Elektro-Speicherheizgerät

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Elektro-Speicherheizgerät mit einem Speicherkern, elektrischen Heizkörpern zum Erwärmen des Speicherkerns, wenigstens einem Strömungskanal, einem Gebläse, welches zum Entladen des Speicherkerns einen Luftstrom durch den wenigstens einen Strömungskanal fördert, und einem den Speicherkern, den Strömungskanal und das Gebläse aufnehmenden Gerätegehäuse, das mit Eintritts- und Austrittsöffnungen für den Strömungskanal versehen ist. Bei herkömmlichen Elektro-Speicherheizgeräten dieser Art ist der Strömungskanal in der Regel mehrfach umgelenkt durch den Speicherkern geführt. Die von dem Gebläse durch den Strömungskanal geführte Luft nimmt die Wärme unmittelbar von dem den Strömungskanal begrenzenden Speicherkernmedium auf und tritt aus den Austrittsöffnungen in den zu erwärmenden Raum aus. Die Ausbildung und der Verlauf sowie die geschickte Abgrenzung des Strömungskanals waren Voraussetzung für eine möglichst gleichmäßige Entladung des Speicherkerns und damit für einen akzeptablen Wirkungsgrad des Speicherheizgeräts. Ein optimaler Wärmeübergang vom Speicherkern auf die durch den Strömungskanal im Speicherkern geführte Gebläseluft ist nur mit entsprechendem baulichen Aufwand zu erreichen; ein derartiges Elektro-Speicherheizgerät ist aus dem Dokument DE-A-2129850 bekannt.

[0002] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßige und dosierbare Entladung des gesamten Speicherkerns zuverlässig und mit relativ geringem baulichen Aufwand zu erreichen.

[0003] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0004] Mit Hilfe der Kopplungsmittel kann die Wärme dem Speicherkern gleichmäßig entzogen und zum Wärmetauscher übertragen werden, von wo sie in einem vergleichsweise konzentrierten Bereich, nämlich im Bereich der dem Luftstrom ausgesetzten Wärmetauscherfläche, in den zu beheizenden Raum abgeführt werden kann. Der Strömungskanal läßt sich dadurch beträchtlich verkürzen und entsprechend einfach strukturieren. In Form beispielsweise von Platten, Stäben oder Rippen aus gut wärmeleitendem Metall können die Kopplungsmittel gleichmäßig über den Speicherkern verteilt und mit dessen Medium in innigen Kontakt gebracht werden. Über derartige Kopplungsmittel kann die Wärme selbst aus kritischen Eckbereichen ähnlich leicht abgeführt werden wie aus der Mitte eines blockförmigen Speicherkerns. Der Speicherkern selbst kann ebenso wie das Gerätegehäuse äußerst kompakt ausgeführt werden, und die den Speicherkern umgebende Wärmedämmung kann nach den thermischen Dämmungseigenschaften ausgewählt und ausgelegt werden. In der bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist der Kopplungsgrad zwischen Speicherkern und Wärmetauscher steuerbar. Zu diesem Zweck kann wenigstens eine Wärmetauscherfläche lageveränderlich, beispielsweise im Gerätegehäuse verschiebbar und/oder verschwenkbar angeordnet sein. Durch die Möglichkeit zur Änderung des Kopplungsgrade zwischen Speicherkern und Wärmetauscher kann auf die sonst übliche stetige oder nicht-stetige Gebläsedrehzahlregelung verzichtet werden. Dadurch wird der Benutzerkomfort entsprechend erhöht, denn die Entladung läßt sich bei sehr niedrigen Gebläsedrehzahlen ohne störende Schaltgeräusche relativ genau durch einfache Änderung des Kopplungsgrades bzw. der Lage des Wärmetauschers regeln.

[0005] Zur Lageänderung der wenigstens einen Wärmetauscherfläche dient ein Stellantrieb, der über einen Regler in Abhängigkeit von einer Regelabweichung, insbesondere von einer Temperaturabweichung gesteuert wird.

[0006] Bei entsprechender Bemessung und Anordnung der Wärmetauscherflächen kann unter Umständen auf den Betrieb des Gebläses verzichtet und ein Konvektionsstrom über die Wärmetauscherflächen geleitet werden, der ähnlich einem statischen Speicherheizgerät die Wärme aus dem Gerät abführt und einen wesentlichen Teil der Entladung des Speicherkerns bewirkt. In jedem Fall können mit Hilfe von über die Wärmetauscherflächen geleitete Konvektionsströmen Ruhephasen des Gebläses verlängert und trotzdem alle Bereiche des Speicherkerns gleichmäßig entladen werden.

[0007] Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Wärmetauscher an einer Halterung aus einem Material mit einem hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten derart angeordnet, daß der Kopplungsgrad zwischen Speicherkern und Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur der Halterung veränderlich ist.

[0008] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Wärmetauscher nur an einer Seite, beispielsweise unterhalb oder oberhalb des Speicherkerns angeordnet.

[0009] Die Kopplungsmittel können gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mindestens eine Schicht aus flexiblem Wärmeübertragungsmaterial aufweisen, die in einer Grenzzone zwischen Speicherkern und Wärmetauscher, beispielsweise an der Unterseite des Speicherkerns angeordnet ist. Als flexibles Wärmeübertragungsmaterial eignet sich besonders eine Matte aus Metallwolle.

[0010] Eine besonders günstige und gleichmäßige Wärmeübergabe vom Speicherkern auf den Wärmetauscher wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, daß der Speicherkern durch kasten- oder kassettenartige Metallbehälter gebildet ist, die mit einer Salzschmelze oder Salzmischung gefüllt sind. Die Salzschmelze oder Salzmischung hat vorzügliche Wärmespeichereigenschaften. Die Salzschmelze und Salzmischung schmiegt sich relativ homogen und innig an die die Wärme abführenden Metallbehälterwände an, so daß an deren Enden und Übergabestellen zum Wärmetauscher und an den anschließenden, zum Wärmetauscher parallelen Behälterwänden ein hohes Wärmepotential zur Verfügung gestellt wird.

[0011] Weitere Ausgestaltungen und Fortbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0012] Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1

einen schematischen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Elektro-Speicherheizgerätes, wobei ein Teil des Speicherkerns weggebrochen dargestellt ist;

Fig. 2

eine schematische Teilansicht auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit einem zur Änderung des Kopplungsgrades verschiebbaren Wärmetauscher; und

Fig. 3

eine schematische perspektivische Ansicht auf einen Teil eines Speicherheizgeräts mit einer Speicherkernstruktur, die sich für das neue Elektro-Speicherheizgerät besonders eignet.

[0013] Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel des neuen Elektro-Speicherheizgeräts umschließt ein mit einer Wärmedämmung versehenes Gerätegehäuse eine Aufnahmekammer für einen Speicherkern 2. In dem Speicherkern sind elektrische Heizkörper 3 zum Erwärmen des Speicherkerns in gleichmäßiger Verteilung angeordnet. Der Speicherkern 2 ist als kompakter, im wesentlichen geschlossener Block ausgebildet. Ein Teil des Speicherkerns ist weggebrochen dargestellt, so daß eine Reihe von Gehäusedurchbrüchen 4 sichtbar wird, durch die Konvektionsströme aus dem Gehäuseinnenraum in den zu beheizenden Raum nach außen austreten und für eine gewisse statische Entladung des Speicherkerns sorgen können.

[0014] Ein relativ breiter Strömungskanal 5 erstreckt sich von einer mit Eintrittsöffnungen versehenen Eintrittsblende 6 ausgehend durch eine bodenseitige Gehäusekammer bis zu einer auf der gegenüberliegenden Gehäuseseite angeordneten Austrittsöffnung 7. Hinter der Eintrittsblende 6 ist im Strömungskanal 5 ein Gebläse 8 angeordnet, das einen Luftstrom von der Eintrittsseite durch den Strömungskanal 5 zur Austrittsöffnung 7 fördert, um den Speicherkern zu entladen. Der Strömungskanal 5 wird auf der dem Speicherkern 2 zugewandten Seite durch einen im beschriebenen Ausführungsbeispiel als Rippenrohr-Wärmetauscher ausgebildeten Wärmetauscher 10 begrenzt. Der Wärmetauscher 10 ist an seinem der Eintrittsblende 6 benachbarten Ende über ein Schwenklager 11 gehaltert und kann mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten Schwenkantriebs in verschiedene Schwenkstellungen gebracht werden. In der Grenzzone unmittelbar im Anschluß an die Unterseite des Speicherkerns 2 ist eine Wärmeübertragungsmatte 12 aus Metallwolle angeordnet, die sich bei hochgeklapptem Wärmetauscher 10 unter dem Andruck der benachbarten Wärmetauscherfläche flexibel zusammendrücken läßt. Dabei schafft die Wärmeübertragungsmatte 12 einen ausgezeichneten Wärmeübergang zwischen dem Wärmetauscher 10 und den Wärmeübergangsflächen des Speicherkerns 2. Im Speicherkern 2 sind wärmeleitende Kopplungselemente in Form von vertikal verlaufenden Metallwänden 14 eingezogen, die mit dem Speichermedium 2 in innigem Kontakt stehen. Über diese Kopplungselemente 14 wird die Wärme unmittelbar aus dem Speicherkern 2 nach unten abgeführt und über die wärmeübertragende flexible Metallwollenmatte 12 auf die benachbarte, obere Wärmetauscherfläche übertragen. Die vom Speicherkern 2 auf den Wärmetauscher 5 übertragbare Wärmemenge läßt sich erkennbar durch Änderung der Schwenklage des Wärmetauschers 5 ändern. Sie ist in der horizontalen (strichpunktierten) Stellung bei vollständigem Kontakt des Wärmetauschers mit der zusammengedrückten flexiblen Matte 12 am größten und in der weitergehenden, mit ausgezogenen Linien dargestellten unteren Schwenkposition am geringsten. Der Kopplungsgrad und somit die vom Luftstrom durch den Strömungskanal 5 abgeführte Wärmemenge ist daher einerseits von der Temperatur des Speicherkerns 2 und andererseits von der Relativposition des schwenkbaren Wärmetauschers 5 abhängig. Das Gebläse 8 kann daher in langen Aktivperioden mit gleichbleibend niedriger Drehzahl betrieben werden, wobei der Wärmebedarf durch Variation der Schwenkposition des Wärmetauschers kontinuierlich gedeckt wird.

[0015] Anstelle von Metallwänden können geeignete andere Kopplungsmittel zum Transport der Wärme aus dem Speicherkern 2 in die Grenzzone zwischen Matte 12 und Wärmetauscher 5 verwendet werden.

[0016] Bei dem in Fig. 2 in Teilansichten dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 5' über eine Schubstange 20 gegenüber der Übergabefläche an der Unterseite des als Block dargestellten Speicherkerns 2 verschiebbar. Der Stellantrieb der Schubstange 20 ist in der schematischen Darstellung gemäß Fig. 2 nicht gezeigt; derartige Stellantriebe sind beispielsweise in Form von Spindelantrieben oder Zahnstangenantrieben in vielfältiger Ausführung bekannt.

[0017] Fig. 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Ausführungsform des Speicherheizgeräts, bei dem eine Deckwand des Gehäuses 1 fortgelassen ist und das obere Ende des Speicherkerns und die diesen umgebende Wärmedämmung 15 freigelegt sind. Der in Fig. 3 gezeigte Speicherkern enthält kassettenförmige Metallbehälter 14', die mit einer Salzschmelze oder Salzmischung als Speichermedium gefüllt sind. Derartige Speichermedien haben vorzügliche Speichereigenschaften und gewährleisten einen hervorragenden Wärmeübergang zu den begrenzenden Wänden der Metallbehälter 14'. Diese wirken bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel als Kopplungselemente und transportieren die im Speichermedium gespeicherte Wärme zu den Übergabeflächen im Bodenbereich des Speicherkerns 2'.

[0018] Ferner kann der Strömungskanal oberhalb des Speicherkerns und/oder entlang einer der Gehäuse-Seitenwände verlaufen. Bei schwenkbarer Anordnung des Wärmetauschers 5 empfiehlt sich die in Fig. 1 dargestellte eintrittsseitige Anordnung des Gebläses 8; andererseits kann aber das Gebläse auch an der Austrittsseite nahe der Austrittsblende 7 angeordnet sein. Im Bereich der beweglichen Enden des Wärmetauschers 5 können flexible Schürzen angebracht sein, die den Strömungskanal im Bereich der Übergangsstellen bei Bewegung des Wärmetauschers 5 abdichten.

Ansprüche

1. Elektro-Speicherheizgerät mit einem Speicherkern (2), elektrischen Heizkörpern (3) zum Erwärmen des Speicherkerns (2), wenigstens einem Strömungskanal (5), einem Gebläse (8), welches zum Entladen des Speicherkerns (2) einen Luftstrom durch den wenigstens einen Strömungskanal (5) fördert, und einem den Speicherkern (2), den Strömungskanal (5) und das Gebläse (8) aufnehmenden Gerätegehäuse, das mit Eintritts- und Austrittsöffnungen (6;7) für den Strömungskanal (5) versehen ist, wobei ein Wärmetauscher (10) im oder am Strömungskanal (5) derart angeordnet ist, daß wenigstens eine seiner Wärmetauscherflächen mit einem durch den Strömungskanal (5) geförderten Luftstrom in wärmetauschender Beziehung steht,
   dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen Speicherkern (2) und Wärmetauscher (10) thermische Kopplungsmittel (14,12) vorgesehen sind, welche den Speicherkern (2) und den Wärmetauscher (10) in thermischem Kontakt halten, so daß der Speicherkern (2) mittelbar über den Wärmetauscher (10) entladbar ist, und

daß wenigstens ein Teil des Wärmetauschers (10) derart beweglich angeordnet ist, daß der thermische Kontakt zwischen Speicherkern (2) und Wärmetauscher (10) steuerbar ist.

2. Speicherheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Wärmetauscherfläche zur Steuerung des thermischen Kontakts über einen Stellantrieb im Gerätegehäuse verschiebar und/oder verschwenkbar angeordnet ist.

3. Speicherheizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellantrieb zur Änderung des thermischen Kontakts zwischen Speicherkern (2) und Wärmetauscher (10) in Abhängigkeit von einer Temperatur-Regelabweichung regelbar ist.

4. Speicherheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (10) an einer Halterung aus einem Material mit einem hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten derart angeordnet ist, daß der thermische Kontakt zwischen Speicherkern (2) und Wärmetauscher (10) in Abhängigkeit von der Temperatur der Halterung veränderlich ist.

5. Speicherheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsmittel (12,14) wärmeleitende, vorzugsweise metallische Elemente in Form von Metallplatten (14) und/oder -rippen und/oder -stäben aufweisen, die einen Teil des Speicherkerns (2) unter Wärmeübernahme aus letzterem durchdringen und in Richtung des Wärmetauschers (10) verlaufen.

6. Speicherheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkern (2) durch kassettenartige Metallbehälter gebildet ist, die mit einer Salzschmelze oder Salzmischung gefüllt sind.

7. Speicherheizgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kassettenartigen Metallbehälter mit parallelen ebenen Wänden zusammengestellt sind und die Behälterwände Kopplungsmittel zur Wärmeübertragung auf die Wärmetauscher bilden.

8. Speicherheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (10) als Rippenrohr-Wärmetauscher ausgebildet ist.

9. Speicherheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsmittel wenigstens eine Schicht (12) aus flexiblem Wärmeübertragungsmaterial, beispielsweise eine Metallwollmatte (12) aufweisen, die in einer Grenzzone zwischen Speicherkern (2) und Wärmetauscher (10) angeordnet ist.

Claims

1. Electric storage heater with a storage core (2), electric heating bodies (3) for warming the storage core (2), at least one flow passage (5), a fan (8), which moves an air current through the at least one flow passage (5) for the purpose of discharging the storage core (2), and a housing, which accommodates the storage core (2), the flow passage (5) and the fan (8) and is provided with inlet and outlet openings (6; 7) for the flow passage (5), a heat exchanger (10) being arranged in or on the flow passage (5) such that at least one of its heat exchange surfaces is in heat exchange relationship with an air current moved through the flow passage (5), characterised in that provided between the storage core (2) and heat exchanger (10) there are thermal coupling means (14; 12), which hold the storage core (2) and the heat exchanger (10) in thermal contact so that the storage core (2) may be discharged indirectly via the heat exchanger (2), and that at least a portion of the heat exchanger (10) is movably arranged so that the thermal contact between the storage core (2) and heat exchanger (10) is controllable.

2. Storage heater as claimed in claim 1, characterised in that at least one heat exchanger surface is arranged to be slidable and/or pivotable within the housing by means of a positioning drive (5) in order to control the thermal contact.

3. Storage heater as claimed in claim 2, characterised in that a positioning drive for controlling the thermal contact between the storage core (2) and heat exchanger (10) is controllable in dependence on a temperature control deviation.

4. Storage heater as claimed in one of claims 1-3, characterised in that the heat exchanger (10) is arranged on a mounting of a material with a high coefficient of thermal expansion such that the thermal contact between the storage core (2) and heat exchanger (10) is variable in dependence on the temperature of the mounting.

5. Storage heater as claimed in one of claims 1-4, characterised in that the coupling means (12; 14) have heat conductive, preferably metallic, elements in the form of metal plates (14) and/or ribs and/or rods, which pass through a portion of the storage core (2), taking up heat from the latter, and extend in the direction of the heat exchanger (10).

6. Storage heater as claimed in one of claims 1-5, characterised in that the storage core (2) is constituted by cassette-like metal containers which are filled with a fused salt or a salt mixture.

7. Storage heater as claimed in claim 6, characterised in that the cassette-like metal containers are assembled with parallel, flat walls and the container walls constitute coupling means for the thermal transfer to the heat exchanger.

8. Storage heater as claimed in one of claims 1-7, characterised in that the heat exchanger (10) is constructed in the form of a ribbed tube heat exchanger.

9. Storage heater as claimed in one of claims 1-8, characterised in that the coupling means have at least one layer (12) of flexible heat transfer material, for instance a metal wool mat (12), which is disposed in a boundary zone between the storage core (2) and heat exchanger (10).

Revendications

1. Appareil de chauffage électrique à accumulation, comportant un noyau accumulateur (2), des corps chauffants (3) électriques pour chauffer le noyau accumulateur (2), au moins un canal d'écoulement (5), une soufflante (8) qui véhicule un courant d'air à travers le au moins un canal d'écoulement (5) pour décharger le noyau accumulateur (2), et un boîtier d'appareil recevant le noyau accumulateur (2), le canal d'écoulement (5) et la soufflante (8), boîtier doté d'ouvertures d'entrée et de sortie (6; 7) pour le canal d'écoulement (5), un échangeur de chaleur (10) étant disposé dans ou sur le canal d'écoulement (5), de manière qu'au moins l'une de ses surfaces d'échange thermique soit en relation d'échange thermique avec un flux d'air véhiculé à travers le canal d'écoulement (5),
   caractérisé par le fait que,

entre le noyau accumulateur (2) et l'échangeur de chaleur (10) sont prévus des moyens de couplage thermique (14, 12) qui maintiennent en contact thermique le noyau accumulateur (2) et l'échangeur de chaleur (10), de manière que le noyau accumulateur (2) puisse être déchargé par l'échangeur de chaleur (10), et

et qu'au moins une partie de l'échangeur de chaleur (10) est mobile et disposée de manière que le contact thermique entre le noyau accumulateur (2) et l'échangeur de chaleur (10) puisse être commandé.

2. Appareil de chauffage à accumulation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au moins une surface d'échangeur de chaleur pour la commande du contact thermique est disposée de façon à pouvoir glisser et/ou pivoter dans le boîtier d'appareil, par l'intermédiaire d'un entraînement d'asservissement.

3. Appareil de chauffage à accumulation selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un entraînement d'asservissement, prévu pour modifier le contact thermique entre le noyau accumulateur (2) et l'échangeur de chaleur (10), est réglable en fonction d'un écart de régulation de température.

4. Appareil de chauffage à accumulation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur (10) est disposé dans une fixation constituée d'un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique élevé, de manière que le contact thermique entre le noyau accumulateur (2) et l'échangeur de chaleur (10) soit modifiable en fonction de la température de la fixation.

5. Appareil de chauffage à accumulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens de couplage (12, 14) présentent des éléments conducteurs de la chaleur, de préférence métalliques, réalisés sous la forme de plaques (14) et/ou de nervures et/ou de barres, métalliques, qui traversent une partie du noyau accumulateur (2) avec transfert thermique depuis ce dernier et s'étendent dans la direction de l'échangeur de chaleur (10).

6. Appareil de chauffage à accumulation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le noyau accumulateur (2) est constitué par des récipients métalliques du genre d'une cassette, qui sont remplis d'un bain de sel fondu ou d'un mélange de sels.

7. Appareil de chauffage à accumulation selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les récipients métalliques du genre d'une cassette sont constitués de parois planes, parallèles, et les parois des récipients constituent des moyens de couplage pour le transfert thermique à l'échangeur de chaleur.

8. Appareil de chauffage à accumulation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur (10) est réalisé sous la forme d'échangeur de chaleur à tubes ailetés.

9. Appareil de chauffage à accumulation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les moyens d'accouplement présentent au moins une couche (12) d'un matériau de transfert thermique de nature flexible, par exemple un matelas de laine métallique (12), disposée dans une zone limite entre le noyau accumulateur (2) et l'échangeur de chaleur (10).

Zeichnung