DE202014000378U1

DE202014000378U1 - Wärme- und Kältespeicherelemente Typen : Konduktor, Konvektor und Kombinator

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Publication number: DE202014000378U1
Application number: DE202014000378.5U
Authority: DE
Original assignee: STRUFFERT FRANZ JOSEF
Current assignee: STRUFFERT FRANZ JOSEF
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2024-01-15

Abstract

Die Patentansprüche, Schutzansprüche betreffen Elemente (1), a) die hohe Wärme-, Kältespeichereigenschaften und b) die hohe Wärme-, Kälteleitfähigkeiten aufweisen und c) die diese Eigenschaften aus einer Füllung und oder aus einer Verbindung und oder aus einer Vermischung von Baustoffen (4), Dämmstoffen (3), Materialen aller Art, wie z. B. Flüssigkeiten, Gasen, mit technisch hergestellten Materialien, dem Wärme-, Kältespeichermaterial (2), erlangen. d) Dies betrifft Elemente in allen Bauformen und Konstruktionen. e) Dies betrifft den Einsatz dieser Materialien und Elemente im Nieder- und im Hochtemperaturbereich. Die Ansprüche betreffen nicht natürlich vorkommende, unbehandelte Stoffe und nicht Paraffine oder Salze mit PCM-Eigenschaften (Phasenwechsel-Temperatur-, -Energie-Eigenschaften) oder technische Produkte zur Nutzung deren PCM-Eigenschaften.

Description

Wärmespeicher und untergeordnet Kältespeicher sind in großer Zahl und vielfältig im Einsatz. Die wärme-, kältespeichernden Eigenschaften werden durch die eingesetzten Medien bzw. Stoffe erlangt. Dies ist in der überwiegenden Zahl Wasser und in speziellen Anwendungen Salze oder Paraffine mit deren speziellen PCM-Eigenschaften (Phase-Change-Material). Diese Materialien besitzen zumeist hohe Wärmespeichervermögen und geringe Wärmeleitfähigkeiten. Wasser, z. B., besitzt eine sehr hohe Wärmespeicherkapazität und geringe Wärmeleitfähigkeit. Paraffine vermögen beim Phasenwechsel in einem schmalen Temperaturbereich von fest zu flüssig, und umgekehrt, große Wärmeenergie aufzunehmen bzw. abzugeben, allerdings bei einer Wärmeleitfähigkeit, die in die Größenordnung von Dämmstoffen einzuordnen ist. Beide Stoffe haben Einschränkungen in der Praxis, durch die flüssige Phase und bei ihrem Einsatz bei Temperaturen oberhalb 90°C. Bei Wasser führt dies zu aufwendigen technischen Sicherheitseinrichtungen: „Warmwasser-”, „Heißwasser-”, „Dampfsysteme”. Bei höher-thermalen technischen Systemen werden z. B. sog. Thermoöle eingesetzt, die dann ihrerseits, im Gegenteil zu Wasser, gute Wärmeleitfähigkeiten und geringe Wärmespeicherkapazitäten besitzen. Diese Einschränkungen werden mit der Erfindung der Wärme- und Kälteelemente nach dem Gebrauchsmuster, Deutsches Patent- und Markenamt Nr. 20 2013 006 673.3 und der Patentanmeldung Deutsches Patent- und Markenamt Az. 10 2013 012 312.7 (DPMA Nr. 20 2013 006 673.3, DPMA Az. 10 2013 012 312.7) überwunden. Die hier beschriebenen Erfindungen basieren auf diesen Erfindungen, DPMA NR. 20 2013 006 673.3 und DPMA AZ. 10 2013 012 312.7, führen diese Erfindungen fort und präzisieren diese hin zur Anwendungsreife. Dies sind die Wärme- und Kältespeicherelemente vom Typ „Konduktor”, „Konvektor” und „Kombinator”. Dem entsprechend, wird im folgenden Teil ein Auszug aus der Beschreibung der Erfindung DPMA NR. 20 2013 006 673.3 und DPMA AZ. 10 2013 012 312.7 aufgenommen und fortgeführt.
Die Erfindung betrifft Elemente mit hohen Wärme- und Kältespeichereigenschaften sowie mit hohen Wärme- und Kälteleitfähigkeiten. Es werden mit diesen Elementen die Wärmespeicherkapazitäten erreicht, die denen von Wasser entsprechen und zugleich Wärmeleitfähigkeiten erreicht, die die von Wasser um ein Vielfaches übertreffen.
Die Elemente erlangen ihre speziellen thermischen Eigenschaften aus einer Füllung, Verbindung oder Vermischung mit technisch hergestellten Materialien, Wärme-, Kältespeichermaterial (2). Diese speziellen gleichzeitigen Eigenschaften sind wesentlicher Teil der Patent- und Schutzansprüche: die hohe Wärme-, Kältespeichereigenschaft und die hohe Wärme-, Kälteleitfähigkeit. Zudem müssen diese Eigenschaften aus einer Füllung und oder aus einer Verbindung und oder aus einer Vermischung von Baustoffen, Dämmstoffen, Materialen aller Art, wie z. B. Flüssigkeiten, Gasen mit technisch hergestellten Materialien, dem Wärme-, Kältespeichermaterial (2), erlangen. Dies betrifft alle Bauformen und Konstruktionen. Die hier aufgeführten Bauformen und Konstruktionen vom Typ „Konduktor”, „Konvektor” und „Kombinator” sind Erfindungen, die spezielle Anwendungen der Wärme- und Kältespeicherelemente ermöglichen. Die 1 bis 7 veranschaulichen dies. Nicht dargestellt sind in diesen Fig.: die Berohrung, die Sicherheitseinrichtungen sowie die Anlagentechnik. Diese sind auf dem Stand der Technik mit marktgängigen Bauteilen nach den gesetzlichen Vorschriften sowie nach den jeweiligen Regeln und Normen realisierbar. Diese Ansprüche betreffen nicht natürlich vorkommende, unbehandelte Stoffe und nicht Paraffine oder Salze mit PCM-Eigenschaften (Phasenwechsel-Temperatur-, -Energie-Eigenschaften) oder technische Produkte zur Nutzung deren PCM-Eigenschaften. Die Patentansprüche, Schutzansprüche betreffen Elemente, die die unter [0002] und [0003) genannten Eigenschaften aus einem Wärme-, Kältespeichermaterial (2) beziehen, das in seinen Hauptbestandteilen zu mindestens 70% aus Elementen der Hauptgruppen (des Periodensystems der Elemente): Erdalkalimetalle, Borgruppe/Erdmetalle, Kohlenstoff-Silizium-Gruppe aufgebaut bzw. zusammengesetzt ist.
Die Elemente können im Niedertemperaturbereich und im Hochtemperaturbereich eingesetzt werden. Eine Beschränkung auf bestimmte Temperaturen oder Temperaturbereiche wurde bislang nicht ermittelt. Versuche mit Temperaturen von rd. 450°C wurden mit den beschriebenen Wärme- und Kälteelementen und deren Wärme- und Kältespeichermaterial durchgeführt. Bei den hier beschriebenen Erfindungen, Bauformen, entstehen in der Anwendung bzw. in der Praxis Temperaturbegrenzungen aus den Eigenschaften der eingesetzten Flüssigkeiten (Wasser, Thermoöl, ...) und der Anlagenauslegung sowie dem gewählten Sicherheitsniveau (z. B. „Warmwasser-” oder „Heißwasser-” System, Niederdruck- oder Hochdruck-Anlage, ...).
Die speziellen thermischen Eigenschaften der Elemente können in Kombination mit Flüssigkeiten, Gasen und oder durch Konduktion genutzt werden. Damit sind Einsatzmöglichkeiten der Wärme- und Kältespeicherelemente eröffnet mit z. B. direktem Kontakt zur Wärme- oder zur Kältequelle oder – senke oder mit Konduktion oder mit mittelbarem Kontakt (Wärmetauscherkonstruktionen) oder mit Kontakt bzw. Durchströmung von Flüssigkeiten aller Art oder von Gasen zur Übertragung, d. h. Einspeisung, Speicherung, Ausspeisung der Wärme-, Kälte-Energie, Verweis auf die Ausführungen in DPMA NR. 20 2013 006 673.3, DPMA AZ. 10 2013 012 312.7.
Die Bauform vom Typ „Konduktor”, siehe 1 und 2 und die jeweilige Draufsicht als 1a und 2a, nutzt zur Wärme- und Kälteeinspeisung und -Ausspeisung in das Wärme- und Kältespeichermaterial (2) im wesentlichen die Konduktion. Das Wärme- und Kältematerial umgibt dabei einen Wärmetauscher (4) allseitig und vollständig. Im Wärmetauscher strömt eine Flüssigkeit oder auch ein Gas. In 1 und 2 werden handelsübliche Plattenwärmetauscher der Gebäudetechnik verwendet. Die bekannten, gängigen, am Markt befindlichen Wärmetauscher können Anwendung finden. Bei dieser Bauform ist ein Verhältnis von Wärme- und Kältespeichervolumen zu Flüssigkeitsvolumen von 30:1 mit konventionellen Bauteilen erreichbar. In 3 und der Draufsicht 3a ist die Kombination dieses Wärme- und Kältespeicherelementes mit einem elektrischen Heizelement, hier Heizleitung, und mit Rohren für Heiz- und Kühlmedien dargestellt. Damit können zwei getrennte hydraulische Systeme ein gemeinsames Wärme- und Kältespeicherelement nutzen und zudem kann eine eigenständige elektrische Aufheizung erfolgen. So können z. B. beim sog. Eigenstromverbrauch erhebliche Anteile der solaren Energie einer Photovoltaik-Anlage als Wärme gespeichert werden. Je nach der gewählten Auslegung des Wärme- und Kältespeichers kann so ein beträchtlicher Teil des Jahreswärmebedarfs erzeugt und gespeichert werden. Die PV-Anlage erfährt durch die Wärmespeicherung eine deutliche Steigerung ihrer Effizienz in Bezug auf den Energie-Eigenbedarfsdeckungsgrad. Vergleichbare Einsparungen und Effekte der Effizienzsteigerung können bei entsprechendem Einsatz dieser Bauform vom Typ „Konduktor” mit Blockheizkraftwerken in Kraft-Wärme-Koppelung erzielt werden. Die Vorteile der Bauform vom Typ „Konduktor” sind der Einsatz handelsüblicher Bauteile z. B. der Gebäudetechnik, deren geringer Inhalt an Flüssigkeit und der großen Vielfalt an Formen und Kombinationen. Die äußere Form der Speicherelemente kann von stark normkonform, wie z. B. Dämm- oder Ausbauplattenmaßen oder Regelraumhöhen oder Mauerwerksmaßen bis hin zu individueller Anpassung, z. B. an Treppenerker, Trenn- oder Zwischenwände, Drempel usw. variieren. Sie können an handelsübliche Anlagen, z. B. der Gebäudetechnik zentral und dezentral angeschlossen und in sog. Parallel- oder Reihenschaltung betrieben werden.
Bei der Bauform vom Typ „Konvektor”, vergl. 4, ist die Konvektion der Flüssigkeit, die das Wärme- und Kältespeichermaterial (2) durchströmt und allseitig umgibt, die bestimmende Wärme- und Kältetransporteigenschaft. Bei dieser Bauform ist ein Verhältnis von Wärme- und Kältespeichervolumen zu Flüssigkeitsvolumen von 3:1 mit dem beschriebenen Druckbehälter und konventionellen Bauteilen erreichbar. Der hier beschriebene Druckbehälter und seine daraus resultierenden Eigenschaften sind besonderer Teil dieser Erfindung. Auch bei dieser Bauform können zwei hydraulische Systeme unabhängig einen gemeinsamen Speicher nutzen. Für die elektrische Aufheizung sind zwei Einbaupositionen für handelsübliche Heizelemente (15), z. B. sog. Heizstäbe, vorgesehen. Dadurch können die Vorteile bzgl. Eigenstromverbrauch, Anwendung mit PV-Anlagen oder mit BHKWs, wie diese bei der Bauform vom Typ „Konduktor” beschrieben sind auch bei dieser Bauform vom Typ „Konvektor” genutzt werden. Die Vorteile der Bauform vom Typ „Konvektor” liegen in dem direkten Kontakt vom Wärme- bzw. Kältetransportmedium, z. B. Wasser, und dem Wärme- und Kältespeichermaterial. Dadurch kann in der Praxis eine große Spreizung zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärme- und Kältespeichers erreicht werden. Dies basiert auf der hohen Wärmeleitfähigkeit des Wärme- und Kältespeichermaterials bei Nutzung der großen Oberfläche und dadurch der Minimierung von Übertragungswiderständen und -verlusten. Die Bauform vom Typ „Konvektor” lässt sich anhand der 4 mit den Draufsichten 4b und 4c wie folgt mit einer beispielhaften Dimensionierung und Bemaßung beschreiben. Ein Druckbehälter (4), hier, als Beispiel als Zylinder ausgeführt, der aus einem (Druckbehälter-)Rohr (5) mit (Druckbehälter-)Deckel (6) und (Druckbehälter-)Boden (7) besteht, nimmt das Wärme- und Kältespeichermaterial (2) auf. An dem (Druckbehälter-)Rohr (5) sind wärmeleitend Wärmetauscher-Bleche innen (9) und auch außen (8) angebracht. Diese Bleche können alle Formen einnehmen und auch als Register ausgebildet sein. Wesentlich ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit zum Austausch und zur Übertragung der Wärme/Kälte auf das (Druckbehälter-)Rohr (5) sowie zwischen den inneren (9) und äußeren (8) Blechen und deren anlagerndem Wärme- und Kältespeichermaterial (2). Der Druckbehälter (4) nimmt innen, in diesem Beispiel ein Rohr, ggf. auch mehrere Rohre, für Heiz- und Kühlmedien (17) zur Ein- und Ausspeisung von Wärme/Kälte auf. Dazu und für die diversen Anschlüsse der Berohrung, der Messtechnik und für den Einbau von elektrischen Heizelementen (15) sowie deren Filter-, Lochrohr, bzw. -Hülse (16) sind diverse Anschlüsse (11), (12), (13), (14) vorgesehen, beispielhaft gewählt und platziert worden. Das Wärme- und Kältespeicherelement (1) wird in dem hier dargestellten Beispiel von unten nach oben von einem Wärmetransportmedium durchströmt, z. B. Wasser unter Verwendung der Anschlüsse (12). Zur hydraulischen Optimierung ist ein Filter- oder Lochblech (10) eingefügt. Die Wärme-, Kältedämmung des Wärme- und Kältespeicherelementes (1) erfolgt mit am Markt befindlichen Bau- und Dämmstoffen (3). Die Dämm- und Baustoffe können ein- oder mehrschalig ausgeführt sein, zu kombinierten Materialsystemen gefügt sein, usw.. Damit sollten alle Bauformen und Konstruktionen realisiert und alle Anforderungen erfüllt werden können. 4a zeigt in der Draufsicht die Ergänzung des Druckbehälters mit Wärmetauscher-Blechen außen (8), die bei der Verwendung in der Bauform vom Typ „Kombinator” Anwendung findet.
Mit der Bauform vom Typ „Kombinator” kann ein Verhältnis von Wärme- und Kältespeichervolumen zu Flüssigkeitsvolumen von z. B. 10:1 durch die Kombination des beschriebenen Druckbehälters der Bauform vom Typ „Konvektor” und mit den konventionellen Bauteilen der Bauform vom Typ „Konduktor” erreicht werden. Von besonderem Vorteil ist dabei die kombinierte Nutzung der variablen Bauform und des geringen Flüssigkeitsvolumenanteiles vom Typ „Konduktor” mit der großen Spreizung und schnellen Wärme-Ein- und -Ausspeisung vom Typ „Konvektor”. Bei dieser Bauform können mehrere hydraulische Systeme unabhängig einen gemeinsamen Speicher nutzen. Für die elektrische Aufheizung können handelsübliche Heizelemente (15) eingesetzt werden, z. B. die beschriebenen Heizstäbe und auch die Heizleitungen. Dadurch können die Vorteile bzgl. Eigenstromverbrauch, Anwendung mit PV-Anlagen oder mit BHKWs, wie diese bei den Bauformen vom Typ „Konduktor” und „Konvektor” beschrieben sind auch bei dieser Bauform vom Typ „Kombinator” genutzt werden. Die 5 bis 7 zeigen Skizzen mit Beispielen für Bauformen vom Typ „Kombinator” unter Verwendung von stark vereinfachten Symbolen für die Druckbehälter (4) hier in den Beispielen als Rohr-Typ gewählt. Die Berohrung, elektrische Heizelemente (15) und Rohre für Heiz- und Kühlmedien (17) sind wiederum nicht dargestellt. Die 5 und deren Draufsicht 5a zeigen Druckbehälter (4), die in einer Reihe aufgestellt sind, einen kombinierten Wärme- und Kältespeicher bilden und durch ihre unterschiedlichen Bauhöhen einen Eindruck von den Freiheitgraden in der Bauweise vermitteln. Dies wird auch für die hydraulische Anschluss- und Betriebsweisen) deutlich, so sind Parallel- und Reihenanschluss ohne weiteres möglich und auch deren Kombination. Mit den 6 und 7 sind weitere Varianten und Kombinationen dargestellt, für z. B. vorhandene Freiräume, Zwischenräume, Erker, Zwischenwände, Drempel, ..., die durch die Bauform vom Typ „Kombinator” zur Wärme- und Kältespeicherung genutzt werden können. Deutlich wird das unterschiedliche Verhältnis von Druckbehälter (4) und dessen Inhalt an Wärme- und Kältespeichermaterial, vergl. (2) 4, zum Volumen an umgebendem Wärme- und Kältespeichermaterial (2). Damit kann das bzw. können die Wärme- und Kältespeicherelement(e) an die jeweiligen Anlagenkennwerte und -bedingungen angepasst und auf die Anforderungen hin ausgelegt werden, so z. B. an die Bereitstellung von kurzfristigen hohen Wärmeleistungen für sog. Frischwasserstationen oder z. B. an die schnelle Abnahme bzw. Aufnahme von Wärme aus der Eigenstromnutzung im Falle der sog. Wegschaltung der Stromeinspeisung einer PV-Anlage durch das Energieversorgungsunternehmen, EVU. Die Wahlfreiheit des Wärmetransportmediums eröffnet dabei alle Freiheitsgrade in der Planung von Temperaturbereichen, -grenzen, Sicherheitsniveaus, usw..
Die Elemente ermöglichen die Nutzung ihrer Eigenschaften in vielfältigen Bauformen, Verweis auf die Ausführungen in DPMA NR. 20 2013 006 673.3, DPMA AZ. 10 2013 012 312.7. In der Praxis wird die Bauform durch den eingesetzten Wärmetauscher vorgegeben werden und oder durch die speziellen lokalen Platzvorgaben am Aufstellort des Wärme- und Kältespeichers. Die 1 bis 7 geben dazu Beispiele. Bei den am Markt befindlichen Bau- und Dämmstoffen sollten alle Bauformen und Konstruktionen realisiert werden können. Die Dämm- und Baustoffe können ein- oder mehrschalig ausgeführt sein, zu kombinierten Materialsystemen gefügt sein.
Die Elemente sind konzipiert für eine Anwendung im Ingenieur- und Anlagenbau, für die Gebäudeausrüstung und Gebäudetechnik, für die Wärme- und Kälteenergieversorgung. Die in DPMA NR. 20 2013 006 673.3, DPMA AZ. 10 2013 012 312.7 aufgeführten Varianten und Beispiele geben einen Einblick in die Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten. In allen Fällen führt die Anwendung der Wärme- und Kältespeicherelemente zu einer deutlichen Steigerung der Effizienz gegenüber herkömmlichen Anlagen oder Konstruktionen. Für die Wärme- und Kälteenergieversorgung ergeben sich durch zentrale, dezentrale oder und durch Speicherelemente-Gruppen direkt am Verbraucher, neue Möglichkeiten der Optimierung von Versorgungsnetzen bis hin zur Verbesserung und Ertüchtigung von problematischen und oder kritischen Kundenanlagen. Die hier beschriebenen Bauformen der Typen „Konduktor”, „Konvektor” und „Kombinator” sind Beispiele für die Anwendung in der Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden, z. B. in Wohngebäuden als dezentraler Wärme- und Kältespeicher, der einem oder mehreren Verbrauchern vorgeschaltet ist. Durch die Steuerung und Regelung der Beladung dieses dezentralen Wärme- und Kältespeichers und insbesondere von mehreren dezentralen Wärme- und Kältespeichern sind alle Optionen der Optimierung von Erzeugung und Verbrauch (von Wärme und oder Kälte) eröffnet; Effizienzsteigerung bestehenden Anlagen, Versorgungsstrukturen, usw..
Mit der Verwendung von Gasen, Flüssigkeiten wie z. B. Thermoölen oder der direkten flächenhaften Ein-, Ausspeisung von Wärme sind Anwendungen im Hochtemperaturbereich möglich, ebenso im Gefrierbereich.
Die Anwendung bzw. Verwendung von elektrischen Heizelementen (15) können bei entsprechendem regionalem Einsatz bzw. Steuerung z. B. durch EVU's oder lokale Stromversorger Stromspitzen der Sonnen- und Windenergie in der Nähe deren Entstehung oder an neuralgischen Stromnetzstellen abgebaut werden und in Wärme gespeichert werden. Für Betreiber von PV-Anlagen, insbesondere bei kleineren und mittleren Anlagen in Wohngebieten ergeben sich dadurch für den Fall der Abschaltung der PV-Anlage durch den EVU, neue Optionen des sog. Eigenstromverbrauchs: Umwandlung direkt in Wärme und deren Speicherung. Die hier beschriebenen Bauformen der Wärme- und Kältespeicherelemente der Typen „Konduktor”, „Konvektor” und „Kombinator” zeigen anwendungsreife Anlagenvarianten.
Bezugszeichenliste

1: Wärme-, Kältespeicherelement, Typ: z. B. Konduktor, Konvektor, Kombinator
2: Wärme-, Kältespeichermaterial
3: Dämmstoff, gedämmte Elementwand
4: Druckbehälter, Typ: Rohr, Plattenwärmetauscher, ...
5: Druckbehälter-Rohr
6: Druckbehälter-Deckel
7: Druckbehälter-Boden
8: Wärmetauscher-Bleche außen
9: Wärmetauscher-Bleche innen
10: Lochblech, Filter
11: Anschluß, hier 4” gewählt
12: Anschluß, hier 2” gewählt
13: Anschluß, hier 1” gewählt
14: Anschluß, hier 1/2” gewählt
15: Heizelement, elektrisch
16: Filter-, Lochrohr, -Hülse
17: Rohr für Heiz- und Kühlmedien zur Ein- und Ausspeisung

Claims

Die Patentansprüche, Schutzansprüche betreffen Elemente (1), a) die hohe Wärme-, Kältespeichereigenschaften und b) die hohe Wärme-, Kälteleitfähigkeiten aufweisen und c) die diese Eigenschaften aus einer Füllung und oder aus einer Verbindung und oder aus einer Vermischung von Baustoffen (4), Dämmstoffen (3), Materialen aller Art, wie z. B. Flüssigkeiten, Gasen, mit technisch hergestellten Materialien, dem Wärme-, Kältespeichermaterial (2), erlangen. d) Dies betrifft Elemente in allen Bauformen und Konstruktionen. e) Dies betrifft den Einsatz dieser Materialien und Elemente im Nieder- und im Hochtemperaturbereich. Die Ansprüche betreffen nicht natürlich vorkommende, unbehandelte Stoffe und nicht Paraffine oder Salze mit PCM-Eigenschaften (Phasenwechsel-Temperatur-, -Energie-Eigenschaften) oder technische Produkte zur Nutzung deren PCM-Eigenschaften.
Die Patentansprüche, Schutzansprüche betreffen Elemente, die die unter 1. genannten Eigenschaften aus einem Wärme-, Kältespeichermaterial beziehen, das in seinen Hauptbestandteilen zu mindestens 70% aus Elementen der Hauptgruppen (des Periodensystems der Elemente): Erdalkalimetalle, Borgruppe/Erdmetalle, Kohlenstoff-Silizium-Gruppe aufgebaut bzw. zusammengesetzt ist.
Die Ansprüche betreffen den Einsatz der Elemente nach Anspruch 1. und 2. bei direktem Kontakt, Konduktion oder mit mittelbarem Kontakt (Wärmetauscherkonstruktionen) oder mit Kontakt bzw. Durchströmung von Flüssigkeiten aller Art oder von Gasen zur Übertragung, d. h. Einspeisung, Speicherung, Ausspeisung der Wärme-, Kälte-Energie (Konvektion).
Die Ansprüche betreffen Elemente mit den Ansprüchen zu 1. und zu 2. und zu 3. bei allen Bauformen und Konstruktionen.
Die Ansprüche betreffen die Ansprüche zu 1., zu 2., zu 3. und zu 4. bei der Anwendung und dem Einsatz der Element in allen Bereichen, z. B. dem Ingenieur- und Anlagenbau, der Gebäudeausrüstung und Gebäudetechnik, der Wärme- und Kälteenergieversorgung, im Nieder- und Hochtemperaturbereich.
Diese Ansprüche betreffen die Ansprüche zu 5. und die Konstruktionsmerkmale, das die Typen „Konduktor”, „Konvektor” und „Kombinator” mit mehreren unabhängigen, unterschiedlichen, hydraulisch getrennten Anlagenkomponenten zur Ein- und Ausspeisung von Wärme oder Kälte ein gemeinsames Wärme- und Kältespeicherelement nutzten bzw. nutzen können.
Diese Ansprüche betreffen die Ansprüche zu 5., zu 6. und beim Typ „Konduktor” die Anwendung von am Markt verfügbaren ein- oder mehrlagigen Plattenwärmetauschern oder von rippen-artigen Wärmetauschern oder von sog. Wärmetauscher-Registern der Gebäudetechnik in Kombination mit elektrischen Heizelementen, wie z. B. Heizleitungen, und/oder mit Rohren aller Art, auch sog. flexible Rohre, für Heiz- und Kühlmedien aller Art. Die Anordnung dieser Wärmetauscher und der Heizleitungen erfolgt dabei so, dass diese möglichst allseitig vom Wärme- und Kältespeichermaterial umgeben sind. Inbegriffen sind Konstruktionen, bei denen die Wärmetauscher und/oder die Heizleitungen direkten Kontakt haben. Damit erfolgt die Ein- und Ausspeisung vom Wärme bzw. Kälte im Wesentlichen durch Konduktion in das bzw. aus dem Wärme- und Kältespeichermaterial.
Diese Ansprüche betreffen die Ansprüche zu 5., zu 6. und beim Typ „Konvektor” die Anwendung eines sog. Druckbehälters als zentrales Bauteil, das alle weiteren Bauteile und auch das Wärme- und Kältespeichermaterial aufnimmt. Dieser Behälter kann alle Formen und Bauweisen annehmen und aus allen geeigneten Materialien gefertigt sein. An diesen Behälter erfolgen alle Anschlüsse der Berohrung und Verkabelung. Dies betrifft auch die Kombination mit innen liegenden elektrischen Heizelementen und mit Rohren für Heiz- und Kühlmedien aller Art. Konstruktionen in denen dieser Behälter „drucklos” betrieben wird, sind in den Schutzansprüchen inbegriffen. Der (Druck-)Behälter und die darin befindlichen Rohre sowie Materialien, insbesondere das Wärme- und Kältespeichermaterial wird von einem Medium durchströmt. Dabei gibt dieses Medium Wärme oder Kälte ab (Einspeisung) oder nimmt Wärme oder Kälte auf (Ausspeisung). Die markante Größe ist dabei der Wärmetransport, der mit der Durchströmung des Wärme- und Kältespeichermaterials verknüpft ist.
Diese Ansprüche betreffen die Ansprüche zu 7., zu 8. und beim Typ „Kombinator” einen zentralen (Druck-)Behälter, der weitere Bauteile sowie Wärme- und Kältespeichermaterial aufnimmt und der von einem Wärme- oder Kälte-Transportmedium durchströmt wird und der kombiniert wird mit einer allseitigen Ummantelung aus Wärme- und Kältespeichermaterial. Zur Verbesserung der Wärmeleitung können Wärme-, Kälteleitbleche jeder Form am (Druck-)Behälter angebracht sein. Die Ummantelung kann jede geeignete Form und Bauweise einnehmen. Die Kombination der Ummantelung aus Wärme- und Kältespeichermaterial mit elektrischen Heizleitungen und mit Rohren für Heiz- und Kühlmedien aller Art ist in den Schutzansprüchen inbegriffen. Die Ein- und Ausspeisung von Wärme bzw. Kälte in dieses Wärme- und Kältespeicherelement erfolgt in einer Kombination aus konvektivem und konduktivem Wärmetransport.