DE19707644A1 - Heizungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizungsanlage für Wohn­ wagen, Wohnmobile, Schiffe, Wochenendhäuser und dgl.

Wohnwagen, Wohnmobile, Schiffe, Wochenendhäuser und dgl. ver­ fügen im Normalfall über eine Heizungsanlage, um auch in den kalten Jahreszeiten genutzt werden zu können.

Außer zu Heizzwecken wird Energie auch zum Betreiben elek­ trischer Geräte, z. B. von Beleuchtungsanlagen, Fernsehern, Radios etc. benötigt.

Zur Erzeugung der erforderlichen elektrischen Energie sind Kombinationen aus Generator und Verbrennungsmotor bekannt, die eine vergleichsweise hohe Leistung bieten. Nachteilig an derartigen Generatoren mit Verbrennungsmotor sind jedoch die große Geräuschentwicklung, das vergleichsweise hohe Gewicht, der große Wartungsaufwand, der große Raumbedarf und die Tat­ sache, daß ihr Einbau insbesondere in Fahrzeuge technisch und wirtschaftlich besonders aufwendig ist. Darüber hinaus verfügen derartige Generatoren mit Verbrennungsmotor über einen vergleichsweise geringen Wirkungsgrad, der insbesonde­ re im Teillastbereich zwischen 1 und 10% beträgt; hierdurch ergeben sich extrem hohe Betriebskosten, was im Zusammenhang mit dem hohen Anschaffungspreis für derartige Generatoren mit Verbrennungsmotor zu wirtschaftlich unbefriedigenden Lö­ sungen führt.

Bekannt sind darüber hinaus Solargeneratoren, die aus der einfallenden Sonnenstrahlung elektrische Energie erzeugen. Derartige Solargeneratoren sind geräusch- und wartungsfrei.

Nachteilig an diesen Solargeneratoren ist die Tatsache, daß sie lediglich im Hochsommer und, sofern sie stark von der prallen Sonne beaufschlagt werden, nennenswerte Energie lie­ fern. Aus übergeordneten Gründen werden insbesondere Wohnwa­ gen und Wohnmobile häufig an Stellen positioniert, an denen sie der Sonneneinstrahlung nicht unmittelbar ausgesetzt sind. Des weiteren ist klar, daß insbesondere während der warmen Jahreszeit im Sommer vergleichsweise wenig elektri­ sche Energie benötigt wird. Im Winter, wenn der Energiever­ brauch maximal ist, da man beispielsweise während der gesam­ ten Zeit heizen muß, wird seitens der Solargeneratoren prak­ tisch keine Energie geliefert.

Darüber hinaus sind Solargeneratoren bei bestimmungsgemäßem Gebrauch naturgemäß ständig der äußeren Witterung ausge­ setzt, was zu einem hohen Beschädigungsrisiko mit sich erge­ benden Folgekosten führt. Des weiteren haben derartige So­ largeneratoren einen vergleichsweise hohen Anschaffungs­ preis, erfordern einen hohen Installationsaufwand und weisen ein vergleichsweise hohes Gewicht in bezug auf die ihrer­ seits zur Verfügung gestellte elektrische Leistung auf. Bei Fahrzeugen führen sie darüber hinaus zu einem zusätzlichen Luftwiderstand und zusätzlichen Windgeräuschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine technische Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie für Wohn­ wagen, Wohnmobile Schiffe, Wochenendhäuser und dgl. zu schaf­ fen, die einen vergleichsweise geringen technischen Aufwand erfordert und mittels der darüber hinaus immer dann elektri­ sche Energie in ausreichendem Ausmaß zur Verfügung stellbar ist, wenn mit einem Bedarf für elektrische Energie zu rech­ nen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizungsanlage für Wohnwagen, Wohnmobile, Schiffe, Wochenendhäuser und dgl. gelöst, die einen Generator aufweist, der bei Betrieb der Heizungsanlage aus von der Heizungsanlage erzeugter Wärmee­ nergie elektrische Energie erzeugt. Da eine derartige Hei­ zungsanlage bei normaler Nutzung des Fahrzeugs bzw. des Wo­ chenendhauses immer dann in Betrieb ist, wenn ohnehin ein erhöhter Bedarf für elektrische Leistung besteht, kann durch die erfindungsgemäße Kombination einer Heizungsanlage mit einem Generator sichergestellt werden, daß in Zeiten erhöh­ ten Bedarfs ausreichend elektrische Leistung zur Verfügung gestellt wird.

Als Antriebsenergie für den Generator der Heizungsanlage kann Abwärme der Heizungsanlage oder als Alternative elek­ trische Energie aus Nutzwärme der Heizungsanlage eingesetzt werden. Im Falle der Nutzung von Abwärme kann bisher nutzlos an die Außenwelt abgegebene Wärmeenergie in zweckmäßiger Weise zur Erzeugung benötigter elektrischer Energie einge­ setzt werden. Sofern der Generator elektrische Energie aus Nutzwärme der Heizungsanlage erzeugt, wird lediglich ein ge­ ringer Anteil der von der Heizungsanlage erzeugten Nutzungs­ warme benötigt, wobei der zusätzliche Energieverbrauch der Heizungsanlage aufgrund des hohen Wirkungsgrads des einge­ letzten Generators vernachlässigbar ist.

In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Heizungsanlage ist ihr Generator aus Peltier- Elementen ausgebildet. Durch Umkehrung des eigentlichen Pel­ tier-Effekts, bei dem mittels elektrischer Energie und einem Stromübergang zwischen unterschiedlichen Leitern Wärme- bzw. Kühlenergie erzeugt wird, wird im Falle der Erfindung Wärme­ energie genutzt, um mit Peltier-Elementen elektrische Ener­ gie zu erzeugen. Mit einem derartig aus Peltier-Elementen zusammengestellten Generator lassen sich Wirkungsgrade im Bereich von nahezu 100% erreichen. Darüber hinaus weist ein derartiger Generator in bezug auf die erzeugbare elektrische Leistung ein sehr geringes Gewicht auf, was etwa bei 5 kg/1 kWh/24 h liegt, womit er ein sehr geringes Gewicht bei hoher und kontinuierlicher Leistung aufweist. Aufgrund der möglichen Montage derartiger Generatoren in vorhandene Hei­ zungsanlagen ergibt sich praktisch kein zusätzlicher Platz­ bedarf für die Heizungsanlage an sich. Solche aus Peltier- Elementen zusammengestellte Generatoren arbeiten absolut ge­ räuschlos, wartungs- und verschleißfrei. Der wirtschaftliche Aufwand für ihre Anschaffung und ihren Einbau liegt - bezo­ gen auf die mittlere Erzeugung elektrischer Energie - deut­ lich unterhalb desjenigen von Solargeneratoren.

Da beispielsweise bei Gasheizungen Oberflächentemperaturen im Wärmetauscher von bis zu 200 Grad C auftreten und her­ kömmlicherweise eingesetzte Peltier-Elemente oberhalb eines Temperaturniveaus von 100 Grad C beschädigt werden können, ist es zweckmäßig, wenn die Peltier-Elemente des Generators der erfindungsgemäßen Heizungsanlage mittels einer Überhit­ zungsschutzeinrichtung gegen an einer Wärmequelle der Hei­ zungsanlage herrschende zu hohe Temperaturen geschützt sind. Bei einer derartigen Ausführungsform können lediglich ge­ ringfügig modifizierte, im Handel befindliche Peltier- Elemente zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Heizungsan­ lage eingesetzt werden, was zu erheblichen wirtschaftlichen Einsparungen führt.

Sofern durch die Peltier-Elemente erzeugte elektrische Ener­ gie in Batterien oder dgl. gespeichert werden soll, ist es zweckmäßig, den Peltier-Elementen eine Spannungsregelungs­ einrichtung zuzuordnen, mittels der die seitens der Peltier- Elemente erzeugte schwankende Spannung auf ein konstantes Spannungsniveau eingeregelt wird, bevor sie an eine nachge­ schaltete Batterie weitergeführt wird. Dies ist erforder­ lich, da die seitens des aus Peltier-Elementen zusammenge­ setzten Generators erzeugte Generatorspannung je nach Außen­ temperatur etwa zwischen 10 und 20 Volt liegt, wohingegen die üblichen Batterien jedoch eine Spannung mit einem kon­ stanten Niveau von 14 Volt benötigen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Heizungsanlage ist den Peltier-Elementen eine Kühlein­ richtung nachgeschaltet.

Als vorteilhafte Größen von in die erfindungsgemäßen Hei­ zungsanlagen zu integrierenden Generatoren haben sich solche mit vier bzw. mit acht Peltier-Elementen erwiesen, wobei die Auswahl der Größe der Generatoren selbstverständlich von den gestellten Anforderungsprofilen abhängig ist. Die Anzahl der zur Zusammenstellung des Generators eingesetzten Pel­ tier-Elemente ist jedoch beliebig und bestimmt lediglich die Gesamtleistung des Generators.

Es ist möglich, vorhandene Heizungsanlagen durch Nachrüstung mit aus Peltier-Elementen zusammengestellten Generatoren zu erfindungsgemäßen Heizungsanlagen umzubauen.

Hierzu ist es zweckmäßig, wenn die Heizungsanlage eine entsprechende Montageeinrichtung, insbesondere einen zum Anbau des Generators geeigneten Montageflansch, aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausführungs­ form unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur prinzipiell eine erfindungsgemäße Hei­ zungsanlage dargestellt ist.

Eine in der einzigen Figur gezeigte erfindungsgemäße Hei­ zungsanlage hat eine Wärmequelle 1, die bei üblichen Hei­ zungsanlagen z. B. als Gasheizung ausgebildet sein kann.

Da die Wärmequelle bzw. die Gasheizung 1 Oberflächentempera­ turen bis zu 200 Grad C aufweisen kann, ist zwischen ihr und einem in geeigneter Weise in ihrem Bereich angeordneten Ge­ nerator 2, der z. B. aus vier oder acht Peltier-Elementen zu­ sammengestellt ist, eine Überhitzungsschutzeinrichtung 3 an­ geordnet.

Mittels dem aus Peltier-Elementen zusammengestellten Genera­ tor 2 wird Abwärme oder ein geringer Betrag der Nutzwärme, die von der Wärmequelle 1 erzeugt wird, in elektrische Ener­ gie umgewandelt.

Darüber hinaus ist dem Generator 2 eine Kühleinrichtung 4 zugeordnet.

Die seitens der Peltier-Elemente des Generators 2 in Umkeh­ rung des Peltier-Effekts erzeugte elektrische Energie wird als im Normalfall zwischen 10 Volt und 20 Volt schwankende Spannung in eine Spannungsregelungseinrichtung 5 eingegeben, in der sie auf ein konstantes Spannungsniveau von 14 Volt vergleichmäßigt wird, bevor die so nivellierte Spannung an eine der Spannungsregelungseinrichtung 5 nachgeschaltete Batterie 6 weitergegeben wird.

Mittels der erfindungsgemäßen Heizungsanlage wird sicherge­ stellt, daß immer dann, wenn die Wärmequelle 1 der Heizungs­ anlage in Betrieb ist, der aus Peltier-Elementen zusammenge­ stellte Generator 2 in ausreichender Weise elektrische Ener­ gie erzeugt, um elektrische Geräte betreiben zu können oder aber die für den Betrieb von elektrischen Geräten vorgesehe­ ne Batterie 6 aufzuladen.

Claims (12)

1. Heizungsanlage für Wohnwagen, Wohnmobile, Schiffe, Wo­ chenendhäuser und dgl., gekennzeichnet durch einen Generator (2), der bei Betrieb der Heizungsanlage aus von der Hei­ zungsanlage erzeugter Wärmeenergie elektrische Energie er­ zeugt.

Heizungsanlage nach Anspruch 1, deren Generator (2) so angeordnet und ausgebildet ist, daß er elektrische Energie aus Abwärme der Heizungsanlage erzeugt.

3. Heizungsanlage nach Anspruch 1, deren Generator (2) so angeordnet und ausgebildet ist, daß er elektrische Energie aus Nutzungswärme der Heizungsanlage erzeugt.

4. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Generator (2) aus Peltier-Elementen ausgebildet ist.

5. Heizungsanlage nach Anspruch 4, deren Peltier-Elemente (2) mittels einer Überhitzungsschutzeinrichtung (3) gegen an einer Wärmequelle (1) der Heizungsanlage herrschende zu hohe Temperaturen geschützt sind.

6. Heizungsanlage nach Anspruch 3 oder 4, bei der den Pel­ tier-Elementen (2) eine Spannungsregelungseinrichtung (5) zugeordnet ist, mittels der die seitens der Peltier-Elemente (2) erzeugte schwankende Spannung auf ein konstantes Span­ nungsniveau eingeregelt wird, bevor sie an eine nachgeschal­ tete Batterie (6) weitergeleitet wird.

7. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, deren Peltier-Elementen (2) eine Kühleinrichtung (4) nachgeschal­ tet ist.

8. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, deren Generator (2) vier Peltier-Elemente aufweist.

9. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, deren Generator (2) acht Peltier-Elemente aufweist.

10. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die mit Peltier-Elementen nachrüstbar ist.

11. Heizungsanlage nach Anspruch 10, die zwecks Einbau eines bzw. zwecks Nachrüstung mit einem aus Peltier- Elementen (2) zusammengestellten Generators bzw. Gene­ rator eine Montageeinrichtung, vorzugsweise einen Montage­ flansch, aufweist.

12. Generator, der aus Peltier-Elementen (2) ausgebildet und zum Einbau in bzw. zur Nachrüstung von Heizungsanlagen, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 11, geeignet ist.