"Elektrische Speicherheizung" Die Erfindung betrifft eine elektrische
Speicherheizung, welche einen Behälter aufweist, in dem ein Heizelement oder mehrere
Heizelemente angeordnet ist bzw. sind, das bzw. die von einem aufheizbaren Stoff
umgeben ist bzw. sind, welcher seine Wärme über einen Wärmeaustauscher auf ein mit
Flüssigkeit gefülltes Umlaufsystem überträgt. Es ist bekannt, aus in den Schwachlastzeiten
(Nachtzeit) entnommenem Strom Wärme für die Beheizung von Räu@?en zu speichern.
Die Speicherung erfolgt dabei in keramischen oder gußeisernen Wärmespeichern, durch
die dann mittels eines Umlaufsystems Luft aufgeheizt wird, die ihre Wärme an Raumheizkörper
abgibt., Derartige Wärmespeicher benötigen jedoch je nach der zu speichernden Wärmemenge
entaprechende Mengen Speichermaterial mit großen Wärme aufnehmenden und abgebenden
Flächen und relativ geringer Wandstärke, so daß eich Wärmespeicher großer kostspieliger
Bauform ergeben.
Weiterhin ist eine elektrische Speicherheizung
bekannt geworden, bei welcher das elektrische Heizelement von einer Ölfüllung umgeben
ist, die in den Speicherzeiten aufgeheizt wird. Die Ölfüllung befindet sich in einem
besonderen Gehäuse. Die Temperatur der Ölfüllung wird auf ein Umlaufsystem übertragen,
und zwar mittels eines Wärmeaustauschers. Dieses Umlaufsystem ist unmittelbar an
angeschlossen. Der Nachteil dieser bekannten Ausführungsart beteht darin, daß durch
den unmittelbaren Anschluß der Temperaturschwankungen auftreten, und zwar ist bei
voll aufgeladenem Speicher die Temperatur der einzelnen Heizkörper vergleichsweise
hoch, während sie bei teilentleertem Speicher entsprechend absinkt. Eine Anpassung
an den jeweiligen Wärmebedarf ist somit nicht. möglich.. Ein weiterer Nachteil besteht
darin, daß die An-Ordnung vergleichsweise aufwendig ist, insbesondere in bezug auf
die Größenabmessungen® Von diesem, Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, Wärmespeicher zu schaffen, welche kleine Baufora und. hohe
Leistung aufweisen, sowie leicht an bestehende Reizanlagen angeschlossen werden
kennen und eire genaue Temperaturregelung des Keizgswasserkreislaufes ermögliche.
GQmäß der EL'giUdung Iiird die s dadurch erreicht, daß in das die Speicherwärno
aufnehmende Umlaufsystem ein Wärmetauscher in ein
die Wärme an die
Raumheizkörper
Umlaufsystem eingeschaltet
ist. Auf diese Weise ergibt sich ein
geschlossenes abschaltbares Umlaufsystem für den Wärmespeicher. Dadurch, daß das
Umlaufsystem gemäß dem Vorschlage der Erfindung über einen zusätzlichen Wärmeaustauscher
an den eigentlichen Heizkreislauf angeschlossen ist, ergibt sich eine vollständige
Trennung. Diese Ausführung-gestattet daher einen nachträglichen Anbau an bestehende
Heizanlagen, wobei die Vor- und Rückläufe des Heizungskreislaufes statt bisher an
den Heizungskessel, nunmehr an den Wärmeaustauscher des Umlaufsystems angeschlossen
sind. Weiterhin ist eine genaue Temperaturregelung des Heizungswasserkreislaufes
möglich, und zwar über die gesamte Heizzeit hinweg, so daß eine Anpassung an den
jeweiligen Wärmebedarf durchzuführen ist. In diesem Zusammenhang sei noch darauf
hingewiesen, daß.der Gegenstand der Erfindung mit vergleichsweise hohen Temperaturen
arbeitet, und zwar mit-Speichertemperaturen von 500 -6000, so daß kleine kompaA
Baueinheiten völlig ausreichen, um den Bedarf zu decken. Als besonders geeignet
für die Speicherung größerer Wärmemengen hat sich ein Salzgemisch NaOH + NaN03 erwiesen,
welches zuzüglich der Ausnutzung der Schmelzwärme ein Speichervermögen von 126 kcal/kg
hat. Die Anordnung nach der Erfindung wird vorzugsweise so ausgeführt, daß das Umlaufsystem
nur im Bereich des Wärmespeichers oder bis wenig darüber mit Flüssigkeit (Wasser)
gefüllt ist. Dadurch wird erreicht, daß der bei der hohen' Temperatur nach Aufheizung
des Wärmespeichers entstehende Wasserdampf sich im Umlaufsystem oberhalb der Wasserfüllung
ohne Gefahr sammeln und seine Wärme an die den Wärmetauscher und die Raumheizkörper
durchströmende Flüssigkeit abgeben kann.-
Durch Anordnung einer
Umwälzpumpe, deren Motor durch einen von der Temperatur der Speicherfüllung, der
Umlaufflüssigkeit oder des Wasserdampfes beeinflußten Thermostaten nach beendeter
Dampfbildung 'eingeschdtet wird, erfolgt dann eine Umwälzung der Flüssigkeit, um
die noch für die Raumheizung nutzbare Wärme zu übertragen. Die Wärmeübertragung
vom Wärmespeicher an das Umlaufsystem er-
folgt nach einem weite@k@`f Erfindung mittels Rohren größerer
Querschnitte, die zur Erzielung einer größtmöglichen Wärme-Übertragung von Verdrängerkörpern
durchsetzt werden. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Ausgleichgefäß
im Umlaufsystem hinter dem Wärmetauscher angeordnet. Ferner ist der Wärmespeicher
am oberen Ende mit einem Luft- oder Gasausgleichsgefäßverbunden, um die Dehnungsschwankungen
der Wärmespeicherfüllung abzufangen. Mittels eines im Umlaufsystem des Wärmespeichers
angeordneten, thermostatisch gesteuerten Regelorgans wird die dem Wärmetauscher
zugeführte Wasserdampfmenge'bzw. die Umlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit
des Wärmespeicher-Umlaufsystems und damit die Wärmezufuhr zu dem Umlaufsystem der
Raumheizkörper geregelt.
Der Wärmespeicher besteht erfindungsgemäß aus
einer Batterie von Einzelspeichern, die in einer dem Wärmebedarf entsprechenden
Anzahl
aneinandergefügt sind und in einem wärmeisolierten Behälter angeordnet sind. "Electrical storage heater" The invention relates to an electrical storage heater which has a container in which a heating element or a plurality of heating elements is or are arranged, which is or are surrounded by a heatable substance which absorbs its heat via a heat exchanger a fluid-filled circulating system transmits. It is known to store heat for the heating of rooms from the electricity taken during the off-peak times (night time). The storage takes place in ceramic or cast iron heat accumulators, through which air is then heated up by means of a circulation system, which gives off its heat to room heating elements. However, depending on the amount of heat to be stored, such heat accumulators require corresponding amounts of storage material with large heat-absorbing and emitting surfaces and relatively low wall thickness, so that calibrated heat storage results in a large, costly design. Furthermore, an electrical storage heater has become known in which the electrical heating element is surrounded by an oil filling that is heated during the storage times. The oil filling is in a special housing. The temperature of the oil filling is transferred to a circulation system by means of a heat exchanger. This circulation system is directly connected to. The disadvantage of this known embodiment is that the temperature fluctuations occur due to the direct connection, namely when the memory is fully charged, the temperature of the individual radiators is comparatively high, while it drops accordingly when the memory is partially empty. An adjustment to the respective heat demand is therefore not possible. possible .. Another disadvantage is that the arrangement is comparatively expensive, especially with regard to the size dimensions. have high performance, know how to be easily connected to existing stimulation systems and enable precise temperature control of the sterilization water circuit. GQmäß the EL'giUdung IIIrd reached s characterized in that in the receiving Speicherwärno the circulation system, a heat exchanger in a heat to the space heater The circulation system is switched on. This results in a closed, disconnectable circulating system for the heat accumulator. The fact that the circulation system according to the proposal of the invention is connected to the actual heating circuit via an additional heat exchanger results in complete separation. This design therefore permits subsequent attachment to existing heating systems, with the supply and return lines of the heating circuit now being connected to the heat exchanger of the circulation system instead of to the heating boiler. Furthermore, an exact temperature control of the heating water circuit is possible, namely over the entire heating time, so that an adjustment to the respective heat requirement is to be carried out. In this context it should be pointed out that the subject of the invention works with comparatively high temperatures, namely with storage temperatures of 500-6000, so that small compact units are completely sufficient to meet the demand. A salt mixture NaOH + NaN03 has proven to be particularly suitable for storing larger amounts of heat, which, in addition to utilizing the heat of fusion, has a storage capacity of 126 kcal / kg. The arrangement according to the invention is preferably designed in such a way that the circulation system is filled with liquid (water) only in the area of the heat accumulator or to a little above it. This ensures that the water vapor generated at the high 'temperature after the heat storage tank has been heated up can collect in the circulation system above the water filling without danger and can give off its heat to the liquid flowing through the heat exchanger and the space heater A thermostat influenced by the temperature of the storage tank, the circulating liquid or the water vapor is switched on after the formation of steam has ended, the liquid is then circulated in order to transfer the heat that can still be used for heating the room. The heat transfer from the heat accumulator to the circulation system follows after a wide @ k @ `f invention by means of pipes larger
Cross-sections through which displacement bodies penetrate to achieve the greatest possible heat transfer. According to a further embodiment of the invention, the expansion tank is arranged in the circulation system behind the heat exchanger. Furthermore, the upper end of the heat accumulator is connected to an air or gas expansion vessel in order to absorb the expansion fluctuations of the heat accumulator filling. By means of a thermostatically controlled regulating element arranged in the circulation system of the heat accumulator, the amount of water vapor supplied to the heat exchanger is controlled. the circulation speed of the liquid of the heat storage circulation system and thus the heat supply to the circulation system of the space heater is regulated. According to the invention, the heat accumulator consists of a battery of individual accumulators which are joined together in a number corresponding to the heat requirement and are arranged in a heat-insulated container.
Die Wärmeis&ierung dieses Behälters besteht nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung aus Glas- oder Mineralwolle, die vön flüssigkeitsgekühlten
Wänden oder Rohren durchsetzt ist, wobei die erwärmte Kühlflüssigkeit an die Rücklaufleitung
des Umlaufsystems angeschlossen ist. Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise
veranschaulicht. Fig. '! ist eine Vorderansicht eines gemäß der Erfindung ausgebildeten
Wärmespeichers in teilweise senkrechtem Schnitt, Fig. 2 , 3 und 4 sind. weitere
Ausführungsformen in Vord.eransieht, Fig. 5 zeigt eine Batterie von Einzelwärmespeichern
in einem wärmeisolierten Behälter, Fig. 6 ist ebenfalls eine weitere Ausführungsform
in senkrechtem Schnitt und Fig. 7 ein waagerechter Schnitt nach Fig. 6, Fig. S ein
senkrechter Schnitt. nach Fig® 6. Der in Figa 1 mit 1 bezeichnete Wärmeepeicherbeh,ter
mit einer #'ah® von etwa 800 am, einer Breite von 150 mm und einer-Tiefe
von 45Q mm besteht aus einem Tiefziehbleöh mit
etwa. 1,5 mm Wandstärke.
Als Wärm:espeicherstoff wird ein Salzgemisch verwendet, das bis etwa 50 mm unterhalb
des Deckels 2 eingefüllt ist. Mit dem-Behälter 1 ist oben ein als Faltenbalg ausgebildetes
Luft- oder Gasausgleichsgefäß 3 verbunden, um die Dehnungsschwankungen des Salzgemisches
aufzunehmen. In den Behälter 1 werden gelochte Versteifungsbleche eingeschweißt,
um den Kristalldruck des erstarrenden Salzgemisches abzufangen. Der so ausgebildete
Behälter faßt ein Salzgemisch von etwa 95 g. Um das Salzgemisch in etwa 8 Stunden
vom 1000 C auf 4800 C aufzuheizen, sind mit einem Tiefziehblech ummantelte
haarnadelförmige Heizelemehte 4 im Salzgemisch angeordnet. Der Behälter 1 wird.von
dicht mit Boden und Decke verbundenen Rohren 5 großen Durchmessers durchsetzt, um
eine große Wärmeübertragun.gsfläche zu schaffen. An die Rohre 5 ist ein Umlauf-
system 6 angeschlossen. Die mit Wasser gefüllten Rohre 5 wer-
don von Verdrängerkörpern ? durchsetzt.
In das Umlaufsystem 6 ist ein Wärmetauscher 8 geschaltet,
d@r durch doo Vorlaufleitung 9 und Rücklaufleitung 10 mit den
nicht dcxgostellten Raumheizkörpern verbunden ist.
Das fwlaßystam 6 ist durch eine Rohrleitung 11 mit einem
das Plüseigkeitaniveau bestimmenden-Ausgleichgefäß 1 2 ver-
bunden. Das Flüssigkeitaniveau wird so hoch gehalten, daß
die Flüssigkeit vor dem Aufheizen des Wärmespeichers die Rohre
5 vollständig füllt. Dadurch bilden die Rohrleitungen oberhalb der Decke 2 des Wärmespeichers
1 Dampf#ammelräume für den in den Rohren 5 nach dem Aufheizen entstehenden Wasserdampf.
Der Wasserdampf gibt seine Wärme im Wärmetauscher 8 -an das Umlaufsystem 9, 10 für
die Raumheizkörper ab. Das Kondensat fließt den Rohren 5 unten wieder zu. In der
Dampfleitung zum Wärmetauscher 8 ist ein Regelorgan 13 angeordnet, das thermostatisch
gesteuert wird, um der Warmwasserumlaufleitung 9, 10 die von der Außentemperatur
abhängige Wärmemenge zuzuführen. Die Dampferzeugung unterliegt einer Selbstregelung,
die bewirkt, daß Dampf nur in dem Maße erzeugt wird als vom Wärmetauscher abgenommen
werden kann. Je größer der Staudruck in der Dämpfleitung ist,.um@so mehr wird durch
den in den Rohren 5 herrschenden Dampfdruck das Wasser aus diesen zurück in das
Ausgleichsgefäß 1 2 gedrückt. Die Dampferzeugung hört auf, sobald die Rohre 5 kein
Wasser mehr enthalten. Sie setzt erst dann wieder ein, wenn der Staudruck in der
Dampfsammelleitung und der Dampfdruck in der Dampferzeugungseinrichtung gesunken
neut
sind und dadurch Wasser eraus dem Ausgleichsgefäß in
die
Dampferzeugungseinrichtung einströmen kann und die Rohre sich wieder mit Wasser
füllen. Wenn die Speicherwärme soweit abgesunken ist, daß kein Dampf
mehr
erzeugt wird, kann noch restliche Wärme dem Wärmespeicher dadurch entnommen werden,
daß mittels einer in einer Umführungs= leitung 14 angeordneten Umwälzpumpe 15 das
Wasser in dem Rohr-. System 6 umgewälzt wird. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform
ist der Ausgleichbehälter 12 in dem Umlaufsystem 6 hinter dem Wärmetauscher 8 angeordnet,
derart, daß das Kondensat aus einem Auslauf 26 unmittelbar in den Ausgleichbehälter
fließt. Der Ausgleichbehälter ist durch die von dem Auslauf 26 durchsetzte Deckenöffnung
größeren Durchmessers mit der Außenluft verbunden. Bei der in Figo 3 dargestellten
Ausführungsform ist das Umlaufsystem 6 des Wärmespeichers 1 mit einem an dem Wärmespeicher
befestigten, die Wärme aufnehmenden Wasserbehälter 16 verbunden. Die Wärme wird
dabei durch mehrere nebeneinander angeordnete Kühlerbleche 17 übertragen, die wärmeleitend
mit dem Boden des Wärmespeichers verbunden sind. Bei der Ausführungsform nach Fig.
4 ist der Wärmespeicher 1 von dem Dampferzeugungsraum 18 umgeben. Die Einzelwärmespeicher
1 sind, wie in Fig. 5 dargästellt, in einem gemeinsamen Dampferzeugungsbehälter
18 angeordnet, dessen Wandung mit einer Wärmeisolierung 19 aus Glas- oder Mineralwolle
versehen ist. Die Wärmeisolierung wird von einer Flüssigkeitskühlwand 20 durchsetzt.
Die erwärmte Flüssigkeit ist mit der Riieklaufleitung des Umlaufsystems.verbunden.
Bei
der in Figo 6, 7 und 8 dargestellten Ausführungsform ist der kreisrund ausgebildete
Wärmespeicher 1 ebenfalls in einem Dämpferzeugungsbehälter 21 angeordnet. Der so
gebildete Ringraum ist über einen Dampfabscheider 22 mit einem Ausgleichsgefäß 23
verbunden. In. dem Dampferzeugungsbehälter 21 bzw. dessen Ringraum sind parallel
geschaltete Rohrwindungen (Sondensationsrohrwindungen) 24 angeordnet, deren Enden
in Steigrohre 25 und 2'7 münden. Das Steigrohr 25 ist am oberen Ende über einen
Dampfabscheider 28 mit der Vorlaufleitung 29, das Steigrohr 2? am unteren Ende mit
der Rücklaufleitung 30 verbunden. Vorlaufleitung-29 und Rücklaufleitung 30 sind
ihrerseits mit den nicht dargestellten Raumheizkörpern verbunden. Der nach Aufheizung
des Wärmespeichers 1 in dem Ringraum 21 sich bildende Dampf drückt das Wasser über
den Dampfabscheider 22 in das Ausgleichsgefäß 23 solange, bis sich nach genügender
Wärmeabgabe des Wärmespeichers 1 wieder das vom Auagleichabehälter 23 bestimmte
Flüssigkeitsniveau bildet. Eine in das Umlaufsystem 30, 2?, 24, 25, 28 und 29 der
Raumheizkörper geschaltete thermostatiseh gesteuerte Pumpe 31 dient dem Zwangsumlauf
des Wassern in dem Umlaufsystem.According to a further feature of the invention, the heating of this container consists of glass or mineral wool through which liquid-cooled walls or pipes pass, the heated cooling liquid being connected to the return line of the circulation system. The invention is illustrated in the drawings, for example. Fig. '! is a front view of a heat accumulator formed according to the invention in partial vertical section, FIGS. 2, 3 and 4 are. further embodiments in front view, Fig. 5 shows a battery of individual heat accumulators in a thermally insulated container, Fig. 6 is also a further embodiment in vertical section and Fig. 7 is a horizontal section according to Fig. 6, Fig. 5 is a vertical section. according to Fig® 6. The in Figa 1 with 1 designated heat storage tank with a # 'ah® of about 800 am, a width of 150 mm and a depth of 45Q mm consists of a deep-drawing sheet with about. 1.5 mm wall thickness. A salt mixture that is filled up to about 50 mm below the cover 2 is used as a heat storage material. At the top of the container 1, an air or gas equalization vessel 3 designed as a bellows is connected in order to absorb the expansion fluctuations of the salt mixture. Perforated stiffening plates are welded into the container 1 in order to absorb the crystal pressure of the solidifying salt mixture. The container formed in this way holds a salt mixture of about 95 g. In order to heat the salt mixture from 1000 C to 4800 C in about 8 hours, hairpin-shaped heating elements 4 covered with a deep-drawn sheet are arranged in the salt mixture. The container 1 is penetrated by pipes 5 of large diameter, which are tightly connected to the floor and ceiling, in order to create a large heat transfer surface. To the tubes 5 is a circulation system 6 connected. The pipes 5 filled with water are
don of displacement bodies? interspersed.
A heat exchanger 8 is connected to the circulation system 6,
d @ r through doo flow line 9 and return line 10 with the
not connected to the space heater.
The fwlaßystam 6 is through a pipe 11 with a
compensating tank 1 2 that determines the level of fluidity
bound. The liquid level is kept so high that
the liquid completely fills the tubes 5 before the heat accumulator is heated up. As a result, the pipelines above the ceiling 2 of the heat accumulator 1 form steam rooms for the water vapor generated in the pipes 5 after heating. The water vapor gives off its heat in the heat exchanger 8 to the circulation system 9, 10 for the space heater. The condensate flows back to the pipes 5 at the bottom. In the steam line to the heat exchanger 8, a regulating element 13 is arranged which is thermostatically controlled in order to supply the hot water circulation line 9, 10 with the amount of heat that is dependent on the outside temperature. The steam generation is subject to self-regulation, which means that steam is only generated to the extent that it can be taken from the heat exchanger. The greater the back pressure in the steaming line, the more the water is pressed out of the pipes 5 back into the expansion tank 1 2 by the steam pressure prevailing in the pipes 5. The generation of steam stops as soon as the pipes 5 no longer contain water. It only starts again when the back pressure in the steam manifold and the steam pressure in the steam generator have fallen again
and are characterized from the water it the compensation vessel in
Steam generating device can flow in and the tubes fill up again with water. When the storage heat has dropped so far that no more steam is generated, remaining heat can still be removed from the heat storage tank by means of a circulation pump 15 arranged in a bypass line 14, the water in the pipe. System 6 is circulated. In the embodiment shown in FIG. 2, the expansion tank 12 is arranged in the circulation system 6 behind the heat exchanger 8 in such a way that the condensate flows from an outlet 26 directly into the expansion tank. The expansion tank is connected to the outside air through the larger diameter ceiling opening penetrated by the outlet 26. In the embodiment shown in FIG. 3, the circulation system 6 of the heat accumulator 1 is connected to a water tank 16 that is fastened to the heat accumulator and absorbs the heat. The heat is transferred through a plurality of side-by-side radiator plates 17, which are connected to the bottom of the heat accumulator in a thermally conductive manner. In the embodiment according to FIG. 4, the heat accumulator 1 is surrounded by the steam generating space 18. As shown in FIG. 5, the individual heat accumulators 1 are arranged in a common steam generation tank 18, the wall of which is provided with thermal insulation 19 made of glass or mineral wool. The thermal insulation is penetrated by a liquid cooling wall 20. The heated liquid is connected to the return line of the circulation system. In the embodiment shown in FIGS. 6, 7 and 8, the circularly designed heat accumulator 1 is also arranged in a damping container 21. The annular space formed in this way is connected to a compensation vessel 23 via a vapor separator 22. In. the steam generating tank 21 or its annulus are parallel-connected pipe windings (probe pipe windings) 24, the ends of which open into riser pipes 25 and 2'7. The riser 25 is at the upper end via a steam separator 28 with the flow line 29, the riser 2? connected at the lower end to the return line 30. Flow line-29 and return line 30 are in turn connected to the space heaters, not shown. The steam that forms in the annular space 21 after the heat accumulator 1 has been heated presses the water through the steam separator 22 into the equalizing tank 23 until the liquid level determined by the accumulator 23 is formed again after the heat accumulator 1 has given off sufficient heat. A thermostatically controlled pump 31 connected to the circulation system 30, 2?, 24, 25, 28 and 29 of the space heater is used for the forced circulation of the water in the circulation system.