Nutzwärmeer# #ie2Lmit elektrischer Beheizpao
Die vorliegende Frfindung betrifft einen Nutzwärmeerzeuger
mit elektrischer 'Belleizung und hat die Aufgabe, billigen
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und reichlich sLi-r Verfügung otellenden Nachtstrom für die
nutzbar om machen, auch wenn der Wärmebeda:#f
Über-t#jIegend oder auosclil!e3olieli tagsüber anfällt.
Hierfür Seel,',mete SpeichersysteLne sind bisher unbekannt
bzw.
=wirtschaftlich. Wasaer scheidet als Wärmespeicher wegen
der geringen nutzbaren Temperaturopanne und:das daher er-
forderlichen SDeichervolumens aus. Gegen Dai4pf als Speicher-
mittel sprechen die hohen Kosten und die Gefahren einer Druck,gmlage,
zumal - z"BO bei Iiaus- oder Büroinstallationen die Wartung und Uberv#iar-'t-Juii#",
nicht gewährleistet ist. Useful heat # # ie2L with electrical heating pair
The present invention relates to a useful heat generator
with electrical 'Belleizung and has the task of cheap
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and ample sLi-r otellenden night power for the
usable om, even if the heat requirement: #f
About-t # jIegend or auosclil! E3olieli occurs during the day.
For this purpose, certain storage systems are hitherto unknown or
= economical. Wasaer separates as a heat storage system
the low usable temperature breakdown and: that therefore
required storage volume. Against Dai4pf as storage
medium speak the high costs and the dangers of a pressure, especially since - z "BO in out-of-office or office installations the maintenance and overv # iar-'t-Juii #" is not guaranteed.
Eine weitere Aufgabe besteht darin (beispielsweise bei der Sammelheizung),
vorhandene Heizungsanlagen umstellen zu können oder bei Neuanlageil diese nach den
üblichen Grundsätsen auslegen zu können. An sich ist es nämlich möglich, durch Herabsetzung
der Vorlatrftemperatur für die Heizanlage eine Verkleinerung des Speichers zu erzielen.
Dies bedingt aber auf der anderen Seite eine#Vergrösserung der örtlichen Heizflächen
und verursacht auf diese Weise Mehrkosten der' Gesamtanlageg die in ihrer Höhe nicht
mehr vertretbar sind. Gemäss der vorliegenden Erfindung ergibt sich eine zweckmässige
und wirtschaftliche LösurLc, dieser Aufgaben durch einen mit Wärmeübertragungsöl
(Tllermöl) zu füllenden, in seinem Inneren den oder die E . lektroheizkörper
(Heizgitter,. Heizstäbe od.#gl.) aufnehmenden, vorzugsweise,an der Aussenseite mit
Dämmetoffen verkleideten Kessel-als Speicheriiärmebehälter sowie durch einen Wärmeaustauscher9,dessen
Ölkammer (!>vimärseite) über eine.ein Absperr- bzw. Regelventil aufweisende Leitung.mit
dem Inneren des Kessels in Verbindung steht.Another task is to be able to convert existing heating systems (for example with collective heating) or to be able to design them according to the usual principles in the case of new systems. It is actually possible to reduce the size of the storage tank by lowering the supply temperature for the heating system. On the other hand, this requires an enlargement of the local heating surfaces and in this way causes additional costs for the overall system which are no longer justifiable in their amount. According to the present invention, an expedient and economic LösurLc, these tasks is given by a to be filled with heat transfer oil (Tllermöl) in its interior or the E. Electric heating elements (heating grids, heating rods or the like), preferably lined with insulating materials on the outside, as a storage tank, as well as a heat exchanger9, whose oil chamber (!> primary side) via a line with a shut-off or control valve. communicates with the interior of the boiler.
Wesentlich ist hierbei weiterhin eine solche Bemessung der mit dem
Thermöl in BerWu-ung stehenden Oberfläche des oder der Elektroheizkörper, dass an
keiner Stelle der Oberfläche
deren therraische Belastung hUlher
als 2 .- 2,5 Watt, vorzugsvieioo etwa bei oder unter 1 Watt/CM 2
, liegt. Dabei gilt die höhere Belastbarkeit bei Zwangsumlauf mit Pumpenbetrieb,
während bei Naturumlauf infolge bzw. Siphonwirkung zwec),i:mäseig die niedrigere
Belastungsgrenze gewählt wird" Auf diese Weise werden unerwünschte Vebenerscheinungen'
die auf örtliche Überhitzung zurückzuführen sind, mit Sicherheit vermieden, wie
z.B. das Sieden oder Verkracken des Thermölsg und eine zweckmässige Wäriaeschic,htung
im Innern des Kessels erreicht, Weiterhin-zweckmässig ist die Anordnung von temperaturabhängigen
Steuermitteln in Verbindung mit dem Absperr- bzw" Regel ventil, so dase dieses in
Abhängigkeit von einer vorherbestimmbaren Temperatur im wärmeaustau'scher den Ölumlauf
durch den Wärmeaustauscher zu beeinflussen und damit die Temporatur auf der Sekundärseite
des Wärineaustauschers auf gleicher Höhe zu halten vermag. Auf diese Weise ergibt
sich eine günstigetmögliche Ausnutzung der Speicherwärme bei sparsamstem Verbrauch.-gine
weitere zweckmässige Ausgestaltungsmöglichkeit des Gegenstands der Erfindung besteht
in der Möglichkeit der Regelung der Speicherwärmemenge, beispielsweise mittels ein.stellbarer
Steuermittel zur Begrenzung der Leistungsaufnahme der Elektroheizkörper während
der Dauer einer Aufheizperiodell - Dies -kaim auf die verschiedenste Weise
geschehen:
entweder dadurch, daso für die gesamte Aufheizperiode-im Nachtbetrieb von beispielsweise
fünf Spunden in Abhängigkeit von dem geschätzten Bedarf der.folgenden Abgabeperiode
die Blektroheizkörper nur einen*Teil ihrer'maximalen Leistu.ng erhalten bzw. nur
ein Teil der Elektroheizkörper zugeschaltet wird;- eine andere Möglichkeit besteht
in..einer temperaturabhängigen Ragelungt so dass nach Erreichen einer vorher eingestellten
Tempe'ratur dea.Wä:emespeichers die-S.trcffizufuhr zu den Heizkörpern unterbrochen
wird. Schliesslich besteht auch die Möglichkeit, die Heizleistung von vornherein
zeitlich zu begrenzen$ d.h. bei einem voraussehbar gerin ,geren Bedarf die Heizkörper
nur für-beispie'lsweise zwei oder drei Stunden einzuschalten. Vorteilhaft ist ausserdem
die Anordnung eines mit dem Kessel über Leitungen verbundenen Ausdehnungsgefäßes.
Grundsätzlich besteht auch die.Möglichkeit der gemeinsamen Benützung von .zwei oder-mehr
über Leitungen miteinander verbundenen-Kesseln, die über eine gemeinsame Leitung
mit einem.gemeineamen Ausdehnungegefäß und einem gemeinsamen Wärmeaustauscher verbunden
sind, Hierdurch'ist es beispielsweise möglichb mit einheitliehen und genormten Bauteilen
Anlagen verschiedenster Größe zu erstellen,- !
Schliesolich besteht auch'die
Möglichkeit der-Bemässung der Verbindungeleitungen für ]Naturumlauf des TherMÖls,
Ebenso ist es abbr auch möglich, für den Ölumlauf eine BLnpe,
vorzuseheng
sofern dies.aus bestimmten Gründen wünschenswert erscheint, jedoch sind die damit
erzielbaren Ersparnisse an -Lei-bungsquerschnitt für die Ölleitungen nicht so-bedeutend,
da da . a.Thermöl.eine hohe Viskosität besitzt und daher gewisse Mindestquerschnitte
fUr den Ölumlauf auch bei Pumpenbetrieb benötigt, Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet
des erfindungsgemässen: Wärmeerzeugers ergibt sich durch die Anordnung von Mitteln
für den Anschluss einer Semmielheizung, beispielsweise einer
IVarrüwasser--" einer Dampf,-, einer Luftheizung mit Natur-
oder
Zwangsumlauf, an die Sekundärseite des Wärmeaustauschers. Gleichzeitig oder zusätzlich
ist es aber auch möglich..Mittel für den Anschltias eine2# Vicirm-o"af3o,erversorgung,
vorzugsweise mit,- einer von Zapfeitellen, an die Sekundärseite des
Wärweaustauschers
vorzusehen" Beim Anschluss mehrerer verscl.-ii.edenartiger V ,iLemaverbrauelisoysteme
können diese über getrennte oder auch über Qinen gemeinsamen Wärmeaustauscher angeochloosen
werden. So besteht grundoätzlich auch die Möglichkeit$ die hohe Maximaltemperatur
des Thermöls von bei2pielaweise 3200 C Zwii Betrieb von Kochgeräten ausz:unutzen,
und- zwar entweder durch tuunittelbaren Anschluas -der einzelnen `Kochplatten an
den Kessel, wobei diese Kochplatten dann die Wärmeaustauscher bildeng oder unter
Zwischenschaltumg eines be,sonderen Wärraeaustauschers, dessen Sekundärselte mit
dem Ileizbad von Kochkesseln in Verbindung stehen kann.
Die Vorteile-
des erf indungegeMässen Speicherwärmeerzeugers' sind beträchtlichv und zwar sowohl
auf der Verbraucherseite als auch für die Energiewirtschaft. FÜr letztere ist von
Bedeutumgt dass sie die im Tageorhythmua* auftretenden Belastungsspitzen weitgehend
ausgleichen bzw. ganz vermeiden kann und die Vorhaltungskosten für den'Strom während
der verbrauchaarinen Zeit di.;xoll bessere Ausnutzung der Anlagen wesen4.:lich geaenkt
worden" Auf der Verbraucherseite- bestehen die hauptoächlichen Vorteile in der Verwendung
einer sparawuen- saüberen und von Belastungsspitzen unabhängige n Energie, die in.ihren
ausserordentlich wirtschaftlich wird. Ein indirekter "jortell besteht auch noch
darin, daso durch den Ausgleich der BeleaLungsspitzen SpaiuiuriGsschwankungen
CD -
im Verbraucherne.tz weit--ehend vermieden bzw, gemildert werden, so dass
die Übrigen S-bro.eiiverbraLielLer unter wesentlich 1.-Unstigeren Deding#tm£"eil
ärbeiten können als dies in einem Netz mit stark schwankenden Verbrauchsgrösgen
möglich ist. Dies wirkt sich auch und gerade in Eigenstromversorgungsanlagen besonders
günst-ig aus. Der Gegenstand der Erfindung. sei an Hand von in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispielen nähdr er.-läutert, in der
Abb.
1 einen Speicherwärmeerzeuger mit einem Kessel, einem Wärmeaustauscher und
einem Ausdehnungs--gefäß zeigtl während Abb. 2 eine Anlage mit zwei Speicherwärmekesseln,
gemeinsamem Wärmeaustauscher und gemeinsamem Ausdehnungsgefäß darstellt, Gemäas
Abb. 1 ist der Speicherwärmekessel 1 mit der Primärseite eines Wärmeaustauschers
2 über eine Leitung 12 #rerbunden, -die durch ein Regelventil, beispielsweise ein
Motorventil 40 drossel- bzw. regelbar ist. 13 ist die Rückleitung für das
Thermöl vom Wärmeaustauscher 2 zum Kessel 1. An diesen ist ausserdem ein
Ausdehnungsgefäß 3 über Leit ungen 7-, 7a angeschlossen, Mit 6 sind
Entlüftungen am Wärmeaustauscher einerseite und am Ausdehnungsgefäß andererseits
bezeichnet. 5 ist-' ein Schmutzfänger, der gröbere Unreinheiten vom Ventil
4 fernhält und damit desaen Funktionsbereitschaft sicherstellt. MitS und
9 s'ind die Hin- und Rückleitung zum eigentlichen Wäriaeverbraucherg beispielsweise
eine Sammelheizungi angedeutet, die zur Sekundärßeite des Wärmeaustauschers.2 führen.
Im unteren Teil des Kessels 1 sind die,Elektroheizkörper 11
angeordne.ti
deren Bemessung für die gute Punktion des Wärmespeichersyster.is von Bedeutung ist,
und zwar darf die the-I#rti«ische Oberflächenbelastung nur so gross sein, dass örtliche
Überhitzungserscheinungen an den Heizkörpern,
HeizAtäben oder Heizgittern
mit Sicherheit vermieden werden, 14 ist eine Ablassleitung für das Thermölg über
die auch der Behälter und das gesamte Umlaufeydtem bei offenen Entlüft'ungsventilen
befüllbar is't, Ausserdem können die üblichen Schaulöcherg.Tempera'turmeasgeräte
u.dgl, unmittelbai# in der Wandung des Behälters 1
angeordnet'sein.. In dem
AusführungsbeispIel gemäas Abb. 2 sind-zwei gleichartige Thermölkessel la und lb
über eine gemeinsame Zuleitung 12 mit der Frimärseite des Wärmeaustauschers 2 verbundeng
Wobei die einzelnen Zweige 12a und 12b getrennt abaperrbar eindv-um auch
einen Betrieb mit nur einem Kesselzu ermöglichen. Die gemeinsame Rückleitung
13 mündet bei-13a bzw. 13b.in die einzelnen Kessel eing die'mit
g eteennten Elektroheizkörpern lla-und llb ausgerüsteit eindo -Die Bedeutung
der übrigen Bezugszeichen ist die gleiche wie in Abb. 1; lediglich sind die
Vor- und 1#ücklaufleit Üngen 8
bzwi 9 des Wärineverbraucherag beispielsweisä
einer Samme,1-heizung, durch eine Schlangenlinie miteinander verbundenp die den
geschlossenen Kreislauf.des.Sammelheizungssystems bzw. die verteilt angeordneten
Hei,zkörpe:# symbolisiert. Ausserdem ist aus Abb. 2 zu ersehen, daso die beiden
Thermölkessel la#.und lb über Leitungen 7 und 7a, die nicht durchge.-
zogen.oindx mit einem gemeinecamen Ausdehnungsgefäß
3 ver-
'bunden sein können. Da der.Ölkreislauf nur die Heizkessel
und den Wär meaustauscher umfasst, braucht das Ausdehnungs-
gefäß nicht wesentlich höher als der Wärmeausbauscher ange-
ordnet -zu sein; ilreinesfa'lls- ist es erforderlich
-. W'ennauch
möglich -i das Ausdehnungsgefäß in einem agderen Stoeb.7erk
cala die Speicherviärmeerzeuger aliterzubeincen. Hie:#von
unab-
hängig kann der Sekundärkreislauf- in der üblichen Weise mit
eInem Ausdehhungsgefäß am höchriten PLu2c-b. des Verbraucher-,
kreiolaufs (Sekundärkreis-I"-#uf) versellen.sein.
Versuchsanlagen mit Schvierkraf ttunlauf für das Thermöl haben die einwandfreie
Arbeitsweise der erf indungsgemässen Einrichtung bestätig L# Mit oolchen Anlagen
können sämtliche bekannten Wasserheizsysteme, Dampferzeugungsanlagen u"dgl.What is essential here further such measurement of the property with the thermal oil in BerWu-ung surface of the or the electric heater, that at no point of the surface thereof therraische load hUlher than 2 .- 2.5 watts, vorzugsvieioo approximately at or below 1 watt / cm 2 , lies. The higher load capacity applies in the case of forced circulation with pump operation, while in natural circulation due to or siphon effect the lower load limit is selected "In this way, undesirable side effects that can be attributed to local overheating, such as the Boiling or cracking of the Thermölsg and an appropriate Wäriaeschic, htung achieved inside the boiler, further-expedient is the arrangement of temperature-dependent control means in connection with the shut-off or "control valve, so this depends on a predetermined temperature in the heat exchanger to influence the oil circulation through the heat exchanger and thus be able to keep the temp on the secondary side of the heat exchanger at the same level. This results in the most favorable possible utilization of the storage heat with the most economical consumption.-A further useful embodiment of the subject matter of the invention is the possibility of regulating the amount of storage heat, for example by means of adjustable control means to limit the power consumption of the electric heater during the duration of a heating period . This can happen in the most varied of ways: either by the fact that the sheet metal heaters only receive part of their maximum output or only receive part of their maximum output in nighttime operation of, for example, five bungs, depending on the estimated demand for the following delivery period a part of the electric radiator is switched on; - Another possibility is a temperature-dependent ragelungt so that after reaching a previously set temperature of the storage tank the supply of electricity to the radiators is interrupted. Finally, there is also the option of limiting the heating output from the outset, ie switching on the heating element only for two or three hours, for example, if the need is foreseeable. The arrangement of an expansion vessel connected to the boiler via lines is also advantageous. In principle, there is also the possibility of joint use of two or more boilers connected to one another via lines, which are connected to a common expansion vessel and a common heat exchanger via a common line To create systems of various sizes, - ! Finally, there is also the possibility of dimensioning the connecting lines for the natural circulation of the thermal oil, it is also possible to provide a BLnpe for the oil circulation if this appears desirable for certain reasons, but the savings that can be achieved with it are Exercise cross-section for the oil lines is not so important because there . A thermal oil has a high viscosity and therefore requires certain minimum cross-sections for the oil circulation even during pump operation IVarrüwasser-- "a steam, -, an air heating with natural or
Forced circulation to the secondary side of the heat exchanger. At the same time or in addition, however, it is also possible .. Means for the connection to provide a2 # Vicirm-o "af3o, preferably with, - one of the tapping points on the secondary side of the heat exchanger" When connecting several different V, These can be connected to iLema brewing systems using separate heat exchangers or shared heat exchangers. So grundoätzlich is also possible $ high maximum temperature of Thermöls of bei2pielaweise 3200 C Zwii operating ausz of cooking appliances: unutzen, and- -the either by tuunittelbaren Anschluas single `hot plates to the boiler, which hotplates then bildeng the heat exchanger or Zwischenschaltumg a special heat exchanger, the secondary part of which can be connected to the odor bath of boiling kettles. The advantages of the storage heat generator according to the invention are considerable, both on the consumer side and for the energy industry. For the latter, it is important that it can largely compensate for or even avoid the load peaks occurring in the day rhythm * and that the maintenance costs for the electricity during the period of consumption are meant to be better utilization of the systems. pass the hauptoächlichen advantages in using a sparawuen- saüberen and independent of load peaks n energy in.ihren extremely economically is an indirect "jortell is also the fact daso by balancing BeleaLungsspitzen SpaiuiuriGsschwankungen CD -. far-in Verbraucherne.tz - be avoided or mitigated, so that the rest of the S-bro.eiiverbraLielLer can work under significantly less negative conditions than is possible in a network with strongly fluctuating consumption levels. This also and especially affects Self-contained power supply systems are particularly favorable. The subject matter of the invention is based on i In the drawing schematically illustrated exemplary embodiments sewdr he.-läutert, in Fig. 1 shows a storage heat generator with a boiler, a heat exchanger and an expansion vessel, while Fig. 2 shows a system with two storage heat boilers, a common heat exchanger and a common expansion vessel, according to Fig. 1 shows the storage heat boiler 1 with the primary side of a heat exchanger 2 via a line 12, which can be throttled or regulated by a control valve, for example a motorized valve 40. 13 is the return line for the thermal oil from the heat exchanger 2 to the boiler 1. An expansion vessel 3 is also connected to this via lines 7-, 7a, with 6 vents on the heat exchanger on the one hand and on the expansion vessel on the other. 5 is ' a dirt trap that keeps coarser impurities away from the valve 4 and thus ensures that it is functional. The outward and return lines to the actual Wäriaeverbrauchg, for example a collective heating, are indicated with S and 9s, which lead to the secondary side of the heat exchanger.2. In the lower part of the boiler 1 , the electric heating elements 11 are arranged, the dimensioning of which is important for the good puncture of the heat storage system, namely the theoretical surface load may only be so great that local overheating phenomena on the Radiators, heating rods or heating grids can be avoided with certainty, 14 is a drain line for the thermal oil through which the container and the entire circulation system can also be filled with the vent valves open # angeordnet'sein in the wall of the container 1 .. in the embodiment gemäas Fig. 2 are two similar-Thermölkessel la and lb via a common feed line 12 to the heat exchanger 2 Frimärseite of verbundeng wherein the individual branches 12a and 12b separated abaperrbar eindv- to enable operation with only one boiler. The common return 13 opens at 13a-13b.in or the individual boilers eing die'mit g eteennten electric heaters lla and llb ausgerüsteit eindo -The meaning of the other reference numerals is the same as in Fig. 1; only the flow and return lines 8 and 9 of the heat consumer unit, for example a collector, 1 heater, are connected by a serpentine line that symbolizes the closed circuit of the collector heater system or the distributed heating elements: #. In addition, it can be seen from Fig. 2 that the two thermal oil boilers la #. And lb via lines 7 and 7a, which are not through. zogen.oindx provided with a common expansion tank 3
'can be bound. Since the oil circuit only affects the boiler
and includes the heat exchanger, the expansion
vessel not significantly higher than the heat exchanger
arranges -to be; ilreinesfa'lls- it is necessary -. W'also
possible -i the expansion tank in an agderen Stoeb.7erk
cala aliterzubeincen the storage varian sea producers. Here: #independently
The secondary circuit can pending in the usual way
An expansion tank on the highest PLu2c-b. of consumer,
circular runs (secondary circuit-I "- # uf) versellen. sein.
Test systems with Schvierkraf ttunlauf for the thermal oil have confirmed the proper functioning of the device according to the invention.
i nit mildpr oder hoher Ober.flächentemperatur einwandfrei betrieben
werden" IOperated perfectly with a mild or high surface temperature
will be "I.