DE2542348A1

DE2542348A1 - Waermeanlage

Info

Publication number: DE2542348A1
Application number: DE19752542348
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-09-19
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1977-03-24

Description

Prof. Dr.-Ing. K. Weller
8 München 40
Osterwaldstr. 73

Patentanmeldung

Wärmeanlage

Die Erfindung betrifft Anlagen geraäsa Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Konzeption solcher Anlagen wurde bisher nicht, oder nicht in ausreichendem Mass erkannt, dass sie einen grundlegenden unterschied gegenüber herkömmlichen, direkt oder indirekt mit fossilen Brennstoffen betriebenen Wärmeanlagen aufweisen. Der Unterschied besteht darin, dass die Sonnenwärme bei Einsatz eines wirtschaftlich vertretbaren Aufwands für deren Einsammeln nur mit Temperaturen bis zu ca 95° C anfällt. Bei der Wärmeerzeugung aus fossilen Brennstoffen hat man dagegen in der Flamme Temperaturen von ca 1500 bis 2000° zur Verfügung, was einem Temperaturgefälle bis zur Verbrauchsstelle, z.B. zu beheizendem Raum mit 20 G, von ca 15υθ° entspricht* Entsprechend konnte man sich grosse Entrepieverluste auf dem Weg der wärme von der Flamme zum Verbraucher leisten und mit primitiven, bzw. billigen Apparaten auskommen.

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Bei der Sonnenwärme-Verwertung steht für den gesamten Weg von der Erzeugung bis zum Verbrauch, einschliesslich der hier unumgänglichen Wärmespeicherung, nur ein Temperaturgefälle von z.B. 95 - 20 = 75° C zur Verfügung. Darüber hinaus lohnt es sich, erfindungsgemäss nicht nur die "Spitzeninsolation" mit z.B. 95° C Kollektortemperatur einzusammeln und zu verwerten, sondern auch in Zeiten kleiner Insolation, insbesondere auch im Winter, sowie täglich, bei niedrigen Sonnenständen, nahe Sonnenaufgang bzw. -untergang, und bei Bewölkung, "Niedrigtemperatur-bonnenwärme" bei erheblich weniger als 95 G Kollektortemperatur zu sammeln, zu speichern und zu verwerten, erfindungsgemäss soll demnach im Winter die Hochtemperatur-Speicherwärme nur verbraucht werden, wenn tatsächlich die hohe Temperatur, z.B. eine hohe Heizungsverlauftemperatur, nötig ist. Zu anderen Zeiten des Winters und in der Übergangszeit soll Niedrigtemperatur-Speicherwärme verwendet werden, die ganz oder teilweise während des Winters gesammelt werden kann.Auf diese Weise kommt man mit Speichern kleinerer Gesamtkapazität, dh. kleineren bpeicherkosten, aus.

Zur Verwertung der Miedrigtemperatur-bonnenwärme ist es Jedoch in besonderem Kasse nötig, die Entropieverluste auf dem Weg der Wärme am und vom Kollektor, über den Speicher und zum Verbraucher zu verringern, insbesondere die durch Wärmeleitung und durch Mischung von Stoffströmen verschiedener Temperatur auftretenden Verluste. Im fiahmen der Erfindung werden hierzu Vorschläge zur verbesserten Ausbildung der Anlagekomponenten gemacht, wobei auch die Wahrung und Verbesserung der Betriebssicherheit bzw. der Zuverlässigkeit der Anlage mit möglichst geringem Aufwand angestrebt wird und auch beeonders vorteilhafte Kombinationen der Anlagekomponenten vorgeschlagen werden.

Zu den Begriffen Temperaturstufung und Temperaturschichtung ist zu bemerken, dass diese nicht in allen Fällen gleichwertig sind. In besonderen Fällen lässt sich die Erfindung auch mit nur zwei bpeicherstufen bzw. -schichten verwirklichen.

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Zur besseren Verständlichkeit des folgenden sei zuerst ein Grundschema einer Sonnenwärmeanlage anhand der Fig.1 erläutert: Kern der Anlage ist ein Speicher 1 mit seinem mit wärmedämmung versehenen ü-ehäuse 101, das einen Wärmespeicherstoff enthält'.. Der Speicher wird über eine Ladeheizfläche 12 geladen durch einen Fluidstrom, der im Sonnenwärme-Kollektor erwärmt wird. (Kollektorvorlauf KV, Kollektorrücklauf KR) Hilfsweise kann der Speicher geladen werden durch eine Zusatzheizung, die z.B. durch ein Elektro-Helzregister 15 gebildet ist. Die gespeicherte Wärme kann aus dem Speicher entnommen werden,

a) für Heizzwecke mittels der Entlade-Wärmetauschflache 13, die von einem Heizwasserstrom durchflossen wird, der z.B. den Heizkörper 31 erwärmt;

b) für Brauchwasser, das die Brauchwasserbereiterfläche 14-durchströmt und an einer Verbrauchsstelle 4-, z.B. einer Dusche, verbraucht wird» vgl. Kaltwassereintritt BE.

Es ist bekannt, die Brauchwasserabwärme, z.B. des Abwassers einer Dusche, mittels Wärmepumpe auf den Speicher-Temperaturpegel zurückzutransformieren und wieder in den Speicher einzuführen. Dies ist aufwendig in der Anschaffung und mit erheblichen Betriebskosten für elektrischen Strom belastet. Als Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird dafür eine bessere Lösung vorgeschlagen, vgl. z.B. Anspruch 6. Im Vorschlag des Anspruchs 2 steckt das Konzept, die jeweils benötigte

TT j rr τ .».ι. ,übervyieffend. , , Heizungs-Vorlauftemperatur/ nicht mehr durch entropievermehrende Massnahmen, wie z.B. Rücklaufbeimischen, zu erzeugen, sondern unter Beschränkung auf so viele grob gestufte Vorlauftemperaturen wie Speicherstufen vorhanden sind durch "ungemischtes" Ausnutzen einer Speichertemperaturstufe. Die Peinregulierung der Raumtemperatur soll dabei z.B. durch die Heizkörperthermostaten erfolgen. Bei gewissen Speichertypen bzw. entsprechenden Speicherausrüstungen können die Vorlauftemperaturen praktisch stufenlos aus dem Speicher entnommen bzw. gewonnen werden. Das gleiche Konzept ist oft auch für den Heizungsrücklauf vorteilhaft. Da die misSal auf be !mischung oft entfallen kann und bei .der Rückführung des Heizungswassers

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in den Speicher Entropieverluste, z.B. durch Mischung, vermieden werden sollen, ist anzustreben, die Heizungsrücklauftemperatur einer Speicherstufentemperatur anzupassen. Dem wird speicherseitig durch den Vorschlag gemäss Anspruch 3 Rechnung getragen. Als besonders vorteilhaftes Beispiel für eine fünfstufige Temperatureinteilung des Speichers mitAt = 11°sei genannt: ca. 70, 59, 48, 37, 26° C und für vier Stufen, mit At = 15°: ca. 70, 55, 40, 25° C. Wenn Temperaturgefälle im Speicher für Wärmetausch vom Kollektorkreislauf und zum Heizungskreislauf nötig sind, erhöht man ggfs. die gewählten Speicherstufentemperaturen entsprechend, sofern man nicht in der Lage ist, die Heizungstemperaturen entsprechend zu senken, indem man erfindungsgemäss Flächenheizung (Deckenheizung, Pussbodenheizung) oder Ventilatoren an den Heizkörpern vorsieht, wodurch man die Normwärmeleistung mit wesentlich niedrigeren Heizungsvorlauftemperaturen aufbringen kann.

Das Ziel, Entropieverluste zu vermeiden, liegt auch dem Anspruch 4 zugrunde. Die hinsichtlich der Anschaffungskosten teuer erzeugte Kollektorvorlauftemperatur soll nicht im Speicher durch Mischen oder vermeidbare Ausmasse an Wärmeleitung verdorben werden, sondern "temperaturrichtig¹¹ dem Speicher zugutekommen. Andererseits eröffnet das Ausrüsten

Vi7w —'"'pT^pi r* Vi f⁵ ϊί des Speichers mit NiedrigtemperatuaStufen/aie Möglicnkeit,

Mp i c Ire f%& zu

arbeiten und damit auch in Zeiten kleiner Insolation die Sonnenwärme mit wirtschaftlichem Kollektorwirkungsgrad auszunutzen.

Im Rahmen der Erfindung wird auch die Brauchwassererzeugung durch Sonnenwärme vorteilhaft gelöst, vgl. ss.B. Ansprüche 5,

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7, 9, 10_f/.Dabei ist in der Regel keine aufwendige Wärmepumpe nötig. Oft, z.B. je nach Typ der Heizungsanlage, ist es auch besonders vorteilhaft, das Brauchwasser nur in einer "Normalschaltung" durch (bzw. im Wärmetausch mit) zumindest der höchsten Speicherstufe n, oder (entsprechend Anspruch 10)

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der Stufe (n-1), zu führen. Besteht ein Grund, Wärme zu sparen, soll das Brauchwasser mittels einer "Sparschaltung" bereits eine Speicherstufe niedriger, z.B. (n-1) bzw. (n-2) zum Verbrauch gelangen.

Die Einschaltung eines Zwischenmittels (vgl. Anspruch 7) ist beim Wärmetausch vom Speicher zum Brauchwasser oft vorteilhaft, um für die Brauchwasserheizfläche die Anforderungen bezüglich Zugänglichkeit, Auswechselbarkeit, Lecksicherheit u.a. für Inspektion, Wartung,insbesondere Reinigung, Reparaturen zu erfüllen. Analoges gilt besonders auch für die Wärmetauschfläche zur Abwärmeverwertung. Durch die Einschaltung eines Zwischenmittels wird, insbesondere bei einem Warmwasserspeicher von z.B. 60πκ Passungsvermögen, bei einem Defekt vermieden, dass dieser ganz oder teilweise entleert werden muss, womit eventuell die Wärmeernte eines ganzen Sommers verlorenginge.

Bei der Aufheizung des Brauchwassers durch den Speicher wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, den Temperatursprung · von Speicherstufen zum Brauchwasser.dadurch sehr klein zu machen, dass ein wärmetauschender Brauchwasserspeicher vorgesehen wird, durch den die Zeiträume zwischen den Zapfzeiten für den Wärmetausch zwischen Brauchwasser und Speicher bzw. Zwischenmittel ausgenutzt werden. Der Brauchwasserspeicher enthält daher eine relativ grosse Brauchwassermenge, z.B. die Menge eines Vollbads, auf Brauchwassertemperatur gespeichert, die dann meist nahe der "Umgebungstemperatur" der Brauchwasserspeicherwandungen liegt. Dieses Prinzip soll vorab anhand der Fig. 2 erläutert werden:

Die Brauchwasserbereiterheizfläche wird kombiniert aus

a) einer Gegenstrom-Durchlaufheizfläche 420, die kleine Wärmeleitfähigkeit in Achsrichtung des Zwischenmittel-Behälters 4-3 aufweisen soll, jedoch, gute Wärmetauscheigenschaften quer zu ihrer Wandung, z.B. mittels Querrippen auf der Aussenseite der z.B. durch ein oder mehrere

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innen glatte Rohre gebildeten Durchlauf-Wärmetauschfläche, und

b) einem vorzugsweise aussen berippten, Speicherwärmetauscher 421 im überteil des vorzugsweise in Verdrängerarbeitsweise mit Temperaturschichtung betriebenen Zwischenmittelbehälters 43, der daher im Unterteil nur eine Temperatur von ca. 25°C aufweist.

Zur Beheizung genügt eine Speicherstufe mit einer Temperatur von ca. 55 bis 60° C. Der Brauchwasserverlauf ist mit BV, der Kaltwassereintritt mitBE bezeichnet. Die Abwärmeverwertung ist gleichfalls illustriert. Als Wärmetauschfläche ist eine Gegenstrom-Rohrfläche, in Form eines oder mehrerer, innen glatter Rohre 44 vorgesehen. Das Rohr 44 soll zur Vermeidung der s.hädlichen Wärmeleitung in der Vertikalachse des Zwischenmittelbehälters massig wärmeleitend sein, dh. z.B. aus Kunststoff, der auch gegen Verschmutzung innen durch Schmutzwasser unempfindlich ist, z.B. Teflon und dessen chemische Verwandten. Auf der Aussenseite dagegen soll solch ein Rohr berippt sein, z.B. mit Querrippen. Es wird ein Hochtemperatur-Abwassereintritt ΑΕττφ (für Temperaturen über z.B. 60° C) und ein Niedrigtemperatur-Abwassereintritt ΑΕ^φ vorgeschlagen. Stromaufwärts beider Einlasse sind an geeigneter Stelle leicht zu reinigende Siebe vorgesehen. Pur die unumgängliche Schmutzabscheidung im Abwasser sind Siebe den Absetzbehältern möglichst vorzuziehen, weil in Absetzbehältern durch Mischung und durch Wärmeverlust an die Umgebung die auszunutzenden höheren Temperaturen des Abwassers vernichtet werden. Als Ausgestaltung der Erfindung ist der Kopfteil des Zwischenmittelbehälters 43 als Aus-e^äieidungsgefäss für den Zwischenmittelkreislauf vorgesehen, mit 430 ist der wasserstandhaltende Überlauf und die Entlüftung angedeutet. Zum Aufrechterhalten der Temperaturschichtung im Zwischenmittel sind entsprechende Vorrichtungen, vgl. z^B^JH^i^ vorgesehen. Absperrvorrichtungen in den Zwischenmittel-Leitungen, vgl. Ventil 432, ermöglichen die Trennung des Brauchwasserbereiter-

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Abwärmeverwerters vom Speicher-Zwischenmittelkreislauf und damit Inspektion, Reinigung, Reparatur u.a. ohne den Speicher z.B. entleeren zu müssen.

Nach einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung soll das Kaltwasser für das Brauchwasser ausschlieeslich durch die Abwärmeverwertung erwärmt werden und nur die Resterwärmung des durch Abwärme teilerwärmten Brauchwassers soll durch Sonnenenergie-Speicherwärme_; oder - bei Verwendung in konventionellen Anlagen - durch konventionelle Wärmequellen wie Heizkessel-Brauchwasserbereiter oder Nachtstrom-Speichererhitzer^ geschehen. Oder umgekehrt ausgedrückt: Wegen der Korrosionsgefahren im Abwasserbereich aoll die Abwärmeverwertung nicht auf Sonnenwärmekreisläufe . arbeiten, sondern auf die Brauchwasserbereitung. Nur das Wärmedefizit, das bei der Brauchwasserbereitung mittels Abwärme in der Regel vorhanden ist, soll durch Sonnenwärme, oder erfindungsgemäas auch durch konventionelle Wärmequellen, gedeckt werden. Ein Lösungsprinzip zur Verwirklichung dieser Zielsetzung zeigt Pig.3 in Form eines Abwasser-Brauchwasser-Speicherwärmetauschers, der vorzugsweise auf beiden Seiten mit Temperaturschichtung arbeitet und aus Sicherheitsgründen ein Zwischenmittel enthält, das jedoch samt zugehörigem Behälter usw. nach der Erfindung bei ausreichend korrosionssicherer Brauchwasserspeicher-Wärmetauschbehälterwand, wenn beschichtet mit Teflon oder dgl., auch wegfallen kann. Einzelne Bezugszeichen sind bereits in Verbindung mit Pig.2 erläutert worden. Als Kern ist ein stehender, z.B. mannshoher Brauchwasserspeicher-Wärmetauschbehälter 422 von z.B. 20 - 50 cm Durchmesser vorgesehen. Der Kaltwasserzufluss ist unten angeordnet, der Brauchwasserabfluss ist oben. Da mit Abflusstemperaturen über ziB. 40° G in der Regel nicht zu rechnen ist, dient dieser Abfluss als Zufluss z.B. für einen konventionellen Nachtstromboiler, der im Geschoss darüber angeordnet sein kann, wobei dessen Sicherheitsanaaturen unten am Kaltwasserzufluss der hier beschriebenen,

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als Vorwärmer wirkenden Vorrichtung angeordnet werden^ können oder der Abfluss wird durch die höchste oder zweithöchste Stufe eines Sonnenwärmespeichers vollends erhitzt. Mit nur geringem Abstand umgibt den Brauchwasserspeicher ein Zwischenmittelbehälter 450, der aussenseitig den besonderen Korrosionsanforderungen von Abwasser und dgl. gewachsen sein muss. Der Behälter 450 ist oben als Ausdehnungsgefäss ausgebildet. Nach aussen zu folgt mit einem Ringspaltabstand von z.B. ca. 10 cm ein Schmutzwasserbehälter 441» der je nach Anforderungen in verschiedenem Ausmass zugänglich gemacht wird, im Extremfall durch Längsteilung mittels Längsflanschen. Dieser Behälter weist unten einen Absetzteil auf, der leicht abzunehmen, bzw. zu entleeren und zu reinigen sein muss. Als Schmutzwasserabfluss ist, mit einem Sieb versehen, eine Überlaufrohrschleife 445 vorgesehen, die am höchsten Punkt mit einer Entlüftung/Belüftung 446 ausgerüstet ist, die mit derjenigen (443) des Behälters zusammengeführt sein kann. Der Abfluss kann am Behältermantel oder am Absetzteil angeordnet sein« Die Vorrichtung soll schmutzwasserseitig z.B. nach dem Prinzip kommunizierender Röhren arbeiten, vgl. die in der Behälterentlüftung 443 und in den

und bei £45 Schmutzwassereintritten AEr™, und AE«™ /angezeigten Normalpegel. Der Pegel für das Zwischenmittel, das vorteilhafterweise einfach Wasser, mit Korrosionsschutzmittel versetzt, ist, wird erfindungsgemäss nah dem Schmutzwasserpegelstand gehalten, so dass am Zwischenmittelbehälter 450 nur sehr geringe Druckdifferenzen auftreten können. Das ermöglicht, den Zwischenmittelbehälter als sehr dünne, im wesentlichen auf Korrosionsbeständigkeit und Schmutzabweisung ausgelegte Kunststoffwandung, z.B. aus Teflon, auszubilden. Die Oberlaufrohrschleife ist vorteilhafterweise so hoch geführt, dass, zur Vermeidung zusätzlicher Korrosionsgefahr, der Behälter stets ganz wassergefüllt ist. Gegebenenfalls Bind zur zuverlässigen Entlüftung zusätzliche Massnahmen, z.B. schräger Kopfboden, am Platz. Mit 447 ist die Wärmedämmung für die Vorrichtung symbolisiert. Haushaltsgeräte, z.B. eine Waschmaschine, die im gleichen Geschoss wie die Vorrichtung untergebracht Bind, benötigen ggfs. eine stärkere Abwasserpumpe,

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- v-U

um bis zum Pegel über AE™ oder ΑΕτ™» ggfs. vom Kellerboden bis ungefähr zur Kellerdecke, fördern zu können. Zum schmutzwasserseitigen Entleeren der Vorrichtung ist noch eine entsprechende Leitung mit einer Absperrvorrichtung 448 vorgesehen.

Die Verdrangerspeicherung auch auf der Abwärmeseite bewirkt, dass bei stossweisem Abwasseranfall immer nur die jeweils anfallende Abwassermenge neu in den Speicher gelangt und dort das kühlste Abwasser zum Abfluss verdrängt. Zum Wärmetausch zwischen der neu angefallenen Abwassermenge und dem Brauchwasser steht dann viel Zeit zur Verfugung. Die Wärmeleitung in der Behälterlängsachse ist möglichst klein zu halten,dies gilt auch für Fig.2.

Die beschriebene Vorrichtung hat .andererseits den Nachteil, dass durch die lange Verweilzeit des Abwassers in der Vorrichtung erhebliche Absetzungen stattfinden und entsprechend oft die Entleerung des Absetzteils 442 von den Sedimenten nötig ist. Bies wird durch das mit Fig.4 illustrierte Lösungsprinaip vermieden. Hier durchströmt das Abwasser stossweise, und mit relativ hoher Geschwindigkeit, die Vorrichtung, Jedoch auf einem sehr langen Weg, der zur Wärmeabgabe ausreicht und derart ausgebildet ist, dass trotz der grossen Weglänge und geringen Kanalweite weder Absetzen noch Verstopfen eintritt.

Als J^ern ist wiedet ein Brauchwasserspeicher-Wärmetauschbehälter 422 vorgesehen. Zu Zu- und Abfluss und weiteren Einzelheiten vgl. Beschreibung der Fig,3 und der übrigen Figuren. Ein hier zwingend vorhandener Zwischenmittel-Behälter 450 ist zugleich der Aussenbehälter. Ein schräger Kopfboden 451 sorgt für saubere Entlüftung 430, die zugleich den Wasserstand für das Zwischenmittel bestimmt. Im Ringspalt zwischen beiden Behältern ist eine (oder mehrere) Bohrwended^) 449 aus glattem, kaum verschmutzendem und nicht korrodierendem Kunststoff, z.B. ein Schlauch aus Teflon oder dessen chi%ischen Verwandten, vorgesehen, der Abstand

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vom Brauchwasserbehälter halten kann oder mit Spannung, für guten Wärmeübergang auf diesem aufgewickelt sein kann. Die Wendelung soll von oben nach unten stetig fallen, die Ganghöhe kann viel kleiner als gezeigt sein, auch als Rohr an Rohr, vgl. 4491. Der Rohrdurchmesser ist relativ klein gewählt, ggfs. kleiner als die jetzt geltenden Vorschriften für Abwasserleitungen; denn das Abwasser soll in der Vorrichtung im Regelfall nicht als Gerinne sondern als "Propfen" fliessen, entsprechende Entlüftungen, Steigleitungen und dgl. sind vor und hinter der Vorrichtung vorzusehen. Die Durchmesserverringerung ist an den beiden Abwassereintritten (wieder für hohe Temperatur, z.B. 50° und darüber, und niedrige Temperatur, z.B. Badewasser) ΑΕτ™, und AE_n^ angedeutet, Eine plötzlich anfallende grosse Abwassermenge soll sich vor der Durchmesserverringerung aufstauen können. Gegebenenfalls sind, in Ergänzung zu den Syphon-Abflüssen der Abwassererzeuger, am Eintritt und/oder Austritt in die Vorrichtung zusätzlich Syphons vorzusehen, damit die Vorrichtung nicht als "Zugluft-Heizung" wirken kann, dies gilt für alle hier beschriebenen Typen von Abwärmeverwertern. Der Niedrigtemperatur-Abwassereintritt erfordert ein entsprechendes T-Stück in der Rohrwendel. Das Ganze ist wieder in Wärmedämmstoff 447 eingepackt. Weitere erfindungswesentliche Einzelheiten sind aus der Pig.4 zu entnehmen.

Zum Anspruch 8 ist besonders zu erläutern, dass es wirtschaftlich unvernünftig ist, Kollektor und Speicher so gross auszulegen, dass sie auch für einen besonders kalten "Jahrhundertwinter", wie z.B. 1928/29, ausreichen, diese Auslegung jedoch während der Lebenszeit der Sonnenwärmeanlage wahrscheinlich nur einmal ausgenutzt würde. Erfindungsgemäss wird es als weniger aufwendig angesehen, eine relativ kleine Zusatzheizung vorzusehen, die - bei massigem Wirkungsgrad auf niedrige Anschaffungskosten und kleine Einrichtungskosten ausgelegt ist, z.B. möglichst ohne Schornstein auskommt. Dabei können wegen der Seltenheit der Benutzung, teuere, einfach und billig lagerfähige Brennstoffe vorgesehen werden,

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z.B. Flüssiggas. Weitere bevorzugte Brennstoffe sind erfindungsgemäss Benzin, Methanol, leichtes Heizöl, Kohle. Der Brennstoffbehälter soll gegen Leckverluste besonders sicher verschlossen, sinngeraäss versiegelt sein, so dass sichergestellt ist, dass der Brennstoffvorrat nach z.B. zehn Jahren noch verfügbar ist. Besonders vorteilhaft und Sicher ist eine Auslegung der Zusatzheizung derart, dass sie im 24h-Betrieb noch die Normwärmeleistung für die Heizung, oder einen erträglich darunterliegenden Wert, aufbringt. Weiter wird vorgeschlagen, die Zusatzheizung mittels Schwerkraftumlauf oder Zwangumlauf nur zum Aufheizen der höchsten Speicherstufe vorzusehen. Die übrigen Speicherstufen können indirekt, z.B. durch Rückläufe von Kreisläufen, an der in die höchste Stufe eingebrachten Zusatzwärme teilhaben.

Für tiefgreifende Disproportionen der Temperaturverteilung im Speicher, die sich gegebenenfalls nicht durch Anpassen der Wärmesammelstrategie für den Kollektor beseitigen lassen, weil die Wirkungsgradcharakteristik des Kollektors ungünstig im Vergleich zur Temperatur-Menge-Verteilung des individuell stark streuenden Wärmeverbrauchs liegt, oder weil die Wetterentwicklung stark von dem der Sammelstrategie zugrundezulegenden statistischen Mittelwert abweicht, kann erfindungsgemäss eine relativ kleine Wärmepumpe vorgesehen werden. Sie dient u.a. dazu, im 24h-Betrieb oder vorzugsweise nur nachts die Temperaturverteilung im Speicher zu ändern, indem verschiedene Speicherabteile für die Wärmepumpe die Wärmequelle und die Wärmesenke darstellen. Bei Nachtbetrieb können

ja JOJ₁.! j-n Anschlüsse, „Leitungsst recken die aus dem Speicher kommenden Bereicne/aes Heizungövörlaufs, Heizungsrücklaufs oder Kollektorvorlaufs, Kollektorrücklaufs die Wärmequelle bzw. -senke bilden.

Im folgenden werden einzelne erfindungsgemässe Speichertypen anhand der Zeichnung beschrieben. Die dazu besonders vorteilhaften Kollektorkreisläufe können in den die Speichertypen betreffenden Figuren wegen der Beschränkung der Zeichnungsblätter auf das Format DIN A4 nicht dargestellt werden. Aus diesem Grund werden die Kollektoren samt Kreisläufen und Zubehör in einem späteren Abschnitt für sich behandelt.

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In Pig.5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Schüttgutspeicher schematisch dargestellt. Das Schüttgut wird in einer bevorzugten. Ausführungsform durch das Erdreich unter dem zu heizenden Gebäude gebildet. Dieses Erdreich ist durch eine Art Schlitzwand 102 gegen Grundwasserströmung abgeschottet, mindestens bis zur Tiefe des niedrigsten auftretenden Grundwasserstands. Die Speicherschottwände können bei entsprechender bautechnischer Absicherung mit den Grund-

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mauerndes Gebäudes vereinigt werden. An dieser Schottwand 102 ist innenseitig eine feuchtigkeitsfeste Wärmedämmschicht 103 angebracht, deren Dicke vorteilhafterweise entsprechend dem zu dämmenden Temperaturgefälle gestuft ist. Zusätzlich können vorteilhafterweise waagrechte Wärmedämmschichten 104 eingebracht werden, die zum Ausgleich der Grundwasserschwankungen Ausgleichsöffnungen 105 aufweisen können. Unterhalb der 3G°-Schicht ist diese Massnahme nicht in jedem Fall wirtschaftlich, da niedrig temperierte "Leckwärme" zur Grundklimaverbesserung des Gartens um das Gebäude willkommen sein kann, wenn man dafür eine längere Ladezeit, insbesondere Anfahr-Ladezeit, des Speichers in Kauf nimmt. Da der Speicherraum nach Fertigstellung fast vollständig mit Schüttgut mit einem spezifischen Gewicht grosser als Wasser gefüllt ist, so dass ein Aufschwimmen des Speichers im Grundwasser nicht zu erwarten ist, wird erfindungsgemäss auch vorgeschlagen, als unterste Schicht eine waagrechte Schottwand 102a einzubringen wie dies nur im linken Teil der Fig.5 angedeutet ist. Der Speicher ist vorzugsweise in vier Schichten unterteilt, z.B. in eine 60° - 52° - 44° und 36° C -Schicht. Für diese Temperaturen werden erfindungsgemäss relativ niedrige Werte empfohlen, um bei einer Ladetemperaturdifferenz von z.B. 10° bei t_Smax ca. 60° mit ca. 70° Kollektorvorlauftemperatur noch einen erträglichen Kollektorwirkungsgrad zu erhalten. Die höchste Speichertemperatur von ca. 60° ergibt mit z.B. ca. 10° Entladetemperaturdifferenz eine maximale Vorlauftemperatur für die Heizung von ca. 50° C. Diese reicht bei der für sonnenbeheizte Häuser wirtschaftlichen wesentlich verbesserten Gebäudewärmedämmung (wie sie mit 109 in Fig.5 angedeutet ist, dh. entsprechend niedrigerem Wärmebedarf auch des einzel-

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nen Raums^aus, um auch mit konventionellen Heiz! die benötigte Wärmeleistung am kältesten Tag aufzubringen. Im übrigen ist bei mit noch relativ grossen Wärmeleittemperaturdifferenzen behafteten Sonnenwarmeanlagendie Kombination mit einer Flächenheizung besonders zu empfehlen, denn für Flächeni^heizungen ist vielfach erprobt, dass sie mit 50⁰G maximaler Vorlauftemperatur auskommen. Erfindungsgemäss soll die Flächenheizung auch mit normalen Heizkörpern kombiniert und mit gleicher Vorlauftemperatur von maximal.z.B. 50° C gefahren werden. Für die gewählte Speichertemperaturstufung empfehlen sich Temperaturspreizungen zwischen Vorlauf und Rücklauf sowohl der Heizung als auch des Kollektorkreislaufs von 8 .

Die Speicherschichten sind bewusst verschieden dick dargestellt, insbesondere ist zu erwarten, dass die nötige Optimierung für die Höchsttemperaturschicht ein grösseres Speichervolumen als für die übrigen Speicherabteile ergibt; dies gilt sinngemäss auch für alle folgend noch beschriebenen Speichertypen. Die Speicherabteil-Optimierung hängt auch sehr davon ab, ob und wie die einzelnen Speicherabteile zur Brauchwassererhitzung herangezogen werden.

Als Variante wird vorgeschlagen, dass die Höchsttemperaturschicht nahe der Speichermitte, mehr in dessen oberer Hälfte, im Beispiel der Fig.5 einfach anstelle der 52°-Schicht, angeordnet ist. Die Wärmedämmung 107 kann dann schwächer bemessen werden. In die Speicherschichten werden mehrere Wärmetauschflächen 112 eingebracht, im Prinzip eine für das Speicherladen mittels des Kollektorkreislaufs, vgl. Kollektorvorlauf KV und Kollektorrücklauf KR, eine für das Entladen durch die Gebäudeheizung, vgl. (Heizungs-) Vorlauf V und (Heizungs-) Rücklauf R, und z.B. eine für einen Zwischenmittelkreislauf, der insbesondere zur Brauchwassererhitzung und zur Abnahme der anfallenden Abwärme dienen soll. Vor- und Rückläufe des Kollektorkreislaufs und des Heizungskreislaufs werden mittels entsprechender Umschaltvorrichtungen, im folgenden einfach "Wechsel" genannt, z.B. in Form von Wechselventilen^auf die Wärmetauschfläche der jeweils temperaturrichtigen Speicherschicht piti geschaltet, vgl. die

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Wechsel KVW und KRvV für den Kollektorkreislauf und VW und RW für den Heizungskreislauf. Da es sehr unwahrscheinlich ist, dass während des Anfaliens von 70° Kollektorvorlauftemperatur mit maximaler Heizungsvorlauftemperatur geheizt werden muss, ist, meist in der obersten Speicherschicht, eine Wärmetauschfläche für Laden und Entladen der Schicht ausreichend, die entsprechende Schaltungsvariante ist in Fig.5 nicht gezeigt. Die eine Tauschfläche wird dabei entweder in den Kollektorkreislauf oder in den Heizungskreislauf eingeschaltet. Man kann auch in den übrigen Speicherstufen mit einem Wärmetauschkanal für den Heizungskreislauf und den Kollektorkreislauf auskommen, wenn man bei der Schaltung mittels der Wechsel dem Heizungskreislauf jeweils Vorrang einräumt und man dasselbe Fluid für den Kollektorkreislauf und den Heizungskreislauf wählt. Bei entsprechender Auslegung kann man auch gleichzeitig dieselbe Wärmetauschfläche einer Speicherstufe für den Heizungskreislauf und den Kollektorkreislauf benutzen, d.h. die beiden Kreisläufe vermaschen. Oberhalb der obersten Speicherschicht ist eine, vorzugsweise besonders starke Abdeck-Wärmedämmschicht 107 angebracht, auf die der Kellerboden 108, oder - wenn das Gebäude im Grundrissbereich des Speichers nicht unterkellert ist - der Erdgeschossboden,110 in Fig.3, folgt. Mit 111 ist die ans Gebäude anstossende Erdboden-Oberfläche bezeichnet. Mindestens die oberste Speicherstufe ist ausserdem durch eine Zusatzheizung, vgl. Heizkessel HK, beheizbar. Sie arbeitet nach Fig.3 auf eine eigene weitere Wärmetauschfläche. Als vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, die Zusatzheizung auf den Kollektorkreislauf (mit kurzgeschlossenem Kollektor) wirken zu lassen und damit den Speicher hilfsweise z.B. nachts zu laden. Die Wärmetauschflächen 112 in den Speicherschichten bestehen z.B. aus Rohren, vorzugsweise in Schlangen, Mäanderoder Spiralform, unter Verwertung der bei Fussboden- und Deckenheizflächen dafür vorliegenden Erfahrungen, Sie werden nach einer erfindungsgemässen Ausgestaltung in eine als Wärmetauschplatte wirkende Schicht 111 einbetoniert, Stahlrohre wirken zugleich ala Bewehrung der Betonschicht. Es sind

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jedoch auch Kunststoffrohre.insbesondere Schlauchrohre, besonders vorteilhaft, hierbei kann dann, um örtliche Überbeanspruchungen in Rohrstellen zu vermeiden, eine Bewehrung in die Betonschicht eingebracht werden, die als Wärmeleitrippen wirkt.

Die symbolisch im linken Bereich des Speichers dargestellte Zwischenmittel-Wärmetauschfläche 113 gibt Wärme in einen Verdrängerspeicher-Gegenstromwärmetauscher 114- ab. Durch eine volumetrische Umwälzpumpe 117 oder eine normale Umwälzpumpe mit einer Absperreinrichtung, die nur bei Pumpenbetrieb öffnet, wird Schwerkraftumlauf zwischen Fläche 113 und Wärmetauscher 114 «ääkerbunden. So wird im Tauscher 114 ein Temperaturabfall des Zwischenmittels nach unten hin aufrechterhalten. Nur wenn der Temperaturmesser 115 im Oberteil des Tauschers 114 eine Zwischenmittel-Temperatur niedriger als z.B. 55° 0 meldet, wird (Steuerimpulslinie 116) die Pumpe kurzzeitig eingeschaltet. Der Brauchwassereintritt BE für die Brauchwasserbereiterfläche liegt unten, der Brauchwasservorlauf BV kommt oben aus dem Tauscher. Für das Zwischenmittel ist ein Ausdehnungsgefass 118, z.B. mit Membran und ebenfalls gut wärmegedämmt, vorgesehen. Ein Hochtemperatureintritt AS™ für eine Abwasser-Wärmetauschfläche ist oben in den Wärmetauschbehälter eingeführt, ein Niedrigtemperatureintritt AEjrm in einem mittleren Bereich des Behälters. AA symbolisiert den Abwasseraustritt. Die Wärmedämmung für diesen Anlagenbereich ergibt sich aus der Figur. Als Variante der Anlage nach Fig.5 werden in Verbindung mit dieser Figur alle Brauchwasserbereitungs- und Abwärmeverwertungsvorrichtungen beansprucht, die mit Fig. 2-4 erläutert sind. Insbesondere wird vorgeschlagen, bei einem Speicher nach Fig.5 den Zwischenmittelkreislauf wegzulassen. Die Abwärmeverwertung dient dann bevorzugt allein zur Brauchwasservorwärmung, am besten in einem Braachwasserspeicher, vgl. Fig. 2, 3» 4. Danach wird das Brauchwasser zur Vollendserwärmung in einer relativ langen Rohrleitung durch das Höchsttemperaturspeicherabteil geführt, am besten in dessen oberstem Bereich, damit diese Brauchwasserheizfläche für

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Inspektion, Wartung, Reinigung usw. möglichst zugänglich ist. Die Rohrleitung soll auch grossen Querschnitt haben, da-, mit sie wiederum einen Brauchwasserspeicher darstellt, der auch in den Betriebspausen aufgeheizt wird.

Die Darstellung der Wärmetauschflächen in Fig. 5 gibt nicht deren Verteilung in einer horizontalen Wärmespeicherschicht wieder. Vorteilhafter ist es, wie in Fig. 6 gezeigt, alle Rohrschlangen z.B. spiralförmig durch die ganze Schicht zu führen. Sie können dabei, temperaturmässig sortiert, als Strang zusammengefasst verlegt werden, was auch die beabsichtigte Nebenwirkung ergibt, dassJKollektorkreislauf und Heizungskreislauf unmittelbar, ohne das zweimalige Temperaturgefälle bei Vermittlung über den Speicher, miteinander Wärme tauschen. ZE bezeichnet für die Schicht den Zwischenmitteleintritt und ZV den Vorlauf des Zwischenmittels. Fig. 5 und 6 kann man als ungefähr im Masstab 1 : 100 gezeichnet ansehen. Die homogenste Temperaturverteilung ergibt sich im Speicher, wenn die zentralen Auslässe der in Fig. 6 gezeigten 44°-Schicht mittels Rohrleitungen mit den wiederum aussen (in der Fig. links oben) liegenden Einlassen für ZE und R in der nächsthöher temperierten Schicht verbunden werden und entsprechend für KV, KR in der nächst tieferen Schicht. Ein quadratischer oder gar kreisförmiger Grundriss und entsprechend würfeliges Volumen des Speichers verbessert entsprechend das Verhältnis Wärmeleitverluste zu Aufwand für Wärmedämmung. Im Rahmen der Erfindung und nicht auf Schüttgutspeicher beschränkt - sollen auch höher temperierte Speicherstufen von niedriger temperierten Speicherstufen umschlossen werden, entweder nur horizontal oder auch vertikal bzw. allseitig, s. die Einzelheiten in Fig. 5a bis 5c, wobei die eingetragenen Dicken der Wärmedämmung und die Temperaturangaben als bevorzugte Beispiele aufzufassen sind und Fig. 5a und b Grundriss-Schnitte darstellen, Fig. 5c dagegen einen Aufriss-Schnitt. Diese Umschliessungsanordnungen, die bei entsprechender Temperaturstufung erfindungsgemäss auch eine Temperaturstufe in mehrere Abteile aufgeteilt enthalten sollen, verringern auch bei den später beschriebenen Warmwasserspeichern und den Latent-

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speichern stark die Gehäuse-Wärmeverluste. Ganz besonders vorteilhaft sind sie "bei Latentspeichern, weil diese von vornherein Volumina aufweisen, deren Abmessungen in der Regel nicht mit den Abmessungen des sie aufnehmenden Gebäudes kollidieren, so dass man hier in der Formgebung des Speichers freier ist. Die unterste Teraperaturstufe ("38°") kann auch im Winter fast stets nachgeladen werden, sie braucht daher nur als ca. Wochenspeicher bemessen zu werden. Die Mitteltemperaturstufe ist deshalb mit ungefähr gleichem Volumen wie die Hochtemperaturstufe dargestellt, weil sie meist durch die Brauchwasser-Erhitzung, bzw.-Resterhitzung erheblich belastet ist. Pig. 5c stellt primär einen Schnitt entlang der Achse eines aus konzentrischen Kreisringen bestehenden Speichers dar. Sekundär soll sie jedoch auch als Illustration von Varianten der Pig. 5a und 5b mit Einander-Umschliessen auch in den Bodenbereichen aufgefasst werden. Pur Pig. 5a bis 5 c soll beispielsweise der Masstab 1:50 gelten und bevorzugt sollen sie Warmwasser-Tankspeicher illustrieren, die z.B.in einem Kellerraum untergebracht sind. Weitere Erläuterungen zu Pig. 5a-c finden sich im Schlussteil der Beschreibung.

Mit Pig.7 soll die Punktion eines Wechsels anhand eines nur schematisch dargestellten Wechselventils erläutert werden: Ein Ventilgehäuse 610 enthält einen Stutzen 614-, der hier einen Auslasstutζen, z.B. für den Heizungsvorlauf, darstellt, sowie z.B. vier weitere Stutzen 615, hier z.B. für die Heizungsvorläufe von vier Speicheranzapfungen. Im Ventilgehäuse sitzt ein schwenkbarer^ Ventilkörper 61.1 mit einer Umfangsnut 612 gegenüber dem einen Stutzen und einer Steuerbohrung 613 gegenüber den vier Stutzen. Durch Schwenken des Ventilkörpers kann der eine Stutzen 614· mit jeweils einem der vier Stutzen in Verbindung gebracht werden. Ein geringfügiges Lecken im Wechsel kann als Restzirkulation zum Vermeiden von Korrosion in stagnierenden Flüssigkeitsmassen erwünscht sein. - Die hier vorgeschlagenen Wechselventile kann man, was in der Regel aufwendiger ist - durch einzelne Absperrventile in den zahlreichen Speicherzu- und -Ableitungen ersetzen.

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Vorteilhafterweise kann man auch Wechsel synchronisieren, indem man die Ventilkörper auf gemeinsamer Achse anbringt.

Fig. 8 illustriert ein Ausführungsbeispiel für eine Anlage gemäss Anspruch 16. Beispiele für Latentspeichermassen sind:

Na₂SO₄ · 10H₂O (=Glauberaalz) mit Smt. 31-32⁰C

Na	₂co	3	. 1	OH₂O	Schmelzpunkt	32-36°C
Ca	(NO	₃)	2 *	4H₂O		39-42⁰C
Na		0.	> ·	5H.0		48-49⁰C

Bariumhydroxid-Oktahydratλ

Hexahydrat des Magnesia ) Schmelzpunkte zwischen 70-95 C.

Diese Massen benötigen, vgl. mit der Wärmespeicherfähigkeit von Wasser, nur ca. 1/8 von dessen Volumen und 1/5 von dessen Gewicht. Es ist daher möglich, die ganze Speicheranlage im Dachboden des zu heizenden Gebäudes unterzubringen. Anstelle der in Fig.8 gezeigten Reihung von vier Speicherabteilen wird eine solche Reihe vorteilhafterweise in der Richtung des Dachfirstverlaufs angeordnet. Bei der grossen Kompaktheit des Speichers sind die Wärmeleitwege in der Speichermasse, die insbesondere bei ganz oder weitgehend erstarrter Speichermasse von Bedeutung sind, erheblich kleiner als beim Erdschichtspeicher nach Fig.5. Andererseits sind durch die grosse Kompaktheit die Wärmestromdichten relativ grosser, womit auch die Wärmeübergangswiderstände an der zum laden und Entladen nötigen Wärmetauschfläche grosser sind. Im Beispiel nach Fig.8 wurde von ca. 5° Temperaturdifferenz zwischen Kollektorkreislauf und Speichertemperatur und zwischen Speichertemperatur und Heizungskreislauf ausgegangen. Als mittlere Schmelzpunkte der Speichermassen ergaben sich so bei vier Speicherstufen ca. 65, 54, 43 und 32⁰C. In Wirklichkeit hat man jedoch die tatsächlichen Schmelzpunkte bzw. Schmelzbereiche von Chemikalien zu berücksichtigen, welche die nötigen Anforderungen, insbes. chemische Stabilität, Korrosionseigenschaften u.a. erfüllen und ausreichend preis-

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günstig verfügbar sind; einige Beipiele wurden oben angeführt. Für den meist nötigen absolut dampfdichten Einschluss der Latentspeichermassen werden Kunststoffe, vorzugsweise in welligen Bahnen, vorgeschlagen, so dass grössere Wärmetauschoberflächen zum Lade- bzw. Entladefluid hin entstehen. Als ausreichend temperaturfester Kunststoff kommt z.B. hoch-

oder Polypropylen verzweigtes Polyäthylen/in Betracht.

Erfindungsgemäss wird auch vorgeschlagen, die meist als nachteilig angesehene erhebliche Unterkühlbarkeit mancher Latentspeichermassen zum Verringern der Wärmeleitverluste am Speichergehäuse auszunutzen. Dies ist besonders für die Höchsttemperatur-Speicherstufe interessant, die überwiegend im Hochsommer aufgeladen werden muss und erst bei Eintritt der ersten harten Kälteperiode in Benutzung genommen werden muss. Man kann eine solche Unterkühlungs-Latentspeichermasse oft auf eine Lagertemperatur nahe 0 C auskühlen lassen, ohne dass ihre Erstarrungswärme frei wird. Erst nach Impfen mit Kristallisationskernen oder bei örtlich noch tieferer Unterkühlung kommt der Erstarrungsvorgang in Gang, indem sich die Speichermasse zunächst wieder auf die Schmelz- bzw. Erstarrungstemperatur erwärmt. Ein solcher unterkühlter Latentspeicher lässt sich demnach^vorzugsweise durch scharfe örtliche Unterkühlung mittels Peltier-Elemente^"zünden" und erst mit der hierdurch eingeleiteten Gebrauchszeit beginnen im wesentlichen die Wärmeverluste durch Wärmeleitung im Speichergehäuse. Beispiele für unterkühlbare Latentspeichermassen sind:

Natriumacetat-Trihydrat, Smt ca. 58⁰C, unterkühlbar bis ca. -10°C, Erstarrungswärme ca. 48 kcal/kg; Magnesiumnitrat-Hexahydrat, Smt. ca, 90⁰C;

Natriumthiosulfat-Pentahydrat, Smt. 48-49⁰C. Der zuletzt genannte Stoff wurde oben bei normalen Latentspeichermassen schon angeführt. Dies ist kein Widerspruch, denn die gleiche Masse lässt sich, mit Kristallisationskernen versehen, ohne nennenswerte Unterkühlung zum Erstarren bringen, während sie frei von Kristallisationskernen ggfs. stark unter-

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kühlbar ist. Wenn die Unterkühlbarkeit nicht so hoch ist, um - z.B. bei Unterbringung im Dachboden - die Lagerung der Unterkühlungslatentspeichermasse ohne Einsetzen der Erstarrung zu gewährleisten, kann durch geeignete Anordnung der übrigen Speicherstufen und Abstimmung der Wärmedämmung die Gehäuseabwärme der übrigen Speicherstufen verwendet werden, um den Unterkühlungslatentspeicher auf der erforderlichen "Lagertemperatur" zu halten. Notfalls kann auch ein Entladekreislauf der niedrigsten Speicherstufe hierfür herangezogen werden. Nach diesen Erläuterungen der stofflichen Grundlagen kann Fig.8 kommentiert werden: Die durch Temperaturangaben 65°, 54°, 43° und 32° bezeichneten vier Speicherabteile werden in Wirklichkeit verschieden gross sein. Vor- und Rückläufe der Wärmetauschkanäle für den Heizungskreislauf durch die Speicherstufen bzw. -abteile sind zusammengefasst mit Hz bezeichnet. Die Wärmetauschflächen zum Laden des Speichers erklären sich durch ihre Verbindung mit dem Kollektorvorlaufwechsel KVW und Kollektorrücklaufwechsel KRW. Für den Kollektorkreislauf ist auch eine Umwälzpumpe Pg. gezeigt und ein in die schräge Dachfläche integrierter Kollektor ist wie in Fig.1 mit 2 bezeichnet. Die Wechsel für das Schalten der Heizung auf die jeweilige Speicherstufe sind nicht gezeigt. Bei der gezeigten Anordnung des Speichers im Dachboden liegt die Wärmequelle für die Heizung über den wärmeverbrauchenden Heizkörpern. Unter den Speicherabteilen wird vorteilhafterweise ein belüfteter Spalt vorgesehen, damit im Hochsommer nicht durch die Gehäuse-Abwärme die Temperatur der Decke des darunterliegenden Raums angehoben wird. Andererseits sollen solche Belüftungszwischenräume für das Winterhalbjahr verschliessbar sein, weil dann der Abwärme-Effekt willkommen ist. Für die höchste Speicherstufe, die vorzugsweise mit Unterkühlungs-LatentSpeichermasse arbeiten soll, ist bevorzugt nur eine Wärmetauschfläche vorgesehen, die im Hochsommer für das Laden, im Winter für das En-fLaden der Speicherstufe benutzt wird. Auch in der 54°-Stufe können ggfs. die beiden dargestellten Heizflächen zu einer Heizfläche zusammenfallen. Für diey&och tieferer Temperatur arbeitenden Speicherstufen ist diese Vereinfachung weniger attraktiv, weil für diese Stufen

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die Zeiten häufiger sind, in denen im Kollektor Wärme für eine solche Stufe anfällt und gleichzeitig dieselbe Stufe für die Heizung benötigt wird.

Pur die Brauchwasserbereitung wird zu Pig.8 bevorzugt eine Vorwärmung des Kaltwassers allein durch Abwärme, entsprechend den in Verbindung mit Pig. 2-4 entwickelten Lehren_;vorgeschlagen. Man denke sich den Abwärme-Kaltwasserspeichervorwärmer im Keller des Gebäudes nach Pig.8. Das vorgewärmte Wasser tritt über eine entsprechend gut wärmegedämmte Leitung bei BE« in einen Speichererhitzerbehälter 423 ein, der in Wärmetausch mit der Speichermasse der 54*-Stufe steht, vorzugsweise indem der Mantel des Behälters 423 sich durch diese Stufe erstreckt. BV kennzeichnet den Brauchwasservorlauf.

Auch für die vorzusehende Possilbrennstoff-Zusatzheizung ist nach Pig.8 nicht unbedingt eine eigene Wärmetauschfläche in Speicherstufen nötig. Es wird vorgeschlagen, während Stillstandszeiten des Kollektorkreislaufs in diesem den Kollektor kurzzuschliessen, vgl. Kurzschlussleitung KL, und die Zusatzheizung in diesem Kurzschlussweg einwirken zu lassen. Auf diese Weise kann mittels der Kollektorumwälzpumpe P, die 65°-Speicherstufe oder auch die 54°-Speicherstufe - z.B. nachts, wenn die betreffende Stufe für die Heizung nicht benötigt wird - nachgeladen werden. Auch untertags kann nachgeladen werden, indem während die 65°-Stufe durch die Heizung in Anspruch genommen wird die 54°-S.tufe nachgeladen wird und umgekehrt. In besonders harten Kälteperioden kann untertags mit der 65°-Stufe geheizt werden, während die 54°-Stufe nachgeladen wird. Nachts wird mit der 54°-Stufe weitergeheizt und die 65°-Stufe nachgeladen. Diese Arbeitsweise wird verallgemeinert auch für andere Anlagen als nach Pig.8 vorgeschlagen. In Pig.9 ist beispielsweise, und unter Verwendung von in der Heizungstechnik üblichen Symbolen_;die Verknüpfung erfindungsgemässer Speicher, insbesondere dem nach Pig.8, mit dem Heizungskreislauf gezeigt. Es sei die 54°-Stufe des Speichers an den Heizungsvorlauf und -rücklauf R angeschlossen. Das Wasser komme mit z.B. 51⁰C aus dem Vorlaufwechsel und trete ungemischt, d.h. mit 51°, mit Hilfe der Heizungsumwälzpumpe P

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in den Heizungsvorlauf. In Heizkörpern 31 kühle sich das Wasser um 7° ab, d.h. auf 44°. Mit dieser Temperatur strömt das Wasser über den Rücklaufwechsel RW in die 54°-Speicherstufe zurück und wird dort wieder auf 51° erwärmt. Das Umschalten der Heizungsvor- und -rücklaufwechsel erfolgt beispielsweise durch ein Zentrelsteuergerät Z, das primär von einem Witterungsfühler W beeinflusst werde. Als Hilfsgrössen können die Temperaturen des Vor- und Rücklaufs eingegeben werden. Zusätzlich, und nicht unbedingt als Regelfall anzusehen (vgl. die nachfolgenden Ausführungen über die Heizungsanlage), ist ein bei konventionellen Heizungsanlagen üblicher Motormischer M für Rücklaufbeimischung vorgesehen, der von einem Raumtemperaturfühler T beeinflusst werde und der eine Peineinstellung der Heizungsvorlauftemperatur ermöglicht. Die Stellung des Stellglieds im Motormischer kann auch als Signal verwendet werden (in Fig.8 nicht als Impulslinie gezeigt), um mittels des Zentralsteuergeräts Z die Wechsel auf eine höhere oder tiefere Stufe umzuschalten. Je nach (Druck-)höhenverhältnissen und Anordnung der Umwälzpumpe P ist ggfs. eine Mischpumpe MP zusätzlich nötig.

Mit Pig. 10 sollen besonders die Lehren der Ansprüche 2.0 bis 23 an einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel illustriert werden. In dieser Figur ist nur ein Speicherabteil veranschaulicht, durch das die zwischen dem Wechsel KViV und dem Wechsel KRW geschaltete Wärmetauschfläche verläuft. Die gestrichelt gezeigte, zwischen (Heizungs)rücklaufwechsel RW und

VW

(Heizungs-)VorlaufwechselYgeschaltete Wärmetauschfläche kann im selben Speicherabteil vorgesehen sein, muss es aber nicht, man kann sie sich in Pig.8 in dem hinter dem dargestellten Speicherabteil liegenden Speicherabteil als einzige darin verlaufende Wärmetauschfläche denken. Heizungs- und Kollektorkreislauf seien mit Luft betrieben, entsprechend sind P_K und P in Pig.10 Gebläse. Der Kollektor 2 ist hier bevorzugt im unteren Teil des Schrägdachs angeordnet, so dass sich kurze Wege und kleine Schwerkraft-Druckdifferenzen für die Umwälzung ergeben. Im Rahmen des allgemeinen Erfindungs-

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gedankens sind sämtliche in der Beschreibung und in -d-»»· allen Figuren der Zeichnung offenbarten Merkmale erfindungswesentlich. Die Kombination mit einer Decken-Luftbeheizung ergibt nicht nur niedrige nötige Heizungsvorlauftemperaturen sondern eine Anlage der kurzen Leitungswege, wie dies bei dem für Luft viel grösseren Umwälzleistungsbedarf als für Wasser besonders erwünscht ist. Dafür bringt Luft als Arbeitsfluid keine Prostschutzprobleme mit sich. Zusätzlich zur Deckenheizfläche PD kann eine Pussbodenheizfläche Pj? vorgesehen sein und mit I ist ein Induktionsgerät symbolisiert, wie es bei Klimaanlagen üblich ist. Die bei Benutzung von Induktionageräten neben einer Luftrückführung LR vorzusehende Zuluft wird nach Möglichkeit aus dem Dachboden entnommen um die Gehäuse-Abwärme des dort angeordneten Speichers auszunutzen. Die bei der Sonnenwärmeheizung wirtschaftliche hohe Gebäude-Wärmedämmung wird oft nur erreicht, wenn nicht nur die Transmissionsverluste sondern auch die Lüftungsverluste des Gebäudes erheblich verringert werden. Daher wird (in Pig.10 nicht dargestellt) ein Abluft-Zuluft-'.Värmetauscher vorgeschlagen, der im gegebenen Beispiel und bei Anlagen gemäss Ansprüchen 2.0 bis 23- besonders gut in die Gesamtanlage integriert werden kann. Zur Erfindung gehört auch, dass in sommerlichen Hitzezeiten mittels der heizungsumwälzpumpe (in Pig.10 Gebläse P) nachts die von der Umgebung angebotenen niedrigeren Temperaturen, z.B. mittels 100 $ Zuluft und unter Benutzung der Kurzschlussleitung KL nach Pig.10, in die Raumumschliessungen eingebracht und dort für die Tageszeit gespeichert werden. Dies geschieht besonders wirksam durch das Führen der kühlen Hachtluft durch die Plächenheizbereiche PD und PP, jedoch auch mittels Kühlen der ganzen Räume mit Hilfe der Induktionsgeräte I.

Zu Pig.8 wird noch ergänzt, dass in der 65°-Unterkühlungslatentspeicherstufe ein oder mehrere "Pakete" 65a abgeteilt sein können, die jedes für sich "gezündet" werden können, und zwar auch vor Inbetriebnahme der Höchsttemperaturstufe.

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Diese Pakete können, wenn sie entsprechend nahe der nächst-r tieferen Speicherstufe angeordnet sind, zum Aufladen dieser Speicherstufe mittels Wärmeleitung dienen. Mit Fig.8 sind folgende erfindungsgemässe Auslegungsprinzipien illustriert: Brauchwassererhitzung durch Jahresspeicher-Stufe mit so niedriger Wärmetausch-Temperaturdifferenz, dass die höchste Speicherstufe nicht zur Brauchwassererhitzung benötigt wird. Die höchste Speicherstufe wird ganz oder zu einem wesentlichen Teil als Unterkühlungs-Latehtspeicher ausgeführt, der im Hochsommer geladen wird und ausgekühlt verlustlos Wärme speichert bis zu dem Zeitpunkt in der kalten Jahreszeit, an dem zum erstenmal eine Heizungsvorlauftemperatur benötigt wird, die von der zweithöchsten Speicherstufe nicht bereitgestellt werden kann. Diese Auslegungsprinzipien gelten nicht nur für Anlagen, bei denen die neben der höchsten Speicherstufe vorhandenen Stufen als Latentsp/eicher ausgebildet sind (Fig.8), sondern für alle Typen von Speichern für diese niedrigeren Stufen.

Wenn bei Unterkühlungs-Latentspeichern zum Aufrechterhalten der Unterkühlung der Schmelze erforderlich ist, diese vor Erschütterungen zu schützen, wird erfindungsgemäss empfohlen_f den Latentspeicher erschütterungsgedämmt aufzulagern und auch die Leitungsanschlüsse, bzw. entsprechende Leitungsstücke, schlngungsdämmend auszuführen. Zu den Latentspeichern ist auch noch zu ergänzen, dass für Latentspeicherstufen, mit dem wesentlichen Schmelz- bzw. Haltepunkt richtig im Arbeitstemperaturbereich der Stufe, der Anfahr- oder Hochfahrwärmeaufwand anteilig wesentlich kleiner ist als z.B. für einen Erdspeicher oder einen Flüssigkeitsspeicher. Bei letzteren muss - ein Arbeitstemperaturbereich zwischen 65 und 55 C und konstante spezifische Wärme über der Temperatur vorausgesetzt zunächst einmal die Masse von z.B. 15°C auf 55⁰C erwärmt werden. Das benötigt eine viermal so grosse Wärmemenge als sie später im Arbeitsspiel zwischen 55° und 65° eingespeichert und wieder abgegeben wird. Bei LatentSpeichermassen ist zwar zum Aufwärmen bis zum Schmelzpunkt auch die fühlbare Wärme

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aufzubringen. Im Arbeitsspiel wird jedoch die vielfach grössere Latentwärmetönung um einen Schmelzpunkt "bzw. Haltepunkt benutzt.

Zu den mit Luft beheizten Flächenheizflächen ist zu ergänzen, das8 die Luft nicht unbedingt in relativ aufwendigen Deckenoder Fussboden-Heizrohrschlangen geführt werden muss. Erfindungsgemäss kann sie auch einfach durch die Hohlräume von. Hohldecken, Spalt zwischen Tragdecke und darunter gehängter Sichtdecke und dgl., geleitet werden.

Die Verwirklichung der Erfindung bei Speichern, die mit Warmwasser als Speichermittel arbeiten, wird anhand von Fig.11 und den folgenden Figuren erläutert. Zahlreiche der im folgenden angeführten Einzelheiten können jedoch auch bei offenen Varianten der Warmwasserspeicher, sog. Tankspeichern, und selbst bei anderen Speichertypen vorteilhaft Anwendung finden.

Um eine Vorstellung von der Grosse der Speicheranlage zu geben

sei erwähnt, dass, für ein Einfamilienhaus von ca. 120m Wohnfläche, das mehrfach besser wärmegedämmt ist als DIN 4108 entspricht, für einen nur mit Warmwasser arbeitenden Jahresspeicher ein Volumen zwischen etwa 30-ßOm nötig ist. Mit der schematischen Darstellung in Fig.11 soll solch ein Speicher, als Verdränger-Schichtspeicher ausgeführt, näher erläutert werden. Beispielsweise sind vier Speicherstufen vorgesehen, die durch die eingeschriebenen Temperaturangaben 70°, 55°, 4-0°, 25° C charakterisiert seien. Die Höchsttemperatur, hier 70° C, kann - je nach den Randbedingungen der Auslegungsrechnung - auch höher oder niedriger sein. Im betrachteten Beispiel steht für den Wärmeverbrauch der Temperaturbereich zwischen 70° und 25° C zur Verfügung. Mit der gewünschten Temperatur zum Wärmeverbrauch entnommenes Wasser geht mit seiner Restwärme nicht verloren, sondern wird, weil das Speichermassenvolumen im Verdrängerspeicher konstant gehalten wird, in den Speicher wieder zurückgeleitet und zwar erfindungsgemäss an die möglichst temperaturrichtige Stelle des Speichers. Die zur Charakterisierung der vier Stufen eingeschriebenen Temperaturen bedeuten nicht, dass diese konstant

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oder in konstantem Verhältnis zueinander bleiben müssen. Vielmehr steigt bei Wärmeentnahme der "Kaltwasseranteil" des Gesamtspeichers und die niedrigen Temperaturen verschieben sich im Speicher nach oben. Beim Laden des Speichers durch im Kollektor erwärmtes Wasser ist es umgekehrt.

Das mit Wärmedämmung 148 versehene Speichergehäuse 147 hat z.B. an der tiefsten Stelle einen Anschluss 160 für das unterste mit Meinem Volumen ausgeführte Speicherabteil. Dieser Anschluss kann dem Rücklauf von Heizungswasser sowie der Versorgung des Kollektors mit zu erwärmendem Wasser dienen. Durch mindestens eine AusgleichsÖffnung 150 in der wärmedämmenden Zwischenwand 149 ist daa unterste Abteil mit dem nächsten Soeicherabteil verbunden. Für den Heizungsvorlauf ist eine Entnahme 161 am oberen Ende des Speicherabteils vorgesehen und zum Aufnehmen von aufgewärmtem Kollektor-(Vorlauf-) Wasser dient ein Einlass^m Mittelbereich dieses Speicherabteils. In Fig. 11 sind in den verschiedenen Speicherabteilen verschiedene Höhenanordnungen für die Rohrstutzen gezeigt. Die Höhenanordnung hängt von dem regeltechnischen Konzept für den Kollektorkreislauf und den Heizungskreislauf ab. Sorgt man durch Regelung z.B. dafür, dass der Kollektorvorlauf immer die obere Grenztemperatur einer Speicherstufe aufweist, kann man ihn auch am oberen Ende der Speicherstufen einführen, wie dies Fig.11 für die 55°-Stufe ungefähr zeigt. Bei schwankender Kollektorvorlauftemperatur, wie dies meist der Fall sein wird, ist es günstiger, in der Mitte einer Speicherstufe einzuführen, damit "zu kaltes" Wasser nach dem Einführen absinken kann, "zu warmes" dagegen aufsteigen. Analoges gilt für das Heizwasser, insbesondere dessen Rückführung in den Speicher.

In der 55°-Stufe, d.h. der zweithöchsten Stufe, ist wieder die Brauchwasser-Fertigerhitzung vorgesehen, so dass wieder die höchste Stufe hiervon entlastet ist. Fig.11 gibt aus diesem Grund für die zweithöchste Stufe, weil sie durch die Brauchwassererhitzung erheblich belastet wird, ein ebenso

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grosses Volumen an wie für die höchste Stufe. Es ist wieder Speicher-Wärmetausch vorgesehen, dh. die Pausenzeiten zwischen den Zapfzeiten werden für den Wärmetausch zwischen der 55°-Stufe und dem Brauchwasser im Speicherwärmetauschbehälter ausgenutzt. In der Hegel ist Brauchwasser verfügbar, das wenig unter 55° C Temperatur aufweist. Das Kaltwasser soll vorzugsweise wieder in einem Abwärme-Brauchwasser-Speicherwärmetauscher vorgewärmt werden bevor es zum Brauchwassereintritt BEp am Speicher gelangt. Ein an diesen Eintritt anschliessendes Tauchrohr 425 sorgt dafür, dass eintretendes Wasser nicht im Kurzschluss zum Brauchwasservorlauf BV gelangt. Durch die Abstützung 424 wird die Befestigung 426 des Behälters 423 am Speicher..?ehäuse 147 entlastet, da wegen der Temperaturdehnungen eine einseitige Befestigung vorgesehen ist. Die Wechsel VW, RW, KW, KRW sind schon in früheren Figuren erklärt worden. Für den Heizungsrücklauf ist jedoch noch ein zweiter oder weiterer Wechsel RWp angedeutet. Mit diesem kann Gruppenregelung oder dgl. berücksichtigt werden; Heizungsrücklaufwasser mit erheblich anderer Temperatur als das zum Wechsel RW geleitete wird für sich gesammelt und entsprechend seiner Temperatur über den zweiten oder weiteren Wechsel möglichst temperaturrichtig in den Speicher geleitet.

Wegen der Grosse der Warmwasserspeicher kann Fig.11 oft nur dem Prinzip nach gelten. In Wirklichkeit ist eine Unterteilung in mehrere Behälter nötig, wie dies z.B. Fig. 12 bis 14 zeigen. Auch bei Nebeneinander - statt Übereinanderanordnung der einzelnen Speicherabteile kann jedoch das Verdrängerspeicher-Prinzip angewandt werden. Dies ist in Fig. 12Vnrit der nur zwischen dem 55°- und dem 70°-Behälter gezeigten Ausgleichsleitung 151 gezeigt, die ihrer Funktion nach der Ausgleichsöffnung«» 150 entspricht. Am höchsten Punkt eines jeden nebeneinander angeordneten Speicherabteils wird bevorzugt eine Entlüftung EV, insbesondere ein automatisches Sicherheits-Entlüftungsventil, vorgesehen, das vorteilhafterweise auch am höchsten Punkt der steigend verlegten Ausgleichsleitungen angeordnet werden kann. Oft ist es jedoch vorteilhafter, wenn die Ausgleichsleitungen seitlich am Gehäuseoberteil ansetzen

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und die Entlüftung allein dem höchsten Punkt des Gehäuseinneren vorbehalten wird. Fig. 12 zeigt in zwei Aufrissen und Fig. 13 im zugehörigen Grundriss eine im Keller eines Hauses angeordnete Speicheranlage. Um hinsichtlich der Abmessungen eine Vorstellung zu geben, wird Fig. 12 und 13 ein Masstab von ungefähr 1 : lOOzugrundegelegt. Demnach ist ein Kellerraum von ca. 4m lichter Höhe vorgesehen. Hier sei eingefügt, dass die beschriebenen Anlagenkomponenten auch in Anlagen, die nicht dem eingereichten Hauptanspruch entsprechen, von grosserc Vorteil sind. Daher wird für sie Elementenschutz beantragt. Dabei sind neben der gesamten Beschreibung auch die gesamte Zeichnung, auch die durch die einzelnen Figuren veranschaulichten Proportionen und Abmessungen, erfindungswesentlich. Der 7O°- und der 55°-Behälter umfassen je ca. 16 nr mit einem lichten Behälterdurchmesser von ca. 3 m und einer mittleren Höhe der kreiszylindrischen Behälter von ca. 2,^3 m. Der Kellerboden ist mit 11Oa bezeichnet, mit 106 die Aussenwände des Gebäudes und mit 116 eine tragende Mittelwand. Anhand einer Trennwand 117 ist gezeigt, dass ein kühl bleibender Kellerbereich 118 bei der Hausgrundfläche von ca. 10mx 12m = 120m verbleibt. Bei der Anordnung der (vier) Speicherbehälter ist einerseits durch Aneinanderstossen der Wärmedämmung auf kleinen Gehäuse-Wärmeverlust hingearbeitet, andererseits auf gute Zugänglichkeit für Inspektion, Wartung usw. Letzteres gilt besonders für den Behälter, der - als zweithöchstes Abteil - einen Brauchwasserberelter-Fertigerhitzer (423) enthält. Die Ausgleichsleitungen 151 erlauben die Anbringung von Absperrorganen 152, die gegen unbeabsichtigtes Schliessen gesichert sind. Dies erlaubt für den Fall, dass eine Reparatur an der Speicheranlage nicht zu umgehen ist,das völlige oder teilweise Entleeren eines einzelnen Behälters.

In Fig. 12-13 ist für das 40°-Abteil ein Behälter von

3 «k^

9,9 nr mit ca. 2,4 m lichtem Durchmesser und ¹^,2 m Höhe gezeigt. Der 25°-Behälter hat die gleiche mittlere lichte Höh und einen lichten Durchmesser von"12,2 m. Ea wurden stehende

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kreiszylindrische Behälter gewählt, weil diese, mit einem gewölbten Deckelbereich, am sichersten eine einwandfreie Entlüftung zulassen, was aus Gründen der Betriebssicherheit und des Korrosionsschutzes wichtig sein kann. Wenn für ausreichende Entlüftung gesorgt wird, können auch liegende Behälter mit verschiedenen Querschnitten, z.B. hochgestelltes Rechteck mit Halbkreisbogen oben und unten, vorteilhaft sein. Die Behälter können aus Stahl, z.B. kellergeschweisst, hergestellt sein. Erfindungsgemäss sind jedoch auch Behälter aus Kunststoff, insbesondere faserverstärkt, vorgesehen, z.B. weil bei Kunststoff die bei Schichtspeichern schädliche Wärmeleitung längs der Behälterwand kleiner ist. Soweit Polyester-der Temperaturbeanspruchung nicht gewachsen ist, wird auch Polyäthylen, insbesondere hochverzweigt, vorgeschlagen. Wenn die vorzugsweise runden Behälter liegend angeordnet werden und mehr als ein Speicherabteil in einem Behälter vorgesehen ist, können die wärmedämmenden Zwischenwände (149 in Pig..11) auch vertikal verlaufen. Bei Kunststoffbehältern, nach Möglichkeit aber auch bei anderen, sollen insbesondere auch die Rohrleitun^sanschlusstutzen aus Kunststoff bestehen, um damit die Wärmeleitung vom Speicher nach aussen durch diese Rohrstutzen zu verringern. Die Behälter können wie Heizölbehälter neben dem Gebäude im Baugrund angeordnet werden. Dabei sind, wegen der höheren Temperaturen und der nötigen Wärmedämmung, die beim Bau von Fernheizleitungen gewonnenen Erfahrungen zu verwerten. Mindestens der Behälter, der eine Brauchwasser-(Fertig-)Erhitzung enthält, sollte/an einen Kellerraum anstossen und über ein "Fenster" in der Kelleraussenwand vom Keller her teilweise zugänglich sein. Dabei ist oft ein Zwischenmittel-Mantel (vgl. Pig.2, 3) um den Brauchwasser-Fertigerhitzer vorteilhaft, so dass zu dessen Demontage nur das fcwischenmittel und nicht der Inhalt des betreffenden Speicherabteils abgelassen werden muss.

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Bei der Grosse der benötigten Speichervolumina wird erfindungsgemäss auch vorgeschlagen, den Speicher bauwerksmässig, dh. bevorzugt mit kubischen Kammern, ähnlich einem Swimmingpool mit oder ohne freje Oberfläche in oder neben einem Gebäude, bevorzugt in dessen Keller, aufzubauen, vgl. Pig.14 und 15. In Pig. 14 ist im Grundriss ein Beispiel gezeigt, bei dem die Speicherabteile unter den bei Heizungsanlagen üblichen Druckhohen stehen, oder an ihrem oberen Ende direkt oder indirekt mit der Atmosphäre kommunizieren. Man kann sich diese Anordnung im Keller, z.B. eines Bungalows denken. Pur den Betrieb als Stufenspeicher sind zwischen der 70°- und der 55°-Stufe Ausgleichsöffnungen 150 angedeutet, die bevorzugt in mittlerer Höhe der Speicherabteile vorzusehen sind. Noch vorteilhafter sind Ausgleichsleitungen, die wie in Pig.12-13 mit 151 gezeigt, das obere Ende eines Behälters mit dem unteren .rinde des anderen Behälters verbinden. Die Anordnung der Stufen sucht wieder einerseits die Gehäusewärmeverluste zu verringern, andererseits die Zugänglichkeit zu wahren und übermässige Stützweiten für die Kellerdecke zu vermeiden. So ist in der tragenden Kittelwand 116 eine Lücke 170 mit dturz vorgesehen, welche die Demontage des Brauchv/asser-Pertigerhitzers 423 erlaubt. Auch hier ist ggfs. der Aufwand für Zwischenmittel-tfärmetausch zum Brauchwasser-Pertigerhitzer gerechtfertigt. Die 55°-Stufe ist mit der 40°-Stufe und diese mit der 25 -Stufe durch Ausgleichsleitungen verbunden, so dass eine Schaltung wie in Pig.11 entsteht. Die Dicke der 7/ärmedämmung 148 wird entsprechend den auftretenden Temperaturdifferenzen gestuft. .Nach Möglichkeit soll die Dämmschicht innerhalb der tragenden Schicht, die z.B. Stahlbeton sein kann, angeordnet werden, weil dies auch die geringste Wärmeleitung in der Ebene der Behälterwandung ergibt. Die i7ärmedämmung ist dann innen mit einer warmwasserfesten Schicht zu versehen. Hierzu kommen besonders die oben angeführten Kunststoffe zur Verwendung. Allgemein kommen diejenigen Kunststoffe in Betracht, die sich als Werkstoff für Kunststoff-Heizkörper bereits bewährt haben, insbesondere wenn si.e sich baustellenmässig zuverlässig dicht schweissen lassen. X)ie Wärmedämmschicht kann ggfs. auch nur über tragende Vorsprünge 148a (Pig.15) die warmwasserfeste Schicht stützen und/

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r gebildete

an der tragenden Schicht aufliegen, so dass der"ge Zwischenraum 148b belüftet werden kann. Auf diese Weise lässt sich eine Temperaturbeanspruchung der tragenden Speicherschicht völlig vermeiden, u. die V/ arme dämmschicht trockenhalten. Die Länge t der Speicheranlage nach Pig.14 sei z.B. 12,5 m» die Breite b ca. 3,5m, dh. Fig.14 liegt ein Masstab von ungefähr 1 : 100 zugrunde. Die einzelnen Speicherabteile sind bevorzugt angenähert würfelig.

In Fig.16 sind, überwiegend schematisch, Beispiele für "offene" Speicher, im folgenden Tankspeicher genannt, vorzugsweise in bauwerksmässiger Ausführung, anhand dreier, nur der Illustration wegen verschieden ausgeführter Speicherabteile gezeigt. Die Speicherabteile können, bzw. sollen, verdrängungsmässig gemäss den Lehren' der vorhergehenden Ausführungen geschaltet sein, was durch die für Ausgleichsleitungen 151 stehenden Ausgleichsöffnungen 150 symbolisiert sei. Die linke Kammer weist eine schwimmende 7/ärmedämm-Abdeckung 148c auf, die ggfs. für gute Entlüftung innen konisch oder pyramidenförmig gestaltet ist und ggfs. eine Entlüftung EÖ enthält. Die Maximal-tfasserstandshaltung erfolgt über ein bodennah angesetztes Steigrohr 148e, so dass erfindungsgemäss bei Überlauf nur das relativ kühlste Wasser verlorengeht. In der mittleren Kammer ist ein Membranausdehnungsgefass 118 mit Entlüftungsventil am oberen i Kanmerende gezeigt und mit dem Brauchwasser-Speicherwärmetauschbehälter 423 auch der Einbau eines Brauchwasser-(Fertig-J Erhitzers angedeutet. Bei der rechten Kammer ist die Pegelhaltung und Entlüftung nur zeichnerisch angedeutet, sie kann aus einer Kombination der in der linken und der mittleren Kammer gezeigten Hassnahmen bestehen, -insbesondere kann auch eine schwimmende Abdeckung 148d vorgesehen sein.

Für die offenen Speicher (Anspruch 26) ist charakteristisch, dass sie wegen des als mindestens teilweise höherliegend vorauszusetzenden Heizungs- bzw. Kollektorkreislaufs nicht unmittelbar mit diesen Kreisläufen kommunizieren können.

Eine Möglichkeit, diesem Sachverhalt gerecht zu werden, ist die Anordnung einer oder mehrerer Wärmetauschflächen W in

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jedem Speicherabteil, die zum Trennwand-Wärmetausch mit dem Heizungskreislauf und/oder dem Kollektorkreislauf dienen. Die Verbindung mit diesen Kreisläufen ist durch die über die Anschlüsse der mittleren Kammer gezeichneten Wechsel VW (KRW) und RW (KVW) angedeutet. Von diesen Wechseln abgesehen, entspricht der zugehörige Heizungskreislauf einem konventionellen Heizungskreislauf, bei dem die rauchgasbespülte Heizfläche des Heizkessels durch die speicherwasserbespülte Wärmetauschfläche W ersetzt ist.

Erfindungsgemäss wird jedoch besonders vorgesehen, trotz des Druckunterschieds zwischen Speichern und Kreisläufen mit dem kleinere Temperaturdifferenzen erfordernden Mischwärmetausch zu arbeiten und im Heizungsrücklauf bzw. Kollektorvorlauf gesteuerte Absperr- bzw. Drosselvorrichtungen 180 vorzusehen, welche die Druckhaltung in den Kreisläufen übernehmen und deren Leerlaufen verhindern. Dies kann auch durch Zusammenschalten eines Drosselventils und eines Absperrventils geschehen. Pur den Kollektorkreislauf ist allerdings ein gesteuertes Leerlaufenlassen ein vorteilhaftes Mittel, nicht nur in Kälteperioden ein Einfrieren zu vermeiden, sondern auch in weniger kalten Perioden, bei abgestelltem Kollektorkreislauf, den Wärmeverlust des Kollektors - wegen des Auskühlens seiner Wasserfüllung — herabzusetzen. Vorteilhafterweise wird hierfür im bzw. am Speicher eine Pegelschwankung eingeplant, durch die das Flüssigkeitsvolumen des Kollektorkreislaufs bei dessen Entleerung aufgenommen werden kann.

Das Organ 180 wird insbesondere für den Heizungskreislauf ggfs. vorteilhaft durch ein entsprechend bemessenes Überlauf rohr ersetzt. Wenn die Ersparnis an Umwälzenergie dies rechtfertigt, insbesondere die Anlage entsprechend gross ist, sollen erfindungsgemäss - statt vor der Einführung in den Speicher einfach zu drosseln - vom Heizungsrücklauf bzw. vom Kollektorvorlauf angetriebene Druckrückgewinn-Turbinen T in den Antrieb (M) der Umwälzpumpen P ein-

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geschaltet werden. Erfindungsgemässe Wechsel VW, KRW, RW, KVW sind zwischen Umwälzpumpe P und Speicherabteil, bzw. Überlauforgan 180 und Speicherabteil, zu denken. Nach einer erfindungsgemässen Ausgestaltung soll die niedrigste Speicher-Temperaturstufe in Tankspeicherausführung mit einem gegebenenfalls überdachten SwimntLng-Pool kombiniert werden, bzw. diese Stufe dient ganz oder überwiegend nur noch als Swimming-Pool, dh. sie verwertet die Niedrigtemperatur-(Ab-)Wärme der Gesamtanlage. Dabei ist es meist vorteilhafter, diese Stufe aus dem Verdränger-System herauszunehmen, was bedeutet, dass Schwimmbad-Wasser nicht in eine höhere Speicherstufe eingelassen wird.

Die Zusammenschaltung von Tankspeicherabteilen zu einem beispielsweise dreistufigen Verdrängerspeicher wird auch durch Fig. 17 veranschaulicht. Die Bezugszeichen und Begriffe entsprechen denen in Fig. 11 - 16. Durch vorzugsweise ausserhalb der Gehäuse verlaufende, aber gut wärmegedämmte Ausgleichsleitungen 151 ist jeweils das obere Ende einer Stufe mit dem unteren Ende der temperaturmässig nächsthöheren Stufe verbunden. Wenn z.B. aus der Entnahme 166 der höchsten Stufe HS Wasser als Vorlauf für die Zentralheizung entnommen wird und der Heizungsrücklauf über den Anschluss 163 der Mittelstufe MS zurückgeführt wird, tritt zwischen Mittel- und Oberstufe ein Niveauunterschied auf, der eine der Heizungsvorlaufmenge = Heizungsrücklaufmenge gleiche Wassermenge durch die Ausgleichsleitung 151 vom oberen Ende der Mittelstufe zum unteren Ende der Oberstufe strömen lässt. Mit 164 ist die Entnahme der Mittelstufe und mit 165 ein (Einla8S-)A&schluss für die Oberstufe bezeichnet. Analog zum Mittig-Einlass 162 der Unterstufe US können auch in den anderen Stufen Mittig-Einlässe (nicht gezeichnet) angeordnet werden, um der in den Tank eingelassenen Flüssigkeit eine gewisse "Temperaturwahl", dh. strömung nach oben oder unten, zu ermöglichen. Diese Temperaturwahl wird vorteilhafterweise durch eine erfindungs-

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wesentliche "Selbstsuchvorrichtung" 167 unterstützt, die aus z.B. sich verengenden Kanälen mit Austrittsöffnungen über einen weiten Höhenbereich besteht, die bevorzugt mit Rückschlagklappen 168 oder dgl. versehen sind, um die Mischverluste in dem selbsttätigen Austrittswahlvorgang herabzusetzen, der durch das Zusammenspiel von Strömungsdruckverlust in den z.B. sich verengenden.Kanälen mit Thermosiphon- Druckunterschieden entsteht. Die unteren Anschlüsse 163 und 165 können auch gegebenenfalls mit den unteren Anschlüssen der Ausgleichsrohre 151 zusammengefasst werden.

Fig. 17 zeigt auch eine mehrstufige Brauchwassererhitzung, indem weitere Speicher-tfärmetauschbehälter 423a, 423b in den anderen Speicherstufen vorgesehen sind. Zusätzlich kann wiederum ein Abwasser-Brauchwasser-Wärmetauscher zur Vorwärmung vorgeschaltet sein. Es liegt auch im Eahmen der Erfindung, alle oder einzelne der Behälter 423 mittig oder verhältnismässig tief in den Speicherabteilen anzuordnen, um in deren oberen Bereich lange die höhere Temperatur zu erhalten. Besonders vorteilhafte Schaltungen der Behälter werden im Anschnitt angegeben, in dem die "Wanderansteuerung¹¹ dargelegt wird. Nach Pig. 17 sind wieder schwimmende Wärmedämm-Abdeckungen 148d vorgesehen, die auch in der Art von Pos. 148c, Fig. 16, ausgebildet sein können. Statt wie in Fig. 17 nebeneinander, sind in Fig. 17a, 17b drei Verdrängerspeicherstufen vorteilhafterweise übereinander angeordnet, wobei die Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren gelten und Fig. 17a einen Aufrissschnitt und Fig. 17b einen über den Öffnungen 150a verlaufenden Horizontalschnitt darstellt, und Fig. 17a,b primär einen (offenen) Tankspeicher darstellen sollen, vgl. die mit BÖ angedeutete Entlüftung des obersten Speicherabteils, das mit einer schräg zur x-ntlüf-

, . , . , - -_ . , . , ^. .. -dämmenden tung hin ansteigenden Decke versehen ist. Die warmexjäjgja Zwischenwände sind gleichfalls für zuverlässige Entlüftung ausgestattet. Die obere Zwischenwand 149 ist hierzu zur Mitte

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5 r

hin ansteigend ausgebildet, wobei die Ausgleichsöffnung 150b als Schlitz vorgesehen ist, der sich über die volle lichte Breite des Speichers erstreckt und zugleich eine Entlüftungsöffnung für das mittlere Speicherabteil darstellt. Als Variante ist die untere Zwischenwand mit zwei solchen mit einem Ausgleichsschlitz (150a) versehenen Anstiegen gezeigt. In der Wirklichkeit werden in der Regel die Decke und die Zwischenwände in der gleichen Weise ansteigend ausgeführt. Die lichte Höhe h des unteren und des mittleren Speicherabteils sei z.B. 1m, die mittlere Höhe der Hochtemperaturstufe 2m. Wenn man einen Masstab von ca. 1 : 100 zugrundelegt, ergibt sich für US und MS mit 3m · 1o,5m = 31,5 m je ein Volumen von 31»5 m und für die oberste Stufe eines von 63m . Mit der Aussenbreite b = 4m und der Länge von 11,5m ist ein Speicherformat erzielt, das meist mit tragenden Kellerwänden bzw. den zugehörigen Fundamenten, noch nicht in Konflikt kommt und bei einer für den Speicher nötigen Gesamthohe von rund 6 ι ein gesamtes Speichervolumen von ca. 126 m bietet. Beim Masstab ca. 1 : 50 erhält man immer noch ca. 63 m , wobei man dann, um eine übliche Kellerbreite auszunutzen, b auf Kosten von 1 grosser als in der gezeichneten Proportion wählen kann. Die lichte Breite wird mit z.B. 3 m relativ klein gewählt, um die Beanspruchung der Zwischenwände durch ihr Eigengewicht in Luft, und durch den Auftrieb von hängenbleibenden Luftblasen wenn der Speicher mit Flüssigkeit gefüllt ist, beherrschen zu können.

Zusammenfassend sei zu Anspruch 14 und 30 gesagt, dass auch die Kombination der vertikalen Schichtung im einzelnen Speicherabteil mit der Anordnung solcher Abteile neben-

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einander beansprucht wird, insbesondere wenn diese nebeneinander angeordneten Abteile noch zusätzlich ineinander, dh. einander zumindest seitlich in mehr oder weniger grossem Grad umschliessend, ausgeführt sind, vgl. z.B. Fig. 5 a - c in Verbindung mit Fig. 17.

Auch bei Anlagen mit y/armwarserspeichern soll die Zusatzheizung bevorzugt auf den Kollektorkreislauf und/oder auf den Keizungsvorlauf einwirken können, vgl. zur Anordnung im Kollektorkreislauf als vorteilhaftes Beispiel Fig. 8. Das Einwirken der Zusatzheizung auf den Heizungsvorlauf eröffnet die Möglichkeit, im Spätwinter/Frühjahr die Hochtemperaturstufen des Speichers auf relativ niedrige Temperatur "leer" zu fahren (vgl. z.B. in Fig. 17 die in die drei Stufen eingeschriebenen Temperaturbereiche) und dann die für kaltes Wetter nötige höhere Heizungsvorlauftemperatur durch eine Zusatzheizung kleiner Leistung zu

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gewährleisten. Dieser Vorschlag kann erheblich die Speichervolumina und die entsprechenden Kosten für die Hochtemperatur-Speicherstufen senken. Für eine derartige Zusatzheizung zur Vorlauftemperaturanhebung ist auch eine Wärmepumpe oder ein direkt mit elektrischem Strom arbeitender Erhitzer vorteilhaft.

Die nach Kenntnis der vorliegenden Erfindung entsprechend deren Lehren zu gestaltenden Varianten mit nur zwei Speicherstufen, oder mit einem einzigen Speicher mit Temperaturschichtung und deren gezielter Ausnutzung, werden mit beansprucht. Insbesondere gilt dies für alle dargelegten Ausführungsbeispiele.

Im Rahmen der Erfindung sollen auch Flüssigkeitsspeicher mit Latentspeichern kombiniert werden. Besonders vorteilhaft ist ein ein- oder zweistufiger Warmwasserspeicher und zusätzlich eine höchste Temperaturstufe in Form eines Latentspeichers. Dieser hat wegen seines relativ kleineren Volumens bei wirtschaftlich ausgelegter Wärmedämmung erheblich kleinere Gehäuse-Wärmeverluste und einen viel niedrigeren Hochfahr-Wärmebedarf. In Fig. 18 ist ein Beispiel mit drei Flüssigkeitsspeicherstufen gezeigt. In Fig. 19 ist ein bevorzugtes Beispiel mit zwei Latentspeicherstufen und einer Warmwasserstufe gezeigt, wobei beide untere Stufen zum Brauchwasser-Speicherwärmetausch herangezogen sind und zusätzlich das Kaltwasser durch einen Abwasser-Speicherwärmetauscher vorgewärmt werden kann. Bei Vorhandensein eines solchen Vorwärmers und entsprechender Regelfähigkeit der Heizungsanlage wird oft vorteilhaft auf die in vorhergehenden Beispielen dargestellte unterste, dh. temperaturniedrigste Speicherstufe verzichtet, vgl. hierzu auch das mit den Temperaturangaben in Fig. 17 gegebene Beispiel.

In Fig. 18 ist der Latentspeicher durch ein mit ^M65°" gekennzeichnetes Quadrat dargestellt. Die übrige Darstellung

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deckt sich weitgehend mit der in Fig. 11 (vermindert um die oberste Warmwasserspeicherstufe). Entsprechend gelten für die Bezugszeichen in Fig. 18 die zu anderen Beispielen gegebenen Erläuterungen und insbesondere gelten für Einzelheiten in Fig. 18, die sich mit Fig. 11 decken, auch die dort eingefügten Bezugszeichen. Wie an anderer Stelle schon zum Ausdruck gebracht, genügt eine maximale Heizungsvorlauftemperatur von ca. 60⁰C oder noch weniger, um für ein Gebäude mit der bei Sonnenheizung wirtschaftlichen hohen Wärmedämmung selbst über normal bemessene Radiatoren die nötige Heizleistung in die Räume zu bringen. Ausserdem kann auch hier notfalls ganz oder teilweise auf Flächenheizung übergegangen werden* oder es sollen Ventilatoren an den Heizkörpern vorgesehen werden.

Auch Fig. 19 ist nach dem Vorhergehenden, insbesondere auch Fig.18, ohne weiteres verständlich. Als Warmwasserspeicher für die unterste (z.B. 38°-) Stufe ist ein Tankspeicher vorgesehen, der mit Kollektorkreislauf und Heizungskreislauf z.B. durch zwei Trennwand-Wärmetauschflächen verknüpft sei. Wenn der Wärmetauschbehälter 423a für die Brauchwasserbereitung möglichst hoch in der betreffenden Warmwasserspeicherstufe angeordnet wird, eröffnet sich die Möglichkeit, bei Fehlen eines Zwischenmittels um den Behälter 423oschon nach nur teilweiser Entleerung der betreffenden Warmwasserspeicherstufe den Behälter aus der Stufe demontieren zu können.

Zur Erfindung gehört auch die Kombination von Erdschichtspeicherstufen (Fig.5,6) mit Latentspeicherstufen (Fig.8-10); insbesondere wird die höchste Erdschichtspeicherstufe vorteilhafterweise durch eine Latentspeicherstufe ersetzt. Wenn ggfs. weiter zur Brauchwasserbereitung die Vorwärmung von Kaltwasser mittels Abwasser vorgesehen wird, ist auch der gänzliche Wegfall der untersten Erdschichtspeicherstufe (Fig.5) wirtschaftlich. Vom Beispiel nach Fig.5 bleiben dann nur

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die 52°- und die 44-°-Stufe als Erdschicht-Speicherstufen. Diese können dann, ohne in zu grosse Erdtiefen zu kommen, hinsichtlich der "Gehäuse"-Wärmeleitverluste optimal proportioniert werden, d.h. die einzelne Stufenschicht wird relativ zur horizontalen Erstreckung tiefer. Pur die Wärmetauschkanäle in der einzelnen Stufe empfielt sich dann ggfs. die Anordnung in mehreren Etagen um kleine Wärmeleit-Temperaturgefälle für den Wärmetausch innerhalb einer Stufe zu erreichen.

Um Wärmetransporte durch Schwankungen des Grundwasserpegels auszuschliessen wird erfindungsgemäss der Erdschicht-

auch
speicher^vvöllig vom Grundwasser abgekapselt. Die in die Erdschicht eingefüllte Erde enthält nichtsdestoweniger Grundwasser. Durch Temperaturänderungen in der Erdschicht entstehen Dampfdruckschwankungen, denen ggfs. durch Be- und Entlüftung jeder Schicht Rechnung getragen werden muss.

Eine Erdschicht-Speicheranlage im Prinzip gemass Pig.5, also ohne Latentspeicherstufe, kann vorteilhafterweise so angelegt werden, dass später die höchste Speicherstufe durch einen Latentspeicher, noch besser durch einen Unterkühlungslatentspeicher, ersetzt wird. Bei dieser Umstellung werden die Wärmetauschflächen 112 der Erdschichten entsprechend umgeschaltet, z.B. an den Wechseln VW, HW, KRW, KVW, so dass z.B. die bisherige 6o°-Schicht nun zur 52°- Schicht wird oder mit der bisherigen 52°-Schicht zusammen die neue 52°-Schicht bildet. Die Speicherstufentemperaturen können dabei mit Rücksicht auf die Haltetemperatur der Latentspeichermasse und die sonstigen Verhältnisse in Latentspeicher verändert festgelegt werden.

Latentspeicherstufen sollen erfindungsgemäss auch verwendet werden, um - insbesondere mittels Schwerkraftumlauf - temperaturmässig niedrigere Warmwasserspeicherstufen bei Bedarf nachzuladen.

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— 4 θ* —

Besonders attraktiv sind auch in Kombination mit Warmwasserspeichern die Unterkühlungslatentspeicher wie sie oben schon beschrieben wurden. In Fig. 18 und 19 sollen nach einer Variante der Erfindung jeweils die 65°-Stufen unterkühlbare bzw. auskühlbare Stufen sein, die erst beim Auftreten des ersten Bedarfs "gezündet" werden.

Ferner wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, bei Latentspeichern auch die fühlbare Wärmekapazität der Speichermasse unterhalb und oberhalb des Schmelzpunkts auszunutzen^ Hierzu wird einmal die Speichermassenschmelze bei weiterem Wärmeangebot höher erwärmt, im Beispiel nach Fig. 8 z.B. die 65°- und die 54°-Stufe auf z.B. 70⁰C, wobei die Grenzen der Temperaturbeständigkeit des betreffenden Staffs zu beachten sind und sich in der 54°- Stufe dann auch eine höhere Brauchwassertemperatur ergibt. Zum anderen können aber bei Bedarf Latentspeicherstufen auch erheblich unter den Schmelztemperaturbereich entladen werden, im Beispiel nach Fig.8 z.B. bevorzugt die 65°-Stufe in den 50°-Temperaturbereich und ggfs. auch noch darunter.

Erfindungsgemäss ist auch bei Latentspeichern und bei Schüttgutspeichern die in Fig. 11 mit RWp illustrierte Gruppenregelung zu empfehlen. Dies bedeutet, dass bei Heizungsvorlauf z.B. aus der zweithöchsten Speicherstufe (Fig.8 54°) der Heizungsrücklauf ganz oder teilweise zunächst in eine niedrigere Speicherstufe geleitet wird (z.B. in Fig.8 durch die 43°-Stufe) und anschliessend erst wieder durch die zweithöchste Stufe, d.h. dass Speicherstufen im Gegenstromprinzip hintereinandergeschaltet werden.

Die auf Seite 4 genannten und die z.B. in Fig. 5, 11, 12, 14, 17, 18, 19 angeführten Stufentemperaturen werden bei Speichermassen ohne thermodynamischen Temperatur-Haltepunkt, z.B. Schmelzpunkt, nur in einem Moment in der zweiten Hälfte der Speicherentladeperiode ungefähr durchlaufen. Erfindungs-

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gemäss wird auch vorgeschlagen, während des Sommers alle Speicherstufen bis zur Maximaltemperatur von z.B. 60 G oder 70⁰C oder einer noch höheren Temperatur aufzuladen, mit der Einschränkung, dass in der "untersten" Speicherstufe bzw. -Schicht ein Bereich bestehen b/leiben soll, in welchem die Speichertemperatur von ungefähr der Maximaltemperatur bis zum niedrigsten benötigten Wert abfällt, Der niedrigste benötigte Wert ergibt sich z.B. aus der Heizungsvorlauftemperatur bei einem Wetter, bei dem eben noch die Heizung in Betrieb gehalten oder genommen wird. Entlang dieses Temperaturgradientenbereichs soll dann, z.B. mittels mehrerer Anschlüsse und entsprechender Wechsel, Wärmetransportfluid mit der jeweils gewünschten hohen oder niedrigen Temperatur entnommen werden und/oder möglichst temperaturriehtig dem Speicher zugeführt werden, dies ist im Anspruch 3 mit "Ansteuerung" gemeint.

In Pig. 2o sind für einen Flüssigkeits-Schichtspeieher in Form eines stehenden zylindrischen Behälters aufgrund von Schätzungen die Temperaturverläufe über die Speicherhöhe mit der Jahreszeit als Parameter dargestellt. Da man gewöhnt ist, die unabhängige Variable (hier die Behälter- bzw. Tankhöhe h) waagrecht zu sehen, ist der Behälter in Pig.20 in die Horizontale gekippt.Die Maximaltemperatur im Speicher wurde zu 7O⁰C angenommen. Die angenommene Minimaltemperatur von nur 20⁰C ist nur dann wahrscheinlich, wenn im Speicher oder mittels des Speichers auch das Brauchwasser im Gegenstrom erwärmt wird. Andernfalls liegt die Minimaltemperatur höher, vorzugsweise so hoch wie dies als niedrigste Heizungsvorlauftemperatur nötig ist, wenn bei mildem Wetter eben noch geheizt wird. Wie man sieht durchwandert die von der Höchsttemperatur zur niedrigsten Temperatur verlaufende Temperaturlinie bzw. -Kurve im Laufe der Hauptentladeperiode, dh. ungefähr der Heizperiode, den Speicher von dessen Niedrigtemperaturbereich zu dessen Hochtemperaturbereich. Während der Hauptladeperiode, dh. im

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Sommer, verläuft der Vorgang im umgekehrten Sinn. Der gezeigte Abfall der Höchsttemperatur hat unter anderem im Gehäuse-Wärmeverlust des Speichers, jedoch auch im Temperaturausgleich durch Wärmeleitung und durch Mischung im Speicher seinen Grund, weil in der Regel während einer längeren Zeitspanne im Winter mit der Speicherhöchsttemperatur nicht mit wirtschaftlichem Kollektorwirkungsgrad nachgeladen werden kann. Die Darstellung ist noch nicht/ifeäifeieÖflSft? 9l?in^uz^^u§ie Fläche zwischen den Temperaturkurven 15.11. und 15.12. ist grosser als die zwischen 15.2. und 15.3.; es ist jedoch unwahrscheinlich, dass zwischen 15.11. und 15.12. dem Speicher mehr Wärme entnommen wird als zwischen 15.2. und 15.3.. Andererseits ist für das Intervall 15.2. bis 15.3. zu berücksichtigen, dass an sonnigen Tagen mit milden Lufttemperaturen (z.B. Föhn in Süddeutschland) der Speicher bereits nachgeladen werden kann. Durch Wärmeleitung und Mischung werden die Temperaturkurven stetig flacher. In dem gezeichneten Temperaturbereich 20° bis 70°p entspricht 1 mm einem Grad C.

In Fig. 21 sind geschätzte Temperaturverläufe für einen dreistufigen Schichtspeicher, in Verdrängerarbeitsweise betrieben und z.B. als Tankspeicher ausgebildet, gezeichnet. Der unterste Würfel, mit dem Boden 190und den Wänden stellt die Niedrigtemperaturstufe US dar, nur die Innenkontur der Speicherabteile ist gezeichnet, die realen Wände samt Wärmedämmung sind weggelassen. Die in der Regel daneben angeordnete (vgl. z.B. Fig. 17) nächste Temperaturstufe MS ist zum leichteren Überblicken der Flächen zwischen den Temperaturkurven in Fig. 21 unmittelbar über US gezeichnet und anlalog die Hochtemperaturstufe HS über MS. Es hängt vom Wärmeverbrauch im Niedrigtemperaturbereich, z.B. für Brauchwasser, ab, ob der 20°-Kurvenanfang so weit nach "oben·¹ rutscht wie in Fig. 21 gezeichnet, stattdessen werden auch blütenkelchartige Kurvenverläufe auftreten.

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Mit Fig. 22 ist schliesslich versucht worden, die Temperaturkurven in der realen Anordnung dreier Behälter oder Tanks darzustellen. In Auswertung der Temperaturkurven, wird als wichtige Ausgestaltung der Erfindung angesehen, vom Hochtemperaturbereich des Speichers zu dessen Medrigtemperaturbereich eine wachsende Zahl von Anschlüssen, die z.B. zu den schon erläuterten viechsein führen, vorzusehen, bzw. bei örtlich verschiebbaren, verstellbaren Anschlüssen dafür zu sorgen, dass im .Niedrigtemperaturbereich "enger" die Schichttemperatur angesteuert werden kann als im Hochtemperaturbereich. Damit soll zu jeder Jahreszeit mit wirtschaftlichem Aufwand einigermassen befriedigend, dh. ohne trosse Entropiezunahme durch Mischung, die Flüssigkeit mit der benötigten Temperatur dem Speicher entnommen und

auch möglichst temperaturrichtig wieder zugeführt werden, können. Dies sei "Ansteuerung" oder noch deutlicher "Wanderansteuerung" des Speichers genannt. Die von der kältesten Stelle des Speichers aus zunehmenden Höhenabstände der Anschlüsse sind in Fig.22 mit A₁ bis A₁₀ veranschaulicht. Die "Speicherhöhe" ist dabei als laufende Koordinate zu verstehen, die z.B. von der Oberkante US zur Unterkante MS springt.

Aus Fig. 20 - 22 leitet sich ab, wie vorteilhaft es ist, Flüssigkeit temperaturrichtig zu- und abzuführen. Im Rahmen der Erfindung wird daher neben den schon gezeigten Wechseln, die durch zahlreiche einzelne Absperrventile in den einzelnen Anschlussleitungen ersetzt werden können, Anschlussvorrichtungen vorgeschlagen, die mindestens innerhalb einer Stufe, bzw. Abteil, stetig arbeiten. Wenn mindestens eine horizontale lichte Speicherabteilabmessung ebensogross ist wie die Speicherhöhe, besteht eine einzelne Anschlussvorrichtung vorteilhaft aus einer keine zusätzliche Bauhöhe erfordernden Schwenkrohreinrichtung, vgl. als Beispiel Fig. 16, rechtes Speicherabteil. An ein drehbar gelagertes, mit der Achse senkrecht zur Zeichenebene verlaufendes Rohrteil A₂ schliesst ein rechtwinklig.dazu verlaufendes Schwenk-

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rohrteil A_g an, mit dessen Ende sich im wesentlichen die Speicherabteilhöhe stetig abtasten lässt, vgl. Sehwenkkreis Sch.

Anstelle von Schwenkrohr-Einrichtungen kann man, nach Art von Kabelrollen mit Stromabnehmer in der Wickelachse, oder von Kabel-Schlangenvorrichtungen wie sie bei Kränen und dgl. benutzt werden, einen Schlauch von oben in das Speicherwasser einsenken und gesteuert die ganze Speicherabteilhöhe bestreichen. Eine weitere Möglichkeit, die viel Bauhöhe erfordert, ist ein im wesentlichen starres, von oben einsenkbares und vertikal verstellbares Tauchrohr.

Alle diese von oben in die Flüssigkeit eindringenden Anschlussvorrichtungen müssen am Eintauchteil sehr gut wärmegedämmt werden um die Temperaturschichtung im Tank nicht abzubauen und damit der Trennwand-Wärmetausch in der Rohrwandung des Tauchteils möglichst unterbunden wird.

Bei der gemäss Fig. 20 - 22 vorgesehenen weitgehenden Höchsttemperaturaufladung aller Speicherstufen kann ein im Speicher angeordneter Brauchwassererhitzer oder Brauchwasser-Fertigerhitzer nicht immer an der iemperaturrichtigen Stelle im Speicher sitzen. Ein Ausweg ist, den Erhitzer relativ zum Speicher "längs" anzuordnen, dh. ihn im wesentlichen über die ganze Speicher-Gesamthöhe zu führen, vgl. als Beispiel Fig. 18 Pos. 423. Die schädliche Wärme-Längsleitung kann verringert werden, indem die Erhitzerwand in der Nähe der wärmedämmenden Zwischenwände wärmegedämmt wird - Pos. 141 oder der behälter entsprechend den Speicherstufen unterteilt wird und die Teile durch schlecht wärmeleitende Rohrstücke

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verbunden werden. Bei Lösung kann der Brauchwassererhitzer nicht mehr ohne weiteres nach oben aus dem Speicher herausgezogen werden. Im Herbst, wenn selbst das unterste Abteil (in Fig. 18 das "27°-Abteil) noch zu einem erheblichen Teil mit der Höchsttemperatur (in Fig. 18 49⁰C, ggfs. jedoch auch höher) aufgeladen ist, wirkt als Erhitzer im wesentlichen

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der Speicher-Brauchwassererhitzerteil unterhalb Rohrstück 142, Die Teile darüber laufen zunächst leer, wirken jedoch als Wärmetauschwand wenn die Temperatur im unteren Speicherbereich abgesunken ist. Am Schluss der Entladeperiode wirkt ggfs. nur noch das oberste Erhitzerstück als Brauchwassererhitzer. Im unteren Bereich dagegen wird das eintretende Wasser, falls es von einem Abwasser-Vorwärmer vorgewärmt' eintritt, ggfs. dann zunächst sogar abgekühlt und das Abwasser lädt indirekt den unteren Speicherbereich mit auf. Die mit Pig. 18 gezeigte Brauchwassererhitzung lässt sich analog bei nebeneinander liegenden Flüssigspeicher-Abteilen vorsehen, die Rohrstücke 142 der Pig. 18 werden dann zu Krümmer-Verbindungsleitungen zwischen den Erhitzerabschnitten in den einzelnen Speicherabteilen.

Eine Brauchwasser(Fertig-)Erhitzung, die mit einer einzigen, das ganze Jahr über wirksamen und ohne weiteres vom Speicher abschaltbaren, dh. reparierbaren Erhitzer-Wärmetauschfläche auskommt, lässt sich erfindungsgemäss erzielen, indem ein Trennwand-Wärmetauscher, vorzugsweise mit Speicher-Brauchwasserbehälter (424, Fig.23) durch Speicherwasser beheizt wird, das mittels Wanderansteuerung temperaturrichtig dem Speicher entnommen wird (Brauchwasserbereitervorlauf BBV) und mittels Umwälzpumpe auch möglichst temperaturrichtig in den Speicher zurückgeführt wird (Brauchwasserbereiterrücklauf BBR), vgl. für Fig. 23 im übrigen die in der Heizungstechnik üblichen Symbole. Die Wanderansteuerung kann für die Brauchwassererhitzung und/oder für Heizungskreislauf, Kollektorkreislauf vorteilhaft durch eine zentrale Mehrfunktions-Wechselvorrichtung ZW erfolgen, die man sich in Fig. 23 vor dem in der Mitte angeordneten Speicherabteil HS denken kann. Von den drei Tankspeicherabteilen sind in Fig. 23 wieder nur die Innenkonturen gezeichnet, der Wasserstand ist gestrichelt angedeutet und die Anschlüsse verstehen sich durch Fig. 22. Auch die aus Fig. 23 ersicht-

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liehe Höhenanordnung aller Elemente ist aussagekräftig. Wenn man zusätzlich im .Bereich aller zu den Speicheranschlüssen A₁ usw. führenden Anschlüsse AW₁ usw. der Wechselvorrichtung ZW Mischkammern M vorsieht, kann man ggfs. erfindungsgemäss mit jeweils nur einer Leitung zwischen z.B. AW.. und A₁ auskommen. Die zentrale Wechselvorrichtung ZW soll dann dafür sorgen, dass z.B. von AW₁ aus der Heizungsvorlauf V und der Brauchwasserbereitervorlauf BBV gespeist werden und daas der Kollektorvorlauf KV, weil er gerade eine dem äkä Anschluss A₁ am nächsten könnende Temperatur aufweist, richtig in die Mischkammer M₁ bei AW₁ gelangt. Durch die Leitung zwischen A₁ und AVZ₁ flieset dann nur noch die jeweils zur Deckung der Lengenströme nötige Differenzmenge in der einen oder anderen Richtung. Für A₀

Ouch ^

bis A₁₀ (vgl.^vFig. 22) gilt das analog. Gemäss der Erfindung sollen jedoch die Anschlüsse auch den jeweiligen Randbedingungen entsprechend, z.B. je nach Vorhandensein und Art einer Vorlauftemperaturregelung für den Kollektor oder einer Rücklauftemperaturregelung für die Heizung, nur teilweise zusammengefasst werden. So kann der Kollektorvorlauf und/oder der Heizungsrücklauf auch in eigenen Leitungen von der Wechselvorrichtung zu den Speicherabteilen geführt werden und dort, z.B. mittels einer Selbstsuchvorrichtung (Pos. 167, Fig. 17), möglichst ungemischt in das betreffende Speicherabteil eingeschichtet werden.

Es soll betont werden, dass für die Heizung auf eine Rücklaufbeimischung üblicher Art nicht in allen Fällen wird verzichtet werden können, vgl. hierzu als Beispiel Fig.9, die auch für Warmwasser-Speicheranlagen Bedeutung hat.

Uach einer wichtigen Ausgestaltung der Erfindung soll die Speichermasse, insbesondere Latentspeichermasse, in Raumumschliessungen, bevorzugt in Brüstungsteilen von Aussenwänden, angeordnet sein und mit dem Kollektor unmittelbar vereinigt werden, dh. die Transparent- , insbesondere Glasfläche des

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Kollektors bildet die, meist vertikale, Aussenhaut der Wand. Dieser Vorschlag ordnet sich auch dem Anspruch 1 unter, weil hier a) die Wärmeverluste des Kollektors, b) Gehäusewärmeverluste des Speichers und c) der Wärmeverlust des zu heizenden Raums, zu einem erheblichen Teil zusammenfallen, so dass die Gesamt-Entropievermehrung wesentlich verringert wird. Auch kommen hier Wärmedämm-Massnahmen meist von selbst mehr als einem der Bereiche a, b, c zugute.

Die Lehre insbesondere der Ansprüche 42 - 59 sei durch Pig. 24 bis 26 beispielsweise veranschaulichte Pig. 24 stellt oben und unten und in Abschnitt b einen Vertikalschnitt dar. Die Raumumschliessung besteht der Hauptmasse nach aus Latentspeichermasse 70, die dampfdicht in Kunststoffbehältern 70a, z.B. müchflaschenähnlich, eingeschlossen sei (Pig. 24 unten). Die Behälter 70a sind zu einer Speichermassenschicht gestapelt. Aussenseitig der Speicherschicht ist eine aussenseitig geschwärzte Schwarzfläche 71 vorgesehen, die, falls die Behälter 70a im Stapel nach aussen zu stark ausbeulen, ganz oder teilweise festigkeitsmässig die äussere Begrenzung der Speicherschicht bildet. Der Wärmetransport von der Schwarzfläche zum Speicher erfolgt zu einem wesentlichen Teil durch Wärmeleitung. Aussen vor der Schwarzfläche ist in einem aus Wärmedänm-Gründen nicht zu geringen Abstand eine Transparentfläche angeordnet, die z.B. aus einer Glasscheibe 72 besteht. Vor dieser kann eine weitere Glasscheibe 72a angeordnet sein, in diesem' Pail wird die innere Scheibe 72 , weil sie keiner Windlast ausgesetzt ist, wesentlich dünner ausgeführt als die Scheibe 72a, oder die Scheibe 72 wird dann durch eine oder mehrere transparente Kunststoff-Folien gebildet. An die Speicherschicht schliesst innen eine Wärmedämmschicht an, die aussen und/oder innen durch eine mehr Festigkeit erzeugende Schicht 74a, 74b vorteilhaft verstärkt sein kann, so dass die äussere Begrenzung ganz oder teilweise festigkeitsmässig die innere Begrenzung der Speicherschicht bilden kann. Vorzugsweise wird die Schicht 74,a,b, durch eine Gipskarton-Hartschaum-Verbundplatte gebildet. Nach Pig.24 unten

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bilden die gestapelten Behälter 70a Zwickelräume 75, durch welche die Entladeluft von unten nach oben geführt wird. Nach Pig.24 unten ist dafür die äussere Begrenzung der Speicherschicht vorgesehen (Pfeil 75a), zusätzlich oder ausschliesslich kann jedoch auch die innere Begrenzung der Speicherschicht dafür herangezogen werden (Zwickelräume 75k). Innen, d.h. raumseitig, schliesst an die Wärmedämmschicht eine Sichtschicht 76 an, die auch bereits durch Schicht 74fr gebildet sein kann. Die Sichtschicht 76 kann jedoch erfindungsgemäss als Flächenheizfläche ausgebildet sein, indem sie, z.B. nach Art der Fig. 15, nur über Vorsprünge 76h an der Dämmschicht 74 anliegt und so einen Spaltkanal 76a zur Führung der Entladeluft bildet, die bevorzugt von oben nach unten hindurchgeführt wird und anschliessend, vgl. Pfeil 761), in Fussbodennähe in den zu heizenden Raum geführt wird. Ein Kurzschluss mit der eintretenden Raumluft (Pfeil 75c) kann durch eine Leitfläche 76c weitgehend vermieden werden. Für den Zwangstrom der Luft ist ein (Querstrom-)Gebläse 77 vorgesehen, dessen Antrieb mittels eines Raumthermostats gesteuert werden kann. Da die Luftkanäle schwer zugänglich sind, muss ihr Verstauben vermieden werden, dafür ist bei 75c ein Luftfilter 75d vorgesehen. Die Führung der Luft am oberen Ende des vorzugsweise weitgehend als Fertigbauelement auszuführenden Sonnenheizwandelements zeigt Fig.24 oben. Die Luft wird von der äusseren Seite der Speicherschicht nach innen geführt und strömt bei Fehlen der oberen Öffnung 76d zwangsläufig im Spaltkanal 76a nach unten, Pfeil 76e. Je nach der Grosse der Drosselwirkung des Filters 75d kann auf das Absperren des Thermosyphonumlaufs, der bei Nicht-THeizbetrieb unerwünscht ist, verzichtet werden oder nicht. Wenn das Absperren nötig wird, ist eine Klappe 77a, vorzugsweise oben, s. Fig.24, vorgesehen, deren Steuerung mit der Steuerung des Gebläseantriebs zusammengeschaltet werden kann, so dass sie nur offen steht, wenn der Gebläsemotor eingeschaltet ist.

Als erfindungswesentliche Variante ist auch Luftauslass oben vorgesehen, vgl. öffnung 76d. Dabei kann entweder die

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Flächenheizfläche (76) fehlen oder sie wird, bevorzugt über die halbe Elementbreite, zuerst nach unten und nach Umkehrung (Pfeil 76g) anschliessend nach oben durchströmt, s. Pig.25, wobei dann erst die Luft durch eine Öffnung, vgl. 76d, nahe der Decke 78 in den Raum entlassen wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Luft durch eine Heizdecke, vorzugsweise Lamellenheizdecke, geführt werden, am anderen Ende der Decke in den Raum entlassen werden oder in, der Decke zurückgeführt oben in den Spaltkanal 76a geleitet werden und von dort ggfs. in geschlossenem Umlauf zum Gebläse 77 fliessen. Eine dieser Ausgestaltungen ist durch den gestrichelten Pfeil 76f angedeutet. Je nach Ausführung ist in der Öffnung 76d eine weitere Steuerklappe 77g vorgesehen. Pig. 25 zeigt einen Blick auf die der Wärmedämmschicht 74 zugewandte Oberfläche der Wandheizfläche 76 bei U-Durchströmung.Die Abstands- und Auflagevorsprünge 76h sind dabei mittig durch eine dem gleichen Zweck dienende Strömungs-Führungsleiste 761 ersetzt, welche die Umkehrströmung erzwingt. Dazu gehören auch entsprechende Absperrungen am Strömungskanaleintritt, bei 76e, die durch Leistenstücke 76k und 761 angedeutet seien.

Wesentlich für den Erfindungsgegenstand sind auch ein oder mehrere infrarotreflektierende Rollos 78a, 78b, die während der Zeiten, in denen die Schwarzfläche kühler als die Speicher» masse ist, das Auskühlen des Speichers mindestens verlangsamen und bei Spitzeninsolation-: herabgelassen werden - vorzugsweise selbsttätig mittels bimetallgesteuerter Klinken und einem Ballast 78c am unteren Rand der Rollofläche (Fig. 26, bei Pig.15) - um Überhitzung des Kollektors und des Speichers zu vermeiden, flach einem solchen Fallen des oder der Rollos muss, vorzugsweise von Hand, der Rollo wieder hochgerollt werden. Die Steuerung des Rollofallens wird vorteilhafterweise ergänzt durch auf eine untere Grenztemperatur der Schwarzfläche ansprechende Temperaturgeber, so dass bei Unterschreiten dieser Temperatur, d.h. meist allabendlich, ebenfalls selbsttätig die Rollos ausgerollt werden. Während in Fig. 24 einzelne Rollorollen gezeigt sind, werden nach

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nach einer erfindungsgemässen Ausgestaltung mehrere Rollos (nach Fig. 26 zwei) auf eine gemeinsame Holle 78d gewickelt. Dabei ist ein^ an den ^leitflächen balliger Distanzhalter 78e vorgesehen, der den für die Wärmedämmwirkung wichtigen Abstand zwischen den Rolloflächen herstellt ._/~Aus Sicherheitsgründen sind zusätzlich bimetallgesteuerte Klappen 79a, 79b am oberen Ende der Scheibenspalte, insbesondere in dem unmittelbar vor der Schwarzfläche, vorgesehen, die bei einer höheren Grenztemperatur der Schwarzfläche öffnen sollen und diese, durch Naturzirkulation mit der Atmosphäre, vor Überhitzung schützen sollen. Dazu sind die Scheibenspalte am unteren Ende über ein grobporiges Luftfilter 79c, unter einem Wetterschutz¹?" belüftbar. Gelegentliches Betauen der Scheiben wird in Kauf genommen, das Verstauben der Scheiben und der Schwarzfläche soll jedoch möglichst vermieden werden. Unter "Kollektor" sind bei Pig. 24 die Scheiben und die Schwarzfläche zu verstehen. In Fig. 24a und 24b werden Varianten gezeigt. Im Bildteil a, der einen Horizontalschnitt darstellt, sind die Frontseiten der relativ steif ausgebildeten Behälter 70a geschwärzt und bilden so zugleich die Schwarzfläche. Die Behälter haben seitlich voneinander Abstand, bzw. werden durch Mäander-Welleinlagen 75c distanziert, so dass Kanäle für die Entladeluft entstehen. Die Welleinlagen können auch durch Deckflächen 75d zu einem geschlossenen Luftkanal ergänzt sein. Für die Sichtschicht 76 sind hier, anstelle von Vorsprüngen 76h, Leisten 76m gezeigt, die vorzugsweise vertikal verlaufen und an der Sichtschicht 76 und/oder an der Wärmedämmschicht 74 befestigt sein können. Zur Sichtschicht sei ergänzt, dass sie möglichst wärmeleitend ausgeführt werden soll. Dies nicht nur um kleine Temperaturgradienten vom Spaltkanal 76a zum Raum hin zu erhalten, sondern um auch Sichtflächenbereiche zur 7/ärmeabgabe auszunutzen, die durch Möbel oder Bilder teilweise oder ganz abgedeckt sind. Teil b der Fig. 24, der einen Vertikalschnitt darstellt, zeigt nur eine Glasscheibe 72a im Kollektor. Hier sind für den Fall, dass die Behälter 70a nicht oder nur in geringer

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Höhe stapelbar sind, relativ starre, vorzugsweise gut wärmeleitende Einschliessungen 70b, z.B. aus Metallblech, vorgesehen, die ihrerseits stapelbar sind, dabei die nötige Formbeständigkeit aufweisen, durch Schwärzung an der Aussenseite 70c die Schwarzfläche bilden und an der Gegenseite zur Wärmedämmschicht 74 hin überwiegend einen Spalt aufrechterhalten, der als Entladeluftkanal dient. Die Einschliessungen 70b sollen auf Grund ihrer guten 'Wärmeleitfähigkeit auch V/ärmeleitrippen von ihrem Schwarzflächenteil zu ihrem Luftkanalteil darstellen. Die Distanzierungsvorrichtungen (76m) können für eine entsprechend gewünschte Luftführung im Spaltkanal (vgl. 76a) auch mindestens teilweise waagrecht verlaufen.

Nach einer erfinderischen Variante besteht die Y/ännedämmschicht 74 ganz oder teilweise aus einer bieg- bzw. rollbaren vSchaummatte 74c, beidseitig hoch infrarotreflektierend, und ggfs. mit zusätzlichen zwischengelagerten hoch infrarotreflektierenden Schichten. Zum Vermeiden von Spitzeninsolation ist dann nur ein einfacher Rollo, z.3. 78b vorgesehen. In Kälte-erioden, ev. auch im V/int erhalb jähr täglich nachts, wird über entsprechende, vorzugsweise oben oder seitlich angeordnete Umlenkrollen die Matte 74 c in den entsprechend weiteren Spalt (Fig. 24a) zwischen z.B. Scheibe 72a und Scheibe 72b umgerollt. Auf diese Weise wird das Auskühlen des Speichers vermieden und die Wärmeabgabe vom Speicher zum Raum hin gefördert.J~Wenn die Orientierung der Wand, d.h. hier deren Insolation, günstig genug ist, soll erfindungsgemass auch trotz vollständigem Wärmeschutz nach aussen die Sonnenwärme an der Wand gesammelt werden. Hierzu wird zwischen Schwarzfläche 71 und Speicherschicht eine Wärmedämmung vorgesehen, die mindestens dem heutigen Vollwärmeschutz gleichkommt. Ausserdem sind zwischen Schwarzfläche und dieser Wärme darnmung (Lade-)Luftkanäle vorgesehen, durchweiche die an der Schwarzfläche anfallende Wärme, möglichst mit demselben Gebläse (77, ev. mit umgekehrter Förderrichtung) und

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denselben Kanälen (75b, 75, 75c,d) am Speicher, in den Speicher transportiert wird. Die Verbindungen des Gebläses (77) zum Raum hin sind ggfs. durch Klappen oder dgl. zu schliessen. Während "Kaltzeiten" ist durch dichtschliessende Klappen oder dgl. dafür zu sorgen, dass die Konvektion zwischen Schwarzfläche und Kollektor völlig unterbunden wird.

Eine andere erfinderische Variante ist dann vorteilhaft, wenn die Orientierung der Wandaussenfläche nicht günstig genug ist, um dort wirtschaftlich Sonnenwärme zu sammeln. Dann wird anstelle des Kollektors eine Wärmedämmschicht vorgesehen, die mindestens dem jetzigen Vollwärmeschutz gleichkommt. Der Speicher wird über Kanäle, Leitungen,von einem entfernt liegenden Kollektor aufgeladen,vgl. Fig. 8-10 und die entsprechenden Ansprüche, allerdings in der Regel ohne Temperaturstufung, dh. auch unter Wegfall aller "Wechsel". flenn der Haltepunkt der Speichermasse erfindungsgemäss im Bereich 26° C - 5° C gewählt wird, kann erreicht werden, dass die tfärmeVerluste des Speichers nach aussen, trotz seinem ungünstigen Verhältnis Oberfläche : Volumen, erträglich sind, die ungewollte Wärmeabgabe des Speichers durch die Wärmedämmung 74 zum Raum hin während heisser Sommertage, bei guter Lüftung des Raums, erträglich ist und andererseits das Temoeraturgefälle zwischen Speichertemperatur und behaglicher Temperatur im Raum (z.B. 20° C) ausreicht, um auch am kältesten Tag des Jahres eine genügende Wärmemenge vom Speicher zum Raum zu transportieren.

Zum Anspruch 64 sei erläutert, dass dafür gesorgt werden muss, dass eine Sonnenwärmeanlage, die z.B. Ende August fertiggestellt wird, im folgenden Winter bereits benutzt werden kann. Es ist jedoch davon auszugehen, dass bei wirtschaftlicher Auslegung des Kollektors der Speicher vor Beginn der Heizperiode mittels Sonnenwärme nicht mehr vollständig geladen werden kann. Daher wird erfindungsgemäss c nicht stationäre Anfahrheizeinrichtung vorgesehen, die

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zweckmässig vom Herateller der Sonnenwärmeanlage an den Betreiber der Sonnenwärmeanlage ausgeliehen wird, und mit deren Hilfe der Speicher der Jahreszeit entsprechend "phasenrichtig" geladen wird. Bei einer im März fertiggestellten Anlage wird demnach im Extremfall der Speicher mittels einer Anfahr-Heizeinrichtung noch so erwärmt, und in den Zustand gebracht, wie er nach einem mittleren Winter noch temperiert wäre.

Hinsichtlich der Heizungsanlage im engeren Sinn wird das zur Erfindung gehörige Konzept vorgeschlagen, dass für die Heizung mit Sonnenwärme das wirtschaftliche Optimum bei viel besserer Gebäudewärmfiämmung als heute üblich liegt, und es sich auch lohnt, die Lüftungswärmeverluste drastisch zu senken, z.B. durch Abluft-Zuluft-Wärmetausch. Hierdurch wird der Jahres-Heizungswärmeverbrauch, und ebenso die nötige Normleistung der Heizung, erheblich gesenkt, z.B. auf 2/3 oder die Hälfte der jetzt üblichen Werte. Unter dieser Voraussetzung genügen jedoch die heute üblichen Heizkörper in der jetzt üblichen Bemessung für z.B. eine bisherige 90/70-20 Heizung, dh. mit t_R= 80° und damit A^_n = 60°, um bei einer 70/60-20 Sonnenwärmeheizung, dh. t„ = 65° und £t = 45° eine Y/ärmeleistung zu liefern, die rund 45/60 = 3/4 der Wärmeleistung der 90/70-20 Heizung beträgt und somit bei weitem ausreichend ist, um das für die Beheizung mit Sonnenwärme entsprechend besser wärmegedämmte Gebäude zu beheizen. Oder anders ausgedrückt: die vorstehende Rechnung zeigt, dass Reserven vorhanden sind, um bei einer z.B. Anfang März auf 58 C abgesunkenen Warmwasser-Speichertemperatur mit einer Vorlauftemperatur von 50° C noch das besser wärmer gedämmte Gebäude ausreichend zu beheizen. Im übrigen wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, nach Möglichkeit Flächenheizungen vorzusehen, insbesondere Fussbodenheizung, die von vornherein mit niedrigeren Vorlauftemperaturen, z.B. einer Maximaltemperatur von 50° C, auskommen und dabei für das besser wärmegedämmte Gebäude die nötige Normwärmeleistung

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erbringen. Auch gemischte Systeme, dh. Radiatoren bzw. allgemein Heizkörper plus Flächenheiztmg, werden erfindungsgemäss empfohlen, wobei hier nicht zwei verschiedene Vorlauftemperaturen in Betracht kommen, sondern die niedrigere, für die Flächenheizung vorgesehene Vorlauftemperatur auch für das Heizkörpersystem benutzt wird. Das Heizkörpersystem mit seiner viel geringeren Trägheit wird dabei vorteilhaft zur Peinregelung der Raumtemperatur herangezogen. Als weitere Massnahme, die benötigte Vorlauftemperatur zu senken, werden /^b^äse~^P2ium beschleunigen der zu erwärmenden Luft vorgeschlagen, insbesondere^ie im Format günstigen Querstromgebläse,

Bei der gemäss Anspruch 65 vorgesehenen Arbeitsweise werden bereits die Entropieverluste durch Mischung im Vorlaufteil vermieden. Erfindungsgemäss soll, zusätzlich oder alternativ, auch die Mischung verschieden temperierter Ströme im Heizungs-Rücklauf möglichst vermieden werden (Anspruch 66), weil auch durch diese Mischung im Speicher, durch weitere Mischung oder durch unnötig grosse ',Värmetauschtemperaturgefälle, eine ver^eidbare Entropiezunahme eintritt. Zum Gleichhalten der Hücklauftemperaturen von den einzelnen Heizkörpern werden, insbesondere für Zweirohr-Systeme die folgenden Vorschläge gemacht:

1. a) Möglichst mengenunabhängige Drücke am Vorlauf und

Rücklauf jedes Heizkörpers (z.B. durch reichliche Bemessung der Vor- und Rücklaufleitungen)

und

b) zur Fein-Versteilung der Wärmeabgabe des einzelnen Heizkörpers eine Mengen- bzw. Heizkörper-Heizflächen-Regelung bzw. -Steuerung am einzelnen Heizkörper.

2. a) Eine Heizmittel-Durchsatz-Drosselregelung an jedem Heizkörper, durch die auch bei wechselnder Wärmeabgabe

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des Heizkörpers die Temperaturspreizung, dh. die Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur des Heizkörpers, konstant gehalten wird

und

b) wie 1b) oder: eine gesteuerte Änderung der äusseren Wärmeübergangszahl am Heizkörper, wie sie z.B. durch ein Gebläse und/oder durch die Konvektionsluft drosselnde Klappen erzielbar ist.

Die Massnahme 2a ist durch Fig. 27 ausreichend erläutert. Hinzugefügt sei nur noch, dass das Drosselventil den Heizmitteldurchsatz, genauer dessen Wasserstrom.proportional der Wärmeabgabe des Heizkörpers halten soll, was zur Folge hat, dass die Temperaturspreizung zAt konstant bleibt, was bei einer am Speicher ausgewählten Vorlauftemperatur bedeutet, dass an allen Heizkörpern eine im wesentlichen gleiche Rücklauftemperatur auftritt, obwohl die Wärmeabgabe der Heizkörper willkürlich veränderbar ist. Ebenfalls verdeutlicht Fig. 27 die von einem Raumthermostaten gesteuerte Änderung der äusseren Wärmeübergangszahl mittels einer die Konvektionsluft drosselnden Klappe (33) und/oder einem Gebläse, insbesondere Querstromgebläse (34). Der Strom der zu erwärmenden Raumluft über dem Heizkörper 31 ist durch Pfeile 35 veranschaulicht. Die Abdeckung 3Ί<% welche die Kaminwirkung vergrössert, kann vorzugsweise zugleich Strahlungsheizfläche sein, was durch Anstossen des Linienzugs 31 an die Abdeckung symbolisiert wird. Mit 36kann ein zusätzlicher Vorlauftemperaturimpuls vorgesehen werden, der z.B. bei plötzlichem Anstieg der Vorlauftemperatur bewirken soll, dass die Klappe 33 stärker geschlossen wird, dh. die Wärmeabgabe des Heizkörpers 31 vorübergehend gedrosselt wird.

Die Massnahme 1b) soll im folgenden erläutert werden, zunächst anhand der Fig. 28. Diese zeigt einen Heizkörper, der erfindungsgemäss eine Mehrzahl von Wärmetauschkanälen, im folgenden einfach Leitungswege (L₁ bis Lc) genannt, aufweist,

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die durch ein dem bisherigen Heizkörperventil entsprechendes Ventil einzeln oder gruppenweise abschaltbar sind, wobei im Hahmen des Köglichen die Wärmeleitung innerhalb des Heizkörpers von Leitungsweg zu Leitungsweg, bzw. den jeweils zugehörigen Rippenflächen, unterbunden wird. Hierzu wird als besonders günstiges Beispiel ein Plattenheizkörper 311 dargestellt, der vorzugsweise im Rollbend-Verfahren hergestellt sei. Jeder der mit relativ kleinem Durchmesser (ca. 1cm) ausgeführten Leitungswege L. bis L,- ist für sich durah Verbindungskanäle Ly mit einem Einlasskopfstück K₁ und einem Auslass-Kopfstück Kp verbunden, welche den Anschluss für den Vorlauf V und den Rücklauf R herstellen, wobei das obere Kopfstück zugleich der Entlüftung dienen soll. Vorzugsweise in eines der beiden Kopfstücke ist das Heizkörperventil eingesetzt, das als Kanalzusehaltventil auszubilden ist. Dies heisst, dass in einer ersten Ventilstellung nur L₁ eingeschaltet sein soll, in einer zweiten L₁ und Lp» in einer dritten L. , Lp und L, usw. Zwischenstellungen sollen möglichst nicht einstellbar sein. Die Wärmeleitung von einem durchströmten zu einem stagnierenden Leitungsweg wird durch Schlitze (S₁ bis S«) in der Mitte der Rippenfläche zwischen benachbarten Leitungswegen unterbunden. Zwischen Vorlauf und Rücklauf des Heizkörpers ist zusätzlich die Heizmittel-Durchsatzregelung zu denken, welche die Temperaturspreizung zwischen Vor- und Rücklauf unabhängig vom Heizmitteldurchsatz hält, vgl. Fig.27, z.B. Pos. 37. Das Heizkörperventil bei K₁ oder Kp kann für Handeinstellung vorgesehen sein oder selbsttätig thermostatisch gesteuert werden.

Am stabilsten verbleibt in den stagnierenden Leitungswegen aufgrund ihrer Schwere die Heizflüssigkeit, die auf Raumtemperatur auskühlt, wenn das Heizkörperventil beim oder im , unteren Kopfstück angeordnet ist. Bei der Enge der Querschnitte, die an den Kopfstücken vorteilhafterweise noch als Abgleichdrosselung zusätzlich eingezogen sein sollen, ist es

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jedoch auch möglich, das Kanalzusehaltventil oben anzuordnen. Um eine nicht zu träge Regelung zu erhalten wird erfindungsgemäss ein kleiner Wasserinhalt in den Heizkörperwegen angestrebt.

Nach einer erfinderischen Ausgestaltung können die Leitungswege von grösserer Länge, in denen an sich mit etwas stärkerer Abkühlung des Heizfluids zu rechnen wäre, etwas grösseren Querschnitt oder kleinere Abgleichdrosselungen erhalten, so dass bei gleicher wirksamer Druckdifferenz ^p der etwas grössere Durchsatz den längeren Leitungsweg, dh. die grössere Wärmeabgabe, ausgleicht und alle bei K^ "ankommenden¹¹ Verbindungskanäle, sofern sie eingeschaltet sind, einen Rücklauf mit weitgehend gleicher Temperatur führen. Ein solcher Ausgleich kann vorzugsweise jedoch auch durch eine entsprechend differenzierte Bemessung der Wärmeabgabeflächen für den einzelnen Leitungsweg vorgenommen werden, was in Fig. 28 durch eine grössere Rippenplattenflache für den Leitungsweg L₁ veranschaulicht sei. Bei einer solchen differenzierten Bemessung soll auch berücksichtigt werden, dass für die Leitungswege L. bis L- die Wärmeableitung im Bereich der Verbindungskanäle relativ zu L₁- stufenweise zunimmt.

Die Lehre der Erfindung ist auch mit anderen Heizkörpertypea, als in Fig. 28 als Beispiel gezeigt, zu verwirklichen.

Mit besonders kleinen Änderungen ist die angestrebte Gleichhaltung der einzelnen Heizkörper- bzw. Heizflächen-Rücklauftemperaturen auch bei Flächenheizungen zu verwirklichen, vgl. Fig. 291 die als Beispiel in einer Decke 38 fünf Mäander-Rohrschlangen zeigt, die jede für sich von einem im Vorlauf angeordneten erfindungsgemässen, sprungweise arbeitenden Kanalzusehaltventil KV zu einem Rücklauf-Scmmelstück K_?1 führen. Jeder der Rohrschlangenwege ist für sich durch entsprechende Bemessung und durch Abgleich-Drosselung auf eine relativ zu den anderen Rohrschlangenwegen jeweils gleiche

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Temperaturspreizung zwischen Vorlauf und Rücklauf abgeglichen. Im Gesamt-Vorlauf V und Rücklauf R ist wieder die Heizmittel-Durchsatzregelung zu denken, die in Fig. 27 insbesondere mit Pos. 37 veranschaulicht wurde. Bei Flächenheizungen lauft die in der Ebene der Flächenheizfläche auftretende Wärmeleitung dem Erfindungsziel zuwider. Daher ist anzustreben, diese Wärmeleitung relativ zu der Wärmeleitung von den Rohrschlangen zum Raum hin (im wesentlichen normal zur Flächenheizfläche) klein zu halten. Hierzu werden insbesondere Flächenheizflächen nach Art der Lamellenheizdecken vorgeschlagen.

Die Lehre des Anspruchs 67 ist nicht nur in Verbindung mit Ansnruch 66 von Bedeutung. Das Gebläse soll vielmehr allgemein ermöglichen, im März bei stark abgesunkener höchster Speicher-Vorlauftemperatur, z.B. nur 40° G, noch die Normwärmeleistung an den betreffenden Raum abliefern zu können. Andererseits soll das Gebläse ausser Betrieb die üaturkonvektion nicht sehr behindern. Entsprechend wird, vgl. Fig.27, zwischen dem Gehäuse des Gebläses (34) und den Begrenzungen des Heizungsluftkanalquerschnitts viel Freiraum vorgeschlagen. Der Auslass des Gehäuses des Gebläses (34) soll als Strahlpumpe wirken.

Im Rahmen der Erfindung, vgl. Anspruch 1, soll auch die Wärmeabgabe des Kollektors an die Umgebung reduziert werden, bzw. sein Wirkungsgrad verbessert werden, wobei auch die Betriebssicherheit erhöht, bzw. überhaupt gewährleistet werden soll. Die im Anspruch 68 und in den folgenden Ansprüchen genannte Abdeckung kann überraschend viele Funktionen erfüllen. ',Venn sie stets vor den Kollektor gebracht wird, wenn dieser nicht sammelt (insbesondere nachts und im Hochwinter bei dicker Wolkendecke), verringert sie Wärmeverluste der grossen Kollektorflächen durch deren häufiges Auskühlen. Allein durch die Abdeckung, oder in Verbindung mit zusätzlichen Massnahmen, kann der Frostschutz für den Kollektor gewährleistet werden, ohne dass das meist als Kollektorfluid

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verwendete V/asser z.B. mit teuren Prostschutzmitteln versetzt werden muss oder in umständlicher Weise der Kollektor entleert wird. V/enn die Abdeckung vor den Kollektor bewegt ist, stellt sie dessen Schutz gegen mechanische Einwirkungen, wie Hagel, Steinwurf, und gegen Verschmutzung (schmutziger näch^tlicher Tau) dar.

Eine sehr wichtige Funktion der Abedeckung ist die gegen unerwünschten Wärmeeinfall in den Kollektor, z.B. wenn am Ende eines besonders heissen Sommers der wirtschaftlich, d.h. nicht zu grosSjbemessene Speicher bereits voll geladen ist oder wenn der Kollektorumlauf versagt, weil die Umwälzpumpe, bzw. das Ui"-.välzgebläse wegen ^etzstromausfall stillsteht, jedoch die Sonne scheint. Allgemein lässt sich mit einer solchen Abdeckung die Forderung von DIH 4751 -nlatt 2 Abs. 1.1.5 erfüllen, was bedeutet, dass die gesamte Anlage erheblich einfacher und billiger ausgeführt werden darf.

Die Abdeckung kann starr ausgeführt werden, was die beste Sturmfestigkeit und Wetterbeständigkeit ergibt, jedoch viel Platz für das Unterbringen der abgenommenen Abdeckung erfordert. ".Veiter kann die Abdeckung nach Art von Rolläden ausgeführt sein, dh. mit mittlerer Sturmfestigkeit und Wetterbeständigkeit und mittlerem Platabedarf. Ferner kann die Abdeckung durch Rollos gebildet werden, die am wenigsten sturmfest sind, andererseits zum Abnehmen vom Kollektor nur sehr wenig Platz beanspruchen.

Zum Anspruch 75 kann erläutert werden, dass die umgekehrte Bewegung, die "Aufdeckbewegung", dann oft mit Handkraft, z.B. mittels Handkurbel, jedoch auch mit Hilfsenergie erfolgen kann. Ein Abschwenken der starren Abdeckung gemäss Anspruch eröffnet erfindungsgemäss die Möglichkeit, die reflektierende Unterseite der Abdeckung relativ zum Kollektor in eine Winkelstellung zu bringen, bei der sie als zusätzlicher Fangspie^gel auf den Kollektor einstrahlt. Aus architektonischen Gründen sind dieser Massnahme manchmal Grenzen gesetzt. Wenn der Schwenkdrehpunkt ausreichend hoch relativ zur Dach-

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fläche gelegt wird oder die Dachfläche entsprechend gestuft · wird, kann die Abdeckung auch nach hohem Schneefall erfindungsgemäss noch vom Kollektor abgeschwenkt werden.

Das Verschieben der Abdeckung bringt dagegen neben architektonischen Vorteilen die im Anspruch 74 genannte Möglichkeit des Abwischens der Kollektoraussenflache, die in Ergänzung zu der später erläuterten Waschanlage mit geringstem Aufwand eine zusätzliche mechanische Reinigung der äusseren Kollektorfläche, dh. deren äusserster Transparentschicht, erlaubt.

Die im Anspruch 76 niedergelegte Stufung, insbesondere bei Schiebe-Abdeckung, sei anhand der Pig. 3o bis 32 beispielsweise erläutert. Pig. 30 zeigt im Schnitt senkrecht zum Dachfirst 240 ein Pultdach, in dessen oberer Hälfte der Kollektor 2 angeordnet ist. Er wird in Nichtsammelzeiten durch die Abdeckung 241 abgedeckt, bzw. nach aussen gedichtet und wärmegedämmt. Nach einer erfindungsgemässen Ausgestaltung soll ein gegebenenfalls darüber noch vorhandener Dachteil einfach in Schuppendeckung die Abdeckung überlappen. Mit 241' ist gestrichelt die Abdeckung in der «bgeschobenen Stellung gezeigt, sie hält zu der unterhalb d4s Kollektors abgestuft ausgeführten unteren Dachfläche einen lichten Abstand a ein, der erlaubt, den Kollektor auch bei der schneehöhe a noch zum Wärmesammeln abzudecken. Gestrichelt sind auch Laufschienen 242 oder dgl. für die Abdeckung angedeutet, sowie Beine 246 und Laufrollen 247. Die Lehre des Anspruchs 75 ist mit Seil 243, Umlenkrolle 244 und Gegengewicht 245 veranschaulicht. Das Gegengewicht soll vorzugsweise etwas schwerer als die Abdeckung sein, so dass sie selbsttätig und ohne Hilfskraft vor den Kollektor gebracht werden kann. Zum xüaecken des Kollektors dagegen wird Hilfskraft vorgesehen. Die in Pig. 30 gezeigte Anordnung des Kollektors in der oberen Dachhälfte hat den Vorteil, dass mehr freie Höhe, z.B. gegenüber abschattenden Bäumen, Gebäuden in der Nachbarschaft, besteht.

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Pig. 31 zeigt schematisch die Anordnung eines Kollektors mit

auf
Abdeckung **i der unteren Hälfte eines First dachas und ebenfalls mit Schneehöhen-Stufe (a). Mg. 30 zeigt bevorzugt einen in die Dachfläche integrierten, dh. selber die Dachhaut bildenden Kollektor, während Fig. 31 veranschaulicht, dass der Kollektor auch auf die Dachhaut aufgelegt sein kann. In Fig. 31 sind auch die im Notfall den Spalt vor der Schwarzfläche für den Luftdurchzug öffnenden Klappen 248 gezeigt, vgl. Anspruch 86.

Eine wichtige Variante offenbart Pig. 32, die einen Blick, ungefähr horizontal, auf eine schräge Dachfläche zeigt. Hier ist das Dach in der Horizontalen in die Kollektorfläche und in den die abgenommene Abdeckung aufnehmenden Dachteil unterteilt,die Abdeckung wird waagrecht verschoben, entsprechend genügt zum Ausführen der lehre des Anspruchs 75 ein relativ kleines Gewicht 245. Die Tatsache, dass bei den in Fig. 30 - 32 gezeigten starren Schiebe-Abdeckungen meist nur die Hälfte der Dachfläche für Kollektoren benutzt werden kann, ist nicht immer ein Nachteil. Zunächst lässt sich die Dachfläche durch Anwenden von Pultdächern und ähnlichen Dachformen sehr vergrössern. Ferner sind solche Abedeckungen besonders bei hochwertigen Kollektoren attraktiv. Bei diesen genügt aber oft die Hälfte des zur Sonne geneigten Dachflächenteila um die benötigte Kollektorfläche unterzubringen.

Mit Fig. 33 ist sohliesslich gezeigt, wie bei Vorhandensein oder Anbringen eines schwach geneigten Vordachs 249 die Abdeckung zwar verschoben statt geschwenkt werden kann (Zwischenstellung 241"), aber trotzdem in einen für Spiegelwirkung günstigen Winkel zur Kollektorfläche - und dies durch das Vordach relativ geschützt vor Windkräften - gebracht werden kann. Selbst dabei kann an der Oberkante 250 der Abdeckung der Kollektor geschwischt werden. Bei der gezeigten Kipp-Schiebeanordnung sollte die Aussenfläche der Abdeckung möglichst gut reflektierend ausgeführt sein, mindestens durch. Anwenden von verzinktem Stahlbeton. In den anderen

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Fällen, wenn das Spiegeln der AbdeckungssOässenseite keinen Nutzen bringt, wird vorteilhafterweise die Abdeckungsaussenseite möglichst dunkel ausgeführt, damit aufgelagerter Schnee bald abschmilzt.

Die Ausführung der äussersten Transparentschicht des Kollektors im Drahtglas (Anspruch 77) hat den Zweck, die darunterliegenden Schichten des Kollektors vor mechanischer Beschädigung, z.B. Hagel oder Steinwurf, zu schützen wenn die Abdeckung abgenommen ist, oder wenn keine Abdeckung gemäss Anspruch 68 vorgesehen ist.

Durch die Lehre des Anspruchs 78 soll einerseits der Kollektor verbilligt werden, weil nur die der Sturmbeanspruchung und primär dem UV-Licht ausgesetzte äusserste Transparentschicht aus Glas vorgesehen wird. Andererseits bedeuten billigere innere Transparentschichten, dass diese erfindungsgemäss strahlungsoptisch verbessert werden können, indem sie nur von aussen nach innen Strahlung durchlassen, in der Gegenrichtung dagegen insbesondere für langwelliges Infrarot möglichst sperren.

Zu dem Prostschutzwächter, gemäss Anspruch 80, sei ergänzt, dass hierzu vorteilhafterweise die untere Verteil- oder Sammelkammer am Kollektor so weit nach aussen angeordnet wird, dass sie etwas stärker frostgefährdet wird als die einzelnen Kollektorkanäle. In dieser Kammer wird dann der Frostschutzwächter angeordnet und er kann so zuverlässig die am meisten gefährdete Stelle erfassen.

Die Lehre des Anspruchs 83 sei durch Fig. 34 illustriert, die eine besonders vorteilhafte Schaltung zum .Entleeren des Kollektors 2 mittels der Kollektorumwälzpunpe P zeigt. Da nur Symbole nach DIN 18020 Blatt 5 und die in der Zentralheizungstechnik üblichen Symbole verwendet werden, ist Fig. 34 an aich ohne weiteres verständlich, da die Ventilstellungen für den normalen Umwälzbetrieb des Kollektors

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angeschrieben wurden und die für den Sntleervorgang nötigen in Klammern daruntergesetzt sind. Mittels eines zentralen Steuergeräts C können beide Betriebsphasen mehr oder weniger automatisiert werden. Um trotz des nötigen Rückflussverhinderere 252 eine Belüftung des Kollektors bei dessen Entleerung zu ermöglichen, wurde die über den höchsten Wasserstand ü hinausführende Belüftungsleitung 253 vorgesehen.

IHcLjC

Pos. 254 zeigt den das Entleeren auslösenden Frostschutzwächter, bzw. Temperaturmesser wenn schon bei einer höheren Temperatur, z.B. bei 12 C, entleert werden soll. 255 bezeichnet den Normalweg der Flüssigkeit vom Speicher bzw. einem Wechsel und 256 den analogen Weg zum Speicher oder Wechsel. Da bekanntlich Leitungssysteme, die häufigem Wechsel zwischen Luft- und Plüssigkeitsfüllung unterliegen, besonders korrosionsgefährdet sind, ist oft die Ausgestaltung gemäss Anspruch 84 vorteilhaft.

Sine wichtige Ausgestaltung der Erfindung, die ähnlich wie die Abdeckung sowohl dem Wärmeschutz in beiden Richtungen, dem Frostschutz und dem Schutz der Anlage entsprechend DIN 4751 Bl.2 Abs. 1.1.5 dienen kann, sind die Rollos gemäss Anspruch 85 . Solche Rollos können, insbesondere in Verbindung mit Drahtglas als äusserster Transparentschicht des Kollektors, in manchen Fällen eine äussere Abdeckung entbehrlich machen. Eine erfindungsgemässe besonders vorteilhafte Ausführung ist in Fig. 35 gezeigt. Die Ί-'ransparentschichten bestehen hier aus einer äusseren ebenen Glasscheibe, die bevorzugt aus Drahtglas 257 gebildet wird (Draht 261) und vielen Glasröhren 258, die evakuiert sind und daher gegen Wärmekonvektion sehr gut dämmen. Die Schwarzfläche besteht aus Hin- und Rücklaufrohren 259» die möglichst in der Brennlinie der ungefähr halbseitig innenverspiegelten Glasröhren angeordnet sind. Ein erfindungsgemässer Wärmereflexionsrollo 260 ist, weil nicht ständig vorgezogen, gestrichelt gezeichnet.Der Rollo kann vorteilhafterweise, wie rechta in Fig. 35 angedeutet, ein erfindungsgemässer, Mehrschicht-Reflexionsrollo

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sein. Die Rohre 259 werden meist von Wasser als Kollektorfluicf durchströmt. Nach einer erfindungsgemassen Ausgestaltung ist aber für den rezeigten Vakuum-Röhrenkollektor auch Luft als Kollektorfluid vorgesehen. Hierzu sind die Rohre 259 als Innenrippenrohre, vgl. die zwei in der linken Glasrohre gebotenen Beispiele, ausgebildet, um die grosse Wärmestromdichte an die durchströmende Luft mit kleinem Temperaturgefälle übertragen zu können. In den übrigen Röhren sind die Rohre 259 entsprechend zu denken. Der Rollo 260, bzw. dessen innerste Schicht, liegt im einfachsten Fall einfach auf den Scheiteln der Glasröhren 258 auf. Seine Fläche besteht im einfachsten Fall aus hochglanzpolierter Alufolie. Es kann auch ein knitterfester Träger beidseitig z.B. mit Aluminium abriebfest und in Hochglanz beschichtet sein.Der -tt-ollo soll auch die Wärmekonvektion in dem Spalt, in den er eingezogen, bzw. eingelassen wird, wesentlich herabsetzen und seine Fläche soll daher zugluftdicht sein. Von besonderem Vorteil ist auch die Rsnbination der Anordnung nach Fig. 35 mit einer Waschanlage gemäss der ErfWgung.

Luftklappen oder dgl. gemäss Anspruch 86 sind in Fig. 31 durch Pos. 248 veranschaulicht. Sie können ein wichtiges Mittel darstellen, um bei Bedarf die Schwarzfläche des Kollektors vor Übertemperatur zu schützen. Da jedoch bei dem massigen Naturzug und der zur Kühlung nötigen Aussenluft die Schwarzfläche verstaubt, dh. vergraut, und dadurch deren Wirksamkeit vermindert wird, sollen erfindungsgemäss solche Klappen oder dgl. nur im Notfall in Funktion treten.

Eine in den Ansprüchen 87 - 89 angesprochene Waschanlage sei beispielsweise anhand Fig. 36 erläutert. Solche Waschanlagen sorgen für stets klare äussere Oberfläche der äussersten Transparentschicht des Kollektors, gegebenenfalls auch innerer Schichten, z.B. auch für eine optimal schwarze statt graue Schwarzfläche des Kollektors, sie erhöhen daher erheblich den durchschnittlichen Wirkungsgrad des Kollektors.

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Bevorzugt sollen erfindungsgemäss die obere Verteilvorrichtung 262 und die untere Sanjnelvorrichtung 263 und ggfs. auch alle oder einzelne Umwälzleitungen in Form ofMer Gerinne nach Art von Abwasserleitungen ausgebildet sein, dh. sie sollen selbstentleerend, selbstbelüftend, selbstentlüftend sein. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung überragt nach Fig. 36 die Sammelvorrichtung 263 nicht die Ebene der äussersten Oberfläche des Kollektors 2. Hierdurch wird das Abziehen einer gegebenenfalls vorgesehenen dchiebeabdeckung nach unten nicht behindert. Es ist hierzu vorgesehen, dass der obere Ausläufer der Sammelrinne bündig an den unteren Hand der äusseren Kollektoroberfläche anschliesst und gut adhäsiv gegenüber der Waschflüssigkeit ausgebildet ist. Die Waschflüssigkeit wird dann als Film nicht nur an der Kollektoraussenflache,sondern auch am oberen Ausläufer der Sammelrinne anliegen und nicht den Sammelspalt überspringen.

Die Zuleitung 264 zum Absetztank 265 kann wie schon betont auch als offenes Gerinne ausgebildet sein. An den Absetztank schliesst eine Umwälzleitung 266 mit Umwälzpumpe 267 an. Das übermässige Eindringen von .Regenwasser kann durch ein nahe der Sammelvorrichtung angeordnetes Ventil 268, vorzugsweise ein Magnetventil das nur mit Betrieb der Umwälzpumpe öffnet, verhindert werden. Weiter wird empfohlen, die Sammelvorrichtung 263 vorübergehend in Wärmekontakt mit dem Kollektorrücklauf bringen zu können, um sie damit bei Bedarf auftauen zu können.

Die Abschlämmung 269 des Absetzgefässes soll bevorzugt vom höchsten Wasserstand, dh. bei im übrigen entleerter, ausser Betrieb befindlicher Waschanlage, gesteuert werden, vgl. Wasserstandsmesser 270 und die Impulslinie. Ggfs. kann dabei das anfallende Regenwasser zum Nachspeisen benutzt werden, bzw. Auslöser des Ablass- bzw. Abschlämm-Impulsea sein. Um dabei für Wolkenbruch keine sehr grossen Leitungsquerschnitte

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zu benötigen, soll der Fangspalt beim oberen Ausläufer der Sammelvorrichtung entsprechend eng bemessen werden.

Erfindungsgemäss sollen mindestens einige wesentliche Teile der Waschanlage auch für eine Kühlvorrichtung benutzt werden (Anspr. 89). So können die obere Verteilvorrichtung 262 und/oder die Sammelvorrichtung 263 auch zum Verteilen und/oder Sammeln von Riesel-Kühlflüssirfceit benutzt werden, die man, z.B. für den Fall einer Notkühlung, an der unteren Sammelvorrichtung überlaufen lässt oder die man in einem eigenen Kreislauf führt, vgl. hierzu die Anschlüsse 271. In einem stärkeren Ausmass von Doppelbenutzung wird KUhIfluid, das rückgekühlt werden soll, durch einen Trennwand-Wärmetauscher geleitet, der im Absetztank angeordnet ist. Stattdessen kann auch ein eigener vYärmetauscher für solches Kühlfluid in die Zuleitung 264 eingeschaltet sein (273), oder in die Umwälzleitung 266, vgl. 274. Das bevorzugt während der Nacht auf diese v/eise rückgekühlte Kühlfluid kann z.B. in Raumheizkörpern, Klimakörpern oder besonders vorteilhaft in wärmespeichernden Flächen wie Decken- oder Fussbodenheizflächen zur Raum- bzw. Gebäudekühlung umgewälzt werden. Gegebenenfalls soll auch der Atosretzbehälter 265 oder ein in Verbindung mit den Anschlüssen 275 stehender Behälter als Kühlwasser-Tagesspeicher für die Nachtkühle bemessen werden. Anstelle von Kühlwasser kann das Kühlfluid auch Luft sein, die man_;neben den oben erwähnten Verbrauchsstellen, auch zu Induktionsgeräten der Klimatechnik führen kann.

Die Lehre des Anspruchs 91 sei anhand Fig. 37, 38 illustriert. Nach Fig. 37 wird die schwarze Kunststoff-Fläche durch eine Plastikplatte 278a gebildet, an die Rippen 279 anextrudiert sein können. Nach einer ersten Ausführungsform stossen diese Rippen am Deckglas 277 an, sind mit diesem verklebt und bilden so druckfeste Einzelkanäle für das Kollektorfluid. Wenn z.B. die Breite B der Plastikplatte und des Deckglases ca. 1/2 m gewählt werden, bei einer Länge von z.B. 2 m, so iat die Verklebung jedoch nicht immer nötig, z.B. wenn der

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Kollektor mit sehr geringem Überdruck-Ausdehnungsgefäss nur wenig höher als die Kollektoroberkante oder Kollektorfluid Luft-gefahren wird, genügt es, die Plastikplatte und das Deckglas an allen Rändern fest und dicht zu verbinden, sofern der Kollektor bei Wasser als Kollektorfluid nicht zu steil steht, und die iVärmedämmung 280 als Bettung für die Plastikplatte verwendet wird«

Nach Pig. 38 besteht die schwarze Kunststoff-Fläche aus einer warmwasser- bzw. warmluftfesten Kunststoffolie, die in welligen Bahnen jeweils bei 281 mit dem Deckglas 277 verklebt ist. Der Vorteil von G-las als Frontflache der Kanäle besteht besonders darin, dass die Kollektor-Schwarzflache damit in dauerhafter tfeise aus einer das Maximum der Sonnenstrahlung weitgehend aufnehmenden (durchlassenden) Fläche, besteht, wobei durch auf Glas gut aufbringbare Schichten diese Fläche im mittel- und langwelligen Infrarot annähernd "weiss" gemacht werden kann, dh. ihre Rückfcmission relativ klein ist.

Fig. 39 zeigt eine weitere Variante, die als Billig-Kollektor insbesondere für Schwimmbaderwärmung attraktiv sein kann, wenn dafür gesorgt wird, dass eine solche Matte nur während der Durchströmung besonnt wird, die Matte jedoch danach sofort eingerollt oder mindestens umgedreht wird. Die hintere Kollektorfläche besteht wieder aus einer schwarzen, durch »/ellenform Kanäle bildenden Kunststoffolie 278c. Hier ist jedoch auch die Kollektor-Frontfläche als wellige Kunststoffolie 277a vorgesehen, die jedoch transparent, mindestens translucent, sein soll und jeweils in den Scheitelbereichen 279a mit der Rückseitenfolie verklebt bzw. verschweisst ist. Als Werkstoff für die vorstehend und nachstehend genannten Kunststoff-Kollektorteile, insbesondere für die Plastikplatte 278a, wird hochverzweigtes Polyäthylen vorgeschlagen oder Polypropylen, am besten Copolymere der beiden stoffe, z.B. mit ca. 92 i> Polypropylen und ca. 8 % Polyäthylen. In

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Fig. 37 - 43 sind jeweils vor, dh. bei diesen Figuren oberhalb, der Kollektorfrontfläche 277 bzw. 277a,b in üblicher Weise ein oder mehrere Kollektor-Transparentschichten zu denken, da die Frontflächen 277, bzw. 277a, 277b, mehr als Kollektorschwarzfläche gelten.

Eine Kollektorbauweise, die für verschiedene Kollektorfluide geeignet ist, ganz besonders aber für Luft Vorteile bietet, weil sie auf billige ',Veise eine grosse Wärmetauschfläche für die Luft bereitstellt, ist im Anspruch 92 niedergelegt und wird mit Fig. 40 beispielsweise erläutert. Die Schwarzfläche besteht aus einer Schuttschicht schwarzer oder geschwärzter Körner 282, vorzugsweise möglichst gleicher Körnung, die vorteilhafterweise miteinander verklebt oder versintert sind. Um für das Kollektorfluid keinen grösseren Druckverlust als notig zu erzeugen, soll die Schüttschicht so dünn sein, dass sie nur noch knapp optisch dicht ist, oft sind drei Körnerlagen das Optimum. Ein einzelner Sonnenstrahl,der die Schicht dann noch, vom Frontglas 277b kommend, durchdringt, wird entweder am gelochten Stützboden 283 oder im Abflusskanal 284 absorbiert. Um eine gleichmässige Wärmeabfuhr von der Schüttschicht zu erhalten, muss der Druckverlust im Abflusskanal und in dem zwischen Schüttschicht-Frontfläche und Frontglas 277b verlaufenden Zuflusskanal 285 klein gegen den Druckverlust in der Schiittschicht sein. Der Kollektor kann das Format handelsüblicher, bzw. eben noch ohne Bruchgefahr transportierbarer und montierbarer Glasplatten haben. Der Zuflussraum 286 kann mehrere solcher Kollektoren versorgen, ebenso der Abflussraum 287. Hierzu kann das Kollektorfluid im Zuflussraum z.B. gegen den Betrachter strömen (Punkt bei 286) und im Abflussraum z.B. in die Zeichenebene hinein (Kreuzchen bei 287). Wegen der besonderen Führung der Fluidströmung bleibt die Temperatur des Frontglases nahe bei der Eintrittstemperatur des Kollektorfluids. Auf Grund der Unebenheit, Labyrinthehrtikeit der Schwarzfläche ergibt sich für diese ein besonders hoher Schwärzegrad, denn reflektierte

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Sonnenstrahlen gehen nicht alle zum Prontglas zurück, sondern treffen oft auf eine Nachbarkugel 282. Das mit diesem Kollektor vorgeschlagene Normal-Durchströmungsprinzip (normal zur Kollektorfläche) wird besonders empfohlen für Schüttgutspeicher, die unmittelbar hinter dem Kollektor angeordnet sind. In diesem Fall kann man sich Pos. 284 und 287 wegdenken, das Kollektorfluid strömt normal zur Kollektorfläche weiter in die anschliessende Speichermasse und gibt dort seine Wärme ab.

Besonders für Anwendungsfälle, in denen zur Verminderung der '.Yärmeverluste des Kollektors bei stark schwankender Einstrahlung auf kleine Wärmekapazität des Kollektors plus dessen Wasserfüllung besonderer Wert zu legen ist, erscheint ein zur Erfindung gehöriger Metallkollektor vorteilhaft, der aus relativ dünnem, möglichst gut wärmeleitendem Blech mittels des bekannten Rollbond-Verfahrens hergestellt ist. Als Werkstoff kommen besonders Aluminium und dessen Legierungen in Betracht, wobei die sonnenseitige Oberfläche dauerhaft zu schwärzen ist. Mit Fig. 41 wird gezeigt, wie dünnwandig und, wegen der guten Wärmeleitrippen-Wirkung einer solchen Tafel, mit wie wenig Wassergewicht, sich ein solcher Rollbond-Kollektor, meist mit geblähten Kanälen einschliesslich Verteil- und Samnielsystem, 289, 290, Fig.42, ausbilden lässt. In Fig. 41 ist die Kollektorplatine mit einer ebenen schwarzen Frontfläche dargestellt. Die Kanäle können jedoch auch, was für die Herstellung noch einfacher ist, nach beiden Seiten der Platte vorstehen. Ein Vorteil dieser Kollektorbauweise ist auch, dass die Bereiche des Verteilkanals 289 und des Sammelkanals 290 voll als Wärmesammelfläche zum Tragen kommen. Das Format einer solchen Platte kann wieder auf das Format der zugehörigen Transparentschicht, insbesondere Glasplatten, abgestimmt sein, z.B. 1 χ 1 m oder 0,5 x 2 m, bevorzugt also modullartige Masskombinationen, die sich gut zu grossen Gesamtkollektorflächen

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zusammenstellen lassen. Ein wichtiger Vorteil eines
solchen Kanalplatten-Kollektors, besonders wenn niedrige
Wärmekapazität weniger wichtig ist, liegt auch in seiner
Temperaturbeständigkeit, bzw. Ausdampffestigkeit, weil die
Kanalplatte aus ketall bestehen soll. W^hremf'yjn.^. Vi angenähert im Masstab 1 :1 gedacht werden kann, ist Pig. 42
viel stärker verkleinert und zeigt ein bevorzugtes Beispiel für die Kanalführung^ in Aufsicht.

Zur Erfindung gehören auch Kollektorflächen, die aus einem
oder mehreren Kunststoffrohren, insbes. besonders elastischem Schlauchrohr^ and federnd daraufgesteckten geschwärzten
Metall-Längsrippen bestehen, vgl. Fig. 43, die der Grössenordnung nach im Masstab 1 : 1 gilt. Die Längsrippen 291 umschliessen mit ihrem Mittelteil das Kunststoffrohr 292
mindestens mehr als zur Hälfte. Die Elastizität der Rippenblechstreifen ergibt im Zusammenwirken mit der Elastizität
des Kunststoffrohrs und des Drucks des in ihm fliessenden
Kollektorfluids-auch bei grossen Fertigungstoleranzen einen guten Kontakt zwischen Rohr und Rippe und damit den
erwünschten kleinen Temperaturabfall beim V/ärme sammeln. Als Werkstoff für das^ Kunststoffrohr werden vorzugsweise Polypropylen, Polyäthylen und Copolymere der beiden vorgeschlagen. In der gezeichneten Stellung wird ein Teil der Rohrfläche
auch direkt von der Strahlung beaufschlagt. Pur diesen Pail ist der Rohrwerkstoff möglichst gut zu schwäreen. Wenn man
z.B. für besonders grosse Lebensdauer,bzw. Betriebssicherheit, die direkte Bestrahlung vermeiden will, soll erfindungsgemäss die Rippe anders herum aufgesteckt sein, so dass der unbedeckte Rohrteil zur Wärmedämmung 280 hin zeigt, die hier zugleich verwendet wurde, um das Rohr, das auch Rohrschlangen bilden kann, zu haltern.

Die Figuren 44 bis 54 zeigen erfindungsgemässe Ausführungsformen von Kanal-Grossflächen-Kollektoren und deren Einzelheiten in schematischer Darstellung. In den Schnittzeichnungen

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sind die Kanal-Grossflnchen-Kollektoren, im Folgenden kurz Kollektoren genannt, waagrecht dargestellt anstelle des in V/irklichkeit schrägen, z.B. unter etwa 48° geneigten Dachflächenverlaufs. Die jeweils äussersten Schichten des Kollektors bilden zugleich eine regen- und winddichte Haut, insbesondere die Dachhaut.

Figur 44 zeigt einen Kollektor ohne Glasabdeckung, dh. besonders für ochwimmbadwasser-Erwärmung geeignet, bestehend aus extrudiertem Thermoplast, vorzugsweise aus UV-beständig und heisswasserbeständig modifiziertem Thermoplast wie PVC, Polyäthylen, Polypropylen. Die extrudierten Profile können in den jeweils benötigten Dachlängen ohne Stösse in einer Länge hergestellt werden. Die Breiten richten sich nach der Herstellungsforderung, z.B. zwischen 0,20 und 0,50 m.

Die Kollektorbahnen werden an den Breitseiten so überlappt montiert, dass eine re°;en- und winddichte Dachhaut durch die Kollektorflache selbst entsteht. Mittels Befestigungslaschen 211 werden die Kollektorflächen, insbesondere gegen ffindsog, an den Dachsparren oder dgl. befestigt, vgl. Nagel 261. Zur Aufnahme der Schneelast liegen die Kollektorflächen ausser auf den Sparren auch auf zwischen den Sparren angeordneten Hartschaumplatten 262 auf, wobei in Fig. 44 die Dicke der Hartschaumplatten gleich der der Sparren gezeichnet ist. Der Querschnitt der Kollektorbahn wird beispielsweise aus zwei ebenen Flächen 212 und dazu senkrechten Stegen 213 gebildet, wodurch für das Kollektorfluid Kanäle von im wesentlichen rechteckigem oder quadratischem Querschnitt entstehen. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Kollektorbahn an beiden Enden durch einen rechteckigen Schlitz in einer Mantellinie eines Zu- oder Abführrohrs an diesew angeschlossen werden kann.

Der einstückige Querschnitt der Kollektorbahn kann beispielsweise aus der mindestens aussenseitig geschwärzten Fläche 212a 212b und rechteckigen Hohlprofilen 214 oder kreisrunden Hohlprofilen 215 bestehen. Die oben'ebenen Querschnitte sind

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vorteilhafter hinsichtlich Verschmutzung und trocknen bei evt.Befeuchtung schneller ab. Die seitlichen Begrenzungen der Kollektorbahnen sind jeweils so ausgebildet, dass bei der überlappenden Montage ein sicherer Wasserablauf und ein einfaches seitliches Einschieben unter die Befestigungslaschen 211 gewährleistet ist.

Die in Pig. 44 nicht masst'äblich gezeichnete Dachrinne 216 kann ohne zusätzliche Ausschlussprofile unter die unterste Kollektorbahn oder in einen Schlitz der untersten Kollektorbahn geschoben werden.

Pig. 45 zeigt einen Kollektor mit Grlasabdeckung» Die Glasscheiben 217 sind zum Schutz gegen Hagel oder Sturm z.B. aus Drahtglas oder Dickglas vorgesehen. Mittels Befestigungslaschen 218 sind die Glasscheiben sicher gegen Windsog an üblichen Dachlatten 263 befestigt und so überlappt, dass ohne zusätzliche Dichtmittel eine regen- und winddichte Dachhaut entsteht. Durch die schmalen Schlitze zwischen den überlappenden Kanten der Glasscheiben kann evt. darunter entstehender Wasserdampf wegtrocknen. Anstelle der einzelnen Befestigungslaschen sollen auch in ganzer Dachlänge durchlaufende Befestigungsprofile benützt werden, die dann an der Stirnseite mit Entwässerungsbohrungen in ausreichender Grosse und Zahl versehen sind. Der Luftraum zwischen Scheibe 217 und Kollektor-Schwarzfläche wird dann wesentlich dichter. Im übrigen vgl. die Ausführungen zu Pig. 44.

Pig. 46 zeigt die seitlichen Stösse 219 der z.B. ca. 2 m langen und ca. 0,5 m breiten Glasscheiben, wobei die Breite in der Pallinie des Dachs zu denken ist. Die Stösse 219 werden mit daruntergelegten, in Dachneigung verlaufenden Entwässerungsrinnen 220 aus Aluminium oder Kunststoff zur normalen Dachrinne hin entwässert. Zwischen den Kanten der Stösse kann zusätzlich noch ein witterungsbeständiges Dichtprofil eingeschoben werden. Ebenso .sollen vorteilhafterweise die oberen Ränder 293 der Entwässerungsrinnen 220 elastisch dichtend

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ausgebildet werden. Pig. 47 zeigt die Anordnung der Kollektorbahnen mit leichtem Gefälle relativ zum waagrechten Dachfirst 294, so dass die Kollektorkanäle bei Bedarf sicher nach den seitlich angeordneten Verteil- oder Sammelstücken hin entwässert und entlüftet werden können. Die Kollektorkanäle 266 nach Pig. 44 und 45 kann man sich entsprechend Pig. 47 schräg verlaufend vorstellen. Bei runden Kanalquerschnit'ten können die Kollektorkanäle mittels eingesteckter, geschweisster oder geklebter Verbindungsnippel an die seitlichen Zu- und Abführrohre 295 angeschlossen werden.

Pigur 48 zeigt ein vorgefertigtes Kollektorbauelement aus extrudiertem Kunststoff-Kastenprofil 221, d.h. vorzugsweise mit einstückig angeformten Seitenwänden, mit eingeschobener, und evt. zusätzlich eingeklebter Transparentfläche 222, z.B. aus einer transparenten Kunststoff-Bahn, z.B. aus Acrylglas. Als zusätzliche Entwässerung kann vorteilhafterweise der Profilansatz 223 vorgesehen werden. Die Kollektorbauelemente nach Pig. 48 und 49 werden in Richtung der Dachneigung (Pallinie) angeordnet, d.h. die Schnitte nach Pig. 48 und 49 verlaufen im wesentlichen in einer Höhenlinie der Dachfläche. Die Bauelemente werden mittels überlappender seitlicher Profilteile 224 so aufeinandergesteckt, dass eine dichte Dachfläche entsteht und das an den Stosstellen ablaufende Wasser zur normalen Dachrinne hin in der Pallinie der Dachfläche entwässert v.ird. Die Kollektorbauelemente werden einschliesslich Plexiglasscheibe in ganzer Dachbreite hergestellt, so dass keine waagrechten Stosstellen entstehen.

Pig. 49 zeigt ein vorgefertigtes Kollektorbauelement mit eingeschobener Doppelglasscheibe, z.B. aus Gadoglas. Andere Doppelglasscheiben sind ggfs. auch verwendbar. Das Profilteil 225 ist so ausgebildet, dass durch den nach oben stehenden Lappen der unteren Wange 296 eine Entwässerungsrinne entsteht und durch den nach unten stehenden Lappen ein eingeschobener Isolier-Schaumstoffstreifen 267 gehalten wird. Die auf Grund der Pertigungs- und Montagelängen der

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Glasscheiben von ca. 2 m entstehenden waagrechten Stösse der Glasscheiben werden wasserdicht ausgebildet.

Pig. 50 zeigt die Ausbildung der letztgenannten Stösse mittels eines eingeschobenen, elastischen Dichtprofils 226, z.B. aus Neoprene.

Pig. 51 zeigt die Abdichtung der genannten Stösse mittels Kleinprofil 227, durch Schrauben 228 zusammengepresst und bei Bedarf mit elastischer Dichtmasse 229 gedichtet. Weiterhin soll auch ein halbelastisches Neopreneprofil zum Abdichten benützt werden, das mittels eines Einschubprofils angepresst werden soll.

Pig. 52a bis c zeigt Kollektorflächen mit ein- oder zweischeibigen Glasabdeckungen und durchlaufenden Leichtmetall-Halte- und Entwässerungsprofilen. Diese Aluprofile sind in leichtem Gefälle zum Dachfirst entsprechend Pig. 47 angeordnet.

In Pig. 52a ist unter den Stosstellen der Einzelglasscheiben 230 eine z.B. U-förmige Entwässerungsrinne 231 aus Leichtmetall in einem Schlitz 232 des Halteprofils 233 angeordnet und wird durch einen weiteren Schlitz 234 zur darunterliegenden Glasscheibe 23Oa entwässert. Ähnlich wird die eigentliche Kollektorfläche 235 über einen vorzugsweise anextrudierten Lappen 236 und den Schlitz 237 im Pail einer Undichte der äussersten Haut entwässert. Durch die beschriebene Anordnung wird unter der dichten Glashaut eine zweite dichte Dachhaut aus den Kanalkollektorflächen gebildet, die ggfs. auch zum Reinigen oder Kühlen der Kollektor-Schwarzfläche mit Wasser überspült werden soll.

Pig. 52b zeigt einen Abstützbügel 238, der unter die Entwässerungsrinne greift und dadurch die Glasscheibe gegen Schnee und tfinddruck abstützt. Dieser Abstützbügel bewirkt durch Annageln an Sparren oder dgl. die Befestigung der Kollektorbahnen, ohne deren entwässernde Überlappung zu stören.

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Fig. 52c zeigt eine Anordnung mit einer Gado-Doppelglasscheibe. Bei entsprechender Abwandlung des Leichtmetall-Halteprofils 239 sollen auch zwei Einzelscheiben vorgesehen werden. Das H&lteprofil 239 wird ebenfalls an Sparren oder dgl. befestigt, z.B. angenagelt. Bei Bedarf können wärmeisolierende Streifen 298 oder dgl. so angeordnet werden, dass die Entwässerungsfunktion der Schlitze, wie zu Fig. 52a beschrieben, nicht gestört wird. Zur Verminderung der Wärmeleitung kann das Profil 239 auch aus hochfestem, z.B. glasfaserverstärktem, Kunsst off hergestellt werden.

Fig. 53 zeigt die Abdichtung der seitlichen Glasscheibenstösse mittels elastisch federndem und seitlich eingeschobenem Dichtprofil aus Leichtmetall oder witterungsbeständigem und ermüdungsfreiem Kunststoff.

Fig. 54 zeigt die Abdichtung der seitlichen Glasscheibenstösse mittels aufgeschraubtem oberem Kleinprofil und unterem Sntwässerungsprofil.

Zu Anspruch 96 soll noch erläutert werden, dass dessen Lehre auch für flache Schrägdächer gelten soll.

Anspruch 97 hat als Hintergrund die Überlegung, dass raua, wenn man aus rein betrieblichen Gründen den Kollektor schwenkbar macht, dessen Stellung relativ zur Sonne im Groben optimiert werden sollte. Es soll z.B. eine Betriebsstellung gelten für 15. März bis 15. April und 15. September bis 15. Oktober, eine andere für 15. Februar bis 15. März und 15. Oktober bis 15. November usw.

Zu Anspruch 98 - 1Of kann ergänzt werden, dass man dabei im Hochtemperaturabteil auf die Temperaturschichtung dee Warmwassers verzichten kann, während die übrigen nicht mit Latentspeichermasse versehenen Abteile bevorzugt mit Temperaturschichtung arbeiten sollen.

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Insbesondere zum Gegenstand der Ansprüche 98 - 100, 101 sei erläutert, dass dabei z.B» ein mit Vollwärmeschutz und Zuluft-Abluft-Wärmetausch ausgerüstetes zu heizendes Gebäude zugrundegelegt wird. Der Speicher kann, für seine erste Ausbaustuf e_f als reiner Warmwasserspeicher, im Prinzip als Quartalspeicher^ausgelegt werden, dh. der Einsatz der Zusatzheizung wird als Regelfall geplant. Durch das Erweitern mittels Latentspeichermass'e soll die Kapazität eines Jahresspeichers erreicht werden, worauf die Zusatzheizung nur noch selten benötigt werden wird. Für den Fall, dass durch den Speicher der Platz im Keller sehr knapp wird, soll erfindungsgemäss der Heizkessel für die Zusatzheizung im Dachboden, dh. in der Nähe des Kollektors, angeordnet werden. Dies verringert auch den für die Zusatzheizung möglichst kleinzuhaltenden Aufwand für die Kaminanlage.

Bevor Ausführungen zur Ladestrategie gemacht werden, soll betont werden, dass in Verbindung mit der Zusatzheizung auch eine Entladestrategie am Platz ist. Es ist nämlich günstiger, erfindungsgemäss über längere Zeit im Hochwinter Mischbetrieb zu fahren, dh. den Speicher für den unteren Bereich der Aufwarmspanne zwischen Heizungsrücklauftemperatur und Heizungsvorlauftemperatur einzusetzen und gleichzeitig die Zusatzheizung für den oberen Bereich, dh. auf diese V/eise den Wärme- und Temperaturinhalt des Speichers zu strecken, als zuerst hundertprozentig mittels Speicher und anschliessend, wenn die höchste Speichertemperatur unzureichend geworden ist, hundertprozentig, dh. für die volle Aufwärmspanne, mittels Zusatzheizung, weil dies das Auslegen der Zusatzheizung für die*4-e liormleistung erfordern würde. Mit der als günstiger bezeichneten Entladestrategie kommt man dagegen auf jeden Fall mit einer kleiner bemessenen Zusatzheizung aus. Im Bedarfsfall kann erfindungsgemäss die Zusatzheizung nicht nur während der üblichen Betriebszeit, z.B. 6-22 Uhr, zum Erhöhen der vom Speicher zu niedrig gelieferten Heizungsvorlauftemperatur herangezogen werden, sondern in der übrigen

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Zeit, z.B. 22 - 6 Uhr, zum iiachladen des Speichers arbeiten. Auf diese Weise kommt man selbst bei weitgehend entladenem Speicher mit einer Zusatzheizung aus, die wesentlich kleiner als für die Normleistung bemessen ist.

Zur Ladestrategie, dh. auch Kollektoreinsatzstrategie, sei nur ausgeführt, dass man auch an Tagen mit rasch wechselnder Bewölkung Wärme sammeln kann, ohne vorübergehend v/arme im Kollektor nach aussen abzugeben oder ständig die Kollektorrücklauftemperatur, bzw. die entsprechende Speicheranzapfung ändern zu müssen. Hierzu wird erfindungsgemäss ein vorzugsweise elektronisches Steuerwerk vorgesehen, das in Abhängigkeit von Jahreszeit, Tageszeit und gemessener Aussentemperatur anhand der Kollektor-Charakteristik, die bekannt sein muss und im Steuerwerk eingespeichert ist, die Kollektorrücklauftemperatur, bzw. die entsprechende Speicheranzapfung derart

-uTj. j ,, Kollelctorrücklauf temperatur . _Λ ., .... wählt, dass dieaec höchstens gleich der bei starker Bewölkung durch die diffuse Streustrahlung noch erzeugten Gleichgewichtstemperatur im Kollektor ist. Auf diese Weise wird bei momentan starker Bewölkung in allen Teilen des Kollektors mindestens die Eintrittstemperatur des Kollektorfluids gehalten. Die auftretende Aufwärmspanne schwankt dann ihrer Grosse nach mit der wechselnden Aufhellung der Bewölkung. Die Aufwärmspanne kann im Rahmen der Erfindung gesteuert werden durch Drosselregelung des Kollektorfluiddurchsatzes. Um die wertvollen hohen Temperaturen zu ernten, soll an Tagen mit stabilem Schönwetter mit einer Kollektorrücklauftemperatur erheblich über dem betreffenden Diffusstrahlungs-Gleichgewichtswert gefahren werden. Dazu ist nötig, dass das Steuerwerk "erfährt", ob mit Bewölkung oder Bewölkungswechsel innerhalb z.B. der nächsten Stunde zu rechnen ist. Hierzu wird in Ausgestaltung der Erfindung ein Diffus-Strahlungs-Messgerät vorgeschlagen, das primär für die 4iffuse Strahlung des klaren Firmaments und der Bewölkung empfindlich ist, jedoch diese beiden Arten von Diffusstrahlung unterscheidet, und daher dem Steuerwerk unabhängig vom Momentanwert der

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Insolation melden kann, ob und in welchen Ausmass mit Bew3.]{Uhg bzw.· Trübung zu rechnen ist.

Zu den Brauchwassererhitzern nach dem Prinzip gemäss Fig.2 oder 3 ist noch nachzutragen, dass für das Abwasser auch auf den Hochtemperaturanschluss AE^m verzichtet werden kann. ΑΕ.τφ wird dann zum allgemeinen Brauchwassereintritt. Abwasser, das heisser ist als der Höhenlage dieses Eintritts entspricht, kann nach dem Eintritt in den Erhitzer im Speicherraum zunächst hochsteigen und sich einigermassen richtig einschichten. Hierzu ist erfindungsgemäss der Abwassereintritt mit Einbauten auszurüsten bzw. selber entsprechend auszubilden, so dass ein ruhiges nicht wirbelndes bzw, mischendes Eintreten des Abwassers erzielt wird.

Zu Fig. 5a - c ist folgendes zu ergänzen: Dass auch bei diesen Umschliessungs-Bauformen der Speicher das Verdränger-Schicht-Prinzip verwirklicht werden kann und erfindungsgemäss empfohlen wird, sei beispielsweise durch eine eingezeichnete Ausgleichsleitung 151 (Fig. 5c) erläutert, die in der wärmegedänr.ten Abteilwandung verläuft und das obere Ende eines Mitteltemperatur-Abteils mit dem unteren Ende eines Hochteinperatur-Abteils verbindet. 2ur Erfindung gehört auch, dass jeweils die Hochtemoeratur-Abteile (mit "65°" symbolisiert) vom Mischtyp sein können, nämlich zwar ϊ/armwasserkairjiiern, aber mit eingehängten und/oder eingestellten dichten Packungen mit Latentspeichermasse, vgl. auch Ansprüche 98 - 105 mit zugehörigen Erläuterungen. Falls es sich um Unterkühlungs-Latentspeichermasse handelt, insbes. Natriumacetat-'Trihydrat, sollte deren kritische Unterkühlungstemperatur unterhalb der Betriebstenperaturen der Älitteltemperaturstufe ("5O°-Stufe") liegen. Dann kann man nach vollständigem Schmelzen der Latentspeichermasse die innerste Stufe bis auf die Herbst-Arbeitsteiaperaturen der Mittelstufe auskühlen lassen, wobei die Latentspeichermasse unterkühlt wird. "Gezündet" wird die innerste Stufe erst bei Bedarf. Wenn sie hernach ihre z.B. 70° oder 58°-Betrieb3teinperatur

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erreicht hat, wirkt ihre Gehäuse-Verlustwärme als wertvolle zusätzliche Wärmequelle für die Mitteltemperaturstufe. Zu Fig. 5c ist auch noch wichtig zu erläutern, dass bei Ausführung als Warmwasser-Wanderanzapf-Speicher am Ende der Ladeperiode nicht nur das 65°-Abteil, sondern auch das 50 Abteil und zum grösseren Teil auch das 35°-Abte"l mit Wasser von 65° - 80° gefüllt sein sollen. Der Temperaturübergangsbereich von der Maximaltemperatur von z.B. 75 C zur Minimaltemperatur von 35⁰C liegt dann z.B. am Übergang vom Bodenbereich der 35°-Stufe in deren vertikale Bereiche. Zum Begriff "Maximaltemperatur¹¹ ist zu erläutern, dass unterschieden werden muss zwischen maximaler Temperatur, bis zu der der Speicher geladen wird, und maximaler Benutzungstemperatur, z.B. Heizungsvorlauftemperatur, oft viele Monate später. Dies gilt auch für die Erläuterungen zu Fig. 2^/-22. Die Heizung kann z.B. so ausgelegt sein, dass die Normwärmeleistung bei der maximalen Vorlauftemperatur von 5O⁰C erbracht wird. Nach z.B. Fig. 22 wird hierzu der Speicher im Spätsommer auf 70 C geladen. Wenn jedoch die Gehäusewärmeverluste des Speichers und der Temperaturabbau im Speicher durch Mischung grosser sind als in Fig. 22 zugrundegelegt, soll der Speicher, dh. die Abteile HS und MS ganz und das Abteil US mindestens teilweise, erfindungsgemäss auf z.B. eine "Maximaltemperatur" von 78° geladen werden um im März noch eine Heizungsvorlauftemperatur von z.B. 50 liefern zu können. Und wenn die Wetterverhältnisse im Spätsommer es zulassen, soll erfindungsgemäss der Speicher auch echt "überladen" werden, z.B. auf 85⁰C, um ggfs. für einen besonders harten Winter Reserven zu haben. Da im "niedrigsten" Speicherabteil der "Wandertemperaturgradient" herunter bis zur niedrigsten beim Wärmeverbrauch im Spätsommer benötigten Warmwassertemperatur aufrecht erhalten werden soll, können trotz der Überladung die benötigten niedrigeren Warmwassertemperaturen aus dem Speicher geliefert werden.

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Zu Anspruch 27 sei ergänzend erläutert, dass hiernach das · Gesamtsystem Speicher-Kollektor in Form zweier nicht kommunizierender Systeme ausgebildet ist, dh. zwei eigene Drucksäulen bildend, z.B. mit einem Flüssigkeitsstand nahe der Speicheroberkante und einem Flüssigkeitsstand über der Kollektoroberkante. Bei z.B. Fig. 12 ist dagegen auch an Systeme gedacht, bei denen Speicher und Kollektor ein einziges kommunizierendes System bilden, z.B. mit einem zentralen Ausdehnungsgefäss oberhalb der Kollektoroberkante. Bei dieser Anordnung kommt der Warmwasserspeicher, wenn er z.B. im Keller angeordnet ist, unter einen etwas höheren Druck. Auch die Speicherdecke, bzw. -Deckel, steht dann unter innerem tiberdruck und deren, bzw. dessen, Entlüftung ist dann schwieriger. Andererseits liefert der Überdruck in einem solchen "Behälterspeicher" den Vorteil, dass eine etwas höhere Aufladetemperatur ermöglicht wird, entsprechend der Anhebung der Siedetemperatur durch den Überdruck.

Zu Anspruch 56, insbesondere dessen Schlussteil, sei noch ergänzt, dass insbesondere Warmwasser-Tankspeicher auf besonders einfache Weise erlauben, durch Einbringen, insbesondere Einhängen und/oder einstellen, von Latentspeicherpaketen, -beuteln, deren Unterkühlung durch Ultraschallerzeuger, z.B. im Speicherwasser, oder durch Zusätze verhindert werden kann, die Speicherkapazität zu vervielfachen. Dabei können die Packungen mit Latentspeichermasse so dicht eingebracht werden, dass die Speicherflüssigkeit, bzw. allgemeiner das Speicherfluid, für diese Stufe zum blossen Lade- und Entladefluid wird, vgl. auch Ansprüche 98 - 1Of. Entsprechend einer erfinderischen Variante wird daher auch empfohlen, Warmwasserspeicher, insbesondere Tankspeicher, so auszulegen, dass zunächst im Hochwinter in erheblichem Ausmass Zusatzheizung nötig ist. Später soll jedoch durch Einbringen von Latentspeichermasse, insbesondere in die höchste Speicherstufe, die Speicherkapazität erhöht werden, so dass dann Zusatzheizung weitgehend entbehrlich wird.

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Zu Anspruch. 19 und Ansprüche 42 ff wird als erfinderische Variante angeführt, dass man einen Teil solcher Wärmefangwände eine« Raums mit Unterkühlungslatentspeichermasse, insbesondere Natriumacetat-Trihydrat oder Natriumthiosulfat-Pentahydrat, vorsieht. Erst wenn die Heizleistung der mit normaler Latentspeichermasse ausgerüsteten Fangwand-Teile nicht mehr ausreicht, dh. bei niedrigen Aussentemperaturen, z.B. erst im Januar, wird der Unterkühlungslatent-tfandteil "gezündet", dh. der unterkühlte Zustand der Schmelze gestört. Dieser Vfandteil soll eine eher geringere Wärmedämmung zum Raum hin aufweisen. Die Wärmeleit-Verlustwärme dieses «Vandteils nach innen wirkt dann als eine Art Grundheizung für den itaum, bzw. das Gebäude. In gewissen fällen soll dann sogar die Entladung mittels Konvektionsluft weggelassen werden, d.h. die Entladung erfolgt rein mittels Wärmeleitung durch die schwach oder gar nicht wärmegedämmten Schichten zwischen Speicher und Raum. Die Tatsache der vorzugsweise pak^weise oder paketgruppenweise zeitlich gestuften "Zündung" erst im Zeitpunkt eines erhöhten Wärmebedarfs stellt hier die gesteuerte Entladung der Speicherteile zum Raum hin dar.

Zu Anspruch 103 sei erläutert, dass damit primär daran gedacht ist, die höchste Temperaturstufe als Unterkühlungslatentspeicherstufe auszuführen, vgl. z.B. die Schaltung in Fig.18, dabei die 65°-Stufe mit unterkühlbarer Latentspeichermasse ausgerüstet, jedoch nun diese Stufe in mehrere Bruchstücke (die "Gruppen") aufgeteilt, von denen jede unabhängig, so über die Wechsel schaltbar/ ist, wie in Fig. 18 die ganze 65 -Stufe. Oder anders ausgedrückt: In Fig. 18 sei die 65°-Stufe vervielfacht und alle diese Ebenbilder der 65 -Stufe sind durch entsprechend mehr Anschlüsse an den Wechseln ebenso geschaltet wie die aus Fig. 18 ersichtliche 65°-Stufe. Aus Fig. 18 ist in Verbindung mit dem Vorhergehenden auch ersichtlich, wie bruchlos das Janze. mit Warmwasserstufen kombiniert werden soll, Diese Unterteilung in Gruppen hat den Vorteil kleiner tfärmeverluste beim Laden und Entladen.

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Im Mai sei die Latentspeichermasse in allen G-ruppen erstarrt (Schmelzpunkt 65°) und z.B. auf 50° abgekühlt. Bei Beginn des Ladens wird nun zunächst nur eine Gruppe an den Kollektorkreislauf angeschlossen, dabei auf 65 - 70° erhitzt und entsprechend steigt der Gehäusewärmeverlust dieser Gruppe, während die Gehäusewärmeverluste der übrigen Gruppen entsprechend deren Temperatur von nur 50° niedriger bleiben. Erst wenn die erste Gruppe voll geladen ist, dh. ihre Temperatur über den Schmelzpunkt anzusteigen beginnt, wird der Kollektorkreislauf auf die nächste Gruppe umgeschaltet, um diese zu laden. Die erste, geladene, Gruppe dagegen lässt man abkühlen, dh. die Schmelze sich unterkühlen^auf z.B. 50 - 49°, und nach dieser Abkühlung ist ihr Gehäusewärmeverlust wieder niedriger, falls die Unterkühlung bis zur Umgebungstemperatur erfolgt, wird der Gehäusewärmeverlust Null, ggfs. noch im Hochsommer, während andere Gruppen erst geladen werden.

Das Analoge wiederholt sich umgekehrt beim Entladen. Der Gehäusewärmeverlust aller Gruppen bleibt niedrig oder Null bis zum Beginn der Unterkühlungs-Latentspeicher-Entladezeit. Danach steigt er nur für eine Gruppe auf den Betriebswert, da immer nur eine Gruppe, bis zu deren Entladung benutzt wird, bevor die nächste Gruppe durch Stören der Unterkühlung in Betrieb genommen wird. Beim "Zerhacken" einer Stufe in Gruppen soll erfindungsgemäss so weit gegangen werden, dass eine Gruppe gerade noch die Wärmetauschfläche enthält, die nötig ist, um bei der Erstarrungstemperatur der Schmelze angenähert die Norm-Heizleistung zu liefern.

Mit der Lehre des Anspruchs 104 wird insbesondere bezweckt, auch den Gehäusewärmeverlust der jeweils einen Stufe während deren Laden, bei ihrem Abkühlen nach dem Laden, und während des Entladebetriebs, als »Värmequelle für eine niedrigere Speicherstufe zu verwerten. Zugleich wird damit erreicht, dass die Latentspeichergruppen nicht tiefer auskühlen können als bis ungefähr zur Temperatur der sie ganz oder teilweise um-

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schliessenden niedrigeren Stufe. Das ist besonders wichtig bei LatentSpeichermassen mit relativ hoher kritischer Unterkühlungstemperatur, dh. Massen, die zum Aufrechterhalten der Unterkühlung temperiert werden müssen.

Durch die Lehre des Anspruchs 105 wird beim Aufbau eines Latentspeichers die teure und weniger zuverlässige Baustellenarbeit weitgehend vermieden. Dabei wird für eine Unterkühlungs-Latentspeichergruppe bevorzugt nur eine gemeinsame Lade-SntladeiVärmetauschflache mit eingebaut. Z.B. können statt der drei Gruppem A,B,C (Fig. 55, 56) viele, z.B. zwanzig_yPertigbaugruppen vorgesehen sein, die auf der Baustelle nur noch in das "55°-Abteil" (Mg. 55, 56) eingebracht werden. .Ferner werden die Anschlusstutzen 169 mit den Rohrleitungen verbunden, die zu den Wechseln führen, und es werden z.B. auch die Anschlüsse zur Temperaturüberwachung der Gruppen an das für das Steuergerät nötige Messwert-Sammelsystem angeschlossen.

Mit Fig. 55, 56 wird im Aufriss schnitt (Pig. 55) und Grundrissschnitt (Pig. 56) ein Ausführungsbeispiel für die Lehre der Ansprüche 103, 104 geboten. Die Höchsttemperaturstufe besteht aus den drei gleichen, mit Unterkühlungslatentspeichermasse arbeitenden Gruppen A,B und G. Jede Gruppe ist seitlich vollständig von Warmwasser einer "55°-Stufe" umschlossen. Am Boden dagegen nicht, um das Gewicht der Gruppe einfach abzufpngen, oben nicht, um die Gruppe leicht zugänglich zu machen. Die Gruppe ist mit eigener Wärmedämmung 148a umgeben, die eine warmwasserdichte Haut aufweisen muss. Innerhalb ist eine Statikschicht 147a vorgesehen, die ebenfalls warmwasserdicht ist, da der hiervon umschlossene Innenraum mit Wasser als Zwischenmittel gefüllt ist, vgl. Entlüftung EÖ für diesen Zwischenmittelraum, der hauptsächlich mit dichten Paketen der unterkühlungslat entsoeichermasse UL gefüllt ist, welche erfindungsgemäss von bohren 170 der Lade-Entlade-Warmetauschfläehe getragen werden. Die Schlangenrohre 170 bilden eine Art Rost, auf dem die Pakete, drei in einer Reihe und fünf Reihen über-

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einander, liegen. Bevorzugt sind die Rohre im Tragbereich mit Rippen versehen und die Pakete liegen nur auf den Rippen, auf, so dass im Pail einer Undichtheit des Pakets an einer Auflagestelle kein direkter Lochfrass zur Rohrwand möglich ist. Die Rohre gehen von einem Sammler 170a aus und münden oben in den Sammler 170b_;von dem das Anschlussrohr 169b herausführt, während zu 170a das Anschlussrohr 169a führt. Eine Brauchwasser(Rest-)Erhitzung ist mittels eines durch Speicher-tfarmwasser beheizten Brauchwassererhitzers vorgesehen, der durch .ifanderanzapfung je nach Speicherzustand (vgl. Gesamt schema in Fig. 57,bei Fig. 7) vom "55 - 25°-Abteil", vom "55 - 40°- Abteil", oder von dem die Latentspeichergruppen A, B, C usw. enthaltenden "höchsten" Warmwa^sserabteil "55° + ABC" gespeist werden soll. Fig. 57 zeigt die Verdränger-Speicher-Schaltung der drei ",/armwasserabteile, von denen die beiden "unteren" Abteile in .behälterbauweise gezeigt sind und erfindungsgemäss Decken- und Bodenbereiche aufweisen sollen, die pyramidenförmig sind, was die Ausführung z.B. als Stahlbetonbehälter und die Ausbildung einer inneren Wärmedämmung erleichtert, und trotzdem Entlüftung ermöglicht.

Die Anordnung nach Fig. 55 - Sl wird in Tankbauweise und in Behälterbauweise beansprucht.

Insgesamt kann in der Anordnung nach Fig. 55 - 56 im Rahmen der Erfindung an die Stelle des "55°"-Virarmwassers auch Schul gut eines Speichers gemäss Anspruch 17 treten.

- Patentansprüche -

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Claims

(Patent-) Ansprüche

1. Sonnenenergie-Hammel-, Speicher- und Verwertungsanlage, insbesondere Heizungsanlage, mit einem fluiddurchflossenen Sonnenwärmekollektor und mit einem Speicher zur Aufnahme der vom Kollektorfluid gesammelten wärme und zur Abgabe dieser <7ärme an Wärmeverbraucher, gekennzeichnet durch Mittel zum Vermindern der Entropiezunahme in der Anlage, insbesondere Temperaturstufung oder Temperaturschichtung im Speicher und/oder Mittel zum Vermindern der Wärmeverluste des Kollektors an die Umgebung und/oder zum Vergleichmassigen der Rücklauftemperaturen in <Värmeverbrauchskreisläufen.

2. Heizungsanlage nach Anspruch 1 mit Temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlauf und/oder der Rücklauf der Heizung in einem Speicherentladekreislauf auf verschiedene Stufen oder Schichten im Speicher schaltbar ist.

3. Heizungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das3 die Temperaturabschnitte oder- stufen im Speicher, insbesondere einem latentspeicher, mit den bei Zentralheizungen üblichen Temperaturspreizungen zwischen Vor- und Rücklauf (z.B. 5 - 20°) in ungefähre Übereinstimmung gebracht sind.

4·. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche mit Temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektorvorlauf und/oder -rücklauf in einem Speicherladekreislauf wahlweise, insbesondere temperaturgesteuert, auf Stufen oder Schichten im Speicher schaltbar ist.

5. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche mit Temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brauchwasserbereitung oder dgl. vorgesehen ist, wobei zur Brauchwassererhitzung mindestens ein Teil der Speicherstufen oder

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Speicherschichten in Gregenstrom-Wärmetausch mit dem Brauchwasser gebracht ist oder bei teilweiser Brauchwassererhitzung durch andere Wärmequellen mindestens der höchste oder der niedrigste Temperaturbereich der Brauchwassererhitzungsspanne durch mindestens eine Speicherstufe Ojer Speicherschicht vorgesehen ist·

6. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche mit Temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher und mit einer Abwärmeverwertung, insbesondere Fluid-Abwärmeverwertung dadurch gekennzeichnet, dass das Abwärme-Fluid auf einen Brauchwassererhitzer, bzw. einen zu diesem gehörigen Kreislauf oder stagnierendes Zwischenmittel einwirkt, insbesondere im Gegenstrom-Zfärmetausch.

7. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Kreisläufe für Laden des Speichers, für Heizung, Brauchwasserbereitung, Abwärmeverwertung, über ein Zwischenmittel an den Speicher thermisch gekoppelt ist.

8. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Temperaturetufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Höchsttemperaturstufe des Speichers mit einer Zusatzheizung, die vorzugsweise mit einem Vorrat an fossilem Brennstoff arbeitet, thermisch gekoppelt ist, bevorzugt mittels Trennwand-Wärmetausch, wobei der Zusatz-Erhitzer insbesondere in einem den Kollektor kurz schliessenden Umgehungsleitungsweg (KL) des Kollektorkreislaufs angeordnet, bzw. in diesem schaltbar ist, und/oder dass die Zusatzheizung auf den Vorlauf des ^eizungsfluids einwirkt.

9. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur für die höchste Speicherstufe so gewählt ist, dass sie die

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(Vollends-)Erwärmung des Brauchwassers bis zur gewünschten Brauchwassertemperatur mit wirtschaftlichen Temperaturdifferenzen ermöglicht und zugleich die Erzeugung der maximalen Heizungsvorlauftemperatur gewährleistet.

10. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur für die zweithöchste Speicherstufe so gewählt- ist, dass diese die (Vollends-)Erwärmung des Brauchwassers ermöglicht, so dass die höchste Speicherstufe nur der Erzeugung der maximalen Heizungsvorlauftemperatur dient und auf diese Temperatur abgestimmt ist·

11. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vermindern der Wärmeleitung und/oder Mischung zwischen benachbarten Speicherabteilen Zwischenwände (104, 149) vorgesehen sind, die bevorzugt wärmedämmend ausgebildet sind und bei Speicherarten für die dies vorteilhaft ist, eine oder mehrere Ausgleichsöffnungen (150) aufweisen, wobei die Ausgleichsöffnungen bei Schichtspeichern vorzugsweise mit die Schichtung bewahrenden Leiteinbauten versehen sind oder die Ausgleichsöffnung selbst derart angeordnet und ausgebildet ist, dass Ausgleichsströmungen die Schichtung nicht verderben.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwände eine oder mehrere Kern- oder Oberflächenschichten aufweisen, die so schwer sind, dass der Auftrieb der Zwischenwände in der Speicherflüssigkeit ausgeglichen wird oder angenähert so weit aufgewogen wird, dass die Belastung der Zwischenwand durch Auftrieb nicht grosser ist als durch ihr Eigengewicht in Luft, wobei diese Schicht(en) vorzugsweise auch zum Herstellen eines wesentlichen Teils der nötigen Festigkeit für die Zwischenwand

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herangezogen sind und gegebenenfalls - als OberfLächenschichten - zum warmwasserdichten Abschluss des Wärmedämmstoffs der Zwischenwand dienen.

13. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens gruppenweise vertikale Stufung oder Schichtung vorgesehen ist (z.B. Fig. 5, 17a), wobei ggfs. vorhandene, dann im wesentlichen horizontal verlaufende Zwischenwände (149 z.B. Fig. 17a) bevorzugt etwas ansteigend ausgebildet sind, so dass ggfs. Entlüftung der darunterliegenden Flüssigkeitsmasse ermöglicht wird (Fig. 17a).

14. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass - nicht nur bei festen Speichermassen - horizontale Stufung oder Schichtung vorgesehen ist (z.B. Fig. 8, 23).

15. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit 'temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen Wärmetauschkanäle (112) in mehreren Ebenen enthält, die im wesentlichen waagrecht oder lotrecht verlaufen,

16. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieselben Wärmetauschkanale im Speicher, oder in einzelnen Speicherstufen, insbesondere bei Speichern mit Unterkühlungslatentspeicherstufe(n), zeitweise für Speicherentladen, insbesondere für den Raumheizbetrieb, und zu anderen Zeiten für Laden, dh. insbesondere für Anschluss an den Kollektorkreislauf, vorgesehen sind und/oder die Wärmetauschkanäle in einer Speicherstufe in zwei Systeme unterteilt sind, von denen eines z.B. zum Speicherladen benutzt wird, während gleichzeitig

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das andere System zum Speicherentladen dient, wobei gegebenenfalls nach einiger Zeit die Funktionen der beiden Systeme vertauscht werden.

17. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmespeichermasse Schüttgut vorgesehen ist, wie Magnetit, Eisenerz, Hochofenzement, Eisenspäne, Magnesit, Kiesel, insbesondere Baugrund oder die vorstehend angeführten Stoffe in der Anordnung unter oder neben dem zur Anlage gehörenden Gebäude.

18. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansorüche, mit Temperaturstufung und/octer j.emperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher in mindestens einer seiner Stufen mit Phasenübergang einer Speichermasse arbeitet, insbesondere als Schmelzwärme-Speicher.

19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Speicherstufe, insbesondere die höchsttemnerierte Stufe, als Schmelzwärmespeicher mit einer erheblich unterkühlbaren Schmelze ausgerüstet ist und die Schmelze zeitweise absichtlich in unterkühltem Zustand gehalten bzw. gelassen wird, wobei man bei Wärmebedarf die Erstarrung gezielt einleitet, insbesondere durch örtlich sehr starkes Unterkühlen, vorzugsweise mit Peltier-Element en, oder durch Erschüttern der unterkühlten Schmelze, bevorzugt mittels Ultraschall.

20. Anläse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher nahe den Kollektoren, insbesondere im Dachboden eines mit Dachkollektoren ausgerüsteten Gebäudes, angeordnet ist·

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-Mr-

den Ansprüc

21. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche* insbesondere nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Luft als Kollektorfluid vorgesehen ist.

22. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass Luft als Fluid für den Heizungskreislauf vorgesehen ist, insbesondere in Verbindung mit einer Klimaanlage.

23. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 21 und/oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizungskreislauf Flächenheizung, insbesondere Deckenheizung, vorgesehen ist.

24. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 22 und/oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungsluft ganz oder teilweise mittels Induktionsgeräten in zu beheizende/i Räume geleitet wird.

25. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 24-, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsgeräte im Heizungsluftstrom hinter den Flächenheizkanälen in Reihe geschaltet sind.

26. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Temperaturetufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Speicherstufe aus einem Flüssigkeitsspeicher, insbesondere einem Warmwasserspeicher, besteht.

27. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher ohne nennenswerte Flüssigkeitssäule über seiner Oberkante vorgesehen ist, d.h. ale "Tankspeicher" ausgebildet ist.

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-JJ?-

28. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Temperaturstufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektorfluid Warmwasser ist und/oder das Heizungsfluid Warmwasser ist.

29. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 27 und/oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektorfluid und/oder das Heizungsfluid ohne Trennwand-Wärmetausch mit dem Speicherfluid zusammenarbeiten oder mit diesem identisch sind.

30. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Speicherstufe oder der Speicher im ganzen als Verdrängerspeicher und/oder Temperaturschichtungs-Speicher ausgebildet ist.

31. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass in dem oder den Strängen, die der Zuführung von Flüssigkeit in den Speicher dienen, Druckhaltevorrichtungen für die Kreisläufe, das sind Druckentlastungsvorrichtungen für den Speicher, vorgesehen sind.

32. Anlage nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, dass die Druckhaltevorrichtungen mit Absperrvorrichtungen kombiniert sind, die ein Entleeren des betreffenden Kreislaufs verhindern oder nur gewollt, gesteuert, zulassen.

33. Anlage nach Anspruch 32 mit EntIeerungsvorrichtungen für Umwälzkreisläufe, dadurch gekennzeichnet, dass im Speicher, bevorzugt in der niedrigsten Speicherstufe, Reservevolumen für den Flüssigkeitsinhalt des Kollektorkreislaufs, und gegebenenfalls auch des Heizungskreislaufs, für den Fall der Entleerung der Kreisläufe vorgesehen ist.

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- AS- -

34. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach den Ansprüchen 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckhaltevorrichtungen ganz oder teilweise durch Druckrückgewinn-Turbinen (T) gebildet werden, die den (teilweisen) Antrieb der Umwälzpumpen übernehmen.

35. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Temperaturetufung und/oder Temperaturschichtung im Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass ein Niedrigtemperatur-Speicherabteil mit einem Swimmingpool kombiniert ist.

36. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Flüssigkeitsspeicherstufen mit einer oder mehreren Latentspeicherstufen kombiniert sind oder mindestens eine Speicherstufe bzw. Speicherabteil eine Mischform von Flussigkeitsspeicher und Latentspeicher darstellt, vorzugsweise indem in den Behälter mit der Speicherflässigkeit dichte Latentspeicherpakete eingebracht sind.

37. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schüttgut-Speicherstufen mit einer oder mehreren Latentspeicherstufen kombiniert sind.

38. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Flüssigkeits-Schichtspeicher oder/und -Stufenspeicher, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Anschlüssen für die Kreisläufe, durch welche die Plüssigkeitsschichten oder/und Stufen stetig oder unstetig wahlweise angeschlossen werden können.

39. Anlage nach Anspruch 38, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Anschlüssen, die in Verbindung mit mehreren

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SchaltOrganen, insbesondere Ventilen, in den Anschlussleitungen oder mit entsprechenden Wechselorganen, insbesondere Wechselventilen, eine unstetige aber örtlich relativ gezielte Abführung und/oder Zuführung von Flüssigkeit erlauben.

40. Anlage nach Anspruch 38 oder 39» gekennzeichnet durch verschiebbare oder schwenkbare Anschlussvorrichtungen, insbesondere Schwenkrohrvorrichtungen, die innerhalb eines Speicherabteils oder auch von Abteil zu Abteil eine stetig örtlich veränderbare Abführung und/oder Zuführung von Flüssigkeit erlauben.

41. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass zur Brauchwassererhitzung oder Brauchwasser-Resterhitzung ein eigener Trennwandwärmetaificher vorgesehen ist, dem als Heizmittel Speicherwasser mit der benötigten Temperatur mittels der Massnahmen gemäss Ansprüchen 38, 39 oder 40 zugeführt wird, wobei das abgekühlte Heizmittel dem Speicher wieder zugeleitet wird.

42. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 18 und ggfs. Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermasse in Gebäudeumschliessungen, insbesondere Wänden oder schrägen Dachflächen, untergebracht ist und einen wesentlichen, vorzugsweise den überwiegenden Teil von deren Masse darstellt.

43. Anlage nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltepunkt, insbesondere Schmelzpunkt, der Speichermasse zwischen ca. 23⁰G und 50⁰C liegt.

44. Anlage nach Anspruch 43» dadurch gekennzeichnet, dass der Haltepunkt, insbesondere Schmelzpunkt der Speichermasse zwischen ca. 23⁰G und 26°c liegt.

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45. Anlage nach Anspruch 42, 43 oder 44» dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor aussenseitig vor der Speichermasse, in gutem Wärmekontakt mit dieser, angeordnet ist.

46. Aalage nach Anspruch 45 oder einem späteren den Kollektor betreffenden Anspruch, z.B. Ansprüche 68-76, 85, 86, 89, 96, gekennzeichnet durch Massnahmen im oder am Kollektor, die den Wärmestrom nach aussen - und bei Überinsolation auch nach innen - dämmen.

47. Anlage nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass im Kollektor, insbesondere zwischen dessen Scheibenspalten oder zwischen innerster Transparentschicht und Schwarzfläche, eine verstellbare mechanische Wärmedämmung, insbesondere ein oder mehrere Rollos mit hohem Reflexionsvermögen, untergebracht ist.

48. Anlage nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollos durch ihr Eigengewicht, insbesondere durch das Gewicht der Unterkante der Rollofläche, selbsttätig ausgezogen werden sollen.

49. Anlage nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Rollo auf die gleiche Wickelvorrichtung aufgewickelt werden.

50. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 42 bis 49» dadurch gekennzeichnet, dass die Entladung des Speichers zum Gebäudeinneren hin kontrolliert, gesteuert, erfolgt.

51. Anlage nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerung der Wärmeleitung vom Speicher zum G-ebäudeinneren mittels einem oder mehreren Rollos, vorzugsweise Mehrsciiicht-Rollos, mit hohem Infrarot-Reflexionsvermögen vorgesehen ist.

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52. Anlage nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Speichermassenschicht und Gebäudeinnerem eine Wärmedämmung, Wärmedämmschicht, vorgesehen ist und die Entladung des Speichers mit Luft als Wärmetransportfluid erfolgt, wobei gegebenenfalls zur Steuerung Abschlussbzw. Drosselvorrichtungen, insbesondere Klappen, vorgesehen sind.

53. Anlage nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeluft im wesentlichen zwischen Schwarzfläche und Speichermasse geführt ist (Fig. 24 unten) und/oder dass die Entladeluft entlang der raumseitigen Speichermassenbegrenzung geführt ist (Pig. 246).

54. Anlage nach Anspruch 52 oder 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeluft durch die Speichermassenschicht geführt ist (Fig. 24a).

55. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeluft, insbesondere mittels Thermosyphon-Umlauf dem zu heizenden Raum in der Nähe von dessen Decke zugeführt wird.

56. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeluft, insbesondere mittels Gebläse, dem Raum durch relativ tief angeordnete AustrittsÖffnungen zugeführt wird (Pfeil 76b, Fig. 24).

57. Anlage nach Anspruch 55 oder 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft vor der Zuführung in den Raum durch eine Flächenheizfläche, wie eine Wandheizfläche, DeckenhejUzflache, Fussbodenheizfläche, geleitet wird.

58. Anlage, mindestens nach Anspruch 45 oder einem späteren den Kollektor betreffenden Anspruch, z.B. Ansprüche 91, 92, 78, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwarzfläche des Kollektors bei möglichst grosser Schwärze im sicht-

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baren Spekiralbereich für den infraroten Spektralbereich möglichst schwach emittierend ausgebildet ist.

59. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mindestens nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Zwangsluftstroms ein Gebläse, vorzugsweise Querstromgebläse, vorgesehen ist und ggfs. durch zusätzliche Kanäle und Absperrvorrichtungen das Gebläse zusätzlich zum Entladen des Speichers nach aussen, dh. zur Raumkühlung und/oder zur Raumlüftung vorgesehen ist, wobei zur zusätzlichen Raumkühlung der Haltepunkt bzw. Schmelzpunkt der Speichermasse vorzugsweise nahe 23°C zu wählen ist.

60. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Speicherschicht und Raumsichtfläche eine bieg- bzw. rollbare Wärmedämmschicht (74c), z.B. tfeichschaumschicht, vorgesehen ist, die in Kaltzeiten in einen Spalt zwischen Schwarzfläche (71) und (äusserster) Transparentfläche (72a) umgeschichtet, vorzugsweise umgerollt, werden kann.

61. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schwarzfläche 71 und Speichersehicht eine starke Wärmedämmung, Wärmedämmschicht, angeordnet ist und der Wärmetransport von der Schwarzfläche zum Speicher durch dicht abschaltbare Konvektion, vorzugsweise durch Luft, insbesondere im Zwangstrom, vorgesehen ist.

62. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Kollektors aussenseitig der Speichersehicht (70} eine Wärmedämmschicht angeordnet ist, die

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mindestens heutigen Vollwärmeschutz ergibt, der Speicher (70) durch einen entfernt liegenden Kollektor aufgeladen wird (vgl. Fig. 8, 10), die raumseitige Wärmedämmung (74) so bemessen wird, dass die ungewollte Aufheizung des Raums 'an Hitzetagen erträglich bleibt, und gesteuerte Entladung des Speichers zum Kaum hin, vorzugsweise durch Zwangskonvektion an der tfärmeabgabeflache (vgl. 75, 75b, 75c,d) des Speichers, vorgesehen ist.

63. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere mindestens einem der Ansprüche 21 bis 23» dadurch gekennzeichnet, dass in Hitzezeiten Luft zur nächtlichen Kühlung des Gebäudeinneren unter Verwendung von Teilen der 7/ärmeanlage, z.B. des Gebläses, umgewälzt wird und ggfs. z.B. der Kollektor zur Luftkühlung herangezogen wird.

64. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass zum erstmaligen Laden des Speichers die ggfs. vorgesehene Zusatzheizung (Anspruch 8) eingesetzt wird und/oder eine mobile nur zum erstmaligen Hochheizen des Speichers an die Anlage angeschlossene Anfahr-Heizeinrichtung, die vorzugsweise mit fossilen Brennstoffen arbeitet.

65. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heiζungsvorlauf ungemischt, so wie ihn die jeweils am ehesten - z.B. zur jeweiligen Aussentemperatur - passende Speicherstufe bzw. Speicheranzapfung liefert, vom Speicher weggeleitet wird und die Feinregelung der einzelnen Raumtemperatur durch entsprechend dimensionierte Heizkörperthermostaten o.a. vorgesehen ist,

66. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizungsvorlauf ungemischt, so wie ihn die jeweils am ehesten zur benötigten

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Vorlauftemperatur passende Speicheranzapfung bzw. ■ Speicherstufe (z.B. auch Fig.8) liefert, vom Speicher weggeleitet wird, die Temperaturspreizung am Heizkörper zwischen Vorlauf und Rücklauf konstant gehalten wird und durch weitere Massnahmen, z.B. gesteuerte Änderung der äusseren Wärmeübergangszahl oder Verstellung der wirksamen Heizkörperfläche, am Heizkörper dessen Wärmeabgabe geregelt wird.

67. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizkörperflächen mit einem im Nebenschluss-Luftstrom arbeitenden und im Auslass ein Strahlgebläse bildenden Gebläse, insbesondere einem Querstromgebläse, ausgerüstet sind.

68. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der direkt der Sonnenstrahlung ausgesetzte, vorzugsweise auf bzw. in einem Gebäudedach, angeordnete Kollektor mit einer undurchsichtigen, vorzugsweise auch vor mechanischer Beschädigung schützenden, abnehmbaren Abdeckung versehen ist.

69. Anlage nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, dass

die wetterfeste Abdeckung wärmedämmend, bevorzugt auf der Unterseite möglichst abnutzungsfest infrarot-reflektierend, ausgebildet ist.

70. Anlage nach Anspruch 68 oder 69» dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung den Kollektor zugluftdicht abschliesst.

71. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 68-70, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung den Kollektor regenwasserdicht abdeckt·

72. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 68-71» dadurch gekennzeichnet, dass das Abnehmen der Abdeckung vom Kollektor mittels Abschwenken vorgesehen ist (im wesentlichen Rotationsbewegung).

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73. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 68 - 71 _f dadurch gekennzeichnet, dass das Abnehmen der Abdeckung vom Kollektor mittels Verschieben vorgesehen ist (im wesentlichen Translationsbewegung).

74·. Anlage nach Anspruch 73» dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckung mindestens eine Wischlippe zur Reinigung der Kollektoraussenfläche bei deren Zudecken und/oder Abdecken vorgesehen ist, die vorzugsweise zugleich eine Dichtung (Ansprüche 70, 71) darstellt.

75. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 68-74, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung mit einem Energiespeicher, insbesondere Gegengewicht, das etwas schwerer ist als die Abdeckung, gekoppelt ist oder durch ihr Eigengewicht diesen Energiespeicher bildet, so dass der Kollektor auch bei Stromausfall abgedeckt, dh. zugedeckt, werden kann, vorzugsweise einfach durch Ausklinken.

76. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 68 - 75, mit einem den Kollektor tragenden Dach, dadurch gekennzeichnet, dass das Dach relativ zur Kollektoraussenfläche gestuft ist in einem Masse, dass auch bei der jeweils in Rechnung gestellten Schneehöhe die Abdeckung noch abnehmbar ist, wozu vorgesehen wird, dass die Abdeckung in ihrer Abgenommenen- End lage einen lichten Abstand (a) von der Dachfläche aufweist, welcher der in Rechnung gestellten Schneehöhe entspricht.

77. anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, z.B. Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet dass die äussere, bzw. äusserste Transparentschicht des Kollektors aus Drahtglas besteht und/oder dass die inneren Überflächen von Transparentschichten mit einer Antiton-Beschichtung aus wasserunlöslichen hydrophylen Polymeren versehen sind, die bei im Kollektor auftretenden Spitzentemperaturen der Transparentschichten beständig ist.

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78. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Kollektor mit mehr als einer Transparentschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Transparentschicht aus Glas besteht und die innere, bzw. inneren aus Kunststoff, insbesondere Kunststoff-Folien oder Acrylglas.

79« Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor mit einem Frostschutzwächter, insbesondere einem entsprechend eingestellten Temperaturmesser, versehen ist.

80. Anlage nach Anspruch 79, dadurch gekennzeichnet, dass der Frostschutzwächter bei Frostgefahr für das Kollektorfluid akustisch und/oder optisch Alarm auslöst, z.B. zu dem Zweck, dass die 7/ärmedämmung des Kollektors zum Dachboden hin, der im übrigen nach aussen gut wärmegedämmt, dh. entsprechend temperiert ist, geöffnet wird.

81. Anlage nach Anspruch 79, dadurch gekennzeichnet, dass der Frostschutzwächter bei Frostgefahr für das Kollektorfluid einen schwachen Umlauf, insbesondere Schwerkraftumlauf, aus einer vorhandenen niedrig temperierten Fluidquelle, z.B. Leitungswasser, vorzugsweise aber aus der am niedrigsten temperierten Speicherstufe, in den Kollektor und zurück einschaltet.

82. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Kollektorfluid eine Flüssigkeit ist, dadurch gekennzeichnet, dass Vorkehrungen zum Entleeren des Kollektors vom Kollektorfluid zum Verringern des Wärmeverlusts des Kollektors und/oder zu dessen Frostschutz, vorgesehen sind.

83. Anlage nach Anspruch 82, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorumwälzpumpe (P) auch zum Wegpumpen der aus dem Kollektor (2) zu entleerenden Flüssigkeit in ein Lagergefäss (252a) bestimmt ist, wobei das Lagergefäss vorzugs-

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weise ebensohoch oder höher als der Kollektor angeordnet ist und bevorzugt zugleich ein Ausdehnungsgefäss für den Kollektorkreislauf darstellt (Fig. 34).

84. Anlage nach Anspruch 82 oder 83, dadurch gekennzeichnet, dass der entleerbare Teil des Kollektors und Rohrleitungssystems möglichst vollständig aus korrosionsfestem Werkstoff besteht, insbesondere aus Kunststoff.

85. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spalt zwischen Kollektor und Transparentschicht, vorzugsweise im äussersten Transparentschichtspalt, ein oder mehrere Kollo vorgesehen ist, der möglichst abnutzungsfest nach aussen hin insgesamt hochreflektierend, zum Kollektor hin zumindest im Infraroten hochreflektierend, ausgebildet ist.

86. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer geneigt oder lotrecht angeordneten Kollektorfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere und obere Berandung des Kollektors mit Luftklappen (248) versehen sind, die den Snaltraum vor der Kollektorschwarzfläche für einen Übertemperaturschutz-Luftzug öffnen, wobei diese Luftklappen, oder entsprechend klappbare Berandungsflachen im ganzen, bevorzugt thermostat-, bimetall- oder schmelzmetsllgesteuert sind, so dass Teinperaturwächter, oder Sicherheitstemperaturbegrenzer, im Sinne von DIN 4757 Blatt 2 vorliegen.

87. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor mit einer Waschanlage ausgerüstet ist, die zumindest die äusserste Transparentschicht bespült.

88. Anlage nach Anspruch 87, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschanlage als Umwälz-vVaschanlage ausgebildet ist, für die Umwälz-Waschflüssigkeit einen Schmutzabsetztank

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enthält und vorzugsweise mit einem Reinigungsmittelzusatz zu Wasser betrieben wird, der besonders auch für gute Benutzung der zu reinigenden Flächen und möglichst vollständigen Ablauf der Waschflüssigkeit von diesen Flächen sorgt.

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89. Anlage nach Anspruch 87 oder 88, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschanlage, mindestens in einigen wesentlichen Teilen, zugleich als Kühlanlage vorgesehen ist, insbesondere für das durch die Anlage zu versorgende Gebäude, oder zum Abführen von untertags unerwünscht im Kollektor angefallener und vorübergehend im Speicher aufgenommener überschusswärme,für Betrieb während der Nacht, oder auch nach Art eines Rieselkühlers als Schutz gegen unerwünschten Wärmeeinfall in den Kollektor untertags.

90. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 68 - 89, dadurch gekennzeichnet, dass im Kollektorkreislauf ein Strömungswächter vorgesehen ist, der bei Aussetzen des Kollektorumlaufs veranlasst, dass die Abdeckung (z.B. Anspruch 68) und/oder ein oder mehrere Reflexionsrollos (Anspruch 85) vor den Kollektor kommt und/oder die Waschanlage als Notkühlung eingeschaltet wird, bzw. umgekehrt beim tätigen Zustand dieser Sicherungen nur deren Aufhebung zulässt (Abdeckung, Rollo abziehen, Waschanlage als Sicherheitsrieselkühler ausser Betrieb setzen), wenn der Kollektorumlauf in Betrieb ist.

91. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Fluidkanalkollektor, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorschwarzfläche und die Fluidkanäle gebildet werden durch eine Glasscheibe (277) als Frontseite der "Schwarzflache" und durch eine schwarze Kunststoff-Fläche (278a, 278b) als hintere Seite der "Schwarzfläche'¹, wobei der Spalt bzw. die Zwischenräume zwischen Glasscheibe (277) und schwarzer Kunststoff-Fläche (278a,b) die Fluidkanäle bildet.

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92. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kollektorschwarzfläche eine Schüttschicht schwarzer oder geschwärzter Körner (282) vorgesehen ist, die Schicht so dünnschichtig ist, dass sie nur noch knapp optisch dicht ist, wobei die Schicht gut fluiddurchlässig ausgebildet ist, frontseitig mit einer Glasscheibe oder dgl. (277b), mit reichlichem Abstand als Strömungspalt, versehen ist, eine Durchströmen des Kollektorfluids durch die Körnerschicht von der Frontseite ausgehend vorgesehen ist und die Körnerschicht stabilisiert sein kann, vorzugsweise durch Verkleben, Versintern der Körner.

93. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Pluidkanalkollektor, der zugleich eine, insbesondere schräge Dachhaut bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektor-Elementflächen und/oder deren Transparentschichten in Schuppendeckung nach Dachziegelart einander, oder mittels Haltestücken (224, 233, 239) überlappen, vorzugsweise jedoch z.B. als lange ''Kollektorbahn'¹, nur in einer Richtung in der Dachfläche.

94. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 93» dadurch gekennzeichnet, dass Transparentschichten von Kollektorelementflächen, vorzugsweise von rechteckigem Format, an zwei gegenüberliegenden Rändern nach dem Schuppendeckprinzip einander überlappen, an den beiden rechtwinklig dazu liegenden Kanten dagegen stumpfstossen und dort mittels hermetischer Dichtung (Pig. 50, 51) oder mittels konstruktiver Entwässerung, z.B. mittels Sntwässerungsrinnen (Pig. 46, 53, 54) die Dachhaut bilden.

95. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eigentlichen Kollektorflächen (235) samt ihren Berandungsflachen und den Transparentschichten als Fertigbauelement (221, 225), zum

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grössten Teil oder ganz einstückig, und mit seitlicher, dachhautbildender Überlappung (224) der Berandungsflächen vorgesehen sind (Fig. 48, 49).

96. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Montage eines Kollektors auf einem Flachdach, jedoch nicht integriert in das Dach, sondern als Element für sich einen Schrägkollektor bildend, der - z.B. gegen Überwärmung, Verschmutzung, Schnee "mit dem Gesicht" nach unten schwenkbar ist, in Verbindung mit Luft, oder Wasser plus Frostschutzmittel, als Kollektorfluid.

97. Anlage nach Anspruch 96, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsstellung des Schwenkkollektors mehrere Schrägstellungen vorgesehen sind, von denen im Jahreslauf nacheinander immer jeweils eine zur Geltung gebracht wird.

98. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Warmwasserspeicher aus mindestens zwei Abteilen, von denen mindestens eines als Hochtemperaturstufe gilt, dadurch gekennzeichnet, dass Vorkehrungen getroffen sind um - gleich oder erst später zur Erweiterung und Modernisierung der Anlage - in die Hochtemperaturstufe(n) Pakete mit Latentspeichermasse einzuhängen und/oder einzustellen.

99. Anlage nach Anspruch 98, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Verhindern oder Mittel zum späteren Beseitigen der Unterkühlung der Latentspeichermasse vorgesehen sind, wie Kristallisationskeime oder Ketten von Peltier-Elementen in den einzelnen Paketen, oder Ultraschall-Erzeuger insbesondere in dem die Pakete umgebenden Fluid.

100. Anlage nach Anspruch 99» dadurch gekennzeichnet, dass man das Speicherabteil, welches die Latentspeichermasse ent-

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hält, nach dem Aufladen, dh. hier vollständigem Schmelzen der Latentspeichermasse, abkühlen lässt und/oder als Mittel- oder Niedrigtemneraturstufe einsetzt, wobei man die Latentspeicherschmelze bis auf die jeweils gewollte Stufentemperatur unterkühlt, und wobei man erst bei Bedarf für eine Hochtemperaturstufe den unterkühlten Zustand beseitigt, wodurch sich die Stufe annähernd auf die Schmelztemperatur der Latentspeichermasse aufheizt.

101. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere einem der Ansprüche 98 - 100, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher aus einer oder mehreren., vorzugsweise zwei bis drei, (Verdränger-) Warmwasserstufen, in isehälte raus führung oder in Tankausführung, besteht, in denen gegebenenfalls zusätzlich Temperaturschichtung aufrechterhalten wird, und dass der Speicher zusätzlich mindestens eine Hochtemperaturstufe umfasst, die aus einem (drucklosen) Tank mit dicht eingebrachten Latentspeicher-Pak et en besteht, deren Zwischenräume mit einem Zwisehenfluid, Zwischenmittel gefüllt sind, das in (Trennwand-) Wärmetausch gebracht ist mit Warmwasser, welches schaltungsmässig, stufenmässig, an die Warmwasserstufen anschliesst und zugleich das Kollektorfluid und/oder das Heizungsfluid darstellt.

102. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verbindung folgender Merkmale,

a) in oder auf einem Schrägdach (Neigung zwischen 40°und 50°) ein Kollektor mit abnehmbarer Abdeckung, oder mit Drahtglas als äusserster Transparentschicht und einem oder mehreren Reflexionsrollos darunter;

b) einer Waschanlage mindestens für die äusserste Transparentschicht;

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c) im Keller des Gebäudes ein Tank-Warmwasserstufenspeicher, vorzugsweise soll dieser erst später durch Einbringen von Latentspeicherpaketen in ein Hochtemperaturabteil, ggfs. verbunden mit einer Vergrösserung und/oder Verbesserung des Kollektors, zu einem vollen Jahresspeicher ausgebaut werden;

d) eine Zusatzheizung, insbesondere alt öl als Brennstoff, die auf den Heizungsvorlauf zur Erhöhung der Vorlauftemperatur einwirken kann.

103. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 98 - 101, mit mindestens einer Unterkühlungslatentspeicherstufe, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Unterkühlungslatentspeicherstufe (A + B + C) unterteilt ist in mehrere für sich wärmegedämmte und schaltungsmässig für sich ladbare und entladbare, d.h. einzeln - z.B. mittels Wanderanzapfung schaltbare, Gruppen (A,B,C).

104·. Anlage nach Anspruch 103, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Gruppen (A,B,C) ganz oder teilweise umgeben sind von einer Stufe, die über einen wesentlichen Teil des Jahres eine niedrigere Temperatur aufweist als die wahre (nicht unterkühlte) Erstarrungstemperatur der Gruppe.

105. Anlage nach Anspruch 103 oder 104, dadurch gekennzeichnet, dass vollständige Gruppen (A,B,C), dh. mit Latentspeichermasse, Lade- Entlade- Wärmetauschfläche, ggfs. auch mit Zwischenmittelfüllung und mit Wärmedämmung, als Bauelement vorgefertigt sind und vorzugsweise in eine Stufe niedrigerer Temperatur (bezüglich Gehäusewärmeverlust, nicht schaltungsmässig) eingebracht sind.

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