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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum langzeitigen Speichern von Wärme mittels Kristalli- sationswärmespeichern, nach dem das in eine Mehrzahl von einzelnen Speicherelementen aufge- teilte Speichermedium, vorzugsweise ein Salzhydrat, während eines günstigen Energieangebotes geschmolzen und dann die beim Schmelzen verbrauchte Schmelzwärme, die latente Wärme, durch
Kristallisation der aktivierten Schmelze als Kristallisationswärme freigesetzt wird, sowie eine
Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
Es ist bereits bekannt, Kristallisationsenthalpieen geeigneter Medien zur Wärmespeicherung heranzuziehen, indem die für das Schmelzen des Speichermediums zugeführte Energie bei der
Phasenänderung durch Kristallisation der Schmelze wieder freigesetzt wird. Diese Kristallisations- wärmespeicher oder Latentspeicher nutzen also den physikalischen Effekt der mit einem Wärme- umsatz verbundenen Phasenänderung geeigneter kristalliner Medien aus, wobei zur Verbesserung des Wärmeaustausches auch schon vorgeschlagen wurde, das Speichermedium in eine Mehrzahl von Speicherelementen aufzuteilen.
Bisher ist es allerdings nur gelungen, diese Speicher zur kurzzeitigen, etwa stunden- oder tagelangen Wärmespeicherung zu verwenden, da durch die stete, unkontrollierte Abkühlung der geladenen Speicherelemente, die wegen der Temperaturun- terschiede zur Umgebung unvermeidbar ist, bald der Schmelzpunkt wieder erreicht und unterschrit- ten wird, was die meist nur unvollständig durchschmolzene Schmelze aktiviert, so dass die auftre- tende Kristallisation die weitere Wärmespeicherung unterbindet.
Diesen Wärmeverlusten auf Grund der unterschiedlichen Temperaturen von Speichermedium und Umgebung lässt sich dadurch ent- gegenwirken, dass die Eigenschaft einer Unterkühlbarkeit der Schmelze bestimmter Medien bewusst herangezogen und solche Schmelzen eben bis auf Umgebungstemperatur unterkühlt werden, womit praktisch beliebig lang, beispielsweise von Sommer bis Winter eine verlustfreie Wärmespeicherung ermöglicht ist.
Als Speichermedien haben sich verschiedenste Salzhydrate, vor allem Na2S03.5 H2O, K3P04. 7 H20, NazC03. 10 H20, Ca (N03) 2. 4 H20 u. dgl., bewährt, da sie nicht nur die für die
Speicherfähigkeit massgebenden Bedingungen hinsichtlich Schmelzpunkt Unterkühlbarkeit, Umwand- lungsenthalpieen, Selbst- und Fremdaktivierung u. dgl. erfüllen, sondern darüber hinaus auch noch den für den praktischen Anwendungsbereich massgebenden Bedingungen hinsichtlich Verträg- lichkeit, Unschädlichkeit, Anschaffungskosten u. dgl. genügen.
Diese theoretisch bekannte Möglichkeit einer langzeitigen, also monate-und auch jahrelangen verlustfreien Wärmespeicherung mit Hilfe von Kristallisationswärmespeichern scheitert allerdings bisher an der praktischen Verwirklichung, da es noch nicht gelang, die Schwierigkeiten beim Unterkühlen, beim Lagern und beim Aktivieren der Schmelze durch die stets vorhandene Gefahr einer ungewollten frühzeitigen Selbstaktivierung einerseits und einer ungenügenden bewussten Aktivierung zum gewünschten Zeitpunkt anderseits zu beherrschen.
Ausserdem muss bisher die Gesamtmenge des zur Verfügung stehenden Speichermediums auf einmal aufgeheizt, abgekühlt und auch aktiviert werden, was einen unwirtschaftlichen Energieaufwand für den Schmelzvorgang mit sich bringt, eine dosierte Abgabe der gespeicherten Latentwärme unmöglich macht, bedingt durch die zu berücksichtigenden Temperatur- und Kristallisationsverhältnisse von vornherein nur eine beschränkte Speicherkapazität erlaubt und wegen der ungünstigen Wärmeabfuhrbedingungen einen schlechten Wirkungsgrad für die Nutzbarmachung der gespeicherten Wärme ergibt. Ausserdem wird bei einer eventuell eintretenden Selbstaktivierung der gesamte Speicher sinnlos entladen und damit wertlos.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, das sich ohne Schwierigkeiten in der Praxis verwirklichen lässt, eine Wärmespeicherung mit beliebiger Kapazität und dosierbarer Wärmeabgabe erlaubt, einen verhältnismässig hohen Wirkungsgrad für den Lade- und Entladevorgang gewährleistet und die gewollte Aktivierung zu jedem gewünschten Zeitpunkt ohne Gefahr einer Selbstaktivierung des Gesamtspeichers sicherstellt. Ausserdem soll eine Vorrichtung zur einfachen Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, dass die Speicherelemente gruppenweise zu voneinander getrennten Speichereinheiten zusammengefasst werden und das Speichermedium je nach verfügbarer Energiemenge entsprechend den durch diese Speichereinheiten bestimmten Teilmengen teilmengenweise vollständig geschmolzen wird, worauf die Schmelze, wie an sich
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bekannt, durch Abkühlen unter ihren Schmelzpunkt auf ein der Umgebungstemperatur angegliche- nes Temperaturniveau gebracht und im so unterkühlten Zustand ruhen gelassen wird, bis zum gewünschten Zeitpunkt die lagernde Schmelze je nach Energiebedarf wieder teilmengenweise mittels Eigenkeimen aktiviert und zum Kristallisieren angeregt wird.
Eine solche portionsweise
Behandlung des Speichermediums ermöglicht die optimale Ausnutzung der Eigenschaften unterkühl- ter Salzhydratschmelzen, wobei sowohl das wesentliche volle Durchschmelzen als auch der Aktivie- rungsvorgang je nach Energieangebot bzw. Wärmebedarf Schritt für Schritt durchgeführt werden kann und sich eine harmonische Abstimmung zwischen Energiespender, -speicher und -verbrau- cher erzielen lässt. Dabei bringen die relativ kleinen Speicherelemente auf Grund ihres günsti- gen Verhältnisses zwischen Oberfläche und Volumen beste Bedingungen für den notwendigen Wärme- austausch beim Lade- und Entladevorgang mit sich und schaffen darüber hinaus auch für den
Kristallisationsvorgang als solchen geeignetste Voraussetzungen.
Da die einzelnen Speicherele- mente für sich alleine als sinnvoller Wärmespender eine zu geringe Kapazität aufweisen, werden zum gebrauchsfähigen Freisetzen der gespeicherten Wärme jeweils mehrere Elemente kombiniert und, um die Handhabung entsprechend vieler Elemente zu rationalisieren und aufeinander ab- zustimmen, in Speichereinheiten zusammengefasst. Hier können sie jeweils gleichzeitig aber doch jedes für sich behandelt werden und unter Beibehaltung der Vorteile kleiner Elemente ist der
Nutzen aus grösseren Speichereinheiten zu ziehen. Zusätzlich erlaubt die Zusammenfassung der
Elemente zu Einheiten eine kompaktere Bauweise und eine günstigere Abwicklung des Speichervor- ganges.
Der Wärmespeicher selbst kann Einheit für Einheit zu beliebiger Grösse und Kapazität zusammengestellt werden, wobei nie die Gefahr einer Selbstaktivierung für den gesamten Speicher besteht, da im schlechtesten Falle eben nur einzelne Elemente der Einheiten ungewollt aktiviert werden, der grösste Teil der Elemente jeder Einheit aber sicher seine Speicherfunktion erfüllt. Ähnliches gilt auch für die gewollte Aktivierung zu einem gewünschten Zeitpunkt, welche Akti- vierung ebenfalls zumindest für den Grossteil der Elemente gewährleistet ist, und lediglich das
Aktivieren einiger weniger Elemente je Einheit versagen kann, was, für den gesamten Speicher gesehen, eine sehr untergeordnete Rolle spielt. Auch die Energiequelle zum Schmelzen bzw.
Auf- laden der Speichereinheiten ist für das eigentliche Verfahren unwesentlich, noch dazu wo ja die einzelnen Speicherelemente der Einheiten bereits mit geringem Energieüberschuss zum Schmelzen zu bringen sind, und genauso ist das Aktivieren der Speicherelemente an und für sich ohne prinzipielle Bedeutung, nur müssen, um auf Dauer Verunreinigungen u. dgl. des Mediums zu vermeiden, Eigenkeime verwendet werden.
Um für alle Speicherelemente ein einfaches und auch funktionssicheres Aktivieren zu ermöglichen, werden nach einer Weiterbildung der Erfindung zum Aktivieren der Schmelze Eigenkeime in die Speicherelemente eingeblasen. Dieses Einblasen der Keime erfordert keinen besonderen Aufwand, da ohne Schwierigkeiten die Keime von einem Behälter durch einfach installierbare Luftleitungen in die Speicherelemente pneumatisch transportierbar sind und dazu keine aufwendige Mechanik erforderlich ist. Ausserdem lässt sich dieses pneumatische Impfen beliebig oft und mit sicherem Erfolg wiederholen.
Wird erfindungsgemäss zum Schmelzen der Speichermedium-Teilmengen in an sich bekannter Weise eine Sonnenenergieanlage verwendet, wobei die Speichereinheiten in ihrer Kapazität an die auf einen sonnigen Sommertag bezogene Durchschnittsleistung der Sonnenenergieanlage angepasst werden, ergeben sich besonders günstige Verhältnisse, da das Laden der Einheiten an schönen Sommertagen durchgeführt werden kann und diese vorhandene Überschussenergie wegen der verlustlosen Speichermöglichkeit erst bei Bedarf abzurufen ist. Dabei brauchen auch keinerlei Schwierigkeiten mit der Leistungsfähigkeit einer eventuell schon bestehenden Sonnenenergieanlage befürchtet zu werden, da ja die Speichereinheiten auf die jeweilige Anlage abstimmbar sind und sich das Speichermedium je nach vorhandenem Energieanfall Schritt für Schritt in Teilmengen schmelzen lässt.
Durch Berücksichtigung der Tagesleistung der Anlage ist ausserdem sichergestellt, dass immer eine Speichereinheit vollständig geladen werden kann, damit durch eine Unterbrechung des Ladevorganges nicht Energieverluste in Kauf genommen werden müssen.
Eine Verbesserung des Wirkungsgrades für die Wärmespeicherung wird dadurch erreicht, dass die Speichereinheiten einerseits zur Nutzung der beim Aktivieren der Schmelze freigesetzten
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Kristallisationswärme an einen Heizkreislauf, beispielsweise eine Fussbodenheizung, anderseits zur Wärmeabfuhr beim Abkühlen der Schmelze auf den unterkühlten Zustand und/oder zum Ab- kühlen des nach dem Kristallisieren der Schmelze bereits erstarrten Speichermediums an einen
Kurzzeitwärmespeicher, z. B. einen Warmwasserbereiter, angeschlossen werden. Dadurch kann nicht nur die latente Wärme des Speichermediums, sondern auch dessen fühlbare Wärme zweck- mässig genutzt werden, da diese Abwärme eben zum Aufwärmen eines üblichen Kurzzeitwärme- speichers herangezogen wird und nicht einfach als Verlustwärme gilt.
Besonders vorteilhaft zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens ist es, wenn erfindungsgemäss zur Ausbildung einer Speichereinheit eine in einem abdeckbaren Isoliergehäuse eingebettete Wanne mit Zu- und Ableitungen für einen gasförmigen oder flüssigen Wärmeträger dient, in der mehrere die Speicherelemente bildende, mit Speichermedium gefüllte und mit einem eine Aktivierungseinrichtung aufweisenden Verschluss versehene flaschenförmige Behälter aus elastischem Material aufgestellt sind.
Damit ergeben sich kompakte Baugruppen als Speicherein- heiten, die mit einfachen Mitteln an Heiz- bzw. Kühlkreisläufe anschliessbar sind, so dass die eine Einheit bildenden Behälter über entsprechende Wärmeträger gut geladen werden können und beim Entladen die freigesetzte Wärme auch schnell aus diesen Einheiten abzuführen ist.
Dabei lassen sich die flaschenförmigen Behälter leicht handhaben, erlauben auf Grund ihrer
Elastizität die beim Schmelzen, Abkühlen und Erstarren auftretenden Volumsänderungen auszu- gleichen und bieten eine einfache Möglichkeit des dichten Verschlusses, wobei im Verschluss gleichzeitig auch die erforderlichen Einrichtungen zum Aktivieren od. dgl. sitzen.
In einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist in der Wanne durch eine als Überfall für einen flüssigen Wärmeträger dienende Zwischenwand ein Behälterraum abgegrenzt, wobei die Mündung der Wärmeträgerzuleitung innerhalb und der Ausgang der Wärmeträgerableitung ausserhalb dieses Behälterraumes liegen. Wird in üblicher Weise ein flüssiger Wärmeträger, beispielsweise Wasser verwendet, entsteht durch diesen Behälterraum sozusagen ein Wasserbad für die Behälter, dessen Füllniveau unabhängig vom Durchfluss des Wärmeträgers durch den Überfall auf gleicher Höhe gehalten wird. Es ergeben sich so stets gleichbleibende Verhältnisse für den Wärmeaustausch zwischen Wärmeträger einerseits und Speichermedium anderseits.
Sind die vorzugsweise rechteckigen Querschnitt aufweisenden Behälter mit gleichmässigem Abstand voneinander und unter Freilassung eines Zwischenraumes zum Wannenboden in der Wanne angeordnet, ergeben sich eine platzsparende, übersichtliche Bauweise und gute Zutrittsmöglichkeiten des Wärmeträgers zu allen Behältern und der Wärmeträger kann auch die Behälterböden für eine allseitige Wärmeträgerbeaufschlagung erreichen.
Die jeweils einer Speichereinheit zugeordneten Isoliergehäuse lassen sich einfach aneinanderreiben und zu beliebig grossen Speichern zusammenstellen. Die Isolierung der Gehäusewände schützt während des Lade- und Entladevorganges vor Wärmeverlusten, wobei insbesondere für eine Isolierung zwischen den Speichereinheiten zu sorgen wäre. Weist dabei erfindungsgemäss von jeweils zwei nebeneinandergereihten Isoliergehäusen nur eine der beiden nebeneinanderliegenden Wände eine Isolierung auf, wird die an und für sich unnötige doppelte Isolierung im Bereich der beiden nebeneinanderliegenden Wände vermieden und ohne Nachteil Platz und Material gespart.
Ist eine pneumatische Impfung zum Aktivieren vorgesehen, weist erfindungsgemäss die Aktivierungseinrichtung des Behälterverschlusses eine ins Behälterinnere ragendes Impfrohr auf, das über eine Impfleitung an ein Eigenkeime enthaltendes, druckluftbeaufschlagbares Impfgefäss angeschlossen ist, wobei vorzugsweise die Austrittsöffnung der in das geschlossene Impfgefäss mündenden Druckluftleitung in dessen Bodenbereich und die Eintrittsöffnung der vom Impfgefäss ausgehenden Impfleitung in dessen Deckenbereich liegen. Damit ergibt sich eine besonders einfache Impfkonstruktion, deren Impfgefäss und-behälter durchaus an voneinander entfernten Orten untergebracht werden können.
Durch Einblasen von Luft in das Impfgefäss, was sowohl mittels Handbalg als auch über eine Pumpe, einen Druckspeicher od. dgl. durchführbar ist, werden die Keime aus dem Impfgefäss durch die Impfleitung und das Impfrohr in den Behälter zum Speichermedium geblasen, wo sie sicher für die Einleitung des Kristallisationsvorganges sorgen. Dieses dazu erforderliche Beaufschlagen des Impfgefässes mit Luft kann beliebig oft
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wiederholt werden und gewährleistet eine sichere Impfung, solange nur Eigenkeime im Impf- gefäss vorrätig sind. Befinden sich dabei ausserdem die Austrittsöffnung der Druckluftleitung innerhalb und die Eintrittsöffnung der Impfleitung oberhalb der Schicht Eigenkeime, werden durch Einblasen von Luft diese Eigenkeime aufgewirbelt und gelangen nur vereinzelt in die
Eintrittsöffnung der Impfleitung.
Dies bewirkt einen dosierten Eigenkeim-Transport, der eine Vielzahl von Impfungen mit nur einer Füllung des Impfgefässes erlaubt.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind den Behältern Ladezustandsanzeigeeinrichtungen zugeordnet, die auf Grund von elektrischen Widerstandsmessungen, Brechungs- und Reflexionsverhältnissen u. dgl. den Phasenzsutand des Speichermediums angeben.
Durch diese Ladezustandsanzeigeeinricntungen ist jederzeit sofort überprüfbar, welche Speicherelemente noch geladen und welche entladen sind, was für den praktischen Gebrauch solcher Speicher grosse Bedeutung besitzt. Da der Phasenzustand des Speichermediums in jedem Behälter auch dessen Ladezustand angibt, der ja davon abhängt, ob das Medium flüssig oder kristallisiert ist, lassen sich mit einfachen bekannten Methoden alle Elemente auf ihren Ladezustand überprüfen.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemässes Speicherelement mit zugehöriger Aktivierungseinrichtung im Vertikalschnitt, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Speichereinheit im Vertikalschnitt kleineren Massstabes, Fig. 3 die geöffnete Speichereinheit in Draufsicht und Fig. 4 das Anlageschema eines erfindungsgemässen Wärmespeichers.
Um Kristallisationswärmespeicher praktisch einsetzen und durch die Unterkühlbarkeit bestimmter Speichermedien für eine verlustlose Wärmespeicherung heranziehen zu können, muss das Speichermedium, das unter Energieaufnahme schmilzt, im flüssigen Zustand auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird, in diesem unterkühlten, metastabilen Zustand beliebig lang lagerbar ist und erst durch bewusstes Aktivieren zum gewünschten Zeitpunkt mit einem Kristallisationsvorgang die gespeicherte Energie, die Schmelzwärme, freisetzt, in relativ kleine Teilmengen aufgeteilt und portionsweise behandelt werden, wobei eine solche Teilmenge dann ein Speicherelement und eine Mehrzahl von Speicherelementen den ganzen Speicher ergibt.
Wie in Fig. 1 dargestellt, dient nun als Speicherelement --1-- ein mit der entsprechenden Teilmenge an Speichermedium--2--,
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Behälterinnere ragendes Impfrohr --5-- einer pneumatischen Impfeinrichtung, das über eine Impfleitung --6-- an ein Impfgefäss --7-- angeschlossen ist. Das mit Eigenkeimen --8-- gefüllte geschlossene Impfgefäss --7-- ist druckluftbeaufschlagbar, wobei die Austrittsöffnung --9-- der in das Impfgefäss --7-- mündenden Druckluftleitung --10-- in dessen Bodenbereich, also im Bereich der Eigenkeime --8-- liegt und die Eintrittsöffnung --11-- der vom Impfgefäss --7-- ausgehenden Impfleitung --6-- sich im Deckenbereich des Gefässes --7--, also oberhalb der Eigenkeim-Füllung befindet.
Wird nun über die Druckluftleitung --10-- Luft in das Impfgefäss - auf irgendeine Weise geblasen, werden die Keime hochgewirbelt und mehr oder weniger vereinzelt durch die Impfleitung --6-- und das Impfrohr --5-- in den Behälter --3-- geblasen, wo sie die unterkühlte Schmelze des Speichermediums --2-- aktivieren, d. h. einen Kristallisationsvorgang einleiten, der unter Abgabe der gespeicherten Latentwärme die bestehende Unterkühlung bzw. die damit verbundene Übersättigung der Schmelze aufhebt und ins thermodynamische Gleichgewicht zurückführt.
Dieser Kristallisationsvorgang dauert an, bis der gesamte Inhalt des Behälters erstarrt ist, vorausgesetzt es ist für eine ausreichende Wärmeabfuhr gesorgt, was aber bei der Aufteilung des gesamten Speichermediusm in Speicherelemente sicher gewährleistet ist.
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einen Geber ein Lichtsignal aussendet und das über einen Empfänger aufgefangene reflektierte Signal durch Vergleich mit dem Ausgangssignal zur Überprüfung des Phasenzustandes des Speichermediums --2-- auswertet. Für die Energieversorgung und Datenübermittlung gibt es eine Versor- gungsleitung-13--.
Um grössere Speicherkapazitäten zu erreichen, sind die Speicherelemente --1-- gruppenweise
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zu Speichereinheiten zusammengefasst, wobei wunschgemäss Einheiten unterschiedlicher Kapazität, d. h. unterschiedlich vieler Speicherelemente vorhanden sein können. Die Kapazität der Speichereinheiten richtet sich dabei nicht nur nach der gewünschten Wärmeabgabe, sondern vor allem auch nach der Höhe der zu erwartenden Energieüberschüsse, die für das Laden der Speicherelemente massgebend sind. Alle Speicherelemente einer Speichereinheit sollen nämlich gleichzeitig geladen werden können, d. h. mit der zur Verfügung stehenden Energie soll in einem Durchgang das Speichermedium in allen Behältern der Speichereinheit vollständig durchgeschmolzen werden können.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 bestehen die Speichereinheiten --14-jeweils aus einer Wanne --15-- mit Deckel --16--, in der entsprechend viele Behälter --3-nebeneinander aufgestellt sind. Für die erforderliche Wärmezufuhr beim Laden der Speicherelemente sowie für die Wärmeabfuhr beim Entladen ist ein flüssiger Wärmeträger --17-- vorgesehen, der in der Wanne-15-- die Behälter-3-- umspült. Eine Zuleitung --18-- und eine Ableitung - sorgen für den nötigen Durchfluss des Wärmeträgers, wobei eine Überlaufleitung --20-- und ein Leckwasserabfluss --21-- einen störungsfreien Betrieb sicherstellen.
Um einen gleichmässigen Wärmeaustausch zwischen Speicherelementen-l-einerseits und Wärmeträger --17-- anderseits zu gewährleisten, ist in der Wanne --15-- durch eine Zwischen- wand --22-- ein Behälterraum --23-- abgegrenzt, in dem die rechteckigen Grundriss aufweisenden Behälter --3-- mit gleichmässigem Abstand voneinander auf Distanzkörper --24-- aufgesetzt sind.
Bohrungen --25-- in der Zwischenwand --22-- dienen als Überfall für den Wärmeträger
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hingegen ausserhalb dieses Behälterraumes --23-- vorgesehen ist, ergibt sich für die Behälter - im Behälterraum-23-- stets ein Wärmeträgerbad gleichen Pegelstandes, wobei auf Grund des jeweiligen Seitenabstandes zwischen den einzelnen Behälter --3-- und dem durch die Distanz- körper --24-- gegebenen Zwischenraum --28-- zwischen Behälterboden und Wannenboden eine allseitige Beaufschlagung der Behälter --3-- mit dem Wärmeträger gegeben ist. Zur Wärmeisolation nach aussen ist die Wanne --15-- in ein Isoliergehäuse --29-- eingebettet, das ebenfalls zur leichteren Handhabung mit einem Deckel --30-- versehen ist.
Um ein möglichst abgeschlossenes Gehäuse zu erreichen und auch die Installation der Speichereinheiten --14-- selbst zu vereinfachen, sind Sammelleitungen --31,32-- für die jeweils in einer Speichereinheit --14-zusammengefassten Speicherelemente-l-in das Isoliergehäuse --29-- bzw. die Wanne-15geführt, in welche Sammelleitungen die einzelnen Impfleitungen --6-- bzw. Versorgungsleitungen --13--derSpeicherelemente--1--münden.
Wie in Fig. 3 veranschaulicht, können die einzelnen Speichereinheiten --14-- zu Speichern beliebiger Grösse aneinandergereiht werden, wobei beim Aneinandereihen zweier Speichereinheiten - nur eine der beiden längsseits nebeneinanderliegenden Wände eine Isolierung --33-aufweist und Platz sowie Material eingespart werden kann.
Da die Speicherelemente erfindungsgemäss nicht nur portionsweise entladen, sondern auch portionsweise geladen werden können und sich die Speicherelemente zu Speichereinheiten gewünschter Kapazität zusammenstellen lassen, eignet sich ein solcher Wärmespeicher optimal für eine Kombination mit einer Sonnenenergieanlage. Ein Schaltschema einer derartigen Gesamtanlage ist in Fig. 4 angedeutet.
Der beispielsweise aus drei Speichereinheiten --14a,14b,14c-- bestehende Langzeitwärmespeicher --L-- ist in Lade- und Entladekreisläufen mit einer Sonnenenergieanlage - und einem Kurzzeitwärmespeicher --K-- zusammengeschlossen. Dabei sind die einzelnen Speichereinheiten --14a,14b,14c-- so bemessen, dass jede Einheit von der Sonnenenergieanlage - an einem sonnigen Sommertag sicher geladen werden kann, wodurch im Laufe der sonnenenergiereichen Jahreszeit entsprechend der Zahl der Speichereinheiten Wärmeenergie im gewünschten Ausmass gespeichert werden kann.
Zum Laden beispielsweise der Speichereinheit --14a-- wird die Pumpe --34-- in Abhängigkeit von der Solarregelung --35-- eingeschaltet und fördert den in den Sonnenkollektoren --36-- erhitzten flüssigen Wärmeträger über die Leitung --37-- und das Ventil --38-- in die Speichereinheit --14a--, wo er die einzelnen Speicherelemente schmilzt. Der dabei abgekühlte Wärmeträger gelangt durch die Leitung --39-- über das Dreiwegeventil
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- 40-- zurück zur Förderpumpe --34-- und wird durch diese Pumpe über das Dreiwegeventil --41-- wieder in den Sonnenkollektor --36-- zur neuerlichen Aufheizung gepumpt. Der Ladevorgang dauert so lange an, bis das Speichermedium in allen Speicherelementen der Speichereinheit - 14a-- vollständig durchgeschmolzen ist.
Das Laden der andern Speichereinheiten erfolgt in gleicher Weise im Laufe der nächsten schönen Tage.
Um die überschüssige Wärmeenergie der flüssigen Phase, also der Schmelze des Speichermediums ebenfalls ausnutzen zu können, wird das Dreiwegeventil --41-- nach Abschalten der Sonnenkollektoren --36-- umgeschaltet, so dass der nun vom flüssigen Speichermedium erwärmte Wärmeträger über die Pumpe --34-- durch die Leitung --42-- in einen Wärmetauscher --43--
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Speichermediums über den Wärmeträger an das Brauchwasser des Kurzzeitwärmespeichers --K-- übertragen, bis Temperaturgleichgewicht zwischen der Schmelze und dem Brauchwasser erreicht ist. Zur Steuerung dieses Umschaltvorganges sind ein Dämmerungsschalter --45-- und ein Strah- lungs-Intensitätsfühler --46-- vorgesehen, die die Dreiwegeventile --40, 41-- betätigen.
Das geschmolzene und auf Umgebungstemperatur abgekühlte Speichermedium in den aufgeladenen Speichereinheiten --14a,14b,14c-- erlaubt nun eine verlustlose Wärmespeicherung über beliebig lange Zeiträume, da die Latentwärme trotz der Unterkühlung der Schmelze erhalten bleibt und durch einen entsprechenden Kristallisationsvorgang wieder freigesetzt werden kann.
Zum gewollten Entladen einer oder mehrerer Speichereinheiten müssen die einzelnen Speicherelemente dieser Speichereinheiten aktiviert werden, was beispielsweise durch pneumatisches Impfen mit Kristallisationskeimen erfolgt. Ist durch diese Impfung der Kristallisationsvorgang eingeleitet, geben die Speicherelemente bei der Kristallisation des Speichermediums die gespeicherte Latentwärme, die Schmelzwärme, an den Wärmeträger ab, der nun zu Heizzwecken u. dgl. herangezogen werden kann. Der die Speichereinheiten --14a, 14b, 14c-- verlassende aufgewärmte Wärmeträger wird über die Ventile --47-- durch die Leitung --48-- dem Verbraucher, beispielsweise einer Fussbodenheizung --49-- zugeführt und strömt über die Leitung --50-- wieder in die Speichereinheiten zurück.
Selbstverständlich kann die Latentwärme der Speichereinheiten auch zur Warmwasserbereitung genutzt werden, wozu wieder über die Leitungen --39,42,44,37-- der Kreislauf über den Wärmetauscher --43-- geschlossen wird. Das Brauchwasser wird dem Kurzzeitwärmespeicher --K-- über die Leitung --51-- kalt zugeführt und kann als Heisswasser über die Leitung --52-- abgezogen werden.
Zur Automatisierung der ganzen Anlage und zur Überwachung der Lade- und Entladevorgänge gibt es entsprechende Einrichtungen, wie die Ladezustandsanzeigeeinrichtungen für die einzelnen Speichereinheiten, die die Sonnenstrahlung berücksichtigenden Dämmerungsschalter
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--46-Thermometer--60--u. dgl.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.