DE8008136U1

DE8008136U1 - HEAT STORAGE FOR A HOT WATER HEATING SYSTEM

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Publication number: DE8008136U1
Application number: DE19808008136
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-25
Filing date: 1980-03-25
Publication date: 1980-08-21

Description

description

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher für eine Warmwasserheizungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a heat accumulator for a hot water heating system according to the preamble of claim 1.

Derartige mit Nachtstrom aufheizbare Wärmespeicher werden als Wärmequellen für Heizanlagen von einzelnen Wohnungen verwendet. Der gesamte Wärmespeicher inklusive einer den eigentlichen Speicherblock umschließenden Isolierschicht und eines äußeren Blechgehäuses hat die üblichen Einbaumaße eines Geschirrspülers oder einer Waschmaschine und kann wie diese Geräte in einer Einbauküche aufgestellt werden. Selbst wenn man auf die Einhaltung derartiger Normmaße verzichten würde, könnte man die Größe eines derartigen Wärmespeichers nicht beliebig erhöhen, um größere Wohnungen auf gleiche Weise heizen zu können, da das Gewicht des Wärmespeichers hierbei stark zunehmen würde und die Belastbarkeit der Decke des Wohngebäudes rasch überschritten würde.Such heat accumulators, which can be heated up with night power, are used as heat sources for heating systems in individual apartments. The entire heat accumulator including an insulating layer surrounding the actual storage block and an outer sheet metal housing has the usual installation dimensions of a dishwasher or washing machine and, like these devices, can be used in a fitted kitchen be set up. Even if one were to forego the observance of such standard dimensions, one could be the size of one Do not increase such heat storage arbitrarily in order to heat larger apartments in the same way, because the weight of the heat storage would increase sharply and the load-bearing capacity of the ceiling of the residential building would quickly be exceeded.

Die bekannten mit Nachtstrom beheizten Wärmespeicher eignen sich somit nur zur Verwendung in Heizanlagen für kleinere Wohnungen, in der Regel 2- oder 3-Zimmerwohnungen.The well-known heat accumulators heated with night power are therefore only suitable for use in heating systems for smaller apartments, usually 2 or 3 room apartments.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein elektrisch beheizter Wärmespeicher für eine Heizanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß er sich auch für größere Heizanlagen in größeren Wohnungen eignet, ohne daß sein Gewicht nennenswert vergrößert wird.The present invention is to provide an electrically heated heat store for a heating system according to the preamble of Claim 1 further developed so that it is also suitable for larger heating systems in larger apartments without its weight is increased appreciably.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Wärmespeicher gemäß Anspruch 1 .According to the invention, this object is achieved by a heat accumulator according to claim 1.

Bei der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß das Aufheizen des Speicherblockes durch Nachtstrom insbesondere an sehr kalten Tagen nicht bis auf die vorgesehene maximale Speichertemperatur erfolgt, da schon in der Nacht dem Speicherblock wiederIn the case of the present invention it was recognized that the heating of the storage block by night power, especially when it is very cold Days does not take place up to the intended maximum storage tank temperature, because the storage block is already back in the night

Wärme entzogen wird. Zu Beginn der Tagstromzeit ist der Speicherblock also nur teilweise mit Wärme aufgeladen. Dieser nach- .'_; teilige Effekt tritt dann besonders verstärkt auf, wenn man f mit einer nächtlichen Temperaturabsenkung arbeitet, weil dann
gerade in den frühen Morgenstunden eine hohe Heizleistung be- '. nötigt wird, welche dem Speicherblock entnommen werden muß. % Bei dem erfindungsgemäßen Wärmespeicher kann der während der k Nachstromzeit auftretende Wärmebedarf der Heizanlage direkt ;. durch den ebenfalls mit billigem Nachtstrom arbeitenden Durch- ;; lauf erhitzer gedeckt werden; die W arme auf ladung des Speicher- f? blockes kann also unabhängig vom momentanen Wärmebedarf der if. Heizanlage bis zum Maximum erfolgen. Insbesondere kann das : Wiederanheben der Temperatur am Morgen durch den Durchlauferhitzer rasch und unter Verwendung von billigem Nachtstrom
direkt erfolgen; dem Speicherblock wird hierzu noch keine Wärme
entzogen, man geht mit voll aufgeladenem Speicherblock in den f. Normaltarifbereich des Tages hinein. i Heat is withdrawn. At the beginning of the daytime electricity supply, the storage block is only partially charged with heat. This after-. '_; Partial effect occurs particularly intensely if one works f with a nighttime temperature reduction, because then
especially in the early morning hours require a high heating output. is required, which must be taken from the memory block. % In the case of the heat accumulator according to the invention, the heat demand of the heating system occurring during the k post-flow time can be used directly;. through the through-;; barrel heater to be covered; the heat on the charge of the storage f? blockes can therefore be used regardless of the current heat demand of the if. Heating system up to the maximum. In particular, this can: Raising the temperature again in the morning with the instantaneous water heater quickly and using cheap night-time electricity
take place directly; the storage block does not get any heat for this
withdrawn, proceed with a fully charged in the storage block f. normal rate range of the day into it. i

Bei dem erfindungsgemäßen Wärmespeicher ist somit die Speicherkapazität nicht auf die unter ungünstigsten Wetterbedingungen : erforderliche maximale Heizleistung ausgelegt; sie braucht nur ' den Wärmebedarf innerhalb der Normaltarifzeiten in etwa abzu- f decken. Auch dies braucht aber nicht für extremste Außentempe- § raturen gewährleistet zu sein, da in diesen selten auftretenden $ Fällen mit Normaltarifstrom durch den Durchlauferhitzer zugeheizt werden kann. Es entstehen dabei zwar an diesen wenigen ₍ g Tagen höhere Heizkosten, man kann aber auf diese Weise von der ·] bequemen, sauberen, störunanfälligen und bei Nichtauftreten ex- ( tremer Temperaturverhältnisse billigen Heizung auch in größeren ■■ Wohnungen Gebrauch machen, bei denen dies bisher nicht möglich
war. ;In the case of the heat storage device according to the invention, the storage capacity is therefore not designed for the maximum heating power required under the most unfavorable weather conditions; it only needs to roughly cover the heat demand within the normal tariff times. However, this does not have to be guaranteed for the most extreme outside temperatures, since in these seldom occurring cases, normal tariff electricity can be used to heat the water heater. Emerge with Although these few _(g days higher heating bills, but you can comfortable in this way by the ·], clean, störunanfälligen and non-occurrence (tremer temperature conditions ex- cheap heating in larger ■■ apartments make use, where this not possible so far
was. ;

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Wärmespeichers ist
der, daß man kurze Niedertarifzeiten während des Tages, welche
in der Regel 1 1/2 bis 2 Stunden dauern und um die Mittagszeit
liegen, sehr effektiv zur Temperaturerhöhung verwenden kann,Another advantage of the heat accumulator according to the invention is
that you have short off-peak times during the day, which
usually last 1 1/2 to 2 hours and around noon
can be used very effectively to increase the temperature,

da die volle Leistung des Durchlauferhitzers direkt und ohne Verzögerung dem Heizkreislauf zugeführt wird. Gleichzeitig kann auch noch der Speicherblock wieder aufgeheizt werden.because the full capacity of the water heater is fed directly to the heating circuit without delay. Simultaneously the storage block can also be heated up again.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Wärmespeichers ist der, daß man nach Außerbetriebnahme der Heizung, z. B. während eines Urlaubs, die Wohnung rasch wieder aufheizen kann. Dies ist bei bekannten elektrisch beheizten Wärmespeichern nicht möglich, da das Aufheizen des Speicherblockes viel Zeit benötigt .Another advantage of the heat accumulator according to the invention is that after taking the heater out of operation, for. B. during a vacation, the apartment can quickly heat up again. this is not possible with known electrically heated heat accumulators, since the heating of the storage block takes a lot of time .

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims specified.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist sichergestellt, daß die vom Durchlauferhitzer abgegebene Wärme unmittelbar in den Heizkreislauf abgegeben wird.With the development of the invention according to claim 2 it is ensured that the heat released by the water heater is released directly into the heating circuit.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist im Hinblick auf einen kompakten Aufbau des gesamten Wärmespeichers von Vorteil. The further development of the invention according to claim 3 is advantageous with regard to a compact structure of the entire heat accumulator.

Ein Gehäuse des Durchlauferhitzers, wie es im Anspruch 4 angegeben ist, läßt sich leicht unter Verwendung von Rohrmaterial herstellen. Man erhält so auch eine verlustfreie laminare Wasserströmung im Durchlauferhitzer.A housing of the water heater as specified in claim 4 is easy to manufacture using tubing. In this way, a loss-free laminar water flow is also obtained in the water heater.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist sichergestellt, daß immer neue Bereiche des Wasserstromes in Berührung mit den Heizstäben kommen, die Wärme vom Heizstab also sehr effektiv abgeführt wird.With the development of the invention according to claim 5 it is ensured that new areas of the water flow come into contact with the heating rods, i.e. the heat from the heating rod is discharged very effectively.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 sichert eine einfache gemeinsame Wartbarkeit von Durchlauferhitzer und Wärmetauscher und ist zudem im Hinblick auf einen besonders kompakten Aufbau des Wärmespeichers von Vorteil.The development of the invention according to claim 6 ensures that the instantaneous water heater and heat exchanger can be easily maintained together and is also advantageous with regard to a particularly compact design of the heat storage device.

Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 dient einem kompakten Aufbau des Wärmespeichers.The development of the invention according to claim 7 also provides a compact construction of the heat accumulator.

Bei einem Wärmespeicher gemäß Anspruch 8 ist sichergestellt, daß der hohe Leistung aufweisende Durchlauferhitzer nicht auf unzulässig hohe Temperatur kommt.In a heat accumulator according to claim 8 it is ensured that the high-performance instantaneous water heater does not unacceptably high temperature comes.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 verhindert eine direkte Wärmeabgabe des Durchlauferhitzers an den Raum, in welchem der Wärmespeicher aufgestellt.ist.The development of the invention according to claim 9 prevents the water heater from giving off heat directly to the room, in which the heat storage tank is set up.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention is illustrated below with the aid of exemplary embodiments explained in more detail with reference to the accompanying drawing. In this show:

Fig. 1: eine perspektivische teilweise weggebrochene Ansicht eines Wärmespeichers für eine Heizanlage einer Etagenwohnung; 1: a perspective, partially broken away view of a heat store for a heating system in an apartment;

Fig. 2: eine schematische Aufsicht auf die Vorderseite eines abgewandelten Wärmespeichers; und2: a schematic plan view of the front side of a modified heat accumulator; and

Fig. 3: eine schematische Aufsicht auf die Vorderseite eines weiteren abgewandelten Wärmespeichers.3: a schematic plan view of the front side of a further modified heat accumulator.

Fig. 1 zeigt einen Wärmespeicher für eine Etagenwarmwasserzentralheizung. Ein Rahmen des Wärmespeichers besteht aus einer Grundplatte 10, welche über Winkelschienen 12 auf dem Boden ruht. Auf der Oberseite der Grundplatte 10 sind vier Winkelprofile 14 angeschweißt, deren obere Enden gegebenenfalls über angeschweißte Verstrebungen zusätzlich verbunden sein können.Fig. 1 shows a heat accumulator for a storey hot water central heating. A frame of the heat accumulator consists of a base plate 10 which rests on the floor via angle rails 12. on the top of the base plate 10 four angle profiles 14 are welded, the upper ends of which can optionally be additionally connected via welded struts.

In die Winkelprofile 14 sind Wände 16 eingesetzt, welche aus Blech oder aus Asbestzementplatten gefertigt sein können. Im Inneren des durch die Wände 16 begrenzten Raumes sind quader-In the angle profiles 14 walls 16 are used, which from Can be made of sheet metal or asbestos cement panels. Inside the space bounded by the walls 16 are cuboid

förmige Magnetitsteine 18 aufgeschichtet. Zwischen den Magnetitsteinen 18 sind Heizdrähte oder Heizstäbe angeordnet, welche in der Zeichnung nicht wiedergegeben sind und über elektrische Klemmen 20, 22 mit dem Netz verbindbar sind. Ein Deckel 24 verschließt die offene obere Seite des durch die Grundplatte 10, die Winkelprofile14 und die Wände 16 gebildeten Behälters für die Magnetitsteine 18.shaped magnetite stones 18 stacked. Between the magnetite stones 18 heating wires or heating rods are arranged, which are not shown in the drawing and via electrical Terminals 20, 22 can be connected to the network. A cover 24 closes the open upper side of the container formed by the base plate 10, the angle profiles 14 and the walls 16 for the magnetite stones 18.

Die Magnetitsteine 18 sind so geschichtet, daß zwischen ihnen Durchgänge 26 verbleiben, durch welche Luft umgewälzt werden kann, über welche dem insgesamt mit 28 bezeichneten Speicherblock die Wärme wieder entzogen werden kann. Hierzu dient ein nicht näher gezeigtes Gebläse, das in einem Wärmetauscher 30 angeordnet ist und die Luft an einer wasserdurchströmten gewendelten Wärmetauscherschlange (ebenfalls nicht gezeigt) vorbeiführt, welche einlaufseitig mit einer Rücklaufleitung 31 der Heizanlage verbunden ist.The magnetite stones 18 are layered so that between them Passages 26 remain through which air can be circulated, via which the storage block designated as a whole by 28 the heat can be withdrawn again. A fan (not shown in more detail), which is installed in a heat exchanger 30, is used for this purpose is arranged and the air leads past a coiled heat exchanger coil (also not shown) through which water flows, which is connected on the inlet side to a return line 31 of the heating system.

Ein in den Speicherblock 2 8 hineinragender Temperaturfühler 32 ist.mit einer nicht gezeigten Speichersteuerelektronik verbunden, welche die Klemmen 20 und 22 dann vom Netz trennt, wenn die vorgesehene maximale Speichertemperatur erreicht ist.A temperature sensor 32 protruding into the memory block 28 is connected to memory control electronics (not shown), which then disconnects the terminals 20 and 22 from the mains when the intended maximum storage temperature is reached.

Die oben beschriebenen Teile des Wärmespeichers sind von einem Isoliermantel 34 allseitig umgeben, welcher in Fig. 1 ebenso wie ein ihn schützendes Blechgehäuse 36 fast vollständig weggebrochen ist.The parts of the heat accumulator described above are surrounded on all sides by an insulating jacket 34, which is also shown in FIG. 1 how a sheet metal housing 36 protecting it has broken away almost completely.

Bisher-war es üblich, den Auslaß des Wärmetauschers 30 mit der Vorlaufleitung der Heizanlage zu verbinden. Bei dem hier betrachteten Wärmespeicher ist zusätzlich ein elektrischer Durchlauferhitzer 38 vorgesehen, welcher zwischen den Auslaß des Wärmetauschers.30und die mit 40 bezeichnete Vorlaufleitung der geschaltet ist.So far it has been customary to connect the outlet of the heat exchanger 30 to the To connect the flow line of the heating system. With the one considered here Heat storage, an electric water heater 38 is also provided, which between the outlet of the Wärmetauschers.30 and the flow line labeled 40 of the is switched.

Der Durchlauferhitzer 38 hat ein gestrecktes zylindrisches Ge-The water heater 38 has an elongated cylindrical shape

häuse 42, in welchem ein wendelförraiger Heizstab 44 angeordnet ist. Letzterer ist über Klemmen 46, 48 und die Speichersteuerelektronik mit dem Netz verbindbar. Der Einlaß und der Auslaß des Gehäuses 42 sind in den Gehäusestirnwänden vorgesehen. In der Nähe des Auslasses des Durchlauferhitzers 38 ist ein Ubertemperaturwächter 50 angeordnet, welcher ebenfalls mit der Speichersteuerelektronik verbunden ist und ein Unterbrechen der Verbindung des Heizstabes 44 mit dem Netz herbeiführt, wenn vom Wasser der Heizanlage z. B. wegen Ausfalles der Umwälzpumpe nicht so viel Wärme abgeführt werden kann wie der Heizstab 44 abgibt.housing 42 in which a helical heating rod 44 is arranged is. The latter can be connected to the network via terminals 46, 48 and the storage control electronics. The inlet and the outlet of the housing 42 are provided in the housing end walls. An excess temperature monitor is located near the outlet of the flow heater 38 50 arranged, which is also connected to the memory control electronics and an interruption brings about the connection of the heating rod 44 with the network when the water from the heating system z. B. due to failure of the circulation pump not as much heat can be dissipated as the heating rod 44 gives off.

Wie Fig. 1 zeigt, ist der Durchlauferhitzer 38 quer über dem Wärmetauscher 30 unter Verwendung von Schrauben 52 an Winkeln 54 befestigt, die ihrerseits an den vorderen Winkelprofilen 14 festgeschweißt sind.As shown in Fig. 1, the water heater 38 is across the heat exchanger 30 using bolts 52 at angles 54 attached, which in turn are welded to the front angle profiles 14.

Unter Verwendung einer geeignet programmierten Speichersteuerelektronik arbeitet der oben beschriebene Wärmespeicher folgendermaßen: Während der Niedertarifzeiten wird zumindest im letzten Teil (in der Praxis während der letzten beiden Stunden) eine Wärmeentnahme aus dem Speicherblock 28 unterbunden; vielmehr wird dieser nur noch auf die gewünschte Solltemperatur aufgeheizt, welche in bekannter Weise von der jeweiligen Außentemperatur abgeleitet sein kann. Der momentane Wärmebedarf der Heizanlage wird dagegen zumindest während dieses letzten Teiles der Niedertarifzeit über den Durchlauferhitzer 38 gedeckt. Eine derartige Programmierung der Speichersteuerelektronik sorgt dann automatisch auch dafür, daß der Wärmebedarf der Heizanlage bei kurzen Niedertarifzeiten über den Durchlauferhitzer gedeckt wird.Using suitably programmed memory control electronics the heat storage system described above works as follows: During the low tariff periods, at least the last Part (in practice during the last two hours) a heat extraction from the storage block 28 prevented; much more this is only heated to the desired target temperature, which in a known manner depends on the respective outside temperature can be derived. The current heat demand of the heating system, however, is at least during this last part the low tariff period is covered by the water heater 38. Such programming of the memory control electronics provides then automatically also for the fact that the heat demand of the heating system with short low tariff periods over the flow heater is covered.

Zusätzlich kann die Speichersteuerelektronik für die Zeiträume, in denen der Durchlauferhitzer 38 zugeschaltet wird, die Sollvorlauftemperatur erhöhen, um auch die Wassermenge der Heizanlage zur kurzfristigen Wärmespeicherung heranzuziehen und umIn addition, the storage control electronics can set the target flow temperature for the periods in which the flow heater 38 is switched on increase in order to also use the water volume of the heating system for short-term heat storage and to

in dieser Zeit ein besonders rasches Annähern an die gewünschte Raumtemperatur zu gewährleisten.to ensure a particularly rapid approach to the desired room temperature during this time.

Während der Normaltarifzeiten wird dagegen die Erregung des Durchlauferhitzers 38 im normalen Steuerbetrieb unterbunden. Eine zusätzliche Handschaltung kann vorgesehen sein, um bei Bedarf, z. B. bei Rückkehr aus einem Urlaub, die Heizanlage mit Normaltarifstrom unter Verwendung des Durchlauferhitzers 38 rasch anzufahren.During the normal tariff times, however, the excitation of the water heater 38 is prevented in normal control mode. An additional manual control can be provided to, if necessary, for. B. when returning from a vacation, the heating system with Normal tariff stream using the water heater 38 to start quickly.

In Fig. 1 sind die Größenverhältnisse des Durchlauferhitzers stark übertrieben, um Einzelheiten besser zeigen zu können. In der Praxis hat ein zylindrischer Durchlauferhitzer mit einer Leistung von 4 kW eine Länge von etwa 60 cm und einen Durchmesser von etwa 8 cm. Der Wärmetauscher 30 steht in Wirklichkeit auch weniger über die Vorderseite des Speicherblockes 28 über als in Fig. 1 gezeigt. Die Anordnung von Durchlauferhitzer und Wärmetauscher in einer gemeinsamen vertikalen Ebene bei der Vorderseite des Speicherblockes ist im Hinblick auf kompakte Abmessungen und leichte Wartung des Wärmespeichers von besonderem Vorteil.In Fig. 1, the proportions of the flow heater are greatly exaggerated in order to better show details. In In practice, a cylindrical water heater with an output of 4 kW has a length of about 60 cm and a diameter of about 8 cm. In reality, the heat exchanger 30 also projects less over the front side of the storage block 28 than shown in FIG. The arrangement of the water heater and heat exchanger in a common vertical plane in the The front of the storage block is special in terms of compact dimensions and easy maintenance of the heat storage device Advantage.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ähnlich kompakte Anordnungen von Speicherblock 28, Wärmetauscher 30 und Durchlauferhitzer 38.Figures 2 and 3 show similarly compact arrangements of memory blocks 28, heat exchanger 30 and water heater 38.

In Fig. 2 erstreckt sich der nur schematisch wiedergegebene Durchlauferhitzer 38 längs einer unteren seitlichen Kante des Speicherblockes 28. In Fig. 3 ist der Durchlauferhitzer 38 in einem oberen Teil des Speicherblockes 28 untergebracht, welcher von Magnetitsteinen 18 freigelassen ist.In Fig. 2, the only schematically reproduced water heater 38 extends along a lower lateral edge of the Storage block 28. In Fig. 3, the water heater 38 is housed in an upper part of the storage block 28, which of magnetite stones 18 is left free.

Claims

• a a · t · <t • ···« «ac I······ I» Il I• a a · t · <t • ··· «« ac I ······ I »Il I

August Steinbach
Hasenbergsteige 68
Stuttgart 1

Heat storage for a hot water heating system

Protection claims

Heat storage for a hot water heating system, with a heat storage block, which is made of a material of high specific Heat, e.g. B. magnetite stones, there is, with an electrical heater associated with the heat storage block and with a heat exchanger, which is on the primary side from a working medium circulated through the heat storage block and the water from the heating system flows through it on the secondary side, characterized by a ■ ae deiaa s water heater (38) with an electric heater (44), which is stretched Has shape and is arranged parallel to an edge of the. Heat storage block (28) on the heat storage block.

Heat accumulator according to Claim 1, characterized in that the heat exchanger (30) and the flow heater (28) both are aligned parallel to an edge of the heat storage block (28) and are connected via an elbow.

Heat accumulator according to Claim 2, characterized in that the elbow is either a 180 ° elbow and the water heater (38) is arranged in parallel above the heat exchanger (30) or is a 90 ° elbow and the flow

heater (38) arranged along an edge of the heat block (28) which is adjacent to that edge parallel to which the heat exchanger (30) is aligned is.

4. Heat accumulator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the housing (42) of the water heater (38) is substantially cylindrical.

5 ·. Heat accumulator according to one of Claims 1 to 4, characterized characterized in that the electric heater (44) is formed by a coiled heating rod, the coil axis runs coaxially to the axis of the housing (42) of the water heater (38).

6. Heat accumulator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the water heater (38) in the same Level as the heat exchanger (30) is arranged.

7. Heat accumulator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the water heater is one of heat storage material occupies free area of the heat storage block (28).

8. Heat accumulator according to one of claims 1 to 7, characterized by one in the vicinity of the outlet of the Flow heater (38) attached excess temperature monitor (50).

9. Heat accumulator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the water heater (38) from the Insulation (34) for the heat storage block (28) is also covered.