EP1094282A1

EP1094282A1 - Heat storage installation esp. using minerals

Info

Publication number: EP1094282A1
Application number: EP99121215A
Authority: EP
Inventors: Helmut Krahe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-23
Filing date: 1999-10-23
Publication date: 2001-04-25

Abstract

Heat storage device comprises a housing (1), a mineral heat storage medium (2) and a heat source (3). The heat storage medium consists of mineral balls and/or grains of specified diameter. Preferred Features: The housing has an opening which can be closed by an insulating cap to prevent heat losses.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmespeicheranlage auf insbesondere Mineralbasis, mit einem Speichergehäuse und einer Gehäusefüllung aus vorzugsweise einem Mineral als Wärmespeichermedium, und mit einer Wärmequelle.The invention relates to a heat storage system in particular Mineral base, with a storage case and one Housing filling preferably made of a mineral as a heat storage medium, and with a heat source.

Eine derartige Wärmespeicheranlage ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 196 23 964 bekannt geworden. Hier wird eine Gehäusefüllung in Kassettenform aus einem keramischen Grundmaterial beschrieben, in welche Elektrokabel eingefügt sind. Zu diesem Zweck weist die vorgenannte Kassette an ihrer Innenseite vertiefte Rillen auf, in welche das besagte Elektrokabel eingelegt und mittels eines Keramikhaftmörtels eingelassen ist.Such a heat storage system is by the German Published in 196 23 964. Here will a case filling in cassette form from a ceramic Basic material described in which electrical cables inserted are. For this purpose, the aforementioned cassette instructs deepened grooves on the inside, into which said Electric cable inserted and using a ceramic adhesive mortar is let in.

Eine derartige Vorgehensweise mag zwar mit Blick auf die Wärmespeichereigenschaften zufriedenstellende Ergebnisse liefern, ist jedoch, was die Herstellung und Handhabung angeht, verbesserungsbedürftig. So geben die bekannten Kassetten praktisch die Form des Speichergehäuses vor, sind also an verschiedene Einbaubedingungen, beispielsweise in einem Gebäude, nicht flexibel anpaßbar. Auch ist die Herstellung insofern schwierig, als die Elektrokabel mit Hilfe von Keramikhaftmörtel in entsprechende Rillen eingelassen und hierin befestigt werden müssen. Im übrigen ist die Einbringung derartiger Rillen in der Regel kostenaufwendig. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.Such a course of action may look at the Heat storage properties satisfactory results deliver, however, in terms of manufacturing and handling, in need of improvement. So give the well-known Cassettes are practically in the shape of the storage case So to different installation conditions, for example in a building, not flexibly adaptable. Also the manufacture difficult in that the electrical cables with the help of ceramic adhesive mortar embedded in corresponding grooves and need to be fixed here. For the rest is the contribution Such grooves are usually expensive. The invention as a whole aims to remedy this.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Wärmespeicheranlage auf insbesondere Mineralbasis so weiter zu bilden, daß eine flexible Anpassung des Speichergehäuses an unterschiedliche Gegebenheiten bei einfachem Aufbau und kostengünstiger Herstellung gewährleistet ist.The invention is based on the technical problem such heat storage system based in particular on mineral so as to form a flexible adjustment of the storage case to different circumstances with simple Construction and cost-effective production guaranteed is.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Wärmespeicheranlage vor, daß die Gehäusefüllung als Schüttung aus einem rieselfähigen Wärmespeichermaterial, z. B. Mineralkugeln bzw. Mineralkörnern vorgegebenen Durchmessers, ausgebildet ist. Selbstverständlich wird im Rahmen der Erfindung jedwedes rieselfähiges Wärmespeichermaterial berücksichtigt, also auch solches, welches nicht kugelig oder körnig ausgeführt ist. So können grundsätzlich auch stein- oder brockenartige Wärmespeichermaterialien zum Einsatz kommen, solange noch eine Schüttung vorliegt.To achieve this object, the invention proposes Generic heat storage system that the case filling as a bed of free-flowing heat storage material, e.g. B. mineral balls or mineral grains predetermined diameter, is formed. Of course is any flowable within the scope of the invention Heat storage material is taken into account, including which is not spherical or granular. So can basically also stone or chunk-like heat storage materials are used while there is still a filling is present.

Bei dem Wärmespeichermaterial kann es sich um überwiegend Magnesiumoxid, Magnesiumsilkate, Metallerze oder übliche Keramiken handeln. Grundsätzlich ist natürlich auch die Verwendung anderer Wärmespeichermedien mit hoher Wärmespeicherfähigkeit denkbar. Diese Wärmespeicherfähigkeit S (gemessen in kJ/(m³ x K) ist bekanntermaßen proportional zur Dichte ρ des betreffenden Wärmespeichermediums. Der Proportionalitätsfaktor c wird spezifische Wärmekapazität (gemessen in kJ/(kg x K) genannt: S = c · ρ. The heat storage material can be predominantly magnesium oxide, magnesium silicates, metal ores or conventional ceramics. In principle, the use of other heat storage media with high heat storage capacity is of course also conceivable. This heat storage capacity S (measured in kJ / (m ³ x K) is known to be proportional to the density ρ of the heat storage medium in question. The proportionality factor c is called the specific heat capacity (measured in kJ / (kg x K): S = c · ρ.

Folglich weisen in der Regel Stoffe mit hoher Dichte ρ eine große Wärmespeicherfähigkeit S auf, die dann noch gesteigert wird, wenn diese Stoffe zusätzlich eine spezifisch hohe Wärmekapazität aufweisen.Consequently, substances with a high density ρ usually have a large heat storage capacity S, which then increased will if these substances additionally have a specific have high heat capacity.

Jedenfalls hat sich Magnesiumoxid als vorteilhaft erwiesen. Grundsätzlich kann aber auch auf Calciumoxid oder Aluminiumoxid, Eisenoxid oder sogar auf Siliziumdioxid (Sand) zurückgegriffen werden. - Diese und andere im Rahmen der Erfindung grundsätzlich verwendbare Materialien sind in der folgenden Tabelle aufgeführt: Rohdichte
ρ
kg/m³ spezifische Wärmekapazität
c
kJ/(kg ^. K) Wärmespeicherfähigkeit
S = c ^. ρ
kJ/(m³ ^. K) Gasbeton 600 1,0 600 Sand, Kies 1800 1,0 1800 Normalbeton 2400 1,0 2400 Glas 2500 1,0 2500 Natursteine 2800 1,0 2800 Stahl 7900 0,4 3160 In any case, magnesium oxide has proven to be advantageous. In principle, calcium oxide or aluminum oxide, iron oxide or even silicon dioxide (sand) can also be used. These and other materials that can be used in principle within the scope of the invention are listed in the following table: Bulk density
ρ
kg / m ³ specific heat capacity
c
kJ / (kg ^. K) Heat storage ability
S = c ^. ρ
kJ / ^{^(m3.} K) Aerated concrete 600 1.0 600 Sand gravel 1800 1.0 1800 Normal concrete 2400 1.0 2400 Glass 2500 1.0 2500 Natural stones 2800 1.0 2800 steel 7900 0.4 3160

Um eine möglichst leichte Verarbeitbarkeit der Gehäusefüllung zu erreichen, ist das Wärmespeichermaterial in der Regel als verdichtungsfähige Masse aus (Mineral- oder auch Stahl-)Kugeln (zusammengesetzt aus den obengenannten Stoffen) mit einer Korngröße im Bereich von 0 bis 300 mm, insbesondere 0 bis 20 mm, vorzugsweise 0 bis 3 mm, ausgebildet. Denn derartige (Mineral- bzw. Keramik-) Kugeln lassen sich problemlos in das Speichergehäuse einfüllen und zwar auch unter Berücksichtigung ganz unterschiedlicher Gestaltungen dieses Speichergehäuses. Folglich gelingt eine flexible Anpassung der beschriebenen Wärmespeicheranlage an wechselnde Einbaubedingungen. Im übrigen ist die Herstellung insofern vereinfacht, als bewußt auf Keramikkassetten oder dergleichen starre Gebilde als Gehäusefüllung verzichtet wird. Hinzu kommen Kostenvorteile im Rahmen der Erfindung, weil die Bearbeitung der (Keramik-)Gehäusefüllung entfallen kann, die in der Regel äußerst aufwendig und zeitintensiv bei der Herstellung ist.To ensure that the case filling is easy to process to achieve, is the heat storage material in the Usually as a compactable mass (mineral or Steel) balls (composed of the above Substances) with a grain size in the range from 0 to 300 mm, in particular 0 to 20 mm, preferably 0 to 3 mm. Because such (mineral or ceramic) balls can be easily filled into the storage case and taking into account very different designs this storage case. Hence one succeeds flexible adaptation of the described heat storage system changing installation conditions. Otherwise, the manufacture simplified in that consciously on ceramic cassettes or the like rigid structures are dispensed with as the case filling becomes. In addition, there are cost advantages within the scope of the invention, because the processing of the (ceramic) case filling can be omitted, which is usually extremely complex and is time-consuming to manufacture.

Damit die beschriebene Wärmespeicheranlage bedarfsgerecht die innewohnende Wärme über Wärmestrahlung und/oder Konvektion abgeben kann, sieht die Erfindung vor, daß das Speichergehäuse vorzugsweise eine von zumindest einer Isolationsklappe verschlossene Öffnung aufweist. Wird diese Isolationsklappe geöffnet, kann die von der Gehäusefüllung aufgenommene Wärme durch die Öffnung an die Umgebung abgegeben werden, und zwar üblicherweise per Wärmestrahlung und/oder durch Konvektion. Um diesen Effekt zu optimieren, sind die Isolationsklappe und das Speichergehäuse innenseitig mit einer Wärmeisolationsschicht ausgekleidet, damit Wärmeverluste (bei verschlossener Isolationsklappe) vermieden werden. Bei dieser Wärmeisolationsschicht kann es sich um eine innenseitig aufgebrachte Keramikbeschichtung handeln.So that the heat storage system described needs the inherent heat via heat radiation and / or convection can deliver, the invention provides that Storage housing preferably one of at least one isolation flap has a closed opening. Will this Isolation flap opened, that of the case filling absorbed heat released through the opening to the environment are, usually by heat radiation and / or by convection. To optimize this effect, are the isolation flap and the memory housing on the inside lined with a heat insulation layer so that Heat loss (with closed insulation flap) avoided become. This thermal insulation layer can around an inside ceramic coating act.

Eine einwandfreie Betätigung und Bedienung dieser Isolationsklappen gelingt, wenn zwei in einem gemeinsamen Scharnier gelagerte Isolationsklappen vorgesehen sind. Diese Isolationsklappen können im ganzen das Speichergehäuse formen, so daß die vorgenannte Öffnung gleichsam der gesamten Oberfläche der Gehäusefüllung entspricht. Folglich nehmen die beiden Isolationsklappen die Gehäusefüllung zwischen sich im Sinne einer Schließmuschel auf. Selbstverständlich können auch drei oder mehr Isolationsklappen verwirklicht werden, die im geschlossenen Zustand das Speichergehäuse bilden und sich praktisch mantelförmig um die Gehäusefüllung legen.Flawless operation and operation of these isolation flaps succeeds when two in a common hinge stored isolation flaps are provided. This Isolation flaps can cover the entire storage enclosure shape so that the aforementioned opening as it were the whole Surface of the housing filling corresponds. Hence the two isolation flaps take the case filling between themselves in the sense of a closing shell. Of course can also implement three or more isolation flaps be the in the closed state Form storage case and practically sheath around place the case filling.

Damit die Wärmespeicherung und damit auch die Wärmeabgabe an unterschiedliche Gegebenheiten angepaßt werden kann, ist weiter bevorzugt vorgesehen, daß die Wärmequelle eine Steuerung und/oder Regelung aufweist. Mit Hilfe dieser Steuerung und/oder Regelung läßt sich die der Gehäusefüllung zugeführte Wärmemenge variieren, nämlich steuern und/oder regeln. Dies geschieht größtenteils in Abhängigkeit von äußeren Parametern. Hierbei mag es sich um die Umgebungstemperatur (beispielsweise die Außentemperatur bei einer in ein Gebäude eingebauten Wärmespeicheranlage), den Wärmebedarf (je nach gewünschter Innentemperatur im Gebäude), die Betriebskosten für die Wärmequelle, die Einbaubedingungen (Anbringung der Wärmespeicheranlage beispielsweise in einer Wand oder davor), den Aufstellort (freistehend oder in einer Wandecke angebracht) usw. handeln. Jedenfalls trägt die beschriebene Steuerung und/oder Regelung diesen Parametern Rechnung.So that the heat storage and thus the heat emission can be adapted to different circumstances more preferably provided that the heat source is a Has control and / or regulation. With the help of this Control and / or regulation can be that of the case filling supplied amount of heat vary, namely control and / or regulate. For the most part, this happens depending of external parameters. This may be the ambient temperature (e.g. the outside temperature at a heat storage system installed in a building) Heat demand (depending on the desired indoor temperature in the building), the operating costs for the heat source, the installation conditions (Installation of the heat storage system, for example in a wall or in front), the installation site (free-standing or installed in a corner of the wall) etc. In any case, the control and / or regulation described carries these parameters.

Als Wärmequelle können grundsätzlich ganz unterschiedliche Stoffe in verschiedenen Aggregatzuständen sowie basierend auf variierenden physikalischen Phänomenen zum Einsatz kommen. So ist nach einer ersten Ausgestaltung vorgesehen, daß es sich bei der Wärmequelle um zumindest ein in die Gehäusefüllung eingelassenes Rohr handelt. Dieses kann eine innenseitige stromdurchflossene Elektrode aufweisen oder mittels eines Heißmediums, z. B. heißem Wasser oder Gas, erwärmt werden. Die vorgenannte Elektrode wird infolge des Stromdurchflusses erhitzt und gibt über das Rohr die entstehende Wärme an die Gehäusefüllung ab. In diesem Fall wird man in der Regel ein elektrisch nicht leitendes Material als Rohrfüllung einsetzen. - Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch denkbar, eine stromdurchflossene Elektrode direkt in der Gehäusefüllung einzubetten, die dann natürlich elektrisch nicht leitend ausgeführt sein muß.In principle, very different sources of heat can be used Fabrics in various physical states as well as based on varying physical phenomena come. According to a first embodiment, that the heat source is at least one in the case filling recessed pipe. This can be one have current-carrying electrode on the inside or by means of a hot medium, e.g. B. hot water or gas, be heated. The aforementioned electrode is due to the Current flow heated and gives the resulting via the tube Heat to the case filling. In this case you usually become an electrically non-conductive material use as pipe filling. - Of course it is also conceivable within the scope of the invention, a current-carrying To embed the electrode directly in the housing filling, which of course is then electrically non-conductive have to be.

Alternativ hierzu (möglicherweise auch zusätzlich) ist vorgesehen, daß dieses Rohr von einem Wärmeträgermedium bzw. einem Fluid durchströmt wird. Hierbei kann es sich um Wasser handeln, welches beispielsweise solarthermisch in einem Sonnenkollektor erhitzt wurde. Auch bietet sich als durchströmendes Wärmeträgermedium Wasserdampf oder ein Gas an, welches ebenfalls solarthermisch, elektrisch oder durch Verbrennung die erforderliche Temperatur aufweist.As an alternative (possibly also in addition) it is provided that that this tube from a heat transfer medium or is flowed through a fluid. This can be Act water, which is, for example, solar thermal was heated by a solar panel. Also offers as Water or a gas flowing through the heat transfer medium which is also solar thermal, electrical or through Combustion has the required temperature.

Im Rahmen der Erfindung liegt es darüber hinaus, als Wärmequelle die Gehäusefüllung durchströmende Fluide, also Flüssigkeiten oder Gase, z. B. Verbrennungsgase, einzusetzen. Ja selbst die Gehäusefüllung durchströmende Flüssigkeiten, z. B. Heißwasser, sind denkbar. Selbstverständlich können diese Maßnahmen auch mit einer Wärmequelle in Form eines in die Gehäusefüllung eingelassenen Rohres mit oder ohne innenseitige Elektrode kombiniert werden. It is also within the scope of the invention as a heat source fluids flowing through the housing, ie Liquids or gases, e.g. B. combustion gases. Yes even flowing through the case filling Liquids, e.g. B. hot water are conceivable. Of course these measures can also be taken with a heat source in the form of a tube embedded in the housing filling can be combined with or without an internal electrode.

Schließlich ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, mehrere Speichergehäuse zu einer Wärmespeicherbatterie zusammenzufassen. Dies gelingt besonders elegant für den Fall, daß die einzelnen Speichergehäuse mittels eines gemeinsamen Trägergerüstes miteinander vereinigt werden. Bei diesem Trägergerüst kann es sich im einfachsten Fall um eine durchgängige Stahlkonstruktion oder sogar mehrere Geschosse eines Gebäudes handeln. Denn in einem solchen Fall ist denkbar, daß die Wärmespeicheranlage durchgängig von Geschoß zu Geschoß verläuft und den jeweiligen Gebäudeinnenraum beheizt.Finally, several are provided within the scope of the invention Combine storage case to a heat storage battery. This works particularly elegantly in the event that the individual storage housing by means of a common Carrier scaffold are combined. With this In the simplest case, the support frame can be one continuous steel structure or even several storeys act of a building. Because in such a case is conceivable that the heat storage system consistently from floor runs to the floor and the respective building interior heated.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1: eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wärmespeicheranlage mit Elektroheizung als Wärmequelle,
Fig. 2: eine abgewandelte Ausführungsform der Fig. 1,
Fig. 3: einen teilweisen Schnitt durch Fig. 2,
Fig. 4: eine abgewandelte Ausgestaltung und
Fig. 5: den Einbau der zuvor beschriebenen Wärmespeicheranlage in ein mehrgeschossiges Gebäude.

In the following, the invention is explained in more detail with reference to a drawing showing only one embodiment; show it:

Fig. 1: a first embodiment of the heat storage system according to the invention with electric heating as a heat source,
Fig. 2: 2 shows a modified embodiment of FIG. 1,
Fig. 3: a partial section through Fig. 2,
Fig. 4: a modified design and
Fig. 5: the installation of the heat storage system described above in a multi-storey building.

In den Figuren ist eine Wärmespeicheranlage auf insbesondere Mineralbasis dargestellt, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau ein Wärmespeichergehäuse 1 und eine Gehäusefüllung 2 aus vorzugsweise einem Mineral- bzw. einer Keramik als Wärmespeichermedium aufweist. Zusätzlich ist eine Wärmequelle 3 verwirklicht, bei welcher es sich in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 um eine Elektro-Rohr-Heizung 3 und in der Darstellung nach Fig. 4 um einen Gas-oder Ölbrenner 3 handelt. Erfindungsgemäß ist die Gehäusefüllung 2 als Schüttung aus einem rieselfähigen Wärmespeichermaterial ausgebildet. Bei diesem Wärmespeichermaterial handelt es sich nach dem Ausführungsbeispiel um Mineralkugeln aus überwiegend Magnesiumsoxid (MgO) vorgegebenen Durchmessers.In the figures, a heat storage system is in particular Mineral base shown in its basic Structure of a heat storage housing 1 and a housing filling 2 from preferably a mineral or a ceramic as Has heat storage medium. In addition there is a heat source 3 realized, which is in the embodiment 1 to 3 to an electric pipe heater 3 and in the illustration according to FIG. 4 by a gas or Oil burner 3 acts. According to the invention, the housing is filled 2 as a bed of free-flowing heat storage material educated. With this heat storage material According to the embodiment, it is mineral balls from predominantly magnesium oxide (MgO) Diameter.

Dieses Wärmespeichermaterial ist verdichtungsfähig und weist Mineral- bzw. Keramikkugeln mit einer Korngröße im Bereich zwischen 0 bis 3 mm auf. Hierdurch läßt sich die Wärmequelle 3 problemlos in das Speichergehäuse 1 einbetten. Dies gilt auch für den Fall, daß als Wärmespeichermaterial Kugeln bzw. Körner mit einer Korngröße bis zu 10 mm oder sogar noch mehr Berücksichtigung finden. So sind im Rahmen der Erfindung selbst Korngrößen bis zu 300 mm denkbar.This heat storage material is compressible and has mineral or ceramic balls with a grain size in Range between 0 and 3 mm. This allows the Embed heat source 3 in the storage case 1 without any problems. This also applies in the event that as a heat storage material Balls or grains with a grain size up to 10 mm or even more. So are in Within the scope of the invention even grain sizes up to 300 mm are conceivable.

Das Speichergehäuse 1 kann als (metallischer) Hohlkörper, Plastik, Kunstfigur oder sogar Designerfigur ausgeführt sein. Selbstverständlich ist als Speichergehäuse 1 auch eine Art Gewebehaut bzw. ein anderes elastisches und formbares Mantelmaterial denkbar. Derartiges ist möglich, weil eben die Gehäusefüllung 2 als Schüttung aus dem rieselfähigen Wärmespeichermaterial ausgebildet ist, sich folglich an unterschiedliche Formungen des Speichergehäuses 1 - ja selbst plastische und elastische Verformungen dieses Speichergehäuses 1 - anpassen läßt.The storage housing 1 can be a (metallic) hollow body, Plastic, artificial figure or even designer figure executed his. Of course, as a storage case 1 too a kind of tissue skin or another elastic and malleable Jacket material conceivable. This is possible because just the case filling 2 as a fill from the free-flowing Heat storage material is formed, consequently different shapes of the storage case 1 - yes even plastic and elastic deformations of this Storage case 1 - can be adjusted.

Die Wärmequelle 3 läßt sich vorteilhaft in das Speichergehäuse 1 integrieren, wenn es sich diesbezüglich um eine simple stromdurchflossene Elektrode handelt. Dann muß jedoch die Gehäusefüllung 2 bzw. Schüttung elektrisch nicht leitend ausgeführt sein. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung, welche von der elektrischen Leitfähigkeit der Gehäusefüllung 2 unabhängig ist, handelt es sich bei der Wärmequelle 3 um eine Elektro-Rohrheizung 3 mit einem Rohr 4 mit innenseitiger Elektrode 5. Dies ist in der vergrößerten Schnittdarstellung in Fig. 2 zu erkennen. Eine Erhitzung dieser Elektrode 5 infolge Stromdurchflusses führt dazu, daß die hierdurch produzierte Wärme über das Rohr 4 an die Gehäusefüllung 2 abgegeben wird. Für einen entsprechenden Wärmetransport von der Elektrode 5 zum Rohr 4 sorgt eine Rohrfüllung 6, bei welcher es sich um ein elektrisch isolierendes, gut wärmeleitendes Material handelt. Nach dem Ausführungsbeispiel besteht die Rohrfüllung 6 ebenfalls aus einer Schüttung von Magnesiumoxid-Kugeln bzw. - körnern.The heat source 3 can advantageously be in the storage housing 1 if it concerns a simple current-carrying electrode. Then, however the case filling 2 or fill electrically not be conducted. In one embodiment of the invention, which depends on the electrical conductivity of the housing filling 2 is independent, it is the Heat source 3 around an electric pipe heater 3 with a pipe 4 with inside electrode 5. This is in the enlarged Sectional view in Fig. 2 can be seen. A heat this electrode 5 leads due to current flow to the fact that the heat produced thereby via the pipe 4th is delivered to the housing filling 2. For a corresponding one Heat transfer from the electrode 5 to the tube 4 provides a tube filling 6, which is an electrical insulating, good heat-conducting material. According to the exemplary embodiment, the tube filling 6 also from a bed of magnesium oxide balls or - grains.

Das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 mit der zugehörigen Schnittdarstellung macht deutlich, daß das Speichergehäuse 1 zwei Isolationsklappen 7 aufweist bzw. eine äußere Schale besitzt, welche aus den beiden Isolationsklappen 7 zusammengesetzt ist. Diese beiden Isolationsklappen 7 sind in einem gemeinsamen Scharnier 8 am Speichergehäuse 1 gelagert. Sie formen im ganzen das Speichergehäuse 1 und nehmen die Gehäusefüllung 2 im Sinne einer Schließmuschel zwischen sich auf. Um Wärmeverluste bei geschlossenen Isolationsklappen 7 so gering als möglich einzustellen, sind die Isolationsklappen 7 und/oder das Speichergehäuse 1 innenseitig mit einer Wärmeisolationsschicht 9 ausgekleidet. Bei dieser Wärmeisolationsschicht 9 handelt es sich bei der dargestellten Ausführungsform um eine vorzugsweise aufgeklebte Keramik- oder Teflonmatte.The embodiment in Fig. 1 with the associated Sectional view makes it clear that the storage case 1 has two isolation flaps 7 or an outer shell has, which is composed of the two isolation flaps 7 is. These two isolation flaps 7 are in a common hinge 8 mounted on the storage housing 1. They form the entire storage housing 1 and take the case filling 2 in the sense of a closing shell between themselves. To heat loss with closed insulation flaps 7 should be set as low as possible the isolation flaps 7 and / or the storage housing 1 lined on the inside with a heat insulation layer 9. This heat insulation layer 9 is in the illustrated embodiment, preferably by one glued on ceramic or teflon mat.

Jedenfalls lassen sich die Isolationsklappen 7 schalenartig öffnen und geben die gesamte Gehäusefüllung 2 frei, so daß hierin gespeicherte Wärme ungehindert und nach allen Seiten gleichmäßig entweichen kann. Selbstverständlich liegen auch sektionsweise Öffnungen des Speichergehäuses 1, welche mit lediglich einer Isolationsklappe 7 verschlossen werden, im Rahmen der Erfindung.In any case, the isolation flaps 7 can be shell-like open and release the entire case filling 2, so that heat stored therein unimpeded and on all sides can escape evenly. Of course, too Sectional openings of the memory housing 1, which with only one isolation flap 7 are closed in Scope of the invention.

Die Wärmequelle 3 - nach dem Ausführungsbeispiel die Elektro-Rohr-Heizung 3 nach Fig. 2 - ist mit einer Steuer-/Regeleinrichtung 10 ausgerüstet. Diese Steuer/Regeleinrichtung 10 stellt die der Gehäusefüllung 2 zugeführte Wärmemenge ein. Dies geschieht in üblicher Weise in Abhängigkeit von mehreren Parametern. Hierbei kann es sich um die Umgebungstemperatur handeln, die mit Hilfe eines Meßwertaufnehmers 11 außerhalb beispielsweise eines Gebäudes ermittelt wird. Darüber hinaus kann der Wärmebedarf erfaßt werden, und zwar anhand einer Messung der Innentemperatur über einen zugehörigen Sensor 12. Je nach dem, wie die Raumtemperatur gewünscht wird, ermittelt die Steuer/Regeleinrichtung 10 aus der Differenz zwischen Wunschtemperatur und tatsächlicher Innentemperatur den Wärmebedarf. The heat source 3 - according to the embodiment, the electric pipe heater 3 according to Fig. 2 - is with a control device 10 equipped. This control device 10 represents the amount of heat supplied to the housing filling 2 on. This happens in the usual way depending of several parameters. This can be the ambient temperature act with the help of a transducer 11 determined outside of a building, for example becomes. In addition, the heat requirement can be recorded based on a measurement of the inside temperature an associated sensor 12. Depending on how the room temperature the control device determines 10 from the difference between the desired temperature and actual indoor temperature the heat requirement.

Ferner stellen die Betriebskosten für die Wärmequelle 3 einen zu berücksichtigenden Parameter dar. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß (billiger) Nachtstrom zur Beheizung der Wärmequelle 3 nach Fig. 2 eingesetzt werden soll. Schließlich ist es möglich, mit Hilfe der Steuer/Regeleinrichtung 10 den Einbaubedingungen bzw. dem Aufstellungsort der dargestellten Wärmespeicheranlage in einem zu beheizenden Raum Rechnung zu tragen. So ist der Wärmebedarf und damit die einzusetzende Energiemenge geringer, je ungehinderter die Gehäusefüllung 2 die in ihr gespeicherte Wärmeenergie abstrahlen und/oder durch Konvektion an die Umgebungsluft abgeben kann.Furthermore, the operating costs for the heat source 3 is a parameter to be considered. This applies in particular in the event that (cheaper) night electricity for heating the heat source 3 according to FIG. 2 is to be used. Finally, it is possible with the help of the control device 10 the installation conditions or the installation site the illustrated heat storage system in one to take into account the room to be heated. So is the heat requirement and thus the amount of energy to be used less, depending unhindered the case filling 2 the stored in it Radiate heat energy and / or by convection to the Can emit ambient air.

Jedenfalls trägt die Steuer-/Regeleinrichtung 10 derartigen Anforderungen Rechnung. Hierzu gehört auch die Messung der Temperatur der Gehäusefüllung mit Hilfe eines weiteren Temperatursensors 13. Aus sämtlichen vorgenannten Eingangswerten leitet die Steuer-/Regeleinrichtung 10 Stellwerte für die Wärmequelle 3 ab, die über eine entsprechende Steuerleitung 14 mit der errechneten Leistung während einer vorgegebenen Zeit beaufschlagt wird, und zwar solange, bis die Gehäusefüllung 2 die mittels des Temperatursensors 13 gemessene Temperatur erreicht hat. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die gesamte dargestellte Wärmespeicheranlage auch als Mobilteil auszuführen, welches beispielsweise mit Hilfe einer eingebetteten Elektrode als Wärmequelle 3 aufgeheizt und nach Erreichen einer gewünschten Temperatur von der Stromquelle abgetrennt wird, so daß ein Transport- und eine örtlich flexible Wärmeabgabe darstellbar ist. In any case, the control device 10 carries such Requirements invoice. This also includes measuring the Temperature of the case filling with the help of another Temperature sensor 13. From all the aforementioned input values the control device regulates 10 control values for the heat source 3 from a corresponding Control line 14 with the calculated power during one predetermined time is applied, and until the housing filling 2 by means of the temperature sensor 13 measured temperature has reached. Within the scope of the invention it is also the entire heat storage system shown run as a handset, for example with the help an embedded electrode heated as a heat source 3 and after reaching a desired temperature from the Power source is disconnected, so that a transport and a locally flexible heat emission can be represented.

Diese Temperatur der Gehäusefüllung 2 ist so bemessen, daß in Abhängigkeit von der im Raum herrschenden Innentemperatur und der zu erwartenden Auskühlung des Raumes (in Abhängigkeit von der Außentemperatur) die gewünschte Raumtemperatur erreicht bzw. gehalten wird. Selbstverständlich muß in Abhängigkeit von diesen Eingangswerten die Wärmequelle 3 mit Hilfe der Steuerleitung 14 gegebenenfalls periodisch beaufschlagt werden.This temperature of the housing filling 2 is such that depending on the internal temperature in the room and the expected cooling of the room (depending on the desired room temperature is reached or held. Of course, must depending on these input values the heat source 3 with the help of the control line 14, if necessary periodically be charged.

Alternativ zu der in Fig. 2 dargestellten Elektro-Rohr-Heizung 3 ist es auch denkbar, das dortige Rohr 4 mit heißem Wasser oder heißem Dampf oder einem anderen heißen fließfähigen Medium zu beaufschlagen, um so die erforderliche Wärmemenge auf die Gehäusefüllung 2 zu übertragen. Dabei kann dieses Wärmeübertragungsmedium beispielsweise in einem Sonnenkollektor oder mit Hilfe eines Brenners aufgeheizt bzw. erzeugt werden. - In der Regel wird jedoch wegen der einfacheren Handhabung und der äußerst feinfühligen Wärmeerzeugung mit der in Fig. 2 dargestellten Elektro-Rohr-Heizung 3 gearbeitet, wobei das dortige Rohr 4 aus Edelstahl besteht, während die Elektrode 5 auf Chromnickelbasis hergestellt ist.As an alternative to the electric pipe heater shown in FIG. 2 3, it is also conceivable to pipe 4 there with hot Water or hot steam or other hot flowable To apply medium in order to achieve the required Transfer heat to the case filling 2. there can this heat transfer medium for example in a Solar panel or heated with the help of a burner or generated. - Usually, however, because of the easier handling and the extremely sensitive heat generation with the electric pipe heater shown in Fig. 2 3 worked, the local tube 4 made of stainless steel exists, while the electrode 5 is made on the basis of chrome nickel is.

Anhand der Fig. 3 erkennt man, daß die Elektro-Rohr-Heizung bzw. Wärmequelle 3 nach den Fig. 2 und 3 die Gehäusefüllung 2 in der Art eines Drahtgeflechtes durchsetzt, welches zwischen kopfseitig und fußseitig des Speichergehäuses 1 vorgesehenen Distanzscheiben 15 gewickelt ist. Selbstverständlich sind auch andere Topologien denkbar, die gänzlich ohne Führung auskommen. Dies ist möglich, weil sich die Gehäusefüllung 2 flexibel an die Elektro-Rohr-Heizung 3 ebenso wie an die äußere Gestaltung des Speichergehäuses 1 anpassen läßt. Um die Schüttung aus rieselfähigem Wärmespeichermaterial zu verdichten, damit die Wärmespeicherfähigkeit erhöht wird, sieht die Erfindung weiter vor, daß das Speichergehäuse entsprechend der Darstellung in Fig. 2 eine mit Hilfe einer Gewindespindel 16 in Längsrichtung verschiebbare Verschlußplatte 17 aufweist. Nachdem die Schüttung in das Speichergehäuse 1 eingefüllt wurde, läßt sich mit Hilfe der Gewindespindel 16 in Verbindung mit der Verschlußplatte 17 die gewünschte Verdichtung der Gehäusefüllung 2 im Speichergehäuse 1 erreichen. Ein unterseitiger Schamottstein 18 sorgt hierbei als Auflager für die Gewindespindel 16. Zu der Gewindespindel 16 gehört schließlich noch eine Stahlstange 19, die als Aufnahme für das zugehörige Innengewinde dient. Eine solche Stahlstange 19 kann im Rahmen des Ausführungsbeispieles nach Fig. 5 auch dazu eingesetzt werden, mehrere Wärmespeicheranlagen vertikal übereinander anzuordnen und zu einer Wärmespeicherbatterie zusammenzufassen, welche ein lediglich angedeutetes mehrgeschossiges Gebäude beheizt.3 that the electric pipe heater or heat source 3 according to FIGS. 2 and 3, the housing filling 2 interspersed in the manner of a wire mesh, which between the top and bottom of the storage case 1 provided spacers 15 is wound. Of course other topologies are also conceivable that are entirely get along without a guide. This is possible because the case is filled 2 flexible to the electric pipe heater 3 as well as the external design of the storage housing 1 can be adjusted. The pouring of free-flowing heat storage material to compress, so the heat storage capacity is increased, the invention further provides that the memory housing as shown in Fig. 2nd one with the help of a threaded spindle 16 in the longitudinal direction has displaceable closure plate 17. after the Filling was filled into the storage housing 1, can yourself with the help of the threaded spindle 16 in connection with the Sealing plate 17 the desired compression of the housing filling Reach 2 in the storage case 1. An underside Fireclay brick 18 provides support for the threaded spindle 16. Finally belongs to the threaded spindle 16 still a steel rod 19, which as a receptacle for the associated Internal thread serves. Such a steel rod 19 can 5 also used for this purpose several heat storage systems are stacked vertically to arrange and combine to form a heat storage battery, which is a mere multi-storey Heated building.

Nach der alternativen Ausgestaltung in Fig. 4 handelt es sich bei der Wärmequelle 3 um einen Gas- oder Ölbrenner 3, welcher beispielsweise ein heißes Gas, vorzugsweise Luft, erzeugt. Dieses heiße Gas durchströmt das Speichergehäuse 1 und damit die Gehäusefüllung 2 und gibt hierbei die erforderliche Wärme an die Gehäusefüllung 2 ab. Folglich muß die Schüttung bzw. Gehäusefüllung 2 insgesamt durchströmbar sein. Dies setzt voraus, daß die Korngröße des eingesetzten Wärmespeichermaterials entsprechend bemessen ist und/oder eine gezielt Schüttung bzw. Verdichtung stattgefunden hat. According to the alternative embodiment in Fig. 4, it is the heat source 3 is a gas or oil burner 3, which is, for example, a hot gas, preferably air, generated. This hot gas flows through the storage housing 1 and thus the housing filling 2 and gives the required Heat to the case filling 2. Hence must flow through the bed or housing filling 2 as a whole his. This assumes that the grain size of the used Heat storage material is dimensioned accordingly and / or a targeted filling or compaction has taken place.

Ein oberseitiger Schieber bzw. eine Schwenkklappe 20 sorgt im Rahmen der Ausgestaltung nach Fig. 4 dabei für die gewünschte Strömungsgeschwindigkeit des heißen Mediums durch das Speichergehäuse 1. - Selbstverständlich sind auch Kombinationslösungen dergestalt denkbar, daß die Ausgestaltung nach Fig. 4 mit einer solchen nach den Fig. 1 und/oder 2 kombiniert wird. Dies bietet sich beispielsweise für den Fall an, daß die beschriebene Wärmespeicheranlage mit einer Zentralheizung zusammengeschaltet ist, deren heiße Abgase für die Erwärmung der Gehäusefüllung 2 im normalen Heiz-bzw. Winterbetrieb sorgen. In der Übergangszeit, z. B. im Frühjahr oder Herbst, wenn die Zentralheizung (noch) nicht läuft, kann eine elektrische Beheizung der Gehäusefüllung 2 erfolgen.A slide on the top or a swivel flap 20 provides 4 for the desired one Flow rate of the hot medium the storage case 1. - Of course there are also combination solutions conceivable in such a way that the design 4 with one according to FIGS. 1 and / or 2 is combined. This is useful for example for the Case that the described heat storage system with a Central heating is interconnected, the hot exhaust gases for heating the housing filling 2 in normal heating or. Ensure winter operation. In the transition period, e.g. B. in Spring or autumn when the central heating is not (yet) running, electrical heating of the case filling 2 respectively.

Die Zusammensetzung der Gehäusefüllung 2 enthält überwiegend Magnesiumoxid (80 bis 99,5 Gew.-%), kann darüber hinaus beispielsweise wie folgt ausgestaltet sein: MgO ca. 80 bis 99,5 Gew.-%; CaO ca. 1,5 Gew.-%; Al₂O₃ ca. 0,4 Gew.-%; Fe₂O₃ ca. 0,12 Gew.-%; SiO₂ ca. 3,10 Gew.-%; K₂O ca. 0,1 Gew.-% und Na₂O ca. 0,11 Gew.-%. The composition of the housing filling 2 mainly contains magnesium oxide (80 to 99.5% by weight), and can also be configured, for example, as follows: MgO approx. 80 to 99.5% by weight; CaO approx. 1.5% by weight; Al ₂ O ₃ approx. 0.4% by weight; Fe ₂ O ₃ approx. 0.12% by weight; SiO ₂ approx. 3.10% by weight; K ₂ O approx. 0.1% by weight and Na ₂ O approx. 0.11% by weight.

Hinzu kommen Spuren von Schwefel S und Phosphor Ph. Das Schüttgewicht beträgt ca. 3 kg/m³. There are also traces of sulfur S and phosphorus Ph. The bulk density is approx. 3 kg / m ³ .

Immer wird erfindungsgemäß ein Wärmespeicher bzw. eine Wärmespeicheranlage zur Verfügung gestellt, welche sich schnell laden läßt und insbesondere eine Beheizung in der Übergangszeit ermöglicht. Dies gelingt bei flexibler Anpassung an ganz unterschiedliche Ausgestaltungen des Speichergehäuses 1, der Einbaubedingungen sowie unter Berücksichtigung praktisch sämtlicher denkbarer Wärmequellen 3. Selbstverständlich ist auch eine Kombination mit einem Kachelofen in einem Haus, einer Zentralheizung, einem Sonnenkollektor usw. denkbar. Auch lassen sich mehrere Speichergehäuse 1 problemlos zu einer Wärmespeicherbatterie zusammenfassen und mittels eines gemeinsamen Trägergerüstes - nach dem Ausführungsbeispiel der Stahlstange 19 - miteinander vereinigen. Durch die lose Schüttung aus rieselfähigem Wärmespeichermaterial zur Darstellung der Gehäusefüllung 2 treten keine Wärmeausdehnungsprobleme auf, wie sie beim Stand der Technik nach der DE-OS 196 23 964 nicht ausgeschlossen werden können. Hinzu kommt, daß die gesamte Anlage praktisch wartungsfrei ist, weil beispielsweise bei einem Rückgriff auf eine Elektro-Rohr-Heizung 3 das dortige Rohr 4 aus Edelstahl gefertigt ist und somit den auftretenden Temperaturen und Medienbedingungen problemlos standhält.According to the invention, a heat accumulator or a Heat storage system provided, which itself can be loaded quickly and in particular heating in the Transitional period allowed. This is possible with flexible adaptation to very different configurations of the storage housing 1, the installation conditions and taking into account practically all possible heat sources 3. Of course is also a combination with a tiled stove in a house, central heating, a solar panel etc. conceivable. Several memory housings 1 can also be easy to combine into a heat storage battery and by means of a common support structure - after the Embodiment of the steel rod 19 - combine. Due to the loose fill made of free-flowing heat storage material to show the case filling 2 there are no thermal expansion problems, as with State of the art according to DE-OS 196 23 964 is not excluded can be. Add to that the entire facility is practically maintenance-free because, for example, at a recourse to an electric pipe heater 3 there Tube 4 is made of stainless steel and thus the occurring Withstands temperatures and media conditions with ease.

Claims

Heat storage system based in particular on mineral, with a storage housing (1) and a housing filling (2) preferably made of a mineral as a heat storage medium, and with a heat source (3), characterized in that the housing filling (2) as a bed of a free-flowing heat storage material, e.g. B. mineral balls or mineral grains predetermined diameter S, is formed.

Heat storage system according to claim 1, characterized in that that mainly ceramic as heat storage material Material, especially magnesium oxide (MgO), magnesium silicate, Chrome ore, iron ore or other metal oxides for Commitment comes.

Heat storage system according to claim 1 or 2, characterized in that the heat storage material as compressible Mass from mineral balls or mineral grains with a grain size in the range from 0 to 300 mm, preferably 0 up to 3 mm.

Heat storage system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the storage housing (1) a opening closed by at least one insulation flap (7) has, the isolation flap (7) and / or Storage housing (1) on the inside with a thermal insulation layer (9) lined to avoid heat loss are.

Heat storage system according to claim 4, characterized in that two are mounted in a common hinge (8) Isolation flaps (7) are provided, which in whole form the storage housing (1) and in the sense of Take the closing shell between the housing fill (2).

Heat storage system according to one of claims 1 to 5, characterized in that a current-carrying wire as a heat source (3) embedded directly in the housing filling (2) is, the housing filling (2) is preferably electrical is not made conductive.

Heat storage system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heat source (3) a Control / regulating device (10), which that of the housing filling (2) amount of heat supplied depending on Parameters such as the ambient temperature, the heat requirement, the operating costs for the heat source (3), the installation conditions, the installation site etc. controls and / or regulates.

Heat storage system according to one of claims 1 to 7, characterized in that as a heat source (3) in the housing filling (2) at least one tube (4) with an inside Electrode (5) and / or flowing heat transfer medium, e.g. B. water or gas.

Heat storage system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing filling as the heat source (3) (2) fluids flowing through, e.g. B. combustion gases, serve.

Heat storage system according to one of claims 1 to 9, characterized in that a combination as the heat source (3) the measures according to claims 6, 8 and / or 9 is used.

Heat storage system according to one of claims 1 to 10, characterized in that several storage housings (1) a heat storage battery summarized and by means of a common support frame (19) combined are.

Heat storage system according to one of claims 1 to 11, characterized in that the storage housing (1) as Hollow body made of a flexible or rigid material, for example Fabric or the like formed a flexible jacket is.