DE3511725A1

DE3511725A1 - Speicherheizung

Info

Publication number: DE3511725A1
Application number: DE19853511725
Authority: DE
Inventors: Dieter 3002 Wedemark Kronauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-30
Filing date: 1985-03-30
Publication date: 1986-10-02

Description

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DiPL.-PHYS. DR. WALTHER JWNIUS 3 Hannover

WOLFSTR.ASSE 24 · TELEFON (05 11) 83 45 30

25. März 1985 Dr. J/J

Meine Akte: 879

Dieter Kronauer, Hellendorfer Weg 2o, 3oo2 Wedemark

Speicherheizung

Die Erfindung betrifft eine Speicherheizring, "bestehend aus mindestens einem Adsorber in Form eines Gefäßes, in dem sich ein Feuchtigkeit aus Luft adsorbierendes Material befindet als Speicherelement und mindestens einem Gebläse, wobei der Adsorber in zwei Rohrleitungskreise geschaltet ist, einen Rohrleitungskreis für den Heizbetrieb, mit einem Lufteinlaß und einem Luftbefeuchter Tor dem Adsorber und einem Luftauslaß in den zu beheizenden Raum sowie einem Gebläse und einem zweiten Rohrleitungskreis für die Regenerierung mit einem Lufterhitzer, eventuell einer Kondensiervorrichtung und ebenfalls einem Gebläse, wobei in den Rohrleitungskreisen "Ventile angeordnet sind, die entweder den einen oder den anderen Rohrleitungskreis an den Adsorber schalten, nach Patentanmeldung P 34 24 298.8.

Durch diese Speicherheizung wurde eine außerordentlich wirtschaftliche Möglichkeit geschaffen, um Wärme aus billigen Wärmequellen, wie Abfallwärmequellen und/oder Nachtstrom weitgehend ohne Wärmeverluste über beliebig

lange Zeiten und selbst "bei tiefen Temperaturen des Speichermediums zu speichern. Denn diese Speicherheizung macht von dem physikalischen Phänomen Gebrauch, daß bei der Adsorption von Feuchtigkeit Wärme abgegeben und bei der Entfeuchtung Wärme aufgenommen wird.

Nun besteht aber nicht nur im Winter das Bedürfnis, Räume durch Heizung mit optimal befeuchteter Luft zu klimatisieren, sondern es besteht an heißen Sommentagen auch das Bedürfnis, Räume mit optimal befeufihteter Luft zu kühlen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die eingangs genannte Speicherheizung mit geringem zusätzlichen Aufwand so zu gestalten, daß sie ohne ihre hervorragenden technischen und wirtschaftlichen Leistungen im Winter zur Heizung zu verlieren, im Sommer unter Verwendung des wesentlichen Teiles ihrer Arbeitsmittel als Kühlvorrichtung dienen kann, so daß aus ihr eine Anlage zur Vollklimatisierung von Räumen entsteht.

Die Erfindung besteht darin, daß der Adsorber in einen dritten Rohrleitungskreis geschaltet oder schaltbar ist, in welchem vor dem Adsorber eine Ansaugvorrichtung für Umgebungsluft oder Raumluft angeordnet ist, in dem Adsorber und unmittelbar hinter dem Adsorber ein Wärmetauscher als Kühlvorrichtung zur Abführung der beim Trocknungsvorgang freigesetzten Wärme angeordnet ist und hinter dem Adsorber und der Kühlvorrichtung ein Luftbefeuchter angeordnet ist.

Hierbei werden zusätzlich zu den physikalischen Phänomenen, daß bei der Adsorption von Feuchtigkeit Wärme abgegeben und bei der Entfeuchtung Wärme aufgenommen wird, die Phänomene in Anwendung gebracht,daß bei Verdunstung Wärme

aufgenommen und "bei der Kondensation Wärme-abgegeben wird. Denn hier wird im Adsorber bzw. im Adsorberbereich die Luft isotherm getrocknet und anschließend in einem Luftbefeuchter adiabatisch gekühlt. Dabei ist es lediglich notwendig, im Adsorber oder unmittelbar hinter dem Adsorber einen Wärmetauscher, vorzugsweise in Form einer Rohrschlange, anzuordnen, um die im Adsorber anfallende Wärme abzuführen. Dazu kann z.B. Grundwasser dienen, es besteht aber auch die Möglichkeit, hier Brauchwasser zu erwärmen, das als Badewasser und als Waschwasser verwendet werden kann. Durch diese sehr einfache Kühlvorrichtung, die lediglich einer Kühlschlange und einer Wasserpumpe bedarf und bei der eventuell noch ein oder mehrere Ventile einzubauen sind, kann die Speicherheizung zu einer Vollklimaanlage ausgestaltet werden. Das vorhandene Rohrleitungsnetz sowie der vorhandene Luftbefeuchter können hierbei verwendet werden.

Vorteilhaft kann es sein, wenn mindestens zwei Adsorbergefäße vorhanden sind, von denen das eine in den dritten Rohrleitungskreis und das andere in den zweiten Rohrleitungskreis geschaltet ist. Mit diesen zwei Adsorbergefäßen kann gleichzeitig gekühlt und regeneriert werden, während das eine Adsorbergefäß im dritten Rohrleitungskreis in Zusammenwirken mit dem Luftbefeuchter als Kühllufterzeuger dient, wird in dem anderen Adsorbergefäß die Adsorbermasse regeneriert.

Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der Lufterhitzer des zweiten Rohrleitungskreises eine solare Energie in Wärme umsetzende Vorrichtung ist. Denn die Kühlung wird in einem Gebäude meist dann erforderlich, wenn die Sonne scheint. Die von der Sonne erzeugte solare Energie kann dabei benutzt werden, um das nicht im Kühlkreis befindliche Adsor-

bergefäß mit seinem Inhalt zu regenerieren. Die hier verwendete solare Energie kann einfach erwärmte Luft, wie sie unter Dächern leicht erhältlich ist, sein.

Der Lufterhitzer des zweiten Rohrleitungskreises kann aber auch eine Abfallwärmequelle sein, z.B. die Abfallwärme einer in einer Kühlvorrichtung arbeitenden Wärmepumpe oder Abfallwärme aus Feuerungsanlagen und dergleichen.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäß zur Vollklimaanlage ausgebaute Speicherheizung,

Fig. 2 die Kühlvorrichtung während des Kühlbetriebes,

Fig. 3 die Kühlvorrichtung während des Regenerationsbetriebes,

Fig. 4- eine Torrichtung, in der gleichzeitig gekühlt und regeneriert wird.

In dem zu beheizenden Raum 1 befindet sich der Luftansaugstutzen 2 als Lufteinlaß in das erste Rohrsystem, Die hier angesaugte Luft wird in dem Rohr 3 durch ein Luftfilter 4 und das Rohr 31 von dem Gebläse 5 gefördert und dann durch das Rohr 32 in einen Haßwäscher 6 gedrückt und von dort über das Rohrstück 33 in die Adsorbergefäße 71, 72, 73 geleitet. In diesen befindet sich jeweils zwischen zwei gelochten Böden 74 ein Material 75, das der Luft Feuchtigkeit entzieht und dabei die Luft erwärmt. Diese erwärmende Luft wird durch die Rohrleitung 8 und den Lufteinlaßstutzen 9 dem Raum 1 zugeführt.

Der erste Rohrleitungskreis besteht somit aus den Rohren

3, 31, 32, 33 und 8, verläuft über die Adsorber 71, 72, und durch, das Filter 4, das Gebläse 5 und den Luftwäscher

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

Die Regeneration erfolgt über einen zweiten Rohrleitungskreis mit den Rohren 12, 13, 14, 15 sowie den zu den Adsorbern 71, 72, 73 führenden Rohren 32, 33, 8. In diesem Rohrleitungsstrang sind als wesentliche Bauteile eine mit Nachtstrom beheizte lufterhitzungsvorrichtung 34 und eine weitere 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 lufterhitzungsvorrichtung 16 zugeführt werden.

Die Rohrleitung 15 ist vorgesehen, um im Regenerationsbetrieb der Anlage den luftwäscher zu umgehen.

Im zweiten Rohrleitungssystem sind zwei Ventile 19, 2o vorgesehen, die im Regenerationsbetrieb geöffnet und im Heizbetrieb geschlossen sind. Diese Ventile 19, 2o 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 zugeordnet, von denen jeweils eines nur geöffnet ist. Nach

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Leerung eines Adsorbers vom gespeicherten Wärmeinhalt wird dieses Ventil geschlossen und ein anderes geöffnet.

Innerhalb des Adsorbergefäßes ist eine Kühlschlange 35 untergebracht, die sich zwischen dem Adsorptionsmaterial 75 befindet. Durch diese Kühlschlange 35 wird ein Kühlmedium, z.B. Grundwasser, hindurchgeleitet. Unterhalb der Adsorbermasse kann sich noch eine weitere Kühlschlange 36 befinden. Diese Kühlschlange 35 bzw. diese Kühlschlangen 35, 36 machen aus der Speicherheizung eine Vollklimaanlage.

Die Anlage der Pig. I funktioniert folgendermaßen:

Durch das Gebläse 5 wird im Heizbetrieb luft über den Lufteinlaß 2 aus dem Raum 1 und über das Filter 4 angesaugt und durch den Wäscher 6 als Luftbefeuchtungsvorrichtung in die Adsorbergefäße 71 oder 72 oder 73 gedrückt. Hier in den Adsorbergefäßen 72, 71, 73 wird durch Luftentfeuchtung die Luft erwärmt. Die erwärmte Luft wird durch die Leitung 8 in den Luftauslaßstutzen 11 und damit in den Raum 1 geleitet. Dabei sind die Ventile 9, Io in den Leitungen 3, 8 geöffnet. Die Ventile 19, 2o des zweiten Rohrleitungskreises sind geschlossen. Von den Ventilen 21, 22, 23 wird immer nur eines 21 geöffnet, bis der Wärmeinhalt einem Adsorber 71 entnommen ist, dann wird das nächste Ventil 22 geöffnet und dieses Ventil 21 geschlossen. Entsprechend wird nach Leerung des Adsorbers 72 mit dem Ventil 23 verfahren.

Pur die Regenerierung der Adsorber 71, 72, 73 werden die Ventile 9, lo, 24 geschlossen und die Ventile 19, 2o geöffnet. Das Gebläse 5 wälzt nunmehr Luft durch den zweiten Rohrleitungskreis 33, 15, 14, 13, 12, 8 um. Die in den Lufterhitzern 16, 34 erhitzte trockene Luft streicht durch

einen der Adsorber 71, 72, 73 und nimmt Feuchtigkeit auf. Biese feuchte Luft wird der Kondensationsvorrichtung 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 Lufterhitzungsvorrichtung 34 und 16 und strömt dann weiter wieder in den Adsorber 71 und setzt den Kreislauf fort.

Hach Regeneration des ersten Adsorbers 71 wird dann auf den zweiten Adsorber 72, danach auf den nächsten Adsorber 73 umgeschaltet.

Zur Erzeugung der notwendigen Abkühlung in der Kondensierungsvorrichtung 17 und der notwendigen Erhitzung des Lufterhitzers 16 dient eine Wärmepumpe bzw. Kältemaschine 18, die in der Kondensationsvorrichtung 17 der umgewälzten Luft entzogene Wärme der Lufterhitzungsvorrichtung 16 zuführt.

Soll die Anlage der Kühlung von Räumen dienen, so wird durch Umkehrung der Luftfördervorrichtung des Ventilators 5 Luft aus dem Adsorbergefäß 71, 72, 73 angesaugt und durch die Luftbefeuchteranlage 6 in die Rohrleitung 3 geleitet, wo sie durch den Stutzen 2 in den Raum 1 austritt. Angesaugt wird die Luft durch den Rohrstutzen 11 in die Rohrleitung 8, von wo die Luft in das Adsorbergefäß 71, 72, 73 eintritt. Hier im Adsorbergefäß wird die Luft isotherm getrocknet, wobei Wärme frei wird, die durch die Kühlrohrschlangen 35, 36 abgeführt wird, so daß im wesentlichen ein isothermer Trocknungsvorgang stattfindet. Die trockene Luft wird dann dem Luftbefeuchter 6 zugeführt, einem Luftwäscher, der adiabatisch arbeitet. Durch die Befeuchtung der trockenen Luft wird diese gekühlt und erhält gleichzeitig ihre optimale Luftfeuchtigkeit.

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Der Kühlvorgang kann am Ausfülirungsbeispiel der Pig. 2 und 3 noch besser ersehen werden: In das Adsorbergefäß 71 wird durch den Rohrstutzen 37 Luft angesaugt, und zwar entweder Luft aus der freien Atmosphäre bei einem offenen Kühlkreis oder Luft aus dem zu kühlenden Raum bei einem geschlossenen -Kühlkreis. Diese Luft wird im Adsorbergefäß 71 durch die Adsorptionsmasse 75 entfeuchtet. Bei diesem Entfeuchtungsvorgang entsteht Wärme, die über die Kühlschlange 35 und das Kühlregister 38 abgeführt wird. Die entfeuchtete Luft wird über den Ventilator 5 dem Wäscher 6 zugeführt. Während in dem Adsorptionsgefäß der Entfeuchtungsvorgang nahezu isotherm verläuft, verläuft der Befeuchtungsvorgang im Luftwäscher 6 adiabatisch, so daß hier die Lufttemperatur durch die adiabatische Befeuchtung abgesenkt wird. Die feuchte Kühlluft wird dem Raum 1 zugeführt. Das ist aus Pig« 2 ersichtlich, wo das in der Rohrleitung 33 liegende Ventil 39 geöffnet ist, während das im Weg von der Abfallwärmequelle liegende Ventil 4o geschlossen ist.

Als Abfallwärmequelle dient hier durch solare Energie aufgeheizte Luft, die sich unter dem Dach 41 eines Hauses gesammelt hat und die durch die Rohrleitung 42 dem Adsorbergefäß 71 in der Regenerationsphase (Pig« 3) zugeführt wird. Während der Regenerationsphase ist das Ventil 4o geöffnet, das Ventil 39 geschlossen und der Ventilator 5 arbeitet mit umgekehrter Pörderrichtung, so daß die in das Adsorbergefäß 71 aus der Rohrleitung 42 zugeführte Warmluft unter Mitnahme von Feuchtigkeit aus dem Adsorbermaterial 75 aus dem Stutzen in die freie Atmosphäre austritt.

In Pig« 4 ist eine Anlage gezeigt, bei welcher zwei Ad-

sorbergefäße 71, 72 vorgesehen sind, von denen jeweils das eine im Kühlkreis, das andere im Regenerationskreis liegt. Als zusätzliche Bauelemente sind hier ein zusätzlicher Ventilator 51 und ein Paar von Weichen 43, 44- vorgesehen, deren Luft ab sperrklappen 45 durch eine Koppelstange 46 miteinander gekoppelt sind, so daß bei Betätigung der Koppelstange 46 beide Luftabsperrklappen 45 in den V/eichen 43, 44 gleichzeitig betätigt werden, so daß immer ein Adsorbergefäß 71 oder 72 an die Kühlluftrohrleitung 33, das andere Adsorbergefäß 72 oder 71 an die Regenerationsluftleitung angeschlossen ist.

Die wesentliche technische Bedeutung dieser Erfindung liegt nicht nur darin, daß man durch zusätzlichen Einbau eines als Kühlvorrichtung arbeitenden Wärmetauschers in und/oder unmittelbar hinter dem Absorber dieselben Apparateteile benutzen kann, um aus der Speicherheizung für den Sommerbetrieb eine Kühlanlage zu machen, insgesamt also eine Vollklimaanlage, sondern auch darin, daß es bei Entfeuchtung des Adsorbers mittels billiger ITachtstrom-Snergie hier - allein für die Kühlanlage gesehen - gelingt, durch Umwandlung und Speicherung von Jinergie während der Facht; am Te.ge diese Energie als Kühlenergie zur Verfügung zu haben.

Pur die Ausnutzung von Industrieabfallwärmequellen mittels transportabler Adsorbergefäße ist hier eine Möglichkeit gegeben, um auch im Sommer Industrieabfallwärme zu nutzen und elektrische Energie zu sparen.

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- Leerseite -

Claims

Ansprüche :

1. Speicherheizung, bestehend aus mindestens einem Adsorber in Form eines Gefäßes, in dem sich ein Feuchtigkeit aus Luft absorbierendes Material befindet, als Speicherelement und mindestens einem Gebläse, wobei der Adsorber in zwei Rohrleitungskreise geschaltet ist, einen Rohrleitungskreis für den Heizbetrieb, mit einem Lufteinlaß und einem Luftbefeuchter vor dem Adsorber und einem Luftauslaß in den zu beheizenden Raum sowie einem Gebläse, und einem zweiten Rohrleitungskreis für die Regenerierung mit einem Lufterhitzer, eventuell einer Kondensiervorrichtung und ebenfalls einem Gebläse, wobei in den Rohrleitungskreisen Ventile angeordnet sind, die entweder den einen oder den anderen Rohrleitungskreis an den Adsorber schalten, nach Patentanmeldung P 34 24 298.8,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Adsorber (71,72,73) in einen dritten Rohrleitungskreis geschaltet oder schaltbar ist, in welchem vor dem Adsorber (71,72,73) eine Ansaugvorrichtung für Umgebungsluft oder Raumluft angeordnet ist,

in dem Adsorber (71,72,73) oder unmittelbar hinter dem Adsorber (71,72,73) ein Wärmetauscher (35, 36) als Kühlvorrichtung zur Abführung der beim Trocknungsvorgang freigesetzten Wärme angeordnet ist und hinter dem Adsorber (71,72,73) und der Kühlvorrichtung (35, 36) ein Luftbefeuchter (6) angeordnet ist.

2. Speicherheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlvorrichtung mindestens eine im Adsorber

(71, 72, 73) eingebaute Kühlrohrschlange (35) ist.

3. Speicherheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kühlvorrichtung ein Brauchwassererwärmer ist«

4. Speicherheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der dritte Rohrleitungskreis aus einem Teil der Rohrleitungen sowie dem Iiuftbefeuchter(6)des Rohrleitungskreises besteht.

5. Speicherheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens zwei Adsorbergefäße (71, 72, 73) vorhanden sind, von denen das eine in den dritten Rohrleitungskreis und das andere in den zweiten Rohrleitungskreis geschaltet ist.

6. Speicherheizung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Lufterhitzer des zweiten Rohrleitungskreises eine solare Energie in Wärme umsetzende Vorrichtung ist.

7. Speicherheizung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Lufterhitzer des zweiten Rohrleitungskreises eine Abfallwärmequelle ist.