DE2228444B2 - Heizvorrichtung mit einem Wärmespeicher - Google Patents

Heizvorrichtung mit einem Wärmespeicher

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Description

umgekehrt proportional sind, würde eine Verringerung dieser Verluste eine noch größere Dicke des Isoliermantels erfordern und ein mit der dritten Potenz der Dicke zunehmendes Ofenvolumen zur Folge hab?n.
Bei den bekannten Vorrichtungen mit erzwungener Konvektion erfolgt auch im Ruhezustand, d. h. wenn die erzwungene Konvektion ausgeschaltet ist, eine ungewollte statische Wärmeabgabe durch freie Konvektion und Strahlung. Dies ist natürlich stets der Fall bei denjenigen Vorrichtungen, bei denen eine Wärmeabgabe nur auf diese Weise erfolgen kann.
Aus der DD-PS 78867 ist ein Wärmespeichergerät bekannt, dessen Wärmespeicherkern allseitig von ein- oder mehrschichtigen Wärmedämmkammern umgeben ist, die mit einem trockenen gasförmigen Medium gefüllt sind, wobei die Wärmedämmkammern gegebenenfalls mit einem relativen Vakuum versehen sind. Dadurch wird die Speicherzeit verlängert und der stetige Wärmeaustausch zwischen Speicherkern rnd zu beheizendem Raum wind verringert Durch ein temperaturabhängiges, automatisches Schließen von Trennklappen der einzelnen Kammern untereinander wird der Temperaturabfall der äußeren Kammerschicht ausgeglichen und damit konstant gehalten. Eine Regelung der Wärmeabgabe des Speicherkerns im Sinne eines Ein- und Ausschaltens ist jedoch auf diese Weise nicht zu erreichen.
Aus dem DE-GM 19 34 283 ist ein Wärmespeicher bekannt, der einen hochtemperaiurbeständigen Feststoff- oder Schmelzstoffkörper (Speicherkörper) aufweist, der elektrisch aufgeheizt wird. Um den Speicherkörper gegenüber dem umlaufenden Medium einer Zentralheizung wärmetechnisch so abzudämmen, daß praktisch kein Wärmeübergang zwischen dem Speicherkörper und dem umlaufenden Medium auftritt, ist der Speicherkörper von einer oder mehreren hitzebeständigen und vakuumfesten Hüllen umgeben, an die eine Evakuierungseinrichtung oder -pumpe angeschlossen ist Zwischen den Hüllen befindet sich ein Gas oder Gasgemisch, z. B. Luft, Stickstoff oder eine Stickstoff-Wasserstoff-Mischung. Wenn andere Gase als Luft verwendet werden, ist ein Vorratsgefäß für die Aufnahme des evakuierten und nachher wieder zu verwendenden Gases vorgesehen. Eine ausgezeichnete Regelbarkeit ist dadurch gegeben, daß zwischen dem Vakuum, also der vollständigen Wärmeisolierung nach innen und außen, und dem vollen Druck des durchlaufenden Gases oder der Luft fast jeder beliebige Wärmeaustausch zwischen dem heißen Speicherkörper und der äußeren Wärmeaustauscher-Hülle erreicht werden kann.
Die Vorteile, die mit diesem Wärmespeicher erzielt werden, z. B. weil Nachtstrom zur Aufheizunf verwendet werden kann, gehen jedoch zumindest teilweise dadurch wieder verloren, daß zur Evakuierung oder Druckerhöhung mittels Pumpen und ähnlichen Evakuierungseinrichtungen viel zusätzliche Energie benötigt wird. Außerdem ist die Evakuierungseinrichtung insbesondere dann ziemlich aufwendig, wenn ein Vorratsbehälter erforderlich ist, um einen Gasverbrauch zu vermeiden. Es muß dann entweder eine nach beiden Richtungen wirkende Pumpe oder, es müssen zwei Pumpen verwendet werden. Die geringe Wärmeleitfähigkeit von Luft und Stickstoff sowohl bei Zimmertemperatur als auch bei einer Speichertemperatur von z. B. 9000C beeinträchtigt die Brauchbarkeit dieses Wärmespeichers noch zusätzlich.
Aus der US-PS 31 67 159 ist ein isolierendes Bauteil
mit variabler Wärmeleitfähigkeit bekannt, dessen Wandung einen evakuierbaren Raum umschließt, der mit einem aktivierten, d.h. zersetzten Hydrid, z.B. Titan-, Zirkonium-, Uran-, Cer- oder Bariumhydrid, das sich in einem zweiten Behälter befinden kann, der mit dem evakuierbaren Raum in Verbindung steht Dabei sind Einrichtungen vorgesehen, mit denen das Hydrid in dem Maße aufgeheizt werden kann, daß eine solche Wasserstoff menge in den evakuierten Raum eintritt, daß eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit zwischen den Wänden erreicht wird, und mit denen die Erhitzung des Hydrids derart gesenkt werden kann, daß das Hydrid Wasserstoff adsorbiert, so daß die Wärmeleitfähigkeit erniedrigt wird.
Nach der US-PS 31 67 159 ist der Wärmetransport durch Strahlung am größten, wenn die Wände des evakuierbaren Raums verspiegelt sind. Eine solche Verspiegelung der vakuumfesten Hüllen ist auch bei dem Wärmespeicher nach dem DE-GM 19 34 283 vorgesehen. Eine effektive Abdämmung der Wärmestrahlung ist aber mittels Verspiegelung nicht zu erreichen.
Gemäß der US-PS 3167 159 wird daher ein Füllmaterial, z. B. Glasfasern oder Glasfaserstränge, Stahlwolle, Aluminiumoxidpulver oder Stäbchen aus Glas oder rostfreiem Stahl, in den evakuierbaren Raum eingebracht Durch das Füllmaterial wird aber die Regelbarkeit des Wärmedurchgangs stark beeinträchtigt, wenn nicht unmöglich gemacht Der Wasserstoff diffundiert zwar beim Aufheizen des Hydrids relativ schnell in den evakuierbaren Raum hinein, aber der umgekehrte Vorgang, also das Evakuieren, dauert derart lange, daß eine echte Regelbarkeit nicht gegeben ist. Die Poren des Füllmaterials halten nämlich den Wasserstoff und Restgase derart fest, daß selbst ein Vakuum von nur 10~2 Torr erst in 30 Minuten zu erreichen ist. Ein derart unvollkommenes Vakuum bewirkt noch keine brauchbare Wärmedämmung. Eine weitere Druckabsenkung wird nämlich oft erst nach Tagen oder Wochen erreicht.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine einfache und
schnelle Regelbarkeit auch in der Abschalt-Richtung und eine wirksame Abdämmung der Wärmestrahlung zu erreichen, ohne daß dabei aufwendige Evakuierungseinrichtungen erforderlich sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Heizvorrichtung der eingangs genannten Art die Strahlungsschichten durch mehrere Strahlungsschirme in Form dünner Folien gebildet werden und der so Zwischenraum eine Wasserstoffatmosphäre enthält, deren Druck von der Temperatur eines zweiten Behälters geregelt wird, der mit dem Zwischenraum in Verbindung steht, mit einem regelbaren Erhitzungselement versehen ist und ein reversibles Wasserstoffgetter enthält. Durch die derartige regelbare Superisolation werden erhebliche Vorteile im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen erhalten. So kann z. B. das Gewicht und vor allem das Volumen einer Heizvorrichtung bei gleichbleibendem Speichervermögen durch wj Anwendung dieser Superisolation deutlich reduziert werden, während gleichzeitig die Isolation gegenüber üblichen Isolationsschichten noch verbessert wird.
Dji Anwendung der Superisolation geht im Ruhezustand nur sehr wenig Wärme durch Strahlung, ■ ' Konvektion oder Leitung verloren, wenn sich die Strahlungsschirme in einem Vakuum befinden.
Die Strahlungsschirme sind dünne Folien, deren Oberflächen aus einem Material mit einem guten
Reflexionsvermögen für Wärmestrahlung, wie Kupfer, Nickel, Aluminium, Silber, Gold, Lanthanhexaborid o. dgl. bestehen.
Die Anwendung partiell hydrierter Wasserstoffgetter weist den Vorteil auf, daß von dem nicht mit Wasserstoff gesättigten Teil des Metalls Restgase im System, z. B. Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Stickstoff, bis zu einer Temperatur von etwa 1000° C gegettert werden können, ohne daß dadurch das Wasserstoff-Metall-Gleichgewicht wesentlich beeinflußt wird. Außerdem kann durch den Hydrierungsgrad die Änderung des Wasserstoffdissoziationdrucks mit der Temperatur innerhalb weiter Grenzen beliebig gewählt werden, weil der Wasserstoffdruck über dem Metallhydrid sowohl von der Temperatur als auch von der Wasserstoffkonzentration im Metall abhängig ist
Als partiell hydrierte reversible Wasserstoffgetter können Titan, Zirkonium, Hafnium, Lanthan, Cer und andere Seltene Erden, Strontium, Barium, Vanadium, Niob, Tantal, Thorium und Legierungen und Gemische dieser Metalle in partiell hydriertem Zustand verwendet werdea Der Wasserstoffdissoziationsdruck der Hydride dieser Metalle variiert bei Temperaturen von 25° C bis 800°C zwischen Drucken von kleiner als IO-3 Torr und größer als 10~2 Torr. Für den beabsichtigten Zweck haben sich Titan, Zirkonium und Hafnium in partiell hydriertem Zustand als besonders geeignet erwiesen.
Die Getter können als feine Pulver oder in Form gepreßter poröser Formstücke verwendet werden. Um die Getteroberfläche groß zu halten und das Verkleben der Pulverteilchen durch Sintern zu verhindern, können auch Pulver aus schwer schmelzbaren Substanzen, wie z. B. Wolfram oder Molybdän, den Hydriden zugemischt werden.
Zum Evakuieren eines Isolationsraumes mit einem Volumen von einigen Litern oder zum Füllen dieses Raumes mit Wasserstoff bis zu einem Druck von etwa 100 Torr werden je nach dem Molgewicht etwa 5 bis 50 g Metallhydrid benötigt Die Metalle können in partiell hydriertem Zustand erhalten werden, indem, <»o ausgehend von mit Wasserstoff gesättigtem Metallhydrid, bei erhöhter Temperatur (für Zirkoniumhydrid z. B. zwischen 200 und 700° C) ein Teil des gelösten Wasserstoffs (5 bis 60 Gew.%) abgepumpt wird.
Wasserstoff weist einerseits im Vergleich zu anderen Gasen die größte Wärmeleitfähigkeit auf. Die Wärmeleitung über die Gasphase zwischen zwei eng benachbarten, parallelen Platten wird andererseits in dem Druckbereich, bei dem die mittlere freie Weglänge der Wasserstoffmoleküle in die Größenordnung des Plat- so tenabstandes rückt stark druckabhängig. Daher nimmt von etwa 100 Torr ab die Wärmeleitfähigkeit über den Superisolationsmantel mit abnehmendem Wasserstoffdruck ebenfalls stark ab. So beträgt z.B. bei einem Abstand zwischen zwei Strahlungsschirmen von 0,1 mm und einem Temperaturunterschied von 700° C (725° C— 25° C) die Wärmeleitung bei einem Wasserstoff druck von 10 Torr etwa 200 W/cm*; bei einem Druck von etwa IO-3 Torr beträgt die Wärmeleitung aber nur noch etwa 4 - 10-»W/cm2. *n
Das Volumen der Wärmeisolierung ist im Vergleich zu dem Gesamtvolumen einer Heizvorrichtung nach der Erfindung verhältnismäßig klein, so daß im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen eine Heizvorrichtung nach der Erfindung wesentlich günstigere und kleinere <>"· Abmessungen haben kann.
Die Gesamtwasserstoffmenge im System wird derart bemessen, daß bei normaler Umgebungstemperatur der Wasserstoffdruck im System IO-3 Torr oder weniger ist Unter diesen Umständen ist die Wänneleitung durch den Wärmespeicher an die Umgebung äußerst gering. Wenn nun eine Wärmeabgabe verlangt wird, wird das Getter auf eine Temperatur erhitzt, bei der der Wasserstoffdruck im System einen Wert erreicht hat, bei dem die gewünschte Wänneleitung erhalten wird.
Die mittels des Wasserstoffes vom Speichermaterial an die Außenwand des Isoliermantels abgegebene Wärme kann direkt, z. B. durch Strahlung oder freie Konvektion, an die Umgebung abgegeben werden. Die Wärme wird jedoch vorzugsweise mittels eines Wärmetransportmittels, z. B. Luft oder Wasser, an die Umgebung oder eine wärmeverbrauchende Vorrichtung abgegeben werden.
Der Vorteil der Heizvorrichtung nach der Erfindung gegenüber den bekannten Heizvorrichtungen ist insbe sondere der, daß die Temperatur der Außenwand des Isoliermantels und somit zugleich die Temperatur eine: etwa verwendeten Wärmetransportmittels direkt durch die Wärmeabgabe des Wärmespeichers an das Wärmetransportmittel durch Regelung des Wasserstoffdrucks in dem Isoliermantel geregelt werden kann. Dadurch werden z. B. komplizierte Regelvorrichtungen zur Beimischung eines nichterhitzten Wärmetransportmittels zum erhitzten Wärmetransportmittel Oberflüssig.
Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung mil erzwungener Konvektion kann das Wärmetransportmittel mit konstanter Geschwindigkeit durch die Vorrichtung hindurchgeführt werden; Ventilatoren oder Pumpen können also mit konstanter Geschwindigkeit arbeiten.
Bei Heizvorrichtungen nach der Erfindung ist es ir manchen Fällen vorteilhaft, den Raum, in dem sich die Strahlungsschirme befinden, in zwei oder mehr voneinander getrennte Abteile zu trennen, die jeweils für sich mit einem separaten regelbaren Heizelement versehe nen Behälter in Verbindung stehen, der ein reversibles \\&!>a^.^vi.o. 'fr enthält Die Heizvorrichtung kann dabei derart eingerichtet sein, daß sowohl durch direkte Strahlung und Leitung als auch durch erzwungene Konvektion Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann.
Bei den bekannten Heizvorrichtungen mit erzwungener Konvektion besteht der Wärmespeicher aus einer Anzahl mit öffnungen versehener Blöcke aus hoch schmelzendem Material die derart gestapelt sind, daC Kanäle gebildet werden, durch die das Wärmetrans portmittel hindurchgeblasen bzw. -gepumpt werden kann. Durch den andersartigen Aufbau der Heizvorrichtung nach der Erfindung, bei dem sich das Wärmespeichermaterial in einem gegen die Umgebung verschlossenen Behälter befindet, ergibt sich die Möglichkeit, Wärme bei Temperaturen oberhalb de; Schmelzpunktes des Wärmespeichennaterials zu spei ehern. Dadurch, daß in Form latenter Schmelzwärme eine verhältnismäßig große Wärmemenge im Vergleich zu der kapazitiv gespeicherten Wärmemenge gespei chert werden kann, wird es durch Anwendung dieses Prinzips möglich, bei vorgeschriebener Wärmekapazität und bei gleichbleibender Höchsttemperatur eine geringere Menge an Wärmespeichermaterial zu verwenden als es mit Stoffen möglich ist, in denen die zu speichernde Wärme nur kapazitiv gespeichert wird Hierdurch kann das Volumen und Gewicht dei Heizvorrichtung weiter drastisch, z.B. auf etwa ein Drittel des Volumens bekannter Vorrichtungen, redu ziert werden.
Bei den Heizvorrichtungen nach der Erfindung ist es günstig, Stoffe oder Gemische von Stoffen mit einem Schmelzpunkt zwischen 400 und 8500C zu verwenden. Besonders geeignet sind z. B. LiF und eutektische Gemische von Metallfluoriden, wie von Lithiumfluorid, Natriumfluorid, Kaliumfluorid, Calciumfluorid, Magnesiumfluorid mit einem eutektischen Schmelzpunkt im Bereich von 600 bis 85O0C
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 schematisch im Schnitt eine Heizvorrichtung für direkte Strahlung und freie Konvektion,
F i g. 2 schematisch im Schnitt eine Heizvorrichtung für erzwungene Konvektion und
F i g. 3 schematisch im Schnitt eine Heizvorrichtung für Strahlung und freie Konvektion, bei der der von den doppelten Wänden des Isoliermantels begrenzte Raum aus zwei voneinander getrennten Abteilen besteht
Die Vorrichtung nach F i g. 1 enthält ein Wärmespeichermaterial 1, z. B. Lithiumfluorid, in einem geschlossenen Behälter 2 aus Stahl. Dieser Behälter 1 ist in einiger Entfernung von dem ebenfalls aus Stahl bestehenden Außenmantel 3 umgeben. Zwischen dem Behälter 2 und dem Außenmantel 3 befinden sich mehrere Strahlungsschirme 4, die z. B. aus Kupferfolie bestehen und durch nicht dargestellte Distanzglieder in einem gewissen gegenseitigen Abstand und in einem gewissen Abstand von dem Behälter 2 und dem Außenmantel 3 gehalten werden.
Im Behälter 2 ist ein mit einem Stahlmantel versehenes e'ektrisches Heizelement 5 angebracht Der Raum, in dem sich die Strahlungsschirme 4 befinden, steht mit dem Behälter 6 in Verbindung, der partiell hydriertes Zirkonium 7 enthält Im Behälter 6 ist ein elektrisches Heizelement 8 angebracht
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach F i g. 1 ist folgende:
Mit Hilfe des Heizelementes 5 wird das Wärmespeichermaterial 1 gegebenenfalls bis oberhalb des Schmelzpunktes erhitzt Diese Aufheizung des Speichers erfolgt gewöhnlich während einer Periode, in der wenig elektrische Energie abgenommen wird und darum manchmal zu einem niedrigeren Preis geliefert wird, z. B. in der Nacht Nachdem das Wärmespeichermaterial die gewünschte Temperatur erreicht hat, wird der elektrische Strom ausgeschaltet Dies läßt sich auf einfache Weise mittels eines (nicht dargestellten) Thermostaten regeln. Die Temperatur im Behälter 6 ist gleich der Umgebungstemperatur, die gewöhnlich zwischen 10 und 25° C liegt; der Druck des Wasserstoffs in dem Raum, in dem sich die Strahlungsschirme befinden, ist demzufolge niedriger als 10~3 Torr.
Wenn nun von der Vorrichtung an die Umgebung Wärme abgegeben werden solL wird das partiell
hydrierte Zirkonium 7 im Behälter 6 mittels des elektrischen Heizelementes 8 auf eine Temperatur erhitzt, bei der der Wasserstoffdruck in dem Raum zwischen dem Behälter 2 und dem Außenmantel 3 derart ist daß eine für die gewünschte Wärmeabgabe genügende Wärmeleitung auftritt. Dies läßt sich z. B. dadurch regeln, daß bei einer vorher bestimmten Höchsttemperatur des Außenmantels 3 das Heizelement 8 ausgeschaltet und dieses Element wieder
ίο eingeschaltet wird, wenn diese Temperatur einige Grade abgenommen hat. Dies läßt sich z. B. mittels eines (nicht dargestellten) Thermostaten regeln.
Für ein Volumen von 2,21 zwischen dem Behälter 2 und dem Außenmantel 3 genügt zur Regelung des Wasserstoffdruckes zwischen etwa 10~4 Torr bei einer Temperatur unterhalb 1000C des partiell hydrierten Zirkoniumhydrids 7 und etwa 10 Torr bei einer Temperatur von 550° des partiell hydrierten Zirkoniums eine Menge von etwa 12,5 g partiell hydriertes Zirkonium. Diese Menge partiell hydriertes Zirkonium kann dadurch erhalten werden, daß von 12,5 g mit Wasserstoff gesättigtem Zirkoniumhydrid 500 ml Wasserstoff von 760 Torr bei einer Temperatur von 200C abgepumpt wird.
Die Vorrichtung nach Fig.2 ist für erzwungene Konvektion eingerichtet Grundsätzlich besteht sie aus einer Vorrichtung nach F i g. 1 (entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet), die in einiger Entfernung von einem Stahlmantel 9 umgeben
ist Ferner sind ein Ventilator 10 und eine öffnung 12 im
Mantel 9 vorgesehen. Auf die bereits bei der Vorrichtung nach Fig. 1 beschriebene Weise wird Wärme im Speichermaterial 1 gespeichert Wenn Wärme durch erzwungene Konvektion abge-
nommen werden muß, wird der Mantel 3 des Behälters auf die gewünschte Temperatur gebracht und auf dieser Temperatur gehalten, indem der Wasserstoffdruck auf die oben beschriebene Weise geregelt wird, während im Raum 11 zwischen den Mänteln 3 und 8 Luft mittels des Ventilators 10 umgepumpt wird, der sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht Bei 12 wird die erhitzte Luft in den zu erhitzenden Raum hineingeblasen.
Die Vorrichtung nach F i g. 3 unterscheidet sich von der Vorrichtung nach F i g. 1 nur darin, daß der von den Wänden 2 und 3 begrenzte Raum aus zwei Abteilen 13 und 14 besteht, die mit je einem ein reversibles Wasserstoffgetter 7 enthaltenden Behälter 6 versehen sind. Dadurch kann das Abteil 14 z.B. zum Kochen benutzt werden, und zeitlich unabhängig davon das
so Abteil 13 der Vorrichtung zur Erhitzung des Raumes dienen. Außerdem kann das Abteil 13 noch mit einem zusätzlichen Mantel der in der Vorrichtung nach F i g. 2 gezeigten Art versehen und gewünschtenfalls durch erzwungene Konvektion diesem Abteil Wärme entnommen werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Heizvorrichtung mit einem Wärmespeicher, der aus einem gegen die Umgebung verschlossenen, doppelwandigen Behälter besteht, in dem sich ein zum Speichern von Wärme dienendes Material befindet, einem oder mehreren Heizelementen, deren gelieferte Wärme völlig oder teilweise in dem Wärmespeicher gespeichert werden kann, und ι ο Mitteln zur regelbaren Abgabe von Wärme durch den Wärmespeicher an die Umgebung in Form einer Gasatmosphäre, die sich in dem von den doppelten Wänden des Behälters begrenzten Zwischenraum befindet und deren Druck durch eine Evakuierungseinrichtung regelbar ist, wobei in diesem Zwischenraum Strahlungsschichten vorgesehen sind, deren Oberflächen aus einem Material mit einem guten Reflexionsvermögen für Wärmestrahlung bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsschichten durch mehrere Strahlungsschirme (4) in Form dünner Folien gebildet werden und der eine Wasserstoffatmosphäre enthält, deren Druck von der Temperatur eines zweiten Behälters (6) geregelt wird, der mit dem Zwischenraum in Verbindung steht, mit einem regelbaren Erhitzungselement (8) versehen ist und ein reversibles Wasserstoffgetter (7) enthält
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Mitteln versehen ist, durch die ein Wärmetransportmittel in wärmeaustauschendem Kontakt einerseits mit der Außenwand (3) des Wärmespeichers und andererseits mit der Umgebung oder einer wärmeverbrauchenden Vorrichtung steht
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von den doppelten Wänden (.., 3) des Behälters (2) begrenzte Raum in zwei oder mehr voneinander getrennte Abteile (13, 14) geteilt ist, die jeweils mit einem eigenen mit einem regelbaren Heizelement (8) versehenen Behälter (6) in Verbindung stehen, in dem sich ein reversibles Wasserstoffgetter (7) befindet.
4. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmespeichermaterial (1) aus einem Stoff mit einem Schmelzpunkt zwischen etwa 400 und 850° C besteht.
5. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an wasserstoffgetterndem Material (7) und die Wasserstoffkonzentration derart bemessen sind, daß sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Getters ein Wasserstoffdruck in der Größenordnung von 100 bis ΙΟ-3 Torr in dem von den doppelten Wänden (..., 3) des Behälters (2) begrenzten Raum einstellt.
6. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reversible Wasserstoffgetter (7) aus Titan, Zirkonium, Hafnium, Lanthan, Cer und anderen Seltenen Erden, Strontium, Barium, Vanadium, Niob, Tantal oder Thorium oder Legie- w> rungen oder Gemischen dieser Metalle in partiell hydriertem Zustand besteht.
7. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reversible Wasserstoffgetter (7) in Mischung mit pulverförmiger schwer »"> schmelzbaren Stoffen vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit einem Wärmespeicher, der aus einem gegen die Umgebung verschlossenen, doppelwandigen Behälter besteht, in dem sich ein zum Speichern von Wärme dienendes Material befindet, einem oder mehreren Heizelementen, deren gelieferte Wärme völlig oder teilweise in dem Wärmespeicher gespeichert werden kann, und Mitteln zur regelbaren Abgabe von Wärme durch den Wärmespeicher an die Umgebung in Form einer Gasatmosphäre, die sich in dem von den doppelten Wänden des Behälters begrenzten Zwischenraum befindet und deren Druck durch eine Evakuierungseinrichtung regelbar ist, wobei in diesem Zwischenraum Strahlungsschichten vorgesehen sind, deren Oberflächen aus einem Material mit einem guten Reflexionsvermögen für Wärmestrahlung bestehen.
Elektro-Speicherheizgeräte, auch Nachtspeicheröfen genannt, sind hauptsächlich in zwei Ausführungsformen auf dem Markt Bei einer Art von öfen findet die Wärmeabgabe durch den Wärmespeicher an die Umgebung durch Strahlung und freie Konvektion statt Bei Ofen der anderen Art erfolgt die Wärmeabgabe durch erzv/ungene Konvektion.
Bei öfen der ersten Art ist es im Grunde nicht möglich, die Wärmeabgabe des Wärmespeichers an die Umgebung: zu regeln. Bei öfen der zweiten Art wird z. B. mit Hufe eines Ventilators Luft als Wärmetransportmittel durch Kanäle im Wärmespeicher geblasen. Die Wärmeabgabe wird durch die Geschwindigkeit des Ventilator«» d. h. durch die Ausströmungsgeschwindigkeit der erhitzten Luft geregelt Dadurch, daß der erhitzten Luft über eine regelbare Bypaßöffnung mehr oder weniger Frischluft beigemischt wird, läßt sich die Temperatur der austretenden Luft regeln. Die Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit der austretenden Luft sollen dabei bestimmte, vorgeschriebene Werte nicht überschreiten. Bei der Bemessung der Regelglieder muß einerseits der sich während der Wärmeabgabe ändernde Temperaturunterschied zwischen dem Wärmespeicher und dem mit dem Wärmespeicher in wärmeaustauschenden Kontakt zu bringenden Wärmetransportmittel berücksichtigt werden. Die Temperatur des Wärmespeichers nimmt nämlich während der Entladung ständig ab, so daß pro Zeiteinheit an dieselbe Menge durch den Wärmespeicher geleitetes Wärmetransportmittel immer weniger Wärme abgegeben wird. Andererseits muß die Möglichkeit bestehen, die Wärmeabgabe an die Umgebung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur zu regeln. Dies erfordert eine komplizierte Regelvorrichtung.
Bei beiden Ofenarten ist der Wärmespeicher mit einer Isolierung aus Feststoffen, wie porösem keramischem Material, versehen. Beim Ofen der ersten Art ist der Isoliermantel im allgemeinen derart bemessen, daß die nachts gespeicherte Wärme während der darauffolgenden 10 bis 15 Stunden an die Umgebung abgegeben wird. Dabei nimmt die Wärmeabgabe pro Zeiteinheit mit abnehmender Temperatur des Speichermaterials ab.
Der Ofen der zweiten Art ist im allgemeinen mit einem derart bemessenen Isoliermantel versehen, daß bei statischer Entladung, d. h. stillstehendem Ventilator, die Hälfte der gespeicherten Wärme in etwa 15 Stunden abgegeben wird. Bei einem derartigen Ofen ist das Volumen des Isoliermaterials etwa gleich der Hälfte des gesamten Ofenvolumens. Einer der wesentlichsten Nachteile der üblichen Speicherofen ist darum ihre Größe und sperrige Geometrie.
Da die Wärmeverluste der Dicke des Isoliermantels
DE2228444A 1971-06-24 1972-06-10 Heizvorrichtung mit einem Wärmespeicher Expired DE2228444C3 (de)

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