DE2205895A1 - Elektrische waermespeicherheizung insbesondere nachtspeicherheizungsanlage - Google Patents

Description

• Elektrische Wärmespeicherheizung insbesondere NachtspeicherheizungsanlaSe Elektrische Wärmespeicherheizungen, welche es gestatten, die in Zeiten geringer Netzauslastung billige elektrische Energie auszunützen, welche insbesondere bei Nacht anfällt, sind in vielen Varianten bekannt, sei es als richtige Elektroöfen für die Beheizung von Räumen oder als zentrale Wärmelieferanten für eine Zentralheizungsanlage, mit deren Wärmeträger sie über.
• einen Wärmetauscher verbunden sein können, oder sei es als Fußbodien- oder Wandspeicherheizung, welche die Wärmekapazität der Baukonstruktion ausnützt, schließlich sei es auch als lVärmespeicherheizung mit flüssigem oder zeitweise flüssigem Speichermedium wie Wasser oder eutektischelSalzgemische « Allen diesen Heizeinrichtungen ist bisher gelmeinsam, daß sie sich zur Aufheizung des Speichers elektrischer lViderstandsdrähte oder rohr- bzw. stabförmiger Heizelemente bedienen, die in verschiedener Weise den betreffenden Konstruktionen angepaßt sind. Diese bekannten Heizelemente, die z.B. als in keramische Masse eingebettete Widerstandsdrähte ausgebildet sein können, benötigen einerseits für ihre Unterbringung Platz, der das Volumen der Speichereinrichtung vergrößert und sind außerdem teuer. Auch erfordert der Einbau dieser Heizelemente, wie immer sie gestaltet sein mögen, konstruktive Vorkehrungen, die zu Lasten des Preises gehen. Die bei Blockspeicherheizungen oft verwendeten Rohrheizelemente, die in Hohlräumen zwischen den Speichersteinen untergebracht werden, erlaub en es zwar, den Speicher relativ klein zu halten, weil er a hohe Temperaturen aufgeheitzt wird, zwingen aber zur Beimischung von Frischluft bei der Entladung, um die ausströmende Luft auf eine für die nächste Umgebung des Ofens erträgliche Temperatur herabzusetzen, was einen zusätzlichen Aufwand bedeutet.
• Die Erfindung hat zum Ziel eine wesentliche Verbilligung der erwähnten Speicherheizungen durch eine Vereinfachung ihres Aufbaues und gleichzeitig eine bessere Raumausnützung für die eigentliche Speichermasse zu erreichen. Die Erfindung betrifft demgemäß elektrische Speicherheizungen, die mittels elektrischer Heizleiter aufheizbare, wärmespeicherfähige Materialien aufweisen und zeichnet sich en-erstee--Linie dadurch aus, daß als Heizleiter eine elektrisch leitende Schicht vorgesehen ist.
• Der Heizleiter, welcher in Form einer bandförmigen Schicht als Antrich direkt oder unter Zwischenschaltung eines rrägers auf dem Speichermaterial aufgebracht sein kann, kann aus beliebigen Stoffen ausreichender Wärmebeständigkeit und elektrischer Leitfähigkeit zusammengesetzt sein. Solche Zusammensetzungen sind zur Bildung von Schichtwiderständen an sich bekannt. Ailh ist es bekannt, derartige Schichten als Heizleiter zur Flachenbeheizung an sich zu verwenden, wobei niedrige Temperaturen vorherrschen. Der Heizleiter, d.h. die leitende Schicht kann sowohl in flüssiger Form als Antrich aufçebracht werden oder auch als ein an sich bekannter Flächenheizleiter, wie z.B. eine Folie.
• Der Hauptvorteil einer solchen Schicht als Heizleiter besteht in dem sehr geringen Platzbedarf und besonders im Falle der Verwendung eines Anstriches (aus einer leitenden Farbe) in der außerordentlichen Billigkeit dieses Materiales und damit des Heizleiters. Elekrisch leitende Farben sind im Handel erhältlich, wurden aber bislang nicht für diesen Zweck, nämlic-h als Heizleiter für Wärmespeicherheizungen verwendet, wohl wil das Vorurteil bestand, daß sie zu wenig wärmebeständig seien.
• Es hat sich aber gezeigt, daß eine Temperaturbelastung von ca 450 Graden Celsius dauernd möglich ist, so daß eine brauchbare Speihergröße resultiert.
• Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnun(ven schematisch und vereinfacht dargestallt sind, näher erläutert. Darin zeigt die Fig. 1 einen Wärmespeicherofen im Längsschnitt und suerschnitt, die Fig. 2 einen einzelnen Speicherstein, d.h. ein Trägerelement mit Heizschicht und Elektrode in Vorder- und Seitenansicht, die Fig. 3 in Ansicht von vorne und in Draufsicht die Uberbrückung einer Stoßfuge zwischen zwei Trägerelementen im Falle der Ausführung der Schicht als Anstrich, die Fig. 4 in prinzipieller Art eine Schaltung der Heizelemente mit Stufenschalter, Fig. 5 einen Fußbodenwärmespeicher in perspektivischer Ansicht.
• In der Fig. 1, die in sehr vereinfachter Weise einen elektrischen Wärmespeicherofen zeigt, wobei die prinzipielle Verwendung einer direkt auf dem Wärmespeichermaterial, hier Wärmespeichersteinen, aufliegenden Heizschicht 4 das Wesentlichste ist, da die Ofenausbildung in verschiedener an sich bekannter Weise erfolgen kann. Der dargestellte Ofen weist einen aus Speichersteinen aufgebauten Block auf, dessen Hinterwand mit 1 und dessen Vorderwand mit 1t bezeichnet ist. Auf der Hinter und Vorderwand sind Heizleiter in Form bandförmiger Schichten 4 innenseitig angebracht, die an den Enden Elektroden S aus Kupferblech tragen. Die Heizleiter können als Anstrich einer nach dem anderen nach dem Aufbau des zugehörigen Trägerteiles des Speicherblockes aufgebracht werden.
• Bei der Ausführung nach der Firr. 1 liegen die Heiz-leiter innen d.h. innerhalb des zwischen den-Speicherwänden 1 und 1' freibleibenden Raumes, der der Ltftung dient. Diese Ausführung kann z.B. so variiert werden, daß die Heizleiter jeweils auf der gleichen Seite der Speicherwand liegen, wie es in Fig. la nur im Querschnitt zu sehen ist, wo der Speicherblock von einem äußeren Gehäuse ( umschlossen ist. das wärmedämmend ausgeführt ist. Bei beiden Ausffihrungen ist ein Sockel 3 und eine Abdeckung 31 vorgesehen. Mit 6 ist eine Luftaustrittsöffnung angedeutet. Der Lufteintritt 20, 20t ist nur in Fig. la und Ib angedeutet, in Fig. 1 weggelassen. Die Ausführung nach Fig.
• la hat den Vorteil, daß eine der Längswände 1 oder 1' ganz aufgebaut werden kann, bevor die Heizleiter angebracht werden, worauf dann die zweite Längswand und die Querwände fertiggestellt werden und die Heizleiter an dieser Längswand aufgebracht werden. Der Zwischenraum zwischen den beiden Längswänden kann kleiner gehalten werden als bei der ersten Ausführung, wodurch Raum gespart wird. Ja es könnte sogar auf diesen Zwischenraum ganz verzichtet werden und die Entlüftung nur über den Raum zwischen dem Gehäuse und der Außenseite der Speicherwände vorgenommen werden. Es ist am vorteilhaftesten für die Alontage, die IIeizleiter an der Außenseite beider Längs- und eventuell auch der Querwände anzubringen wie es Fig. lb zeigt, weil dann der Speicherblock vor Anbringen der Heizleiter fertig aufgestellt werden kann. Ein wärmedämmendes Gehäuse ist wegen der hohen Speicherblocktemperatur und der nötigen Isolierung während der Aufheizzeit ohnehin nötig. Dieses wird am zweckmäßigsten mit einem gewissen Luftzwischenraum vom Speicherblock angeordnet, der zur Entlüftung herangezogen werden kann, wie es in Fig. lb angedeutet ist, wo auch in der Hinterwand 1 unten und oben Durchtrittsöffnungen 21 für die Luft vorgesehen (strichliert gezeichnet) sind. Zur Abdeckung dieser Lufteinlässe 20 dienen die mit 21 bezeichneten Schieber oder Klappen, die nur symbolisch angedeutet sind.
• Die in Fig. lb dargestellte Ausführungsform ist auch wegen der leichten Zugänglichkeit der elektrischen Heizleiter im Störungs fall von Vorteil. Eine weitere Variante der Heizleiteranordnung zeigt die Fig. lc. Hier sind die Heizelemente als horizontale Schichten auf bzw. zwischen den Speichersteinen angebracht. Die Anschijsse der elektrischen Zuführungen können wieder mittels an den Enden der Heizleiter angebrachter Blechelektroden 5 bewerkstelligt werden. Diese Elektroden können seitlich hinten oder zwischen den Speichersteinen herausgeführt sein. Bei einer derartigen Ausfiihrunc werden im Falle der Verwendung eines Anstrriches als Heizleiter 4 wieder Glasfaserabdeckungen zumindert im Stoßfugenbereich der Steine vorgesehen und die nächste horizontale Steinschar noch vor Verfestigung des Anstriches auf diesen a"fgesetzt, so daß ein guter thermischer Kontakt entsteht. fn Fig. lc sind je Speicherwand drei Heizleiter 4 vorsre.sehen .
• Die beiden ganz unten liegenden Heizleiter sind durch eine thermische Isolierung 22 vom Sockel 3 getrennt. Zum Zwecke des Lufteintrittes in die schmalen senkrechten Luftkammern sind ähnlich wie bei Fig. la Kanäle in den untersten Speichersteinen oder unter ihnen anzuordnen. Im vorliegenden Falle können auch die Isolierungen 22 Unterbrechungen aufweisen, um die Luft durchzulassen. Der Einfachheit halber ist dies nicht dargestellt. Es ist klar, daß in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch die bekannten Anordnungen zur gesteuerten Auf- oder/und Entladung des Wärme speichers Verwendung finden können und eine Anordnung zur Zwangsentlüftung mittels Gebläse keine Probleme aufwirft. Es können dabei auch die dblichen Ausführungen der Speicher mit U-Kanal zur Belüftung beibehalten werden, da dies auf die Ausführung der Heizelemente ohne Einfluß ist.
• In der Fig.2 ist die Befestigung einer Anschlußelektrode 5 mittels Schrauben 12 als ein Beispiel gezeigt. Die Schrauben sind in Bohrlöchern 13 einzementiert oder mit einem passenden Kitt darin befestigt. Der Heizleiter 4 liegt direkt auf dem Trägerstein 11 auf und ist mit diesem fest verbunden, z.B.
• als Antrich ausgeführt au dem die Elektrode 5 sitzt, deren unteres Ende 7 um Anschluß einer elektrischen Zuleitung dient.
• Die Fig.3 zeigt zwei Speichersteine nebeneinander, auf denen eine Heizschichte 4 liegt, die im Bereiche der Stoßfugen 8 mit einer Glasfaserabdeckung 9 überdeckt ist, die im nassen oder feuchten Zustand des Anstriches 4 aufgebracht, sich mit diesem vollsaugt und fest anklebt.
• Die Fig.4 zeigt eine der vielen Schaltungsmöglichkeiten zur Abstufung der Heizleistung beim Aufladen des Speichers. Hierbei bezeichnet S einen Stufenschalter an dessen drehbaren Kontaktarm A der eine Pol einer Wechselspannungsquelle U angeschlossen ist, deren anderer Po an der gemeinsamen Zuführungsleitung der rechtsseitigen Enden der Heizleiter 4 liegt. Je nach Auslegung der Heizleiter 4 können diese mit der üblichen Netzspannung oder mit einer kleineren Spannung betrieben werden.
• Die Fig.5 zeigt eine weitere Anwendungsmöglichkeit, nämlich in Verbindung mit Bodenspeicherheizungen. Als Heizleiter ist ein Anstrich 16 auf einem Estrich 15 aufgetragen, der seinerseits auf einer Betonunterlage 14 ruht. Der Anstrich besitzt beidseits Elektroden 17 (deren elektrische Anschlußleitungen nicht dargestellt sind) und ist mittels Platten 18 abgedeckt, die vorzugsweise aus wärmespeicherfähigem Material bestehen. Auf diese Platten kann dann noch eine beliebige Abdeckung aufgebracht werden. Die Platten bilden dann zusammen mit Estrich und lSetonunterlage den Wärmespeicher, der in Niedertarifzeiten auf;eladen wird. Auch hier wäre es denkbar, die an sich bekannten Einrichtungen zur An- und Entladung vorzusehen, insbesondere eine Zwangsentlüftung mittels Gebläse und im Speicher, z.B. im Beton vorgesehenen Entlüft'ingskan;i1ei1 die in den zu tehei i'enden Raum mtinden. Da dies den eigentlichen Gegenstand der IrEillirii 104 clo berührt, wiorde atif eine Darstellung solcher Ausfürungen verzichtet.

Claims (22)

P a t e n t a n s p r ü c h e :

1. Elektrische Wärmespeicherheizung, dLe mittels elektrischer Heizleiter aufheizbare wärmespeicherfähige Materalen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizleiter eine elektrisch leitende Schicht vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht ein Anstrich ist

3. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeIchnet daß die elektrisch leitende Schicht ein Anstrich aus elektrisch leitender Farbe ist,

4. Einrichtung nach Patcntanspruch 1, dadurch gekennzeichnt daß die elektrisch leitende Schicht ein Flächenheizleiter an sich bekannter Art ist.

5. Einrichtung nach Patentanspruch , dadurch gekerznzeichlletf daß die elektrisch leitende Schicht eine Folie ist.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da die elektrisch leitende Schicht direkt auf dem Speichermaterial oder zwischen diesem angeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht mit dem Speichermaterial fest verbunden ist.

i. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht in einer oder mehreren horizontalen Ebenen angeordnet ist.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der-Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da die elektrisch leitende Schichte in einer oder mehreren vertikalen Ebenen angeordnet ist.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daiS die elektrisch leitende Schicht bandförmige Form aufweist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstrich im Bereiche von Stoßfugen des Speichers mit einer Abdeckung aus Glasfasermaterial versehen ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstrich in ganzer Länge mit Glasfasermaterial verbunden ist, welches mit seiner Hilfe am Speichermaterial festgeklebt ist.

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter an seinen Enden Anschlußelektroten in Form von quer zu seiner Längsausdehnung angeordneten Metallblechstreifen aufweist.

14. Einrichtung nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallblechstreifen mit an sich bekannten Befestigungsvorrichtungen zum Anschluß elektrischer Leistungen versehen sind.

15. Einrichtung nach Patentanspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallblechstreifen mit dem Speichermaterial fest verbunden sind.

16. Verfahren zur Herstellung einer Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daf! zuerst mindestens ein Teil des Wärmespeichers in loco aufgebaut wird und sodann auf diesen der Heizleiter aufgebracht wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter in Form eines Anstriches durch Streichen oder Spritzen aufgebracht wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß noch vor Verfestigung des Antreiches auf diesem die Anschlußelektroden angebracht werden.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß noch vor Verfestigung des Anstriches im Bereiche von Stoßfugen des Speichers über diese und den Anstrich Glasfasermaterial als Abdeckung aufgebracht wird.

20. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß über die ganze Länge des noch feuchten Anstriches Glasfasermaterial aufgebracht wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Verwendung von Speichersteinen auf eine Lage Speichersteine ein Heizleiter aufgebracht wird, worauf auf diesen die nächste Lage Speichersteine aufgebaut wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, zur Herstellung einer Fußbodenspeicherheizung, dadurch geknnzeichnet, daß auf den auf fester Unterlage verlegten Estrich Heizleiter in Form eines Anstriches mit zugehörigen Anschlußelektroden verlegt werden und darüber eine Abdeckung aus wärmespeicherfähigem Material angeordnet wird, welche Abdeckung z.B. aus Platten besteht.

L e e r s e i t e