DE29819352U1

DE29819352U1 - Heater

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Publication number: DE29819352U1
Application number: DE29819352U
Authority: DE
Original assignee: Enerlyt Potsdam GmbH Energie Umwelt Planung und Analytik
Current assignee: Enerlyt Potsdam GmbH Energie Umwelt Planung und Analytik
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2008-10-31

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Temperieren der Innenräume von Gebäuden, bestehend aus einem Heizkörper, der mit einem Speicherkollektor über Rohrleitungen verbunden ist und an den Wandflächen der Gebäude angeordnet, deren Innenraumtemperatur beeinflußt.The invention relates to a device for controlling the temperature of the interior of buildings, consisting of a radiator which is connected to a storage collector via pipes and arranged on the wall surfaces of the buildings, influencing their interior temperature.

Es ist bekannt, Gebäude zu beheizen und dazu die durch die Solarstrahlung übertragene ^yWärme mit Kollektoren in Verbindung zu bringen, damit das Medium zu erwärmen und das erwärmte Medium Heizkörpern zuzuführen, die ihre Temperatur den Innenräumen der Gebäude übertragen.It is known to heat buildings by combining ^the heat transmitted by solar radiation with collectors to heat the medium and to supply the heated medium to radiators which transfer their temperature to the interior of the buildings.

Die DE 32 26 782 C2 offenbart eine Heiz- und/oder Kochvorrichtung mit einem Solarkollektor zur Wärmeaufnahme, einem Speicherblock zur Wärmespeicherung und mindestens einem den Solarkollektor mit dem Speicherblock verbindenden Wärmerohr und einer Heiz- und/oder Kocheinrichtung, wobei der Speicherkollektor zum Austausch des Heizmediums mit Rohren verbunden ist. Gemäß der Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung der DE C2 ist die Heiz- und/oder Kocheinrichtung mit dem Speicherblock verbunden. Der Kollektor übernimmt die Wärme aus der Umgebung in einer weitestgehend horizontalen Lage und überträgt das gewärmte Medium über horizontale Zuführungsrohre an den Speicherblock.DE 32 26 782 C2 discloses a heating and/or cooking device with a solar collector for absorbing heat, a storage block for storing heat and at least one heat pipe connecting the solar collector to the storage block and a heating and/or cooking device, wherein the storage collector is connected to pipes for exchanging the heating medium. According to the design of the inventive solution of DE C2, the heating and/or cooking device is connected to the storage block. The collector absorbs the heat from the environment in a largely horizontal position and transfers the heated medium to the storage block via horizontal supply pipes.

Die Erfindung hat den Nachteil, daß die Einrichtung einen erheblichen Platzbedarf in Anspruch nimmt und ihre Einordnung in Gebäuden den allgemeinen Bauvorschriften nicht genügen kann.The invention has the disadvantage that the device requires a considerable amount of space and its installation in buildings cannot comply with general building regulations.

Die DE 35 44 039 Al offenbart eine Heiz- und/oder Kochvorrichtung mit einem Wärmespeicherblock, wobei ein Heizelement in den Block mit mindestens einem Wärmeverbraucher eingeordnet ist, der eine Isolierung aufweist und der Wärmetransport mit mindestens einem Steuerorgan regelbar ist. Gemäß dem Vorzug der erfindungsgemäßen Lösung ist die Steuerbarkeit der Heizvorrichtung dadurch vereinfacht, daß das Wärmetransportelement ein Wärmerohr ist, das zum Wärmeverbraucher hin ansteigend geführt ist und das Steuerorgan die Wärmemenge bzw. gewärmte Flüssigkeitsmenge mittels des Steuerorgans dem Wärmespeicherblock mitteilt. Entsprechend der Konzeption der Vorrichtung ist die Kollektorfläche des Solarkollektors annähernd horizontal an den Wärmeblock angeschlossen. Die Vorrichtung eignet sich nicht zur Beheizung von Gebäuden, da sie sich unter dem Gesichtspunkt der Raumordnung solcher Vorrichtungen nur unzureichend einordnen läßt.DE 35 44 039 A1 discloses a heating and/or cooking device with a heat storage block, wherein a heating element is arranged in the block with at least one heat consumer, which has insulation and the heat transport can be regulated with at least one control element. According to the advantage of the solution according to the invention, the controllability of the heating device is simplified in that the heat transport element is a heat pipe that is led upwards towards the heat consumer and the control element communicates the amount of heat or heated liquid quantity to the heat storage block by means of the control element. According to the design of the device, the collector surface of the solar collector is connected almost horizontally to the heat block. The device is not suitable for heating buildings, since it can only be inadequately classified from the point of view of the spatial planning of such devices.

Patentanwälte Erich und Nern GBM 198/B - 2 -Patent Attorneys Erich and Nern GBM 198/B - 2 -

Die DE 35 33 565 Al stellt einen passiven Sonnenenergie-Warmwasserbereiter vor, der aus einem Warmwasserspeicher besteht, der in einem geschlossenen, Lichtfenster aufweisenden Isoliergehäuse eingepaßt ist und mit einem, in dem Strahlbereich eines Lichtfensters liegenden Teil selbst als Absorber dient. Das Isoliergehäuse bildet einen Speicher, der im Absorberteil des Speichers durch Kanäle unterbrochen ist.
Die erfindungsgemäße Lösung DE Al erfüllt die Aufgabe, Energieverluste bei der Herstellung von warmem Wasser zu minimieren, den Kollektor mit dem Verbraucher unmittelbar zu Koppeln und einen vergleichbar hohen Wirkungsgrad der Einrichtung zu gewährleisten. Die Lösung hat jedoch den Nachteil, daß die Wärmeabgabefläche für eine Temperierung von Innenräumen nicht in ausreichender Größe vorhanden ist.DE 35 33 565 A1 presents a passive solar energy water heater which consists of a hot water tank fitted in a closed insulating housing with a light window and which itself serves as an absorber with a part located in the beam area of a light window. The insulating housing forms a tank which is interrupted by channels in the absorber part of the tank.
The solution DE Al according to the invention fulfills the task of minimizing energy losses in the production of hot water, of directly coupling the collector with the consumer and of ensuring a comparably high level of efficiency of the device. However, the solution has the disadvantage that the heat dissipation surface is not large enough to regulate the temperature of interior spaces.

Die DE 37 06 196 Al offenbart einen Warmwasserbereiter in Form eines Solarkollektors. Der so gestaltete Warmwasserbereiter ist mit einer integrierten Speichermasse aus Phasenwechselmaterial in Berührung gebracht, dessen Absorber unmittelbar von dem zu erwärmenden Wasser durchströmt und ohne Zwischenschaltung eines Schaltmediums im wesentlichen unmittelbar durch die Solarheizung aufgeheizt wird. Die dabei nicht abgeführte Wärme wird direkt mit dem Absorber in Verbindung stehenden Speichermassen zugeführt.DE 37 06 196 A1 discloses a water heater in the form of a solar collector. The water heater designed in this way is brought into contact with an integrated storage mass made of phase change material, the absorber of which is directly flowed through by the water to be heated and is heated essentially directly by the solar heating without the interposition of a switching medium. The heat not dissipated in the process is fed directly to the storage mass connected to the absorber.

Die DE 41 21 670 Al zeigt einen Sonnenkollektor als Gebäudebauelement, der vorwiegend als senkrecht gelagerter Sonnenkollektor an Gebäudewänden angeordnet ist, wobei der Kollektor aus rohrförmigen Absorberteilen ausgebildet, seine Wärme an Heizkörper abgibt, die im Gebäude angeordnet sind. Der Transport des Wärmemediums erfolgt über horizontale und vertikale Rohrstrecken unter Zuhilfenahme von Umlaufbeschleunigern.
Die vorstehend genannten Vorrichtungen sind geeignet, Solarenergie mittels Absorbervorrichtungen und Kollektoren an Wärmespeicher abzugeben und damit die in dieser Form vorliegende Energie nutzbringend für die Beheizung von Gegenständen sowie Innenräumen einzusetzen. Sie sind nicht geeignet, die aus der Solarstrahlung gewonnene Wärme über kurze Wege mit der Kollektorlage gleichgerichtet, den Heizkörpern zuzuleiten.DE 41 21 670 A1 shows a solar collector as a building construction element, which is mainly arranged as a vertically mounted solar collector on building walls, whereby the collector is made of tubular absorber parts and gives off its heat to radiators that are arranged in the building. The heat medium is transported via horizontal and vertical pipe sections with the aid of circulation accelerators.
The devices mentioned above are suitable for transferring solar energy to heat storage units using absorber devices and collectors, and thus for using the energy in this form to heat objects and interior spaces. They are not suitable for transferring the heat gained from solar radiation to the radiators over short paths aligned with the collector position.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung zum Temperieren von Gebäuden, bestehend aus einem Heizkörper, der mit einem Kollektor über Rohrleitungen verbunden ist und an den Wandflächen der Gebäude angeordnet, deren Innentemperatur beeinflußt, zu schaffen, die es gestattet, die im Kollektor erzeugte Wärmeenergie mit kurzen Wegen, ohne den Einsatz von Zusatzeinrichtungen für die Medienzirkulation, den vertikalen Gebäudeflächen angepaßt, zu übertragen.The invention is based on the object of creating a heating device for controlling the temperature of buildings, consisting of a radiator which is connected to a collector via pipes and is arranged on the wall surfaces of the buildings, influencing their internal temperature, which allows the thermal energy generated in the collector to be transferred over short distances, without the use of additional devices for the media circulation, adapted to the vertical building surfaces.

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GBM 198/BGBM198/B

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß über einem vertikalen Speicherkollektor ein Heizkörper angeordnet, mit Rohrleitungen zu einer Kompaktheizanlage für einen Naturumlauf des Heizmediums verbunden ist und die aktiven Flächen des Speicherkollektors zur Aufnahme diffuser und direkter Solarstrahlungen dienen sowie mit der äußeren Umgebung des Gebäudes reagieren.According to the invention, the object is achieved in that a radiator is arranged above a vertical storage collector, is connected by pipes to a compact heating system for natural circulation of the heating medium and the active surfaces of the storage collector serve to absorb diffuse and direct solar radiation and react with the external environment of the building.

Die Erfindung ist sinnvoll ausgebildet, wenn der Speicherkollektor in einem Wandausschnitt unter dem an der Innenwand befestigten Heizkörper angeordnet und der Wandausschnitt nach der Außenseite des Gebäudes geöffnet ist. Ausgeformt ist die Erfindung damit, daß der Speicherkollektor, der äußeren Wandlage des Gebäudes folgend, eine vertikale Funktionslage einnimmt. Eine sinnvolle Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß der Speicherkollektor eine von der vertikalen Wandlage des Gebäudes abweichende Funktionslage einnimmt.The invention is designed to be useful if the storage collector is arranged in a wall cutout under the radiator attached to the inner wall and the wall cutout is open to the outside of the building. The invention is designed so that the storage collector, following the outer wall position of the building, takes up a vertical functional position. A useful design of the inventive solution is that the storage collector takes up a functional position that differs from the vertical wall position of the building.

Eine weitere Ausbildung erhält die Erfindung dadurch, daß der hintere Bereich des Speichers als zusätzlicher Behälter zur Aufnahme von Phasenumwandlungsmatenal genutzt und dazu für eine Erhöhung der Speicherkapazität des Kollektors ausgebildet ist. Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung stellt sich damit dar, daß der hintere Bereich des Speichers als zusätzlicher Behälter zur Aufnahme und zur Temperierung von Flüssigkeiten, wie Trink- und Brauchwasser, ausgebildet ist.The invention is further developed in that the rear area of the storage tank is used as an additional container for holding phase change material and is designed to increase the storage capacity of the collector. A further development of the solution according to the invention is that the rear area of the storage tank is designed as an additional container for holding and tempering liquids, such as drinking and service water.

Die erfindungsgemäße Lösung weist den Vorteil auf, daß mittels des vertikal gestellten Speicherkollektors, der mit vorwiegend einem oder auch wahlweise mehreren darüberliegenden Heizkörpern durch vertikal verlaufende Rohre verbunden ist, eine modulare Kompaktform einer solaren Heizvorrichtung geschaffen wurde, die einen Naturumlauf des Heizmediums ohne Zuhilfenahme von Fremdenergie, zu einer vielseitig einsetzbaren Kompaktform verbunden ist, die für einen vertikalen Wandeinbau in Gebäuden zur Anwendung gelangt. Durch das Übereinanderstellen der Heizkörper auf den Speicherkollektoren mit kurzen Verbindungswegen und die Einordnung des Heizkörpers, wahlweise vor oder in der Wand, ist es jetzt technisch möglich, in einem Naturumlauf dem Heizkörper ein Medium zuzuführen, das durch den Kollektor über Solareinstrahlungen temperiert worden ist. Durch die Anordnung des Kollektors außerhalb der Gebäude, aber unmittelbar vor der Gebäudewand oder in entsprechenden Wandöffnungen der Gebäude, wird eine hohe Ausnutzung der Wärmeenergie der Solarstrahlung, insbesondere in der Übergangszeit und im Winter erreicht und auf kurzen Wegen an die Heizkörper abgegeben. Die von der Solarstrahlung abgewandte Seite des Kollektors ist als Behälter ausgebildet, in demThe solution according to the invention has the advantage that a modular compact form of a solar heating device has been created by means of the vertically positioned storage collector, which is connected to one or optionally several radiators above it by vertically running pipes, which is connected to a natural circulation of the heating medium without the aid of external energy to form a versatile compact form that is used for vertical wall installation in buildings. By placing the radiators on top of each other on the storage collectors with short connecting paths and arranging the radiator either in front of or in the wall, it is now technically possible to supply the radiator with a medium in a natural circulation that has been tempered by the collector via solar radiation. By arranging the collector outside the building, but directly in front of the building wall or in corresponding wall openings in the building, a high level of utilization of the thermal energy of the solar radiation is achieved, especially in the transitional period and in winter, and is transferred to the radiators over short distances. The side of the collector facing away from the solar radiation is designed as a container in which

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Phasenumwandlungsmaterial, wie z. B. Glaubersalz (Na2SC>4 &khgr; 10 H2O) mit einer Phasenumwandlungstemperatur von 32,4 ⁰C, zur zusätzlichen Erhöhung der Speicherkapazität eingefügt ist.Phase change material, such as Glauber's salt (Na2SC>4 x 10 H2O) with a phase change temperature of 32.4 ⁰ C, is inserted to further increase the storage capacity.

Es ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Gestaltung der Vorrichtung, wenn der hintere Bereich des Speichers als Behälter für die Aufnahme von Flüssigkeiten benutzt wird, wobei die Flüssigkeit vorrangig Wasser ist, das mittels der im Kollektor erzeugten Wärme erwärmt oder in anderer Richtung temperiert werden kann. So läßt sich eine Sommernutzung als Trinkwassertemperierung erreichen. Über eine Beeinflussung durch den Kollektor kann die Füllung des Behälters auch gekühlt oder kühl gehalten werden. Die Kompaktform der Heizvorrichtung erlaubt ihren Einbau auch in niedrig gestalteten Gebäuden. It is a further advantage of the inventive design of the device if the rear area of the storage tank is used as a container for holding liquids, whereby the liquid is primarily water, which can be heated or tempered in another way using the heat generated in the collector. In this way, it can be used in summer to temper drinking water. The contents of the container can also be cooled or kept cool by influencing it through the collector. The compact shape of the heating device also allows it to be installed in low-rise buildings.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail using an embodiment. The accompanying drawing shows:

Fig. 1: Die Heizvorrichtung in einer Gebäudewand eingeordnet als Seitenansicht im Schnitt,Fig. 1: The heating device arranged in a building wall as a side view in section,

Fig. 2: Eine Vorderansicht des Speichers,Fig. 2: A front view of the storage,

Fig. 3: Die Vorrichtung nach Fig. 2 in einer Seitenansicht teilweise im Schnitt,
Fig. 4: Die Vorrichtung nach Fig. 3 mit einer anderen Verwendungsart des Behälters.Fig. 3: The device according to Fig. 2 in a side view partly in section,
Fig. 4: The device according to Fig. 3 with a different use of the container.

Fig. 1 zeigt die Kompaktheizvorrichtung in einer Seitenansicht teilweise im Schnitt. In einem Wandausschnitt einer Gebäudewand 6 ist der Speicherkollektor 1 mit seinem Rahmen 10 eingeordnet. In der Vorderseite des Rahmens 10 eingepaßt, ist eine Kollektorabdeckung 4 hinter der in Richtung der vertikalen Achse der Gebäudewand 6 verlaufend, der Speicherkollektor 1 angeordnet ist. Der Speicherkollektor 1 ist ein aufgerichteter Rohrkollektor, dessen Kollektorrohre 3 mittels Absorberbleche 5, zu einer geschlossenen Absorberfläche 5' verbunden sind, die mit ihrer Vorderseite der Solarstrahlung entgegengerichtet ist und an ihrer, der Strahlung abgewandten Seite einer opaken Dämmung 11 entgegengerichtet ist. Diese opake Dämmung 11 ist vertikal zur hinteren Seite des Absorbers verlaufend eingefügt und mit der Speicherkollektorrückwand 16 abgedeckt. Die Rückseite der Kollektorrohre 3 und der Absorberbleche 5, als rückseitige Kollektorfläche ausgebildet, läßt sich in Verbindung mit der Speicherrückwand 15 zu einem zweiten geschlossenen Behälter 14 im hinteren Speicherbereich ausbilden.Fig. 1 shows the compact heating device in a side view, partially in section. The storage collector 1 with its frame 10 is arranged in a wall section of a building wall 6. A collector cover 4 is fitted into the front of the frame 10, behind which the storage collector 1 is arranged, running in the direction of the vertical axis of the building wall 6. The storage collector 1 is an upright tube collector, the collector tubes 3 of which are connected by means of absorber plates 5 to form a closed absorber surface 5', which is directed with its front side against the solar radiation and is directed against an opaque insulation 11 on its side facing away from the radiation. This opaque insulation 11 is inserted running vertically to the rear side of the absorber and covered with the storage collector rear wall 16. The back of the collector tubes 3 and the absorber plates 5, designed as a rear collector surface, can be combined with the storage tank rear wall 15 to form a second closed container 14 in the rear storage area.

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Der Speicherkollektor 1 ist mit Rohren 7;8, die einen Naturumlauf des Heizmediums gestatten, ausgerüstet, wobei an der Oberseite des wärmeführenden Zuleitungsrohres 7 vor der Einspeisung in den Heizkörper 2 sinnvollerweise eine Regelungseinrichtung in Form eines Thermostaten 9 vorgesehen ist, um die Menge und Intensität der dem Heizkörper 2 zugeführten Wärme über das Medium regelbar zu gestalten. Die Ausbildung der vertikalen Gebäudewand 6 ist so gestaltet, daß ihre Außenflächen, d.h. die der Außentemperatur ausgesetzten Wandseiten wärmegedämmt sind, um die Speicherkapazität der Wand 6 mit auszunutzen und den Wärmeverlust nach außen zu reduzieren.The storage collector 1 is equipped with pipes 7; 8, which allow natural circulation of the heating medium, whereby a control device in the form of a thermostat 9 is sensibly provided on the top of the heat-conducting supply pipe 7 before it is fed into the radiator 2 in order to make the amount and intensity of the heat supplied to the radiator 2 controllable via the medium. The vertical building wall 6 is designed in such a way that its outer surfaces, i.e. the wall sides exposed to the outside temperature, are thermally insulated in order to utilize the storage capacity of the wall 6 and reduce heat loss to the outside.

Fig. 2 zeigt den Speicher 1 in einer Vorderansicht mit angedeuteten Absorberblechen 5, die mit den Kollektorrohren 3 eine geschlossene Absorberfläche 5' bilden und die an ihrer vorderen und hinteren Seite homogen gestalten ist.Fig. 2 shows the storage tank 1 in a front view with indicated absorber plates 5, which form a closed absorber surface 5' with the collector tubes 3 and which is designed homogeneously on its front and rear sides.

Fig. 3 zeigt die Ausbildung des Behälters 14 zwischen der Speicherrückwand 15 und der Rückseite der Absorberfläche 5'. In dieser Ausbildung ist der Innenraum des Behälters 14 mittels Phasenumwandlungsmaterial 12, im Ausführungsbeispiel mit Glaubersalz ausgefüllt, und erlaubt eine zusätzliche Speicherkapazität in diesem Teil der Kompaktheizvorrichtung. Fig. 3 shows the design of the container 14 between the storage rear wall 15 and the back of the absorber surface 5'. In this design, the interior of the container 14 is filled with phase change material 12, in the embodiment with Glauber's salt, and allows additional storage capacity in this part of the compact heating device.

Gemäß Fig. 4 ist der Behälter 14 mit einer Flüssigkeit 13, hier Trink- oder Brauchwasser, gefüllt, das durch den Temperaturübergang an der Rückseite der Absorberfläche 5' in seiner Temperatur beeinflußt und gekühlt oder erwärmt, Verbrauchern, wie Armaturen für Küchen und Bäder, zugeführt werden kann.According to Fig. 4, the container 14 is filled with a liquid 13, here drinking or service water, which is influenced in its temperature by the temperature transition on the back of the absorber surface 5' and can be cooled or heated and fed to consumers, such as fittings for kitchens and bathrooms.

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Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of reference symbols used

11 SpeicherkollektorStorage collector 22 Heizkörperradiator 33 KollektorrohreCollector pipes 44 Abdeckungcover 55 AbsorberblecheAbsorber sheets 5^r 5 ^r AbsorberflächeAbsorber surface 66 GebäudewandBuilding wall 7;87;8 RohrPipe 99 Thermostatthermostat 1010 RahmenFrame 1111 Dämmunginsulation 1212 PhasenmaterialPhase material 1313 Flüssigkeitliquid 1414 Behältercontainer 1515 SpeicherrückwandStorage back panel 1616 SpeicherkollektorrückwandStorage collector back wall

Claims

Patent Attorneys Erich and Nern GBM 19S/A Protection Claims

1. Heating device for controlling the temperature of the interior of buildings, consisting of a radiator which is connected to a collector via pipes and arranged on the wall surfaces of the buildings, influencing the interior temperature thereof, characterized in that a radiator (2) is arranged above a vertical storage collector (1), which is connected to pipes (7; 8) to form a compact heating system for natural circulation of the heating medium, and the active surfaces of the storage collector (1) serve to absorb diffuse and direct solar radiation.

2. Heating device according to claim 1, characterized in that the storage collector (1) is arranged in a wall cutout under the radiator (2) attached to the inner wall of the building part (6), and the wall cutout is provided on the side open on the outside of the building with a translucent cover which has a high degree of light transmission and low heat transfer coefficients.

3. Heating device according to claim 1 and 2, characterized in that the storage collector (1) assumes a vertical functional position following the wall position of the building.

4. Heating device according to claim 1 and 2, characterized in that the storage collector (1) assumes a functional position deviating from the vertical wall position of the building.

5. Heating device according to claim 1, characterized in that the rear region of the storage unit (1) is designed as a container (14) for receiving phase change material (12) in order to increase its storage capacity.

6. Heating device according to claim 1, characterized in that the rear region of the storage tank (1) is designed as a container (14) for receiving and tempering liquids.