DE3424298C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicherheizung für Räume, bestehend aus mindestens einem Adsorbergefäß mit einem Feuchtigkeitsadsorber als Wärmespeicher, das in ein Regenerationsrohrleitungssystem und ein Heizrohrleitungssystem mit Luftumwälzung durch einen Ventilator eingebunden ist, aus einer Heizeinrich­ tung im Regenerationsrohrleitungssystem, aus einem Luftbefeuchter im Heizrohrleitungssystem und aus Schaltventilen im Regenerations- und Heizrohrlei­ tungssystem.

Eine solche Speicherheizung, die aber auch die in den zu klimatisierenden Raum einzuführende Luft kühlen kann und darüber hinaus auch trocknen kann, ist aus der US-PS 42 27 375 bekannt geworden. Von dieser geht die vorliegende Erfindung aus. Als Ener­ giequelle wird bei dieser Anlage eingestrahlte Sonnenenergie benutzt. Wird diese Anlage als Spei­ cherheizung betrieben, so wird für die Beheizung Luft aus der Atmosphäre angesaugt, mit einem Luft­ befeuchter befeuchtet und durch Gefäße geführt, in denen Feuchtigkeitsadsorbermasse gelagert ist. Der feuchten Luft wird hier Feuchtigkeit entzogen und dabei Wärme freigesetzt, die anschließend über ein Wärmetauschersystem dem beheizten Raum zugeführt wird. Die aus den Adsorbergefäßen kommen­ de Luft wird nach dem Durchlaufen des Wärmetauschers wieder in die freie Atmosphäre entlassen. Soll dem Raum gekühlte Luft zugeführt werden, so wird dem zu kühlenden Raum Luft entnommen, die über die Ad­ sorbermasse geführt wird, der nach dem Durchlaufen der Adsorber Wärme in Wärmetauschern abgenommen wird und die danach mit einem Luftbefeuchter be­ feuchtet wird, wodurch die in den Wärmetauschern gekühlte trockene Luft weiter abgekühlt wird. Diese Luft wird dann dem Raum wieder zugeführt.

Der Regeneration des Feuchtigkeitsadsorbers dient ein weiterer, gesonderter Rohrleitungskreis, durch den Luft aus der Atmosphäre gesaugt wird, an einer mit Sonnenenergie betriebenen Beheizungsvorrichtung vorbeigeleitet wird, dann durch die Adsorbergefäße geführt wird und schließlich wieder in die Atmosphä­ re entlassen wird.

Diese Anlage arbeitet somit, wenn sie der Raumbe­ heizung dient, mit zwei offenen Rohrleitungskrei­ sen. Sie nutzt die zugeführte Wärme nur unzuläng­ lich und ist durch hohen Bauaufwand nachteilig.

In Ländern, in denen nicht ausreichend Sonnenener­ gie zur Verfügung steht, spielt die Speicherung von Wärme eine erhebliche Rolle, weil Elektrizitäts­ werke während der Nachtstunden billig Energie abge­ ben, die man bei einer Speicherungsmöglichkeit für Wärme während der Nacht in Wärme umwandelt und die Wärme bis zum nächsten Tag speichert. Diese Spei­ cherung von Wärme erfolgt jedoch bisher in Nacht­ speicheröfen, die aus elektrischen Heizelementen, von diesen erwärmten Steinen als Speicherelementen, einer Wärmeisolierung, einem Gehäuse und einem Ge­ bläse bestehen, durch das Luft des beheizten Rau­ mes durch einen Lufteinlaß angesaugt, an den er­ wärmten Steinen vorbeigeleitet und erwärmt durch einen Luftauslaß wieder in den zu erwärmenden Raum herausgelassen wird. Die Speicherfähigkeit dieser Nachtspeicheröfen ist jedoch begrenzt, denn noch so dicke Isolierungen vermögen die Auskühlung der erwärmten Steine nicht langzeitig zu verhindern.

Andere Arten der Speicherung, nämlich die Speiche­ rung von erwärmten Wasser oder anderen Flüssigkei­ ten, haben sich als derart unwirtschaftlich er­ wiesen, daß sie in der Heizungstechnik keinen Ein­ gang gefunden haben.

Von dem physikalischen Phänomen, daß bei Verdun­ stung Wärme aufgenommen wird, bei der Kondensation Wärme abgegeben wird, bei der Adsorption bzw. Absorption von Feuchtigkeit Wärme abgegeben wird und bei der Ent­ feuchtung von ad- bzw. absorbierendem Material Wärme auf­ genommen wird, macht man in der Technik der Behei­ zung von Räumen, Häusern, Fabrik- und Verwaltungs­ gebäuden nur äußerst geringen Gebrauch, obwohl dieses Phänomen seit langem bekannt ist. Seit nahezu zwei Jahrzehnten ist es bekannt, das sonst in der Chemie zur Trocknung benutzte Material Silikagel auch für die Entfeuchtung von Luft einzusetzen, was in den Trocknungsanlagen der US-Patentschriften 31 93 985 und 32 04 388 geschehen ist. Das weiter aus der Literaturstelle DE-Buch Recknagel/Sprenger, Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, 83/84, Seite 1148, Bild 344-5, Oldenburg, bekannt gewordene Trocknungs­ gerät weist eine rotierende Trommel als Gefäß für den Feuchtigkeitsabsorber bzw. -adsorber auf, wobei unmittelbar nach der Regenerierung der Absorber bzw. Adsorber erneut be­ feuchtet wird, so daß eine Speicherung von Trock­ nungsenergie überhaupt nicht erfolgt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfach auf­ gebaute Speicherheizung zu schaffen, die mit allen möglichen billigen Wärmequellen zu speisen ist, langzeitig ohne Wärmeverluste zu speichern imstande ist und die sehr wirtschaftlich arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Regenerations­ rohrleitungssystem und das Heizrohrleitungssystem jeweils geschlossen sind und daß der Luftbefeuch­ ter im Heizrohrleitungssystem zwischen dem zu be­ heizenden Raum und dem Adsorbergefäß mit dem Feuchtigkeits­ adsorber angeordnet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit diesen beiden geschlossenen Rohrleitungskrei­ sen läßt sich die zugeführte Energie sehr wirtschaft­ lich nutzen und speichern. So kann als Energie billiger Nachtstrom verwendet werden, der für die Entfeuchtung der Feuchtigkeitsadsorber während der Nacht eingesetzt wird, so daß diese am Tage zur Abgabe von Adsorptionswärme zur Verfügung steht. Das Ar­ beiten mit diesen geschlossenen Rohrkreisen ist sehr wirtschaftlich, weil zugeführte Wärme nicht in die Atmosphäre entweicht.

Dabei lassen sich diese geschlossenen Rohrleitungs­ kreise auch wirtschaftlicher herstellen, insbesondere dadurch, daß ein Teil der vom zu beheizenden Raum zu den Adsorbergefäßen führenden Leitung sowie ein Teil der von den Adsorbergefäßen zu dem zu behei­ zenden Raum führenden Leitung bei den Rohrleitungs­ kreisen gemeinsam ist, daß in beiden Rohrleitungs­ kreisen ein und dasselbe Gebläse montiert ist, daß ein Rohrleitungsstück für die Umgehung des Luft­ wäschers im Regenerationsbetrieb vorgesehen ist und daß Ventile vorgesehen sind, mit denen das Ge­ bläse in den einen oder den anderen Rohrleitungs­ kreis einschaltbar ist. Hiermit wird der Vorteil einer besseren Energieausnutzung mit dem Vorteil eines einfacheren und wirtschaftlicheren Aufbaues verbunden.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Kondensations­ vorrichtung als Wärmetauscher ausgebildet ist, weil hier in der Kondensationsvorrichtung freigesetzte Wärme weiter in der Anlage genutzt werden kann, ins­ besondere dann, wenn zwischen Kondensationsvorrich­ tung und Heizeinrichtung eine Wärmepumpe geschaltet ist, die die bei der Kondensation anfallende Wärme sofort wieder für die Regeneration des Adsorbers nutzbar macht.

Vorteilhaft ist es, wenn der Luftbefeuchter ein Luftwäscher ist, weil hierdurch die durch die Heizung umlaufende Raumluft wirkungsvoll gereinigt wird, so daß neben dem Befeuchtungseffekt noch weiter der Reinigungseffekt erzielt wird.

Für einen sehr einfachen Aufbau der Speicherheizung ist es vorteilhaft, wenn die Kondensationsvorrich­ tung und die Heizeinrichtung in einem mit einem Ventil versehenen Rohrleitungsstrang ange­ ordnet ist, der mit seinem einen Ende an die zu dem Gefäß führende Rohrleitung und mit seinem ande­ ren Ende an die vom Gefäß abgehende Rohrleitung angeschlossen ist.

Eine Möglichkeit einer noch weiteren Vereinfachung des Aufbaues besteht darin, daß die Kondensations­ vorrichtung und/oder die Heizeinrichtungen in dem den Adsorber enthaltenden Gefäß unterge­ bracht sind.

Vorteilhaft für den einfachen Aufbau ist es wei­ terhin, wenn bei mehreren nebeneinander aufgestell­ ten Gefäßen für jedes Gefäß jeweils ein Ventil vor­ gesehen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine mit Nachtstrom betriebene Anlage für eine Industriehallenbeheizung,

Fig. 2 eine ähnliche Anlage, bei der die Erhitzer und Kondensatoren im Adsorbergefäß untergebracht sind.

In dem zu beheizenden Raum 1 befindet sich der Luftan­ saugstutzen 2 als Lufteinlaß in das Heizrohrleitungssystem. Die hier angesaugte Luft wird in dem Rohr 3 durch einen Luftfilter 4 und das Rohr 31 von dem Gebläse 5 gefördert und dann durch das Rohr 32 in einen Luftbefeuchter 6 ge­ drückt und von dort über das Rohrstück 33 in die Ad­ sorbergefäße 71, 72, 73 geleitet. In diesen befindet sich jeweils zwischen zwei gelochten Böden 74 ein Feuchtigkeitsadsorber 75, das der Luft Feuchtigkeit entzieht und dabei die Luft erwärmt. Diese erwärmte Luft wird durch die Rohr­ leitung 8 und den Lufteinlaßstutzen 11 dem Raum 1 zuge­ führt.

Das Heizrohrleitungssystem besteht somit aus den Rohren 3, 31, 32, 33 und 8, verläuft über die Adsorbergefäße 71, 72, 73 und durch den Filter 4, das Gebläse 5 und den Luftbefeuchter 6.

Im Rohr 8 befindet sich das Ventil 9, z. B. ein Schieber oder eine Luftklappe, mit dem die Luftzufuhr zum Lufteinlaß­ stutzen 11 im Raum 1 unterbrochen werden kann. In dem Rohr 3 oder 31 kann sich ein weiteres Ventil 10 zur Abtrennung der Adsorbergefäße 71, 72, 73 von dem Raum 1 befinden. Diese Ventile 9, 10 sind im Heizbetrieb geöffnet, im Regenerationsbetrieb geschlossen.

Die Regeneration erfolgt über ein Regenerationsrohrleitungssystem mit den Rohren 12, 13, 14, 15 sowie den zu den Adsorbergefäßen 71, 72, 73 führenden Rohren 32, 33, 8. In diesem Regenerationsrohr­ leitungssystem sind als wesentliche Bauteile eine mit Nachtstrom beheizte Heizeinrichtung 34 und eine weitere Heizeinrichtung 16 und eine Kondensationsvorrichtung 17 eingebaut. Die Kondensationsvorrichtung 17 ist zweckmäßigerweise ein Wärmetauscher. Die hier der feuchten Luft entzogene Wärme kann z. B. über die Wärmepumpe 18 der Heizein­ richtung 16 zugeführt werden.

Das Rohrleitungsstück 15 ist vorgesehen, um im Regenerations­ betrieb der Anlage den Luftbefeuchter 6 zu umgehen.

Im Regenerationsrohrleitungssystem sind zwei Ventile 19, 20 vorgesehen, die im Regenerationsbetrieb geöffnet und im Heizbetrieb geschlossen sind. Diese Ventile 19, 20 sowie das Rohrleitungsstück 15 ermöglichen es, einen Teil der Rohrleitungen 32, 33, 8 sowie das Gebläse 5 in beiden Rohrleitungskreisen gemeinsam zu benutzen.

Den Adsorbergefäßen 71, 72, 73 sind Ventile 21, 22, 23 zu­ geordnet, von denen jeweils nur eines geöffnet ist. Nach Leerung eines Adsorbers vom gespeicherten Wärmeinhalt wird dieses Ventil geschlossen und ein anderes geöffnet.

Die Anlage der Fig. 1 funktioniert folgendermaßen:

Durch das Gebläse 5 wird im Heizbetrieb Luft über den Lufteinlaß 2 aus dem Raum 1 und über den Filter 4 ange­ saugt und durch den Luftbefeuchter 6 in die Adsorbergefäße 71 oder 72 oder 73 gedrückt. Hier in den Adsorbergefäßen 71, 72, 73 wird durch Luftent­ feuchtung die Luft erwärmt. Die erwärmte Luft wird durch die Leitung 8 in den Lufteinlaßstutzen 11 und damit in den Raum 1 geleitet. Dabei sind die Ventile 9, 10 in den Leitungen 3, 8 geöffnet. Die Ventile 19, 20 des Regenerations­ rohrleitungssystems sind geschlossen. Von den Ventilen 21, 22, 23 wird immer nur eines z. B. 21 geöffnet, bis der Wärme­ inhalt einem Adsorbergefäß 71 entnommen wird, dann wird das nächste Ventil 22 geöffnet und dieses Ventil 21 ge­ schlossen. Entsprechend wird nach Leerung des Adsorbergefäßes 72 mit den Ventil 23 verfahren.

Für die Regenerierung der Adsorbergefäße 71, 72, 73 werden die Ventile 9, 10, 24 geschlossen und die Ventile 19, 20 geöffnet.

Das Gebläse 5 wälzt nunmehr Luft durch das Regenerations­ rohrleitungssystem 33, 15, 14, 13, 12, 8 um. Die in den Heizeinrichtungen 16, 34 erhitzte trockene Luft streicht durch eines der Adsorbergefäße 71, 72, 73 und nimmt Feuchtigkeit auf. Diese feuchte Luft wird der Kondensationsvorrich­ tung 17 zugeführt. Dort wird sie gekühlt und dort wird ihr die Feuchtigkeit entzogen. Durch den Kanal 13 gelangt dann die abgekühlte trockene Luft in die Heizeinrichtung 34 und 16 und strömt dann weiter wieder in das Adsorbergefäß 71 und setzt den Kreislauf fort.

Nach Regeneration des ersten Adsorbergefäßes 71 wird dann auf das zweite Adsorbergefäß 72, danach auf das nächste Adsorbergefäß 73 umgeschaltet.

Zur Erzeugung der notwendigen Abkühlung in der Konden­ sierungsvorrichtung 17 und der notwendigen Erhitzung der Heizeinrichtung 16 dient eine Wärmepumpe bzw. Kältemaschine 18, welche die in der Kondensationsvorrichtung 17 der umge­ wälzten Luft entzogene Wärme der Heizeinrich­ tung 16 zuführt.

Die Anlage der Fig. 2 unterscheidet sich von der der Fig. 1 dadurch, daß in jedem Adsorbergefäß 71, 72, 73 oben die Heizeinrichtung 16 und unten die Kondensa­ tionsvorrichtung 17 angeordnet ist. Dadurch tritt an­ stelle des Rohrleitungszweiges 12, 13, 14 die Leitung 28. Eine derartige Anlage arbeitet vornehmlich mit Nacht­ strom und weist zusätzliche Heizeinrichtungen 34 auf.

Claims (7)

1. Speicherheizung für Räume, bestehend aus mindestens einem Adsorbergefäß mit einem Feuchtigkeitsadsorber als Wärmespeicher, das in ein Regenerationsrohrleitungssystem und ein Heizrohrleitungssystem mit Luftumwälzung durch einen Ventilator eingebunden ist, aus einer Heizeinrichtung im Regenerationsrohrleitungs­ system, aus einem Luftbefeuchter im Heizrohr­ leitungssystem und aus Schaltventilen im Rege­ nerations- und Heizrohrleitungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Regenerationsrohrleitungssystem (8, 12, 13, 14, 15, 31, 32, 33) und das Heizrohrlei­ tungssystem (2, 3, 8, 11, 31, 32, 33) jeweils ge­ schlossen sind, und daß der Luftbefeuchter (6) im Heizrohrlei­ tungssystem (2, 3, 8, 11, 31, 32, 33) zwischen dem zu beheizenden Raum (1) und dem Adsorbergefäß (71, 72, 73) mit dem Feuchtigkeitsadsorber (75) angeordnet ist.

2. Speicherheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (33) der vom zu beheizenden Raum (1) zu den Adsorbergefäßen (71, 72, 73) führenden Lei­ tung (3, 31, 32, 33) sowie ein Teil (8) der von den Adsorbergefäßen (71, 72, 73) zu dem zu beheizenden Raum (1) führenden Leitung (8, 9, 11) beiden Rohrlei­ tungssystemen gemeinsam ist, daß in beiden Rohrleitungssystemen ein und das­ selbe Gebläse (5) montiert ist, daß ein Rohrleitungsstück (15) für die Umgehung des Luftbefeuchters (6) im Regenerationsbetrieb vorgesehen ist, und daß das Gebläse (5) mit den Ventilen (9, 10, 19, 20, 34) in das eine oder das andere Rohrleitungs­ system einschaltbar ist.

3. Speicherheizung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kondensationsvorrichtung (17) im Regenerationsrohrleitungssystem als Wärme­ tauscher ausgebildet ist, und daß zwischen Kondensationsvorrichtung (17) und Heizeinrichtung (16) eine Wärmepumpe (18) geschaltet ist.

4. Speicherheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftbefeuchter (6) ein Luftwäscher ist.

5. Speicherheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationsvorrichtung (17) und die Heizeinrichtung (16, 34) in einem mit einem Ventil (20) versehenen Rohrleitungsstrang (25, 12, 13, 14) angeordnet ist, der mit seinem einen Ende an die zu dem Adsorbergefäß (71, 72, 73) führende Rohrlei­ tung (8) und mit seinem anderen Ende an die vom Adsorber­ gefäß (71, 72, 73) abgehende Rohrleitung (15, 31, 32) angeschlossen ist.

6. Speicherheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationsvorrichtung (17) und/oder die Heizeinrichtung (34, 16) in dem den Adsorber (75) enthaltenden Adsorbergefäß (71, 72, 73) untergebracht sind.

7. Speicherheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren nebeneinander aufgestellten Adsorberge­ fäßen (71, 72, 73) für jedes Adsorbergefäß (71, 72, 73) je­ weils ein Ventil (21, 22, 23) vorgesehen ist.