DE3102869A1 - Device for storing heat for heating installations - Google Patents

Device for storing heat for heating installations

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DE3102869A1
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Rolf Dipl.-Ing. 7980 Ravensburg-Burach Schiller
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SOLAR WAERMETECHNIK GmbH
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SOLAR WAERMETECHNIK GmbH
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Abstract

The heating installation consists essentially of a heat store (10) and a heating-up device which is constructed as a solar collector (12). Use can be made as heat storage medium of spherical heat storage elements (14) which are provided at the same time for the transport of heat between heat store (10) and solar collector (12). The cooled heat storage elements (14) are removed from an exit opening (16), located below, of the storage chamber (17) and transported to the inlet opening (26), located above, of the solar connector (12) via a pipeline (18) with the aid of a conveying mechanism (20). Located at the outlet end (28) of the solar collector is a temperature-controlled shutoff device (30) which releases the storage elements (14), heated up in the collector, individually or in groups for transport back into the storage chamber (17) through the pipeline (32) and the inlet opening (33). <IMAGE>

Description

31028603102860

A 12 466 28,10.1980 - 7 - ' f - kt- "A 12 466 28.10.1980 - 7 - 'f - kt- "

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung muz Speicherung von Wärme für Heizungsanlagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a device muz storage of heat for heating systems specified in the preamble of claim 1. genus.

Es ist ein Wärmespeicher dieser Art bekannt (DE-OS 25 52 698), bei dem ein gut wärmeisolierter Speicherbehälter mit einer Schüttung aus einer Vielsah.1 von kugelförmigen oder linsenförmigen Hohlkörpern, die ein Phasenwechselmaterial enthalten, sowie Wasser als Speicherflüssigkeit angefüllt ist. Die Wärmeübertragung an die Speicherelemente erfolgt durch zirkulierendes Wasser. Die Verwendung des Phasenwechselmaterials, insbesondere eines schmelzbaren Materials, das Wärme in Form von Schmelzenergie speichert, ermöglicht gegenüber einem konventionellen Wasserspeicher mit gleichem Wärmeinhalt eine Reduzierung des Speichervolumens sowie eine Erniedrigung der maximalen Arbeitstemperatur und damit der Wärmeverluste. Die normalerweise bei der Verwendung von Phasenwechselmaterialien auftretenden Probleme, wie Volumenänderungen beim Phasenwechsel und Entmischung werden dadurch gelöst, daß das Phasenwechselmaterial in den Hohlkörpern angeordnet ist, die im Speicherwasser schwimmen. Der Arbeitsbereich lioqt doi.l: boi e<i. 40-lK) C also bei relativ hohen Temperaturen, die eina guteIt is a heat storage of this kind is known (DE-OS 25 52 698), in which a good heat-insulated storage container with a bed of a Vielsah.1 of spherical or lens-shaped hollow bodies containing a phase change material, and water is filled as a storage liquid. The heat transfer to the storage elements takes place through circulating water. The use of the phase change material, in particular a fusible material that stores heat in the form of melt energy, enables a reduction in the storage volume and a lowering of the maximum working temperature and thus the heat losses compared to a conventional water storage tank with the same heat content. The problems normally occurring when using phase change materials, such as volume changes during phase change and segregation, are solved in that the phase change material is arranged in the hollow bodies which float in the storage water. The work area lioqt doi.l: boi e <i. 40-lK) C at relatively high temperatures, which is a good one

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Wärmeisolierung des Speicherraums verlangen und für die nur wenige, relativ teure Latentspeichermittel zur Verfügung stehen. Außerdem erfordert die wasserdichte Ausbildung des großen Speicherbehälters einen erheblichen Herstellungs- und Wartungsaufwand.Require thermal insulation of the storage space and for the only a few, relatively expensive latent storage means To be available. In addition, the watertight design of the large storage container requires a considerable amount Manufacturing and maintenance costs.

Weiter ist es an sich bekannt, Sonnenkollektoren, zur Aufladung von Wärmespeichern zu verwenden. Die bisher üblichen Sonnenkollektoren enthielten ein flüssigkeitsdurchströrntes Rohrleitungssystem, das zur. Energieaufnahme der Sonneneinstrahlung ausgesetzt wurde. Bei den flüssigkeitsführenden Sonnenkollektoren treten sowohl Dichtungs- als auch Korrosionsprobleme auf, die einen wartungsfreien Langzeitbetrieb erschweren. Hinzu kommt die Gefahr von Betriebsstörungen aufgrund der Bildung . von Luftblasen in der Transportflüssigkeit.Next, it is known per se, solar panels, for To use the charging of heat accumulators. The previously common solar collectors contained a liquid-permeated one Piping system that goes to. Energy absorption has been exposed to solar radiation. Both Liquid-carrying solar panels occur both Sealing and corrosion problems that make maintenance-free long-term operation difficult. Come in addition the risk of breakdowns due to education. of air bubbles in the transport liquid.

Weiter ist es an sich bekannt, den Wärmeinhalt der Urngebungsluft oder einer mit Abwärme beladenen Luft durch die Verwendung von gegen Luft arbeitenden Wärmepumpen zu Heizungszwecken zu verwenden. Wegen der Gefahr der Vereisung der wärmeaufnehmenden Wärmetauscherfläche liegt die Betriebsuntergrenze einer solchen Wärmepumpe bei etwa minus 5 C. Um die zwischen der Tag- und Nachtperiode oder zwischen einzelnen Tagen auftretendenIt is also known per se, the heat content of the ambient air or of an air laden with waste heat by using heat pumps working against air for heating purposes. Because of the danger the icing of the heat-absorbing heat exchanger surface is the lower operating limit of such a heat pump at about minus 5 C. Around those occurring between the day and night period or between individual days

A 12 466 28„10ol980 -. 9 - ' f - ktA 12 466 28 "10ol980 -. 9 - 'f - kt

Schwankungen des Energieangebots aus der Luft zu glätten, ist es zweckmäßig, die Wärmepump© mit einem Wärmespeicher zu verbinden. Bestehende Systeme sehen den Wärmespeicher auf der wärmeabgebenden Seite der Wärmepumpe vor. Warmwasserspeicher und der eingangs erwähnte Wärmespeicher mit Latentspeicherkugeln arbeiten hier umwirtschaftlich, da die Speichertemperatur in der Regel höher als die erforderliche Betriebstemperatur ist, was eine ungünstige Leistungskennziffer der Wärmepumpe zur Folg® hat«To smooth out fluctuations in the energy supply from the air, it is advisable to equip the heat pump © with a heat store connect to. Existing systems provide for the heat accumulator on the heat-emitting side of the heat pump. Hot water tank and the aforementioned heat storage with latent storage spheres work here economically, since the storage tank temperature is usually higher than the required operating temperature, which is an unfavorable one The performance indicator of the heat pump der Folg® has «

Der Erfindung- liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmespeicher für eine Heizungs·= und Warmwasserfoereitungsanlage der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der eine wirt~ schaftliche Nutzung der Umgebungswärme aus Luft und/oder Sonnenstrahlung für Heizzwecke ermöglicht„ und der gegebenenfalls einen gansjährigen Wärmepumpenbetrieb mit hoher Leistungskennziffer und ohne Vereisungsgefahr an den Wärmetauscherflächen gewährleistet.The Erfindung- is an object of the invention to provide a heat storage for a heating · = and Warmwasserfoereitungsanlage the initially indicated type which enables a host ~ nomic use of ambient heat from air and / or solar radiation for heating purposes "and, optionally, a goose-standing heat pump operation with high Performance indicator and guaranteed without the risk of icing on the heat exchanger surfaces.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentansprüchen 1 und 15 angegebenen Merkina Iskatubinationeii vorgeschlagen» Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung -ergehen sich aus den Unteransprüchen„The Merkina Iskatubinationeii specified in claims 1 and 15 are used to solve this problem proposed »Further advantageous refinements and developments of the invention emerge from the Subclaims "

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Die erfindungsgemäßen Wärmespeicherelemente sind transportabel und können mit Hilfe einer einfachen Transport- und Verteilervorrichtung unmittelbar für den Wärmetransport zwischen dem Speicherraum und einer Aufheizvorrichtung, insbesondere einem Sonnenkollektor, verwendet werden. Vorzugsweise weisen die Wärmespeicherelemente eine Oberflächenschicht mit hohem Absorptionsvermögen auf, so daß sie in einem Sonnenkollektor unmittelbar als Strahlenenergie· aufnehmendes Medium eingesetzt werden können. Dementsprechend können die Speicherelemente sowohl im Speicherraum als auch im Sonnenkollektor eine von oben beschickbare und nach unten ablaßbare Kugelschüttung bi. ldon. Dor Sonnenkollektor kann dabei als flacher Kasten zur Aufnahme einer flächigen Schüttung von Speicherelementen ausgebildet sein, der von der einen Breitseite her mit Sonnenenergie und/oder Umgebungsluft beaufschlagbar ist.The heat storage elements according to the invention are transportable and can be used directly for heat transport with the help of a simple transport and distribution device used between the storage space and a heating device, in particular a solar collector will. The heat storage elements preferably have a surface layer with a high absorption capacity so that they are used directly in a solar collector as a medium which absorbs radiation can. Accordingly, the storage elements in the storage space as well as in the solar collector can be one from above loadable and downwardly drainable pebble bed bi. ldon. Dor solar collector can be used as a flat box be designed to receive a flat bed of storage elements, the one broad side can be acted upon with solar energy and / or ambient air is.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung befindet sich der mit Umgebungsluft oder mit einer durch Abwärme aufgeheizten Luft beaufschlagte Wärmespeicher mit oder ohne Kollektorkreislauf auf der energieaufnehmenden Seite einer Wärmepumpe, die sekundärseitig ein Heizmedium für einen Heizkreislauf aufweist. Die Schüttung der Wärmespeicherelemente bleibt in diesem Falle trockenAccording to a preferred embodiment of the invention is located the heat accumulator charged with ambient air or with air heated by waste heat with or without a collector circuit on the energy-absorbing Side of a heat pump that has a heating medium for a heating circuit on the secondary side. The pouring of the In this case, heat storage elements remain dry

3 Ί 028693 Ί 02869

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und kann deshalb in einem einfachen Speicherraum, der nicht flüssigkeitsdicht sein tnuß, also z.B. auf Lagerhorden oder in einem Kellerraum gelagert werden. Da die Speichertemperatur auf der Primärseite der Wärmepumpe verhältnismäßig niedrig sein kann, werden auch an die Wärmeisolierung des Speicherraums keine hohen Anforderungen gestellt. Der Wärmespeicher hat hier die Aufgabe eines Pufferspeichers, der gewährleistet, daß die der Wärmepumpe primärseitig zugeführte Luft auf einer von den Schwankungen der Umgebungstemperatur und gegebenenfalls der Sonneneinstrahlung weitgehend unabhängigen Temperatur gehalten wird, die einen gleichmäßigen Wärmepumpenbetrieb mit hoher Leistungskennziffer ohne die Gefahr einer Vereisung der. wärmeaufnehmenden Wärmetauscherflächen ermöglicht. Bei entsprechend groß ausgelegter Speicherkapazität können damit sogar langer andauernde Kälteperioden überbrückt werden, wenn man zusätzlich berücksichtigt, daß für einen i^irksamen Wärmepumpenbetrieb auch schon Speichertemperaturen um den Gefrierpunkt ausreichen. .and can therefore be stored in a simple storage room that does not have to be liquid-tight, e.g. on storage racks or be stored in a basement room. Because the storage tank temperature is on the primary side of the heat pump can be relatively low, the thermal insulation of the storage space is also not high Requirements. The heat storage has the task of a buffer storage, which ensures that the air supplied to the heat pump on the primary side depends on the fluctuations in the ambient temperature and if necessary, the solar radiation is kept largely independent temperature, which a uniform Heat pump operation with a high performance index without the risk of the. heat-absorbing Allows heat exchanger surfaces. With correspondingly large designed storage capacity can even be bridged long lasting cold periods if one additionally takes into account that for an i ^ irksamen In heat pump operation, storage temperatures around freezing point are sufficient. .

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention is based on the drawing explained in more detail. Show it

Pig» 1 ein Schema einer Heizungsanlage mit "Wärmespeicher und Sonnenkollektor für kugelförmige Warme- _~Pig »1 a scheme of a heating system with" heat storage and solar collector for spherical heat- _ ~

- 12 - f - kt- 12 - f - kt

1 U23ÜÜ :" ··*' *"* "· '"' :" 28.10.19801 U23ÜÜ : "·· * '*" * "·'"' : "October 28, 1980

speicher- und Transportelemente;storage and transport elements;

Fig. 2 ein Schema einer gegen Luft arbeitenden Wärmepumpe mit primärseitigem Pufferspeicher aus kugelförmigen Wärmespeicherelementen;2 shows a diagram of a heat pump operating against air with a primary-side buffer store made of spherical heat storage elements;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein kugelförmiges Wärmespeicherelement ;3 shows a section through a spherical heat storage element ;

Fig. 4 eine Ansicht eines Wärmespeicher—Fig. 4 is a view of a heat accumulator

elements mit OberflächenrippenJelements with surface ribsJ

Fig. 5 eine Ansicht eines Wärmespeicherelements mit Durchgangsbohrung; 5 shows a view of a heat storage element with a through hole;

Fig. 6 eine Ansicht, eines Wärmespeicherelements mit abriebfestem Schutznetz.Fig. 6 is a view of a heat storage element with wear-resistant Protective net.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Heizungsanlage bestellt im wesentlichen aus einem Wärmespeicher 10 und einer als Sonnenkollektor 12 ausgebildeten Aufheizvorrichtung. Als Wärmespeichermedium werden kugelförmige Wärmespeicherelemente 14 verwendet, die gleichzeitig für den Wärmetransport zwischen Wärmespeicher 10.und Sonnenkollektor 12 vorgesehen sind. Zu diesem Zweck werden die abgekühlten Wärmespeicherelemente 14 aus einer untenliegenden Austrittsöffnung 16 des Speicherrauma 17 entnommen und über eine Rohrleitung 18 mit Hilfe eines Fördermechanismus 20, der in der ZeichnungThe heating system shown schematically in FIG. 1 essentially consists of a heat accumulator 10 and a heating device designed as a solar collector 12. As the heat storage medium, spherical heat storage elements 14 are used, which are provided at the same time for the heat transport between heat storage 10 and solar collector 12. For this purpose , the cooled heat storage elements 14 are removed from an outlet opening 16 located below in the storage space 17 and via a pipe 18 with the aid of a conveying mechanism 20, which is shown in the drawing

31 0 2GÜG31 0 2GÜG

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als durch einen Motor 22 unterhalb der Austrittsöffnung 16 hin- und herbawegbarer stempel 24 angedeutet ist, zur obenliegenden Eintrittsöffnung 26 des Sormankollektors transportiert. Am austrittseitigen Ende 28 des Sonnenkollektors befindet sich eine temperaturgeregelte Absperrvorrichtung 30, die die im Kollektor aufgeheizten Speicherelemente 14 einzeln oder in Gruppen für den Rücktransport durch die Rohrleitung 32 und die Eintrittsöffnung 33 in den Speicherraum 17 freigibt«. Aufgrund des normalerweise vorhandenen Gefälles kann der Rücktransport vom Sonnenkollektor 12 sum Speieherraura 17 allein durch die Schwerkraft srfolgsruthan by a motor 22 below the outlet opening 16 back and forth displaceable stamp 24 is indicated, to the overhead inlet opening 26 of the Sorman collector transported. A temperature-controlled shut-off device is located at the outlet end 28 of the solar collector 30, the heated in the collector storage elements 14 individually or in groups for the Releases return transport through the pipeline 32 and the inlet opening 33 into the storage space 17 «. Because of The return transport from the solar collector 12 sum Speieherraura 17 srfaltsru by gravity alone

Sowohl im Speicherraum 17 als auch im Kollektorraum 12 bildet sich eine Kugelschüttung aus, die durch eine geeignete , in dar Zeichnung nicht dargestellte geometrische Anordnung von Ein- und Austrittsoffnungen in ihrer Form und im Durchlauf beeinflußt wer.den kann»Both in the storage space 17 and in the collector space 12, a ball bed is formed, which is supported by a suitable , in the drawing not shown geometric Arrangement of inlet and outlet openings in their shape and can be influenced in the run »

Der Sonnenkollektor. 12 ist an den Breitseitenflächen so begrenzt, daß sich in ihm nur eine flächige Schüttung ausbildet, die zur Energieaufnahme der Sonnenstrahlung (Pfeile 34) oder der Umgebungsluft ausgesetzt wird. Um die Strahlungsenergie aufnehmen zu können, sind die Speicherelemente 14 mit einer Oberflächenschioht mit. hohem Absorptionsvermögen versehen. Zur VerbesserungThe solar collector. 12 is so limited on the broad side surfaces that only a flat bed is formed in it, which is exposed to the solar radiation (arrows 34) or the ambient air to absorb energy. In order to be able to absorb the radiation energy, the storage elements 14 are provided with a surface layer. high absorbency. For improvement

A 12 46.6 28.10.1980 - 14 - f - kt .A 12 46.6 28.10.1980 - 14 - f - kt.

des Kollektorwirkungsgrads kann außerdem auf der rückwärtigen Kollektorseite eine nicht dargestellte, strahlungsabsorbierende und/oder -reflektierende Folie vorgesehen werden, die die durch die Zwischenräume an den Speicherelementen 14 vorbeigelangende Strahlungsenergie zu den Speicherelementen zurückreflektiert.the collector efficiency can also be a radiation-absorbing (not shown) on the rear side of the collector and / or reflective film are provided, which through the gaps on the storage elements 14 passing radiant energy is reflected back to the storage elements.

Bei ungünstiger Wetterlage, wie bei Regen oder Nachtkälte, können zur Vermeidung von Wärmeverlusten alle Speicherelemente 14 aus dem Kollektor 12 einfach in den Speicherraum 17 abgelassen und erst bei günstigeren Witterungsbedingungen wieder zum Kollektor zurückgefördert werden.In unfavorable weather conditions, such as when it rains or when it is cold at night, everyone can avoid heat loss Storage elements 14 are simply drained from the collector 12 into the storage space 17 and only when they are cheaper Weather conditions are fed back to the collector.

Der Wärmespeicher 10 wird außerdem mit einem Wärmetransportmittel (Pfeile 36) beaufschlagt, das durch die Öffnung 38 in den Speicherraum 17 eintritt und durch die Öffnung 40 aus diesem austritt. Beim Durchströmen der Kugelschüttung tritt je nach Temperaturdifferenz ein Wärmeaustausch in der einen oder anderen Richtung auf, so daß das Wärmetransportmittel sowohl zum Entladen als auch, neben dem Sonnenkollektor, zum Aufladen des Wärmespeichers 10 verwendet werden kann. Die durch die im Rohr 32 herunterfallenden Wärmespeicherelemente betätigbare Rückschlagklappe 41 im Bereich der Eintrittsöffnung 33 verhindert, daß Wärmetransportmittel zum Sonnen-The heat accumulator 10 is also acted upon by a heat transport medium (arrows 36), which by the Opening 38 enters the storage space 17 and exits through the opening 40 therefrom. When flowing through In the bed of pebbles, heat exchange occurs in one direction or the other, depending on the temperature difference, so that the heat transport means both for discharging and, in addition to the solar collector, for charging the heat accumulator 10 can be used. Which can be actuated by the heat storage elements falling down in the tube 32 Non-return flap 41 in the area of the inlet opening 33 prevents heat transport medium to the sun

inin

α ο * * β »0 etα ο * * β »0 et

A 12 466 28.10.1980 - 15 - f - ktA 12 466 10/28/1980 - 15 - f - kt

kollektor 12. gelangt.collector 12. arrives.

Es ist zwar grundsätzlich möglich, als Wärmetransport-»· mittel eine Flüssigkeit, z.B. Wasser zu verwenden. In diesem Falle ist in der Rohrleitung 18 ein nicht dargestelltes Flüssigkeitssieb vorzusehen, um die von den Speicherelementen mitgenommene Flüssigkeit vor dem Eintritt in den Kollektor abzuscheiden»It is in principle possible to use as a heat transport »· medium to use a liquid, e.g. water. In this case, the pipeline 18 is not shown Provide liquid sieve to the liquid entrained by the storage elements before Entrance to the collector to be deposited »

Die Vorzüge der beschriebenen Anlage zeigen sich jedoch besonders beim Betrieb mit Umgebungsluft oder einer vorgeheizten Abluft als Wärmefcransportmittel, deren Wärmeinhalt gegebenenfalls über eine nachgeschaltete Wärmepumpe zu Heiziangszwecken ausgenutzt werden soll. In diesem Falle bleibt die Kugelschüttung trocken und kann deshalb in einem einfachen Speicherraumä der nicht unbedingt flüssigkeitsdicht sein mußt z.B. in einem Kellerraum, aufbewahrt werden.However, the advantages of the system described are particularly evident when operating with ambient air or preheated exhaust air as a heat transport medium, the heat content of which should optionally be used for heating purposes via a downstream heat pump. In this case, the pebble bed remains dry and therefore can in a simple storage space like the will need not necessarily be liquid-tight t eg in a basement room, kept.

Wie aus Fig„ 2 ersichtlich ist, kann die Umgebungsoder Abluft mit Hilfe eines Gebläses 42 durch den Wärmespeicher 10' hindurchgefördert werden. Die aus dom Speicherraum 17 austretende Luft gelangt je nach Stellung der Klappe 44 über das Rohr 46 ins Freie oder über das Rohr 48 zur wärmeaufnehmenden Tauscherfläche einer Wärmepumpe 50. Weist die Klappe zn der ins Freie gehendenAs can be seen from FIG. 2, the ambient or exhaust air can be conveyed through the heat accumulator 10 'with the aid of a fan 42. Depending on the position of the flap 44, the air exiting from the storage space 17 reaches the outside via the pipe 46 or via the pipe 48 to the heat-absorbing exchanger surface of a heat pump 50. The flap points to the outside

A 12 466 28.10.1980 - 16 - f - ktA 12 466 10/28/1980 - 16 - f - kt

Leitung 46, so wird der Luftstrom 36 lediglich zum Aufladen des Speichers benutzt, was selbstverständlich nur dann sinnvoll ist, wenn die ankommende Luft um einige 0C wärmer als das Speichermaterial ist.Line 46, the air flow 36 is only used to charge the storage, which of course only makes sense if the incoming air is a few 0 C warmer than the storage material.

Für den Heizbetrieb wird der aus dem Wärmespeicher kommende Luftstrom zur primärseitigen Wärmetauscherfläche der Wärmepumpe 50 geleitet. Dort wird dem Luftstrom 36 Wärme entzogen und sekundärseitig auf einem höheren Temperaturniveau an ein in einem Heizkreislauf 52 strömendes, gasförmiges oder flüssiges Heizmedium abgogobon.For the heating operation, the air flow coming from the heat accumulator becomes the heat exchanger surface on the primary side the heat pump 50 passed. There, heat is withdrawn from the air flow 36 and on the secondary side on one higher temperature level of a gaseous or liquid heating medium flowing in a heating circuit 52 abogobon.

Die Speicherelemente 14 sollten aus einem Material mit hoher Wärmeäufnahmefähigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit bestehen. Es kommen hierfür einmal massive Kugeln aus metallischen .oder keramischen Materialien mit hoher Wärmekapazität in Betracht. Eine noch größere Wärmeaufnahmefähigkeit kann mit Phasenwechselmaterialien erzielt werden, deren Phasenumwandlungspunkt etwa bei der gewünschten Speichertemperatur liegt. Hierfür kommen beispielsweise Paraffine, Metallsalze wie Glaubersalz, Wasser, Ameisensäure, Benzol, Glyzerin u.dgl. in Betracht. Die Wahl des Speichermittels richtet sich nach den klimatischen Verhältnissen am Betriebsort. In Mitteleuropa ist die Verwendung von Wasser unter Aus-The storage elements 14 should be made of a material with high heat absorption capacity and good thermal conductivity exist. There are massive balls made of metallic or ceramic materials with a high Heat capacity into consideration. An even greater heat absorption capacity can be achieved with phase change materials can be achieved whose phase transition point is approximately at the desired storage temperature. Therefor For example, paraffins, metal salts such as Glauber's salt, water, formic acid, benzene, glycerine and the like come into play Consideration. The choice of storage means depends on the climatic conditions at the place of operation. In Central Europe is the use of water under

28.10.1980 - 17 - £ - kt10/28/1980 - 17 - £ - kt

nutzung der im Bereich des Gefrierpunkts speicherbaren hohen Schmelzwärme vorteilhaft, da hier Lufttemperaturen um den Gefrierpunkt und höher auch im Winter tagsüber häufig zur Verfugung stehen, während sie in der Nacht deutlich darunter liegen. Die Auslegung des Wärme— spei-chers richtet sich im übrigen nach der Größe der Wärmepumpe und der veranschlagten Überbrückungszeit.Use of the high heat of fusion that can be stored in the area of freezing point is advantageous, since air temperatures are here around freezing point and above are also frequently available during the daytime in winter, while at night are well below. The design of the heat accumulator is also based on the size of the Heat pump and the estimated autonomy time.

Zur. Bildung eines stabilen Speicherelements kann das Speichermaterial 54 in einer Kugelschale 56 aus Metall eingeschlossen sein, wie in Fig. 3 in einer Schnittdarstellung gezeigt ist*To the. The storage material 54 in a spherical shell 56 made of metal can form a stable storage element be included, as shown in Fig. 3 in a sectional view *

Zur Erhöhung der Wärmeaustauschfläche können die Speicherelemente 14 außen und gegebenenfalls auch innen mit Rippen 58 versehen sein (Fig. 4) oder oberflächenvergrößernde Bohrungen 60 aufweisen (Fig. 5).To increase the heat exchange surface, the storage elements 14 can be outside and optionally also inside be provided with ribs 58 (Fig. 4) or have surface-enlarging holes 60 (Fig. 5).

Für den Transport der Speicherelemente 14 innerhalb des Wärmespeicher-Kollektor-Kreislaufs wird ferner eine hohe Abriebfestigkeit bei gleichzeitig geringem Reibungskoeffizienten verlangt. Diese Eigenschaften können boi—For the transport of the storage elements 14 within the heat storage collector circuit is also a high abrasion resistance with a low coefficient of friction at the same time demands. These properties can boi—

62 . spielsweise mit einem Schutznetz aus einem abriebfesten Material, wie Poiytetrafluoräthylen, erzielt werden (Fig. 6).62. for example, with a protective net made of an abrasion-resistant material such as polytetrafluoroethylene (Fig. 6).

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A 12 466 28.10.1980 - 18 - f - ktA 12 466 10/28/1980 - 18 - f - kt

Grundsätzlich ist es möglich, verschiedene Gruppen von Speicherelementen beispielsweise mit unterschiedlichen Speichermaterialien zu verwenden, die vorzugsweise von verschiedenen Heizmedien auf unterschiedliche Temperaturen aufgeheizt und voneinander getrennten Bereichen oder Schichten des Speicherraums zugeführt werden können. Damit kann den unterschiedlichen Temperaturanforderungen verschiedener Verbraucher Rechnung getragen werden. Außerdem lassen sich damit die bei verschiedenen Heizmedien zur Verfügung stehenden unterschiedlichen Temperaturen besser nutzen, so daß insgesamt eine optimale Ausnutzung des verfügbaren Speicherraums ermöglicht wird.In principle, it is possible to use different groups of storage elements, for example with different ones To use storage materials, preferably of different heating media at different temperatures heated and can be fed to separate areas or layers of the storage space. This allows the different temperature requirements of different consumers to be taken into account. In addition, the different temperatures available for different heating media can be used better use, so that overall an optimal use of the available storage space is made possible.

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Claims (1)

β ο αβ ο α DR.-iNG. EUGBN. MAIBR -»Da-IMG. ECKHARD WOLFDR.-iNG. EUGBN. MAIBR - »Da-IMG. ECKHARD WOLF PATENTANWÄLTE
2UGELASSENEVERTRETERVOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMTPATENT LAWYERS
2 APPROVED REPRESENTATIVE BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DRESDNER OANK AG TELEFON: (0711) 3427β1/2 STUTTGART NH. 193Ο334DRESDNER OANK AG TELEPHONE: (0711) 3427β1 / 2 STUTTGART NH. 193-334 TELESRAMME: mentor · 7 STUTTQART 1, PISCH EK STR. 10 Postscheck STsr. aEsoo-7osTELESRAMME: mentor 7 STUTTQART 1, PISCH EK STR. 10 postal check STsr. aEsoo-7os SOLAR Wärmetechnik GrabH Breite Straße 7
7980' RavensfourgSOLAR Wärmetechnik GrabH Breite Strasse 7
7980 'Ravensfourg A 12 466 28„10„1980 £ - ktA 12 466 28 "10" 1980 £ - kt Vorrichtung zur Speicherung von Wärme für HeisungsanlagenDevice for storing heat for heating systems AnsprücheExpectations l.j Vorrichtung zur Speicherung von Wärme für Heisungsanlagen mit einer Vielzahl von in einem Speicherraum angeordneten und mit einem Wärmetransportmittel beaufschlagbaren, vorzugsi'/eise kugelförmigen Wärme=· speicherelementen (, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum (17) mindestens eine Austrittsöffnung (16) sum Entnehmen der abgekühlten Speicherelemente (14) und mindestens eine Eintrittsöffnung (33) zum Einführen der aufgeheizten Speicherelemente enthält, und daß ©ine die abgekühltenl.j Device for storing heat for heating systems with a plurality of arranged in a storage space and acted upon by a heat transport medium, preferential spherical heat = storage elements (characterized in that the storage space (17) is at least an outlet opening (16) to remove the cooled Storage elements (14) and at least one inlet opening (33) for introducing the heated Contains storage elements, and that © ine the cooled A 12 466 28.10.1980 - 2 - f - ktA 12 466 10/28/1980 - 2 - f - kt Speicherelemente von der Austrittsöffnung (16) zu einer Aufheizvorrichtung (12) transportierende und die dort aufgeheizten Speicherelemente (14) zur Eintri.ttsöffnung (33) zurücktransportierende Fördereinrichtung (20,18,32) vorgesehen ist.Transporting storage elements from the outlet opening (16) to a heating device (12) and there heated storage elements (14) to the inlet opening (33) conveying device (20, 18, 32) is provided. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die Aufheizvorrichtung als Sonnenkollektor (12) ausgebildet ist, durch den die Speicherelemente (14) als Strahlungsenergie aufnehmendes Medium hindurchleitbar sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the heating device as a solar collector (12) is formed through which the storage elements (14) as a radiation energy absorbing medium are passed through. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die abgekühlten Speicherelemente (14) hintereinander aus dem Speicherraum (17) entnehmbar und über eine Rohrleitung (18) der Aufheizvorrichtung (12) zuführbar sind, und daß die aufgeheizten Speicherelemente hintereinander über eine woitero Rohrleitung (32) wieder in den Speicherraum (17) zurückführbar sind.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the cooled Storage elements (14) can be removed one behind the other from the storage space (17) and via a pipe (18) the heating device (12) can be fed, and that the heated storage elements one behind the other via a woitero pipeline (32) back into the storage space (17) are traceable. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente ein in einer gut wärmeleitenden, vorzugsweise metallischen Kugelschale (56) angeordnetes Phasenwechselmaterial (54) enthalten. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the storage elements contain a phase change material (54) arranged in a highly thermally conductive, preferably metallic spherical shell (56). f£j f £ j A 12 466 28ol0.1980A 12 466 28ol0.1980 JL ™JL ™ ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4/ dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherelemente (14) ein© abriebfeste Oberfläche aufweisen.ο Device according to one of claims 1 to 4 / characterized in that the Storage elements (14) have an abrasion-resistant surface. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (14) eine oberflächenvergrößernde 'Oberflächenstruktur (Rippen 58) und/oder durchgehende Bohrungen (60) aufweisen.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the storage elements (14) have a surface structure (ribs 58) and / or through bores (60). ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Ms 6„ d a durch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (14) eine strahlungsenergie absorbierende Oberfläche aufweisen«ο device according to one of claims 1 Ms 6 "d a through characterized in that the storage elements (14) absorb radiation energy Show surface « 8ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenns©ichnets· daß das Wärmetransportmittel (36) entgegen der Transportrichtung8ο device according to one of claims 1 to 7, characterized gekenns © ichnet s · that the heat transport medium (36) opposite to the transport direction ■ . der Speicherelemente (14) durch den Spaicherraum (17) hindurchleitbar ist.■. the storage elements (14) through the spa room (17) is passed through. 9ο Vorrichtung nach einem d@r Anspruch® 1 bis 8, d a ° durch gekennzeichnet,, daß das Wärmetransportmittel ein Gas, insbesondere Luft ist.9ο device according to one d @ r claim® 1 to 8, d a ° characterized by ,, that the Heat transport medium is a gas, in particular air. A 12 28.10.1980 - 4 - f - ktA 12 10/28/1980 - 4 - f - kt 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransportmittel eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser ist.10. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the Heat transport medium is a liquid, in particular water. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die zur Aufheizvorrichtung (12) führende Rohrleitung (18) in einem über dem Flüssigkeitsspiegel des Speicherraums (17) angeordneten Bereich siebartige Öffnungen für die Abscheidung von restlichen, von den Speicherelementen mitgeführten Flüssigkeitstropfen aufweist. 11. The device according to claim 10, characterized that the pipe (18) leading to the heating device (12) is in one above the liquid level of the storage space (17) arranged area sieve-like openings for the separation of remaining, has liquid droplets carried along by the storage elements. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bdsll, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem aus dem Speicherraum (17) austretenden Wärmetransportmittel die Primärseite einer ein Heizmedium aufheizenden Wärmepumpe (50) beaufschlagbar ist.12. Device according to one of claims 1 bdsll, characterized in that with the the primary side of a heat transfer medium which heats up a heating medium, exiting the storage space (17) Heat pump (50) can be acted upon. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (14) im Speicherraum (17) und gegebenenfalls in der Aufheizvorrichtung (12) eine von oben beschickbare und nach unten ablaßbare Kugelschüttung bilden.13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the Storage elements (14) in the storage space (17) and optionally in the heating device (12) one of Form pebbles that can be loaded at the top and drained at the bottom. A 12 466 28ο10.1980 ' - 5 - f - ktA 12 466 28ο10.1980 ' - 5 - f - kt 14ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,, daß die Aufheizvorrichtung (12) einen flachen Kasten zur Aufnahme einer flächigen Schüttung von Speicherelementen (14) bildet, der von der einen Breitseite her mit Sonnenenergie und/oder Umgebungs~ oder Abluft beaufschlagbar ist.14ο Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the heating device (12) a flat box for holding a flat bed of storage elements (14) forms, which can be acted upon from one broad side with solar energy and / or ambient air or exhaust air. ο Heizungsanlage für eine Gebäudeheizung und/oder eine Warmwasserbereitungsvorrichtung mit einem eine Vielzahl von in einem Speicherraura befindlichen, mit einem Wärmetransportmittel beaufschlagbaren, vorzugsweise kugelförmigen Wärmespeicherelementen enthaltenden Wärmespeicher, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9,13 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmespeicherelemente (14) über ein Gebläse (42) mit Umgebungs- oder Abluft als Wärmetransportmittel beaufschlagbar sind und daß mit der aus dem Speicherraum (17) austretenden Luft die wärmeaufnehmende Wärmeaustauschfläche einer sekundärseitig ein Heizmediura aufheizenden Wärmepumpe (50) beaufschlagbar ist.ο Heating system for a building heating system and / or a Water heating device with a plurality of located in a Speicherraura, with a Heat transport means can be acted upon, preferably containing spherical heat storage elements Heat accumulator, in particular according to one of Claims 1 to 9, 13 or 14, characterized that the heat storage elements (14) via a fan (42) with ambient or exhaust air as Heat transport means can be acted upon and that with the air exiting from the storage space (17) the heat-absorbing air The heat exchange surface of a heat pump (50) which heats up a heating mediura on the secondary side can be acted upon is. 16«, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a durch-gekennzeichnet , daß der Speicherraum in mindestens zwei Bereiche» odor Schicht on zur Aufnahme von auf- unterschiedliche Temperaturen auf-16 «, device according to one of claims 1 to 14, d a characterized by that the storage space is divided into at least two areas »or layer on for recording on- different temperatures on- A 12 466 28.10.1980 - 6 - f - ktA 12 466 10/28/1980 - 6 - f - kt ladbaren Speicherelementen unterteilt ist.loadable storage elements is divided. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die zu verschiedenen Bereichen oder Schichten des Speicherraums gehörenden Speichorelemente verschiedene Speichermaterialien enthalten und/oder mit verschiedenen Heizmedien beaufschlagbar sind und/oder für die Wärmeversorgung unterschiedlicher Verbraucher verwendbar sind.17. The device according to claim 16, characterized that those belonging to different areas or layers of the memory space Storage elements contain various storage materials and / or can be acted upon with different heating media and / or different for the heat supply Consumers are usable.
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