DE3127096A1 - Latent-waerme-speicher - Google Patents

Description

Angelder: Anton Reißnniller, .?3a3"«c>rir:j|«n-JVberiha UM⁸TO^" ^W"

Dipl. Ing. Franz ViJJ°ii3g^r _ρ°_ο0^3|ΐ Latent-Wärme-Speicher-

Das zeitlich stark schwankende Energie-Angebot vor allem der sich ständig selbst erneuernden natürlichen Energie-Quellen in Form der Sonnen- und Windenergie macht deren Einsatz zum Gewinnen von nutzbarer Wärme vor allem für die Warmwasserversorgung und für die Beheizung von Gebäuden nur dann wirtschaftlich sinnvoll, wenn eine Möglichkeit zum Speichern der überschüssigen Wärme aus den Zeiten hohen Energie-Angebotes für die Zeiten eines zu geringen bzw» gänzlich fehlenden Angebotes zur Verfugung steht. Es sind daher auch 'ereits zahlreiche Vorschläge für die verschiedensten Systeme der Wärme-Speicherung gemacht worden? die bisher aber noch zu keiner voll befriedigenden Lösung dieses Problems in der Praxis geführt haben. Ein im Hinblick auf den erforderlichen Raumbedarf für die V.irme-Speicherung günstiger Weg besteht in der Verwendung sogenan. ⁺er Latent-Wärme-Speicher. Diese arbeiten -wie z.B. in der DOS-Wr. 29 34- 321 vorgeschlagen- mit einer Behälter-Füllung,, die zu einem Teil aus einem flüssigen Übertragungsmittel,, :^r, .B. Wasser gegebenenfalls mit Zusatz eines Gefrierschutz-Mittels und zum anderen Teil aus einer Latent-Speichermasse besteht, die bei Temperatur-Veränderung etwa zwischen 30 und 70 ⁰C eine Umwandlung vom festen zum flüssigen Aggregatzustand bzw. umgekehrt erfährt und dabei eine relativ große Wärmemenge aufnimmt und wieder abgibt» Dieser theoretische Vorteil solcher Latent-Wärme-Speicher unter Verwendung vor allem von mit gewissen Beimengungen versehenem Glaubersalz (NapSO,.10 H^O) hat sich bisher jedoch noch nicht befriedigend praktisch ausnützen lassen, weil die Speicher-Masse -neben ihrer Neigung •zum starken Unterkühlen im flüssigen Zustand- wegen ihrer geringen Wärmeleitfäh'igkei b im festen Zustand zu ÜTange Zeiträume für die Umwandlung benötigt. Dadurch fällt die Temperatur bei der Entnahme einer größeren Menge von erwärmtem Brauch= wasser aus einem solchen Speicher rasch ab und schränkt so die Verfügbarkeit der gespeicherten Wärme stark ein. Andererseits

wird starker Wärmeeinleitung in den Speicher von einer Energiequelle das flüssige Übertragungsmittel unerwünscht stark erwärmtp was bei einer aus Kosten·= und Sicherheits-Gründen

BAD ORiGIMAL ~²~

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vorteilhaften Verwendung von drucklosen -vorzugsweise oben offenen- Speicher-Behältern zu einer starken Verdunstung der Ubertragungs-Flüssigkeit führt«

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Latent-Wärme-Speicher der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei dem die bisher diesen anhaftenden Nachteile überwunden worden sind. Diese Aufgabe ist im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst worden. Durch die Unterteilung des Wärmespeichers in mindestens zwei Teilräume von denen ein Teilraum nur das ständig flüssig bleibende Wärmeübertragungsund Speicher-Mittel -z„B. Wasser- und nur die weiteren Teilräume zusätzlich die vorzugsweise schlauch- oder rohrförmigen Behälter mit Latent-Speicher-Masse enthalten, ist erreicht worde: daß aus dem nur mit flüssigem Wärmeübertragungsmittel Behälterteil sowohl sbl eine kurzfristig benötigte größere Menge erwärmten Brauchwassers entnommen als auch eine von einer Wärmequelle zugeführte größere Wärmemenge ohne zu starke Aufheizung des Übertragungsmittels aufgenommen werden können, während die weiteren zur längerfristigen Wärmespeicherung -je nach Speicher-Größe- über Tage oder Wochen-dienenden Behälterteile auf- bzw. entladen werden können. Durch die besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Latent-Wärme-Speichers entsprechend dem Kennzeichen des Anspruches 2 ist auch die Umwandlungsgeschwindigkeit der Latent-Speichermasse zwischen dem festen und flüssigen Aggregatzustand wesentlich gesteigert worden. Das Aufbringen einer Deckschicht aus einem Material mit geringerem spezifischen Gewicht und einem höheren Schmelzpunkt als die Haupt-Speicher-Masse auf die Speicherfüllung -vorzugsweise aus einem Gemisch von Paraffin und Vaseline- verhindert auch bei Ausgestaltung des Speichers unter Verwendung von oben offenen und daher gut zugänglichen Behältern mit Sicherheit jedes Verdunsten der Wärmeübertragungs-Flüssigkeii

Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften des erfindungsgemäßen Latent-Wärme-Speiches ergeben sich aus den zugehörigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung mit zwei Abbildungen. Von diesen zeigen:

Fig. 1 einen Latent-Wärme-Speicher nach der Erfindung im Längsschnitt, jedoch noch ohne die Latent-Speicher-Masse und

JTf OQ QO DOOO O

Sy "θ ο oo ο ο

ο α ο ο ο

Fig, 2 einen Querschnitt nach der Linie I I = I Γ durch don gleichySpeicher mit darin eingobraohten Laf^nt-Speicher-Massen«

Das in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Latent-Wärme-Speichers besteht aus drei Einzelgefäßen in Form von oben offenen Fässern 1p2,3 aus korrosionsfestem Metall, Kunststoff o„dergl,,„ die alle zu einem Teil mit einem flüssigen Wärmeübertragungen und Speicher-Mittel 4-, z.B. Wasser gefüllt sind. Von diesen ist der Behälter 1 lediglich mit dem ständig flüssig bleibenden Wärme-tfbertragungs = Mittel gefüllt, während die weiteren Behälter 2 und 3 zusätzlich ein in vertikal angeordneten schlauch- bzw. rohrförmigen Behältern 5ρ6 untergebrachte Latent-Wärmespeicher-Masse 7 z.B. Glaubersalz mit geeigneten als Kristallisationskerne dienenden Zusätzen enthalten, die bei einer bestimmten Temperatur von z.B. zwischen 32 und 33 ⁰C vom festen in den flüssigen Aggregatzustand bzw_o umgekehrt übergeht und dabei eine vielfach größere Wärmemenge aufnimmt bzw» wieder abgibt als Wasser bei einer gleichen Temperatur-Änderung. Die Behälter für die Latent-Speicher-Masse 7 können dabei vorteilhaft aus verhältnismäßig dünnwandigen und kleine Einzelquerschnitte aufweisenden Kunststoff-Schläuchen 5 oder aus Rohren 6 eines gut wärmeleitenden Metalls, z.B„ Kupfer,, bestehen. Zur weiteren Verbesserung des Wärmeaustausches zwischen der Ubertragungs-Flüssigkeit 4· und der Latent-Wärme=Speicher=Masse 7 werden der letzteren zw -ckmäßig Bestandteile eines gut wärmeleitenden Metalls mit möglichst großer Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Volumen vorzugsweise · in Form vonKupfer=,, Messing- o.dergl. Spänen beigemengt. Zum Einleiten der Wärme in den erfindungsgemäßen Speicher und zum Wiederentnehmen in Form von erwärmtem Brauchwasser bzw. für Heizzwecke sind in dessen Teilräumen 1_p2„3 zwei getrennte im Gegenstrom durchflossene Systeme von hintereinander geschalteten Rohrschlangen 9 _P 9'_P9" und 10, 10',10" angeordnet. Die Rohrschlangen für die Wärmeeinleitung 9_Ρ9'ρ9" liegen dabei jeweils im unteren Teil der Behälter 1_P2_P3 und werden von einam aus einer beliebigen Wärmequelle kommenden flüssigen übertragungsmittel in der Reihenfolge 1_P2_P3 durchflossen. Die zur Wärmeentnahme dienenden Rohrschlangen 10,10',10" werden am letzten Teilspeicher 3 beginnend in der umgekehrten Reihenfolge 3»2,1 durchflossen_P so daß der lediglich ein ständig flüssig bleibendes Wärmeübertragungsmittel enthaltende Teil-Speicher 1 am stärksten

■ •rw^;innL und d.iduroh ana in den T<"> Ll-fip^ iohorn 3 und 2 bereits vor,;_t- w^;i t-fflf ι· Mrrtui'hwaiirior mil", dor hüchtmöglj clien Temperatur en tnommeri wird. Durch Aufbringen einer Deckschicht 8 aus einem Gemisch von Paraffin und Vaseline auf die Behälterfüllungen ist < schließlich gelungen jedes Verdunsten von Feuchtigkeit aus den oben offenen und daher für den Einbau der Wärmetauscher-Rohrschlangen und der Behälter 5,6 für die Latent-Speichermasse gut zugänglichen Teilräumen zu verhindern., was für den praktischen Betrieb von z.B. in den Keller-Räumen eines Gebäudes untergebrachten Wärmespeichern von großer Wichtigkeit ist. Die Deckschicht 8 aus einem erst bei einer höheren Temperatur seinen Aggregatzustand wechselnden dabei aber immer eine gewisse Elastizität aufweisenden Material vergrößert einmal die Kapazit^;if, f ] ■ · .ι Γι p." 1 .i'hof'a „ vorbncisort gleichzeitig die Wärmeisolierung, erhühi. «lic Holm 1 ter-wioherhoi t bei Volumenänderung infolge der Temperatur-Schwankungen und erleichtert die Zugänglichkeit zu den Speicher-Behältern z.B. bei einenr Uberholungsvorgang an de/. Wärmetauscher-Rohrschlangen nach ei.:er längeren Betriebdauer. Um dem Speicher eine möglichst große Menge von erwärmtem Brauchwasser in kurzer Zeit entnehmen zu können liegt es schließlich im Rahmen der Erfindung, die Rohrschlange 1O im Teilspeicher 1 mit einem vergrößerten Volumen, d.h. mit einem größeren Querschnitt und/oder größerer Länge als die üorigen Rohrschlangen auszuführen.

7321 Börtlingen, den 6.7.81
Vi/s.

BAD ORIGINAL

Claims (1)

1. ^ff|.nmelder; Anton Reißmüller,, ?3äÖeiföpraiagsh«JsT5®nlia.usen und ■^;,"-f * ■·. Dipl.Ing. Franz Vili'ing'er _p ^32^ BörEliügen.

   f Ansprüche

   Latent-Wärma-Speicher mit einer Füllung» die zu einem Teil is "einem flüssigen Wärmeübertragung^, und Speicher-Mittel ,vorzugsweise in Form von Wasser gegebenenfalls mit Zusatz eines,Gefrierschutzmittels und. zum anderen Teil aus einer Late^nt-Speieher-Masse b.estehtj die bei Temperatur-Veränderung , .etwa zwischen 30 und 70-°ö eine Umwandlung vom festen in flüssigen ■Aggregatzustand und umgekehrt erfährtp' dadurch gekennzeichnet ρ daß dar Speieher in mindestens zwei Teilräume (1,2,3) unterteilt^ ist,, von. denen wenigstens ein .... Teilraum (1) lediglich ein- ständig flüssig bleibendes über= ._tragungs- „und Speicher-Mittel (4) und die weiteren Teilräume

   (2,3) zusätzlich die vorzugsweise in schlauch·= bzw, rohrförmigen /γ Behältern (5,6) untergebrachte Latent-Speicher-Masse (7) ;, enthalten»

   2. Latent-Wärme-Speieher nach Anspruch 1_P dadurch gekennzeichnet „ . daß da© Latentspeichermasse

   , Bestandteile eines gut wärmeleitenden Metalls mit möglichst großer Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Volumen z=B„ in Form ,,"von Kupfer-, Messing- Opdergl» Blechen eder Spänen aufweist,

   3ο Latent-Wärme-Speicher indbesondate nach Anspruch 1/ d a d u r c h g e■ k β η η ζ θ i ohne t" _ρ daß die Speicher-Füllung mit einer Deckschicht (S) aus einem Material mit geringerem spezifischen Gewicht und einem höheren Schmelzpunkt als die Haupt-Speicher-Massa versahen ist»

   U₀ La t en t »War nie* Speicher! nach Anspruch 3p dadurch \g e k e η η a 'e i c h. n ■■& t „ daß die Deckschicht (8) 'aus einem Gemisch von Paraffin und Vaseline besteht·„

   5» Latent-WKrme^Spsicher iaach Anspruch Ί oder folgenden^ d a d u r. c

   h ' g e k e η γι ζ e i α h n-e t _p daß dieser a^-us

   einer Batterie von Einzelftfhältern vorzugsweise in Ferm von ¹ oben offener Fässern o.d@rg^_lO besteht_p die mit schrauben-• f örmigen, voiiaugsweise aus Kupier bestehenden im Gegenstrom

   . . '; ( ■ BAD ORIGINAL

   hintereinander geschalteten getrennten Rohrschlangen (9 »'9 ' »9" f. bzw. 10,10',1O¹¹) zum Durchleiten einer v©n einer beliebigen ,. Wärmequelle erwärmten Ubertragungsflüasigkeit im unteren Tail _t der Behälter bzw» zum Entnehmen von'^; erwärrateia Wasser im oberen Teil der Behälter versehen sind, i "■;

   6. Latent-Wärme-Speicher nach Anspruch 5, d a;d u r c h ,<;, gekennzeichnet ,. daß die zum Entnehmen von

   orwnrmtem Wasser dienende Rohrschlange (.10) in'.dem nur mit ·;\_: einem flüssigen Wärraeübertragungsmitt.sl gefüllten Teilspeicher,·.

   (1) einen größeren Rohrquerschnitt und/ßder eine größere :..·"

   Länge als die ihr vorgeschalteten Rohrschlangen· (10",10*) ""·-;'

   in den anderen Behälter-Teil'en aufweist. >·

   7321 Börtlingen, den 6.7.81
   Vi /a.

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