DE3124021C2 - Wärmespeicher für eine Heizungsanlage - Google Patents

Abstract

Heizungsanlage mit geschlossenem Kreislauf, die auch zur Nutzung nichtfossiler Wärmequellen geeignet ist, mit im Hausinneren angeordneten allseitig isoliertem Wärmespeicher, der vorzugsweise mehrere Stockwerke durchdringt und die zu beheizenden Wohnräume berührt, wobei die Anlage Hohlräume besitzt, die den Mantel des Speichers direkt umgeben und zu den Wohnräumen hin mit Wänden hohen Wärmedurchgangs abgeschlossen sind, wobei diese Hohlräume zum Heizen von einem dem Wärmespeicher entnommenen Wärmetransportmedium vorzugsweise senkrecht durchströmt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher hoher Kapazität für eine Heizungsanlage, die auch zur Nutzung nichtfossiler Wärmequellen, insbesondere von Sonnenenergie geeignet ist.

Mit steigenden Preisen für fossile Brennstoffe wird die Heizung durch andere Wärmequellen zunehmend wirtschaftlicher. Vor allem die Nutzung der Sonnenstrahlung ist wegen der geringen Betriebs- und Wartungskosten eine günstige Alternative. Zur ausreichenden Beheizung sind in unserem Klimabereich Speicherungsmöglichkeiten, sparsamer Umgang mit der Wärmeenergie und die Nutzung auch kurzer Einstrahlungsperioden notwendig.

Als Wärmespeicher sind Ziegel- oder Betonstrukturen, Flüssigkeitstanks oder Schotterspeicher bekannt, die mittels eines Transportmediums, meist Wasser oder Luft, von einem Kollektor mit Wärme versorgt werden oder Wärme an die Radiatoren abgeben. Diese Speicher stehen als Einzelkomponenten im Keller oder im Freien und die unvermeidliche Speicherverlustwärme beheizt zumindest zu einem erheblichen Teil einen »unbewohnten« Raum oder geht ins Freie.

Aus der Zeitschrift »besser bauen« 1/81 S. 27 ist ein Kessel bekannt, der vom Keller bis zum Dach durch alle Geschosse reicht. Die Wärmestrahlung des Kessels geht nicht verloren, sondern heizt die angrenzenden Räume mit. Die eigentliche Heizarbeit wird von einer Fußbodenheizung übernommen. Dies hat folgende Nachteile:

— Das Heizungssystem mit großem Kessel und Fußbodenheizung ist selir träge, d. h. das Anfahren am Morgen dauert zu lange und nachts werden ungenutzte Räume beheizt; bei solarem Wärmegewinn (z. B. über die Fenster) erfolgt Überheizung und damit Energieverlust,

— die Fußbodenheizung wirbelt Staub auf, der das Gefühl eirer trockenen Raumluft vermittelt,

— Reparaturen an der Fußbodenheizung sind wegen des hohen Arbeitsaufwandes sehr teuer,

— der große Kessel hat einen hohen Anschaffungs-

Bekannt sind auch Speicher mit Luft als Arbeiismedium. Diese haben nicht die Wärmeträgheit der mit Wasser arbeitenden, doch gibt es bei diesen »oflenen Systemen« andere Probleme wie standiger Luftzug, Aufwirbein von Staub oder Ansiedlung von Mikroorganismen in den Luftschächten. Ein Beispiel ist die in US-PS 4181 118 beschriebene Heizungsanlage mit ebenfalls stehendem hohen Speicher und einer Vielzahl von Klappen, Öffnungen und beweglichen Isolationsteilen.
Aus der DE-OS 26 54 732 ist ein Heizsystem mit einem im Haus stehenden Wärmespeicher bekannt, der außerhalb seiner Isolierung von einem aktiven Wärmeschirm umgeben ist. Der Wärmeschirm besteht zum Beispiel aus wärmeleitenden Heizrippen. Zur aktiven is Isolierung transportiert eine Wärmepumpe Wärme vom Schirm in den Speicher. In einer zweiten Betriebsart wird Wärme vom Speicher zum Schirm gepumpt, also geheizt. Nachteilig ist, daß zum Wärmetransport eine relativ aufwendige Wärmepumpe notwendig ist und daß beim Heizen im Haus eine Wärmesenke entstehen kann.

Ausgehend von diesem Heizsystem ist es Aufgabe der Erfindung, einen Wärmespeicher, der ein hohes Speichervsrmögen und geringe Verluste hat und kostengünstig zu installieren bzw. reparieren ist, für eine Heizungsanlage zu schaffen, die nicht nur für fossile Brennstoffe geeignet ist, die Sonnenstrahlung möglichst gut ausnutzt und Staubaufwirbelung und Zugluft vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch jo einen Wärmespeicher für eine Heizungsanlage mit den in Anspruch I aufgeführten Merkmalen.

Die Erfindung ermöglicht den Aufbau einer Heizungsanlage mit folgenden Vorteilen:

J5 — Hohes Speichervermögen durch einen großen Speicher und hohe Temperatur.

— Nutzung der Speicherverlustwärme als Grundheizung aller zu beheizenden Räume,

— hygienisch durch geschlossenes System,

— staubfrei durch Heizflächen an der Wand und relativ niedrige Heiztemperatur,

— schnelles Ansprechen der Heizung durch extrem kurze Wege, dadurch Vermeidung von Überheizung und Einsparung von Energie,

— billige Herstellung und Installation, z. B. eines Schotterspeichers oder eines Betonröhrenspeichers,

— Verwendung billiger großflächiger, glatter oder leicht gefalzter Bleche oder Kunststoffe für die

so Heizflächen, die leicht auswechselbar und variabel gestaltbar z. B. übertapezierbar sind,

— bei Verwendung von Luft als Arbeitsmedien keine Korrosion und schnelles Ansprechen auf kurze Einstrahlungszeiten,

— Übernahme architektonischer Funktionen möglich, wie Tragen einer Decke oder Trennen von Wohnbereichen. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstände der Unteransprüche.

Eine Heizungsanlage mit erfindungsgemäßem Speicher wird nachfolgend näher erläutert:

F i g. 1 zeigt eine erfindunsgemäße Heizungsanlage in einem Haus,

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Speicher-Heizkörpereinheit,

F i g. 3—5 zeigen mögliche Betriebsarten der Anlage. Kernstück der Heizungsanlage ist die erfindungsgemäße Soeicher-Heizkörpereinheit 1, die, wie Fig. 1

zeigt, mitten im Haus steht. Die Einheit ist hier z. B. mit einem Sonnenkollektor 2 und einer fossilen Heizanlage 3 verbunden. Der Anschluß an andere Wärmequellen ist möglich.

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Speicher-Heizkörpereinheit mit einem Schotterspeicher, der aus Kies 4 definierter Körnung und einer Betonwanne 5 besteht. Der Speicher ist allseitig von einer Isolierung 6 umgeben, die einen Wärmedurchgang weitgehend verhindert und hohe Speichertemperaturen erlaubt. An die Isolierung schließen sich Heizkanäle oder Hohlräume 7 an. die zu den Räumen hin mit Wänden 8 hohen Wärmedurchgangs, die als Heizflächen dienen, abgeschlossen sind.

Fig.3 zeigt d;e Betriebsarten solar heizen und/oder speichern. Das Transportmedium wird im Sonnenkollektor erwärmt und gibt seine Wärme im Speicher 1 und/oder in den Heizkanälen 7 ab.

Fig.4 zeigt die Betriebsart des Heizens aus dem Speicher. Das Transportmedium durchströmt den Spei- jo eher 1, nimmt Wärme auf und gibt sie in den Heizkanälen 7 an die Räume ab.

F i g. 5 zeigt die Betriebsart des fossilen Heizens, finden Fall, daß der Speicher leer ist und die Sonne nicht scheint. Der Wärmeträger wird dann fossil beheizt und gibt seine Wärme direkt an die Räume ab.

Der Speicher kann mit Kies oder mit Schotter gefüllt sein, wodurch sich der Durchflußwiderstand in weitem Rahmen regulieren läßt. Der Speicher kann auch aus einem Wassertank oder aus einer Betonstruktur mit jo Röhren bestehen (nicht gezeigt)..

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

J5

50

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wärmespeicher für eine Heizungsanlage mit ei nem innerhalb eines Hauses angeordneten und sich mindestens über ein Stockwerk erstreckenden isolierten Behälter, der ein Wärmespeichermediuni enthält, wobei die zu beheizenden Wohnräume des Hauses um den Behälter und wobei vor den isolierten Wandungen des Behälters Außenwände hohen Wärmedurchgangs angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwände (8) mit den Wandungen (5,6) Zwischenräume (7) bilden, die als Heizkanäle ausgebildet sind, wobei die Zwischenräume (7) und der Behälter (1) von einem Wärmetransportmedium durchströmbar sind.

2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) und die Zwischenräume (7) vom Wärmetransportniedium senkrecht durchströmt werden.

3. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume Rohre enthalten oder durch Rohre gebildet sind.