DE2916514A1 - METHOD FOR IMPROVING THE HEAT EXCHANGE IN A LATENT HEAT STORAGE AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD - Google Patents

METHOD FOR IMPROVING THE HEAT EXCHANGE IN A LATENT HEAT STORAGE AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD

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Description

- 29185U- 29185U

P. 5411/NlBr Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur (Schweiz) P. 5411 / NlBr Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur (Switzerland)

Verfahren zur Verbesserung des Wärmeaustausches in einem Latentwärmespeicher sowie Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensMethod for improving the heat exchange in a latent heat storage device and device for implementation of the procedure

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Wärmeaustausches in einem Latentwärmespeicher, wobei der Wärmeaustausch zwischen dem Latentwärmespeichermedium und einem Wärmeträgermedium über eine die beiden Medien trennende Wärmeübertragungsfläche vorgesehen ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for improving the heat exchange in a latent heat storage, wherein the Heat exchange between the latent heat storage medium and a heat transfer medium via one that separates the two media Heat transfer surface is provided, as well as a device for performing the method.

In Latentwärmespeichern werden verschiedene Wärmespeichersubstanzen mit hohen latenten Schmelzwärmen verwendet* Diese Substanzen nehmen grosse Wärmemengen auf, z.B. Sonnenwärme, und schmelzen dabei. Entzieht man ihnen die Wärme wieder, z.B. nachts oder bei trübem Wetter, gefriert das Material erneut und gibt dabei die gespeicherte Wärme ab. Als Latentwärmespeichermedien kommen z.B. Wasser, Paraffin und insbesondere kristallwasserhaltige Natriumsalze in Frage. So übertrifft z.B. die Heizwärme-Speicher-Kapazität von kristallwasserhaltigem Natriumsulfat diejenige des gleichen Volumens Wasser um cirka das 7-fache.Various heat storage substances are used in latent heat storage systems used with high latent heats of fusion * These substances absorb large amounts of heat, e.g. solar heat, and melt in the process. If the heat is withdrawn from them again, e.g. at night or in cloudy weather, it freezes Material again, releasing the stored heat. Latent heat storage media are e.g. water, paraffin and in particular sodium salts containing water of crystallization. For example, it exceeds the thermal heat storage capacity of sodium sulfate containing water of crystallization, that of the same volume of water by about 7 times.

Die praktische Verwendung solcher Natriumhydrate war bisher jedoch mit verschiedenen Nachteilen verbunden. So bildet sich z.B. bei derartigen Latentwärmespeichern beim Gefrierprozess eine störende Salzschicht nicht nur an den Behälterwänden, sondern auch an den Wärmeübertragungsflächen, so dass die Wärmeübertragung erheblich verschlechtert wird. Bei gewissen Salztypen findet beim -Gefrierprozess eineHowever, the practical use of such sodium hydrates has heretofore been associated with various disadvantages. So educates E.g. with such latent heat accumulators during the freezing process a disruptive salt layer is not only on the container walls, but also on the heat transfer surfaces, so that the heat transfer is considerably impaired. With certain types of salt, there is a

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Griess- oder Flockenbildung statt, so dass ebenfalls die Wärmeübertragung stark verringert wird. Selbstverständlich kann auch das Latentwärmespeichermedium, z.B. bei Verwendung von Paraffin, zu einem mehr oder weniger homogenen Block erstarren, v/obei ein Wiederaufschmelzen durch im Latentwärmespeichermedium vorhandene Wärmeübertragungsflächen wegen des schlechten Wärmeübergangs sehr zeitraubend ist. Zusätzlich erschwerend kann sich noch eine Fest/ Flüssig-Phasentrennung z.B. Natriumsalz/Wasser auswirken, so dass ein kongruentes Wiederkristallisieren einer derartigen Speichersubstanz praktisch verunmöglicht wird.Semolina or flake formation instead, so that the Heat transfer is greatly reduced. Of course, the latent heat storage medium, e.g. when using of paraffin, solidify to a more or less homogeneous block, v / obei a re-melting by im Latent heat storage medium existing heat transfer surfaces because of the poor heat transfer very time consuming is. A solid / liquid phase separation, e.g. sodium salt / water, can make things even more difficult, so that a congruent recrystallization of such a storage substance is practically impossible.

Die gleichen Probleme stellen sich, falls man statt solcher Natriumhydrate lediglich Wasser als Latentspeichermedium verwendet. Ein solcher Latentwärmespeicher auf Eis/Wasser-Basis ist z.B. in der US-PS 2 996 894 beschrieben. Hier wird versucht, die geschilderten Probleme in Bezug auf Verkrustung, d.h. in diesem Falle Eisbildung, an Wärmeaustauschflächen zu umgehen, indem auf den üblichen indirekten Wärmeaustausch zwischen Wärmeträgermedium und Latentwärmespeichermedium über eine Wärmeübertragungsfläche verzichtet wird. Stattdessen wird ein flüssiges Wärmeträgermedium, in diesem Falle OeI, direkt in Kontakt mit dem Latentwärmespeichermedium Wasser gebracht, nach vollzogenem Wärmeaustausch vom Wasser abgetrennt und z.B. durch einen Wärmeaustauscher ausserhalb des Latentspeichers zwecks Wärmeentnahme oder Wärmezufuhr gepumpt.The same problems arise if, instead of such sodium hydrates, only water is used as the latent storage medium used. Such an ice / water-based latent heat store is described, for example, in US Pat. No. 2,996,894. here an attempt is made to solve the problems described in relation to incrustation, i.e. in this case ice formation, on heat exchange surfaces to bypass the usual indirect heat exchange between heat transfer medium and latent heat storage medium a heat transfer surface is dispensed with. Instead, a liquid heat transfer medium is used in in this case OeI, in direct contact with the latent heat storage medium Brought water, separated from the water after the heat exchange has taken place and, for example, by means of a heat exchanger pumped outside the latent storage system for the purpose of extracting or supplying heat.

Eine solche Verwendung von OeI zum direkten Wärmeaustausch mit dem Wasser ist jedoch mit verschiedenen Nachteilen verbunden. So hat das OeI eine verhältnismässig geringe Wärmekapazität und eignet sich schon aus diesem Grunde nicht als Wärmeübertrager. Weiter ist es in der Praxis mit grossen Schwierigkeiten verbunden, die erwünschte Trennung zwischenSuch a use of OeI for direct heat exchange however, there are several disadvantages associated with water. The OeI has a relatively low heat capacity and for this reason alone is not suitable as a heat exchanger. In practice it continues with large Difficulties connected, the desired separation between

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OeI und Wasser nach vollzogenem Wärmeaustausch zu bewerkstelligen, da leicht eine irreversible Emulsionsbildung eintreten kann. Eine möglichst intensive und daher emulsionsbegünstigende Mischung Oel/Wasser ist jedoch unerlässlich für eine einigermassen befriedigende Wärmeübertragung. Wird das OeI jedoch nur mit geringer Intensität mit dem Wasser gemischt bzw. durch dieses gepumpt, um das Risiko einer Emulsionsbildung zu verringern, ist der Wärmeübergang Oel/Wasser ungenügend. Ferner ist ein solcher direkter Wärmeaustausch ausgeschlossen, falls z.B. das Arbeitsmittel einer Wärmepumpe, wie z.3. Freon odgl., als Wärmeträgermedium verwendet werden soll. Für die Zwecke der Erfindung eignet sich somit ein solcher Latentwärmespeicher nicht.To manage oil and water after the heat exchange has taken place, since irreversible emulsification can easily occur. An as intense as possible and therefore emulsion-promoting However, a mixture of oil and water is essential for a reasonably satisfactory heat transfer. However, if the OeI is mixed with the water or pumped through it only with low intensity, in order to achieve the To reduce the risk of emulsion formation, the heat transfer oil / water is insufficient. Furthermore is such a direct heat exchange excluded, if e.g. the working fluid of a heat pump, e.g. 3. Freon or the like, as Heat transfer medium should be used. Such a latent heat store is therefore suitable for the purposes of the invention not.

Aufgabe der Erfindung ist es, sowohl die oben geschilderten Nachteile eines direkten Wärmeaustausches zwischen Latentwärmespeichermedium und einem flüssigen Wärmeträgermedium wie auch beim indirekten Wärmeaustausch zwischen Latentwärmespeichermedium und einem Wärmeträgermedium über eine Wärmeübertragungsfläche zu vermeiden und den Wärmeaustausch in einem Latentwärmespeicher der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass auch beim Vorliegen des Latentwärmespeichermediums z.B. in Griessform ein intensiver Kontakt der gesamten Speichermasse mit den Wärmeübertragungsflachen bei hohem Wärmeübergang gewährleistet ist. Weiter soll bei Vorliegen des Latentwärmespeichermediums in Agglomerat- oder Blockform ein rasches Aufschmelzen bzw. Homogenisieren ermöglicht werden, damit innert kurzer Zeit ein optimaler Wärmeaustausch stattfinden kann.The object of the invention is to address both the above-described disadvantages of a direct heat exchange between latent heat storage medium and a liquid heat transfer medium as well as with indirect heat exchange between latent heat storage medium and a heat transfer medium over a heat transfer surface and avoid the heat exchange in a latent heat storage device of the type mentioned above to improve that even when the latent heat storage medium is present E.g. in semolina form an intensive contact of the entire storage mass with the heat transfer surfaces is guaranteed with high heat transfer. Furthermore, if the latent heat storage medium is present in agglomerate or block form, rapid melting or homogenization can be made possible, so that an optimal result is achieved within a short period of time Heat exchange can take place.

Das Verfahren, durch welches diese Aufgabe gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Latentwärmespeichermedium mittels eines mit diesem im wesentlichen unmisch-The method by which this object is achieved is characterized in that the latent heat storage medium by means of an essentially unmixed

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baren Dispersionsmediums in fluidisierten Zustand gebracht wird. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen zur Aufnahme des Latentwärmespeichermediums und des Dispersionsmediums vorgesehenen Behälter mit mindestens einer Wärmeübertragungsfläche für ein Wärmeträgerrnedium, welche sich im Bereich des Latentwärmespeichermediums befindet, und einen eine im Bereich des Dispersionsmediums angeordnete Entnahmeleitung, ein Umwälzorgan, eine in den Bereich des Latentwärmespeichermediums geführte Zufuhrleitung sowie ein Dispergierelement aufweisenden, teilweise durch den Behälter geführten Zwangskreislauf für das Dispersionsmediurn.Brought dispersion medium in fluidized state will. The device for carrying out the method is characterized by one for receiving the latent heat storage medium and the dispersion medium provided container with at least one heat transfer surface for a heat transfer medium, which is located in the area of the latent heat storage medium is located, and a sampling line arranged in the area of the dispersion medium Circulating element, a feed line led into the area of the latent heat storage medium and a dispersing element having, partially guided through the container forced circulation for the dispersion medium.

Indem das Latentwärmespeichermedium mit Hilfe des Dispersionsmediums in einem wirbelbettartigen Zustand gehalten werden kann, wird nicht nur ein intensiver Kontakt der gesamten Speichermasse mit den Wärmeübertragungsflächen erreicht, sondern es ist auch eine jederzeitige Betriebsbereitschaft oder Verfügbarkeit des LatentwärmespeidTexn^ediums zum Zwecke der Wärmeübertragung gewährleitstet. So kann, falls der Latentwärmespeicher z.B. mangels Sonneneinstrahlung zeitweise nicht benötigt wird, nur eine geringe Fluidisierung bzw. Durchströmung von Dispersionsmedium vorgesehen sein, welche jedoch ausreicht, um ein Zusammenbacken oder eine Phasentrennung im Latentwärmespeichermedium bzw. eine Inkrustation der Wärmeübertragungsflächen zu verhindern. Soll Wärme im Latentwärmespeicher gespeichert oder abgegeben werden, kann der Fluidisierungszustand beliebig intensiviert werden, um die gewünschte Wärmeübertragung zu gewährleisten. Da das Dispersionsmedium keine Wärmeübertragungsfunktion erfüllen muss, ist der Wärmeübergang nicht von dessen Wärmekapazität abhängig. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass keine komplizierten mechanischenBy the latent heat storage medium with the help of the dispersion medium can be kept in a fluidized bed-like state, not only becomes an intense contact of the whole Storage mass is achieved with the heat transfer surfaces, but it is also ready for operation at any time or availability of the latent heat storage medium for the purpose of heat transfer. So, if the latent heat storage, e.g. due to lack of solar radiation is temporarily not required, only a slight fluidization or flow of dispersion medium be provided, which, however, is sufficient for caking or phase separation in the latent heat storage medium or to prevent incrustation of the heat transfer surfaces. Should heat be stored in the latent heat storage or released, the fluidization state can be intensified as desired in order to achieve the desired heat transfer to ensure. Since the dispersion medium does not have to fulfill a heat transfer function, the heat transfer is does not depend on its heat capacity. Another advantage is that there is no complicated mechanical

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Umwälzorgane im Speicher selber erforderlich sind.Circulation organs in the memory itself are required.

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit nachstehender Zeichnung. Es zeigen:The invention is explained in more detail on the basis of exemplary embodiments in conjunction with the following Drawing. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens und der Vorrichtung unter Verwendung von flüssigem Dispersionsmedium in Verbindung mit einer Sonnenkollek torheizung,Fig. 1 is a schematic representation of the method and the device using liquid Dispersion medium in connection with a solar panel gate heating,

Fig. 2 das Verfahren und die Vorrichtung nach Fig. 1 in Verbindung mit einer Wärmepumpe und einem oelgefeuerten Heizkessel,FIG. 2 shows the method and the device according to FIG. 1 in connection with a heat pump and an oil-fired one Boiler,

Fig. 3 eine Darstellung des Verfahrens unter Verwendung von gasförmigem Dispersionsmedium in Verbindung mit einer entsprechenden Vorrichtung im VertjLkalschnitt.Fig. 3 is an illustration of the method using gaseous dispersion medium in conjunction with a corresponding device in vertical section.

Ein Latentwärmespeicher 10 (Fig. 1) weist einen auf nicht dargestellte Art isolierten Behälter 12 auf, welcher teils mit einem Latentwärmespeichermedium 14, wie z.B. Natriumazetat-Trihydrat, und teils mit einem flüssigen Dispersionsmedium 16, z.B. Paraffinöl, gefüllt ist. Der obere, das Dispersionsmedium 16 enthaltende Bereich des Behälters 12 ist über eine Entnahmeleitung 18, eine Pumpe 20 mit variablem Fördervolumen und eine bis zum unteren Teil des Behälters 12 geführte Zufuhrleitung 22, welche austrittsseitig ein Rückschlagventil 24 aufweist, mit einem im unteren Bereich des Behälters 12 angebrachten und sich im wesentlichen über den Querschnitt des Behälters erstreckenden, siebartigen oder lochbodenartigen Fluidisierungs- oder Dispergierelement 26 verbunden, dessen Durchtrittsöffnungen mit 28 bezeichnet sind. Eine im Behälter 12 angeordnete erste, als Rohrschlange ausgebildete Wärmeüber-A latent heat storage 10 (FIG. 1) has a container 12 which is insulated in a manner not shown and which is partially with a latent heat storage medium 14, such as sodium acetate trihydrate, and is partly filled with a liquid dispersion medium 16 such as paraffin oil. The upper one, that Dispersion medium 16 containing area of the container 12 is via a withdrawal line 18, a pump 20 with variable Delivery volume and a feed line 22, which is guided to the lower part of the container 12 and which is on the outlet side has a check valve 24, with one attached in the lower region of the container 12 and located in the substantially over the cross section of the container extending, sieve-like or perforated bottom-like fluidization or dispersing element 26, the passage openings of which are denoted by 28. One arranged in the container 12 first, designed as a pipe coil, heat transfer

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tragungsf lache 30 wird über eine Leitung 32, eine Umwälzpumpe 34, einen Sonnenkollektor 36 und eine Leitung 38 mit erwärmtem Wärmeträgermedium 37, z.B. einem Wasser-Glykol-Gemisch, versorgt und dient zur Aufheizung des im unteren Teil des Behälters 12 vorhandenen Latentwärmespeichermediums 14. Ein in der Leitung 38 nach dem Sonnenkollektor angebrachter thermischer Fühler 39 tastet die Temperatur des Wärmeträgermediums 37 ab und steht über eine Signalleitung 41, ein Steuergerät 43 und eine Signalleitung 45 mit der Pumpe 20 in Verbindung. Eine zweite, ebenfalls im Latentwärmespeichermedium 14 angeordnete und als Rohrschlange ausgebildete Wärmeübertragungsfläche 40 steht über Leitungen 42, 44 und eine Umwälzpumpe 46 mit einem Verbraucherkreislauf in Verbindung, z.B. mit einer Heizung oder einer Brauchwasseraufbereitung. Das Wärmeträgermedium 47 ist in diesem Falle also Wasser. Ein elektrischer Heizkörper 48 dient als Zusatzheizung bei Ausfall der Sonnenenergie und erleichtert das Aufschmelzen des Latentwärmespeichermediums 14, falls dieses beim Gefrierprozess in feste Form übergegangen ist. Da dieser Heizkörper an und für sich nicht zur Speicherung von Wärme im Latentwärmespeichermedium 14 dient, sondern nur den Fluidisierungsvorgang beim "Anfahren" des Latentwärmespeichers erleichtern soll, kann dieser auch wie in Fig. 1 dargestellt im Dispersionsmedium 16 angeordnet sein.Tragungsf lache 30 is via a line 32, a circulation pump 34, a solar collector 36 and a line 38 with heated heat transfer medium 37, e.g. a water-glycol mixture, supplies and serves to heat the latent heat storage medium present in the lower part of the container 12 14. A thermal sensor 39 installed in line 38 after the solar collector senses the temperature of the heat transfer medium 37 and is available via a signal line 41, a control unit 43 and a signal line 45 with the pump 20 in connection. A second, also arranged in the latent heat storage medium 14 and as a pipe coil formed heat transfer surface 40 is via lines 42, 44 and a circulation pump 46 with a Consumer circuit in connection, e.g. with a heater or service water treatment. The heat transfer medium In this case 47 is water. An electric heater 48 serves as additional heating in the event of a failure of the solar energy and facilitates the melting of the latent heat storage medium 14 if it is used during the freezing process solid form has passed. Since this radiator in and of itself is not used to store heat in the latent heat storage medium 14 is used, but only facilitate the fluidization process when "starting up" the latent heat accumulator should, this can also be arranged in the dispersion medium 16 as shown in FIG. 1.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:The operation of the device described is as follows:

Es wird z.B. davon ausgegangen, dass der Sonnenkollektor 36 ausser Betrieb ist, z.B. während der Nacht. Im Latentwärmespeicher 10 befindet sich nun im unteren Teil eine breiartige, mehr oder weniger zusammenbackende Masse bestehend aus griessförmigem Latentwärmespeichermedium undIt is assumed, for example, that the solar collector 36 is out of order, e.g. during the night. In the latent heat storage 10 is now located in the lower part pasty, more or less caking mass consisting of grit-like latent heat storage medium and

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OeI. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass in einem derartigen Gemisch im stationären Zustand nur die der Wärmeübertragungsflächen 30, 40 unmittelbar benachbarten Festkörperteile beim Aufheizen des Speichers geschmolzen wer— den können und dass der Wärmeübergang sehr schlecht ist. Treten jetzt die Voraussetzungen für einen Betrieb des Sonnenkollektors 36 ein, so wird über den Fühler 39 die Pumpe 20 so weit in Betrieb gesetzt, dass das OeI 16 mit einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit über die Leitungen 18, 22 in Pfeilrichtung in den unteren Teil des Behälters 12 über das Rückschlagventil 24 durch die Durchtrittsöffnungen 28 des Dispergierelementes 26 gefördert wird. Hierdurch wird das breiartige Gemisch fluidisiert, d.h. vom stationären Zustand in einen mobilen Zustand versetzt, wobei die einzelnen festen Partikel des Latentwärmespeichermediums ein Wirbelbett bilden und praktisch der gesamte Behälterinhalt fortwährend in Kontakt mit den Wärmeübertragungsflächen 30, 40 kommt. Bei diesem minimalen Fluidisierungsgrad wird also der Latentwärmespeicher in Betriebszustand versetzt. Meldet der Fühler 39 eine Steigerung der Einstrahlungstemperatur, so wird über das Steuergerät 43 die Fördergeschwindigkeit der Pumpe 20 erhöht, so dass der Fluidisierungsgrad im Latentwärmespeicher entsprechend intensiviert wird. Der Wärmeübergang zwischen den Wärme-Übertragungsflächen 30, 40 und dem Latentwärmespeichermedium 14 erhöht sich somit entsprechend. Somit werden die bei höherer Temperatur ins Gewicht fallenden Abstrahlungs— Verluste des Sonnenkollektors 36 wesentlich verringert. Nach Aufladung des Speichers 10 kann über die vom fluidisierten Latentwärmespeichermedium umströmte Wärmeübertragungsfläche 40 die gespeicherte Wärme entnommen und dem Verbraucherkreislauf zugeführt v/erden.OeI. It is readily apparent that in such a Mixture in the steady state only that of the heat transfer surfaces 30, 40 immediately adjacent solid parts are melted when the storage tank is heated up. and that the heat transfer is very poor. Are the prerequisites for operating the Solar collector 36, the pump 20 is put into operation via the sensor 39 to such an extent that the oil 16 with a certain flow velocity via the lines 18, 22 in the direction of the arrow in the lower part of the container 12 via the check valve 24 through the passage openings 28 of the dispersing element 26 is promoted. As a result, the pulpy mixture is fluidized, i.e. from stationary state in a mobile state, whereby the individual solid particles of the latent heat storage medium form a fluidized bed and practically the entire contents of the container are continuously in contact with the heat transfer surfaces 30, 40 is coming. With this minimum degree of fluidization, the latent heat storage device is in the operating state offset. If the sensor 39 reports an increase in the irradiation temperature, the control unit 43 the delivery speed of the pump 20 increases, so that the The degree of fluidization in the latent heat storage is intensified accordingly. The heat transfer between the heat transfer surfaces 30, 40 and the latent heat storage medium 14 thus increases accordingly. Thus, the at a higher temperature, the radiation losses of the solar collector 36, which are significant, are significantly reduced. After the storage device 10 has been charged, the heat transfer surface around which the fluidized latent heat storage medium flows 40 the stored heat is removed and fed to the consumer circuit.

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In der Vorrichtung gemäss Fig. 2 dient eine ein Drosselorgan 50, einen Verdampferteil 52 und einen Verdichterteil 54 aufweisende Wärmepumpe 56 zur Aufheizung des Latentwärmespeichermediums 14. Der Fühler 39 dient in diesem Falle zur Abtastung der Temperatur des Arbeitsmediums 77 der Wärmepumpe, welches durch ein über die im Verdampferteil 52 angeordneten Zu— bzw. Abströmleitungen 58 bzw. geführtes Medium, z.B. Grundwasser oder Umgebungsluft, erwärmt wird. Weiter ist über in den Leitungen 42, 44 angeordnete Drei-Wege-Ventile 62, 64 und Leitungen 66, 68 eine durch einen Oelbrenner 70 beheizbare Rohrschlange 72 einschaltbar. Ein zusätzlicher Temperaturfühler 74 ist über eine Signalleitung 76 mit dem Steuergerät 43 verbunden. Die Zufuhrleitung 22 weist zusätzlich eine Bypassleitung 75 auf, deren Durchflusswiderstand grosser ist als derjenige der Zufuhrleitung 22. Das Dispergierelement 27 weist in diesem Falle zusätzlich zu den Durchtrittsöffnungen 28 auch Glockenbodenöffnungen 29 auf.In the device according to FIG. 2, a throttle element is used 50, an evaporator part 52 and a compressor part 54 having a heat pump 56 for heating the latent heat storage medium 14. In this case, the sensor 39 is used to sample the temperature of the working medium 77 of the heat pump, which is operated by an inlet and outlet lines 58 or conducted medium, e.g. groundwater or ambient air, is heated. Next is arranged in the lines 42, 44 via Three-way valves 62, 64 and lines 66, 68 a coil 72 heatable by an oil burner 70 can be switched on. An additional temperature sensor 74 is connected to the control unit 43 via a signal line 76. The supply line 22 also has a bypass line 75, the flow resistance of which is greater than that of the supply line 22. The dispersing element 27 in this case has in addition to the passage openings 28 also bell bottom openings 29.

Die Wirkungsweise der zuletzt beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:The last described device works as follows:

Das Arbeitsmedium bzw. Wärmeträgermedium 77 der Wärmepumpe, z.B. eines der üblichen Kältemittel wie Freon oder dergleichen, wird im Verdampferteil 52 durch das über die Leitungen 58, 60 zu- bzw. abströmende Medium aufgeheizt, im Verdichterteil 54 komprimiert und danach in der Rohrschlange 30, welche in diesem Falle als Kondensator dient, kondensiert, wobei die dabei frei werdende Wärme an das Latentwärmespeichermedium 14 abgegeben wird. Der Temperaturfühler 39 steuert dabei den Fluidisierungsgrad des Latentwärmespeichermediums 14,wie an Hand des Beispieles gemäss Fig. bereits beschrieben. Nach erfolgter Kondensation und Wärmeabgabe wird das Arbeitsmedium 77 im Drosselorgan 50 ent-The working medium or heat transfer medium 77 of the heat pump, e.g. one of the usual refrigerants such as Freon or the like, is in the evaporator part 52 through the lines 58, 60 heated medium flowing in or flowing out, compressed in the compressor part 54 and then in the pipe coil 30, which in this case serves as a condenser, condenses, the heat released in the process being transferred to the latent heat storage medium 14 is delivered. The temperature sensor 39 controls the degree of fluidization of the latent heat storage medium 14, as already described using the example according to FIG. After condensation and heat release the working medium 77 in the throttle member 50 is

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-J - f? 29165U-J - f? 29165U

spannt und gelangt wieder in den Verdampferteil 52, wo sich der beschriebene Prozess wiederholt. Mittels der über die Drei-Wege-Ventile 62, 64 einschaltbaren Zusatzheizung G6, 72, 68, 70 kann der Verbraucherkreislauf zusätzlich beheizt werden, falls die Temperaturbedingungen für einen Betrieb der Wärmepumpe 56 nicht gegeben sind. Er kann jedoch auch zur Beheizung des Latentwärmespeichermediums geschaltet werden, z.B. zwecks Aufrechterhaltung einer* minimalen Betriebsbereitschaft des Speichers. In diesem Falle dient der Temperaturfühler 74 dazu, den Fluidisierungsgrad des Latentwärmespeichermediums so zu steuern, dass Ueberhitzungen an der Wärmeübertragungsfläche 40 vermieden werden. Die Bypassleitung 75 dient zur Aufrechthaltung des Kreislaufes des Dispersionsmediums 16, falls z.B. der untere Teil des Behälters 12 mit zusammengebackenem Latentwärmespeichermedium 14 gefüllt ist und die Durchtrittsöffnungen 28 teilweise verstopft sind. Dem gleichen Zweck dienen die Glockenbodenöffnungen 29.tense and returns to the evaporator part 52, where the process described is repeated. Using the The auxiliary heating G6, 72, 68, 70, which can be switched on via the three-way valves 62, 64, can also be used for the consumer circuit be heated if the temperature conditions for operation of the heat pump 56 are not given. However, it can also be switched to heat the latent heat storage medium, e.g. to maintain it a * minimal operational readiness of the storage tank. In this case, the temperature sensor 74 is used to Controlling the degree of fluidization of the latent heat storage medium so that overheating of the heat transfer surface 40 can be avoided. The bypass line 75 serves to maintain the circulation of the dispersion medium 16 if, for example, the lower part of the container 12 is filled with caked latent heat storage medium 14 and the passage openings 28 are partially blocked. The bell bottom openings 29 serve the same purpose.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist der Behälter des Latentwärmespeichers 10 mittels Stützen 78, 80 auf dem Boden abgestützt. In diesem Falle dient als Dispersionsmedium 82 Luft oder inerte Gase, wie z.B. Stickstoff. Das Dispersionsmedium wird von einem Axialgebläse 84 über einen im oberen Teil des Behälters 13 angeordneten Entnahmekanal 86 angesaugt, über einen Zufuhrkanal 88 wie im Falle der vorstehend beschriebenen Zufuhrleitung 22 in den unteren Teil des Behälters 13 geführt und tritt durch das Dispergierelement 26 unter Fluidisierung des Latentwämespeichermediums 14 . In diesem Falle zweigt ein Bypasskanal 90 mit einer Drosselklappe 92 vom unteren Teil des Zufuhrkanales 88 ab. Der Querschnitt des Bypasskanals 90 ist etwas geringer als der Querschnitt des Zufuhrkanals 88. Der nicht dargestellte Verstellantrieb der Drossel-In the embodiment according to FIG. 3, the container is of the latent heat accumulator 10 is supported on the ground by means of supports 78, 80. In this case, air or an inert gas such as nitrogen is used as the dispersion medium 82. That Dispersion medium is supplied by an axial fan 84 via a removal channel arranged in the upper part of the container 13 86 sucked in via a supply channel 88 as in the case of the supply line 22 described above in the lower part of the container 13 and passes through the dispersing element 26 with fluidization of the latent heat storage medium 14th In this case, a bypass duct 90 branches off with a throttle valve 92 from the lower part of the Feed channel 88 from. The cross section of the bypass channel 90 is slightly smaller than the cross section of the supply channel 88. The adjusting drive, not shown, of the throttle

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- ν*- /<?. 29165H- ν * - / <?. 29165H

klappe 92 ist über eine Signalleitung 94 mit dem Steuergerät 43 verbunden. Eine weitere Signalleitung 96 verbindet das Steuergerät mit dem Antriebsmotor 98 des Axialgebläses 84.The flap 92 is connected to the control unit 43 via a signal line 94. Another signal line 96 connects the control unit with the drive motor 98 of the axial fan 84.

Die Wirkungsweise der zuletzt beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt;The operation of the device described last is as follows;

Es wird z.B. angenommen, dass das Latenwärmespeichermedium 14 mittels des elektrischen Heizkörpers 48 so weit aufgeheizt werden soll, dass der Latentwärmespeicher betriebsbereit ist. Anhand eines vom Temperaturfühler 39 übermittelten Signals schaltet das Steuergerät 43 den Antrieb 98 des Axialgebläses 84 ein und stellt gleichzeitig die Drosselklappe 92 in Offenstellung. Ein Teil der Luft kann somit durch die Bypassleitung entweichen. Hierbei wird ein gewisser Fluidisierungsgrad erreicht, welcher für eine Betriebsbereitschaft des Speichers genügt. Falls bei steigender Temperatur der Fluidisierungsgrad intensiviert werden soll, wird die Drosselklappe 92 nach und nach geschlossen, so dass ein maximales Luftvolumen durch die Zufuhrleitung 88 strömt.For example, it is assumed that the latent heat storage medium 14 is heated so far by means of the electric heater 48 should be that the latent heat storage is ready for operation. Using a transmitted from the temperature sensor 39 Signal, the control unit 43 switches on the drive 98 of the axial fan 84 and at the same time sets the throttle valve 92 in open position. Part of the air can thus escape through the bypass line. Here is a certain Degree of fluidization reached, which is necessary for operational readiness of the memory is sufficient. If the degree of fluidization is intensified as the temperature rises should, the throttle valve 92 is gradually closed, so that a maximum volume of air through the supply line 88 flows.

Es versteht sich, dass der beschriebene Kreislauf von gasförmigen Dispersionsmedium auch Kompressoren und übliche Gasspeichervorrichtungen enthalten kann.It goes without saying that the described cycle of gaseous dispersion medium also includes compressors and conventional ones May contain gas storage devices.

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->i - 4%- 29165U-> i - 4% - 29165U

Zusammenfassungsummary

Ein Latentwärmespeicher (10) weist im Latentwärmespeichermedium (14) mindestens eine Wärmeübertragungsfläche (30, 40) für ein Wärmeträgermedium (37, 47, 77) auf. Ein Dispersionsmedium (16, 86) wird über eine Zufuhrleitung (22) bzw. einen Zufuhrkanal (88) mittels eines Umwälzorgans (20, 84) über ein Dispergierelement (26, 27) durch das Latentwärmespeichermedium (14) geführt.A latent heat storage device (10) has at least one heat transfer surface (30, 40) for a heat transfer medium (37, 47, 77). A dispersion medium (16, 86) is supplied via a supply line (22) or a feed channel (88) by means of a circulating element (20, 84) via a dispersing element (26, 27) through the Latent heat storage medium (14) out.

(Fig. 1, 3)(Fig. 1, 3)

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Claims (12)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Verbesserung des Wärmeaustausches in einem Latentwärmespeicher, wobei der Wärmeaustausch zwischen dem Latentwärmespeichermedium und einem Wärmeträger— medium über eine die beiden Medien trennende Wärmeüber— tragungsfläche vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Latentwärmespeichermedium (14) mittels eines mit diesem im wesentlichen unmischbaren Dispersionsmediums (16, 82) in fluidisierten Zustand gebracht wird. 1. A method for improving the heat exchange in a latent heat storage device, the heat exchange between the latent heat storage medium and a heat transfer medium being provided via a heat transfer surface separating the two media, characterized in that the latent heat storage medium (14) is essentially immiscible with it Dispersion medium (16, 82) is brought into a fluidized state. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungsgrad des Latentwärmespeichermediums (14) nach Massgabe der Temperatur mindestens eines der am Wärmeaustausch beteiligten Medien gesteuert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the degree of fluidization of the latent heat storage medium (14) depending on the temperature, at least one of the heat exchangers involved media is controlled. 3· Verfahren nach Anspruch 1T dadurch gekennzeichnet, dass das Dispersionsmedium (16) flüssig ist.3. The method according to claim 1 T, characterized in that the dispersion medium (16) is liquid. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilstrom des Dispersionsrnediums (16, 82) in direktem Kontakt mit dem Latentwärmespeichermedium (14) im Zwangskreislauf durch dieses geführt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that at least a partial flow of the dispersion medium (16, 82) in direct contact with the latent heat storage medium (14) in the forced circulation is passed through this. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zur Aufnahme des Latentwärmespeichermediums (14) und des Dispersionsmediums (16, 82) vorgesehenen Behälter (12, 13.) mit mindestens einer Wärme— Übertragungsfläche (30, 4O) für ein Wärmeträgermedium (37, 47, 77), welche sich im Bereich des Latentwärmespeichermediums (14) befindet, und einen eine im Bereich des Dis— persionsmediums (16, 82) angeordnete Entnahmeleitung (18, 86), ein Umwälzorgan (2O, 84), eine in den Bereich des5. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by one for receiving the latent heat storage medium (14) and the dispersion medium (16, 82) provided container (12, 13.) with at least one heat- Transfer surface (30, 4O) for a heat transfer medium (37, 47, 77), which is in the area of the latent heat storage medium (14) is located, and one in the area of the dispersion medium (16, 82) arranged extraction line (18, 86), a circulating element (2O, 84), one in the area of the 030043/0578030043/0578 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED -J*'-2- 29165 H-J * '- 2- 29165 H Latentwärmespeichermediums (14) geführte Zufuhrleitung (22, 88) sowie ein Dispergierelement (26, 27) aufweisenden, teilweise durch den Behälter (12, 13) geführten Zwangskreislauf für das Dispersionsmedium (16, 82). Latent heat storage medium (14) guided supply line (22, 88) and a dispersing element (26, 27) having, partially through the container (12, 13) forced circulation for the dispersion medium (16, 82). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Dispergierelement (26) ein sich im wesentlichen über den Behälterquerschnitt erstreckender Boden mit Durchtrittsöffnungen (28, 29) vorgesehen ist.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the dispersing element (26) is a substantially Bottom extending over the cross-section of the container with passage openings (28, 29) is provided. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen wenigstens teilweise als Glockenbodenoffnungen (29) ausgebildet sind.7. The device according to claim 6, characterized in that the passage openings at least partially as Bell bottom openings (29) are formed. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Dispergierelement (26, 27) und Zuführleitung (22, 88> ein Rückschlagventil (24) geschaltet ist.8. Apparatus according to claim 5, characterized in that between the dispersing element (26, 27) and the supply line (22, 88> a check valve (24) is connected. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung (22, 88) eine Bypassleitung (75, 90) aufweist.9. The device according to claim 5, characterized in that the supply line (22, 88) has a bypass line (75, 90). 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusswiderstand der Bypassleitung (75, 90) grosser ist als derjenige der Zufuhrleitung (22, 88).10. The device according to claim 9, characterized in that the flow resistance of the bypass line (75, 90) is larger than that of the supply line (22, 88). 11. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel (39, 43, 74) zur temperaturabhängigen Steuerung von Strömungsgeschwindigkeit und/oder Menge des umgewälzten Dispersionsmediums (16, 82).11. The device according to claim 5, characterized by means (39, 43, 74) for temperature-dependent control of the flow rate and / or amount of the circulated dispersion medium (16, 82). 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umwälzorgan (20, 84) über einen die Temperatur des Wärmeträgerniediums (37, 47, 77) und/oder des Latentwärmespeichermediums (14) abtastenden Fühler (39, 74) beeinflussbar ist.12. The device according to claim 11, characterized in that the circulating element (20, 84) has a temperature of the heat transfer medium (37, 47, 77) and / or the latent heat storage medium (14) sensing sensors (39, 74) can be influenced is. 030043/0576030043/0576
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