DE2857314C3

DE2857314C3 - Verfahren zum Be- und Entladen eines Wärmespeichers

Info

Publication number: DE2857314C3
Application number: DE2857314A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Phys. 7000 Stuttgart Lindner
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt Fuer Luft und Raumfahrt EV 5300 Bonn; Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1978-06-16
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1982-11-11
Also published as: DE2857314B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be- oder Entladen eines Wärmespeichers mit einem gegebenenfalls eine Phasenumwandlung erfahrenden Wärmeipeichermediuin, bei welchem man ein Wärmetauschermedium direkt in das Warmes» jichermedium einleitet und von diesem wieder abtrennt

Es sind Verfahren zum Be- und Entladen von Wärmespeichern bekannt (beispielsweise DE-OS 26 07 168), bei welchen durch das Wärmespeichermedium ein flüssiges Wärmetauschermedium hindurchgeleitet wird, welches mit dem Wärmespeichermedium nicht mischbar ist. Nach dem Durchtritt des Wärmetauschermediums durch das Wärmespeichermedium, bei welchem der Wärmeübergang stattfindet, trennt sich das Wärmetauschermedium wieder vom Wärmespeichermedium, es sammelt sich beispielsweise in einer Schicht oberhalb des Wärmespeichermediums, aus der es wieder in einen Kühlkreislauf oder in einen Wärmekreislauf transportiert werden kann. Es ist möglich, dasselbe Wärmetauschermedium sowohl zum Be- als tuch zum Entladen zu verwenden. Beim Entladen wird das oberhalb des Wärmespeichermediums gesammelte Wärmetauschermedium einem Wärmetauscher zu_teführt, in dem es Wärme abgibt. Anschließend tritt das abgekühlte Wärmetauschermedium wieder in das Wärmespeichermedium ein und nimmt aus diesem Wärme auf. Beim Laden des Wärmespeichers wird das oberhalb des Wärmespeichermediums angesammelte Wärmetauschermedium einer Wärmequelle zugeführt und in erwärmtem Zustand in das Wärmespeichermedium eingeleitet, in dem es die aufgenommene Wärme wieder abgibt.

Derartige Wärmespeicher mit einem offenen WaN metauscherkreisiauf, also mit dem Wärmespeichermedium nicht mischbaren Wärmetauschermediüm, arbeiten insbesondere dann günstig, wenn es sich um Latentwärmespeicher handelt, also um Wärmespeicher, in denen das Speichermedium beim Be- und Entladen Phasen* übergänge zwischen der festen Phase und der flüssigen Phase erfährt.

Wärmespeicher mit offenem Kreislauf haben den Nachteil, daß in der Regel nur ein Tauscherkreislauf durch den Speicher geführt werden kann, der das nicht mischbare Wärmetauschermediüm verwendet Dagegen ist es nicht möglich, mehrere Kreisläufe gleichzeitig durch das Wärmespeichermedium zu führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verwendung mehrerer Wärmetauscherkreisläufe auch bei einem Wärmespeicher zu ermöglichen, -lurch den ι ο das Wärmetauschermedium offen geführt wird.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wärmetauschermedium bei der Wärmeabgabe vom gasförmigen in den flüssigen is bzw. bei der Wärmeaufnahme vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht und daß man gleichzeitig ein weiteres Wärmetauschermedium durch das Wärmespeichermedium leitet welches entweder bei der Wärmeaufnahme bzw. Abgabe keine Phasenum-Wandlung erfährt oder bei der Wärmeabgabe vom gasförmigen in den flüssigen bzw. bei der Wärmeaufnahme vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht wobei im letzteren Fall das wärmezuführende Wärmetauschermedium bei der Arbeitstemperatur des Wärmespeichermediums flüssig und das wärmeentnehmende Wärmetauschermedium bei dieser Temperatur gasförmig ist

Dadurch, daß eines der beiden Wärmetauschermedien, die gleichzeitig das Wärmespeichermedium durchsetzen und mit diesem nicht mischbar sind, nach der Wärmeaufnanme im gasförmigen Zustand vorliegt ist ohne weiteres eine Trennung der beiden Wärmetauschermedien möglich, ohne daß dazu komplizierte Trennvorrichtungen notwendig wären. Die beiden Wärmetauschermedien können sogar miteinander mischbar sein, durch den Phasenübergang des einen Wärmetauschermediums erfolgt trotzdem eine einwandfreie Trennung.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß gleichzeitig ein weiteres Wärmetauschermedium durch das Wärmespeichermedium geleitet wird, welches bei der Wärmeabgabe vom gasförmigen in den flüssigen bzw. bei der Wärmeaufnahme vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht wobei das wärmezuführende Wärmetauschermedium bei der Arbeitstemperatur des Wärmespeichermediums flüssig und das wärmeentnehmende Wärmetauschermedium bei dieser Temperatur gasförmig ist.

In diesem Aujführungsbeispiel werden also zwei Wärmetauschermedien verwandt die bei der Wärmeaufnahme bzw. bei der Wärmeabgabe einen Phasenübergang erfahren. Nach dem Durchtritt durch das Wärmespeichermedium befinden sich beide Wärmetauschermedien etwa auf der Arbeitstemperatur des Speichermediums, wobei ein Wärmetauschermedium im flüssigen Zustand und das andere im gasförmigen Zustand vorliegt, so daß auch hier wieder ohne weiteres eine Trennung der beiden Wärmetauschermedien möglich wird.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausfühfungsförmen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.

In der Zeichnung ist ein Wärmespeicher 1 dargestellt, in den ein Wärmespeichermedium 2 eingefüllt ist,

welches vorzugsweise eine Latentwärmespeichersubstanz wie Glaubersalz od. dgl, ist, welches aber auch derart beschaffen sein kann, daß es seinen Aggregatzustand beim Laden Und Entladen nicht ändert.

Oberhalb des Wärmespeichermediums befinden sich zwei Wärmetauschermedien 3a und 3b, welche durch einen Ladekreislauf bzw. durch einen Entladekreislauf zirkulierend durch das Wärmespeichermedium hindurchgeleitet werden können. Der Wärmekreislauf umfaßt eine Absaugleitung 4, eine Pumpe 5, einen Wärmetauscher 6 und eine im Innern des Speicherbehälters 1 endende Abgabeleitung 7, in welcher öffnungen 8 für den Austritt des Wärmetauschermediums vorgesehen sind.

Der Entladekreislauf ist praktisch gleich aufgebaut, er umfaßt eine Absaugleitung 9, eine Pumpe 10, einen Wärmetauscher 11 und eine Abgabeleitung, die im dargestellten Ausführungabeispiel mit der Abgabeleitung 7 identisch ist, die jedoch selbstverständlich auch als getrennte Abgabeleitung ausgebildet sein kann.

Die Absaugleitungen 4 und 9 treten in verschiedener Höhe aus dem Raum oberhalb des Wärmespeichermediums 2 aus. Das Wärmetauschermedium 3a ist derart gewählt, daß es bei der Betriebstemperatur des Speichers flüssig ist während das Wärmetauschermedium 3b bei der Betriebstemperatur des Tpeichers gasförmig vorliegt Das Wärmetauschermedium 3a dient dem Laden des Speichers, es kann entweder während des gesamten Ladevorganges flüssig bleiben oder aber im Wärmetauscher 6 in den gasförmigen Zustand übergehen, wobei es dann im Wärmespeichermedium wieder verflüssigt wird. Das Wärmetauschermedium 3b dient dem Entladen des Speichers. Es wird dem Wärmetauscher 11 in gasförmiger Form zugeführt, wird in diesem verflüssigt und anschließend im Wärmespeichermedium wieder in den gasförmigen Zustand überführt Die beiden Wärmetauschermedien trennen sich infolge ihres verschiedenen Aggregatzustandes oberhalb des Wärmespeichermediums vollständig, so daß es möglich ist, das Laden und das Entladen des Wärmespeichers gleichzeitig durchzuführen. Eine gegenseitige Beeinträchtigung der beiden Wärmespeichermedien tritt nxht auf.

Die Verwendung von Wärmetauscherrnedjen, die sich infolge ihres unterschiedlichen Aggregatzustandes bei der Betriebstemperatur des Speichers wieder trennen, ist vorstehend am Beispiel eines Ladekreislaufes und eines Entladekreislaufes beschrieben worden. Selbstverständlich ist es auch möglich, beispielsweise zwei Ladekreisläufe durch das Speichermedium zu führen, wenn man Wärmetauschermedien verwendet, die bei der Betriebstemperatur des Speichers unterschiedliche Aggregatzustände einnehmen, denn dann können die beiden Wärmetauschermedien nach dem Durchgang durch das Speichermedium ohne weiteres getrennt werden.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von einen Phasenübergang erfahrenden Wärmetauschermedien, wird es auch bei Wärmespeichr.rn mit offenem Wärmetauschermedienkreislauf möglich, mehrere Kreisläufe gleichzeitig durchzuführen. Als Wärmetauschermedien können beispielswei¹"* nebeneinander besondere Wärmetauscheröle und gegebenenfalls teilweise substituierte Fluorkohlenwasserstoffe verwendet werden, wobei die Fluorkohlenwasserstoffe eine Phasenumwandlung erfahren, während das Ö! während des gesamten Kreislaufes flüssig bleibt Es ist auch möglich, zwei gegebenenfalls teilweise substituierte Fluorkohlenwasserstoffe als Wärmetauschermedien zu verwenden, indem man Substanzen mit verschiedener Verdampfungstemperatur derart wählt, daß ein Wärmetauschermedium bei der Betriebstemperatur des Speichermediums flüssig und das andere gasförmig vorliegt Neben der erhöhten Vielfalt der Betriebsmöglichkeiten von Wärmespeichern mit offenem Wärmetauschermedienkreislauf erhält man gleichzeitig eine verbesserte Trennung des Wärmetauschermediums vom Wärmespeichermedium und damit einen umweltfreundlicheren Betrieb eines solchen Wärmespeichers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Be- oder Entladen eines Wärmespeichers mit einem gegebenenfalls eine Phasenumwandlung erfahrenden Wärmespeichermedium, bei welchem man ein Wärmetauschermedium direkt in das Wärmespeichermedium einleitet und von diesem wieder abtrennt, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauschermedium bei der Wärmeabgabe vom gasförmigen in den flüssigen bzw. bei der Wärmeaufnahme vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht und daß man gleichzeitig ein weiteres Wärmetauschermedium durch das Wärmespeichermedium leitet, welches entweder bei der Wärmeaufnahme bzw. Abgabe keine Phasenumwandlung erfährt oder bei der Wärmeabgabe vom gasförmigen in den flüssigen bzw. bei der Wärmeaufnahme vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht wobei im letzteren Fall das wärmezuführende Wämietauschermedium bei der Arbeitstemperatur des Wärmespeichermediums flüssig und das wärmeentnehmende Wärmeaustauschermedium bei dieser Temperatur gasförmig ist.