DD148252A5 - THERMO INSULATED HEAT STORAGE - Google Patents
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Abstract
Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, einen umweltfreundlichen Waermespeicher mit groszer Waermespeicherkapazitaet zu schaffen, der es gestattet, die von Sonnenkollektoren oder Waermepumpen oder dergleichen gewonnene Waerme zu speichern und der gleichzeitig dazu geeignet ist, den Wirkungsgrad von herkoemmlichen Heizungsanlagen zu verbessern. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dasz man einen sehr grosz dimensionierten, thermoisolierten, ein waermespeicherndes Medium enthaltenden Behaelter einsetzt. Der thermoisolierte Waermespeicher ist dadurch gekennzeichnet, dasz a) das im Waermespeicher enthaltene waermespeichernde Medium Wasser und/oder eine andere umweltfreundliche Fluessigkeit oder eine leicht schmelzende Substanz ist, b) die Speicherkapazitaet, d.h. das Fassungsvermoegen des Waermespeichers entsprechend grosz dimensioniert ist, c) der Waermespeicher innen ganz oder teilweise eine die Waermestrahlung reflektierende Beschichtung oder reflektierende Folienauskleidung, vorzugsweise eine Auskleidung aus hochpolierter Aluminiumfolie, aufweist und d) der Waermespeicher Einrichtungen zur Waermezufuhr und zur Waermeabgabe aufweist.The aim and object of the invention are to provide an environmentally friendly heat storage with large heat storage capacity, which allows to save the heat gained from solar panels or heat pumps or the like and the same time is capable of improving the efficiency of conventional heating systems. The object is achieved by using a very large-sized, thermally insulated container containing a heat-storing medium. The thermo-insulated heat accumulator is characterized in that a) the heat storage medium contained in the heat accumulator is water and / or another environmentally friendly fluid or substance, b) the storage capacity, i. the capacity of the heat accumulator is dimensioned correspondingly large, c) the heat accumulator inside wholly or partially a heat radiation reflective coating or reflective foil lining, preferably a lining of highly polished aluminum foil, and d) the heat storage facilities for heat supply and heat transfer has.
Description
AP P 28 D/ 218 051 56 692/24AP P 28 D / 218 051 56 692/24
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Thermoisolierter WärmespeicherThermo insulated heat storage
Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermoisolierten Wärmespeicher für Heizungs- und/oder Brauchwassersysteme.The present invention relates to a thermally insulated heat storage for heating and / or service water systems.
Es ist bekannt, daß in letzter Zeit große Anstrengungen unternommen werden, um Energie in Form von Wärme mittels Sonnenkollektoren oder Wärmepumpen zu gewinnen. Unabhängig davon ist man ständig bemüht, den Wirkungsgrad der herkömmlichen Kohle-, Gas- und Ölheizungen zu verbessern. Im Falle der Wärmegewinnung mittels Sonnenkollektoren wirkt es sich nachteilig aus, daß in unseren Breiten die Sonneneinstrahlung recht unregelmäßig und im Winter darüber hinaus relativ schwach ist, so daß mit Sonnenkollektoren gerade dann, wenn viel Energie gebraucht wird, d.h. im Winter, nicht viel Wärme kontinuierlich gewonnen werden kann, um so wichtiger ist es daher, bei Sonneneinstrahlung,It is known that great efforts have recently been made to obtain energy in the form of heat by means of solar collectors or heat pumps. Regardless, efforts are constantly being made to improve the efficiency of conventional coal, gas and oil heating systems. In the case of heat recovery by means of solar panels, it is disadvantageous that in our latitudes, the sunlight is quite irregular and relatively weak in winter, so that with solar panels just when much energy is needed, i. In winter, not much heat can be gained continuously, so it is more important, in sunlight,
und zwar insbesondere im Winter, so viel wie möglich an Wärme zu gewinnen und zu speichern, um über längere Perioden, an denen die Sonne nicht scheint, hinwegzukommen. Dies scheitert in der Regel daran, daß die Speicherkapazitäten zu gering sind, üblicherweise haben die Warmwasserboiler, die mittels der umlaufenden Sonnenkollektorlüssigkeit beheizt werden, nur ein Fassungsvermögen von 300 bis 500 1, d.h., daß man mit dieser Warmwassermenge nicht weit kommt, insbesondere dann nicht, wenn man die gespeicherte Wärme nicht nur zum Erwärmen des Brauchwassers, sondern zusätzlich oder nur für Heizungszwecke verwenden will.especially in winter, to recover and store as much heat as possible, to get over longer periods when the sun is not shining. This usually fails because the storage capacities are too low, usually have the hot water boiler, which are heated by means of the circulating solar collector liquid, only a capacity of 300 to 500 1, ie, that you do not get far with this amount of hot water, especially not then if you want to use the stored heat not only for heating the service water, but in addition or only for heating purposes.
Im Falle von Kohle-, Gas- und Ölheizungen ist man insbesondere bemüht) durch Regeltechniken mittels Außenthermostaten, an den Heizkörpern befindliche Thermostatventile, durch Zeitrelais für Boiler-Nachlaufheizung und dergleichen den Wirkungsgrad zu erhöhen. Nachteilig wirkt sich jedoch bei diesen Heizungen, und zwar insbesondere bei Gas- und Ölheizungen, nach wie vor die Tatsache aus, daß auf Grund des relativ geringen Fassungsvermögens des Heizkessels der Brenner in relativ kurzen Zeitabständen an- und abschaltet, so daß der Brenner jeweils nur über kurze Perioden brennt, wodurch ein starker Energieverlust bedingt ist.In the case of coal, gas and oil heating is particularly endeavors) by control techniques by means of outdoor thermostats, located on the radiators thermostatic valves, by time relay for boiler after-heater and the like to increase the efficiency. A disadvantage, however, in these heaters, and in particular in gas and oil heaters, still the fact that due to the relatively low capacity of the boiler, the burner in relatively short time intervals on and off, so that the burner only burns over short periods, causing a strong loss of energy.
Es sind ferner Elektrospeicherheizungen bekannt, die den billigen Nachtstrom ausnützen und die Wärme in relativ kleinen Volumeinheiten speichern. Diese Speicher erwärmen sich dabei auf sehr hohe Temperaturen, was nicht nur besondere Wärmeisolationsprobleme bedingt, sondern auch Probleme hinsichtlich einer rationellen und gesunden Abführung der gespeicherten Wärme.There are also known electric storage heaters that take advantage of the cheap nighttime electricity and store the heat in relatively small volume units. These storage heats up to very high temperatures, which not only causes special heat insulation problems, but also problems in terms of a rational and healthy dissipation of stored heat.
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Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Wärmespeichers mit. großer Wärmespeicherkapazität.The object of the invention is the development of a heat accumulator with. large heat storage capacity.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen umweltfreundlichen Wärmespeicher zu schaffen, der es einerseits gestattet, die von Sonnenkollektoren oder Wärmepumpen oder dergleichen gewonnene Wärme, mit der nur relativ geringe Temperaturerhöhungen im Wärmespeicher erreicht werden können, zu speichern und der es andererseits erlaubt, in wirksamer Weise den Wirkungsgrad von Kohle-, Gas- und Ölheizungen .sowie von anderen Heizungsarten zu erhöhen bzw. erst sinnvoll zu ermöglichen.The invention has for its object to provide an environmentally friendly heat storage, which allows on the one hand, the heat gained from solar panels or heat pumps or the like, with only relatively small temperature increases in the heat storage can be achieved, and on the other hand, allows more effective To increase the efficiency of coal, gas and oil heating., And from other types of heating or make sense to allow.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch den Einsatz eines thermoisolierten Wärmespeichers gelöst, der als wärmespeicherndes Medium Wasser und/oder eine andere umweltfreundliche Flüssigkeit oder eine leicht schmelzende Substanz enthält, entsprechend groß dimensioniert ist und innen ganz oder teilweise eine die Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung oder reflektierende Folienauskleidung, vorzugsweise eine Auskleidung aus hochpolierter Aluminiumfolie, aufweist.The object of the invention is achieved by the use of a thermally insulated heat storage, which contains as heat-storing medium water and / or another environmentally friendly liquid or a slightly melting substance is dimensioned correspondingly large and inside all or part of a heat radiation reflective coating or reflective foil lining, preferably a lining of highly polished aluminum foil has.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein wärmeisolierter Wärmespeicher für Heizungs- und/oder Brauchwassersysteme, der dadurch gekennzeichnet ist, daßThe invention thus provides a heat-insulated heat storage for heating and / or service water systems, which is characterized in that
a) das in ihm enthaltene wärmespeichernde Medium Wasser und/oder eine andere umweltfreundliche Flüssigkeit oder eine leicht schmelzende Substanz ist,a) the heat-storing medium contained in it is water and / or another environmentally friendly liquid or a slightly melting substance,
b) die Speicherkapazität entsprechend groß ist,b) the storage capacity is correspondingly large,
c) er innen ganz oder teilweise mit einer die Wärmestrahlung reflektierenden Beschichtung oder reflektierende Folienauskleidung, vorzugsweise eine Auskleidung aus hochpolierter Aluminiumfolie, versehen ist und 'c) it is provided in whole or in part with a heat radiation reflecting coating or reflective foil lining, preferably a lining of highly polished aluminum foil, and '
d) er Einrichtungen zur Wärmezufuhr und zur- Wärmeabgabe aufweist.d) it has facilities for heat supply and heat dissipation.
Als wärmespeicherndes Medium wird gemäß der Erfindung Wasser besonders bevorzugt, da es leicht erhältlich und besonders umweltfreundlich ist. An Stelle von Wasser kann man aber selbstverständlich auch andere Flüssigkeiten einsetzen, z.B. Glycerin, gegebenenfalls in Mischung mit Wasser, oder öle wie z.B. Paraffinöl oder Siliconöl. Andererseits kann es aber auch vorteilhaft sein, als wärmespeicherndes Medium gemäß der Erfindung eine Substanz einzusetzen, die zwar unter Normalbedingungen fest ist, aber bereits bei relativ niedrigen Temperaturen schmilzt. Zu Substanzen dieser Art gehören beispielsweise Hartparaffine mit Schmelzpunkten zwischen 50° und 62°C, Wachse, niedermolekulare inerte Polymere sowie sehr niedrig schmelzende Legierungen wie z.B. Woods Legierung (Schmelzpunkt: 60 bis 70°C). Bei derartig niedrig schmelzenden Substanzen wird der Wärmespeichereffekt dadurch erhöht, daß zum Schmelzen zusätzliche Energie benötigt wird. Führt man beispielsweise einem Hartparaffin Wärme zu, so steigt dessen Temperatur stetig bis zum Schmelzpunkt an; dann erhöht sich seine Temperatur längere Zeit nicht mehr, da die ganze zugeführte Wärmeenergie zum Schmelzen aufgebraucht wird. Erst wenn das gesamteAs the heat-storing medium, water is particularly preferred according to the invention because it is readily available and particularly environmentally friendly. Of course, it is also possible to use other liquids instead of water, e.g. Glycerol, optionally in admixture with water, or oils, e.g. Paraffin oil or silicone oil. On the other hand, it may also be advantageous to use as a heat-storing medium according to the invention, a substance which, although solid under normal conditions, but melts even at relatively low temperatures. Substances of this type include, for example, hard paraffins with melting points between 50 ° and 62 ° C, waxes, low molecular weight inert polymers and very low melting alloys such. Woods alloy (melting point: 60 to 70 ° C). In such low-melting substances, the heat storage effect is increased by the fact that additional energy is needed for melting. If, for example, heat is added to a hard paraffin, its temperature rises steadily up to the melting point; then its temperature no longer increases for a long time, since all the heat energy supplied is used up for melting. Only when the whole
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Hartparaffin geschmolzen ist, erwärmt sich das Hartparaffin weiter. Diese zum Schmelzen notwendige Wärmemenge bezeichnet man als Schmelzwärme. Bei Abkühlung der Substanz wird dann diese Schmelzwärme wieder in Form von Erstarrungswärme neben der eigentlichen Abkühlung frei.Hard paraffin is melted, the hard paraffin heats up. This amount of heat necessary for melting is called heat of fusion. Upon cooling of the substance then this heat of fusion is released again in the form of heat of solidification in addition to the actual cooling.
Die Speicherkapazität des Wärmespeichers hängt einerseits von den Eigenschaften des eingesetzten wärmespeichernden Mediums und andererseits von dessen Menge ab. Vorzugsweise sollte die Speicherkapazität so groß sein, daß die gespeicherte Wärme ohne zusätzliche Heizung ausreicht, um über einige Tage hinaus einen normalen Haushalt mit der üblichen Menge an Warmwasser zu versorgen.The storage capacity of the heat accumulator depends on the one hand on the properties of the heat-storing medium used and on the other hand on its quantity. Preferably, the storage capacity should be so large that the stored heat without additional heating is sufficient to provide for a few days beyond a normal household with the usual amount of hot water.
Da gemäß der Erfindung als wärmespeicherndes Medium Wasser besonders bevorzugt wird, hat der Wärmespeicher vorzugsweise ein Fassungsvermögen von mindestens 1 500 1, 'insbesondere ein solches von ca. 5 000 bis 15 000 1, und vorzugsweise eine säulenförmige, insbesondere zylindrische, senkrecht angeordnete Form. Der Innendurchmesser eines solchen Hohlzylinders beträgt beispielsweise ca. 0,8 m bis 2,0 m bei einer Höhe von ca. J> bis 5 m. Der Zylindermantel sowie der Boden und der Deckel können aus jedem beliebigen geeigneten Material bestehen, daß - falls es nicht selbst schon genug thermisch isolierend wirkt zusätzlich eine thermoisolierende Schicht aufweist, wobei die Dicke der Isolationsschicht sich nach dem λ-Wert (Wärmeleitzahl) richtet und so dick ist, daß durch den Behältermantel, den Boden und den Deckel praktisch keine Wärmeverluste auftreten. Die thermoisolierende Schicht besteht vorzugsweise aus einem Polyurethanhartschaumstoff und weist eine Dicke von ca. 15 cm auf. Die thermoisolierende Schicht kann entweder direkt als selbsttragendes Element den Wärmespeicher bilden oder aber die Isolationsschicht wird auf die Behälterwandung einschließlich Boden und Decke außen oder innen aufgebrachtSince water is particularly preferred according to the invention as a heat-storing medium, the heat storage preferably has a capacity of at least 1 500 l, more preferably one of about 5,000 to 15,000 l, and preferably a columnar, in particular cylindrical, vertically arranged shape. The inner diameter of such a hollow cylinder is for example about 0.8 m to 2.0 m at a height of about J> to 5 m. The cylinder jacket as well as the bottom and the cover may be made of any suitable material, that - if it does not already have enough thermally insulating acts additionally a thermally insulating layer, wherein the thickness of the insulating layer is based on the λ value (thermal conductivity) and so Thick is that practically no heat losses occur through the container shell, the bottom and the lid. The thermally insulating layer is preferably made of a rigid polyurethane foam and has a thickness of about 15 cm. The thermo-insulating layer can either directly form the heat storage as a self-supporting element or the insulation layer is applied to the container wall including the floor and ceiling outside or inside
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oder aber zwischen entsprechenden Verschalungen eingebracht. Die Wandungen des Wärmespeichers können dabei aus Metall, Kunststoff oder Betonringen bestehen. Das gleiche gilt für die Verschalungen. Beispielsweise werden mit Vorteil gemäß der Erfindung übereinander angeordnete Betonringe eingesetzt, die zentrisch von Betonringen umgeben sind, deren Durchmesser vorzugsweise 30 cm größer sind als die Durchmesser der inneren Betonringe. Der zwischen den Betonringen bestehende Zwischenraum wird dann an Ort und Stelle mit Polyurethanhartschaumstoff ausgeschäumt, wobei man das Ausschäumen vorteilhafterweise stufenweise durchführt, d.h. je nach Höhe der Betonringe werden ein oder zwei Innen-Betonringe und entsprechend viele Außen-Betonringe verlegt und der Zwischenraum ausgeschäumt bevor die nächsten Betonringe übereinander angeordnet werden. Selbstverständlich können an Stelle der Außen-Betonringe entsprechende Ringe aus Metall oder Kunststoff eingesetzt werden oder aber die Außenringe sind aus Beton und die Innenringe sind aus Metall oder Kunststoff. Selbstverständlich können auch gleichzeitig die Innen- und Außenringe aus Metall oder Kunststoff bestehen. Darüber hinaus braucht die Ausschäumung nicht an Ort und Stelle zu erfolgen, sondern die Wärmespeicher k'önnen fix und fertig angeliefert werden.or introduced between corresponding cladding. The walls of the heat accumulator can consist of metal, plastic or concrete rings. The same applies to the cladding. For example, superposed concrete rings are advantageously used according to the invention, which are centrally surrounded by concrete rings, the diameter of which is preferably 30 cm larger than the diameter of the inner concrete rings. The intermediate space between the concrete rings is then foamed in place with rigid polyurethane foam, whereby the foaming is advantageously carried out stepwise, i. Depending on the height of the concrete rings, one or two inner concrete rings and a corresponding number of outer concrete rings are laid and the intermediate space is filled with foam before the next concrete rings are stacked on top of each other. Of course, instead of the outer concrete rings corresponding rings made of metal or plastic can be used or the outer rings are made of concrete and the inner rings are made of metal or plastic. Of course, at the same time, the inner and outer rings made of metal or plastic. In addition, the foaming does not need to be done on the spot, but the heat storage k'onnen be delivered ready.
Der Zylindermantel, der Boden und der Deckel des Wärmespeichers· können aber auch, wie bereits erwähnt, als selbsttragende Elemente ausgebildet sein, wobei diese Elemente gegebenenfalls durch zusätzliche Hilfsmittel zusammengehalten werden. Beispielsweise kann der Zylindermantel nur aus Polyurethanhartschaumstoff bestehen und zwar in Form eines Rohres oder er kann aus übereinander angeordneten Rohrringen, die im Aufbau den Betonringen entsprechen, oder aus zwei Halbschalen oder aus mehreren Zylinderlängssegmenten bestehen. Die Halbschalen bzw. die Zylinderlängssegmente haben entweder eine Länge,The cylinder jacket, the bottom and the cover of the heat accumulator · can also, as already mentioned, be designed as self-supporting elements, these elements being held together optionally by additional aids. For example, the cylinder shell can only be made of rigid polyurethane foam in the form of a pipe or it can consist of stacked pipe rings that correspond in construction to the concrete rings, or consist of two half-shells or several cylinder longitudinal segments. The half shells or the cylinder longitudinal segments either have a length,
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die der gewünschten Höhe des Wärmespeichers entspricht oder aber sie sind so dimensioniert, daß sie durch zusätzliche Übereinanderanordnung die gewünschte Höhe ergeben. Um eine verschiebesichere Übereinanderanordnung zu gewährleisten, weisen sowohl die Rohre, die Rohrringe als auch die Halbschalen und die Längssegmente an ihren Fuß- und gegebenenfalls Kopfenden entsprechend geformte nut- bzw. federartige Vorsprünge bzw. Vorsprünge auf, wie sie bei den Betonringen üblich sind.which corresponds to the desired height of the heat storage or they are dimensioned so that they give the desired height by additional superposition. In order to ensure a shift-safe superimposition, have both the tubes, the tube rings and the half-shells and the longitudinal segments at their foot and optionally head ends correspondingly shaped tongue-like projections or projections, as are common in the concrete rings.
Vorzugsweise sind die Zylinderlängssegmente ferner so gestaltet, daß die Innen- und Außenflächen den gleichen Krümmungsradius aufweisen. Durch den gleichen Krümmungsradius können die Zylinderlängssegmente während des Transportes raumsparend und beschädigungssicher übereinander angeordnet werden, ohne daß die Ecken irgendwie gefährdet sind.Preferably, the cylinder longitudinal segments are further designed so that the inner and outer surfaces have the same radius of curvature. Due to the same radius of curvature, the cylinder longitudinal segments can be arranged in a space-saving and damage-safe manner during transport, without the corners being in any way endangered.
Die Halbschalen weisen vorzugsweise auch an ihren Längskanten Nut und Feder oder entsprechende Vorsprünge bzw. Vertiefungen auf, während dies bei den Zylinderlängssegmenten nicht notwendig ist, da diese an ihren Längskanten so ausgebildet sind, daß sie nach dem Prinzip der Gewölbesteine aneinander zu liegen kommen. Die Lage der Seitenflächen der Längssegmente ist dabei so angelegt, daß die theoretische Verlängerung der Seitenflächen durch die Zylinderlängsachse geht.The half-shells preferably also have at their longitudinal edges tongue and groove or corresponding projections or depressions, while this is not necessary in the cylinder longitudinal segments, since they are formed at their longitudinal edges so that they come to rest on the principle of vault stones together. The position of the side surfaces of the longitudinal segments is designed so that the theoretical extension of the side surfaces passes through the cylinder longitudinal axis.
Zusammengehalten werden die Halbschalen bzw. die Zylinderlängssegmente vorzugsweise durch Stahlbänder, die beispielsweise an ihren Enden, ähnlich wie Schlauchschellen, zusammengeschraubt werden, oder durch übereinanderangeordnete Betonringe.The half-shells or the cylinder longitudinal segments are held together preferably by steel bands, which are screwed together, for example at their ends, similar to hose clamps, or by stacked concrete rings.
Die säulenförmige, insbesondere zylindrische Gestaltung bei senkrechter Anordnung wird deshalb bevorzugt, weilThe columnar, in particular cylindrical configuration in a vertical arrangement is therefore preferred because
dadurch gewährleistet ist, daß sich das Warmwasser stets auf relativ kleinem Raum an der Oberfläche sammelt, von wo es entweder abgezogen wird oder aber wo die Wärme an einen oder mehrere Wärmeaustauscher abgegeben wird, in denen das Brauch- und/oder Heizungswasser erwärmt wird.is ensured by the fact that the hot water always collects in a relatively small space on the surface, from where it is either withdrawn or where the heat is discharged to one or more heat exchangers in which the service and / or heating water is heated.
Selbstverständlich braucht der Wärmespeicher nicht nur eine säulenförmige bzw. zylindrische Form aufzuweisen und senkrecht angeordnet zu sein, sondern er kann auch liegend angeordnet sein oder aber die Form einer Pyramide, eines Kegels, eines Quaders oder eines Würfels aufweisen, wobei dann jedoch ein pyramidischer oder halbkugelförmiger oder ähnlich gestalteter Aufsatz auf dem Behälter angeordnet sein sollte, der gewährleistet, daß sich das heiße Wasser stets in dem dadurch begrenzten, relativ kleinen Raum ansammeln kann.Of course, the heat storage need not only have a columnar or cylindrical shape and be arranged vertically, but it may also be arranged horizontally or have the shape of a pyramid, a cone, a cuboid or a cube, but then a pyramidal or hemispherical or similarly designed attachment should be placed on the container, which ensures that the hot water can always accumulate in the thus limited, relatively small space.
Die die Innenflächen des Wärmespeichers bildenden Flächen sind vorzugsweise mit Aluminiumfolie, insbesondere einer hochpolierten Aluminiumfolie, beschichtet. Gemäß der Erfindung können beispielsweise die Halbschalen bzw. die Zylinderlängssegmente kontinuierlich als Sandwich-Elemente hergestellt werden, wobei die Außenschichten aus Aluminiumfolien und der Kern aus Polyurethanhartschaumstoff bestehen. An dieser Stelle wird, bemerkt, daß für das Merkmal, wonach der Wärmespeicher innen ganz oder teilweise eine die Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung oder reflektierende Folienauskleidung, vorzugsweise eine Auskleidung aus Aluminiumfolie oder dergleichen, aufweist, nicht nur in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Wärmespeicher Schutz beanspruchen wird, sondern auch ein separater Schutz für Wärmespeicher anderer Bauart, bei spielsweise für die kleineren Warmwasserboiler mit einem Fassungsvermögen von 300 bis 500 1.The surfaces forming the inner surfaces of the heat accumulator are preferably coated with aluminum foil, in particular a highly polished aluminum foil. According to the invention, for example, the half-shells or the cylinder longitudinal segments can be continuously produced as sandwich elements, wherein the outer layers of aluminum foils and the core of rigid polyurethane foam. At this point, it is noted that for the feature that the heat storage inside a whole or part of a heat radiation reflective coating or reflective foil lining, preferably a lining of aluminum foil or the like, will claim not only in conjunction with the heat storage according to the invention protection, but also a separate protection for heat storage of another type, for example, for the smaller water heater with a capacity of 300 to 500 1.
In den Fällen, in denen das Isoliergehäuse des Wärme-In cases where the insulating housing of the heat
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speicher nicht wasserdicht oder aber korrosionsanfällig ist, wird in dem Wärmespeicher am oberen Ende des Zylindermantels ein Fo.liensack befestigt, der so dimensioniert ist, daß er am Boden zum Aufliegen und an der inneren Zylinderwandung zum Anliegen kommt. Wird ein solcher Foliensack eingesetzt, so kann dieser Foliensack auch die Funktion der wärmereflektierenden Auskleidung übernehmen und zwar dann, wenn der Foliensack selbst aus einer mit einer die wärmereflektierenden Schicht beschichtet bzw. kaschiert ist.memory is not waterproof or susceptible to corrosion, in the heat storage at the upper end of the cylinder jacket a Fo.liensack attached, which is dimensioned so that it comes to rest on the ground and on the inner cylinder wall. If such a film bag is used, this film bag can also assume the function of the heat-reflecting lining, specifically if the film bag itself is coated or laminated with one of the heat-reflecting layer.
In Anbetracht der Große der erfindungsgemäß bevorzugten großen Wärmespeicher, v/erden diese vorzugsweise, beispielsweise im Falle von Ein- und Zweifamilienhäuser, außerhalb des Hauses, vorzugsweise im Erdreich, aufgestellt. In vielen Fällen lassen sich mit Vorteil ehemalige Versitzgruben zum erfindungsgemäßen Wärmespeicher "umbauen".In view of the size of the inventively preferred large heat storage, v / these ground preferably, for example, in the case of one- and two-family houses, outside the house, preferably in the ground, set up. In many cases, it is possible with advantage to "convert" former sewer pits to the heat store according to the invention.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung be-M'l'.ehon alt1.ο der Zylindermantel, der boden und dor Deckel des Wärmespeichers aus Polyurethanhartschaumstoffen. Die nachfolgenden Fig. veranschaulichen diese bevorzugte Ausführungsform, ohne jedoch die Erfindung darauf einzuschränken.According to a preferred embodiment of the invention be'-M'l'.ehon old 1 .o the cylinder jacket, the bottom and the lid of the heat storage of rigid polyurethane foams. The following figures illustrate this preferred embodiment without, however, limiting the invention thereto.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß bevorzugten Wärmespeicher, dessen Zylindermantel, dessen Boden und dessen Deckel aus Polyurethanhartschaumstoff bestehen, wobei der Zylindermantel 2 aus Zylinderlängssegmenten 5, wie sie nachfolgend in Fig. 4, 5 und 6 im Querschnitt dargestellt sind, zusammengesetzt ist. Die Zylinderlängssegmente 5 sind innen und außen mit Aluminiumfolie kaschiert (in den Fig. nicht dargestellt), mo <1ηΠ (11 ri !I"niinnwMiKluntfnn don V.y'\ !,ruinvmnnt.oln ?. Fig. 1 shows a longitudinal section through a heat accumulator according to the invention preferred, the cylinder jacket, the bottom and the cover made of rigid polyurethane foam, wherein the cylinder jacket 2 of cylinder longitudinal segments 5, as shown in Fig. 4, 5 and 6 are shown in cross-section, composed , The longitudinal cylinder segments 5 are laminated with aluminum foil on the inside and outside (not shown in the figures), mo <1ηΠ (11 ri! Lnnnnnnnnnn don don't \ ' , ruinvmnnt.oln ?.
die Wärme reflektieren können. Vorzugsweise sind die Innenflächen des Bodens 4 und der Deckel 3 ebenfalls mit Aluminiumfolie kaschiert. Die Füllhöhe des Wärmespeichers ist mit "h" und der Innendurchmesser mit "i" angegeben. Gefüllt ist der Wärmespeicher mit Wasser 6. Die vorzugsweise unterhalb der Wasseroberfläche und am Boden des Wärmespeichers angeordneten Wärmeaustauscher sind mit ihren Zu- und Ableitungen nicht dargestellt. Die im Luftpolster 7 mit der Eintrittsöffnung 8 endende - Zuleitung und die im Wasser etwas oberhalb des Bodens mit der Saugöffnung .9 endende Ableitung can reflect the heat. Preferably, the inner surfaces of the bottom 4 and the lid 3 are also laminated with aluminum foil. The filling level of the heat accumulator is indicated by "h" and the inside diameter by "i". Filled is the heat storage with water 6. The preferably arranged below the water surface and at the bottom of the heat storage heat exchanger are not shown with their supply and discharge lines. The ending in the air cushion 7 with the inlet opening 8 - supply line and the water in the water slightly above the floor with the suction opening .9 ending discharge
• stellen die Zu- und Ableitungen für eine besondere Ausführungsform gemäß der Erfindung dar, auf die später in Verbindung mit einem Sonnenkollektor als Wärmequelle noch etwas ausführlicher eingegangen wird.Represent the supply and discharge lines for a particular embodiment according to the invention, which will be discussed in more detail later in connection with a solar collector as a heat source.
Fig. 2 zeigt im Längsschnitt in vergrößerter Form das obere Ende 10 des Zylindermantels 2 mit dem Rand des Deckels 3, der durch Deckelschrauben 12 mit dem oberen Ende 10 des Zylindermantels 2 verbunden ist, wobei die hermetische Abdichtung mittels elastischer Dichtungsringe 13 erreicht wird. Die Befestigung 14 des Foliensackes 15 ist schematisch im Längsschnitt am oberen Ende 10 des Längssegmentes 2 dargestellt.Fig. 2 shows in longitudinal section in enlarged form the upper end 10 of the cylinder jacket 2 with the edge of the lid 3, which is connected by cover screws 12 with the upper end 10 of the cylinder jacket 2, wherein the hermetic seal is achieved by means of elastic sealing rings 13. The attachment 14 of the foil bag 15 is shown schematically in longitudinal section at the upper end 10 of the longitudinal segment 2.
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt in vergrößerter Form das mit einer rundumlaufenden Feder 18 versehene untere Ende 16 des Zylindermantels 2, die in die rundumlaufende Nut 17 der Bodenplatte 4 eingreift.Fig. 3 shows in longitudinal section in an enlarged form provided with a circumferential spring 18 lower end 16 of the cylinder jacket 2, which engages in the circumferential groove 17 of the bottom plate 4.
Fig. 4 zeigt im Querschnitt die zu einem Zylindermantel zusammengefügten Zylinderlängssegmente 5, deren Innenflächen einen kleineren Krümmungsradius auf-4 shows, in cross-section, the cylinder longitudinal segments 5 joined together to form a cylinder jacket, the inner surfaces of which have a smaller radius of curvature.
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weisen wie die Außenflächen, wobei sich der Krümmungsradius der Innenflächen nach dem gewünschten Innendurchmesser i des Wärmespeichers und der Krümmungsradius der Außenflächen sich nach der gewünschten Wandstärke des Zylindermantels 2 richtet und außen im Schnitt ebenfalls einen Kreis ergibt.have as the outer surfaces, wherein the radius of curvature of the inner surfaces of the desired inner diameter of the heat accumulator i and the radius of curvature of the outer surfaces depends on the desired wall thickness of the cylinder jacket 2 and outside the section also results in a circle.
Fig. 5 zeigt im Querschnitt die zu einem Zylindermantel 2 zusammengefügten Zylinderlängssegmente 5 deren Oberflächen einen kreisrunden Querschnitt ergeben, während die Außenflächen einen wellenförmig gekrümmten Kreisbogen ergeben, da der Krümmungsradius der Innenflächen gleich dem Krümmungsradius der Außenfläche ist.5 shows, in cross-section, the cylinder longitudinal segments 5 joined together to form a cylinder jacket 2, the surfaces of which give a circular cross-section, while the outer surfaces yield a wave-shaped curved arc since the radius of curvature of the inner surfaces is equal to the radius of curvature of the outer surface.
Fig. 6 zeigt in perspektivischer Darstellung übereinanderlagernde Längssegmente 5 gemäß Fig. 5.FIG. 6 shows a perspective view of superimposed longitudinal segments 5 according to FIG. 5.
Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch einen bekannten Betonring mit dem schematisch dargestellten rundumlaufenden Vorsprung 21 und der entsprechenden rundumlaufenden Aussparung 22, die ein verschiebesicheres Übereinanderlagern von Betonringen ermöglicht.Fig. 7 shows a longitudinal section through a known concrete ring with the circular projection 21 shown schematically and the corresponding circumferential recess 22, which allows a secure against displacement superimposition of concrete rings.
Hinsichtlich der verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten gemäß der Erfindung gelten noch die nachfolgend näher beschriebenen Merkmale..With regard to the various possible embodiments according to the invention, the features described in more detail below also apply.
Vorzugsweise befindet sich über dem wärmespeichernden Medium 6 ein Gaspolster 7, das vorzugsweise aus Luft oder einem Inertgas, beispielsweise Stickstoff, besteht. Das Gaspolster ist üblicherweise hermetisch gegenüber der Außenatmosphäre abgeriegelt und so bemessen, daß sein Volumen unter Normalbedingungen in der Lage ist, die bei der Erwärmung des wärme-Preferably, located above the heat-storing medium 6 is a gas cushion 7, which preferably consists of air or an inert gas, for example nitrogen. The gas cushion is usually hermetically sealed off from the outside atmosphere and dimensioned such that its volume is able to withstand normal conditions when heating the heat exchanger.
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speichernden Mediums 6 auftretende Druckerhöhung abzupuffern. Andererseits kann es aber auch von Vorteil sein, wenn das Gaspolster nicht hermetisch gegenüber der Außenatmosphäre abgeriegelt ist, sondern mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht. Auf diese Weise kann ein einfacher Druckausgleich im System erzielt werden, vorausgesetzt, daß die Verbindung mit der Außenatmosphäre so gestaltet ist, daß größere Verdampfungsverluste vermieden werden. In welcher Weise der Fachmann eine solche Verbindung zur Außenatmosphäre schaffen kann,ist ihm bekannt. Selbstverständlich kann man bei einer speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsform auch auf das Gaspolster ganz verzichten, wobei es sich dann jedoch empfiehlt an anderer Stelle ein in der Heizungstechnik übliches Druckausgleichsgefäß anzubringen. Ferner ist es möglich, daß das wärmespeichernde Medium 6, z.B. das bevorzugt eingesetzte Wasser, unter einem Druck steht, der dem in der Wasserleitung herrschenden Druck entspricht. Andererseits ist es natürlich auch möglich, den Wärmespeicher über ein entsprechendes Druckreduzierventil mit der Wasserleitung zu verbinden. Diese Ausführungsform wird man insbesondere dann wählen, wenn man das im Wärmespeicher erhitzte Wasser direkt als warmes Brauchwasser verbrauchen möchte.accumulating medium 6 accumulating pressure increase. On the other hand, it may also be advantageous if the gas cushion is not hermetically sealed off from the outside atmosphere, but is in communication with the outside atmosphere. In this way, a simple pressure equalization in the system can be achieved, provided that the connection with the outside atmosphere is designed so that greater evaporation losses are avoided. How the skilled person can create such a connection to the outside atmosphere is known to him. Of course, you can dispense with a special embodiment of the invention on the gas cushion completely, but then recommends to install elsewhere in a conventional heating pressure equalization vessel. Furthermore, it is possible that the heat-storing medium 6, e.g. the water preferably used, is under a pressure corresponding to the pressure prevailing in the water line pressure. On the other hand, it is of course also possible to connect the heat storage via a corresponding pressure reducing valve to the water line. This embodiment will be chosen especially if you want to consume the heated water in the heat storage directly as hot service water.
Die Einrichtungen zur Wärmezufuhr sind vorzugsweise wenig über dem Boden des WärmeSpeichers angeordnet, da auf diese V/eise erreicht wird, daß das warme Wasser sich im oberen Teil des WärmeSpeichers ansammelt und stets das sich . am Boden des Wärmespeichers ansammelnde kalte Wasser erwärmt wird. Die Vorrichtung zur Wärmezufuhr ist beispielsweise ein Wärmeaustauscher, der am Boden des Wärmespeichers angeordnet ist und der durch umlaufendes Wasser gespeist wird, das beispielsweise in Sonnenkollektoren oder in Wärmepumpen erwärmt wird. Gemäß einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das im Wärmespeicher befindliche Wasser am BodenThe means for supplying heat are preferably arranged slightly above the bottom of the heat accumulator, as a result of this, that the warm water accumulates in the upper part of the heat accumulator and always this. is heated at the bottom of the heat accumulator accumulating cold water. The device for supplying heat, for example, a heat exchanger, which is arranged at the bottom of the heat accumulator and which is fed by circulating water, which is heated, for example, in solar panels or in heat pumps. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the water in the heat accumulator can be on the ground
Al·al ·
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abgepumpt und direkt durch den Sonnenkollektor oder durch den Kessel eines Öl-, Gas- oder Kohlebrenners geleitet und dem Wärmespeicher am Kopf wieder zugeführt werden. Eine derartige Ausführungsform wird nachfolgend noch in Verbindung mit dem Einsatz eines Sonnenkollektors näher beschrieben.pumped out and passed directly through the solar panel or through the boiler of an oil, gas or coal burner and fed back to the heat storage at the top. Such an embodiment will be described in more detail below in connection with the use of a solar collector.
In vielen Fällen kann es aber auch vorteilhafter sein, wenn man das im Wärmespeicher befindliche Medium mittels elektrischer Energie, die insbesondere in den Nachtstunden preisgünstig zu haben ist, aufheizt. Zu diesem Zweck befindet sich dann am Boden des Wärmespeichers eine elektrisch beheizte Wärmequelle, beispielsweise eine solche, die Tnit einem großen Tauchsieder vergleichbar ist.In many cases, however, it may also be more advantageous if the medium in the heat accumulator is heated by means of electrical energy, which in particular is inexpensive at night. For this purpose, then located at the bottom of the heat storage, an electrically heated heat source, for example, one Tnit is comparable to a large immersion heater.
Unterhalb der Oberfläche sind vorzugsweise die Einrich- tungen zur Wärmeabgabe, d.h. entsprechende Wärmeaustauscher angeordnet, durch die das Brauch- und/oder Heizungswasser geleitet wird und sich darin erwärmt. Eine zweckmäßige Anordnung sieht vor, daß zwei entsprechende Wärmeaustauscher übereinander oder nebeneinander angeordnet sind, wobei durch den.einen Wärmeaustauscher das für den Verbrauch bestimmte Wasser und. durch den anderen das für Heizungszwecke bestimmte Wasser geleitet wird.Below the surface, preferably the means for heat dissipation, i. arranged corresponding heat exchanger through which the service and / or heating water is passed and heated therein. An expedient arrangement provides that two corresponding heat exchangers are arranged one above the other or side by side, whereby den.einen heat exchanger for the intended use of water and water. by the other the water intended for heating purposes is passed.
Ähnlich wie das als wärmespeicherndes Medium ' '· dienende Wasser direkt in Sonnenkollektoren erhitzt werden kann, kann das gespeicherte Wasser auch direkt durch die Heizkörper der Heizungsanlage oder durch die Fußbodenheizung geleitet werden. Genau das gleiche gilt für den bereits erwähnten Fall, daß man das im Wärmespeicher gespeicherte warme Wasser als warmes Brauchwasser direkt verwenden will.Just as the water serving as a heat-storing medium can be heated directly in solar collectors, the stored water can also be routed directly through the radiators of the heating system or through the underfloor heating. Exactly the same applies to the already mentioned case that you want to use the stored in the heat storage hot water as hot water directly.
* des wärmespeichernden Mediums 6* of the heat-storing medium 6
'1O ί·β\} 'iQP.n-Afs[-)i! ί' 1 O ί · β \} ' iQP.n-Afs [-) i! ί
Eine besonders interessante Anwendung des erfindungsgemäßen Wärmespeichers ist in einer speziellen Kombination mit einem Sonnenkollektor zu sehen, wodurch man eine Sonnenkollektor-Heizung erhält, die im wesentlichen aus einem Sonnenkollektor, dem erfindungsgemäßen Wärmespeicher, den Rezirkulationsrohren, die es gestatten, die Kollektorflüssigkeit durch den Sonnenkollektor und den Wärmespeicher im Kreislauf umzupumpen, und dem eigentlichen Heizkörper- bzw. Brauchwassersystem besteht. Diese Kombination ist dadurch gekennzeichnet, daßA particularly interesting application of the heat accumulator according to the invention can be seen in a special combination with a solar collector, which receives a solar panel heater, which consists essentially of a solar collector, the heat storage according to the invention, the recirculation pipes, which allow the collector liquid through the solar collector and to circulate the heat storage in the circuit, and the actual radiator or service water system exists. This combination is characterized in that
(a) der thermoisolierte Wärmespeicher 1 ein Fassungsvermögen von mindestens 1500 1 hat und.innen ganz oder teilweise eine die Wärmestrahlung reflektierende Beschicktung oder reflektierende Folienauskleidung, vorzugsweise eine Auskleidung aus Aluminiumfolie oder dergleichen aufweist,(a) the thermally insulated heat accumulator 1 has a capacity of at least 1500 l and.in wholly or partly has a heat radiation reflecting Beschickung or reflective foil lining, preferably a lining of aluminum foil or the like,
(b) die Kollektorflüssigkeit nicht durch die im Wärmespeicher 1 befindlichen Wärmeaustauscher, sondern durch den Wärmespeicher 1 selbst geführt und das zur Beheizung der Heizkörper dienende Wasser bzw. · das heiße Brauchwasser durch einen im Wärmespeicher 1 befindlichen Wärmeaustauscher, dessen Fassungsvermögen Je nach Aufgabe variiert, geleitet wird,(b) the collector liquid is not passed through the heat exchanger 1 located in the heat exchanger, but through the heat storage 1 itself and serving for heating the radiator water or · the hot water by a heat exchanger located in the heat exchanger 1, the capacity varies depending on the task, is directed
(c) sich im Wärmespeicher 1 über der umzupumpenden Kollektorflüssigkeit ein Gaspolster 7 befindet,(c) there is a gas cushion 7 in the heat accumulator 1 above the collector liquid to be pumped around,
(d) der Wärmespeicher so gestaltet ist, daß sich das Gaspolster 7 über dem Wärmeaustauscher befindet, der im Wärmespeicher 1 so angeordnet ist, daß er sich während des Betriebs des Sonnenkollektors wenig unterhalb der Wasseroberfläche 6 befindet,(D) the heat storage is designed so that the gas cushion 7 is located above the heat exchanger, which is arranged in the heat accumulator 1 so that it is located during operation of the solar collector slightly below the water surface 6,
(e) sich im unteren Teil des Wärmespeichers 1, vorzugsweise am Boden, eine Absaugöffnung 9 und am oberen(e) in the lower part of the heat accumulator 1, preferably at the bottom, a suction opening 9 and at the top
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Teil des Wärmespeichers 1 eine Eintrittsöffnung 8 für die Kollektorflüssigkeit befindet, wobei die. Eintrittsöffnung 8 im oberen Teil des Gaspolsters 7 endet,Part of the heat accumulator 1 is an inlet opening 8 for the collector liquid, wherein the. Inlet opening 8 in the upper part of the gas cushion 7 ends,
(f) der Sonnenkollektor so angeordnet ist, daß während des Betriebes des Sonnenkollektors die darin befindliche Kollektorflüssigkeit nach Ausschalten der Umlaufpumpe, die die Kollektorflüssigkeit umpumpt, aus dem Sonnenkollektor und den entsprechenden Rezirkulationsrohren durch die Eintrittsöffnung 8 bzw. die Absaugöffnung 9 in den Wärmespeicher 1 auslaufen kann.(F) the solar collector is arranged so that during operation of the solar collector therein the collector liquid after switching off the circulation pump, which circulates the collector liquid, from the solar collector and the corresponding recirculation pipes through the inlet opening 8 and the suction 9 expire in the heat accumulator 1 can.
X· X *
Das Erfindungsv/esentliche ist somit in der Kombination des Wärmespeichers, des Luftpolsters und des Leerlaufens des Sonnenkollektors bei Pumpenstillstand zu sehen, wobei das Leerlaufen des Kollektors bei Pumpenstillstand nur dadurch erreicht werden konnte, daß man mit dem vorstehend genannten Luftpolster arbeitet. Dieses Luftpolster hat in diesem Fall somit zwei Funktionen zu erfüllen, einmal das Auslaufen des Kollektors bei Nichtpumpenbetrieb zu ermöglichen und andererseits als Druckpuffer zu wirken, da nicht unbeträchtliche Druckunterschiede beim Aufheizen des Innenwassers von einer Temperatur von ca. 20 bis 25 C auf 600C auftreten.The Erfindungsv / esentliche is thus seen in the combination of the heat accumulator, the air cushion and idling of the solar collector at pump standstill, the emptying of the collector at pump standstill could only be achieved by working with the above-mentioned air cushion. This air cushion has to fulfill in this case thus two functions, once to allow the leakage of the collector in non-pumping operation and on the other hand to act as a pressure buffer, as not inconsiderable pressure differences during heating of the inner water of a temperature of about 20 to 25 C to 60 0 C. occur.
Vorzugsweise ist das im Wärmespeicher 1 befindliche Gaspolster 7 über eine Rohrleitung mit dem am höchsten liegenden Kanal im Sonnenkollektor über ein am Sonnenkollektor befindliches Ventil verbunden, das sich beim Ausschalten der Umlaufpumpe, d.h. dem Wegfall des Innendruckes, öffnet und damit das Auslaufen der Kollektorflüssigkeit aus dem Sonnenkollektor begünstigt. Das Gaspolster 7 ist, wie bereits angegeben, ein Luftpolster oder ein Inertgaspolster, z.B. ein Stickstoffpolster, dessen VolumenPreferably, the gas cushion 7 located in the heat accumulator 1 is connected via a pipeline to the highest lying channel in the solar collector via a valve located on the solar collector, which turns off when the circulating pump, i. the elimination of the internal pressure, opens and thus favors the leakage of the collector liquid from the solar collector. The gas cushion 7 is, as already stated, an air cushion or an inert gas cushion, e.g. a nitrogen cushion, its volume
* bei dieser Sonnenkollektor-Heizung* at this solar panel heater
-%- 21805 -% - 21805
unter Normalbedingungen so gewählt ist, daß es einerseits in der Lage ist, die beim Erwärmen der Kollektorflüssigkeit im System auftretende Druckerhöhung abzupuffern und andererseits mindestens so groß ist, um die im Sonnenkollektor und in den Rezirkulationsrohren während des Umpumpens befindliche Kollektorflüssigkeit zu ersetzen. Die Kanäle im Sonnenkollektor, durch die die Kollektorflüssigkeit zirkuliert, sind vorzugsweise so schräg installiert, daß die Kollektorflüssigkeit beim Ausschalten der Umlaufpumpe sowohl über die Eintrittsöffnung 8, als auch durch die Absaugöffnung 9 in den Wärmespeicher 1 zurücklaufen kann.Under normal conditions is chosen so that on the one hand it is able to buffer the pressure increase occurring during heating of the collector liquid in the system and on the other hand is at least as large to replace the collector liquid located in the solar collector and in the recirculation during pumping. The channels in the solar collector, through which circulates the collector liquid, are preferably installed at an angle so that the collector liquid when turning off the circulation pump can run back both through the inlet opening 8, as well as through the suction opening 9 in the heat accumulator 1.
Claims (18)
wird, welches im Sonnenkollektor oder mittels Wärmepumpen erwärmt wird.18. Heat storage according to the points 1 to 17 »characterized in that the means for supplying heat is a Y / ärmeaustauscher fed by circulating water
which is heated in the solar panel or by means of heat pumps.
durch den Kessel eines öl- oder Gas- oder Kohlebrenners geleitet und dem Wärmespeicher am Kopf wieder zugeführt wird.19 · heat accumulator according to points 1 to 18, characterized in that the water in the heat accumulator pumped out at the bottom, directly through the solar collector or
passed through the boiler of an oil or gas or coal burner and the heat storage at the head is fed again.
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