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B a u e l e m e n t für den Aufbau eines Elektro-Blockspeichers nach
dem Baukastenprinzip Die Erfindung betrifft ein Bauelement für den Aufbau eines
Elektro-Blockspeichers nach dem Baukastenprinzip, insbesonder für die Erstellung
von Elektro-Blockspeicher-Heizkesseln für Raumheizung, warmwasserversorgung u. dgl.
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Die bekannten Elektro-Blockspeicher-Heizkessel enthalten in einem
gut wärmeisolierten Behälter Speicherwasser, das während der Schwachlastzeiten der
Elektrizitätswerke aufgeheizt und dessen aufgespeicherte Wärmeenergie während der
Verbrauchszeit über Beimischregler und Förderpumpe dosiert unmittelbar an die zu
beheizenden Räume abgegeben wird. Um eine Mehrzimmerwohnung oder ein ganzes @aus
ausreichend mit Wärme zu versorgen, muß der Elektro-Blockspeicher-Heizkessel einen
entsprechend großen Rauminhalt aufweisen, für ein Einfamilienhaus mit 175 m² Wohnfläche
beispielsweise mindestens 4 bis 5 m³ und für ein Wohnhaus mit 600 m² Wohnfläche
mindestens 15 m³. Solche Behälter dürfen bereits bei vielen zweistöckigen Häusern
nur als Druckbehälter im Sinne der TÜV-Bestimmungen gebaut werden, weil schon in
einem zweistöckigen Haus der Höhenabstand zwisonen dem Ausdehnungsgefäß auf dem
Dachboden und dem Heizkessel im Keller 10 m erreichen kann, so daß der Heizkessel
unter einem t'berdruck von 1 atü stent.
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Jedocn besitzen Heizkessel in der Größenordnung von 10 m3 und mehr,
die in einem Kellerraum von 2 bis 2.5 m Höhe angebracht werden müssen, Aussenflächen
von mindestens 4 m². Schon bei nur 7 m Abstand zwischen Ausdehnungsgefäß und Heizkessel
ruht dann ein Druck von 28 000 kg ,uf einer 4 m2-Kesselwand. Folglic zur selbst
bei mittelgroßen einstöckigen Häusern der Heizkessel £ls Druckkessel verstrebt und
an den Schweißnähten verstärkt sein.
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Die bekannten Elektro-Blockspeicher-Heizkessel können wegen ihres
Umf:ngs nicht vorgefertigt werden, sondern man muß sie an ihrem Standort im Keller
des zu beheizenden Hauses zusammenschweißen. Der bekannte Heizkessel ist daher oufwendig;
ferner fält bei Reparaturen die gesamte Heizungsanlage aus.
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Bei kleineren Heizkesseln hat man versucht, sie druckfester zu gestalten,
indem man sie mit stark abgerundeten Kanten versah und somit eine Annäherung an
die druckgünstige Kugel- oder Ellipsoidenform zu schaffen bestrebt war. Diese bekannte
Teil lösung. des Druckproblems hat jedoch den ehteil, daß der für den Heizkessel
bestimmte Kellerraum entsprechend schlecht susgenutzt wird.
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@euerdings ist ein Elektro-Blockspeicher-Heizkessel bekannt geworden,'bei
dem die druckgünstige abgerundete Gestaltung nutzbar gemacht wurde, indem der Heizkessel
us einer Anzahl zylinderförmiger Einzelbehälter zusammengesetzt ist, die über Vorlauf-
und Rücklaufrohrleitungen in Serie miteinander verbunden sind. Das in einer solchen
Behältergruppe befindliche Speicherwasser wird mittels eines Durchlauferhitzers
in den Naachtstunden aufgeheizt und tagsüber dosiert in die angeschlossene Heizungsanlage
gepumpt.
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ei dieser Kpnstruktion hat man erreicht, daX man für Einzelwohnungen
und mittlere Häusergrößen auch bei Heizungswassersäulen über 10 m Höhe mit einfachen
Druckbehältern auskommt, allerdings mit einer Mehrzahl von Druckbehältern, die viel
Saum in anspruch nehmen. Öhne die zusätzlichen Raumerfordernisse der Wärmedämmung
zu berücksichtigen, braucht eine solche Behälterbatterie schon bei idealer Ausnutzung
des Raume mehr als 30 Vo' mehr Raum als ein gleich großer kastenförmiger Heizkessel;
in der Praxis benötigt sie 50 % mehr. Darüber hinaus ist sie kostspielig, denn der
Querschnitt eines 'Einzelbehälters hängt vom tatsächlichen Druck ab und muß im Sinne
einer wirtschaftlichen Fertigung an den in einem vier- oder mehrstökkigen Haus herrschenden
Druckverhältnissen orientiert werden.
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Die Querschnitte sind daher entsprechend klein und die Zahl der Einzelbehälter
entsprechend groß.
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Aus den oben geschilderten Gründen hat sich der Elektro-Llockspeicher
mit Speicherwasser bisner nic oder b-stenfalls nur für kleinere Objekte durchsetzen
können. Die heute gängigen Elektro-Blockspeicherheizungen sind entweder Zimmerheizungen
oder Luftheizungen üi kleine rupen von Räumen. Als bpeicizermedium dient hier ein
Kern aus Keramik oder Stahlguß, der in den Nachtstunden mit billigem Nachtstrom
auf rd. 600°C aufgeheizt wird und über einen von einem Gebläse erzeugten Luftstrom
die aufgespeicherte Wärmeenergie tagsüber dosiert in den zu beheizenden Raum abgibt.
Solche Elektro-Blockspeicher haben jedoch einen geringen Wirkungsgrad und sind aufwendig
i ebrauch . Bekannte Versuche, den heißen Luftstrom über ein mit einer Warmwasserheizung
verbundenes Rohrregister streichen zu lassen, waren nicht erfolgreich, weil der
Wirkungsgrad zu weit unter demjenigen vergleichbarer Heizungen mit konventionellen
Energieträgern (Ül, Koks, Gas) lag. Insbesondere die Strahlungsverluste sind bei
solchen Blockspeichern sehr hoch.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein Bauelement für den Aufbau
eines Elektro-Blockspeichers nach dem Baukastenprinzip zu schaffen, durch welches
eie oben beschriebenen Nachteile und Übelstände an den bisher bekannten Elektro-Blockspeichern
vermieden werden. Der aus erfindungsgemäßen Bauelementen zusammengestellte Elektro-Blockspeicher
soll Wasser als Wärmespeicher und Wärmeübertragungsmedium verwenden, jedoch drucklos
arbeiten und daher billig in der Herstellung und der Montage und gefahrlos in der
Verwendung sein. Die bauelemente sollen äusserlich völlig gleich sein. In bezug
auf Innenausrüstung sollen zwei Typen ausgebildet werden, so daß jeweils zwei 3auelemente
eine Kesseleinheit darstellen. In dieser Weise können Fertigung, Transport und Aufstellung
zu optimal niedrigen Kosten stattfinden. sämtliche Bauelemente werden vollständig
in der Fabrik vorgefertigt. Dcs einzelne Bauelement, das für alle Bauvorhaben bis
zu den größten Objekten das gleiche ist, soll so klein bemessen werden, daß es ohne
Schwierigkeit durch die übliche Abmessungen von Kellertreppen und Kellertüren transportiert
werden
kann.
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Die erfindungsgemäßen Bauelemente bilden eine Batterie, deren Einzelelemente
jedes für sich ein- und abgeschaltet werden können, so daß der Energieverbrauch
jederzeit genau dem tatsächlichen Bedarf angepaßt werden kann. Hierbei sollen diejenigen
Batterielemente, die abgeschaltet sind, in bezug auf Energieaustausch vollständig
von den im Einsatz befindlichen Elementen getrennt sein, d.h. die stillgelegten
Elemente verbrauchen keine Energie und verursachen keine Energieverluste.
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Diese Erfindungsziele werden dadurch erreicht, daß ein Elektro-Blockspeicher
aus mindestens einer aus je zwei erfindungegemäßen, äußerlich fteichen, paarweise
aufeinandergestellten vorgefertigten Bauelementen zusammengesetzten Elocksseichereinheit
besteht, indem jedes obere Bauelement eine mit der Raumheizungsanlage, der Warmwasserversorgung
od. dgl. verbundenes Rohrregister und jedes untere fauelement einen Tauchheizkörper
enthalten und die Innenräume dieser beiden Bauelemente über von dem Oberteil des
jeweils oberen Bauelements bis zum Oberteil des jeweils unteren Bauelements sowie
über von dem Unterteil des jeweils oberen Bauelements bis zum Unterteil des jeweils
zugehörigen unteren Bauelements reichende UmwälzleitunOen miteinander kommunizieren,
während sich von dem Rücklaufstutzen des Rohrregisters bis zur mischventil und Förderpumpe
eine etwa b.is zum Boden des oder die unteren Bauelemente reichende Rohrschleife
erstreckt und bei Vorhandensein mehrerer in einer Blockspeicherbatterie zusammengefaßter
Blockspeichereinheiten der iohrregister-Rücklaufstutzen einer äußeren Blockspeichereinheit
mit dem Rohrregister-Vorlaufstutzen der nächst inneren Blockspeichereinheit, dessen
Rohrregister-Rücklaufstutzen mit dem Rohrregister-Vorlaufstutzen der nächst folgenden
Blockspeichereinheit u.s.w. über Verbindungsrohre in Serie verbunden sind, wobei
der Bogenteil der Rohrschleife eine der anzahl von Blockspeichereinheiten entsprechende
Verlängerung erfährt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung r@gen von
den
Stutzen der Umwälzleitungen Strömungsleitrohre in die Innenraume (Speicherräume)
der Bauelemente hinein, und zwar etwa Uis zu einem Drittel der Speicherraumtiefe.
In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Version des Ausführungsbeispieles ist oberen
das in jedem/Bauelement befindliche Rohrregister dort in einer Horizontalebene ngeordnet.
Diese Horizontalebene ist vorzugsweise derart gelegen, d--£- das Rohrregister bei
nicht-aufgeheiztem Speicherwasser über denl Pegelstand des Speicherwassers befindlich
ist, während das Rohrregister bei Erwärmung des Speicherwassers auf 50-60°C vom
Speicherwassers umspült wird. Um dieses zu erreichen, kann die die unteren Rohrwände
des Rohrregisters tang-ierende Horizontalebene den Speicherraum des oberen Bauelements
in derjenigen Höhe schneiden, welche der Pegelstand des Speicherwassers bei Temperatur
55°C erreicht.
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.s können in mindestens einem oberen Bauelement einer Gruppe von Blocksxeichereinheiten
mehrere Rohrregister für Raumheizung, Warmwasserbereitung, Schwimmbadheizung, Luftheizung
u. dgl.
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eingeordnet sein. Hierbei können die einzelnen Registerrohre von mehreren
in demselben oberen Bauelement angeordneten Rohrregister nebeneinander in der gleichen
Horizontalebene angebracht sein. Die den kücklaufstutzen eines Rohrregisters mit
Mischventil und Förderpumpe verbindende-Rohrschleife ist in einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung aus drei vorgefertigten Stücken zusammengesetzt, wobei das mittlere
Stück in verschiedenen, der Gesamtbreite der jeweils zusammenzustellenden Blockspeichereinheiten
entsprechenden Längen vorgefertigt ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsforin
hängen die Ausmaße eines jeden Bauelemente, die Höhe H, die breite B und die l'inge
L in der folgenden Weise von einander 1.5 B> H >B 2.7 B> L >2B anhand
der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und erläutert.
£s zeigen :
Figur 1 zwei Bauelemente gemäß der Erfindung, mit Umwälzleitungen,
Rohrregister, Tauchheizkörper, Mischventil und Förderpumpe, schematisch in perspektivischer
Sicht, Figur 2 ein Rohrregister in einer Draufsicht, Figur 3 ein in einer und derselben
Horizontalebene angeordnetes doppeltes Rohrregister Sür-zwei verschiedenen Heizungskreise,
in einer Draufsicht, Figur 4 zwei übereinander angeordnete kongruente Rohrregister
gemäß Fig. 2, lift Schnitt A-A gesehen, Figur 5 ein oberes Bauelement mit einem
Rohrregister für die haumheizung und eine Kupferschlage für Gebrauchswarmwasser,
in perspektivischer Sicht und teilweise im Schnitt, Figur 6 die Kupferschlange für
Gebrauchswarmwasser in einer Draufsicht, Figur 7 den Schnitt S der Pig. 5 in Vergrößerung
und Figur 8 einnaus drei Blockepeichereinheiten zusa.mmengesetzten Blockspeicher-Heizkessel,
mit einer Raumheizungs- und einer Gebrauchswarmwasseranlage verbunden, in einer
Frontansicht.
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Die auf Fig. 1 dargestellten Bauelemente 1,2 sind allseits geschlossene
Blechkästen mit genau gleichen Ausmaßen : Breite B = 750 mm, IIöhe H = 900 mm und
Länge L = 1750 mm. Im oberen Teil des oberen Bauelemente 1 ist ein Rohrregister
3 angebracht, und zwar in einer Ebene parallel zu der oberen Kastenwand (Horizontalebene).
Das Rohrregister 3 mündet an einem Vorlaufstutzen 4 und einem Rücklaufstutzen 5,
welche beide an der vorderen Kastenwand des Bauelemente 1 angebracht sind. Im unteren
Teil des unteren Bauelemente 2 befindet sich ein Tauchheizkörper 6 mit einem Anschlußwert
von 15 kW. Jedes Bauelement
1,2 weist außerdem Anschlußstutzen 7,8
bzw. 9,10 auf, die lediglich in den jeweiligen Speicherraum des betreflenden Bauelements
führen. Von diesen Anschlußstutzen führen Strömungsleitrohre 71,81 bzw. 91, 101
etwa 750 mm waager'echt in den jeweiligen Speicherraum hinein. Die Strömungsleitrohre
heben den Zweck, Wirbelbildungen an den Endwänden der Speicherräume zu vermeiden.
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In der oben beschriebenen Ausgestaltung werden die Bauelemente 1,2
in der Fabrik serienmäßig hergestellt. Wegen des Überblicks sind hier die. bei jeder
solchen Einrichtung selbstverständlichen, aber für die Beschreibung der Erfindung
unwesentlichen Details wie Wasserstandeglas, Xemperatursicherung (gegen Übertemperatur),
elektrische Kabel und Schaltungen u.s.w. vernachlässigt; es soll nur gesagt werden,
daß das Wasserstandsglas serienmäßig an dem oberen Bauteil 1 und die Temperatursicherung
an dem unteren rauelement 2 angebracht sind (vgl. Terperatursicherung "tf" auf Fig.
8).
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Am Verwendungsort werden die beiden Bauelemente 1,2 aufeinandergestellt,
wie auf Fig. 1 gezeigt. Es leuchtet ein, daß ein 'auelement mit Dimensionen 750x900x1750
mm über jede Kellertreppe und durch jede Kellertür ohne Schwierigkeit hindurchgetragen
werden kann. Zusammengestellt bilden die beiden Bauelemente 1,2 eine Blockspeichereinheit
mit nur 750x1750 mm2 Grundflache (rd.
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1.3 m²) und 1800 mm Höhe. Dieser kleinste Heizkessel des Baukastensystems
weist einen im Verhältnis zur Grundfläche überraschend hohen Rauminhalt von 2360
1 auf.
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Die Innenräume der beiden aufeinandergestellten Bauelemente 1,2 werden
nuMüber die Anschlußstutzen 7 bis 10 miteinander verbunden, indem ein Umwählzohr
11 die Anschlußstutzen 7 und 9 und ein zweites Umwälzrohr die Anschlußstutzen 8
und 10 verbinden Die beiden Umwälzrohre 11,12 verbinden somit auch die Strömungsleitrohre
71,91 bzw. 81,101, welche von den Anschlußstutzen in die. Speicherräume der Bauelemente
1,2 hineinragen.
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An den Vorlaufstutzen 4 des Rohrregisters 3 wird eine Rohrleitung
13
angeschlossen, die in das Mischventil 14 einmündet und ausserdem eine abzweigung
131 aufweist, die gemäß der TÜV-Vorschrift unmittelbar zum Ausdehnungsgefäß (nicht
gezeichnet) fuhrt. Der Rücklaufstutzen 5 des Rohrregisters 3 ist mit einer Rohrschleife
15 verbunden, die sich etwa bis zur bodenhöhe des unteren Bauteile 2 und von dort
wieder nach oben erstreckt; eine Abzweigung 16 verbindet die Rohrechleife 15 mit
dem Mischventil 14. An der abzweigung 16 ist das Nanometer 17 angebracht.
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Die Rohrschleife 15 ist an ihrem unteren Teil (Bogenteil) mit einem
Ablaß- und Einlaufventil 151 versehen. Die im Rohrregister 3 herrschende Wassertemperatur
, die etwa der Temperatur des opeicherwassers gleicht (bei aufgeheiztem Speicherwaseer)
ist auf dem Thermometer 18 ablesbar.
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Vom Mischventil 14 über Förderpumpe 19 führt die Vorlaufleitung 20
zu der Raumheizungsanlage 21,22. Wenn mehrere Blockspeichereinheiten 1,2 zu einer
Blockspeicherbatterie A,B,C zusammenge schlossen sind (vgl. Fig. 8), wird der Rücklaufstutzen
5A de# Blockspeichereinheit h mit dem Vorlaufstutzen 4B der Blockspeichereinheit
B sowie der Rücklaufstutzen 5B der Blockspeichereinheit B mit Dem Vorlaufstutzen
4O der Blockepeichereinheit C mittels Verbindungsleitungen 541,542 verbunden, während
die den Rücklaufstutzen 5C mit dem Mischventil 14, der Förderpumpe und der Rauniheizungsanlage
21,22 verbindende Rohrschleife 15 an deren unteren Teil eine von der Blockspeichereinheit
C bis zum Blockspeichereinheit A reichende Verlängerung 153 erfährt.
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Die als Schwerkraftbremse wirkende Rohrechleife 15 wird dementsprechend
in der Fabrik in drei zusammensetzbaren Teilen vorgefertigt : die beiden Seitenteile
152,154, die für alle Batteriegrößen gleich sind, und der Unterteil (Bogenteil)
153, der in verschiedenen, der jeweiligen Batteriebreite entsprechenden Längen vorliegt.
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Während die einzelne Blockepeichereinheit 1,2 für die Beheizung einer
Wohnung oder eines Einfamilienhauses bis zu rd. 100 m² Wohnfläche ausreicht, werden
alle größere Objekte mit Blockspeicherbatterien auszustatten sein. Bei Verwendung
der Bauelemente gemäß der Erfindung gibt es hier keine Grenze nach oben;
selbst
große Hochhäuser können mittels Speicherbatterien aus erfindungsgemäßen Bauelementen
beheizt und mit Gebrauchswarmwasser versorgt werden.
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Die Blockspeichereinheit 1,2 bzw. die Blockspeicherbatterie A,B,C
wird nun mit einer wärmedämmenden Schicht 13 (Fig. 8) umgeben, wobei diese Schicht
auch zwischen den einzelnen einheiten angebracht ist, damit beim Abschalten einer
oder mehrerer der Blockspeichereinheiten kein Wärmeübergang von den beheizten auf
da nicht beheizten Einheiten stattfinden kann. Die bpeicherräume 1,2 werden über
an Boden der einzelnen Bauelemente 2 befindliche Ablaß- und Einlaufventile 201 mit
Speicherwasser gefüllt, bei 20°C Wassertemperatur bis 10 mm unter dem Rohrregister
3. Wenn das Speicherwasser mittels des Tauchheizkörpers 6 aufgeheizt wird, dehnt
sich das Speicherwasser aus und umspüllt bei Temperatur 55-60°C das Rohrregister,
vgl. Fig. 7.
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Bleibt in einer Blockspeicherbatterie eine Blockspeichereinheit unbeheizt,
berührt das kalte Speicherwasser das Rohrregister nicht; es kann also kein Wärmetausch
stattfinden, obwohl das mit den benachbarten Rohrregistern in Serie verbundene Rohrregister
ständig mt Heizwasser aus der Heizungsanlage 21,22 durchst;römt wird. Man kann somit
beliebig Blockspeichereinheiten ein- und abschalten und den Energieverbauch genau
mit dem jeweiligen Wärmebedarf abstimmen. Die erfindung macht den Idealzustand möglich,
daß bei gleichbleibender Speichertemperatur die Größe der Wärmeerzeugungsanlage
jederzeit durch einfache Schaltung der Außentemperatur bzw. dem tatsächlichen Wärmebedarf
angepaßt ist. Die wirtschaftliche bedeutung hiervon liegt auf der hand : jeder Fachmann
weiß, was es den Verbraucher kostet, mit Rücksicht auf wenige Tage strengen Frostes
eine für die weit überwiegende hehrheit der Heizungstage mit noraler Temperatur
viel zu große Heizungsanlage benutzen zu müssein.
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Die aus erfindungsgemäßen Bauelementen 1,2 zusammengesetzte Blockspeichereinheit
wird in üblicher Weise während der Schwach-
stunden des betreffenden '.Elektrizitätswerkes beheizt, rd. 9
bis 10 Nachtstunden. Das Speicherwasser wird auf 95°C aufgeheizt and erreicht bei
einer aus zwei Xauelementen bestehenden Blockspeichereinheit 1,2 und einem Anschlußwert
15 k einen nutzbaren Wärmeinhalt von 140 000 kcal. Nach DIN 4701 kann damit der
Wärmebedarf einer Wohnfläche von rd. 90 m2 gedeckt werden.
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Die aus erfindungsgemäßen Bauelemente 1,2 erstellte Blockspeichereinheit
weist gegentiber bekannten Konstruktionen bedeutende Vorteile auf. Erstens ist sie
ehr preiswert. Indem die Speicherräume der Bauelemente 1,2 keine unmittelbare Verbindung
mit dem Heizwasser in den Rohrregistern 3 und der Heizungsanlage 21,22 aufweist,
arbeitet die Blockspeichereinheit drucklos und kann entsprechend einfach und billig
dimensioniert werden. Für die Bauelementwände genügt 4-5 mm Blech, es sind keine
besonderen Drucksicherungen erforderlich. Darüber hinaus ermöglicht die serienmäßige
Vorfertigung der Bauelemente 1,2 in der Fabrik eine ir, Verhältnis zu den bekannten
Blockspeicher-Heizkesseln sehr große Einsparung an Lohnkosten. Transport und montage
der Bauelemente sind einfach und unkompliziert und nehmen wenig arbeitskraft in
Anspruch.
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Ein weiterer erheblicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
die Gebrauchswarmwasserversorgung über den gleichen Blockspeicher bezogen werden
kann, der die Wärme energie für die Raumheizung liefert. Zu diesem Zweck baut man
zwei oder mehrere Rohrregister 31,32 in das obere Bauelement 1 ein, die entweder
in der gleichen Horizontalebene verlaufen (Fig. 3) oder übereinander angeordnet
sind (Fig. 2 und 4). Im Pille der Anordnung Fig. 3 werden die Raumheizungsetutzen
-431,531 mit der Raumheizungsanlage 21,22 und die Gebrauchswarmwasserstutzen 432,532
mit der Gebrauchswasserleitung verbunden (vgl. Fig. 8).
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Sig. 5 und 6 zeigen eine andere Anordnung der Gebrauchswarmwasserversorgung.
In den Speicherräumen der jeweils oberen Bauelemente 1 ist unter dem Rohrregister
3 eine Gebrauchswarmwasserschlange 33 angebracht, die bei relativ kurzer bauart
eine Vielzahl von Windungen aufweist. Der Vorlaufstutzen 433 und der
Rücklaufstutzen
535 zu zu sind über GebrauchswaImwEIsserleitungen 24,25 mit den Zapfstellen 26,27
der Gebrauchswasseranlage verbunden, vgl. Fig. 8.
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Analog" hierzu können weitere Rohrregister nicht gezeichnet) für die
Beheizung eines Schwimmbades, für die Erzeugung von Warmluft z.B. für Klimaanlagen
od. dgl. in einem Bauelement untergebracht sein. In großen Wohnbauten, Bürohaudern
u.s.w.
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kann die Gebrauchswarmwasserversorgung von gesonderten Blockspeichereinheiten
geleistet werden, die mit den übrigen, für die Raumheizung vorgesehenen Blockapeichereinheiten
so in Verbindung stehen, daß sie im otfall - bei Reparaturen u. dgl. -auch für die
Raumheizung eingesetzt werden können und umgekehrt.
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Es wurde vorhin gesagt, da.ß dank der Abmessungen der erfindungsgemäßen
Bauelemente (Verhältnis zwischen Breite, Höhe und Lange eines jeden Bauelements)eine
Blockepeichereinheit mit über 2300 1 Rauminhalt auf einer geringen Grundfläche (1.3
m2) Platz findet. Die abmessungen der Bauelemente und ihre erfindungsgemäße Abhängigkeit
voneinander spielen auch ftir den Wirkungsgrad der Blockspeichereinheit eine bedeutsame
Rolle. Bisher war die Pachwelt mit Recht zurückhaltend, wenn es darum ging, Elektro-Blockspeicher-Heizkessel
mit größerem Rauminhalt für die Beheizung größerer Objekte zu konstruieren. Die
großen Wandflächen der Heizkessel mußten druckfest gestaltet werden, und zwar mit
Absicherungen und Verstrebungen, die für jede Stockwerkzahl anders zu bauen waren.
Hatte man dann endlich einen solchen größen Kessel druckfest und gefahrensicher
eingerichtet, stand man vor einem anderen Problem : je größer der Kessel ist, desto
mehr "tote" Strömungszonen erden während der aufheizung gebildet, insbesondere an
den Ecken und Kanten. Jede toten Zone bedeutet, daß im Speicherkessel nicht die
optimale Menge an Wärmeenergie aufgespeichert wird : der Wirkungsgrad des Blockspeichers
sinkt entsprechend ab. Bie bereits erörtert, hat man versucht, durch die Gestaltung
abgerundeter Ecken und
Kanten nicht nur eine bessere Druckfestigkeit,
sondern uch einen verbesserten Strömungsverlauf zu erreichen. Eine iirksam strömungsgünstige
Ausbildung der Speicherwände ist jedoch aus Kosten- und Raumgründen gänzlich angeschlossen.
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Der ungünstige Strömungsverlauf zeigt sich besonders deutlich bei
den bekannten Batteriespeichern. Es wurde eingange von einem Batteriespeicher aus
einer Mehrzahl von kleineren zylinerischen Speicherelementen gesprochen, in welchen
die Umwälzu des Speicherwassers von einem Durchlauferhitzer betrieben wird. ei dieser
bekannten Konstruktion ist zwar das Druckproblem bis zu einem gewissen Grad gelöst,
jedoch auf Kosten der Strömungsgünstigkeit. Erhebliche Teile des Speicherwassers
wird nicht bis auf die volle Speichertemperatur aufgeheizt, weil sich in den einzelnen
Speicherelementen Zonen bilden, die im Schatten der Strömungen liegen.
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Verschiedene @ersteller haben es versucht, mittels Durchlauferhitzer
und Umwälzpumpen eine gezielte Grundetrömung zu schaffen. Jedoch ist eine von einer:
Punkt aus heraustrewtende starke Strömung oft die Ursache zu einer verstärkten Bildung
von "toten" Zonen. Der an sich naheliegende Ausweg, den. Speicherraum mit entsprechend
strömungsgünstigen Führungsflächen zu versehen, konimt, wie bereits oben gesa££t,
aus wirtschaftlichen und raumlichen Gründen nicht in Frage, Die vorliegende Erfindung
hat das Druckproblem sowie das Strömungsproblem in einer überraschen einfacher Weise
praktisch gelöst. erstens ist die mit erfindungsgemäßen Bauelementen 1,2 erstellte
Blockspeichereinheit drucklos : keine Druckprobleme selbst bei Hochhäusern. Zum
anderen iot das Entstehen von toten Zonen im speicherwasser durch den Aufbau der
Blockspeichereinheit aus zwei aufinandergestellten Speicherteile weitgehend unterbrunden,
indem Umwälzung des Speicherwassers von dem unteren Bauelement 2 in das obere Bauelement
1 (durc
Strömungsleitrohr 1, das Umwälzrohr 11 und das Strömungsleitrohr 71) sowie von der
oberen Bauelement 1 zurück in die untere
Bauelement 2 (durch Strömungsleitrohr
81, Umwälzrohr 12 und Strömungsleitrohr 101) ifren Ausgangspunkt an den Rohrenden
der Strömungsleitrohr 71,81,91,101 nimmt, die etwa in der Mitte der Speicherräume
1,2 liegen und nux in der Mitte Strömungswirbel bilden. Durch die Wirks@mkeit der
in jedem Bauelement 2 befindlichen Tauchheizkörper 6 entstehen als Komponenten der
Schwerkraftströmung und des im Verhältnis zu den Speicherräumen 1,2 exzentrischen
Einströmens (durch die Rohre 71 und 101) und Abströmens (durch die itohre 81 und
91) ruhige, in den relativ Kleinen Speicherräumen weit ausgreifende Strömungskreise,
die bis in die Ecken der Speicherräume reicnen.
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In dieser gleise bleibt erfahrungsgemäß auch des in den äußersten
Ecken der Bauelemente 1,2 befindliche Speicherwasser in Strömungsbewegung; Meßversuche
zeigen, daß die optimale Speichertemperatur 95°C in fast sämtlichen Bereichen der
Speicherräume erreicht wird. Diese tatsache ist für die Fachwelt völlig überraschend;
die erfindungsgemäße Aufteilung der eigentlichen Blockspeichereinheit in zwei Bauelemente
mit getrennten Speicherräumen sowie die erfindungsgemäße Kommunikation dieser Speicherräume
er besondere Strömungsleitrohre haben unter der Voraussetzung einer zellenweisen
Beheizung erstmals den Bau von größeren bis sehr großen Heizungsanlagen auf der
Basis von Elektro-Blockspeichern ermöglicht, und zwar bei einem xirtschaftlich günstigen
Wirkungsgrad. Für die Wirtschaftlichkeit ist insbesondere die erfindungsgemäße Anordnung
der Rohregister über dem Kaltwasserpegelstand bedeutsam, die es erlaubt, nach Belieben
einzelne oder mehrere Blockspeichereinheiten einer Block-Speicherbatterie ein- und
abzusonalten.
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10 Patentansprüche