DE2707826A1

DE2707826A1 - Heizsystem mit langzeitwaermespeicher

Info

Publication number: DE2707826A1
Application number: DE19772707826
Authority: DE
Inventors: Adolf Ing Grad Michel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-02-23
Filing date: 1977-02-23
Publication date: 1978-08-24

Description

INGENIEURBÜRO /*~"(ί\ SNTWlCKLU NGEN

ADOLF H. MICHEL ( *=t ) Projektierungen

ELEKTROINGENIEUR (GRAD) VJ y

MASCHiNENBAUiNG, (Grad) ^V"—""^ FERTIGUNGSElNLEITUNG

8124 SEESHAUPT UL R ICHS-AUl TELEFONNR O8HOI659

ZUSATZANMELDUNG ZUR PATENTANMELDUNG P 26 54 732.0 ¹¹ HEIZSYSTEM MIT LANGZEITWÄRMESPEICHER

In der Hauptanmeldung ist ein Heizsystem mit einem Langzeitwärme speicher beschrieben, in dessen Mittelpunkt ein aktiv isolierter Wärmespeicher steht, dessen Wärmeverluste über eine Wärmepumpe zurückgepumpt werden, sodaß nicht nur keine Wärme aus dem Speicher verloren geht, sondern darüberhinaus auch die in Wärme umgesetzte elektrische Hilfsenergie zum Betrieb der Wärmepumpe erhalten bleibt. Für diesen Wärmespeicher wurde auch die Ausnutzung der Schmelz- bzw. Gefrierwärme verschiedener Medien vorgeschlagen.

Diese Zusatzanmeldung betrifft eine bedeutende technische Verbesserung dieses Systems.

Dies geschieht erfindungsgemäß durch eine aktive Isolation der Außenwände der beheizten Räume, während die Hauptwärme speicherung in einem nicht isolierten Kaltwasser speicher erfolgt.

Unter der fundierten Annahme, daß in einem beheizten Raum etwa 2/3 der Wärmeabgaben über die Außenmauern erfolgen, ist es auf diese Weise möglich, zunächst 2/3 der sonst notwendigen Heizwärme einzusparen.

Eine solche aktive Isolation hat - gegenüber einer herkömmlichen Heizung mit Heizkörpern - eine wesentlich größere Oberfläche und damit einen wesentlich geringeren Wärme wider stand zwischen dem Wärmeaustauscher, welcher dem Raum zugekehrt ist und dem Raum. Damit eignet sich die aktive Isolation hervorragend als Wandheizung mit niedriger Vorlauftemperatur. In einem durchgerechneten Beispiel wurde unter Benutzung des (extrapolierten) Diagramms für die Heizung eine Vorlauftemperatur des Heizwassers von + 25 C errechnet (siehe auch (I)).

Diese niedrige Heizungsvorlauftemperatur ermöglicht mit einem vertretbaren Aufwand an elektrischer Hilfsenergie, Heizwärme aus der Gefrierwärme des Wassers zu gewinnen. Damit wiederum wird es möglich einen sehr kostengünstigen nichtisolierten Wärmespeicher aufzubauen, der in der Regel als Erdspeicher außer Haus ausgeführt sein wird.

Berechnet man die Wärmebilanz eines aktiv isolierten Raumes (das ist der Wärmeabgang durch Fenster, Türen, Lüftung gegen die Wärmezufuhr durÄi die Fenstereinstrahlung) aus, so ergeben sich schon während der Heitperiode zeitweilig unerträglich hohe Temperaturen, wen,¹ man die Sonneneinstrahlung durch die Fenster nicht abblockt,

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BANK: KBEISSPARKASSE STARNBERG ZWEIGSTELLE SEESHAUPT 437434 POSTSCHECK MÜNCHEN 39132-805

oder den Raum auf andere Weise kühlt.

Wegen des schon erwähnten geringen Wärmewiderstandes der Wärmeaustauscher der aktiven Isolation, kann die aktive Isolation auch die Funktion der Raumkühlung übernehmen. Dadurch bleibt diese Wärme, die während der Betriebsart "Kühlen* über die aktive Isolation dem Speicher zugeführt wird, für die Heizung erhalten. Anhand eines durchgerechneten Beispieles für ein Einfamilienhaus mit 12 m Fensterfläche von SO bis SW, wurde festgestellt, daß die durch die Fenster eingestrahlte Wärme insgesamt den Wärmebedarf der Räume mit aktiver Isolation übersteigt. Damit entfallen in der Regel auch die sonst für eine Solarheizung notwendigen Sonnenkollektoren. Somit erfüllt die aktive Isolation 4 Funktionen, nämlich Absolute Wärmeisolation entlang der Fläche, die mit einer aktiven Wärmeisolation ausgestattet ist.

Heizung des Raumes über den Innenwärmeaustauscher der aktiven Isolation,

Kühlung durch Abführung der Wärme über den Innenwärmeaustauscher der aktiven Isolation und

Wärmeabsorber für die eingestrahlte Sonnenenergie, welche dem Speicher zugeführt wird.

In der nachfolgenden Figur 1 ist ein Beispiel einer solchen Anlage schematisch wiedergegeben.

An der Innenseite der Außenmauer des isolierten Raumes befindet sich eine Isolationsschicht (z.B.) Styropor) (100), die beidseitig mit Metallplatten kaschiert ist, welche wärmeleitend mit einem Rohrsystem verbunden sind. Diese Metallplatten (101 und 102) sind für einen geeigneten Luftdurchlaß perforiert, sodaß sich bildende Feuchtigkeit abfließen kann.

Während der Betriebsart "aktive Isolation" wirken diese Metallplatten als Wärmeaustauscher für die in der Wärmepumpe WP 1 zurückgepumpte Wärme.

Die zusätzlich benötigte Heizwärme wird der Innenseite der aktiven Isolation d. h. dem Wärmeaustauscher der aktiven Isolation, welcher dem Raum zugekehrt ist, aus dem Zwischenspeicher (103) über WP 2, oder - wenn der Zwischenspeicher leer ist - aus dem Kaltwasserspeicher (104) über WP 3 und WP 2 zugeführt. Bei der Betriebsart "kohlen" sind WP 2 und WP 3 ausgeschaltet. Beim Abführen der Wärme in den Zwischenspeicher (103) ist das Ventil V 1 geöffnet, während beim Abführen der Wärme in den Kaltwasserspeicher (104) (wenn der Zwischenspeicher gefüllt ist) V 1 geschlossen und V 2 geöffnet ist.

Besitzt ein,unter Anwendung der aktiven Isolation sonnengeheiztes Haus in den Himmelsrichtungen OSO bis WSW eine windgeschützte Seite, so wird der Wärmeaustauscher (101) ganz oder teilweise an der Außenseite der Außenmauer angebracht, wodurch eine spürbare Veringerung an elektrischer Hilfsenergie eintritt.

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In Fig. 2 ist ein Vorschlag für einen Kaltwasserspeicher außer Haus wiedergegeben.

Dieser besteht aus einem halbrundförmigen Bassin (201), welches nach dem Aushub der Grube vorzugsweise mit vorgefertigten Bauteilen zusammengesetzt wird. Die Unterseite des Bassins ist abgedichtet und wird nach oben durch ein waagrechtes Blech abgeschlossen. Dadurch erhält man einen Wärmeaustauscher mit großer Austauschfläche und damit verbunden, einem sehr kleinen Wärmeübergangswiderstand. Dieses Abschlußblech (202)muß nach oben so beschichtet sein, daß sich die an ihm bildenden Eiskristalle nicht haften bleiben, sondern sich ablösen und nach oben schwimmen. Eine andere Möglichkeit ist das periodische Abtauen durch Wärmezufuhr aus dem Zwischenspeicher. Der Speicher wird zweckmäßigerweise lichtdurchlässig abgedeckt. Hierdurch wird einerseits eine Verschmutzung vermieden, andrerseits die solare Wärmezufuhr nicht unterbunden. Ein solcher Kaltwasserwärme speicher kann zusätzlich noch die Funktion einer Zisterne übernehmen zur Speicherung von gefilterten Regenwasser. Hierdurch erhält man nicht nur ein hochwertiges Brauchwasser, sondern, was in Verbindung mit der Heizung besonders wichtig ist, die Speicherung der Regenwasserwärme. Dasselbe gilt für die Speicherung von Abfallwärme aus Haushalt und Industrie.

Benutzte Druckschrift (1) Rechnagel-Sprenger, Taschenbuch für Heizung unKlimatechnik Oldenburg Verlag 77/78.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE.

ystem zur Speicherung und anschließender Nutzbarmachung von Wärme,

dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwände des beheizten Raumes mit einem aktiv wirkenden Wärmeschirm versehen sind, der an der Innenseite der Außenw ände angebracht ist und der die Temperatur zwischen Wärmeschirm und Innenseite der Außenmauer so niedrig hält, daß der Wärmefluß zwischen dem Wärmeschirm und der Innenseite der Außenmauer unterbunden ist, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der aktiv wirkende Wärmeschirm aus einer Isolationsschicht besteht, die beidseitig durch je einen Wärmeaustauscher abgeschlossen ist, über welche die durch die Isolationsschicht durchgehende Restwärme über eine Wärmepumpe zurückgepumpt wird.
2. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der dem Raum zugekehrte Wärmeaustauscher der aktiven Isolation als Wandheizung auch die Heizung des Raumes bewirkt.
3. System nach Anspruch 1 bis 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der dem Raum zugekehrte Wärmeaustauscher der aktiven Isolation auch die Kühlung des Raumes bewirkt.
4. System nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die während der Kühlung des Raumes abgezogene Wärme einem Speicher zur späteren Wiederverwendung zugeführt wird.
5. System nach Anspruch 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher der aktiven Isolation, welcher der Innenseite der Außenwand zugekehrt ist, ganz oder teilweise an der Außenseite der Außenwand angebracht ist.
6. System nach Anspruch 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei Speicher vorhanden sind, nämlich ein Zwischenspeicher, in dem die kurzzeitigen Schwankungen zwischen Wärmestrom und Wärmebedarf ausgeglichen werden und dessen Temperatur deutlich über 0⁰C liegt und einem Langzeitspeicher, welcher als Kaltwasser speicher ausgeführt ist, in dem im wesentlichen die Gefrierwärme des Wassers oder eines anderen Mediums ausgenutzt wird.
7. System nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß im Kaltwasser-Langzeitspeicher auch andere Wärmeüberschüsse gespeichert werden, wie z.B. der Wärmeinhalt von Regenwasser, oder Abfallwärme aus Haushalt und Industrie.

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