DE3212488A1 - Low-temperature heating system for buildings - Google Patents
Low-temperature heating system for buildingsInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
- F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
- F24D11/0214—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Niedrig-Temperatur-HeizsystemThe invention relates to a low temperature heating system
(heizsystem) für GEbäude mit oberirdischem Warme'empfänger als Warmelieferant für eine einen Warmwasserbiler versorgende Wårmepumpe und einen Langzei t-Wärmespeicher.(heating system) for buildings with an above-ground heat receiver as a heat supplier for a heat pump supplying a hot water boiler and a long-term heat storage tank.
Ausgehend von einem Heizsystem dieser an sich bekannten Grundstruktur sind von risikobereiten Bauherren bereits vielfältige Experimente einer spezifischen Zuordnung und baulichen Vari ierung des 'Energie empfängers' des Langzeit-Energiespeichers und der Wärmepumpe sowie Versuche einer Optimierung dieses Heizsystems gemacht worden. Ein Uberblick über solche Heizsysteme ergibt sich z. B. aus der Zeitschrift "Mein-Eigenheim, mit Wüstenrot für morgen sorgen", Nr. 2, 1981 S. 42-44 in Verbindung mit Heft Nr. 3, 1981 S. 14-20, vergl. auch Zeitschrift "Capital Spezial" 1982, Sonderheft 13, S. 70-86 sowie Zeitschrift 'bauen' 4/5 1980, S. 76-80). Die genannten Veröffentlichungen zeigen, daß imner noch erhebliche Risiken hinsichtlich eines vollen Verzichtes auf konventionelle (mit Öl oder festen Brennstoffen) betriebene Heizkomponenten bestehen, insbesondere mit Bezug auf lange winterliche Frostperioden. In diesem Zusammenhang ist darüber hinaus folgendes zu berücksichtigen: Insoweit bei den bekannten Heizsystemen Grundwasser als Energiequelle in Betracht gezogen ist, ist der Einsatzbereich diesbezüglicher Heizsysteme wegen vielfach fehlender Genehmigungen zunehmend eingeschränkt.Starting from a heating system of this basic structure known per se are already a variety of experiments of a specific type by risk-ready builders Allocation and structural variation of the 'energy receiver' of the long-term energy storage and the heat pump as well as attempts to optimize this heating system. An overview of such heating systems results, for. B. from the magazine "Mein-Eigenheim, Worrying about tomorrow with Wüstenrot ", No. 2, 1981 pp. 42-44 in connection with issue No. 3, 1981 pp. 14-20, see also the magazine "Capital Spezial" 1982, special issue 13, Pp. 70-86 as well as the magazine'auten '4/5 1980, pp. 76-80). The publications mentioned show that there are still considerable risks with regard to a complete waiver there are conventional (with oil or solid fuels) operated heating components, especially with regard to long winter frost periods. In this context The following must also be taken into account: This is the case with the known heating systems If groundwater is considered as an energy source, the area of application is more related Heating systems are increasingly restricted due to the lack of permits.
Insoweit die bekannten Heizsysteme mit Erdkollektoren auf der Grundlage im Erdreich verlegter Rohrsysteme erstellt werden sollgen, gibt es vielfach Schwierigkeiten werden des großen Platzbedarfs dieser Rohrsysteme und auch gewisse Risiken hinsichtlich deren Kontrollierbarkeit. Auch liegen keine Erfahrungen über langjährige Konsequenzen in Bezug auf den Wärmehaushalt im Boden vor. Zudem ist der Aufwand für die Erstellung der Rohrsysteme für die Erdkollektoren verhältnismäßig groß und die leistungskonstanz nicht gewährleistet, weil z. B. sporadische Veranderungen an den Kontaktflächen Rohr -Erdreich auftreten können (z.B. durch Abtauvorgänge).As far as the known heating systems with geothermal collectors on the basis If pipe systems laid in the ground are to be created, there are many difficulties are the large space requirements of these pipe systems and also certain risks with regard to their controllability. There is also no experience of long-term consequences in relation to the heat balance in the soil. In addition, the effort for the creation the pipe systems for the geothermal collectors are relatively large and the output is constant not guaranteed because z. B. sporadic changes to the contact surfaces Pipe soil can occur (e.g. due to defrosting processes).
Insoweit die bereits bekannten Heizsysteme 'Energieempfänger' in Gestalt von Sonnenkol lektoren, Absorber-Dächern, Energiezäunen und dergleichen enthalten, ist das Verhältnis zwischen technischen Aufwand und Energiegewinn immer noch relativ ungunstig, insbesondere müssen auch witterungs- bzw. temperaturbedingte Leistungsschwankungen in Kauf genommen werden.In this respect, the already known heating systems 'energy receivers' in shape contained in solar collectors, absorber roofs, energy fences and the like, the relationship between technical effort and energy gain is still relative unfavorable, in particular, there must also be fluctuations in output due to weather or temperature be accepted.
Hiervon ausgehend liegt.der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizsystem der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß es unabhängig vom Grundwasser ist, otme die relativ aufwendigen und schwer kontrollierbaren Rohrsysteme von Erdkollektoren auskommt, keine wesentlichen Probleme hinsichtlich der ästhetischen Intregration von Energie- Empfängern in das Gebäude hat und ausreichend leistungsstark ist ,um weitgehend auf eine Bereitstellung konventioneller Heiztechniken auf der Grundlage von Öl oder festen Brennstoffen verzichten zu können, sofern eine hochgradige Gebäudeisolierung vorliegt.Proceeding from this, the invention is based on the object of a heating system of the aforementioned genus in such a way that it is independent of the groundwater is, otme the relatively complex and difficult to control pipe systems of geothermal collectors gets by, no major problems in terms of aesthetic integration of energy receivers in the building and is sufficiently powerful to largely based on the provision of conventional heating techniques To be able to do without oil or solid fuels, provided that the building has a high level of insulation is present.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Warmeempfanger etwa die Gestalt eines Körperstumpfes (Prismatoides) aufweist und seine an einem Trägerkörper gehalterten Austauscherelemente im Bereich der Seitenflächen des Prismatoides in einem Luftkanal angeordnet sind, der vom Trägerkörper und einer äußeren Abdeckung begrenzt ist, wobei ein Wärmetransportmi ttel vorgesehen ist, das bis mindestens minus 150 Celsius im Durchflußsystem der Absorber-Einheit zirkulierbar ist, welches Durchflußsystem sowohl für einen bedarfsweisen direkten Warme transport zur Wasser-Wärmepumpe als auch für einen bedarfsweisen indirekten Wårmetransport zum Langzeit-Wärmespeicher eingerichtet ist, der über einen Wärmetauscher führt, wobei die Wärme für einen Betriebsboiler sowie für den Warmwasserboiler je bedarfsweise aus dem Langzeitspeicher oder aus der Warmeempfänger-Einheit bereitstellbar ist. This object is achieved according to the invention in that the heat receiver approximately the shape of a body stump (Prismatoides) and its on a Carrier body held exchanger elements in the area of the side surfaces of the prismatoid are arranged in an air duct from the support body and an outer cover is limited, with a Wärmetransportmi ttel is provided that up to at least minus 150 Celsius in the flow system of the absorber unit can be circulated, which Flow system both for direct heat transport as required to the water heat pump as well as for indirect heat transport to long-term heat storage as required is set up, which leads through a heat exchanger, the heat for a Operating boiler as well as for the hot water boiler from the long-term storage tank as required or can be provided from the heat receiver unit.
Berechnungen haben ergeben, daß ein solches mit Bezug auf die Wärmepunpo momovalentes Heizsystem im Vergleich zu den bekannten Heizrsr£rnen bezogen auf den technischen Aufwand besonders kostengünstig ist und den Heizungsbedürfnissen in Wohngebäuden auch bei ungünstigem winterlichen Witterungsverlauf zu genügen vermag. Calculations have shown that there is such a thing with regard to the Wärmepunpo instantaneous heating system compared to the known heaters based on the technical effort particularly inexpensive is and the heating needs in residential buildings even with unfavorable winter weather conditions.
Hierbei stehen die erfindungsgemäßen Merkmale in funktionellem Zusamnenh2r: Die für sonnenarme Frostperioden erforderliche Energiereserve im Langzeit-Wärmespeicher setzt zur Erhöhung der Leistung eine steuerbare Absorber-Einheit, letztere im Gesamtsystem einen Wärmespeicher hoher Speicherkapazität voraus. Dieser gibt dank der Fähigkeit im Bedarfsfalle mit extrem niedrigen Temperaturen seiner Speicherflüssigkeit zu arbeiten die Voraussetzung für die Möglichkeit eines besonders hohen Temperaturgefälles zwischen den Austauscherplatten und dem zirkulierenden Kältemittel in der Absorber-Einheit, was wiederum die Voraussetzung für eine relativ große Energieausbeute ist. Der bedarfsweise mit niedrigen Speichertemperaturen arbeitende Wärme-Speicher benötigt die hochleistungsfähige monovalente und für tiefe Eingangstemperaturen geeignete Wasser-Wasser-WärTnepumpe. Letztere ist wiederum in wirtschaftlich tragbaren Grenzen zu betreiben, da sie dank einer bevorratenden Versorgung der Verbraucher des Heizsystems Uber Boiler im wesentlichen mit Nachtstrom arbeiten kann.The features according to the invention are functionally related: The energy reserve in the long-term heat storage unit required for periods of low-sun frost uses a controllable absorber unit to increase the output, the latter in the overall system a heat storage system with a high storage capacity. This gives thanks to the ability if necessary with extremely low temperatures of its storage fluid work the prerequisite for the possibility of a particularly high temperature gradient between the exchanger plates and the circulating refrigerant in the absorber unit, which in turn is the prerequisite for a relatively high energy yield. The as needed Thermal storage systems that work with low storage temperatures require high-performance monovalent water-water heat pump suitable for low inlet temperatures. The latter, in turn, can be operated within economically acceptable limits, thanks to a stockpiling supply of the consumers of the heating system via boiler essentially can work with night power.
Durch die Anordnung der Austauscherplatten in einen steuerbaren Luftstrom in den Seitenfl.inherl eines Pyramidenstumpfes ergibt sich eine hochleistungsfahige kompakte Absorber-Einheit deren Wirkungsgrad nicht durch die Anpassung an die Zweckgestaltung bestimmter Gebäudeteile eingeschränkt ist und bei witterungs- und temperaturkonfonner Steuerung eine hohe Leistungskonstanz aufweist.By arranging the exchanger plates in a controllable air flow in the side panels of a truncated pyramid results in a high-performance compact absorber unit whose efficiency is not due to the adaptation to the purpose certain parts of the building is restricted and with weather and temperature confonner Control has a high performance constancy.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert.The invention is explained below with reference to drawings.
Es zeigen: Fig. 1 das Heizsystem in Blockdarstellung, Fig. 2 den als kompakte Einheit ausgebildeten Wårmeemp§nger ( Absorber-Einheit) des Heizsystems, Fig. 2a die Anordnung gemäss Fig. 2 im Schnitt nach Linie II- II v. Fig.2, Fig. 3 eine Austauscherplatte der Absorber-Einheit in vergrößerter Darstellung, Fig. 4 die Austauscherplatte gemäss Fig. 2b im Querschnitt, Fig. 5,6 den Trägerkörper fur die Autscherplatten mit Vorrichtung zum Steuern der Verschlußkappen des Luftkanals im Vertikal- und Horizontalschnitt, Fig. 7,8 im Vertikal- und Horizontal- Schnitt Ausschnitte aus einem zusätzlichen Kollektor des Heizsystems, der durch eine Gebäudewand und doppelwandige Platten gebildet ist und Fig. 9 den Langszeit- Warmespeicher des Heizsystems.They show: FIG. 1 the heating system in a block diagram, FIG. 2 the as compact unit designed heat receiver (absorber unit) of the heating system, 2a shows the arrangement according to FIG. 2 in section along line II-II v. Fig. 2, Fig. 3 shows an exchanger plate of the absorber unit in an enlarged view, FIG. 4 the exchanger plate according to FIG. 2b in cross section, FIGS. 5, 6 the carrier body for the Autscherplatten with a device for controlling the sealing caps of the air duct in vertical and horizontal section, Fig. 7,8 in vertical and horizontal section Excerpts from an additional collector of the heating system through a building wall and double-walled plates is formed and FIG. 9 shows the long-term heat storage device of the Heating system.
Wie insbesondere aus den Figuren 2,2a,6 ersichtlich, weist die Absorbereinheit 10 als kompakte bauliche Einheit etwa die Gestalt eines regelmässigen Pyramidenstumpfes auf. Die zu einem Absorbtionskomplex zusammengefügten metallenen Austauscherplatten 110 sind derart an einem radialsymmetrischen Tragerkörper 100 gehaltert, daß sie in den Seitenflächen des Pyramidenstur>fes liegen. Die Grundfläche des den Pyramidenstumpf bildenden Vielecks ist im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 ein Vieleck mit 16 Ecken.As can be seen in particular from FIGS. 2, 2 a, 6, the absorber unit 10 as a compact structural unit, for example, the shape of a regular truncated pyramid on. The to an absorption complex joined metal Exchanger plates 110 are in this way on a radially symmetrical support body 100 held that they lie in the side surfaces of the pyramidal tower. The base of the polygon forming the truncated pyramid is in the exemplary embodiment of the figures 1 and 2 a polygon with 16 corners.
In jeder Seitenfläche des Pyramidenstumpfes ist eine Austauscherplatte 110 angeordnet. Der Tragkörper 100 ist durch eine zylindrische, oben abgedeckte Betonrohre gebildet, die auf der Stellfläche 114 ruht.There is an exchanger plate in each side of the truncated pyramid 110 arranged. The support body 100 is covered by a cylindrical top Concrete pipes formed, which rests on the footprint 114.
Die Austauscherplatten 110 sind mit Hilfe von Abstandshaltern im Abstand von der Mantelfläche des Trägerkörpers 100 gehalten.The exchanger plates 110 are spaced apart with the aid of spacers held by the lateral surface of the support body 100.
Zweckmäßigerweise sind die Abstandshalter als Leitelemente ftfr c en die Austauscherplatten 110 bestreichenden Luftstrom ausgebildet und erstrecken sich in Stromrichtung. Hierbei sind die Austauscherplatten 110 in einem Luftkanal 120 angeordnet, der von dem radialsymmetrischen Trägerkörper 100 und von einer äußeren Glasschicht 112 begrenzt ist. Die Glasschicht ist durch eine Vielzahl von trapezförmigen Glasscheiben 112 gebildet, die von einem Sprossengerüst gehalten sind. Die Neigung der Austauscherplatten 110 gegenüber der Vertikalen entspricht der mittleren tages- und jahreszeitlichen Sonneneinstrahlrichturg. Im zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Luftkanal 120 in einem mit Bezug auf die Vertikalachse a-a radialen Abstand von den inneren, dem Tragerkörper 100 benachbarten Austauscherplatten 110 weitere, der Glasschicht 112 benachbarte Austauscherplatten 110 identischer Gestaltung analog angeordnet. Dadurch ergibt sich eine Aufgliederung des ringförmigen Luftkanals 120 in zwei konzentrisch ineinanderliegende Luftkanäle. Vorzugsweise sind die Austauscherplatten 110 mit Bezug auf die Vertikalachse a-a über einen Zentriwinkel von etwa 330 Grad angeordnet, wobei die Symmetrieebene der so gebildeten Absorttionsfläc'he in der Nord-SUd-Achse liegt. Jede Austauscherplatte lSt aus zwei miteinander deckungsgleichen Zuschnitten aus Metallblech gebildet. Die trapezfdrmigen Zuschnitte sind miteinander verbunden. Sie schließen je eine Kammer 200 ein. Die Kammer ist Teil des Durchschlußsystems für das Warmetransportmittel. Der Zulauf 204 und der Auslauf 203 für das Warmetransportmittel jeder Austauscherplatte 110 ist in Bezug auf die Vertikale gegeneinander seitlich versetzt. Die Austauscherplatten 11() sind mit oberflächenvergrößemden Elementen 201 bestückt. Die Luftkanäle 120 der Absorbereinheit 10, die im Bedarfsfalle durch radial gerichtete Zwischenwände gegliedert sein können, verjüngen sich nach oben, wie aus Figur 1 erkennbar. Der Eingang zu den Luftkanälen kann mit Hilfe von Klappen 113 abgeschlossen werden. Diese sind je über ein Scharnier 115 mit dem Trägerkörper 100 verbunden. Das Scharnier 115 befindet sich im Abstand von der Stellfläche 114. In Offenposition dienen die Klappen 113 als lei elemente für die einströmende Luft,welche durch die Elemente 201 verwirbelt wird.The spacers are expediently used as guide elements ftfr c The air flow sweeping through the exchanger plates 110 is formed and extended in the direction of the current. Here, the exchanger plates 110 are in an air duct 120 arranged by the radially symmetrical support body 100 and by an outer Glass layer 112 is limited. The glass layer is by a variety of trapezoidal Glass panes 112 formed, which are held by a frame structure. The inclination of the exchanger plates 110 relative to the vertical corresponds to the average daily and seasonal sunlight direction. In the exemplary embodiment shown in the drawing are in the air duct 120 at a radial distance with respect to the vertical axis a-a from the inner exchanger plates 110 adjacent to the support body 100 further, Exchanger plates 110 of identical design adjacent to the glass layer 112 are analogous arranged. This results in a subdivision of the annular air duct 120 in two concentric air ducts. Preferably the exchanger plates are 110 with respect to the vertical axis a-a over a central angle of approximately 330 degrees arranged, wherein the plane of symmetry of the Absorttionsfläc'he thus formed in the North-South axis lies. Every Exchanger plate is made up of two together congruent blanks formed from sheet metal. The trapezoidal cuts are connected to each other. They each enclose a chamber 200. The chamber is Part of the penetration system for the heat transport medium. The inlet 204 and the The heat transfer medium outlet 203 of each exchanger plate 110 is related laterally offset from one another on the vertical. The exchanger plates 11 () are equipped with surface-enlarging elements 201. The air ducts 120 of the absorber unit 10, which, if necessary, can be divided by radially directed partition walls, taper towards the top, as can be seen from FIG. The entrance to the air ducts can be locked using flaps 113. These are each over a hinge 115 connected to the carrier body 100. The hinge 115 is at a distance from the footprint 114. In the open position, the flaps 113 serve as lei elements for the incoming air, which is swirled by the elements 201.
Die Geschwindigkeit des nach oben gericnteten Luftstromes ist mit Hilfe eines Ventilators 160 steuerbar. Dieser liegt koaxial zur Symmetrieachse a-a. Der Querschnitt des Durchflußsystems und die Strömgeschwindigkeit des Warmetransportmittels im Durchflußsysten sind derart bemessen bzw. steuerbar, daß das Warmetransportmittel eine Temperatur von 250 Celsius nach oben nicht überschreitet.The speed of the air flow directed upwards is with Controllable with the aid of a fan 160. This is coaxial with the axis of symmetry a-a. The cross-section of the flow system and the flow rate of the heat transport medium in the flow system are dimensioned or controllable in such a way that the heat transport means does not exceed a temperature of 250 Celsius above.
Die Absorbereinheit ist im Falle eines Flachdaches am Wohngebäude auf dem Flachdach, im Falle eines Satteldaches im Dachgeschoß unter dem Satteldach angeordnet. Vielfach wird sie auch auf dem Baugrundstiick neben dem Gebäude aufgestellt sein. Selbstverständlich ist auch die Anbringung eines entsprechend großen Segmentes der Absorbereinheit an einer vertikalen Gebäudewandung wie auch die Aneinanderreihung rnE.hrerer Absorbereinheiten gleicher oder unterschiedlicher Große möglich. Zum Schutz gegen Niederschläge ist die Absortereinheit 10 mittels einer kalottenartigen Abdeckung 140 und einer an die Glasschicht anschließenden radialsymmetrischen Abdeckung 141 abgedeckt, welch letztere auf dem Sprossengerüst für die Glasschicht 112 abgestützt ist. Ais dem Ringraum 142 gelangt die Luft 119 über den Ventilator 160 und einen Ringspalt 143 radial nach außen. Der Ringspalt 143 ist zwischen einem Kragen 141a der Abdeckung 141 und der Abdeckung 140 gebildet.In the case of a flat roof, the absorber unit is on the residential building on the flat roof, in the case of a gable roof in the attic under the gable roof arranged. In many cases, it is also set up on the building site next to the building be. It goes without saying that a correspondingly large segment can also be attached the absorber unit on a vertical building wall as well as the stringing together Your absorber units of the same or different sizes are possible. To the The absorber unit 10 is protected against precipitation by means of a spherical cap Cover 140 and a radially symmetrical one adjoining the glass layer cover 141 covered, the latter being supported on the frame structure for the glass layer 112 is. The air 119 reaches the annular space 142 via the fan 160 and a Annular gap 143 radially outwards. The annular gap 143 is between a collar 141a the cover 141 and the cover 140 are formed.
Am Eingang zu den Ringkanälen 120 ist eine ringförmige Wassersprthanlage 117 angeordnet. Diese dient zur Befeuchtung der einströmenden Luft. Durch eine solche Befeuchtung kann unter bestimmten Temperaturbedingungen und Bedingungen der relativen Luftfeuchtigkeit die Austauscherwirkung zwischen der vorbeiströmenden mit Wassernebel 118 versetzten Luft 119 und den Austauscherplatten 110 erhöht werden.At the entrance to the ring channels 120 is an annular water spray system 117 arranged. This is used to humidify the incoming air. By such a Humidification can occur under certain temperature and relative conditions Humidity the exchange effect between the passing with water mist 118 displaced air 119 and the exchanger plates 110 can be increased.
Wie aus den Figuren 5,6 ersichtlich, umfaßt eine Vorrichtung zum synchronen Steuern der Klappen 113 hytlullische Antriebszylinder 35.As can be seen from Figures 5,6, comprises a device for synchronous Controlling the flaps 113 hydraulic drive cylinders 35.
Diese sind in Aussparungen des Tragerkörpers 100 angeordnet.These are arranged in recesses in the support body 100.
Vorzugsweise sind 3 Hydraulikzylinder vorgesehen, die sich im gleichen Abstand voneinander befinden. Die Hydraulikzylinder 35 sind über einen den Tragerkörper 100 umschließenden Ring 36 mit den Klappen 113 kraftschlüssig verbunden, welche die Luftkanäle 120 bedarfsweise ganz oder teilweise abschließen. Die kalottenförmige, von Stäben 38 getragene Abdeckung 140 ist höhenverstellbar. Bei vollständiger Absenkung ist der Ringspalt 143 ganz geschlossen. Somit ist eine bebedarfsweise Bemessung des Luft-Ausflußquerschni ttes möglich. Welcher Querschnitt im Einzelfall zweckdienlich ist, hängt von den jeweiligen Temperatur- und sonstigen Witternngsbedingungen ab. Bei sehr starker Sonneneinstrahlung oder bei extremem Frost ist der Ringspalt 143 zweckmäßigerweise voll ständig geschlossen.Preferably 3 hydraulic cylinders are provided, which are the same Distance from each other. The hydraulic cylinders 35 are on a support body 100 surrounding ring 36 with the flaps 113 frictionally connected, which completely or partially close the air ducts 120 if necessary. The dome-shaped, Cover 140 carried by rods 38 is adjustable in height. With complete lowering the annular gap 143 is completely closed. This is a requirement-based dimensioning of the air outflow cross section possible. Which cross-section is appropriate in the individual case depends on the respective temperature and other weather conditions. In the event of very strong sunlight or extreme frost, the annular gap is 143 expediently fully constantly closed.
In Fig.6 ist verdeutlicht, daß die Austauscherplatten 110 auch radial zum Tragerkörper 100 innerhalb der Absorbereinheit 10 angeordnet sein können. Bei einer solchen Anordnung können im Bedarfsfalle, wie bei einer Ubereinanderschichtung der Austauscherplatten im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2, verhEltnismässig große Austauscherflächen gebildet werden, ohen daß hierfUr ein Ubergebührlich großer Platz beansprucht wird.In Figure 6 it is shown that the exchanger plates 110 are also radial to the support body 100 can be arranged within the absorber unit 10. at such an arrangement can, if necessary, as in the case of a layer on top of one another of the exchanger plates in the embodiment of Figures 1 and 2, relative size Exchanger surfaces are formed without an unduly large space for this is claimed.
Der nlr Beschreibung der Geometrie der Absorber- Einheit 10 benutzte Begriff Prismatoid ( auch Prismoid, Trapezoidalkörper oder Körperstumpf genannt) schließt Ausbildungen der Abeorbereinheit bis hin zu einer kegelstumpfartigen oder zylindrischen Gestalt ein, weil durch diesen Begriff weder die Anzahl der Ecken der Grundflächen des Körperstitpfes noch der Grad ihrer Neigung zur Vertikalen bestimmt ist.The nlr description of the geometry of the absorber unit 10 used Term prismatoid (also called prismoid, trapezoidal body or body stump) includes designs of the absorber unit up to a truncated cone or cylindrical shape because by this term neither the number of corners the base of the body head still determines the degree of their inclination to the vertical is.
Eine kegelstumpfartige Gestalt kann insbesondere bei einer radialen (Fi.g. 6) oder tangentialen Anordnung der Austauscherplatten zweckmässig sein.A frustoconical shape can in particular in the case of a radial (Fig. 6) or tangential arrangement of the exchanger plates may be appropriate.
Der durch Anordnung einer lichtdurchlässigen Abdeckung 40 vor einer seitlich orientierten Gebäudewand 43 gebildete großflächige Kollektor 49 anfaßt plattenförmige Elemente aus lichtdurchlässigem Kunststoff.By arranging a transparent cover 40 in front of a laterally oriented building wall 43 formed large collector 49 handles plate-shaped elements made of translucent plastic.
Diese sind über vertikale Leisten an der Gebäudewand 43 unter Bildung eines Luftzwischenraumes 44 befestigt. Die Elemente 40 sind deppelwandige Platten, deren Stirnseiten abgeschlossen sind t.ud die daher ein bestimmtes Luftvolumen hennetisch einschließen. Die oberen Abschlußkanten der Elemente sind von einer Profilschiene 48 abgedeckt.These are under formation via vertical strips on the building wall 43 an air gap 44 attached. The elements 40 are bump-walled plates, whose end faces are closed t.ud which therefore have a certain volume of air hennetically lock in. The upper edges of the elements are from a profile rail 48 covered.
Diese verhindert das Eindringen von Niederschlägen in den Luftzwischenraixn 44, ohne die Hinterlüftung zu behindern. Eine zweite Profilschiene 45, die an die unteren AbschluS3kanten der plattenförmigen Elemente anschließt, ist mit einer Vorrichtung 46 zur Anderung des Einströmquerschnittes der Luft versehen.This prevents the penetration of precipitation in the air spaces 44 without hindering the rear ventilation. A second profile rail 45, which is attached to the connecting the lower end edges of the plate-shaped elements is with a device 46 to change the inflow cross-section of the air.
Durch die praktisch ruhende Luftschicht 44 zwischen Gebäudewand 13 und der Abdeckung 40 ist der Wärmedurchlaßwiderstand des gesamten Wandaufbaues wesentlich höher als der einer nicht abgedeckten Massivwand. Durch die Verwendung der doppelwandigen bzw. mehrwandigen wärmekämmenden plattenförmigen Elemente, z.B. von Steg- Doppelplatten aus Acryl- Glas oder Polykarbonat ist der erwUnschte Effekt noch zu steigern.Due to the practically stationary layer of air 44 between building wall 13 and the cover 40, the thermal resistance of the entire wall structure is essential higher than that of an uncovered solid wall. By using the double-walled or multi-walled heat-combing plate-shaped elements, e.g. of double-walled sheets made of acrylic glass or polycarbonate is the desired effect still to be increased.
Infolge der Lichtdurchlässigkeit der Abdeckung 40 gelangt Sonnenstrahlung auf die Gebäudewand 43 und wird von dieser absorbiert und gespeichert, .wes sich in einer Erhöhung der Wandtemperatur bemerkbar macht. Die Abdeckung 40 behindert die Abgabe der eingestrahlten Warme an die vorbeistreichende Außenluft. In der Ubergangszeit kann die Temperatur der Gebäudewand 43 bei direkter Sonnenbestrahlung wesentlich über die übliche Raumtemperatur ansteigen, so daß ein Wärmetransport von außen nach innen einsetzt. Von Vorteil ist dabei die zeitliche Verschiebung von Wårmeaufnahme und Abgabe an den Innenraum infolge der Speicherwirkung der Gebäudewand 43. In den Sommermonaten kann eine unerwünschte Aufheizung der Außenwand durch eine entsprechend starke Hinterlüftung der Verkleidung verhindert werden.As a result of the transparency of the cover 40, solar radiation arrives on the building wall 43 and is absorbed and stored by it, .wes itself noticeable in an increase in the wall temperature. The cover 40 interferes the release of the radiated heat into the passing outside air. In the transition period the temperature of the building wall 43 in direct sunlight can be significant rise above the usual room temperature, so that a heat transport from the outside to starts inside. The time shifting of the heat absorption is an advantage and delivery to the interior space as a result of the storage effect of the building wall 43. In the Summer months can cause unwanted heating of the outside wall by a correspondingly strong ventilation of the cladding can be prevented.
Wie aus Figur 9 ersichtlich, ist der Langzeit- Wanne speicher des Heizsystems als Komplex- Speicher 33 ausgebildet. Der Komplex- Speicher umfaßt einen im frostsicheren Bereich untergebrachten Behälter 51, der mit der Speicherflüssigkeit 50 gefüllt ist. Der Werkstoff zur Her -stellung des Behälters 51 ist derart gewählt, daß sich eine Wandung verhältnismassig hoher Wärmeleitfähigkeit ergibt. Vorzugsweise findet Edelstahl Verwendung. Die Lage des Behälters 51 im Erdreich ist durch die natürliche Frostgrenze 56 bestimmt. Dort liegt seine Oberkante.As can be seen from Figure 9, the long-term tub is the memory Heating system designed as a complex memory 33. The complex memory includes one in the frost-proof area housed container 51, the one with the storage liquid 50 is filled. The material for the manufacture of the container 51 is selected in such a way that that a wall of relatively high thermal conductivity results. Preferably stainless steel is used. The location of the container 51 in the ground is through the natural frost limit 56 determined. There is its upper edge.
Ab Erdoberfläche 55 erstreckt er sich mindestens in 3,20m Tiefe. Die Speicherflüssigkeit 50 ist auf mindestens -50C fahrbar.From the surface of the earth 55 it extends at least to a depth of 3.20 m. the Storage liquid 50 can be moved to at least -50C.
Der Komplex- Speicher umfaßt neben dem Behälter 51 mit Speicherflussigxeit 50 auch das umgebende Erdreich 53 als Speicherkapazität.In addition to the container 51, the complex memory includes storage fluid 50 also the surrounding soil 53 as storage capacity.
Hinzu kommt noch als Kapazität die natürliche Warmeeinlagerung 57 im Bereich der Erdoberfläche bis zu etwa 2 m Tiefe. Die vom Wärmeaustausch erfaßten Bereiche des Erdreiches 53, die isoweit als Speicherkapazitäten infrage komrmen ; enden, je nach Beschaffenheit und Struktur des Erdreiches in etwa 3 bis 8 Meter Abstand von der Wandungdes Behälters 51.Added to this is the natural heat storage capacity 57 in the area of the earth's surface up to a depth of about 2 m. Those covered by the heat exchange Areas of the ground 53 that are possible as storage capacities ; end in about 3 to 8 meters, depending on the nature and structure of the soil Distance from the wall of the container 51.
Der Behälter kann über den Kontrollschacht 54 und die Revisionsöffnung geleert bzw. gefüllt werden. Vom Kontrollschacht aus sind auch Abfluß und Zufluß von Speicherflüssigkeit zum Austauscher 12 kontrollierbar.The container can be via the inspection shaft 54 and the inspection opening emptied or be filled. From the inspection shaft there is also an outflow and inflow of storage fluid to exchanger 12 controllable.
Die hohe Speicherkapazität des Komplex- Speichers 30 korrespondiert mit der hohen Leistungsfahigkeit der Absorbereinheit 10. Bei extrem tiefer Temperatur der Speicherflüssigkeit 50 und einem dementsprechend stark ausgeprägten Temperaturgradienten zum umgebenden Erdreich 53 wird der Warmenachschub aus dem Erdreich ebenso begünstigt, wie die Energieausbeute der Absorber- Einheit 10 , welche in diesem Falle mit einem Warme transportmittel entsprechend niedriger Temperatur gefahren werden kann. Der Transfer der von der Absorber- Einheit 10 kommenden Warme geht über einen Wärmetauscher 12 mittels Pumpen 26 und 27 vonstatten. Die Wasser Wärmepumpe 15 bezieht ihre Wärme bedarfsweise und je nach Witterungs- und Temperaturverhältnissen unmittelbar aus der Absorber- Einheit 10 oder aus dem zuvor mit Wärme angereicherten Komplex- Speicher 33. Von der Wärmepumpe 15 werden wahlweise der Betriebsboiler 13 oder ein Wannwasserspeicher 14 versorgt, der rythmisch geleert wird. In diesem Sinne steht die Absorber- Einheit 10 mittelbar mit dem Betriebsboiler 13 für die Niedrig- Temperatur- Heizanlage 16 in Verbindung.The high storage capacity of the complex memory 30 corresponds with the high performance of the absorber unit 10. At extremely low temperatures of the storage liquid 50 and a correspondingly strongly pronounced temperature gradient to the surrounding soil 53 the warm supply from the soil is also favored, as the energy yield of the absorber unit 10, which in this case with a Warm means of transport can be driven at a correspondingly low temperature. Of the The heat coming from the absorber unit 10 is transferred via a heat exchanger 12 by means of pumps 26 and 27. The water heat pump 15 draws its heat as required and depending on the weather and temperature conditions the absorber unit 10 or from the complex memory previously enriched with heat 33. From the heat pump 15, either the operating boiler 13 or a tub water storage tank 14, which is emptied rhythmically. The absorber unit stands in this sense 10 indirectly with the operating boiler 13 for the low-temperature heating system 16 in connection.
Zur Arbeitsweise des Heizsystems ist ergänzend auszuführen: Die Absorber- Einheit 10 stellt eine Kombination zwischen Sonnenkollektor und Wärmetauscher\ dar. Als Sonnenkollektor kann sie bis zu 86/o der angebotenen Sonnenstrahlung über den ganzen Tag hinweg, zu jeder Jahreszeit einfangen. Die lichtdurchlässige Schicht 112 lässt die Sonnenstrahlen auf die Austauscherplatten 110 fallen. Die Verschlußklappen 113 sind bei zu befürchtenden Wärmeverlusten, besonders bei Frost, zu schließen.In addition to the functioning of the heating system: The absorber Unit 10 represents a combination between solar collector and heat exchanger \. As a solar collector, it can use up to 86 / o of the solar radiation offered by the all day long, in every season of the year. The translucent layer 112 lets the rays of the sun fall onto the exchanger plates 110. The flaps 113 are to be closed if there is a risk of heat loss, especially if there is frost.
Insoweit die Absorber- Einheit primär als Warmeabsorber arbeitet, müssen die Klappen 113 geöffnet bleiben. Die ringförmige Wassersprühanlage 117 feuchtet bei Bedarf durch Wassernebel 118 die Luft 119 an.Diese steigt durch natürlichen Auftrieb oder beschleunigt durch den Ventilator 160 in die sich nach oben verJikXgenden Kanäle 120. Auf diese Weise kann der MEanmeübertragungseffekt Luft- Kupferblech witterungskonfonn betrieben werden.Insofar as the absorber unit works primarily as a heat absorber, the flaps 113 must remain open. The ring-shaped water spray system 117 humidifies If necessary, the air 119 increases by means of water mist 118, which increases naturally Buoyancy or acceleration by the fan 160 into the upwardly tapering ones Channels 120. In this way, the medium transfer effect can be air-copper sheet weather-proof.
* d.h. bei Ausrüstung mit lichtdurchlässiger Abdeckung 112 Im Sommerbetrieb liefert die Absorber- Einheit Energie für den Komplex-Speicher 33. Dies geschieht ohne Beteiligung der Wärmepumpe 15 allein durch Wärmeaustausch im Gegenstromprinzip. Dabei geht eine Leitung von der Absorber- Einheit 10 zum Wärmetauscher 12, in welche Umwälzpumpen 26 und 27 eingefügt sind. Über diese Leitung gelangt die in der Absorbereinheit 10 empfangene Warme mit Hilfe des Warmetransportmittels in den Komplex- Speicher 33. Bei Ausfall der Pumpe 26 könnte im Sommerbetrieb ein Uberdruck entstehen. Dem wird durch Einbau eines Sicherheitsventils 29 Rechnung getragen. Der Speicherbevorratungsbetrieb läuft in der Zeit vom 1. April bis zum 30.September. Ein Thenmostat wacht darüber, ob nicht unter Umständen die Speicherflüssigkeit zeitweise höher temperiert ist als die Kreislauftemperatur von der Absorber- Einheit 10 zum Wärmetauscher 12. Der "Winterbetrieb" ist die Zeit der offiziellen Heizperiode vom 1. Oktober bis zum 30. März. In dieser Zeit nützt die Wärmepumpe 15 jedes Energiesngebot. Dies geschieht im Temperaturbereich von -1O0C bis unbegrenzt nach oben. Unter -100C arbeitet die Absorber Einheit 10 auch bis -300C und mehr bei geschlossenen Klappen 113. Nur für den Fall, daß der Betrieb wegen möglicher Vereisung der Austauscherplatten 110 unterbrochen werden muß oder bei zugeringem Energieangebot, wird der Komplex- Speicher angezapft, wobei soweit als irgendmUglich mit Nachtstrom gefahren wird.* i.e. when equipped with a translucent cover 112 in the In summer operation, the absorber unit supplies energy for the complex storage tank 33. This is done without the participation of the heat pump 15 solely by exchanging heat in the Countercurrent principle. A line goes from the absorber unit 10 to the heat exchanger 12, into which circulation pumps 26 and 27 are inserted. Arrived through this line the heat received in the absorber unit 10 with the aid of the heat transport means in the complex memory 33. If the pump 26 fails, a Overpressure arise. This is taken into account by installing a safety valve 29 carried. The storage operation runs from April 1st to 30. September. A thenostat monitors whether the storage fluid is not in the event of a problem is temporarily higher than the circulation temperature of the absorber unit 10 to the heat exchanger 12. "Winter operation" is the time of the official heating season from October 1st to March 30th. During this time, the heat pump 15 uses every energy supply. This happens in the temperature range from -1O0C up to an unlimited amount. Below -100C the absorber unit 10 also works down to -300C and more when the flaps are closed 113. Only in the event that the operation is due to possible icing of the exchanger plates 110 has to be interrupted or if the energy supply is too low, the complex Storage tapped, with night power as far as possible.
Die Absorber- Einheit ist geeignet auf Flachdächern oder im Garten aufgestellt zu werden. In Sonderausführung als Segmentfonn kann sie sogar in südliche Gebäudewände integriert werden, rechtzeitige Einplanungsmöglichkeit vorausgesetzt. Eine weitere Sonderform lässt sich zum Beispiel unter einem Ziegeldach als reiner Wärmetauscher ohne die äußere Schicht 112 unterbringen. Eine Aufstellung in Batterieform, d.h., in mehrfacher Anordnung und in unterschiedlicher Größe ist möglich.The absorber unit is suitable on flat roofs or in the garden to be set up. In a special version as a segment shape, it can even be used in the south Building walls can be integrated, provided that planning is possible in good time. Another special form can be used, for example, under a tiled roof as a pure Place the heat exchanger without the outer layer 112. A list in battery form, that is, multiple arrangements and different sizes are possible.
Mit Bezug auf den Komplex- Speicher ist ergänzend zu bemerken: Es ist bekannt, daß die atmosphärische Regenerierung des Erdreiches etwa 2 m tief erfolgt. Schichten im darunter liegenden Bereich werden im allgemeinen davon nicht erfaßt.Entzieht man aus ihnen Warme, so würde ohne Nachschub auf Dauer eine Ausbeute ngleichgewichte rrufen und möglicherweise irgendwie geartete Schäden bewirken. Halten sich jedoch Entnahme und Widereinspeicherung von Warme die Waage, dürfte der Betrieb des Heizsystems auf unbegrenzte Zeit unbedenklich sein. With regard to the complex memory, it should also be noted: It it is known that the atmospheric regeneration of the soil takes place about 2 m deep. Layers in the area below are generally not affected. Removed if one were to get warmth from them, then without a supply there would be an equilibrium of the yield in the long run call and possibly cause any kind of damage. However, the withdrawal and re-storage of heat should be balanced the operation of the heating system can be harmless for an unlimited period of time.
Nun besteht im Sommer ein reichliches Uberangebot an Warme, die mit geringem technischen Aufwand in das Erdreich 53 über die Speicherflüssigkeit und die Wandung verhältnismässig großer Warmeleitung auf hoher K- Wert) des Behälters 51 eingelagert werden kann.Now there is an abundant oversupply of warmth in the summer little technical effort in the soil 53 via the storage fluid and the wall of relatively large heat conduction to a high K value) of the container 51 can be stored.
Die Größenordnung sollte in etwa dem Entnahme- Quantum entsprechend.The order of magnitude should roughly correspond to the withdrawal quantity.
Messungen, wie viel kw eingespeichert wurden, sind mit marktüblichen Meßgeräten für kw- Messung möglich.Neben der beschriebenen Speicherung läuft die normale Erwärmung des Erdreichs bis ca. 2 m Tiefe automatisch.Measurements of how much kw have been stored are standard on the market Measuring devices for kw measurement possible. In addition to the described storage, the normal heating of the ground to a depth of approx. 2 m automatically.
Die Frostgrenze 56 liegt über dem Behälter 51 des Komplex-Speichers 33.The frost limit 56 lies above the container 51 of the complex storage tank 33.
Dieser Behälter reicht in jedem Fall 1,50 m unter die genannte Tiefe von 2m. Der obere Deckenbereich des Komplex- Speichers 33, gleich ob zylindrisch oder kubisch, wird während der Zeit der "Aufladung" gegen Wärmeverluste durch eine Isolierung 52 geschützt. Im Winter bildet die Frostschicht eine natürliche Schutzschicht gegen Wärmeverluste.In any case, this container reaches 1.50 m below the specified depth from 2m. The upper ceiling area of the complex storage tank 33, regardless of whether it is cylindrical or cubic, is during the period of "charging" against heat loss through a Isolation 52 protected. In winter the frost layer forms a natural protective layer against heat loss.
Die Entladung des Komplex- Speichers 33 erfolgt über den Wänmetauscher 12 zur Wärmepumpe 15. Die Speicherflüssigkeit 50 enthält allein Energie für etwa 10- 15 Tage. Bei Absinken der Temperatur der Speicherflüssigkeit 50 beginnt automatisch der Nachschub aus dem Erdreich 53. Soll dieser Nachschub forciert werden, so fährt man die Speicherflüssigkeit 50 weiter in die Minustemperaturen. Eisbildung an der Außenwandung des Behälters 51 kann dabei durchaus in Kauf genommen werden. Das auf diese Weise geschaffene größere Temperaturgefälle zur Speicherflüssigkeit 50 beschleunigt das Wiederauffüllen. Da die Absorber-Einheit 10 innerhalb von 3 - 4 Wochen auch im strengsten Winter immer wieder Gelegenheit zur Wärmeschöpfung erhält, sei es durch direkte Sonneneinstrahlung 30 oder durch Tagestemperaturen über -1O0C erhält der Behälter 51, also der Kem des Komplex- Speichers 33 immer wieder genügend Erholungszeit, so daß die Reserven bei sparsamem Umgang ausreichen , um sicher durch den Winter zu kommen. Der Krei slaufViw"ttauscher 12 zur Wärmepumpe 15 wird durch eine UmwSlzpumpe betrieben. Der Warmetauscher 12 funktioniert im Gegenstrom -prinzip. Bei Speicherenergie- Entnahme durch die Wärmepumpe 15 wird die tkflwälzpumpe 27 abgeschaltet.The complex storage tank 33 is discharged via the heat exchanger 12 to the heat pump 15. The storage liquid 50 alone contains energy for about 10-15 days. When the temperature of the storage liquid 50 falls, it begins automatically the replenishment from the ground 53. If this replenishment is to be forced, so drives one the storage liquid 50 further in the minus temperatures. Ice formation on the The outer wall of the container 51 can certainly be accepted. That on Greater temperature gradients created in this way relative to the storage liquid 50 are accelerated the replenishment. As the absorber unit 10 does too within 3 - 4 weeks in the harshest winter always has the opportunity to draw warmth, be it from direct sunlight 30 or from daytime temperatures above -1O0C the container 51, i.e. the core of the complex memory 33, always has enough recovery time, so that, if used sparingly, the reserves are sufficient to get through the winter safely get. The circuit Viw "t exchanger 12 to the heat pump 15 is through a Circulation pump operated. The heat exchanger 12 works on the countercurrent principle. In the case of storage energy Withdrawal by the heat pump 15, the circulation pump 27 is switched off.
Der Betriebsboiler 13 ist gewissermaßen der"Heizungskessel " für die Niedrig-Temperatur Heizung 16 ( Fußbodenheizung). Anstelle des Brenners tritt die Wärmepumpe 15. Sie lädt sozusagen in einem Arbeitsgang den Tagesbedarf ein.The operating boiler 13 is, so to speak, the "heating boiler" for the Low-temperature heating 16 (underfloor heating). Instead of the burner, the Heat pump 15. It loads the daily requirement, so to speak, in one work step.
Sodann wird mittels thermostatischer Regelung über das Mischventil der Heizungskreislauf vom Betriebsboiler 13 über das Ausdehnungsgefäß 24 zur Niedrig- Temperatur- Heizung 16 und zurück gemäss Bedarf laufend versorgt.Thereafter, by means of thermostatic control via the mixing valve the heating circuit from the operating boiler 13 via the expansion tank 24 to the low- Temperature heating 16 and back continuously supplied as required.
Sinkt die Betriebs-Boiler-Temperatur unter 25°C ab, beginnt der Wiederaufladungsprozess durch die Wärmepumpe 15. Die Aufladung erfolgt prinzipiell nachts.If the operating boiler temperature falls below 25 ° C, the recharging process begins by the heat pump 15. In principle, charging takes place at night.
Nur in Ausnahmefällen, etwa bei knappem Angebot direkter Energie im Winter, kommt Tageaufladung in Betracht. Ziel dieser Speichertechnik ist es unter anderem zur Ersparung von Strom und zur Schonung der Wärmepumpe eine geringe Schalthäufigkeit zu erreichen.Only in exceptional cases, for example when there is a shortage of direct energy in the Winter, day charging is possible. The aim of this storage technology is below Among other things, a low switching frequency to save electricity and to protect the heat pump to reach.
Der Warmwasserbereiter wird sehr früh am Morgen für den Tagesbedarf aufgeladen. Er besitzt noch eine Besonderheit: Der gesamte Boilerinhalt kann entleert werden, ohne daß kaltes Leitungswasser 23 nachfließt. Im allgemeinen sind Boiler (Durchlauferhitzer) für den Betrieb mit Wärmepumpen ungeeignet. Ein geringes Defizit der Solltemperatur, nach Warmwasserentnahme, läßt die Wärmepumpe zu oft wieder und wieder anlaufen. Darüberhinaus verursacht das nachfließende Kaltwasser bald unbrauchbare lauwarme Mischtemperaturen.The water heater is used very early in the morning for daily needs charged. It has another special feature: the entire contents of the boiler can be emptied without cold tap water 23 flowing in. Generally there are boilers (Instantaneous water heater) unsuitable for operation with heat pumps. A small deficit the set temperature, after hot water has been withdrawn, the heat pump leaves too often and start again. In addition, the cold water flowing in soon causes useless water lukewarm mixed temperatures.
Der nötige Wasserdruck fürs warme Wasser wird über einen kleinen Windkessel 25 erzeugt, sodaß an der Verbrauchsstelle 32 kaltes u. warmes Wasser annäherd gleichen Druck haben, um das 'Brausevergnügcn' nicht zu beeinträchtigen. Eine Umwälzpumpe dürfte keine befriedigenden Ergebnisse bringen. Diese Lösung mußte, des allgemeinen Prinzips wegen, gefunden werden.The water pressure required for the warm water is provided by a small air tank 25 generated, so that at the point of consumption 32 cold and warm water are more similar Have pressure so as not to impair the 'shower pleasure'. A circulation pump should not bring satisfactory results. This solution had to, generally speaking In principle, to be found.
Im Bedarfsfall kann der Boiler von Hand, etwa bei halber Entleerung, direkt mit kaltem Wasser wieder aufgefüllt und beheizt werden: Etwa an Badetagen einer größeren Familie. Der volle Speicherinhalt muß in einer Stunde wiederaufgeladen sein. Auch deswegen muß eine Überdimensionierung der Wcirmepumpe 15 gefordert werden. (aber auch aus vielen anderen Gründen.) Für dieses Heizsystem wird eine Wasser-Wärmepumpe mit Soleausgangstemperatur von ca. - ° C benötigt. Bezogen auf den stündlichen kW-Bedarf der Fußbodenheizung ist ein Zuschlag von 50 - 100 % zu machen. Dieser Wert ist als Größenordnung für die Heizleistung der Wärmepumpe 15 einzuhalten. Der v.g. Soleausgangstemperaturwert ist als Mindestwert zu verstehen. Er kann auch tiefer liegen. - Erreichen die Außentemperaturen die Marke der Soleausgangstemperatur, besser 20 C früher, stellt sich die Wärmepumpe automatis«h ab.If necessary, the boiler can be manually removed, e.g. when it is half empty. can be topped up again directly with cold water and heated: for example on bathing days a larger family. The full contents of the memory must be recharged in an hour be. For this reason too, an oversizing of the water pump 15 must be required. (But also for many other reasons.) A water heat pump is used for this heating system with a brine outlet temperature of approx. - ° C is required. Based on the hourly kW requirement the There is a 50 - 100% surcharge for underfloor heating. This value is to be observed as an order of magnitude for the heating output of the heat pump 15. The v.g. Brine outlet temperature value is to be understood as a minimum value. He can too lie deeper. - If the outside temperatures reach the brine outlet temperature mark, better 20 C earlier, the heat pump switches off automatically.
Das System gestattet einen überwiegend zeitgesteuerten Betrieb. Die thermostatische Regelung ist gewissermaßen für die Abweichungen von der Regelsteuerung zuständig. (Etwa bei nicht ausreichender Bevorratung.) Die Vorzüge einer , wie oben beschrieben, überdimensionierten Wärmepumpe zeigen sich auch im Speicherbetrieb: Es kann schneller eine größere Temperaturdifferenz zwischen Kern- u. Umfeldspeicher erzielt werden. Das hat eine beschleunigte Nachladung zur Folge in der anschließenden Ruhepause der Wärmepumpe. Alles in allem wurde angestrebt, Schalthäufigkeit auf ein Mindestmaß zurückzuschrauben und die jährliche Laufleistung zu begrenzen.The system allows predominantly time-controlled operation. the Thermostatic control is, so to speak, for the deviations from the regular control responsible. (For example if there is insufficient stock.) The advantages of one, as above described, oversized heat pumps can also be seen in storage mode: A larger temperature difference between the core and the surrounding storage can be achieved more quickly be achieved. This results in an accelerated reload in the subsequent one Rest pause for the heat pump. All in all, the aim was to increase the switching frequency to reduce a minimum and limit the annual mileage.
In diesem Sinne ist eine Mehraufwendung beim Pumpenkauf voll gerechtfertigt. Der Pumpen-Mehrpreis beträgt bei o.g. Werten etwa 30 %. Außerdem ist eine Uberdimensionierung obligatorisch wegen der stark absinkenden Leistungsziffer bei tiefen Terqperaturen des Warmetransportmittels. In this sense, additional expenditure when purchasing a pump is fully justified. The pump surcharge for the above values is around 30%. In addition, it is oversizing Obligatory because of the sharp drop in performance at low temperatures of the means of heat transport.
Zum System gehört eine Niedertemperaturheizung. Bekanntester Vertreter dieser Gattung ist die Fußbodenheizung. Leider wird sie z.Zt. irn allgemeinen nur global gesteuert. Zum System dieser Heizung gehört die Einzelraum-Steuerung. Südlich gelegene Räume werden oft durch die Kollektorwirkung der Fenster überheizt. Das ist Energieverschwendung. Andererseits wünscht man Schlafräume kühler zu halten. Das alles läßt sich ohne Schwierigkeiten mit handelsüblichen Thermostatheizkörperventi len*erreichen. Der Einbau ist lediglich etwas zu modifizieren. Eine so geregelte Heizung kann auf Außentemperaturfühler verzichten.Der motorgesteuerte Mischer bietet der Heizung eine jahreszeitliche abgestimmte Vorlauftemperatur an. Die Umwälzpumpe des Heizkreises arbeitet im Dauerbetrieb, d.h. über volle 24 Stunden.The system includes a low-temperature heating system. Most famous representative underfloor heating is of this type. Unfortunately it is currently in general only globally controlled. The individual room control is part of the heating system. Southern Located rooms are often overheated by the collector effect of the windows. That is a waste of energy. On the other hand, one wishes to keep bedrooms cooler. All of this can be done without difficulty with standard thermostatic radiator valves to reach len *. The installation only needs to be modified a little. A regulated one Heating can do without outside temperature sensors. The motor-controlled mixer offers a seasonally coordinated flow temperature for the heating system. The circulation pump of the heating circuit works continuously, i.e. for a full 24 hours.
Es kann mit Nachtabsenkung gearbeitet werden, jedoch nicht rnehr als 20 C. Night setback can be used, but not more than 20 C.
Wie schon beschrieben, versorgt der Betriebsboiler 13 den Heizungskreislauf mit Wärme nach Bedarf, vollautomatisch. As already described, the operating boiler 13 supplies the heating circuit with heat as required, fully automatically.
Au ßenwand-Wärmespeicherung, als Temperaturpol ster, i s t unverzichtbar.External wall heat storage, as a temperature cushion, is indispensable.
Wandstärken unter 30 cm sind nicht systemgerecht. Von innen dürfen die Wän-*bzw. Magnetventilen de auf gar keinen Fall isoliert, d.h. wärmegedämmt, sein. Damit wäre es die Speicherfähigkeit von Wohnraumwärme geschehen. Wall thicknesses less than 30 cm are not compatible with the system. Allowed from the inside the walls * or. Solenoid valves de in no way isolated, i.e. be thermally insulated. This would have done the storage capacity of living space heat.
Das gesamte Konzept dieses Heizsystems ist darauf abgestellt, die kostbare 'Billigwärme' optimal zu gewinnen, iu speichern und rational einzusetzen bei geringer Wärmepumpenlaufleistung und vorzüglich nachts. So durfte es an der nötigen Aufmerksamkeit für die Außenwände nicht fehlen.The whole concept of this heating system is geared towards the Optimally obtain valuable 'cheap heat', store it and use it rationally with low heat pump performance and especially at night. So it was allowed to attention to the exterior walls is not lacking.
Als Mindestforderung sollte ein k-Wert von 0,50 für Nord-,Ost- @. Westwände eingehalten werden. Dasselbe gilt für Decken und Dächer, wenn nicht gar mehr. Der Mittelwert km kann bei 1,00 lieqn.The minimum requirement should be a k-value of 0.50 for north, east @. West walls are respected. The same goes for ceilings and roofs, if not at all more. The mean value km can be 1.00.
Der südlichen Hauswand 43 gilt das besondere @nteresse. als großer Gratis-Kollektor 49 mußte sie in diesem Energiekonzept auch ihren Platz haben. Untersuchungen der Erfinder dieses Systems haben in Messungen nachgewiesen, daß ca. 10 % Energie-Ersparnis,am Jahresbedarf gemessen, billig einclekauft werden können durch eine wirtschaftliche Wandverkleidung 40 aus optisch-durchlässigem Material.DieseSolar-Wand erreicht rauch bei F rost unschwer Temperaturwerte von 25 bis 30° C. In Verbindung mit der Speicherkapazität der Wand, (am geeignetsten sind gebrannte Steine) können an winterlichen Sonnentagen glatt 75 % Heizkosten crspart werden.The southern house wall 43 is of particular interest. as a big one Free collector 49 also had to have its place in this energy concept. Investigations The inventor of this system have shown in measurements that approx. 10% energy savings, am Annual demand measured, can be bought cheaply by an economic one Wall cladding 40 made of optically transparent material. This solar wall reaches smoke Temperatures of 25 to 30 ° C are no problem for frost. In connection with the storage capacity the wall (baked stones are most suitable) can be used on sunny winter days 75% heating costs can be saved.
(bezogen auf den Tag) Gebrannte Steine haben generell bessere Werte dauernder rel. Luftfeuchtigkeit als kalk- oder zementgebundene Steine.(based on the day) Fired stones generally have better values permanent rel. Humidity as lime- or cement-bound stones.
Das bedeutet bessere Wärmedämmung und -speicherung.That means better thermal insulation and storage.
Maßgebend für eine positive Energie-Bilani ist die Summe aller Faktoren dieses Systems. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sollte auf dieses wichtige Element im System nach Möglichkeit nicht verzichtet werden. Nur bei Versagen einer baurechtlichen Genehmigung könnte ein Bauherr zum Verzicht gezwungen sein.The sum of all factors is decisive for a positive energy balance this system. For the sake of economy it should be on this important element are not waived in the system if possible. Only if a building law fails A building owner could be forced to waive the approval.
Alles in allem kann dieses Heizungssystem mit rel. geringer Regeltechnik auskommen. Es entfallen etliche Einrichtungen aligemeiner bivalenter Technik. Die Steuerung 18 der Anlage ist nicht aufwendig.All in all, this heating system can with rel. low control technology get along. A number of facilities of general bivalent technology are omitted. the Control 18 of the system is not expensive.
Zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit ist die @ Betriebssicherheit ebenso hinzuzurechnen,wie die des Herstellungsaufwandes und Energieverbrauchs, der Reparaturfreundl ichkeit und Lebensdauer der Heizungsanlage.To assess the economic efficiency, the @ operational safety also to be added, such as the manufacturing costs and energy consumption, the Ease of repair and service life of the heating system.
Kalkulationen haben ergeben, daß unter Weglassen aller sonst üblichen @inrichtungen für bivalente Heizsysteme, die hiesige Anlage ihre Wirts@haftlichkeit unter Beweis stellen kann. Zwar können notwendige Kostenreduzierungen durch Serienfertigung einzelner Elemente des System@noch nicht sicher abgeschätzt werden, das ändert jedoch nichts daran, daß @ein energetisch und volkswirtschaftlich das vorgestellte System langgehegten Wtinschen vieler Bauherren entgegenkommt. Der Nutzen einer @@eizungsanlage nach vorgestelltem Muster dürfte volkswirtschaftlich wie betriebswirtschaftlich glcichermaßen zu Buche schlagen.Calculations have shown that leaving out all otherwise usual Equipment for bivalent heating systems, the local system is its host can prove. It is true that necessary cost reductions can be achieved through series production individual elements of the System @ cannot yet be reliably estimated, but that changes nothing to the fact that @ein energetically and economically the presented system meets the long-cherished wishes of many builders. The benefits of a heating system according to the model presented, should be economically as well as economically equally to be taken into account.
Der Strombedarf einer Heizperidiode dürfte sich bei etwa 25 - 30 % der gesamt kW-Leistung einpegeln. Dabei wird der Nachtstrom-Anteil bei ca. 75 % liegen.The power requirement of a heating period should be around 25 - 30% the total kW output. The night power share is approx. 75% lie.
Die Erfindung des Heizsystems zeigt auf, wie man durch Optimieren und Minimieren die 'kostbare Billigwärme' gewinnt, speichert und insgesamt sparsarn irn Verbrauch einsetzt. Das ganze wurde dadurch weiter gesteigert, daß überwiegend NACHTSIROM eingesetzt wird. Als zusätzliches i-Tüpfelchen fangen die südlichen Gebäudemauern durch ihre Kollektorwirkung Gratis-Wärme-in nicht unerheblichem Maße ein. So darf kein Glied in dieser Kette fehlen, soll es nicht zu einer Energie-Bilanz-Verschlechterung kommen.The invention of the heating system shows how to optimize by and minimizing the 'precious cheap heat' gains, stores and saves overall in consumption. The whole thing was further enhanced by the fact that predominantly NIGHT IROM is used. The southern building walls catch the icing on the cake Thanks to their collector effect, free heat is provided to a not inconsiderable extent. So may No link is missing in this chain if there should not be a deterioration in the energy balance come.
Es versteht sich von selbst, daß die Bemessung des Heizsystems für jedes Gebäude durch Berechnungen ermittelt werden muß. Bauherren wird hiermit ein System an die Hand gegeben, das nicht nur Primärenergie-unabhängig macht, sondern auch sicher und wirtschaftlich arbeitet ohne Vergewaltigung der Architektur, sei es durch Maßnahmen übermäßiger Wärmedämmung oder Minimierung der Fenstergrößen. Genausoweniq wird es in Zukunft gemischte Dachflächen aus Kupfer und Ziegeln geben müssen. Dabei haben auch Altbauten ihre Chance umzurüsten.It goes without saying that the sizing of the heating system for every building has to be determined by calculations. Builders hereby become a System provided that not only makes primary energy independent, but also works safely and economically without violating the architecture it through measures of excessive thermal insulation or minimizing the window sizes. Likewise, there will be mixed roof surfaces made of copper and bricks in the future have to. Thereby, old buildings also have their chance to be retrofitted.
Claims (29)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823212488 DE3212488A1 (en) | 1982-04-03 | 1982-04-03 | Low-temperature heating system for buildings |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19823212488 DE3212488A1 (en) | 1982-04-03 | 1982-04-03 | Low-temperature heating system for buildings |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3212488A1 (en) |
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