fluid, is at least 1.0 W / mK, better still at least 2.0 W / mK, better at least 3.0 W / mK. This ensures rapid heating of the storage fluid when power is applied to the electrical heating element.

Falls die offenporige Struktur ein offenporiger Schaum ist, besteht dieser vorzugsweise aus einem Kunststoff, besondere Polyurethan, der mit einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere Metall, insbesondere Kupfer, beschichtet ist oder bei dem der offenporige Schaum aus einem Kunststoff besteht, der selbst elektrisch leitend ist. Bei einer Beschichtung mit elektrisch leitfähigem Material hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass dessen Schichtdicke maximal 2,5 mm, besser maximal 2,0 mm besser maximal 1,0 mm beträgt und/oder minimal 200 µm, besser minimal 400 µm besser minimal 800 µm beträgt., insbesondere bei einem Schaum mit 10 Pores per linear Inch (PPI).
Insbesondere wird das nicht leitende Material, insbesondere Kunststoff, nach dem Beschichten und vor dem Einsatz des offenporigen Schaumes entfernt, insbesondere durch Ausbrennen.
If the open-pore structure is an open-pore foam, this preferably consists of a plastic, especially polyurethane, which is coated with an electrically conductive material, in particular metal, in particular copper, or in which the open-pored foam consists of a plastic that is itself electrically conductive . In the case of a coating with an electrically conductive material, it has proven to be advantageous that its layer thickness is a maximum of 2.5 mm, better a maximum of 2.0 mm, better a maximum of 1.0 mm and / or a minimum of 200 μm, better a minimum of 400 μm, better a minimum of 800 µm, especially in the case of a foam with 10 Pores per linear inch (PPI).
In particular, the non-conductive material, in particular plastic, is removed after the coating and before the use of the open-pored foam, in particular by burning out.

Dies stellt offenbar den richtigen Kompromiss zwischen Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität des elektrischen Heizelementes dar.This obviously represents the right compromise between thermal conductivity and thermal capacity of the electrical heating element.

Die offenporige Struktur kann auch aus einem verklebten oder gesinterten Metallpulver mit Hohlräumen zwischen den einzelnen Körnern des Pulvers bestehen.The open-pore structure can also consist of a bonded or sintered metal powder with cavities between the individual grains of the powder.

Die offenporige Struktur kann auch aus einem definiert hergestellten Gitterwerk bestehen, welches insbesondere mittels eines iterativen Verfahrens hergestellt werden kann, bei dem die für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Dimensionierungsparameter der offenporigen Struktur erzielt werden können.The open-pore structure can also consist of a lattice structure produced in a defined manner, which can be produced in particular by means of an iterative process in which the optimal dimensioning parameters of the open-pore structure for the respective application can be achieved.

Um die offenporige Struktur des elektrischen Heizelementes aufzuheizen, sind in die offenporige Struktur vorzugsweise elektrische Heizdrähte eingelegt, die insbesondere eine Dicke von mindestens 0,5 mm Durchmesser aufweisen sollten, und die mit dem elektrisch leitfähigen Material der offenporigen Struktur elektrisch leitend verbunden sind und/oder thermisch leitend verbunden sind.In order to heat the open-pore structure of the electrical heating element, electrical heating wires are preferably inserted into the open-pore structure, which should in particular have a thickness of at least 0.5 mm in diameter, and which are electrically conductively connected to the electrically conductive material of the open-pore structure and / or are thermally connected.

Durch eine elektrisch leitfähige Verbindung kann ein Stromfluss von den elektrischen Heizdrähten in die metallische Beschichtung hinein und dadurch deren Erwärmung durch den elektrischen Widerstand bewirkt werden.By means of an electrically conductive connection, a current can flow from the electrical heating wires into the metallic coating and, as a result, it can be heated by the electrical resistance.

Sollte der Stromfluss jedoch vollständig oder primär durch die elektrischen Heizdrähte hindurch erfolgen und sich diese aufgrund ihres elektrischen Widerstandes erwärmen - was durch Wahl der Länge und des Querschnitts sowie des Materials der Heizdrähte in Relation zum eingeleiteten Strom und dessen Stromstärke erzielt werden kann - so werden die thermisch leitfähigen Anteile der offenporigen Struktur, insbesondere ebenfalls deren elektrisch leitfähige Beschichtungen, vollständig oder primär durch thermischen mittels der erwärmten Heizdrähte erwärmt. Um Kurzschlüsse zu vermeiden ist dann in aller Regel eine elektrische Isolierung zwischen den Heizdrähten und den elektrisch leitfähigen übrigen Teilen des Heizelementes, beispielsweise der elektrisch leitfähigen Beschichtung, vorhanden.However, should the current flow completely or primarily through the electrical heating wires and these heat up due to their electrical resistance - which can be achieved by choosing the length and cross section as well as the material of the heating wires in relation to the introduced current and its current strength - the thermally conductive parts of the open-pored structure, in particular likewise its electrically conductive coatings, completely or primarily heated by thermal means of the heated heating wires. In order to avoid short circuits, there is usually electrical insulation between the heating wires and the other electrically conductive parts of the heating element, for example the electrically conductive coating.

Eine andere Lösung besteht darin, an den elektrisch leitenden Teil der offenporigen Struktur, also insbesondere die elektrisch leitfähige Beschichtung, direkt Strom anzulegen, indem entsprechende Stromanschlüsse aufeinander gegenüberliegenden Seiten der offenporigen Struktur vorhanden sind, wobei möglichst große Kontaktflächen zwischen den Stromanschlüssen und dem elektrisch leitenden Teil der offenporigen Struktur notwendig sind.Another solution is to apply current directly to the electrically conductive part of the open-pored structure, i.e. in particular the electrically conductive coating, by having corresponding power connections on opposite sides of the open-pored structure, with the largest possible contact areas between the power connections and the electrically conductive part the open-pored structure are necessary.

Vor allem beim Anlegen von hohen Spannungen besteht die Gefahr, dass mittels Elektrolyse Wasserstoff entsteht. Um die damit verbundene Explosionsgefahr zu vermeiden, kann zur Neutralisierung des Wasserstoffgases ein Platin-Katalysator an der höchsten Stelle des Speichers eingesetzt werden, mittels dessen durch einen oxidativen chemischen Prozess der Wasserstoff sofort in Wasser umgewandelt wird.Particularly when high voltages are applied, there is a risk that hydrogen will be produced through electrolysis. In order to avoid the associated risk of explosion, a platinum catalyst can be used at the highest point of the storage tank to neutralize the hydrogen gas, by means of an oxidative chemical Process of converting hydrogen into water immediately.

Vorzugsweise ist jedes der elektrischen Heizelemente plattenförmig ausgebildet und erstreckt sich in etwa horizontaler Richtung im Speicherraum, und dabei über mindestens 80 %, besser mindestens 85 %, besser mindestens 90 %, besser mindestens 95 %, besser mindestens 98 % des freien inneren horizontalen Querschnittes des Speicherraumes an der Stelle des plattenförmigen Heizelementes.Preferably, each of the electrical heating elements is plate-shaped and extends in an approximately horizontal direction in the storage space, and over at least 80%, better at least 85%, better at least 90%, better at least 95%, better at least 98% of the free inner horizontal cross-section of the Storage space at the location of the plate-shaped heating element.

Das elektrische Heizelement ist vorzugsweise elektrisch isoliert gegenüber der Hülle des Speicherraumes befestigt, insbesondere wenn diese aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, um hier Stromfluss in die Hülle hinein zuverlässig zu vermeiden.The electrical heating element is preferably attached in an electrically insulated manner with respect to the shell of the storage space, in particular if it consists of an electrically conductive material, in order to reliably prevent current flow into the shell here.

Um die Wärmespeicherfähigkeit bei unverändertem Volumen zu optimieren, wird als Speicher-Fluid vorzugsweise stark oder vollständig demineralisiertes, beispielsweise destilliertes, Wasser, insbesondere Reinstwasser, verwendet, und/oder Wasser, dessen elektrische Leitfähigkeit δ unter 1,0 µS/m, besser unter 0,065 µS/m, insbesondere bei jeweils 25° C, liegt.In order to optimize the heat storage capacity with unchanged volume, the storage fluid used is preferably heavily or completely demineralized, for example distilled, water, especially ultrapure water, and / or water with an electrical conductivity δ below 1.0 μS / m, better below 0.065 µS / m, in particular at 25 ° C in each case.

Vorzugsweise ist im Speicherraum eines solchen Pufferspeichers ein Wärmetauscher vorhanden, insbesondere in Form eines wendelförmigen Rohrleitungs-Abschnittes, einer sogenannten Rohrschlange, die sich mit einer Zulauföffnung in die Hülle des Pufferspeichers hinein und mit einer Ablauföffnung wieder aus dieser heraus verläuft. Brauchwasser wird durch diesen Wärmetauscher geleitet und mittels des Speicher-Fluids aufgeheizt, und die Ablauföffnung steht mit den potentiellen Warmwasser-Verbrauchern, wie etwa einer Dusche, eines Gebäudes in Verbindung.A heat exchanger is preferably present in the storage space of such a buffer tank, in particular in the form of a helical pipe section, a so-called pipe coil, which runs into the shell of the buffer tank with an inlet opening and out of it again with an outlet opening. Service water is passed through this heat exchanger and heated by means of the storage fluid, and the drain opening is in connection with the potential hot water consumers, such as a shower, in a building.

Für den Fall, dass das Temperaturniveau im Pufferspeicher nicht hoch genug ist, um die gewünschte Soll-Temperatur des Brauchwassers zu erreichen oder nicht in einer gewünschten kurzen Zeit zu erreichen, kann ein elektrischer Zuheizer an der Zulaufleitung oder Ablaufleitung, vorzugsweise an der Zulaufleitung, des Wärmetauschers, also vorzugsweise außerhalb des Speicherraumes, angeordnet sein.In the event that the temperature level in the buffer tank is not high enough to achieve the desired target temperature of the domestic water or not to achieve it in a desired short time, an electric auxiliary heater on the inlet line or outlet line, preferably on the inlet line, can be installed Heat exchanger, so preferably outside of the storage space, be arranged.

Beispielsweise kann als Verfahren zum Betrieb eines solchen Pufferspeichers an der Ablaufleitung die Temperatur - meist kontrolliert über einen Sensor - des Brauchwassers unter eine typische Dusch-Temperatur von 45 °C absinken, sei es, weil die Temperatur im Pufferspeicher bereits relativ niedrig ist oder weil aufgrund der hohen Entnahmemenge pro Zeiteinheit an Brauchwasser dieses auf dem Weg durch die Rohrschlange nicht schnell genug aufgeheizt werden kann auf die gewünschte Soll-Temperatur.For example, as a method for operating such a buffer tank on the drain line, the temperature of the domestic water - usually controlled by a sensor - can drop below a typical shower temperature of 45 ° C, either because the temperature in the buffer tank is already relatively low or because Due to the large amount of domestic water withdrawn per unit of time, it cannot be heated up quickly enough to the desired temperature on the way through the coil.

Bei einer solchen zu niedrig gemessenen Ist-Temperatur am Ablauf des Brauchwassers aus dem Pufferspeicher schaltet die Steuerung den elektrischen Zuheizer an der Zulaufleitung ein und steuert ihn so, dass die gewünschte Soll-Temperatur des Brauchwassers am Ablauf erreicht wird. Durch das Zuheizen am Zulauf wird vermieden, dass das Speicherfluid zusätzliche Wärme an die Rohrschlange abgibt und weiter abkühlt, und dadurch im Speicherfluid eine gewünschte Mindest-Temperatur, wie sie beispielsweise für das Betreiben der Fußbodenheizung des Gebäudes benötigt wird, unterschritten wird.If the actual temperature measured at the outlet of the domestic water from the buffer tank is too low, the control switches on the electrical auxiliary heater on the inlet line and controls it so that the desired target temperature of the domestic water is reached at the outlet. The additional heating at the inlet prevents the storage fluid from giving off additional heat to the pipe coil and cooling down further, and thereby falling below a desired minimum temperature in the storage fluid, as is required, for example, for operating the underfloor heating of the building.

Auch diese Temperatur des Speicherfluid wird vorzugsweise gemessen und bei der Steuerung des Zuheizers berücksichtigt, was beispielsweise durch teilweises Schließen eines Ventils, insbesondere eines Proportionalventils, an der Zulaufleitung oder Ablaufleitung möglich wäre.This temperature of the storage fluid is also preferably measured and taken into account in the control of the auxiliary heater, which would be possible, for example, by partially closing a valve, in particular a proportional valve, on the inlet line or outlet line.

Denn wenn die im Speicher-Fluid vorliegende Temperatur über der gewünschten Mindest-Temperatur liegt, kann auf diese Art und Weise die Durchflusszeit durch die Rohrschlange, also den Wärmetauscher, erhöht werden zulasten der Entnahmemenge pro Zeiteinheit an Brauchwasser und dadurch auf das elektrische Zuheizen verzichtet werden.Because if the temperature in the storage fluid is above the desired minimum temperature, the flow time through the coiled pipe, i.e. the heat exchanger, can be increased in this way at the expense of the amount of water withdrawn per unit of time, and electrical additional heating can therefore be dispensed with .

Erfindungsgemäß besteht ein solcher elektrischer Zuheizer dabei aus einem Induktions-Heizelement, welches die aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehende Zulaufleitung oder Ablaufleitung mittels Induktion aufheizen kann. Vorzugsweise ist dabei ein Abschnitt der Zulaufleitung oder der Ablaufleitung von einer elektrischen Spule umgeben - die gegebenenfalls aus Hochtemperaturleitern oder Supraleitern bestehen können -, die vorzugsweise jedoch keinen elektrisch leitenden Kontakt mit der Zulaufleitung oder Ablaufleitung besitzt, sondern vorzugsweise in einem geringen Abstand um diese herum angeordnet wird.According to the invention, such an electrical auxiliary heater consists of an induction heating element which can heat the supply line or drain line, which consists of an electrically conductive material, by means of induction. A section of the inlet line or the outlet line is preferably surrounded by an electrical coil - which may optionally consist of high-temperature conductors or superconductors - which, however, preferably has no electrically conductive contact with the inlet line or outlet line, but is preferably arranged at a small distance around them becomes.

Auf diese Art und Weise erwärmt sich das Material der Zulaufleitung oder Ablaufleitung, gegebenenfalls theoretisch bis zum rotglühenden Zustand, und heizt das hindurchfließende Brauchwasser sehr schnell auf.In this way, the material of the supply line or drain line is heated, possibly theoretically to a red-hot state, and very quickly heats the service water flowing through it.

Um eine kompakte Bauform des induktiven Zuheizers zu erzielen, besitzt die zu beheizende Zulaufleitung oder Ablaufleitung ebenfalls die Form einer Helix, wobei jedoch gerade Abschnitte, insbesondere in jeder Windung der Helix, vorhanden sind, um die herum die elektrische Spule besonders einfach angeordnet werden kann.In order to achieve a compact design of the inductive heater, the inlet line or outlet line to be heated also has the shape of a helix, but with straight sections, especially in each turn of the helix, around which the electrical coil can be arranged particularly easily.

Insbesondere kann das Innere der Zulaufleitung oder Ablaufleitung mit einer offenporigen Struktur aus einem ferromagnetischen Metall gefüllt sein, insbesondere einem Metallschaum, der entweder konventionell durch eingelegte elektrische Heizdrähte aufgeheizt werden kann, oder ebenfalls mittels elektrischer Induktion mittels einer um die Leitung herumgelegten Induktions-Spule.In particular, the inside of the supply line or drain line can be filled with an open-pore structure made of a ferromagnetic metal, in particular a metal foam, which can either be conventionally heated by inserted electrical heating wires, or also by means of electrical induction using an induction coil placed around the line.

Um die Wärmekapazität des Pufferspeichers zu vergrößern und insbesondere seine Wärmehaltefähigkeit zu verbessern, kann im Speicherraum zusätzlich ein Latent-Wärmespeicher-Medium vorhanden sein, welches in der Lage ist, über lange Zeit und nahezu verlustfrei Wärme zu speichern. Insbesondere werden hierfür sogenannte Phasen-Wechsel-Materialien (Phase-Change-Material = PCM) verwendet, die bei Durchlaufen einer definierten Temperaturschwelle ihren Phasenzustand ändern, sich beispielsweise verfestigen, und hierbei große Energiemengen aufnehmen. Für das hier vorherrschende Temperaturniveau zwischen 0 °C und 100 °C eignet sich beispielsweise Paraffin oder Natriumacetet-Trihydrat als ein solches Phasen-Wechsel-Material.In order to increase the heat capacity of the buffer store and in particular to improve its heat retention capacity, a latent heat storage medium can also be present in the storage space, which is able to store heat over a long period of time and with almost no loss. In particular, so-called phase change materials (PCM) are used for this purpose, which change their phase state when passing through a defined temperature threshold, for example solidify, and thereby absorb large amounts of energy. For the temperature level between 0 ° C. and 100 ° C. that prevails here, for example, paraffin or sodium acetate trihydrate is suitable as such a phase change material.

Je nach chemischer Beschaffenheit dieses Phasen-Wechsel-Materials kann es direkt in Kontakt mit dem Speicher-Fluid stehen und ohne eigene Umhüllung im Speicherraum eingebracht sein, oder es ist in einem geschlossenen Behälter aufgenommen, der jedoch in thermischen Kontakt mit dem Speicherfluid stehen muss und dann gegenüber dem Speicherfluid eine möglichst große Oberfläche aufweisen sollte.Depending on the chemical nature of this phase change material, it can be in direct contact with the storage fluid and placed in the storage space without its own casing, or it can be accommodated in a closed container which, however, must be in thermal contact with the storage fluid should then have the largest possible surface area compared to the storage fluid.

Hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen eines solchen Pufferspeichers müssen die Parameter des elektrischen Heizelementes im Inneren des Pufferspeichers, insbesondere dessen Feststoffanteil und/oder Porenanteil und/oder dessen Porengröße und/oder dessen Porenanordnung und/oder der Größe der kleinsten freien Querschnitte deren Porenverbindungen und/oder die Gestalt des Heizelementes und/oder die Größe des Heizelementes und/oder die Positionierung des Heizelementes im Speicherraum so festgelegt werden in Abhängigkeit von Parametern des Pufferspeichers, insbesondere dessen Abmessungen des freien Innenraumes und/oder Volumens und/oder der Anordnung von Zufuhröffnung und Ablauföffnung und/oder der Anordnung von Zulauföffnung und Ablauföffnung und/oder der Größe dieser Öffnungen und/oder den vorgesehenen Betriebsparametern des Pufferspeichers, dass für den jeweils vorgesehenen Anwendungsfall die Wärmekapazität und/oder die Wärmehaltefähigkeit und/oder die Temperaturänderungsgeschwindigkeit des Speicher-Fluids im Pufferspeicher optimiert ist. Eine solche Optimierung wird vorzugsweise mittels einer Computersimulation durchgeführt.With regard to the method for producing such a buffer store, the parameters of the electrical heating element in the interior of the buffer store, in particular its solids content and / or pore content and / or its pore size and / or its pore arrangement and / or the size of the smallest free cross-sections, their pore connections and / or the shape of the heating element and / or the size of the heating element and / or the positioning of the heating element in the storage space can be determined as a function of parameters of the buffer storage, in particular its dimensions of the free interior space and / or volume and / or the arrangement of supply opening and drain opening and / or the arrangement of the inlet opening and the outlet opening and / or the size of these openings and / or the intended operating parameters of the buffer storage that the heat capacity and / or the heat retention capacity and / or the rate of temperature change for the intended application t of the storage fluid in the buffer storage is optimized. Such an optimization is preferably carried out by means of a computer simulation.

Sofern das elektrische Heizelement eine offenporige Struktur in Form eines offenporigen Schaumes oder offenporigen Gitterwerkes ist, wird diese offenporige Struktur, insbesondere deren Tragstruktur, vorzugsweise in einem iterativen Herstellungsverfahren wie 3-D-Druck hergestellt. Gegebenenfalls kann auch direkt das offenkundige Heizelement ohne Tragstruktur auf diese Art und Weise hergestellt werden.If the electrical heating element is an open-pore structure in the form of an open-pore foam or open-pore latticework, this open-pore structure, in particular its supporting structure, is preferably produced in an iterative production process such as 3-D printing. If necessary, the obvious heating element can also be produced directly in this way without a support structure.

Die Beschichtung der Tragstruktur mit einem elektrisch leitenden Material kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, beispielsweise mittels galvanischer Beschichtung oder durch Abscheidung des Metalls aus der Gasphase (CVD) oder durch eintauchen der Tragstruktur mit dem so genannten Dip-Coating-Verfahren oder mittels eines anderen Verfahrens, welches eine homogene Oberflächenbeschichtung, insbesondere mit gleichbleibender Schichtdicke, bewirkt.
Ein Heiz Element mit einer großen Oberfläche, also Kontaktfläche zu einem umgebenden Medium, in Relation zu seinem Volumen kann jedoch auch auf andere Art und Weise, gegebenenfalls kostengünstiger als die bisher beschriebenen Verfahren, hergestellt werden:

  • Bei einem Verfahren wird das Heizelement durch Wickeln einer dreidimensional strukturierten Blechfolie hergestellt, insbesondere durch Wickeln einer gewellten Blechfolie um eine Wickelachse parallel zur Verlaufsrichtung der Erhöhungen oder Vertiefungen der gewellten Blechfolie. Der entstehende Wickel oder auch Wabenkörper genannt ist dann von der einen zur anderen Stirnseite entlang der durch die Wellung gebildeten Kanäle frei durchströmbar, bietet aber wegen des Kanal-Querschnitts bis herunter auf weniger als 1 mm2 eine hohe Oberfläche in Form der Kanalwände.
The support structure can be coated with an electrically conductive material in different ways, for example by means of galvanic coating or by deposition of the metal from the gas phase (CVD) or by immersing the support structure with the so-called dip-coating process or another Process which produces a homogeneous surface coating, in particular with a constant layer thickness.
A heating element with a large surface, i.e. contact area with a surrounding medium, in relation to its volume can, however, also be produced in other ways, possibly more cost-effectively than the previously described methods:
  • In one method, the heating element is produced by winding a three-dimensionally structured sheet metal foil, in particular by winding a corrugated sheet metal foil around a winding axis parallel to the direction of the elevations or depressions of the corrugated sheet metal foil. The resulting winding or also called honeycomb body can then be freely flowed through from one end to the other along the channels formed by the corrugation, but due to the channel cross-section it offers a high surface area in the form of the channel walls down to less than 1 mm 2 .

Bei einem anderen Verfahren wird das Heizelement durch Herstellen eines Gewirrs aus sehr langen, sehr dünnen Metall-Fasern mit vielen gegenseitigen Kontaktpunkten erzeugt, wobei die Metall-Fasern beispielsweise erzeugt werden durch Abhobeln von einem Metalldraht, der einen Querschnitt von mehreren mm2 besitzt, in dessen Längsrichtung.In another method, the heating element is produced by producing a tangle of very long, very thin metal fibers with many mutual contact points, the metal fibers being produced, for example, by planing a metal wire with a cross section of several mm 2 in its longitudinal direction.

Dieses Gewirr wird anschließend insbesondere verfestigt, insbesondere verklebt und/oder verschweißt und/oder in einem durchlässigen Gehäuse zusammengehalten.This tangle is then in particular solidified, in particular glued and / or welded and / or held together in a permeable housing.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

  • 1: einen erfindungsgemäßen Pufferspeicher im Vertikalschnitt
  • 2: den Pufferspeicher gemäß 1a im Horizontalschnitt geschnitten entlang der Linie II - II
Embodiments according to the invention are described in more detail below by way of example. Show it:
  • 1 : a buffer memory according to the invention in vertical section
  • 2 : the buffer according to 1a in horizontal section along the line II - II

Der Vertikalschnitt der 1 lässt die wesentlichen Elemente des Pufferspeichers 1 erkennen:

  • Wie jeder gattungsgemäße, bekannte Pufferspeicher besitzt auch dieser Pufferspeicher 1 zunächst eine - thermisch möglichst gut, beispielsweise mittels Vakuum wie in 2 angedeutet, isolierte - Hülle 2, die den Speicherraum 1* umschließt, in dem es eine Zufuhr-Öffnung 3 an einer tief liegenden, insbesondere der am tiefsten liegenden, Stelle des Speicherraumes 1* und eine Abfuhr-Öffnung 4 an einer hoch liegenden Stelle durch die Hülle 2 hindurch gibt zum Zuführen und Abführen von Speicher-Fluid 100 in den Speicherraum 1*, den Betrieb des Pufferspeichers 1 vorzugsweise vollständig mit dem Speicher-Fluid 100 gefüllt ist.
The vertical section of the 1 leaves the essential elements of the buffer memory 1 detect:
  • Like every generic, known buffer memory, this one also has a buffer memory 1 first one - thermally as good as possible, for example using a vacuum as in 2 indicated, insulated - shell 2 who have made the storage space 1* encloses in which there is a feed opening 3 at a low-lying, in particular the lowest-lying, point of the storage space 1* and a discharge opening 4th at a high point through the envelope 2 through there for supplying and removing storage fluid 100 in the storage room 1* , the operation of the buffer storage 1 preferably completely with the storage fluid 100 is filled.

Um die Oberfläche gering zu halten und eine vertikale Temperatur-Schichtung im Speicherraum 1' zu ermöglichen, ist der Pufferspeicher 1 in der Regel ein aufrechtstehender Zylinder mit abgerundetem oder gar kugelförmigem oberen und unteren Ende, dessen Höhe in der Vertikalen 10 deutlich größer ist als dessen Quererstreckung in einer der Querrichtung in 11.1, 11.2.In order to keep the surface small and a vertical temperature stratification in the storage space 1' to enable is the buffer storage 1 Usually an upright cylinder with a rounded or even spherical upper and lower end, the height of which is vertical 10 is significantly greater than its transverse extent in one of the transverse directions in 11.1 , 11.2 .

Wie ebenfalls bekannt, liegt in einer bestimmten Höhenlage - hier etwa auf halber Höhe - eine , insbesondere um die Vertikale 10 gewendelte, Helix aus einer Rohrleitung als Wärmetauscher 8 in dem Speicherraum 1*, deren Zulauf-Leitung 9a und Ablauf-Leitung 9b sich durch eine entsprechende Zulauf-Öffnung 8a und eine Ablauf-Öffnung 8b durch die Hülle 2 hindurch erstrecken, sodass das im Inneren der Rohrleitungsschlange 8 fließende, auf zuheizende Brauchwasser nicht im direkten Kontakt mit dem Speicher-Fluid 100 steht, sondern lediglich im thermischen Kontakt über das Material der Rohrleitung des Wärmetauschers 8.As is also known, at a certain altitude - here about halfway up - there is one, especially around the vertical 10 coiled, helix from a pipe as a heat exchanger 8th in the storage space 1* , their inlet pipe 9a and drain line 9b through a corresponding inlet opening 8a and a drain opening 8b through the shell 2 extend through it so that it is inside the pipe coil 8th flowing domestic water to be heated is not in direct contact with the storage fluid 100 is, but only in thermal contact via the material of the pipeline of the heat exchanger 8th .

Die erfindungsgemäßen Besonderheiten bestehen zum einen darin, dass die häufig in einem bekannten Pufferspeicher 1 im Abstand übereinander angeordneten, etwa horizontal liegenden, vertikal durchlässigen sogenannten Schichtplatten hier als elektrische, plattenförmige Heizelemente 5 ausgebildet sind, die elektrisch aufheizbar sind und vertikal ebenfalls für das Speicher-Fluid 100 durchlässig sind, jedoch eine sehr hohen Oberfläche im Vergleich zu ihrer Masse aufweisen.The peculiarities according to the invention consist on the one hand in the fact that they are often in a known buffer memory 1 vertically permeable, so-called layered plates arranged at a distance one above the other, lying approximately horizontally, here as electrical, plate-shaped heating elements 5 are formed, which can be electrically heated and also vertically for the storage fluid 100 are permeable, but have a very high surface area compared to their mass.

Diese plattenförmigen elektrischen Heizelemente, hier drei Stück übereinander, bestehen meist aus einer offenporigen Metallstruktur, insbesondere Metallschaum, und erstrecken sich im Wesentlichen über dem gesamten horizontalen Querschnitt des Speicherraumes 1*.These plate-shaped electrical heating elements, here three on top of one another, usually consist of an open-pored metal structure, in particular metal foam, and extend essentially over the entire horizontal cross section of the storage space 1* .

Sie können auf unterschiedliche Weise elektrisch aufgeheizt werden:

  • Entweder gemäß einer 1. Variante mittels der hier in den beiden oberen Platten dargestellten, in das elektrische Heizelement 5 eingelegten, elektrischen beheizbaren Heizdrähte 6, die insbesondere nur thermisch, aber nicht elektrisch leitend, mit der offenporigen Metallstruktur verbunden sind.
They can be heated electrically in different ways:
  • Either according to a first variant by means of the one shown here in the two upper plates, in the electrical heating element 5 inserted, electrically heated heating wires 6th which are connected to the open-pored metal structure in particular only thermally, but not electrically.

Oder gemäß einer 2. Variante, wie bei der untersten Platte dargestellt durch Beaufschlagen der den z.B. Metallschaum 5 randseitig , vorzugsweise nur an gegenüberliegenden Seiten, kontaktierenden elektrisch leitenden Kontaktstreifen 5a mit elektrischem Strom, der in elektrisch leitendem Kontakt einerseits mit dem z.B. Metallschaum steht, den er umgibt, und andererseits mit den elektrischen Stromanschlüssen 7a, 7b, die elektrisch isoliert durch die Hülle 2 von außen heran geführt sind.Or according to a second variant, as shown in the case of the bottom plate, by applying the metal foam, for example 5 On the edge, preferably only on opposite sides, electrically conductive contact strips making contact 5a with electrical current, which is in electrically conductive contact on the one hand with the metal foam, for example, which it surrounds, and on the other hand with the electrical power connections 7a , 7b that are electrically isolated by the shell 2 are brought in from the outside.

In einem Pufferspeicher 1 kann nur eine der beiden Varianten angewandt werden oder auch beide, wie beispielhaft in 1 dargestellt.In a buffer tank 1 only one of the two variants can be used or both, as exemplified in 1 shown.

Ferner ist anschließend an die Zulauf-Leitung 9a des Wärmetauschers 8 für das Brauchwasser ein elektrischer Zuheizer 13 angeordnet, hier in Form eines um eine Rohrleitungsstrecke der Zulauf-Leitung 9A herum, zumindest abschnittweise, angeordnete elektrische Spule 14 des Zuheizers 13, um die aus elektrisch leitfähigem und/oder magnetisierbarem Material bestehende Rohrleitungsstrecke mittels elektrischer Induktion aufzuheizen. Ersatzweise könnte auch eine im Inneren dieser Rohrleitungsstrecke angeordnete, durchströmbare Struktur aus elektrisch leitfähigem und/oder magnetisierbarem Material wie etwa ein Metallschaum auf diese Art und Weise mittels elektrischer Induktion aufgeheizt werden, sodass dann das Material der Zulauf-Leitung weder elektrisch noch magnetisch leitfähig sein muss. A.It is also connected to the inlet line 9a of the heat exchanger 8th an electric auxiliary heater for the domestic water 13 arranged, here in the form of a pipe section of the inlet line 9A around, at least in sections, arranged electrical coil 14th of the heater 13 in order to heat the pipe section consisting of electrically conductive and / or magnetizable material by means of electrical induction. Alternatively, a flow-through structure made of electrically conductive and / or magnetizable material, such as a metal foam, arranged in the interior of this pipeline section could also be heated in this way by means of electrical induction, so that the material of the supply line then does not have to be electrically or magnetically conductive . A.

Die Rohrleitungsstrecke kann zu diesem Zweck wie dargestellt gewendelt ausgeführt sein, vorzugsweise jedoch dabei mit geraden Abschnitten, um das Anbringen der elektrischen Spule zu erleichtern.For this purpose, the pipeline section can be designed to be coiled as shown, but preferably with straight sections in order to facilitate the attachment of the electrical coil.

Ferner ist im Speicherraum 1* Latent-Wärmespeicher-Material 15 angeordnet, vorzugsweise untergebracht in einem umgebenden Behälter 16 aus thermisch leitfähigem Material wie beispielsweise Blech, welches beim Aufheizen durch das umgebende Speicher-Fluid 100 durch einen Phasenübergang des Latent-Wärmespeicher-Materials eine hohe Menge an Wärme und über einen sehr langen Zeitraum speichern kann.Furthermore is in the storage space 1* Latent heat storage material 15th arranged, preferably housed in a surrounding container 16 made of thermally conductive material such as sheet metal, which is heated by the surrounding storage fluid 100 A phase transition of the latent heat storage material can store a large amount of heat and over a very long period of time.

Dieses Material 15 bzw. der Behälter 16 mit diesem Material 15 darin ist vorzugsweise im oberen Bereich, insbesondere in der oberen Hälfte des Speicherraumes 1*, insbesondere oberhalb des Wärmetauschers 8, angeordnet, während die elektrischen Heizelemente 5 in Form der Platten aus beispielsweise Metallschaum vorzugsweise in der unteren Hälfte des Speicherraumes 1*, vorzugsweise unter dem Wärmetauscher 8, angeordnet sind.This material 15th or the container 16 with this material 15th it is preferably in the upper area, in particular in the upper half of the storage space 1* , especially above the heat exchanger 8th , arranged while the electrical heating elements 5 in the form of plates made of, for example, metal foam, preferably in the lower half of the storage space 1* , preferably under the heat exchanger 8th , are arranged.

1b zeigt das unterste elektrische Heizelement 5 mit den beidseits angelegten Kontaktleisten 5a, b im Horizontalschnitt:

  • Dabei Ist ersichtlich, dass trotz des runden horizontalen Querschnitts der Hülle 2 die Platte 5 in der Aufsicht betrachtet nicht rund, sondern polygon, vorzugsweise quadratisch oder auch 6-eckig oder 8-eckig, ist, um den Verschnitt bei der Herstellung aus einer größeren Roh-Platte zu vermeiden angesichts der hohen Kosten der Herstellung dieses Materials.
1b shows the lowest electrical heating element 5 with the contact strips placed on both sides 5a , b in horizontal section:
  • It can be seen that despite the round horizontal cross-section of the shell 2 the plate 5 When viewed from above, it is not round, but polygonal, preferably square or also hexagonal or octagonal, in order to avoid the waste when producing from a larger raw board in view of the high costs of producing this material.

Um dabei eine Bypass-Strömung des Speicherfluid 100 vertikal an der Platte 5 vorbei zu vermeiden, die die Temperatur-Schichtung im Puffer-Speicher 1 beeinträchtigen würde, ist der Abstand zwischen dem äußeren Rand der Platte 5 und der umgebenden Hülle 2 durch insbesondere schräg von der Hülle 2 zur Platte 5 hin ansteigende Leitbleche 18 verschlossen.In order to achieve a bypass flow of the storage fluid 100 vertically on the plate 5 over to avoid the the temperature stratification in the buffer memory 1 would affect is the distance between the outer edge of the plate 5 and the surrounding envelope 2 by in particular at an angle from the shell 2 to the plate 5 rising baffles 18th locked.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
PufferspeicherBuffer storage
1*1*
SpeicherraumStorage space
22
HülleShell
33
Zufuhr-ÖffnungFeed opening
44th
Abfuhr-ÖffnungDischarge opening
55
elektrisches Heizelementelectric heating element
5a5a
elektrischer Kontaktstreifenelectrical contact strips
66th
elektrischer Heizdrahtelectric heating wire
7a, b7a, b
StromanschlussPower connection
88th
WärmetauscherHeat exchanger
8a8a
Zulauf-ÖffnungInlet opening
8b8b
Ablauf-ÖffnungDrain opening
9a9a
Zulauf-LeitungInlet pipe
9b9b
Ablauf-LeitungDrain line
1010
Vertikalevertical
1111
1. horizontale Querrichtung1. horizontal transverse direction
1212
2. horizontale Querrichtung2. horizontal transverse direction
1313
elektrischer Zuheizerelectric auxiliary heater
1414th
elektrische Spuleelectric coil
1515th
Latent-Wärmespeicher-Material, ParaffinLatent heat storage material, paraffin
1616
Behältercontainer
1717th
StachelplatteSpiked plate
17a, b17a, b
Nadelneedle
1818th
LeitblechBaffle
1919th
2020th
100100
Speicher-FluidStorage fluid

Claims (16)

Thermischer Pufferspeicher (1) zum Erwärmen eines in dessen Speicherraum (1*), befindlichen Speicher-Fluids (100) und Speichern von dessen Wärmeenergie, mit - einer den Speicherraum (1*) umgebenden, thermisch isolierten Hülle (2), - einer Zufuhr-Öffnung (3) und einer Abfuhr-Öffnung (4) für Speicher-Fluid (100) im Speicherraum (1*), - wenigstens einem elektrischen Heizelement (5) im Speicherraum (1*) zum Aufheizen des Speicher-Fluids, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des Heizelements (5) mindestens 100 m2/m3, besser mindestens 400 m2/m3, besser mindestens 800 m2/m3, beträgt. (Physikalische Eigenschaften)Thermal buffer storage (1) for heating a storage fluid (100) located in its storage space (1 *) and storing its thermal energy, with - a thermally insulated shell (2) surrounding the storage space (1 *), - a supply -Opening (3) and a discharge opening (4) for storage fluid (100) in the storage space (1 *), - at least one electrical heating element (5) in the storage space (1 *) for heating the storage fluid, characterized that the ratio of surface to volume of the heating element (5) is at least 100 m 2 / m 3 , better at least 400 m 2 / m 3 , better at least 800 m 2 / m 3 . (Physical Properties) Pufferspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das Heizelement (5) wenigstens teilweise aus Metall besteht und/oder - der Druckverlust bei Durchströmung des Heizelementes (5) mit dem Speicher-Fluid (100) bei einem Druck von 1,0 - 4,5 bar Überdruck und einer Strömungsstrecke von 5 cm unter 20 % beträgt, und/oder - der Wärmeleitwert des Heizelementes (5), insbesondere einschließlich der mit dem Speicher-Fluid (100) gefüllten Hohlräume, insbesondere mindestens 1,0 W/mK, besser mindestens 2,0 W/mK, besser mindestens 3,0 W/mK, beträgt, und/oder - das Heizelement (5) eine offenporige Struktur, insbesondere ein offenporiger Schaum ist, insbesondere mit einer Porenanzahl von mindestens 5, besser mindestens 10, besser mindestens 20 Pores per linear Inch (PPI). (1. Variante)Buffer storage after Claim 1 , characterized in that - the heating element (5) consists at least partially of metal and / or - the pressure loss when the storage fluid (100) flows through the heating element (5) at a pressure of 1.0-4.5 bar overpressure and a flow path of 5 cm is below 20%, and / or - the thermal conductivity of the heating element (5), in particular including the cavities filled with the storage fluid (100), in particular at least 1.0 W / mK, better at least 2, 0 W / mK, better at least 3.0 W / mK, and / or - the heating element (5) is an open-pore structure, in particular an open-pore foam, in particular with a number of pores of at least 5, better at least 10, better at least 20 Pores per linear inch (PPI). (1st variant) Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der offenporige Schaum, zumindest in einem Zwischenschritt während seiner Herstellung, aus einem elektrisch nicht leitenden Trägermaterial, insbesondere Kunststoff, insbesondere Polyurethan, besteht, dessen Oberfläche, insbesondere dessen gesamte Oberfläche, mit einem sehr gut thermisch leitfähigen und/oder elektrisch leitfähigen Beschichtungsmaterial, insbesondere Metall, insbesondere Kupfer, beschichtet ist, - insbesondere das nicht leitende Trägermaterial, insbesondere Kunststoff, nach dem Beschichten und vor dem Einsatz des offenporigen Schaumes entfernt wird, insbesondere durch Ausbrennen, - insbesondere die Schichtdicke des thermisch und/oder elektrisch leitfähigen Beschichtungsmaterials maximal 2,5 mm, besser maximal 2.0 mm, besser maximal 1.0 mm beträgt und/oder, - insbesondere die Schichtdicke des Beschichtungsmaterials minimal 200 µm, besser minimal 400 µm, besser minimal 600 µm, besser minimal 800 µm, beträgt, insbesondere bei einem Schaum mit 10 Pores per linear Inch (PPI).Buffer storage according to one of the preceding claims, characterized in that - the open-cell foam, at least in an intermediate step during its production, is made of an electrically non-conductive carrier material, in particular plastic, in particular polyurethane, whose surface, in particular its entire surface, is coated with a very good thermally conductive and / or electrically conductive coating material, in particular metal, in particular copper, - in particular the non-conductive carrier material, in particular plastic, according to the Coating and is removed before the use of the open-pored foam, in particular by burning out, - in particular the layer thickness of the thermally and / or electrically conductive coating material is a maximum of 2.5 mm, better a maximum of 2.0 mm, better a maximum of 1.0 mm and / or, - in particular the The layer thickness of the coating material is a minimum of 200 μm, better a minimum of 400 μm, better a minimum of 600 μm, better a minimum of 800 μm, in particular in the case of a foam with 10 pores per linear inch (PPI). Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die offenporige Struktur, insbesondere den offenporigen Schaum, elektrische Heizdrähte (6), insbesondere mit einer Dicke von mindestens 0,5 mm Durchmesser, eingebettet sind, die mit dem gut thermisch leitfähigen Beschichtungsmaterial der offenporigen Struktur thermisch leitend verbunden sind, vorzugsweise jedoch demgegenüber elektrisch isoliert sind. (2. Variante)Buffer memory according to one of the preceding claims, characterized in that electrical heating wires (6), in particular with a thickness of at least 0.5 mm diameter, are embedded in the open-pore structure, in particular the open-pore foam, which are coated with the highly thermally conductive coating material of open-pored structure are thermally conductively connected, but are preferably electrically insulated from it. (2nd variant) Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die offenporige Struktur aus einem, insbesondere gepressten, verklebten oder gesinterten, Block aus Metallpulver oder Metallspänen besteht, - wobei insbesondere das Metall ein Gemisch oder eine Legierung aus 60-90 %, besser 75-85 %, Nickel und/oder 10-40 %, besser 15-25 %, Chrom ist.Buffer storage according to one of the preceding claims, characterized in that - the open-pored structure consists of a, in particular pressed, glued or sintered, block of metal powder or metal chips, - in particular the metal is a mixture or an alloy of 60-90%, better 75 -85%, nickel and / or 10-40%, better 15-25%, is chromium. Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - an das elektrisch leitende Material, insbesondere das Beschichtungsmaterial, der offenporigen Struktur auf einander gegenüberliegenden Seiten, insbesondere in der Horizontalen einander gegenüberliegenden Seiten, ihrer größten Erstreckungsrichtung Stromanschlüsse (7a, b) angeordnet sind und/oder - mehrere benachbarte, insbesondere gemeinsam durch Strombeaufschlagung betriebene, Heizelemente (5), insbesondere offenporige Strukturen, durch beidseits darin eindringende Nadeln aus elektrischem leitfähigen Material elektrisch leitend miteinander verbunden sind. (Anordnung)Buffer memory according to one of the preceding claims, characterized in that - on the electrically conductive material, in particular the coating material, the open-pored structure on opposite sides, in particular horizontally opposite sides, their greatest direction of extent, power connections (7a, b) are arranged and / or - several adjacent heating elements (5), in particular jointly operated by the application of current, in particular open-pore structures, are connected to one another in an electrically conductive manner by needles made of electrically conductive material penetrating into them on both sides. (Arrangement) Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Heizelement (5) als Platte (5) ausgebildet ist und diese sich in etwa horizontaler Richtung über mindestens 70 %, besser mindestens 80 %, besser mindestens 90 %, besser mindestens 95 %, besser mindestens 98 % des freien inneren horizontalen Querschnittes des Speicherraumes (1*) erstreckt, - insbesondere die Platte (5) aus mehreren aufeinander liegenden Teil-Platten (5a, b) besteht, zwischen denen eine Stachelplatte (17) aus gut elektrisch leitfähigem Material angeordnet ist, die sowohl in die darüberliegende als auch die darunterliegende Teil-Platte (5a, b) sich hinein erstreckende Nadeln (17a, b) aufweist, die an der insbesondere gitterförmigen Stachelplatte (17) befestigt sind und/oder - das Heizelement (5) elektrisch isoliert gegenüber der Hülle (2) befestigt ist. (Brauchwasser-Zuheizung)Buffer storage according to one of the preceding claims, characterized in that - the heating element (5) is designed as a plate (5) and this extends in an approximately horizontal direction over at least 70%, better at least 80%, better at least 90%, better at least 95% , better at least 98% of the free inner horizontal cross-section of the storage space (1 *) extends, - in particular the plate (5) consists of several sub-plates (5a, b) lying on top of one another, between which a spiked plate (17) of good electrically conductive Material is arranged which has needles (17a, b) extending into both the overlying and the underlying partial plate (5a, b) which are attached to the, in particular, lattice-shaped spiked plate (17) and / or - the heating element ( 5) is attached electrically isolated from the shell (2). (Domestic hot water auxiliary heating) Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - im Speicherraum (1*) ein Wärmetauscher (8), insbesondere ein wendelförmiger Rohrleitungs-Abschnitt (8), angeordnet ist mit Zulauföffnung (8a) und Ablauföffnung (8b) auf der Außenseite der Hülle (2), - außerhalb der Hülle (2) an der Zulaufleitung (9a) oder der Ablaufleitung (9b) zur Zulauföffnung bzw. Ablauföffnung ein elektrischer Zuheizer (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der elektrische Zuheizer (13) nach dem Induktions-Prinzip arbeitet und die aus Metall bestehende Ablaufleitung (9b) oder bevorzugt die Zulaufleitung (9a) aufheizt, - insbesondere indem ein Abschnitt der Zulaufleitung (9a) oder Ablaufleitung (9b) von einer elektrischen Spule (14), insbesondere elektrisch isoliert und/oder beabstandet, umgeben ist.Buffer storage according to one of the preceding claims, wherein - in the storage space (1 *) a heat exchanger (8), in particular a helical pipe section (8), is arranged with an inlet opening (8a) and an outlet opening (8b) on the outside of the shell (2) - an electric auxiliary heater (13) is arranged outside the casing (2) on the inlet line (9a) or the outlet line (9b) to the inlet opening or outlet opening, characterized in that - the electric auxiliary heater (13) after the induction The principle works and the metal drain line (9b) or preferably the supply line (9a) heats up, in particular by isolating and / or spacing a section of the supply line (9a) or drain line (9b) from an electrical coil (14), in particular electrically , is surrounded. Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die zu beheizende Zulaufleitung (9a) oder Ablaufleitung (9b) als Helix ausgebildet ist, - insbesondere jede Windung der Helix zwei gerade, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende, Abschnitte aufweist, um die herum die elektrische Spule (14) des Induktions-Heizers (13) angeordnet ist. (Latent-Wärmespeicher-Material)Buffer storage according to one of the preceding claims, characterized in that - the inlet line (9a) or outlet line (9b) to be heated is designed as a helix, - in particular each turn of the helix has two straight, preferably parallel to one another, sections around which the electrical coil (14) of the induction heater (13) is arranged. (Latent heat storage material) Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - im Speicherraum ein Latent-Wärmespeicher-Medium (15) enthalten ist, - insbesondere ein Phasen-Wechsel-Material (PCM), welches bei Durchlaufen einer definierten Temperaturschwelle den Phasenzustand unter Energieaufnahme oder Energieabgabe ändert, insbesondere Paraffin (15).Buffer storage according to one of the preceding claims, characterized in that - a latent heat storage medium (15) is contained in the storage space, - in particular a phase change material (PCM) which, when passing through a defined temperature threshold, the phase state with energy absorption or energy release changes, especially paraffin (15). Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Latent-Wärmespeicher-Material (15) - entweder direkt in Kontakt mit dem Speicher-Fluid (100) steht, - oder in einem geschlossenen Behälter (16) aufgenommen ist, der in thermischem Kontakt sowohl mit dem Speicher-Fluid (100) als auch mit dem Latent-Wärmespeicher-Material (15) steht.Buffer storage according to one of the preceding claims, characterized in that the latent heat storage material (15) - is either in direct contact with the storage fluid (100), - or is held in a closed container (16) which is thermally Contact with both the storage fluid (100) as well as with the latent heat storage material (15). Verfahren zum Herstellen eines Pufferspeichers, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - Parameter des Heizelementes (5), insbesondere Feststoffanteil und/oder Poren-Anteil und/oder Porengröße und/oder Porenanordnung und/oder Größe der Poren-Verbindungen und/oder Gestalt des Heizelementes (5) und/oder Größe des Heizelementes (5), in Abhängigkeit von Parametern des Pufferspeichers (1), insbesondere dessen Abmessungen und/oder Volumen oder und/oder Anordnung von Zulauf und Ablauf und/oder Größe von Zulauf und Ablauf und/oder vorgesehenen Betriebsparametern des Pufferspeichers (1) festgelegt werden, - insbesondere optimiert mittels einer Computersimulation.A method for producing a buffer store, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that - parameters of the heating element (5), in particular solid content and / or pore content and / or pore size and / or pore arrangement and / or size of the pore connections and / or shape of the heating element (5) and / or size of the heating element (5), depending on parameters of the buffer storage (1), in particular its dimensions and / or volume and / or arrangement of inlet and outlet and / or size of inlet and the sequence and / or the intended operating parameters of the buffer memory (1) are defined, in particular optimized by means of a computer simulation. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass - das Heizelement (5) selbst oder dessen elektrisch nicht leitende Tragstruktur, sofern vorhanden, in einem iterativen Herstellungsverfahren hergestellt wird, - insbesondere entsprechend den ermittelten optimalen Parametern für das Heizelement (5), - insbesondere die Tragstruktur z.B. - galvanisch mit einer Oberflächenbeschichtung aus Metall versehen wird - mittels CVD mit einer Oberflächenbeschichtung aus Metall versehen wird, - mittels Dip-Coating mit einer Oberflächenbeschichtung aus Metall versehen wird, - oder mittels eines anderen Verfahrens, welches eine homogene Oberflächenbeschichtung, insbesondere mit gleichbleibender Schichtdicke, bewirkt.Procedure according to Claim 12 , characterized in that - the heating element (5) itself or its electrically non-conductive support structure, if present, is produced in an iterative manufacturing process, - in particular according to the determined optimal parameters for the heating element (5), - in particular the support structure, e.g. galvanically is provided with a surface coating of metal - is provided with a surface coating of metal by means of CVD, - is provided with a surface coating of metal by means of dip-coating, - or by means of another method which produces a homogeneous surface coating, in particular with a constant layer thickness. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (5) durch Wickeln einer dreidimensional strukturierten Blechfolie hergestellt wird, insbesondere durch Wickeln einer gewellten Blechfolie um eine Wickelachse, parallel zur Verlaufsrichtung der Erhöhungen oder Vertiefungen der gewellten Blechfolie liegt.Procedure according to Claim 12 , characterized in that the heating element (5) is produced by winding a three-dimensionally structured sheet metal foil, in particular by winding a corrugated sheet metal foil around a winding axis, parallel to the direction of the elevations or depressions of the corrugated sheet metal foil. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (5) durch Herstellen eines Gewirrs aus sehr langen, sehr dünnen Metall-Fasern mit vielen gegenseitigen Kontaktpunkten erzeugt wird, welches insbesondere anschließend verfestigt, insbesondere verklebt oder verschweißt und/oder in einem durchlässigen Gehäuse zusammengehalten wird.Procedure according to Claim 12 , characterized in that the heating element (5) is produced by making a tangle of very long, very thin metal fibers with many mutual contact points, which is then especially solidified, especially glued or welded and / or held together in a permeable housing. Verfahren zum Betreiben eines Pufferspeichers, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass) bei zu geringer Ist-Temperatur des Brauchwassers an der Ablauf-Öffnung (8b) oder Ablauf-Leitung (9b) aus dem Pufferspeicher (1) - entweder ein Zuheizer, insbesondere ein elektrisch betriebener Zuheizer (13) an der Brauchwasser-Leitung, insbesondere an der Zulauf-Leitung (9a) so aktiviert wird, dass die gewünschte Soll-Temperatur des Brauchwassers in der Ablauf-Leitung (9b) erreicht und gehalten wird, - oder ein Verringern des Brauchwasser-Durchflusses pro Zeiteinheit vollzogen wird, insbesondere durch teilweises Schließen eines Ventils an der Zulaufleitung (9a) oder Ablaufleitung (9b), solange die Temperatur des Speicherfluids (100) oberhalb einer vorgegebenen Mindest-Temperatur liegt.Method for operating a buffer memory, in particular according to one of the preceding Claims 8 - 11 , characterized in that) if the actual temperature of the domestic water at the drain opening (8b) or drain line (9b) from the buffer tank (1) - either an auxiliary heater, in particular an electrically operated auxiliary heater (13) on the Domestic water line, in particular on the inlet line (9a), is activated in such a way that the desired target temperature of the domestic water in the drain line (9b) is reached and maintained, - or the domestic water flow rate is reduced per unit of time in particular by partially closing a valve on the inlet line (9a) or outlet line (9b), as long as the temperature of the storage fluid (100) is above a predetermined minimum temperature.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4043811A1 (en) * 2021-02-16 2022-08-17 Vaillant GmbH Method and arrangement for for the catalytic conversion of hydrogen emerging from a heating device
CN114923357A (en) * 2022-02-22 2022-08-19 上海格熵航天科技有限公司 Design method for normal-temperature loop heat pipe working medium filling amount and reservoir volume

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202011003667U1 (en) * 2011-03-08 2011-06-09 Noll, Thomas, Dr., 85110 Buffer memory for receiving liquid medium, water supply system with such a buffer memory and buffer storage device with at least one buffer memory
DE102012109570A1 (en) * 2011-10-25 2013-04-25 Dietmar Stampfer Domestic water heating apparatus of warm water supply system used in solar plant, has circulation line which is in thermal contact with feed line provided between water heat exchanger and buffer memory
EP2718634B1 (en) * 2011-06-09 2015-07-22 Ganz, Renate Device and method for heating a medium

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202011003667U1 (en) * 2011-03-08 2011-06-09 Noll, Thomas, Dr., 85110 Buffer memory for receiving liquid medium, water supply system with such a buffer memory and buffer storage device with at least one buffer memory
EP2718634B1 (en) * 2011-06-09 2015-07-22 Ganz, Renate Device and method for heating a medium
DE102012109570A1 (en) * 2011-10-25 2013-04-25 Dietmar Stampfer Domestic water heating apparatus of warm water supply system used in solar plant, has circulation line which is in thermal contact with feed line provided between water heat exchanger and buffer memory

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4043811A1 (en) * 2021-02-16 2022-08-17 Vaillant GmbH Method and arrangement for for the catalytic conversion of hydrogen emerging from a heating device
CN114923357A (en) * 2022-02-22 2022-08-19 上海格熵航天科技有限公司 Design method for normal-temperature loop heat pipe working medium filling amount and reservoir volume

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