DE10211598A1

DE10211598A1 - Heiz-/Kühlsystem sowie Verfahren zu seinem Betrieb

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Publication number: DE10211598A1
Application number: DE10211598A
Authority: DE
Inventors: Fredy Fallegger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2002-09-19
Also published as: CH694868A5

Abstract

Bei einem Heiz-/Kühlsystem (10) mit wenigstens einem aufheizbaren bzw. abkühlbaren Speicherkörper (11) aus einem Natursteinmaterial mit hoher Wärmespeicherkapazität, wobei durch das Innere des Speicherkörpers (11) wenigstens ein Kanal (18) verläuft, durch welchen ein Wärmeübertragungsmedium strömt, wird ein effektiver und flexibel einsetzbarer Wärmeaustausch dadurch erreicht, dass als Wärmeübertragungsmedium eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, verwendet wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Wärmetechnik. Sie be trifft ein Heiz-/Kühlsystem gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Heiz-/Kühlsystem, welches mit einem elektrisch aufheizbaren Speicherkern aus Speckstein arbeitet, ist z. B. aus der Druckschrift DE-A1-34 42 085 bekannt.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Heiz-/Kühlsystems.

STAND DER TECHNIK

Natursteine wie Speckstein oder auch Granit, die sich bei guter Festigkeit durch eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit und Wärmespeicherfähigkeit aus zeichnen, werden seit langem zu heiztechnischen Zwecken wie z. B. in Kaminöfen oder dgl. verwendet, wobei die besonderen Abstrahlungs- und Speichereigen schaften des Natursteins ausgenutzt werden.

Insbesondere der Speckstein, der zu 40-50% aus Talk, zu 40-50% aus Magnesit und zu 5-8% aus Penninit besteht, hat Eigenschaften, die ihn wie kein anders Material zum Ofenstein prädestinieren. Seine Wärmeleitfähigkeit ist mit 6,4 W/mK etwa 6-7 mal besser, das spezifische Gewicht ist mit 2980 kg/m³ etwa doppelt so hoch und die spezifische Wärme ist mit 0,98 kJ/kg°C ca. 15% höher als die von Ofenziegelsteinen. Speckstein ist feuerbeständig und hitzefest. Auch bei hohen Temperaturen treten keine nachhaltigen Veränderungen auf.

Aus der US-A-4,598,192 ist es beispielsweise bekannt, bei einer Angel einen heizbaren Handgriff vorzusehen. Dazu wird eine im Handgriff eingebaute zylindri sche Stange aus Speckstein (Steatit) mit zwei achsenparallelen Bohrungen verse hen, in denen eine elektrische Heizspirale angeordnet ist. Eine gezielte Ausspei cherung der im Inneren des Specksteins gespeicherten Wärme ist dabei nicht möglich.

Aus der WO-93/23969 ist eine Heizvorrichtung bekannt, bei der ein plattenförmi ger Strahlungskörper aus Speckstein über ein auf einer Fläche angebrachtes, flä chiges elektrisches Heizelement aufheizbar ist und über eine andere Fläche Strahlungswärme abgibt. Auch hier besteht keine Möglichkeit, Wärme aus dem Inneren der Specksteinplatte direkt auszuspeichern. Eine vergleichbare Heizvor richtung ist auch aus der FR-A1-2 748 555 oder der DE-A1-36 37 344 bekannt.

In der DE-C1-36 40 102 wird ein elektrisch beheizter Saunaofen beschrieben, bei dem in Hohlzylindern aus Speckstein jeweils eine elektrische Heizwendel ange ordnet ist. Die eingespeicherte Wärme wird dabei nach oben an auf den Hohlzy lindern liegende Steine abgegeben, die mit Wasser begossen wenden. Auch in diesem Fall wird Wärme nur über die Oberfläche der Specksteinelemente abge geben. Nichts anderes gilt für die in der DE-A1-198 08 316 beschriebene, elek trisch beheizte Wärmekissen-Beheizungsvorrichtung, bei der die Kissen in eine von aussen beheizte Mulde mit Wänden aus Speckstein gelegt werden.

In der eingangs genannten Druckschrift DE-A1-34 42 085 ist schliesslich ein elek trischer Wärmespeicherofen vorgeschlagen worden, der einen Speicherkern aus Specksteinstangen oder -platten aufweist. In die aneinanderstossenden Grenzflä chen der Specksteinelemente sind Nuten eingefräst, die zusammen Aufnahmeka näle für elektrische Heizelemente bilden. Mit den elektrischen Heizelementen kann der Speicherkern auf hohe Temperaturen aufgeheizt werden, wobei der Speicher kern aufgrund der hohen Wärmekapazität des Specksteins eine hohe Wärme menge aufnimmt. Zur Abgabe der Wärme an die Umgebung wird ein Gebläse verwendet, welches Luft aus der Umgebung ansaugt, am Speicherkern vorbei oder durch den Speicherkern hindurch drückt und an einem Auslass aufgewärmt ausbläst.

Die Kombination von elektrischer Aufheizung und Luftkühlung bzw. Wärmeent nahme mittels Gebläse bedingt einen komplizierten Aufbau des Ofens, bei dem nebeneinander Kanäle für die elektrischen Heizelemente und Schächte für die Führung der Gebläseluft vorgesehen werden müssen. Damit durch die Gebläseluft eine einigermassen wirksame Wärmeentnahme aus dem Inneren des Speicher kerns ermöglicht wird, müssen gemäss Fig. 4 der Druckschrift die einzelnen Specksteinplatten des Speicherkerns verschiebbar angeordnet werden, um wahl weise an verschiedenen Stellen des Speicherkerns Luftschächte für die Wär meentnahme öffnen zu können (S. 18, letzter Absatz). Darüber hinaus kann die Gebläseluft wegen ihrer geringen Wärmekapazität nur vergleichsweise wenig Wärme transportieren. Auch kann die in der Gebläseluft vorhandene Wärme nur schwer für andere Zwecke als die Heizung des direkt umgebenden Raumes ein gesetzt werden. Schliesslich ist es aufgrund der elektrischen Heizung schwierig, den Speicherkern auch umgekehrt zur Speicherung von Kälte und damit für eine vollständige Raumklimatisierung einzusetzen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Heiz-/Kühlsystem zu schaffen, das unter Ausnutzung der Wärmeabstrahlungs- und Wärmespeichereigenschaften be stimmter Natursteinmaterialien bzw. Natursteine vielfältig einsetzbar ist, sich leicht an unterschiedliche Anwendungen anpassen lässt, flexibel zu betreiben ist, sich mit den unterschiedlichsten Heiz- und Kühlvorrichtungen kombinieren lässt, ein fach aufgebaut ist und auch hinsichtlich des äusseren Erscheinungsbildes erhöh ten ästhetischen Anforderungen genügt. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Systems anzugeben.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 18 gelöst.

Der Kern der Erfindung besteht darin, den Wärmeinhalt des Speicherkörpers aus Natursteinmaterial im Sinne einer Aufwärmung oder Abkühlung dadurch zu verän dern, dass ein flüssiges Wärmeübertragungsmedium wie z. B. Wasser durch das Innere des Speicherkörpers geschickt wird. Hierdurch kann schnell und wirkungs voll Wärme oder Kälte in den Speicherkörper eingespeichert oder wieder ausge speichert werden, wobei das Einspeichern von Kälte dem Entzug von Wärme gleichzusetzen ist, und umgekehrt. Der Speicherkörper kann - wenn als Wärme übertragungsmedium Wasser eingesetzt wird - auf einfache Weise mit üblichen Warmwasser-Heizungssystemen, Solarkollektoren oder dgl. verbunden werden. Ebenso kann auf einfache Weise die aus dem Speicherkörper ausgespeicherte Wärme bzw. Kälte mittels des flüssigen Wärmeübertragungsmediums in Leitungen über grössere Entfernungen transportiert und an anderen Stellen zur Heizung bzw. Kühlung eingesetzt werden. Wegen der im Vergleich zu Gasen hohen Wär mekapazität und Wärmeleitfähigkeit des flüssigen Wärmeübertragungsmediums werden im Inneren des Speicherkörpers nur vergleichsweise geringe Kanalquer schnitte benötigt, so dass das aktive Speichervolumen des Speicherkörpers durch die Kanäle nur geringfügig verringert wird.

Eine erste bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Heiz-/Kühlsystems zeichnet sich dadurch aus, dass der wenigstens eine Speicherkörper aus Speck stein oder Granit besteht. Vor allem Speckstein lässt sich im Hinblick auf das Ein bringen von Kanälen sehr gut und leicht bearbeiten und zeichnet sich durch be sonders gute thermische Eigenschaften aus. Aber auch Granit hat ein hohes Wärmespeicherungsvermögen und lässt sich mit Vorteil dort einsetzen, wo harte, chemisch beständige und optisch ansprechende Oberflächen bevorzugt werden.

Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, den Speicherkörper aus gekörntem Natursteinmaterial unter Beimengung eines Bindematerials durch ei nen kombinierten Press- und Klebevorgang zu formen, wobei gleichzeitig die Ka näle bzw. in den Kanälen verlaufende Rohre mitgeformt oder eingepresst werden können. Hierzu zählt im Rahmen der Erfindung ausdrücklich auch Quarzsand, der mit einem Bindemittel zu einem Block geformt werden kann. Gemäss einer ande ren Ausgestaltung der Erfindung besteht jedoch der wenigstens eine Speicherkör per aus einem einstückigen Natursteinblock, in welchen der wenigstens eine Ka nal durch Bohren, Fräsen oder dgl. eingebracht worden ist. Hierdurch können die vorteilhaften thermischen und auch mechanischen Eigenschaften des massiven Natursteins voll ausgenutzt werden.

Um dennoch beim Speicherkörper das Einbringen von längeren Bohrungen bzw. Kanälen zu vermeiden und bei grossen Speicherkörpern auch kleinere Natursteine verwenden zu können, ist es vorteilhaft, wenn gemäss einer anderen Ausgestal tung der wenigstens eine Speicherkörper aus mehreren Teilelementen zusam mengesetzt ist, welche an entsprechenden Trennflächen aneinanderstossen, und wenn der wenigstens eine Kanal in einer der Trennflächen angeordnet ist. Der Kanal kann so auf einfache Weise durch zwei parallele Nuten gebildet werden, die in die gegenüberliegenden Oberflächen aneinandergrenzender Teilelemente ein gearbeitet worden sind.

In der einfachsten Form des Systems ist es möglich, dass das Wärmeübetra gungsmedium in direktem Kontakt mit dem Natursteinmaterial des Speicherkör pers durch den wenigstens einen Kanal strömt. Hierbei müssen allerdings beson dere Vorkehrungen getroffen werden, um das System flüssigkeitsdicht zu gestal ten und eine Beeinträchtigung der Kanalwände durch das fliessende Wärmeüber tragungsmedium zu vermeiden. Dazu ist es denkbar, die Innenwände der Kanäle mit einem geeigneten widerstandsfähigen Material auszukleiden, zu beschichten oder dgl.

Es wird deshalb eine Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt, bei der das Wärme übertragungsmedium durch ein Rohr strömt, welches in den wenigstens einen Ka nal eingesetzt ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Rohr aus einem gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise Cu, besteht, und wenn das Rohr mit sei ner Aussenfläche in engem thermischen Kontakt zum Natursteinmaterial des Speicherkörpers steht. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Rohr mittels einer Kleberschicht aus einem thermisch gut leitenden Kleber in den we nigstens einen Kanal eingeklebt ist. Ein solcher thermischer Leitkleber, der z. B. mit Metallpulver gefüllt ist, koppelt nicht nur das Rohr thermisch eng an die Kanal wand an, sondern gleicht auch aufgrund seiner Flexibilität gewisse Unterschiede in der thermischen Ausdehnung von Rohr und Speicherstein aus.

Ist das Volumen des Speicherkörpers ausreichend gross, ist es zur effektiven und schnellen Ein- und Ausspeicherung der Wärme/Kälte von Vorteil, wenn durch den Speicherkörper mehrere voneinander beabstandete Kanäle verlaufen, wobei ins besondere die Kanäle im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und von dem Wärmeübetragungsmedium in der gleichen Richtung oder in alternierend wech selnden Richtungen durchströmt werden.

Wenn das Ausspeichern von Wärme aus dem Speicherkörper über Konvektion an der Oberfläche erfolgt, ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Oberfläche des we nigstens einen Speicherkörpers Mittel, insbesondere in Form von Rippen, zur Ver besserung des Wärmeaustausches mit der Umgebung aufweist.

Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung denkbar das Wärmeübertragungs medium mittels Schwerkraft durch den Speicherkörper zirkulieren zu lassen. Um jedoch eine schnellere, effektivere und besser regelbare Ein- und Ausspeicherung zur ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn das Wärmeübertragungsmedium mittels einer Pumpe durch den wenigstens einen Kanal gepumpt wird.

Soll die ausgespeicherte Wärme zu anderen als Raumheizungszwecken verwen det werden, ist es zweckmässig, wenn das Wärmeübetragungsmedium zur Ab gabe von im Speicherkörper aufgenommener Wärme bzw. Kälte durch einen Wärmetauscher strömt, um dort die Wärme an ein anderes Medium abzugeben. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn Wärme, die z. B. aus einem mit dem Speicherkörper in thermischem Kontakt stehenden Kaminofen, durch Sonnenein strahlung oder dgl. aufgenommen worden ist, in ein herkömmliches Warmwasser-Heizungssystem eingespiesen werden soll.

Der Speicherkörper kann grundsätzlich als reines Speicherelement ohne weitere Funktion ausgebildet und in einem thermisch isolierten abgeschlossenen Raum untergebracht sein. Es ist aber auch denkbar, dass der Speicherkörper als Heiz körper oder als Boden- oder Wandplatte oder als Sitz- oder Fensterbank ausgebil det ist, und damit neben der Speicherfunktion weitere Funktionen übernimmt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Wärme bzw. Kälte mittels des durch den wenigstens einen Kanal strömenden Wärmeübetragungsmediums in den wenigstens einen Spei cherkörper eingespeichert wird, und dass die eingespeicherte Wärme bzw. Kälte mittels des durchströmenden Wärmeübertragungsmediums wieder aus dem we nigstens einen Speicherkörper ausgespeichert wird. Auf einen Wärmeaustausch durch Strahlung und/oder Konvektion über die Oberflächen kann dabei verzichtet werden. Hierdurch lässt sich der Betrieb des Systems besonders gut steuern und regeln.

Eine andere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass Wärme bzw. Kälte mittels des durch den wenigstens einen Kanal strömenden Wärmeübe tragungsmediums in den wenigstens einen Speicherkörper eingespeichert wird, und dass die eingespeicherte Wärme bzw. Kälte zumindest teilweise über die Oberfläche des wenigstens einen Speicherkörpers an die Umgebung abgegeben wird. In diesem Fall wird der Speicherkörper zugleich als Heizkörper eingesetzt.

Schliesslich ist es aber auch denkbar, dass Wärme bzw. Kälte durch die Oberflä che des wenigstens einen Speicherkörpers aus der Umgebung aufgenommen und eingespeichert wird, und dass die eingespeicherte Wärme bzw. Kälte zumindest teilweise mittels des durchströmenden Wärmeübertragungsmediums wieder aus dem wenigstens einen Speicherkörper ausgespeichert wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Speicherkörper als Ofenstein oder Solarkollektor einge setzt wird.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusam menhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 ein stark vereinfachtes Anlagenschema eines Heiz-/Kühlsystems gemäss einen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Betriebszustand, bei dem Wärme durch das Wärmeüber tragungsmedium in den Speicherkörper eingespeichert und über die Oberfläche des Speicherkörpers nach aussen abgegeben wird;

Fig. 2 das Anlagenschema aus Fig. 1 in einem Betriebszustand, bei dem Wärme über die Oberfläche des Speicherkörpers in den Speicher körper eingespeichert und durch das Wärmeübertragungsmedium ausgespeichert und nach aussen abgegeben wird;

Fig. 3 ein zu Fig. 1 und 2 vergleichbares Anlagenschema, bei dem der Speicherkörper direkt mit einer Wärmequelle (z. B. einem Ofen) in Kontakt steht und das Wärmeübertragungsmedium den Speicher körper in wechselnden Richtungen in einer Rohrschlange durch strömt;

Fig. 4 den ausschnittweisen Querschnitt durch einen beispielhaften ein stückigen Speicherkörper mit eingeklebten Rohren entlang der Schnittebene IV-IV in Fig. 3:

Fig. 5 in einem zu Fig. 4 vergleichbaren Querschnitt einen aus zwei Teil elementen zusammengesetzten Speicherkörper:

Fig. 6 in einem zu Fig. 4 vergleichbaren Querschnitt einen Speicherkör per mit vergrösserter Oberfläche;

Fig. 7 in einem zu Fig. 4 vergleichbaren Querschnitt ein zwei separate Speicherkörper umfassendes System mit einem zwischen den Speicherkörpern gebildeten Strömungskanal; und

Fig. 8 im Querschnitt eine Heizsystem nach der Erfindung mit einem als Wandheizkörper ausgebildeten Speicherkörper.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist ein stark vereinfachtes Anlagenschema eines Heiz-/Kühlsystems ge mäss einen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Heiz-/Kühlsystem 10 umfasst einen Speicherkörper 11 aus Naturstein, insbesondere Speckstein oder Granit, dessen Inneres in Längsrichtung von einer Mehrzahl von parallel verlaufenden Kanälen 18 durchzogen ist. Die Kanäle 18 sind nach Anzahl und Verteilung so konfiguriert, dass sich ein möglichst gleichmässiger und effizi enter Wärmeaustausch zwischen einem durch die Kanäle fliessenden Wärme übertragungsmedium und dem Volumen des Speicherkörpers 11 ergibt. In die Ka näle 18 sind vorzugsweise Cu-Rohre 22 mittels einer Kleberschicht 23 aus ther misch gut leitendem Kleber eingeklebt (Fig. 4). Durch die Rohre 22 strömt ein flüs siges Wärmeübertragungsmedium, insbesondere Wasser.

Die Rohre 22 in den Kanälen 18 sind an beiden Enden mittels einer Verzweigung 19 bzw. 20 an eine Zuleitung 13 und eine Ableitung 12 angeschlossen, durch wel che in Richtung der eingezeichneten Pfeile das Wärmeübertragungsmedium zu- bzw. abgeführt wird. Selbstverständlich kann die Strömungsrichtung auch umge dreht werden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 strömt das Wärmeübertragungs medium in einem geschlossenen Kreislauf, wobei die Strömung durch eine in den Kreislauf eingeschaltete Pumpe erzeugt und aufrechterhalten wird. Es ist aber auch ein offener Kreislauf denkbar, der z. B. mit einem oder mehreren Speichern für das Wärmeübertragungsmedium in Verbindung steht. Das Wärmeübertra gungsmedium wird im Kreislauf durch einen Wärmetauscher 15 gepumpt, in wel chem es je nach Betriebsart des Systems Wärme aufnehmen oder abgegeben kann. Der Wärmeaustausch erfolgt mit einem anderen Medium, welches den Wärmetauscher 15, vorzugsweise im Gegenstrom, von der Zuleitung 16 zur Ab leitung 17 durchströmt. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, auf den Wärmetauscher 15 zu verzichten, und das Wärmeübetragungsmedium direkt durch eine Wärmequelle wie z. B. einem auf dem Dach befindlichen Solarkollektor oder den Heizkessel einer Öl-, Gas- oder Holzheizung, oder aber einen Wärme verbraucher, zu schicken.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Betriebsart wird gemäss den am Speicherkörper 11 eingezeichneten Pfeilen Wärme über die Oberfläche durch Wärmestrahlung oder Konvektion an die Umgebung abgegeben. Der Speicherkörper 11 funktioniert hierbei als Heizkörper. Die abgegebene Wärme kann entweder als abgespeicherte Wärme dem Inneren des Speicherkörpers 11 entnommen werden, oder dem Speicherkörper 11 mittels des im Wärmetauscher 15 aufgeheizten Wärmeübertra gungsmediums zugeführt werden. Im erstgenannten Fall kann die Pumpe 14 ab geschaltet sein. Die eingespeicherte Wärme kann dabei entweder über das Wär meübertragungsmedium vorher eingespeichert worden sein, oder aber durch Auf wärmen des Speicherkörpers 11 über seine äussere Oberfläche, z. B. durch Son neneinstrahlung oder durch thermischen Kontakt mit einer anderen Wärmequelle wie z. B. einem fossil beheizten Ofen.

Eine andere Betriebsart ist in Fig. 2 wiedergegeben: Hier nimmt der Speicherkör per 11 über seine äussere Oberfläche von aussen Wärme auf (Pfeile). Die so ein gespeicherte Wärme kann nun - wie in Fig. 1 dargestellt - auf demselben Weg wieder nach aussen abgegeben werden, oder sie wird mittels des durch den Spei cherkörper 11 strömenden Wärmeübertragungsmediums ausgespeichert und über den Wärmetauscher oder auf andere Weise an anderer Stelle abgegeben.

Ein spezieller Fall der Wärmeaufnahme von aussen ist in Fig. 3 gezeigt: Der Spei cherkörper 11 steht hier - z. B. als Ofenstein - mit seiner äusseren Oberfläche in direktem thermischen Kontakt mit einer externen Wärmequelle 21, einem Ka minofen, einer Öl- oder Gasbrennkammer oder dgl.. Die aus der Wärmequelle 21 kommende Wärme wird im Speicherkörper 11 eingespeichert und kann gleichzei tig oder zeitlich verzögert über die äussere Oberfläche nach aussen abgegeben werden (Pfeile). Ebenso kann die gespeicherte Wärme wiederum mittels des Wärmeübertragungsmediums entnommen und am Wärmetauscher 15 an einen anderen Wärmeverbraucher abgegeben werden. Wenn sich - wie bei dem Sy stem gemäss Fig. 3 - im Speicherstein 11 ein Wärmegradient (von der Wärme quelle 21 zur gegenüberliegenden Oberfläche) ausbildet, ist es zweckmässig, das Wärmeübertragungsmedium sukzessive auf das höhere Temperatumiveau zu bringen, indem es in einer Rohrschlange in wechselnder Richtung den Speicher körper 11 mehrfach durchströmt. Es ist aber auch denkbar, den Speicherkörper 11 direkt elektrisch aufzuheizen, indem entweder in bestimmte Kanäle 18 elektrische Widerstandsheizungen bzw. Heizpatronen eingebaut werden oder die in den Ka nälen 18 angeordneten Rohre 22 durch elektromagnetische Wechselfelder von aussen oder innen induktiv aufgeheizt werden.

Es versteht sich von selbst, dass alle Erläuterungen, die bisher zur Heizfunktion gemacht worden sind, äquivalent auch auf die Kühlung übertragen werden kön nen, wobei Wärmequellen und Wärmeverbraucher entsprechend durch Kälte quellen und Kälteverbraucher zu ersetzen sind.

Der Speicherkörper 11 kann - wie in Fig. 4 dargestellt als einstückiger Naturstein ausgebildet sein, in den die Kanäle 18 mittels Bohren, Fräsen oder anderer mate rialabtragender Verfahren eingebracht werden. Bei Verwendung von Speckstein, der vergleichsweise weich und gut zu bearbeiten ist, ergeben sich in dieser Hin sicht wenig Probleme. Gleichwohl kann es vorteilhaft sein, den Speicherkörper 11 gemäss Fig. 5 aus mehreren Teilkörpern 11a und 11b zusammenzusetzen. In die sem Fall können die Kanäle 18 in der Trennfläche 24 der beiden Teilkörper 11a, b dadurch gebildet werden, dass in jeden der Teilkörper 11a, b eine entsprechende Nut mit halbkreisförmigem Querschnitt eingearbeitet (eingefräst) wird. Hierdurch wird auch das Einkleben der Rohre 22 erleichtert. Insbesondere kann so eine Rohrschlange gemäss Fig. 3 in einem Stück vollständig in das Innere des Spei cherkörpers 11 eingelassen werden. Weiterhin bietet das Zusammensetzen des Speicherkörpers 11 aus Teilkörpern 11a, b gemäss Fig. 5 die einfache Möglichkeit, in der Trennfläche 24 an den Rohren 22 thermisch gut leitende metallische Zu satzflächen 32 in Form von Metallblechen oder dgl. Anzubringen, um die Wärme übergangsfläche zwischen dem Wärmeübetragungsmedium in den Rohren 22 und dem Speicherkörper 11 zu vergrössern und ggf. eine direkte thermische Ankopp lung der Rohre 22 an den Aussenraum zu bewirken.

Grundsätzlich kann die Ein- und Ausspeicherung von Wärme im Speicherkörper praktisch ohne Mitwirkung der Aussenflächen vollständig über das durchströ mende Wärmeübertragungsmedium erfolgen. Spielen bei der Ein- und Ausspei cherung jedoch die Aussenflächen eine tragende Rolle, wie dies vor allem in Fig. 1 der Fall ist, kann es von Vorteil sein, die thermisch aktive Aussenfläche durch ge eignete Mittel zu vergrössern. Dies kann beispielsweise gemäss Fig. 6 dadurch geschehen, dass in die betreffende Aussenfläche Rippen 25 eingefräst werden, an denen bei konvektivem Wärmeübergang die Umgebungsluft entlangströmt.

Weiterhin ist es denkbar, innerhalb des Heiz-/Kühlsystems der Erfindung gemäss Fig. 7 mehrere separate, voneinander beabstandete Speicherkörper 11, 11' anzu ordnen. Der Zwischenraum zwischen den Speicherkörpern 11, 11' kann dann z. B. als Strömungskanal 26 ausgebildet sein, durch den zum Wärmeaustausch über die Oberfläche Luft strömt.

Ebenso ist es denkbar, gemäss Fig. 8 in einem Heiz-/Kühlsystem 10' einen Spei cherkörper 11" als Wandheizkörper vor einer mit einer Isolierungsschicht 28 ab gedeckten Wand 27 anzuordnen. Die Wärmeabgabe nach aussen erfolgt in die sem Fall je nach Temperaturniveau in unterschiedlichen Anteilen über Abstrahlung und Konvektion. Die konvektive Abgabe kann dabei durch eine spezielle Ausge staltung und Ausrichtung der Aussenflächen des Speicherkörpers 11" wie auch durch einen zusätzlichen Hinterströmungskanal 29 verbessert werden, der durch Zusatzelemente 30 und 31 in geeigneter Weise konfiguriert wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

,

10

' Heiz-/Kühlsystem

11

,

11

',

11

" Speicherkörper (Naturstein

11

a, b Teilelement

12

Ableitung

13

Zuleitung

14

Pumpe

15

Wärmetauscher

16

Zuleitung

17

Ableitung

18

Kanal

19

,

20

Verzweigung

21

Wärmequelle (z. B. Ofenkammer)

22

Rohr (z. B. aus Cu)

23

Kleberschicht

24

Trennfläche

25

Rippe

26

Strömungskanal

27

Wand

28

Isolierungsschicht "

29

Hinterströmungskanal

30

,

31

Zusatzelement

32

Zusatzfläche (z. B. Cu-Blech)

Claims

1. Heiz-/Kühlsystem (10, 10') mit wenigstens einem aufheizbaren bzw. ab kühlbaren Speicherkörper (11, 11', 11") aus einem Natursteinmaterial mit hoher Wärmespeicherkapazität, wobei durch das Innere des Speicherkörpers (11, 11', 11") wenigstens eine Kanal (18) verläuft, durch welchen ein Wärmeübetragungs medium strömt, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeübetragungsmedium eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, verwendet wird.

2. Heiz-/Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Speicherkörper (11, 11', 11") aus Speckstein oder Granit besteht.

3. Heiz-/Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Speicherkörper (11, 11', 11") aus einem einstückigen Natursteinblock besteht, in welchen der wenigstens eine Kanal (18) durch Bohren, Fräsen oder dgl. eingebracht worden ist.

4. Heiz-/Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Speicherkörper (11) aus mehreren Teilelementen (11a, 11b) zusammengesetzt ist, welche an entsprechenden Trennflächen (24) anein anderstossen, und dass der wenigstens eine Kanal (18) in einer der Trennflächen (24) angeordnet ist.

5. Heiz-/Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das Wärmeübetragungsmedium in direktem Kontakt mit dem Na tursteinmaterial des Speicherkörpers (11, 11', 11") durch den wenigstens einen Kanal (18) strömt.

6. Heiz-/Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das Wärmeübetragungsmedium durch ein Rohr (22) strömt, wel ches in den wenigstens einen Kanal (18) eingesetzt ist.

7. Heiz-/Kühlsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (22) aus einem gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise Cu, besteht, und dass das Rohr (22) mit seiner Aussenfläche in engem thermischen Kontakt zum Natursteinmaterial des Speicherkörpers (11, 11', 11") steht.

8. Heiz-/Kühlsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (22) mittels einer Kleberschicht (23) aus einem thermisch gut leitenden Kle ber in den wenigstens einen Kanal (18) eingeklebt ist.

9. Heiz-/Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass durch den wenigstens einen Speicherkörper (11, 11', 11") mehrere voneinander beabstandete Kanäle (18) verlaufen.

10. Heiz-/Kühlsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (18) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und von dem Wärme übetragungsmedium in der gleichen Richtung oder in alternierend wechselnden Richtungen durchströmt werden.

11. Heiz-/Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass die Oberfläche des wenigstens einen Speicherkörpers (11, 11', 11") Mittel (25), insbesondere in Form von Rippen (25), zur Verbesserung des Wärmeaustausches mit der Umgebung aufweist.

12. Heiz-/Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, dass das Wärmeübertragungsmedium mittels einer Pumpe (14) durch den wenigstens einen Kanal (18) gepumpt wird.

13. Heiz-/Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet dass das Wärmeübetragungsmedium zur Abgabe von im Speicher körper (11, 11', 11") aufgenommener Wärme bzw. Kälte durch einen Wärmetau scher (15) strömt.

14. Heiz-/Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, dass der wenigstens eine Speicherkörper (11, 11', 11") über seine Oberfläche Wärme aufnimmt.

15. Heiz-/Kühlsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme durch Strahlung, insbesondere Sonnenstrahlung, in den wenigstens einen Speicherkörper(11, 11', 11") eingetragen wird.

16. Heiz-/Kühlsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme durch flächigen Körperkontakt mit einer Wärmequelle (21), insbesondere einem Ofen, in den wenigstens einen Speicherkörper (11, 11', 11") eingetragen wird.

17. Heiz-/Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge kennzeichnet, dass der wenigstens eine Speicherkörper (11, 11', 11") als Heizkör per oder als Boden- oder Wandplatte oder als Sitz- oder Fensterbank ausgebildet ist.

18. Verfahren zum Betrieb eines Heiz-/Kühlsystems nach einem der An sprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeinhalt des wenigstens einen Speicherkörpers (11, 11', 11") durch Wärmeaustausch mit dem durch den wenigstens einen Kanal (18) strömenden Wärmeübetragungsmedium verändert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme bzw. Kälte mittels des durch den wenigstens einen Kanal (18) strömenden Wär meübetragungsmediums in den wenigstens einen Speicherkörper (11, 11', 11") eingespeichert wird, und dass die eingespeicherte Wärme bzw. Kälte mittels des durchströmenden Wärmeübertragungsmediums wieder aus dem wenigstens einen Speicherkörper (11, 11', 11") ausgespeichert wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme bzw. Kälte mittels des durch den wenigstens einen Kanal (18) strömenden Wär meübetragungsmediums in den wenigstens einen Speicherkörper (11, 11', 11") eingespeichert wird, und dass die eingespeicherte Wärme bzw. Kälte zumindest teilweise über die Oberfläche des wenigstens einen Speicherkörpers (11, 11', 11") an die Umgebung abgegeben wird.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme bzw. Kälte durch die Oberfläche des wenigstens einen Speicherkörpers (11, 11', 11") aus der Umgebung aufgenommen und eingespeichert wird, und dass die ein gespeicherte Wärme bzw. Kälte zumindest teilweise mittels des durchströmenden Wärmeübertragungsmediums wieder aus dem wenigstens einen Speicherkörper (11, 11', 11") ausgespeichert wird.