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Speicherheizvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Speicherheizvorrichtung
mit elektrischer Heizquelle und einem Spelcher bzw.
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Speichersystem aus Latentspeichermessen enthaltenden Elementen, wobei
insbesondere solche Latentaspeichermassen Anwendung finden, die bei der gewünschten
Speichertemperatur schmelzen, und wobei die Wärme von der Heizquelle zum Speicher
bzw. vom Speicher auf den zu beizenden Raum, Gegenstand usw. durch ein flüssiges
Medium Übertragen wird.
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Speicherheizvorrichtungen dieser Art finden vielfache
Anwendung.
Sie können test eingebaut werden oder beweglich, z.B fahrbar, gestaltet sein. Sie
sind weiterhin zum Einbau in Warmwasserspeicher und dergleichen geeignet. Insbesondere
unter Ausnutzung der billigen Nachstromtarife dienen sie der elektrischen Beheizung
von Wohn- und Arbeitsräumen. Herbei mu3 die Wärmespeicherkapazität so bemessen sein,
daß die Tageszeiten, zu denen Strom nur mit Normaltarif bezogen werden kann, überbrückt
werden Da in der Regel auch um die Mittagszeit Niedertarifatrom zum Nachheizen der
Geräte zur Verfügung steht, ist der zu überbrückende Zeitraum gewöhnlich nicht länger
als 4 Stunden. d.h. es werden zur Beheizung von Wohnräumen Speicherkapasitäten in
der Größenordnung von 4.000 kcal - 10 000 kcal benötigt.
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Als Speichermassen für Speicherheizvorrichtungen werden t.Zt. vorwiegend
keramische Substanzen mit hoher spezifischer Wärme (z.B. Magnesit-Steine) eingesetzt,
die auf Temperaturen bis zu 7500 C erhitzt werden. Es sind deshalb erhebliche Isolierstärken
erforderlich1 damit eine unerwünschte vorzeitige Wärmeabgabe verhindert wird. Durch
diese großen Isolierstärken wird das Volumen der Geräte beträchtlich vergrößert.
Die hohen Temperaturen haben überdies den Nachteil, daß durch verbrennende Staubpartikel
in der Kühlluft eine Geruchsbelästigung hervorgerufen werden kann.
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Zur Vermeidung der vorstehend erwähnten Schwierigkeiten sind auch
schon Speicherheizgeräte bekannt geworden, welohe Wärme unter Ausnutzung von latentspeichermaasen
bei
tieferen Temperaturen speichern.
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Latentspeichermassen sind bekanntlich solche Stoffe bzw. Gemische,
die durch Wärmeaufnahme bzw. -abgabe eine reversible Zustandsänderung erfahren,
wie z.B. eine Umkristallisation oder ein Schmelzen. Es ist bekant, kristallwasserhaltige
Salze, wie z.B.
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Glaubersaltz oder Natriumbiphosphat, für diese Zwecke einzusetzen.
Beide Salze spalten bei Temperaturen um 35° C Kristallwasser ab und nehmen dabei
Wärmemengen in der Größenordnung von 40 kcal/kg auf.
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Es iot bei diesen Salzen jedoch schwierig, die Umkehrbarkeit des Vorganges
zu gewährleisten, weil in warmem Zustand ein Zweistoffsystem ( wasserfreies Salz
und Wasser) vorliegt, daß zur Sedimentation neigt. Besser geeignet sind Einstoffsysteme,
wie z. B. Bienenwachs, des bei ca. 700 C schmilzt und eine Schmolzwärme von Uber
40 kcal/kg aufnimmt. Da hier keine Eatmischung stattfinden kann, ist ee unter Anwendung
bekannter Mittel sehr leicht möglich, die unbegrenzte Reversiblität des Speichervorgangs
au sichern.
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Bei der Konstruktion von Heizgeräten, die mit Latentspeichermassen
arbeiten, kommt es wesentlich darauf an, einen guten Wärmeübergang vom elektrischen
Heizelement zur Speichermasse sicherzustellen, weil die Speichermassen durch lokale
Überhitzung zerstart werden können, Es ist bekannt, su diesem Zweck Heisfolien zu
verwenden, die an einem möglichst großen Teil der Oberfläche der Speicherelemente
anliegen. Eine einwandfreie Absicherung gegen das Entstehen
lokaler
Übertemperaturen ist damit jedoch nicht gegeben, so dass ein relativ grosser Aufwand
mit Kontroll- und Regeleinrichtungen betrieben werden muss. Die Erfindung hat sich
die Aufgabe gestellt, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und zugleich einen besseren
Wärmeübergang vom Heizelement zum Speicherolemont zu ermöglichen.
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Gleichzeitig soll eine kürzere Aufheizzoit benötigt werden.
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Es wird eine Speicherheizvorrichtung mit elektrischer Heizquelle und
ein cm Speicher bzw. Speichersystem aus Latentspeichermassen entlialtendon Elementen
vorgeschlagen, wobei insbesondere solche Latentspeichermassen Anwendung finden,
die bei der gewünschten Speichertemperatur schmelzen und wobei die Wärme von der
Heizquelle zum Speicher bzw. vom Speichersystem auf den zu heizenden Raum, Gegenstand
und dergleichen durch ein zwischengeschaltetes Medium übertagen wird. Die erfindungsgemässe
Speicherheizvorrichtung ist durch ein flüssiges Wärmeträgermedium gckennzeichnet.
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Hierdurch wird die vorstehend erwähnte Aufgabe in optimaler Weise
gelöst. Es wird ferner eine bisher nicht erreichte Gleichmässigkeit der Entladung
bei konstanter Temperetur der R-adiatopberilache erziclt, welche bei Verwendung
als Raumheizung die Wärme au den zu beheizenden Raum abgibt.
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Das flüssige Wärmeträgermedium dient in erster Linie zum Transport
der Wärme von der Heizquelle
zu dem Spoicher bzw. Speichesystem.
Insbcoondere bei der Verwendung der vorgeschlagenen Vorrichtung als Raumheizung
ist es zweckmäßig, wcnn das flüssige Wärmeträgermedium auch für die Übertragung
der Wärme zwischen dem Speicher bzw. dem Speichersystem und dem zu heizenden Raum
vorgesehen ist.
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Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Speicherheizgerät konn verschieden
aus gestaltet sein, beweglich oder fest eingebaut und durch eine oder mehrere isolicrende
Trennwände derart unterteilt werden, daß ole 3eheizung in oehreren Stufen möglich
ist. Dos Gerät wird mit Vorteil auch als Warmwasserspeicher angewandt. In diesem
Pall ist das Wasser zueleich Wärmeträger zum Aufladen der Speicher und zu heizendes
Medium.
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Bei Verwendung als Raumheizung empfichlt es sich, als flüssiges Wärmeträgermedium
Wasser oder ein geeignetes Öl zu verwenden, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen
hat, daß die Flüssigkeit z.B. bei schweren Heizgeräten erst nach der Montage an
Ort und Stelle eingefüllt werden kann.
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Der Speicher bzw. das Speichersystem enthält Speicherelemente mit
Latentspeichermassen, deren Haltetemperatur dem jeweiligen Vorwendungszweck angepaßt
gewählt werden ksnn. Gegebenenfalls ldßt sich die optimale Latentspeichermasse auu
der großen Zahl der hierfür bekanntgewordenen Substanzen durch geeigneto einfache
Vorversuche ermitteln.
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Durch die erfindungsgemäß Vorgeschlagene flussige Wärmeträgersubstanz
werden verblüffende Vorteile erzielt. Hervorzuheben ist insbesondere die gleichmäßige
Temperatur im gesamten Gerät durch Konvektion der Flüssigkeit, die einfache Temperaturkontrolle
zur Vermeidung von Uberhitzungen, der bestmögliche Wärmeübergang an den Oberflächen
von Heizelement, Spaicherelement und Radiator, die leichte Auswechaelbarkeit von
Heiz- und Speicherelementen. Bereits nach dem Aufheizen der Wärmeträgerflüssigkeit,
also noch vor dem Aufladen der Speicherelemente steht die volle Heizleistung zur
Verfügung. Durch das Einlagern der Speicherelemente in eine Flüssigkeit sind auch
die bei der Umwandlung bzw. bei Schmelzen auftretenden und bisher stets Störungen
verursachenden Volumenänderungen ohne weiteres zu beherrschen.
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Figur 1 bis 4 zeigen beispielhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen
Speichergeräte.
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In Pigur 1 ist ein als Raumheizung geeignetes Radiator-Speichergerät
schematisch dargestellt.
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Figur 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A - A' durch dieses
Raumheizgerät. Das Gerät besteht aus dem Behälter 1, der an den wärmeabgebenden
Außenflächen mit Rippen 2 versehen ist. Er ist durch ein isolierende Trennwand 3
im Verhältnis 1:2 unterteilt, so daß eine Beheizung in drei Stufen möglich ist,
in deo entweder der kleinere Behälter oder der größere 3ehälter allein, oder beide
Behälter gleichzeitig
beheizt werden. Beide Behälter sind mit der
WErme-Trägerflüssigkeit 4, z.B. Wasser oder öl, gefUllt.
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Im unteren Teil befinden sich die Reizelemonte 5 und 6, darüber, abgetrennt
durch ein Siebblech 7, das durch die Speicherelemente 8 gebildete Spelohersystem.
Die Speicherelemente können, z.B. wenn eine Heizflächentemperatur von etwa 70° C
gewünscht wird, aus Wachs bestehen, das in Kunststoffolien eingeschweißt ist. Prinzipiell
ist es möglich, bei Wärmespeichermassen, die in flüssigem Zustand mit der Wärmeträgerflüssigkeit
nicht mischbar sind, auf eine Einschweißung zu verzichten.
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Im oberen Teil des Behälters befindet sich ein Luftraum 9, der dio
beim Erwärmen und Schmelzen auftretenden Volumenänderungen auffängt. Aus Sicherheitsgründen
sollte im oberen Teil ein Sicherheitaventil angebracht werden. Die emporaturkontrolle
und damit die automatische Beendigung des Aufladevorganges orfolgt durch Thermosonden,
die im oberen Teil des Flüssigkeitsvolumes angebracht sind. Das Heizgerät kann als
selbständiges, ggfs. fahrbares Gerät betrieben werden, oder in Wände bzw. Pensterbrüstungen
eingebaut werden.
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Bei eingebauten Geräten kann auf die Untereilung durch die isolierenden
Trennwände 3 verzichtet werden, weil dann die Wärmeabgabe - ggfs. automatisch durch
Raumthermostaten geregelt - durch verstellbare Lüftungsklappen beeinflußt werden
kann.
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Figur 3 zeigt ein Einbaugerät der vorstehend erwähnten Art. Das Speichergerät
10 ist auf dor
Frontseite 11 izoliert und auf der RUckseite mit
Rippen 12 zur Verbesserung des Wärmeüberganges versehen. Die einstellbare Klappe
13 regelt den Luftstrom 14, der allein durch thermische Xonvektion zustande kommt,
oder durch einen eingebauten Lüfter unterstützt wird.
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Das Speichergerät kann, wie bereits erwähnt, in vargleichbarem Aufbau
auch ala Warmwasserspeicher ausgestaltet werden. In diesem Fall ist das Wasser zugleich
Wärmeträger zum Aufladen der Speicher und zu heizendes Medium.
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Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch ein als Warmwasserbereiter ausgestaltetes
Speicherheizgerät. Der nach außen isolierte Behälter wirkt dabei in aufgelsdenem
Zustand als Durchlauferhitzer. Figur 4 zeigt im Querschnitt den zylindrischen Behälter
15, dargestellt mit Außenisolierung 16, Heizpatrone 17 und die duroh ein Siebblech
19 abgetrennten Speicherelemente 18.
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Innerhalb den zylindrischen Speicherkörpers 15 strömt das zu erwärmende
Wasser zwischen den Speicherelementen 18 senkrecht zur Bildebene.