DE3426282C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wärmespeicher- Heizkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Wärmespeicher-Heizkörper ist bereits aus der AT-PS 2 43 390 bekannt, bei dem es möglich ist, angesaugte Frischluft oder Umluft durch einen den isolierenden Speicher­ mantel umgebenden Luftspalt und/oder durch den die Heizpatrone enthaltenden Innenraum des Speichermantels zu leiten. Zwischen vollständiger Leitung der ansgesaugten Luft durch den Luftspalt und vollständiger Leitung durch den Innenraum können beliebige Aufteilungsverhältnisse frei gewählt werden. Die Steuerung der beiden Strömungsanteile kann durch einen die Raumtemperatur messenden Thermostaten geregelt werden. Außerdem kann der ge­ samte Luftdurchsatz durch eine handbetätigbare Drosselklappe bzw. in ebensolches Regelgitter an den unteren Lufteinlässen sowie eine ebenfalls handbetätigbare Jalousie am oberen Luft­ auslaß des Außenmantels geregelt werden. Die Vielzahl der vor­ gesehenen Regelmöglichkeiten läßt einen vollautomatischen Be­ trieb in Abhängigkeit von der Raumtemperatur kaum zu. Immer­ hin müssen vier voneinander unabhängige Strömungsregeleinrich­ tungen betätigt werden, um eine bestimmte Wärmeabgabe zu er­ zielen. Die Betätigung der Ventile des Innenraums des Speicher­ mantels bringt darüber hinaus zwangsläufig eine Änderung der Strömungsanteile durch den Innenraum bzw. den Luftspalt mit sich. Eine Anpassung an den tatsächlichen Wärmebedarf des Raumes kann daher bei dem bekannten Heizkörper nur nach be­ stimmten Erfahrungswerten sehr grob vorgenommen werden, und es läßt sich eine stabile Temperatur in dem zu beheizenden Raum kaum erreichen. Insbesondere ist die Jalousie am oberen Luftauslaß vom unteren Lufteinlaß bewegungsmäßig völlig ge­ trennt. Die Ventileinrichtungen zum Schließen des erhitzten Innenraums sind mit den Ventileinrichtungen für den unteren Lufteinlaß hinsichtlich der Schließ- und Öffnungsbewegung gegensinnig gekoppelt, so daß die Schließung der inneren Ventileinrichtungen eine Öffnung des unteren Lufteinlasses und umgekehrt bedingt. Damit wird in den beiden Extremstel­ lungen entweder nur sehr heiße Luft aus dem Innenraum des Heizkörpers durch den oberen Luftauslaß nach außen geleitet, was als sehr unangenehm empfunden wird, oder es wird bei völ­ liger Schließung der inneren Ventileinrichtungen nur Frisch­ luft bzw. Umluft durch den oberen Luftauslaß in den Raum ein­ geleitet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber in einer derartigen Verbesserung dieses bekannten Wärmespei­ cher-Heizkörpers, daß bei vollautomatischer Thermostatsteue­ rung einerseits eine nur in geringen Grenzen schwankende Raum­ temperatur eingehalten werden kann und andererseits das Ein­ leiten von zu heißer oder zu kühler Luft in den Raum sicher vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Während der Aufheizphase der Wärmespeicherungskörper werden alle Ventileinrichtungen geschlossen gehalten, so daß eine minimale Wärmeabstrahlung vom Heizkörper erfolgt. Dies wird zumeist während der Nacht bei billigen Strompreisen gesche­ hen. Desgleichen werden aber auch alle Verbindungsöffnungen geschlossen gehalten, wenn sich die vom Thermostat abgetaste­ te Raumtemperatur oberhalb eines ersten vorbestimmten Wertes befindet. In diesem Falle findet keine Ausleitung von Konvek­ tionswärme aus dem Heizkörper, sondern nur eine sehr geringe Wärmeabstrahlung durch den inneren Wärmespeichermantel, den Luftspalt und den äußeren Mantel des Heizkörpers hindurch statt. Sobald die abgetastete Raumtemperatur unter den ersten Wert abfällt, werden die den Innenraum mit dem umgebenden Luftspalt verbindenden Ventile nach und nach geöffnet, so daß sich eine innere Wärmezirkulation vom aufgeheizten Innenraum, in dem sich die Wärmespeicherungsgefäße befinden, über den Luftspalt zurück in den Innenraum bei sinkender Temperatur mit steigendem Durchsatz aufbaut. Im gleichen Maße steigt die Wär­ meabstrahlung vom äußeren Mantel des Heizkörpers in den umge­ benden Raum. Bei Erreichen einer zweiten vorbestimmten Raumtem­ peraur, die tiefer ist als die erste, werden zusätzlich auch die Verbindungsöffnungen zwischen dem Luftspalt und der umge­ benden Raumluft bei sinkender Temperatur nach und nach immer weiter geöffnet, wobei Raumluft unten angesaugt wird und Kon­ vektionswärme führende Luft aus dem Luftspalt und gleichzei­ tig aus dem Innenraum des Heizkörpers in die Umgebung abströ­ men kann.

Durch diese Art der Steuerung und Betätigung der verschiede­ nen Ventileinrichtungen ergibt sich eine verhältnismäßig ge­ naue und schnell reagierende Regelung der Raumtemperatur, die mit der bekannten Vorrichtung nicht zu erzielen ist.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Heizkörpers ist auch darin zu sehen, daß ein unmittelbares Ausströmen der sehr stark erhitzten Luft aus dem Innenraum in den umge­ benden Raum vermieden wird, da stets vor dem Öffnen der in die Umgebung des Heizkörpers führenden Verbindungsöffnungen ein Kreislauf im Inneren des Heizkörpers und somit eine Ver­ mischung mit kühlerer Luft stattfindet.

Aus der GB-PS 20 97 912 ist bereits ein Wärmespeicher-Heiz­ körper mit automatischer Regeleinrichtung und bestimmter Öff­ nungssequenz bekannt. Zur Steuerung sind jedoch keine äußeren Ventileinrichtungen und auch keine untere innere Ventilein­ richtung, sondern nur eine obere innere Ventileinrichtung vor­ gesehen. Die mit dem erfindungsgemäßen Heizkörper erzielbare Feinsteuerung ist daher mit dem bekannten Heizkörper nicht zu verwirklichen.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung unter Schutz gestellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen elektrischen Wärmespeicher- Heizkörper,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil des elektrischen Wärmespeicher-Heizkörpers in Perspektive mit einem Regler in völlig geschlossener Stellung

Fig. 4 einen Teil des elektrischen Wärmespeicher-Heizkörpers mit den Reglern in teil­ weise offener Stellung, und

Fig. 5 einen Teil des elektrischen Wärmespeicher-Heizkörpers mit den Reglern in völlig offener Stellung.

Der dargestellte elektrische Wärmespeicher-Heizkörper besteht hauptsächlich aus einem wärmeisolierenden Behälter 1, der einen Innenraum 2 mit einer Anzahl vom Wärmespeicherungsgefäßen 3 und eine Anzahl von elektrischen Heizelementen 4 zur Erhitzung der Wärmespeiche­ rungsgefäße 3 aufweist. Der Behälter 1 ist von einem Mantel 5 zur Bildung eines Luftspaltes 6 rings um den Behälter 1 um­ geben. Der Innenraum 2 kann mit dem Luftspalt 6 über eine obere innere Verbindungsöffnung 8 und eine untere innere Verbin­ dungsöffnung 9 kommunizieren, welche als langgestreckte Öff­ nungen im Behälter 1 ausgebildet sind. Der Luftspalt 6 kann seinerseits mit der Umgebung des Heizkörpers über äußere Verbindungsöffnungen 10 oben im Mantel 5 und äußere Verbin­ dungsöffnungen 11 unten im Mantel 5 kommunizieren, wobei die äußeren Verbindungsöffnungen 10, 11 als Löcher im genannten Mantel 5 ausgebildet sind. Die Verbindungsöffnungen 8, 9, 10 und 11 sind mittels eines oberen und eines unteren Reglers 7 zu verschließen und zu öffnen. Diese Regler 7 sollen die Ver­ bindungsöffnungen 8, 9 zwischen dem Innenraum 2 und dem Luft­ spalt 6 nach und nach öffnen, wenn die Umgebungstemperatur des Heizkörpers auf einen vorbestimmten Wert abgefallen ist. Die Regler 7 sollen außerdem die Verbindungsöffnungen 10, 11 zwischen dem Luftspalt 6 und der Umgebung des Heizkörpers allmählich öffnen, wenn die Umgebungstemperatur des Heizkör­ pers auf einen noch niedrigeren Wert abgefallen ist. Zur Durchführung dieser Funktionen weist jeder Regler 7 eine Thermostatvorrichtung 12 auf, die durch Verschieben eines oder mehrerer Mechanismen 13 einerseits die Ventilorgane 14 bezüg­ lich der Ventilsitze 15 (innere Ventileinrichtungen) in den Wän­ den des Behälters 1 bewegen und andererseits Schieber als äußere Ventileinrichtungen 16 längs der Außenseite des Mantels 5 bewegen. Jeder Mechanismus 13 weist eine Steuerschiene 17 auf, die mit der Thermostatvorrichtung 12 zusammenwirkt und ein Langloch 17 a mit einer Verzahnung 18 aufweist. Ein Schraubglied 19 ragt in das Langloch 17 a hinein und weist ein Zahnrad 20 auf, das mit der Verzahnung 18 zusammenwirkt. Das Schraubglied 19 ragt in ein Gewindeloch 14 a im Ventilorgan 14 hinunter und weist zunächst dem Zahnrad 20 einen glatten, schlichtpassenden Abschnitt 19 a und im Anschluß daran einen Gewindeendabschnitt 19 b auf. Der Mechanismus 13 weist außer­ dem einen Mitnehmer 21 auf, über welchen die Thermostatvor­ richtung 12 zwei Schieber als äußere Ventileinrichtungen 16 betätigt. Diese liegen gegen die Außenseite des Mantels 5 an und sind in nicht darge­ stellten Schienen verschiebbar gelagert. Jeder Schieber weist eine Anzahl Öffnungen 16 a auf, die durch Verlagerung des Schiebers bezüglich der Löcher 5 a im Mantel 5 eingestellt werden können, so daß die Verbindungsöffnungen 10 und 11 hergestellt werden.

Nachts wird der in Fig. 1 schematisch dargestellte elektri­ sche Kreis an dem Heizschlangen 25 geschlossen, wodurch die elektrischen Heizele­ mente 4 zur Erhitzung des Wärmespeicherungsmittels in den Wärmespeicherungsgefäßen 3 sind Betrieb gesetzt werden. Hierbei sind sämtliche vom Innenraum 2 nach außen führenden Verbin­ dungsöffnungen 8, 9, 10 und 11 geschlossen. Nach vollendeter Speicherung erfolgt die Wärmeübertragung bei Tage in der er­ sten Phase über eine vollständige Isolation, was bedeutet, daß die Wärme vom Innenraum 2 durch die innere und äußere Wand 22 und 23 des wärmeisolierenden Behälters 1, das Isoliermate­ rial 24, den Luftspalt 6 und den Mantel 5 passieren muß. Die Regler 7 nehmen hierbei die in Fig. 3 gezeigte Stellung ein. Wenn die Temperatur in der Umgebung des Heizkörpers sinkt, wird die Thermostatvorrichtung 12 zum Verschieben der Regler 7 betätigt. Dadurch dreht die Verzahnung 18 der Steuerschiene 17 das Zahnrad 20 so, daß sich das Schraubglied 19 dreht, wodurch der Gewindeendabschnitt 19 b das Ventilorgan 14 von seinem Ventilsitz 15 weg bewegt, was darauf beruht, daß der Gewindeendabschnitt 19 b mit dem Gewindeloch 14 a im Ventilorgan 14 zusammenwirkt. Die Verbindungsöffnungen 8, 9 zwischen dem Innenraum 2 und dem Luftspalt 6 werden hierdurch nach und nach geöffnet und Wärme kann von dem Innenraum 2 in den Luftspalt 6 hinausströmen. Gleichzeitig mit der Versetzung des Ventilorgans 14 sind auch die Schieber bewegt worden, jedoch nicht in einem solchen Ausmaß, daß ihre Öffnungen 16 a gegenüber den Löchern 5 a im Mantel 5 eingestellt worden sind. Die Wärme kann somit noch nicht aus dem Luftspalt 6 in die Umgebung hinausströmen. Die Einstellung der Regler 7 während dieser Phase ist aus Fig. 4 ersichtlich.

Bei einem weiteren Fallen der Umgebungstemperatur werden die Regler 7 weiter in derselben Richtung gesteuert. Hierbei ist das Ventilorgan 14 vom Gewindeabschnitt 19 b des Schraub­ gliedes 19 entkuppelt, weil sich das Ventilorgan 14 gegen­ über dem glatten, schlichtpassenden Abschnitt 19 a des Schraub­ gliedes 19 befindet und somit von dem Gewindeabschnitt 19 b entkuppelt ist. Bei fortgesetzter Bewegung der Steuerschiene 17 auf die offene Stellung zu wird sich das Ventilorgan 14 somit nicht bezüglich seines Ventilsitzes 15 bewegen, wogegen die Schieber ihre Bewegung fortsetzen, bis ihre Öffnungen die Löcher 5 a im Mantel 5 erreichen und sich allmählich die­ sen gegenüber einstellen, bis die Verbindungsöffnung 10, 11 völlig offen ist. Hierbei kann Wärme direkt von dem Innen­ raum 2 über die Verbindungsöffnungen 8, 9 und die Verbindungs­ öffnung 10, 11 in den den Heizkörper umgebenden Bereich hinaus­ strömen. Durch die Anordnung der Regler 7 wird erreicht, daß Luft von unten in den Luftspalt 6 hineinströmen und oben aus dem Luftspalt hinausströmen kann, d. h. eine vorteilhafte Ver­ mischung von kühlerer Luft aus dem Luftspalt 6 mit heißerer Luft aus dem Innenraum 2 wird zustandegebracht. Es sei be­ merkt, daß der untere Regler 7 in Fig. 1 in geschlossener Stellung gezeigt ist, um zu erläutern, welche Stellungen sei­ ne Bestandteile bei diesem Zustand einnehmen. Indessen sind im Betrieb des Heizkörpers der obere und der untere Regler in der Praxis gleichzeitig offen und gleichzeitig geschlossen, wie aus Fig. 3, 4 und 5 ersichtlich ist.

Der beschriebene Heizkörper hat also drei Wärmeabgabephasen, und zwar eine erste Wärmeabgabephase, während der Wärme durch verschiedene Wandpartien, Isoliermaterialien und Lufspalte hindurchströmen muß, eine zweite Wärmeabgabephase, während der die Wärme an mehreren Wänden und Isoliermaterialien vorbeiströmen kann, während sie durch einen Außenmantel hin­ durchgehen muß, und eine dritte Wärmeabgabephase, in der die Wärme direkt in die Umgebung hinausströmen kann, ohne durch Wandpartien oder Isoliermaterial hindurchgehen zu müssen.

Es sei auch erwähnt, daß die Wärmespeicherungsgefäße 3 zweck­ mäßigerweise aus Stahlmaterial bestehen und daß sie ein Wär­ mespeicherungsmittel in Form einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, enthalten, wobei das Flüssigkeitsvolumen in den Wärmespeicherungsge­ fäßen 3 derart gewählt ist, daß die Flüssigkeit überwiegend in der Flüssigkeitsphase verbleibt, wenn sie maximal erhitzt ist. Die elektrischen Heizelemente 4 weisen zweckmäßigerwei­ se Heizschlangen 25 auf, die in Siluminmanterial 26 eingebet­ tet sind, welches mit den Wärmespeichergefäßen 3 in Be­ rührung steht. Um in gewissen Fällen den Kreislauf im Luft­ spalt 6 verbessern und/oder dem elektrischen Wärmespeicher-Heizkörper einen Wärmezu­ schuß geben zu können, können im Luftspalt 6 ein oder mehre­ re zusätzliche elektrische Heizelemente (nicht gezeigt) angeordnet sein.

Claims (8)

1. Elektrischer Wärmespeicher-Heizkörper mit einem Innenraum, der mindestens einen Wärmespeicherkörper und mindestens ein Heizelement enthält und von einem Speichermantel aus isolierendem Material umgeben ist, mit einem Außenmantel, der den Speichermantel unter Bildung eines allseitigen Luftspaltes umgibt, mit Verbindungsöffnungen und in diesen angeordneten ersten Ventileinrichtungen zwischen dem Innen­ raum und dem Luftspalt sowie Verbindungsöffnungen und in diesen angeordneten zweiten Ventileinrichtungen zwischen dem Luftspalt und der Umgebung des Heizkörpers und mit einer thermostatgesteuerten Regeleinrichtung zur Betätigung der ersten und zweiten Ventileinrichtungen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die äußeren Verbindungsöffnungen (10, 11) steuernden äußeren Ventileinrichtungen (16) jeweils über einen thermostatischen Regler (7) hinsichtlich der Schließ- und Öffnungsbewegung gleichsinnig gekoppelt sind, daß die die inneren Verbindungsöffnungen (8, 9) steuernden inneren Ventileinrichtungen (14, 15) jeweils mit den thermostati­ schen Reglern (7) hinsichtlich der Schließ- und Öffnungsbe­ wegung gleichsinnig gekoppelt sind und daß die äußeren Ver­ bindungsöffnungen (10, 11) jeweils nur bei völlig geöffne­ ten inneren Verbindungsöffnungen (8, 9) durch die thermo­ statischen Regler (7) geöffnet werden können.

2. Elektrischer Wärmespeicher-Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Regler (7) eine Thermostatvorrichtung (12) aufweist, die durch Verschieben eines Mechanismus (13) einerseits ein Ventilorgan (14) bezüglich eines Ventilsitzes (15) auf dem Behälter (1) bewegt, um eine innere Verbindungsöffnung (8, 9) zwischen dem Innenraum (2) des Behälters (1) und dem Luftspalt (6) nach und nach zu öffnen, und anderer­ seits einen Schieber als äußere Ventileinrichtung (16) längs der Außenseite des Mantels (5) bewegt, um die äußere Verbindungsöffnung (10, 11) zwischen dem Luftspalt (6) und der Umgebung des elektrischen Wärmespeicher-Heizkörpers nach und nach zu öffnen.

3. Elektrischer Wärmespeicher-Heizkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus (13) eine Steuerschiene (17) mit einer Verzahnung (18) aufweist, die mit einem Zahnrad (20) eines Schraubgliedes (19) zusammenwirkt, welches in das mit dem Ventilsitz (15) im Behälter (1) zusammenwirkende Ventilorgan (14) eingeschraubt ist, derart, daß das Ven­ tilorgan (14) bezüglich des Ventilsitzes (15) bewegt wird, wenn das Schraubglied (19) dadurch gedreht wird, daß die Steuerschiene (17) längs des Zahnrades (20) des Schraubgliedes (19) bewegt wird, und daß der Mecha­ nismus (13) Mitnehmer (21) aufweist, die mit der äußeren Ventileinrichtung (16) in Form von gelochten Schiebern zusammenwirken, um diese im Verhältnis zu Löchern (5 a) im Mantel (5) auch nach Entkuppeln des Ventilorgans (14) vom Schraubglied (19) zu bewegen.

4. Elektrischer Wärmespeicher-Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) Isoliermaterial (24), vorzugsweise Mineralwolle, aufweist, das zwischen einer inneren (22) und einer äußeren Wand (23) des Behäl­ ters angebracht ist.

5. Elektrischer Wärmespeicher-Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wärmespeicherungsgefäße (3) Wärmespeicherungsmittel in Form von Flüssigkeit enthal­ ten, wobei das Flüssigkeitsvolumen derart gewählt ist, daß die Flüssigkeit überwiegend in der Flüssigkeitsphase verbleibt, wenn sie maximal erhitzt ist.

6. Elektrische Wärmespeicher-Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wärmespeicherungsgefäße (3) Stahlflaschen sind, die in einer oder mehreren Rei­ hen im Innenraum (2) des Behälters (1) angebracht sind.

7. Elektrischer Wärmespeicher-Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrischen Heizelemente (4) Heizschlangen (25) aufweisen, die in Siluminmaterial (26) eingebettet sind, das mit den Wärmespeicherungsge­ fäßen (3) in Berührung steht.

8. Elektrischer Wärmespeicher-Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im Luftspalt (6) ein oder meh­ rere zusätzliche elektrische Heizelemente vorgesehen sind.