DE4121462C2 - Hochtemperaturwärmespeichersystem - Google Patents
HochtemperaturwärmespeichersystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Wärmespeichersystem, umfassend
eine Wärmequelle, einen Wärmespeicher, welcher als
Ruths-Speicher ausgebildet ist, wobei ein für den
Ruths-Speicher erforderliches Flüssigkeitsbad eines
Wärmetransportmediums in einem Speichervolumen angeordnet
ist, und eine Wärmesenke, zwischen denen ein
Wärmetransport durch das Wärmetransportmedium erfolgt.
Generell sind aus der DE-OS 24 58 961 Wärmespeichersysteme
bekannt, bei denen von einer Wärmequelle ein
Wärmetransportmedium erhitzt wird, das
Wärmetransportmedium die Wärme zum Wärmespeicher
transportiert, um diesen Wärmespeicher zu laden und die
Wärme zu speichern, und anschließend ein Entladen dadurch
erfolgt, daß das Wärmetransportmedium die Wärme zu der
Wärmesenke transportiert.
Ferner ist es bekannt, Speicher sensibler Wärme mit einge
kapseltem Latentwärmespeichermaterial zu bestücken, um
höhere volumetrische Kapazitäten oder ein besseres Tempe
raturverhalten zu erzielen.
Darüber hinaus ist es ebenfalls bekannt, einen Ruths-
Speicher mit einem gekapselten Latentwärmespeichermaterial
zu bestücken, um ein konstantes Druck- und Temperaturver
halten auf dem niedrigen Niveau der Verbraucher bei
dennoch hoher Lade- und Entladekapazität zu erzielen.
Das Problem bei den aus dem Stand der Technik bekannten
Wärmespeichersystemen und den aus dem Stand der Technik
bekannten Wärmespeichern besteht darin, daß eine befrie
digende Speicherung und Nutzung von Wärme selbst mit Hilfe
der Phasenänderung eines Wärmetransportmediums, insbeson
dere Wasser, in der Nähe seiner kritischen Temperatur mit
den bisher bekannten Speichern nicht sinnvoll möglich ist,
da die Enthalpie-Änderung ΔH und die zugehörige Dichte-
Änderung ΔQ zu klein sind und somit ein sinnvolles Ent
laden und ein sinnvolles Beladen eines derartigen Wärme
speichers in einem Wärmespeichersystem nicht möglich er
scheint.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wärme
speichersystem der gattungsgemäßen Art derart zu ver
bessern, daß eine befriedigende Speicherung und Nutzung
von Wärme durch ein Wärmetransportmedium in der Nähe von
dessen kritischer Temperatur möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Wärmespeichersystem der ein
gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß das Speichervolumen
neben dem Flüssigkeitsbad ein Latentwärmespeichermaterial
umfaßt, daß die Speichertemperatur im Bereich der
kritischen Temperatur des Wärmetransportmediums und unterhalb
derselben liegt, und daß das Wärmespeichersystem
derart betreibbar ist, daß das Flüssigkeitsbad des Wärmetransportmediums
beim Entladen des Wärmespeichersystems
über die Wärmesenke stets das Latentwärmespeichermaterial
im wesentlichen mit Wärmekontakt umgibt.
Die Ausbildung des erfindungsgemäßen Wärmespeichers als
Ruths-Speicher beinhaltet die Tatsache, daß zur Wärmeüber
tragung in der Wärmequelle das Wärmetransportmedium ver
dampft wird und vorzugsweise als überkritischer Dampf dem
Wärmespeicher zugeführt wird, in welchem das Flüssigkeits
bad des Wärmetransportmediums vorliegt, so daß der Dampf
durch Kontakt mit dem Flüssigkeitsbad seine Wärme an
dieses abgibt und das Flüssigkeitsbad seinerseits wiederum
das Latentwärmespeichermaterial erwärmt. Dabei kondensiert
vorzugsweise der Dampf durch den Kontakt mit dem Flüssig
keitsbad ebenfalls zu Flüssigkeit.
Durch das Betreiben des erfindungsgemäßen Wärmespeicher
systems mit Wärmetransportmedium nahe seiner kritischen
Temperatur und das Vorsehen von Latentwärmespeicher
material in dem Wärmespeicher, um dessen Kapazität zu
erhöhen, ist es erforderlich, eine hohe Dampfmenge in den
Wärmespeicher einzuleiten, um diesen mit dem Latentwärme
speichermaterial vollständig zu laden. Andererseits ist es
beim Entladen eines derartigen
Wärmespeichers erforderlich, eine große Dampfmenge aus dem
Wärmespeicher zu entnehmen, um diesen und insbesondere das
Latentwärmespeichermaterial vollständig zu entladen.
Ein derartiges vollständiges Entladen des Latentwärme
speichermaterials erfolgt erfindungsgemäß dergestalt, daß
das Flüssigkeitsbad stets eine derartige Größe aufweist,
daß das Latentwärmespeichermaterial im wesentlichen vom
Flüssigkeitsbad mit Wärmekontakt umgeben ist, so daß das
Latentwärmespeichermaterial vollständig seine Wärme an das
Flüssigkeitsbad abgeben kann und dann aus diesem Flüssig
keitsbad des Wärmetransportmediums das Wärmetransport
medium durch die ständige Wärmezufuhr über das Latentwär
mespeichermaterial verdampft.
Eine Möglichkeit, die vorstehend genannte Bedingung, daß
das Flüssigkeitsbad stets das Latentwärmespeichermaterial
im wesentlichen mit Wärmekontakt umgeben soll, aufrecht zu
erhalten, besteht darin, daß das Wärmespeichersystem einen
den Wärmespeicher und die Wärmesenke umfassenden Entlade
kreislauf aufweist, welcher dampfförmiges Wärmetransport
medium von dem Wärmespeicher zu der Wärmesenke führt und
in der Wärmesenke kondensiertes Wärmetransportmedium in
flüssiger Form zu dem Wärmespeicher zurückführt sowie in
das Flüssigkeitsbad desselben einleitet. Dadurch wird die
Möglichkeit geschaffen, daß eine weit größere Menge Dampf
den Entladekreislauf durchströmen kann als durch einfaches
Verdampfen des Flüssigkeitsbades möglich wäre, so daß
einerseits das Flüssigkeitsbad möglichst klein gehalten
werden kann und andererseits keine Beschränkung dahin
gehend besteht, wieviel Dampf durch den Entladekreislauf
strömen muß, um den Wärmespeicher vollständig zu entladen,
denn durch das Zurückführen des kondensierten Wärmetrans
portmediums in den Wärmespeicher wird dieses erneut durch
das Latentwärmespeichermaterial erwärmt und kann somit
erneut verdampfen.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn in dem Entlade
kreislauf eine Umwälzpumpe vorgesehen ist, welche dafür
sorgt, daß insbesondere das kondensierte Wärmetransport
medium von der Wärmesenke zum Wärmespeicher wiederum
zurückgeführt wird.
Zum Beladen des erfindungsgemäßen Wärmespeichersystems
sieht eine vorteilhafte Möglichkeit vor, daß das Wärme
speichersystem einen die Wärmequelle und den Wärmespeicher
umfassenden Beladekreislauf aufweist, welcher flüssiges
Wärmetransportmedium aus dem Flüssigkeitsbad des Wärme
speichers zu der Wärmequelle führt und von der Wärmequelle
verdampftes Wärmetransportmedium in den Wärmespeicher
zurückführt und in dem Flüssigkeitsbad zur Kondensation
bringt. Dadurch wird ebenfalls die Möglichkeit geschaffen,
durch ständiges Zirkulieren des Wärmetransportmediums
zwischen dem Wärmespeicher und der Wärmequelle eine große
Dampfmenge einzusetzen, um den Wärmespeicher vollständig
aufzuladen, da das kondensierte Wärmetransportmedium
ständig wiederum aus dem Wärmespeicher entnommen wird und
zu der Wärmequelle geführt wird, so lange, bis der Wärme
speicher und insbesondere dessen Latentwärmespeicher
material vollständig aufgeladen sind.
Darüber hinaus ist es ebenfalls bei dem Beladekreislauf von
Vorteil, wenn dieser eine Ladepumpe aufweist.
Eine weitere Möglichkeit, ein erfindungsgemäßes Wärmespei
chersystem so auszubilden, wie eingangs im Zusammenhang
mit der Erfindung dargelegt, besteht darin, daß dem Wärme
speicher ein Zusatztank für flüssiges und auf der Spei
chertemperatur gehaltenes Wärmetransportmedium zugeordnet
ist und daß beim Entladen des Wärmespeichers eine Zufuhr
von flüssigem Wärmetransportmedium aus dem Zusatztank in
das Flüssigkeitsbad erfolgt, so daß dieses beim Entladen
stets das Latentwärmespeichermaterial im wesentlichen mit
Wärmekontakt umgibt.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn zwischen dem Zu
satztank und dem Wärmespeicher eine Zusatzpumpe vorgesehen
ist, um dem Flüssigkeitsbad flüssiges Wärmetransportmedium
aus dem Flüssigkeitstank zuzuführen. Vorteilhafterweise
ist diese Zusatzpumpe durch eine Steuerung gesteuert,
welche das Flüssigkeitsbad in dem Wärmespeicher überwacht.
Um ein derart ausgebildetes Wärmespeichersystem beladen zu
können, ist vorgesehen, daß der Zusatztank beim Beladen
des Wärmespeichers mit flüssigem Wärmetransportmedium bei
der Speichertemperatur Ts befüllbar ist.
Es wäre prinzipiell denkbar, den Zusatztank direkt zu be
füllen und dann durch eine Zirkulation zwischen dem Zu
satztank und dem Flüssigkeitsbad eine Übertragung von
Wärme auf das Latentwärmespeichermaterial zu erreichen.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das flüssige
kondensierte Wärmetransportmedium von dem Wärmespeicher in
den Zusatztank einleitbar ist, das heißt, wenn in diesem
Fall das dampfförmige Wärmetransportmedium, das von der
Wärmequelle kommt, zunächst in den Wärmespeicher einge
leitet wird, dort seine Wärme an das Flüssigkeitsbad und
das Latentwärmespeichermaterial abgibt und dann das kon
densierte Wärmetransportmedium insoweit, als es nicht mehr
vom Wärmespeicher aufgenommen werden kann, in den Zusatz
tank eingeleitet wird.
Da bei einem entsprechend den vorstehend genannten Merk
malen ausgebildeten Wärmespeichersystem weder beim Beladen
noch beim Entladen eine Zirkulation des Wärmetransport
mediums durch den Wärmespeicher erfolgt, ist vorzugsweise
vorgesehen, daß der Wärmequelle beim Beladen kondensiertes
Wärmetransportmedium aus einem Puffertank zuführbar ist
und daß über eine Beladeleitung von der Wärmequelle ver
dampftes Wärmetransportmedium in den Wärmespeicher zur
Kondensation einleitbar ist.
Das Entladen eines derartigen Wärmespeichersystems erfolgt
so, daß eine Entladeleitung vorgesehen ist, die von dem
Wärmespeicher zu der Wärmesenke führt und daß in der Ent
ladeleitung beim Entladen im Wärmespeicher verdampftes
Wärmetransportmedium zur Wärmesenke transportierbar ist
und durch Kondensation in der Wärmesenke Wärme abgibt.
Eine Abfuhr des kondensierten Wärmetransportmediums er
folgt derart, daß zwischen der Wärmesenke und der
Wärmequelle eine Kondensatleitung vorgesehen ist, in
welcher kondensiertes Wärmetransportmedium von der Wärme
senke zur Wärmequelle transportierbar ist.
Da das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel des Wärmespei
chersystems vorzugsweise als geschlossenes System ausge
bildet sein soll und eine Zwischenspeicherung von Wärme in
dem Wärmespeicher erfolgen soll sowie ein Entladen auch
dann möglich sein soll, wenn gleichzeitig bei der Wärme
quelle keine Wärmezufuhr erfolgt, ist es von Vorteil, wenn
in der Kondensatleitung der Pufferspeicher für konden
siertes Wärmetransportmedium vorgesehen ist, so daß in dem
Pufferspeicher eine Zwischenspeicherung des kondensierten
Wärmetransportmediums erfolgt, so lange, bis das Wärme
transportmedium wieder aus dem Pufferspeicher entnommen
wird, um in der Wärmequelle verdampft zu werden.
Um den Fluß des kondensierten Wärmetransportmediums in der
Kondensatleitung sicherzustellen, ist vorteilhafterweise
in der Kondensatleitung eine Pumpe vorgesehen.
Eine weitere vorteilhafte alternative Realisierung der
erfindungsgemäßen eingangs genannten Voraussetzungen für
ein erfindungsgemäßes Wärmespeichersystem sieht vor, daß
der Wärmespeicher ein zusätzliches Speichervolumen für
flüssiges Wärmetransportmedium aufweist, in welches das
flüssige Wärmetransportmedium dann eintritt, wenn beim
Beladen das Latentwärmespeichermaterial von dem Flüssig
keitsbad im wesentlichen mit Wärmekontakt umgeben ist, und
daß beim Entladen maximal so viel des flüssigen Wärme
transportmediums im Wärmespeicher verdampfbar ist, daß das
zusätzliche Speichervolumen geleert ist, jedoch das
Flüssigkeitsbad stets das Latentwärmespeichermaterial noch
im wesentlichen mit Wärmekontakt umgibt.
Vorzugsweise sind bei einer derartigen Anordnung ein
Grundvolumen vorgesehen, in welchem das Latentwärmespei
chermaterial von dem Flüssigkeitsbad mit Wärmekontakt um
geben ist und über diesem Grundvolumen das zusätzliche
Speichervolumen, welches je nach Zustand des Wärmespei
chers mehr oder weniger von dem Flüssigkeitsbad in An
spruch genommen ist.
Insbesondere ist bei einer derartigen Konzeption eines
erfindungsgemäßen Wärmespeichersystems vorgesehen, daß der
Wärmequelle kondensiertes Wärmetransportmedium aus einem
Pufferspeicher zuführbar ist und daß von der Wärmequelle
verdampftes Wärmetransportmedium mittels einer Belade
leitung in das Flüssigkeitsbad des Wärmespeichers einleit
bar ist.
Darüber hinaus ist vorteilhafterweise eine Entladeleitung
vorgesehen, mit welcher dampfförmiges Wärmetransportmedium
aus dem Speichervolumen der Wärmesenke zuführbar ist.
Um einen Rückfluß des in der Wärmesenke kondensierten
Wärmetransportmediums zu gewährleisten, ist vorteilhafter
weise zwischen der Wärmesenke und der Wärmequelle eine
Kondensatleitung vorgesehen, mit welcher das in der Wärme
senke kondensierte Wärmetransportmedium der Wärmequelle
zuführbar ist.
Da in der Regel in der Wärmequelle zu einem anderen Zeit
punkt eine Erhitzung des Wärmetransportmediums erfolgt als
in der Wärmesenke eine Kondensation des Wärmetransport
mediums, ist vorteilhafterweise in der Kondensatleitung
ein Pufferspeicher vorgesehen, in welchem das in der
Wärmesenke kondensierte Wärmetransportmedium
zwischengespeichert wird, so daß dieses später wiederum
über eine Kondensatzuleitung der Wärmequelle zuführbar ist.
Um den Fluß des kondensierten Wärmetransportmediums in der
Kondensatleitung sicherzustellen, ist vorteilhafterweise
in der Kondensatleitung eine Pumpe vorgesehen.
Bei allen erfindungsgemäßen Wärmespeichersystemen ist es
ferner von Vorteil, wenn zwischen der Beladeleitung und
der Entladeleitung eine Verbindungsleitung vorgesehen ist,
so daß die Möglichkeit besteht, verdampftes Wärmetrans
portmedium von der Wärmequelle direkt zur Wärmesenke unter
Umgehung des Wärmespeichers zu leiten, für den Fall, daß
eine direkte Kopplung zwischen der Wärmequelle und der
Wärmesenke erreicht werden soll, und nur in den Fällen, in
denen eine Zwischenspeicherung erforderlich ist, das
Wärmetransportmedium im Wärmespeicher zu speichern.
Besonders vorteilhaft ist es bei dem erfindungsgemäßen
Wärmespeichersystem, wenn das Wärmetransportmedium Wasser
ist, das auf einer Temperatur nahe seiner kritischen Tem
peratur im Wärmespeicher gespeichert wird.
Als Wärmequelle dienen vorzugsweise Solaranlagen, bei
welchen mit direkter Solarstrahlung das Wärmetransport
medium, insbesondere das Wasser, erhitzt wird und als Wär
mesenke ist beispielsweise der Einsatz eines Wärme
tauschers, einer Dampfturbine oder jeglicher anderer Wär
mekraftmaschine denkbar. Es ist aber auch denkbar, als
Wärmesenke direkt Heizeinrichtungen für Gebäude einzu
setzen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne
rischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausfüh
rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmespei
chersystems;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Aus
führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärme
speichersystems;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines dritten Aus
führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärme
speichersystems;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines vierten Aus
führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärme
speichersystems und
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines fünften Aus
führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärme
speichersystems.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Wärmespeichersystems, dargestellt in Fig. 1, umfaßt einen
mit 10 bezeichneten Wärmespeicher, welcher als Dampf
hybridspeicher ausgebildet ist.
Dieser Wärmespeicher 10 weist einen Speicherbehälter 12
auf, der seinerseits ein Speichervolumen 14 begrenzt. In
diesem Speichervolumen 14 ist gekapseltes
Latentwärmespeichermaterial 16 von einem Wärmetransport
medium umströmbar angeordnet. Das Latentwärmespeicher
material liegt vorzugsweise in Form von Pellets vor, wobei
eine chemische Substanz für das Latentwärmespeichermate
rial entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall zu wählen
ist.
Vorteilhafte Substanzen für Latentwärmespeichermaterialien
für einen derartigen Wärmespeicher 10 und die folgenden
chemischen Formeln sind aus der folgenden Tabelle zu ent
nehmen:
Da der erfindungsgemäße Wärmespeicher 10 als Ruths-Spei
cher ausgebildet ist, ist das Wärmetransportmedium so ge
wählt, daß es in dem Wärmespeicher 10 in Form eines Flüs
sigkeitsbades 18 kondensiert, wobei ein Flüssigkeits
spiegel 20 des Flüssigkeitsbades 18 in dem Speicherbe
hälter 12 variieren kann.
Beispiele eines Ruths-Speichers, kombiniert mit einem
Latent-Wärmespeichermaterial, sind in der Zeitschrift
BWK Bd. 39 (1987) Nr. 12 - Dezember offenbart. Auf die
zitierten Ausführungen wird hiermit ausdrücklich Bezug
genommen.
Auf dem Speicherbehälter 12 sitzt ein Dampfdom 22, in
welchen hinein das flüssige Wärmetransportmedium aus dem
Flüssigkeitsbad 18 beim Entladen verdampft.
Zum Entladen des geladenen Wärmespeichers 10 ist ein als
Ganzes mit 24 bezeichneter Entladekreislauf vorgesehen,
welcher eine von dem Dampfdom 22, insbesondere dessen
höchster Stelle, wegführende Entladeleitung 26, eine mit
der Entladeleitung 26 verbundene Wärmesenke 28 sowie eine
von der Wärmesenke 28 zum Wärmespeicher 10 führende Kon
densatrückleitung 30 aufweist, wobei in der Kondensatrück
leitung eine Entladepumpe 32 und ein Entladeventil 34 auf
einander folgend angeordnet sind.
Die Kondensatrückleitung 30 führt dabei wiederum in den
Speicherbehälter 12 und mündet vorzugsweise in einem
Bodenbereich desselben.
Beim Entladen des erfindungsgemäßen Wärmespeichers 10 wird
somit durch Öffnen des Entladeventils 34 und Arbeiten der
Entladepumpe 32 in der Kondensatrückleitung der Druck in
der Entladeleitung 26 erniedrigt, so daß aus dem Flüssig
keitsbad 18 Wärmetransportmedium verdampft und in Dampf
form in den Dampfdom 22 einströmt und von diesem dann in
die Entladeleitung 26 eintritt, welche das dampfförmige
Wärmetransportmedium zur Wärmesenke 28 führt, in welcher
eine Kondensation dieses Wärmetransportmediums erfolgt.
Dieses kondensierte Wärmetransportmedium wird nun wiederum
über die Kondensatrückleitung 30 von der Entladepumpe 32
in den Wärmespeicher 10 gefördert und dem Flüssigkeitsbad
18 zugeführt, in welchem es aus dem Flüssigkeitsbad 18 und
auch aus dem Latentwärmespeichermaterial 16 wiederum Wärme
aufnehmen kann.
Durch die Kondensatrückleitung 30 ist somit sicherge
stellt, daß der Flüssigkeitsspiegel 20 beim Entladen des
Wärmespeichers 10 stets auf einem Niveau bleibt, das so
hoch ist, daß das Latentwärmespeichermaterial 16 stets vom
Flüssigkeitsbad 18 im wesentlichen mit Wärmekontakt um
geben ist und somit während des gesamten Entladens das
Latentwärmespeichermaterial 16 die gespeicherte Wärme an
das Flüssigkeitsbad 18 abgeben kann, von welchem ausgehend
dann das Wärmetransportmedium verdampft. Darüber hinaus
umfaßt das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Wärmespeichersystems gemäß Fig. 1 noch einen als Ganzes
mit 40 bezeichneten Beladekreislauf, welcher eine von
einer Wärmequelle 42 zu dem Speichertank 12 führende Be
ladeleitung 44 aufweist, in welcher ein Kondensatab
scheider 46 angeordnet ist.
Ferner umfaßt der Beladekreislauf 40 eine insbesondere von
einem Bodenbereich des Speicherbehälters wegführende
Flüssigkeitszuleitung 48, welche in die Wärmequelle 42
mündet.
In dieser Flüssigkeitszuleitung 48 sind noch zusätzlich
ein Ladeventil 50 und eine Ladepumpe 52 angeordnet.
Um sich in dem Kondensatabscheider 46 ansammelndes konden
siertes Wärmetransportmedium in den Beladekreislauf 40
zurückzuführen, führt von dem Kondensatabscheider 46
eine Ausgleichsleitung 54 zu der Flüssigkeitszuleitung 48
und mündet in diese vorzugsweise zwischen dem Ladeventil
50 und der Ladepumpe 52.
Ein Beladen des erfindungsgemäßen Wärmespeichers 10
erfolgt nun so, daß über die Flüssigkeitszuleitung 48
kondensiertes Wärmetransportmedium aus dem Flüssigkeitsbad
18 der Wärmequelle 42 zugeführt wird, wobei das Ladeventil
50 geöffnet ist und die Ladepumpe 52 arbeitet.
In der Wärmequelle wird das Wärmetransportmedium verdampft
und tritt dampfförmig in die Beladeleitung 44 ein.
Lediglich um noch in dem Dampf der Beladeleitung 44 ent
haltenes Kondensat abzuscheiden und dieses nicht in den
Wärmespeicher 10 einzuführen, ist der Kondensatabscheider
46 vorgesehen. Er ist grundsätzlich für die erfindungsge
mäße Funktion der Anlage nicht erforderlich. Die Entlade
leitung 26, 126 kann in gleicher Weise vor der Wärmesenke
einen Kondensatabscheider enthalten, der jedoch ebenfalls
nicht unbedingt notwendig, aber zum Beispiel bei Einsatz
einer Turbine als Wärmesenke zu empfehlen ist.
Nach Durchströmen des Kondensatabscheiders 46 wird das
dampfförmige Wärmetransportmedium durch die Beladeleitung
44 in den erfindungsgemäßen Wärmespeicher 10, vorzugsweise
in einen unteren Bereich des Speichers 12 desselben, ein
geleitet.
Das dampfförmige Wärmetransportmedium durchströmt dabei
das Flüssigkeitsbad 18 und kondensiert durch Kontakt mit
dem Flüssigkeitsbad 18 aus, wobei das dampfförmige
Wärmetransportmedium seine Wärme an das Flüssigkeitsbad 18
und auch an das Latentwärmespeichermaterial 16 abgibt.
Der erfindungsgemäße Wärmespeicher 10 wird in dem erfin
dungsgemäßen Wärmespeichersystem dabei so betrieben, daß
die Speichertemperatur Ts im Bereich der kritischen Tempe
ratur Tk des Wärmetransportmediums, jedoch unterhalb der
selben liegt, so daß stets eine Kondensation des dampfför
migen Wärmetransportmediums erfolgt.
Dadurch, daß die Kondensationswärme des Wärmetransport
mediums, gemessen an der Schmelzwärme des Latentwärmespei
chermaterials, sehr klein ist, ist zum Laden des erfin
dungsgemäßen Wärmespeichers 10 ein Vielfaches der Dampf
menge erforderlich, die in kondensierter Form in dem
Flüssigkeitsbad 18 im Speicherbehälter 12 vorliegt. Der
erfindungsgemäße Beladekreislauf 40 ermöglicht dabei
jedoch eine Vielzahl von Durchläufen der gleichen Menge
des kondensierten Wärmetransportmediums durch den Belade
kreislauf, so daß dadurch die Wärmespeicherkapazität des
erfindungsgemäßen Wärmespeichers 10 mit dem Latentwärme
speichermaterial 16 voll ausschöpfbar ist.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsge
mäßen Wärmespeichersystem, dargestellt in Fig. 2, sind
diejenigen Teile, die mit denen des ersten Ausführungsbei
spiels gemäß Fig. 1 identisch sind, mit denselben Bezugs
zeichen versehen. Bezüglich deren Beschreibung wird daher
ebenfalls auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbei
spiel Bezug genommen.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Kon
densatrückleitung 30 nicht direkt in den
Speicherbehälter 12 geführt und die Flüssigkeitszuleitung
48 führt nicht direkt von diesem weg, sondern beide sind
zu einem Dreiwegeventil 60 geführt, von welchem zusätzlich
noch eine Stichleitung 62 zu dem Speicherbehälter 12 führt
und in diesem in einen Bodenbereich mündet. Damit ist je
nach Stellung des Dreiwegeventils 60 entweder ein Laden
oder ein Beladen des Wärmespeichers 10 über den Entlade
kreislauf 24 bzw. den Beladekreislauf 40 möglich oder es
ist auch möglich, sowohl zu entladen als auch gleichzeitig
zu beladen, wobei hierzu das Dreiwegeventil 60 ent
sprechend einzustellen ist.
Darüber hinaus entfällt durch Vorsehen des Dreiwegeventils
60 das Entladeventil 34 in der Kondensatrückleitung.
Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Wärmespeichersystems, dargestellt in Fig. 3, ist insoweit
als es mit dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
identische Teile aufweist, mit denselben Bezugszeichen
versehen, so daß im Hinblick auf die Beschreibung dieser
Teile auch auf die Ausführungen zum ersten und zweiten
Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.
Im Gegensatz zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
sind die Entladeleitung 26 und die Beladeleitung 44 über
eine Verbindungsleitung 70 miteinander verbindbar, wobei
in der Beladeleitung ein Dreiwegeventil 72 vorgesehen ist,
von welchem die Verbindungsleitung 70 wegführt, die dann
ihrerseits in die Entladeleitung 26 nach einem in dieser
auf den Dampfdom 22 folgend angeordneten Entladeventil 74
einmündet.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Wärmespeichersystems ist somit durch entsprechende
Stellung des Dreiwegeventils 72 die Möglichkeit ge
schaffen, direkt in der Wärmequelle 42 verdampftes Wärme
transportmedium am Wärmespeicher 10 vorbei in die Entlade
leitung 26 einzuführen, wobei in diesem Fall das Entlade
ventil 74 geschlossen ist, so daß das Wärmeübertragungs
medium von der Entladeleitung 26 der Wärmesenke 28 un
mittelbar zugeführt und dort kondensiert wird, wobei eine
Rückleitung des kondensierten Wärmetransportmediums durch
die Entladepumpe 32 über die Kondensatrückleitung 30 und
durch das Dreiwegeventil 60 hindurch in die Flüssigkeits
zuleitung 48 erfolgt, in welcher die Ladepumpe 52 für die
Zufuhr des kondensierten Wärmetransportmediums in die
Wärmequelle 42 sorgt, wobei in letzterer anschließend das
flüssige Wärmetransportmedium wiederum verdampft wird.
Lediglich dann, wenn eine Speicherung der Wärmeenergie
erfolgen soll, wird das Dreiwegeventil 72 umgeschaltet, so
daß die Beladeleitung 44, wie beim ersten und zweiten Aus
führungsbeispiel, das dampfförmige Wärmetransportmedium in
den Wärmespeicher 10 einleitet, von welchem aus zu einem
späteren Zeitpunkt dann eine Entnahme der Wärme bei ge
öffnetem Entladeventil 74 erfolgt. Das Be- und Entladen
des Wärmespeichers 10 erfolgt dabei in der Weise wie
bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben.
Ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Wärmespeichersystems, dargestellt in Fig. 4, umfaßt einen
Wärmespeicher 10, der in gleicher Weise ausgebildet ist
wie der Wärmespeicher 10 bei den vorstehend beschriebenen
drei Ausführungsbeispielen.
Darüber hinaus sind auch die übrigen Teile, insoweit als
sie mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch
sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bezüglich
deren Beschreibung wird daher auf die vorstehenden Ausfüh
rungen zu den ersten Ausführungsbeispielen verwiesen.
Im Gegensatz zu den ersten drei Ausführungsbeispielen ist
jedoch weder der Entladekreislauf 24 vorgesehen, noch der
Beladekreislauf 40.
Vielmehr führt die Entladeleitung 26 zu der Wärmesenke 28
und von dieser führt eine Kondensatleitung 80 zu einem
Puffertank 82 und vom Puffertank 82 eine Kondensatzu
leitung 84 zu der Wärmequelle 42, wobei in der Kondensat
leitung 80 eine erste Kondensatpumpe 86 vorgesehen ist,
mit welcher das in der Wärmesenke 28 entstehende Kondensat
in den Puffertank 82 gepumpt wird. Ferner ist in der Kon
densatleitung 84 nach dem Puffertank 82 ein Zuleitungs
ventil 88 vorgesehen und darauf folgend eine zweite Konden
satpumpe 90, mit welcher Kondensat aus dem Puffertank 82
bei geöffnetem Zuleitungsventil 88 in die Wärmequelle 42
gepumpt wird.
Von der Wärmequelle 42 führt die Beladeleitung 44, welche
wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
den Kondensatabscheider 46 aufweist, zu dem Speicherbe
hälter 12 des Wärmespeichers 10, von dessen Dampfdom 22 in
gleicher Weise wie bei den ersten Ausführungsbeispielen
die bereits beschriebene Entladeleitung 26 wegführt.
Da im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen drei Aus
führungsbeispielen beim vierten Ausführungsbeispiel ein
Kreislauf des Wärmetransportmediums weder beim Beladen
noch beim Entladen erfolgt, ist das gesamte durch die
Beladeleitung 44 strömende Wärmetransportmedium als kon
densiertes Wärmetransportmedium zu speichern. Hierzu ist
dem Wärmespeicher 10 ein Zusatztank 92 zugeordnet, welcher
über eine Fülleitung 94 und eine Rückführleitung 96 mit
dem Speicherbehälter 12 verbunden ist.
Die Fülleitung 94 mündet dabei in einen oberen Bereich des
Speicherbehälters 12, so daß dann, wenn der Flüssigkeits
spiegel 20 des Flüssigkeitsbades 18 das höchstzulässige
Niveau im Speicherbehälter 12 übersteigt, das kondensierte
Wärmetransportmedium über die Fülleitung 94 in den Zusatz
tank 92 fließt, so lange bis der Zusatztank 92 gefüllt ist.
Beim Beladen des Wärmespeichers 10 wird daher so vorge
gangen, daß nach Öffnen des Zuleitungsventils 88 und Ein
schalten der zweiten Kondensatpumpe 90 kondensiertes
Wärmetransportmedium aus dem Puffertank 82 in die Wärme
quelle 42 gepumpt wird, dort verdampft und als dampf
förmiges Wärmetransportmedium die Beladeleitung 44 durch
strömt, dabei in den Speicherbehälter 12 eintritt und
durch Kontakt mit dem Flüssigkeitsbad 18 die Wärme an das
Flüssigkeitsbad 18 und über dieses an das Latentwärmespei
chermaterial 16 abgibt. Dabei kondensiert das dampfförmige
Wärmetransportmedium wiederum zu flüssigem Wärmetransport
medium, so daß der Flüssigkeitsspiegel 20 in dem Speicher
behälter 12 ansteigt.
Um nun das nicht mehr im Speicherbehälter 12 speicherbare
kondensierte Wärmetransportmedium aufzufangen, ist die
Fülleitung 94 mit dem Zusatztank 92 vorgesehen, wobei der
Zusatztank 92 so dimensioniert ist, daß er dann gefüllt
ist, wenn eine derartige Menge von Wärmetransportmedium
den Speicherbehälter 12 durchströmt hat, die ausreichend
ist, um das Latentwärmespeichermaterial 16 vollständig
aufzuladen.
Das Entladen des Wärmespeichers erfolgt, genau wie beim
ersten Ausführungsbeispiel, dadurch, daß eine Druckernie
drigung erfolgt, und aus dem Flüssigkeitsbad 18 Wärme
transportmedium verdampft und über den Dampfdom 22 in die
Entladeleitung 26 eintritt. Hierbei sinkt nun der Flüssig
keitsspiegel 20 im Speicherbehälter 12 ab.
Um zu verhindern, daß das Flüssigkeitsbad 18 nicht mehr
das Latentwärmespeichermaterial im wesentlichen mit Wärme
kontakt umgibt und somit eine Situation entsteht, bei der
das Latentwärmespeichermaterial die gespeicherte Wärme
nicht mehr in ausreichendem Umfang abgeben kann, ist eine
Steuerung 100 vorgesehen, welche mittels eines Sensors 102
das Absinken des Flüssigkeitsspiegels 20 detektiert und
eine Zusatzpumpe 104 so ansteuert, daß diese Zusatzpumpe
104, die in der Rückführleitung 96 angeordnet ist, aus
reichend kondensiertes Wärmetransportmedium von dem Zu
satztank 92 in den Speicherbehälter 12 pumpt, um den
Flüssigkeitsspiegel 20 auf einer derartigen Höhe zu
halten, daß das Latentwärmespeichermaterial ständig im
wesentlichen mit Wärmekontakt von dem Flüssigkeitsbad
umgeben ist. Das in der Wärmesenke 28 kondensierte Wärme
transportmedium wird dann von der Kondensatpumpe 86 über
die Kondensatleitung 80 in den Puffertank 82 gepumpt, der
dabei wieder aufgefüllt ist.
Ein Entleeren des Wärmespeichers 10 ist so lange möglich,
bis der Zusatztank 92 leergepumpt ist und das Flüssig
keitsbad 18 nach wie vor das Latentwärmespeichermaterial
im wesentlichen mit Wärmekontakt vollständig umgibt.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 kann auch so abgewandelt
werden, daß der Puffertank 82 und der Zusatztank 92 iden
tisch sind und in diesen einen Tank die vier Leitungen
münden, die in den Puffertank 82 und den Zusatztank 92
münden.
Bei einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig.
5, ist ein Wärmespeicher 110 vorgesehen, welcher mit dem
Wärmespeicher 10 der ersten vier Ausführungsbeispiele
nicht mehr identisch ist.
Dieser Wärmespeicher 110 umfaßt einen Speichertank 112, in
welchem das Latentwärmespeichermaterial 16 angeordnet ist,
wobei das Latentwärmespeichermaterial 16 und ein dieses
umgebendes Bad von flüssigem Wärmetransportmedium in einem
Grundvolumen 114 des Speichertanks angeordnet sind.
Zusätzlich zum Grundvolumen 114 umfaßt der Speichertank
112 ein zusätzliches Speichervolumen 116, welches vorzugs
weise über dem Grundvolumen 114 liegt.
Ein sich im Speichertank 112 ausbildendes Flüssigkeitsbad
118 aus kondensiertem Wärmetransportmedium weist daher
einen Flüssigkeitsspiegel auf, welcher mindestens über dem
Grundvolumen 114 und vorzugsweise in dem zusätzlichen
Speichervolumen 116 liegt, wobei der Flüssigkeitsspiegel
120 maximal auf der höchsten Füllhöhe des zusätzlichen
Speichervolumens 116 liegt.
Über dem Speichertank 112 erhebt sich ein Dampfdom 122,
von welchem eine Entladeleitung 126 wegführt, die in der
Wärmesenke 28 mündet, von welcher wiederum ausgehend die
Kondensatleitung 80 mit der ersten Kondensatpumpe 86 in
dem Puffertank 82 führt. Von diesem führt dann wiederum
die Kondensatzuleitung 84 mit der zweiten Kondensatpumpe
90 zu der Wärmequelle 42.
Die Kondensatleitung 80, die Kondensatzuleitung 84 sowie
die erste und zweite Kondensatpumpe 86 bzw. 90 sind ent
sprechend dem vierten Ausführungsbeispiel angeordnet und
arbeiten in der im Zusammenhang mit diesem Ausführungsbei
spiel beschriebenen Art und Weise mit dem Puffertank 82
zusammen, um in der Wärmesenke 28 entstandenes konden
siertes Wärmetransportmedium im Puffertank 82 zwischenzu
speichern und von diesem wiederum der Wärmequelle 42 zuzu
führen.
Von der Wärmequelle 42 führt eine Beladeleitung 144, in
welcher ein Dreiwegeventil 146 angeordnet ist, in den
Speicherbehälter 112, wobei die Beladeleitung 144 vorzugs
weise in einem unteren Bereich des Speicherbehälters 112,
vorzugsweise in das Grundvolumen 114, einmündet.
Von dem Dreiwegeventil 146 führt ferner noch eine Verbin
dungsleitung 148 zu der Entladeleitung 126 und mündet in
diese nach einem zwischen der Einmündung der Verbindungs
leitung 148 und dem Dampfdom 122 angeordneten Entlade
ventil 150.
Dieses fünfte Ausführungsbeispiel arbeitet nun so, daß die
zweite Kondensatpumpe 90 aus dem Puffertank 82
kondensiertes Wärmetransportmedium in die Wärmequelle 42
pumpt, das in dieser verdampft wird, der Dampf strömt dann
durch die Beladeleitung 144 in den Speicherbehälter 112
und gibt durch Kontakt mit dem im Grundvolumen 114 vor
handenen kondensierten Wärmetransportmedium seine Wärme an
dieses und das von diesem umgebene Latentwärmespeicher
material 16 ab.
Dabei kondensiert das dampfförmige Wärmetransportmedium in
dem Flüssigkeitsbad 118, so daß der Flüssigkeitsspiegel
120 ständig ansteigt und in zunehmendem Maße beim Beladen
des Wärmespeichers 110 in das zusätzliche Speichervolumen
116 hineinwandert, so lange, bis dieses vollständig von
dem Flüssigkeitsbad 118 ebenfalls aufgefüllt ist.
Das zusätzliche Speichervolumen 116 ist dabei so bemessen,
daß das in diesem speicherbare kondensierte Wärmetrans
portmedium ungefähr der Menge von Wärmetransportmedium
entspricht, die erforderlich ist, um das Latentwärmespei
chermaterial 16 vollständig aufzuladen.
Das Entladen des Wärmespeichers 110 erfolgt durch Ernie
drigung des Drucks beim Öffnen des Entladeventils 150, so
daß aus dem Flüssigkeitsbad 118 Wärmetransportmedium ver
dampft und dieser Dampf durch die Entladeleitung 126 zu
der Wärmesenke 28 strömt, in dieser kondensiert und als
Kondensat durch die erste Kondensatpumpe über die Konden
satleitung in den Puffertank 82 gefördert wird.
Dabei erfolgt das Entladen des erfindungsgemäßen Wärme
speichers 110 so lange bis das zusätzliche Speichervolumen
116 geleert ist und das Flüssigkeitsbad 118
nur noch in dem Grundvolumen 114 vorliegt, in welchem
es das Latentwärmespeichermaterial im wesentlichen mit
Wärmekontakt vollständig umgibt. In diesem Fall steht der
Flüssigkeitsspiegel 120 ungefähr an der Grenzlinie
zwischen dem Grundvolumen 114 und dem zusätzlichen Spei
chervolumen 116.
Bei einem erneuten Beladen dieses Speichers steigt dann
wiederum das Flüssigkeitsbad 118 - wie bereits be
schrieben - an und füllt in zunehmendem Maße das zusätz
liche Speichervolumen 116 auf.
Um zu verhindern, daß das Flüssigkeitsbad 118 nicht mehr
das Grundvolumen 114 auffüllt, ist eine Steuerung 160 vor
gesehen, welche über einen Sensor 162 den Stand des Flüs
sigkeitsspiegels 120 detektiert und dann, wenn der Flüs
sigkeitsspiegel 120 zwischen dem Grundvolumen 114 und dem
zusätzlichen Speichervolumen 116 steht, das Entladeventil
150 schließt.
Um außerdem auch die Wärmesenke 28 direkt mit Wärme ver
sorgen zu können, kann bei geschlossenem Entladeventil 150
das Dreiwegeventil 146 so umgeschaltet werden, daß das in
der Wärmequelle 42 verdampfte Wärmetransportmedium von der
Beladeleitung 144 über die Verbindungsleitung 148 direkt
in die Entladeleitung 126 unter Umgehung des Wärmespei
chers 110 einströmt, wobei das in der Wärmesenke 28 ent
stehende Kondensat in gleicher Weise wie beim Entladen des
Wärmespeichers 110 durch die erste Kondensatpumpe 86 abge
pumpt wird.
Grundsätzlich ist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 auch
so ausführbar, daß der Tank 82 entfällt und mit dem
Volumen 116 identisch wird, die Leitung 80 nach der Pumpe
86 in Bodennähe des Teilvolumens 114 mündet und die
Leitung 84 mit ihrer Pumpe 90 dieses Teilvolumen 114 in
etwa derselben Höhe verläßt.
Claims (22)
1. Wärmespeichersystem, umfassend eine Wärmequelle,
einen Wärmespeicher, welcher Ruths-Speicher ausgebildet
ist, wobei ein für den Ruths-Speicher erforderliches
Flüssigkeitsbad eines Wärmetransportmediums
in einem Speichervolumen angeordnet ist, und
eine Wärmesenke, zwischen denen ein Wärmetransport
durch ein Wärmetransportmedium erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Speichervolumen (14, 114) neben dem Flüssigkeitsbad
ein Latentwärmespeichermaterial (16) umfaßt,
daß die Speichertemperatur (Ts) im Bereich der
kritischen Temperatur (Tk) des Wärmetransportmediums
und unterhalb derselben liegt, und daß das Wärmespeichersystem
derart betreibbar ist, daß das
Flüssigkeitsbad (18, 118) des Wärmetransportmediums
beim Entladen des Wärmespeichers über die Wärmesenke
(28) stets das Latentwärmespeichermaterial (16) im
wesentlichen mit Wärmekontakt umgibt.
2. Wärmespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Wärmespeichersystem einen den
Wärmespeicher (10) und die Wärmesenke (28) um
fassenden Entladekreislauf (24) aufweist, welcher
dampfförmiges Wärmetransportmedium von dem Wärme
speicher (10) zu der Wärmesenke (28) führt und in der
Wärmesenke (28) kondensiertes Wärmetransportmedium in
flüssiger Form zu dem Wärmespeicher (10) zurückführt
und in das Flüssigkeitsbad (18) desselben einleitet.
3. Wärmespeichersystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß in dem Entladekreislauf (24) eine Ent
ladepumpe (32) vorgesehen ist.
4. Wärmespeichersystem nach einem der voranstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme
speichersystem einen die Wärmequelle (42) und den
Wärmespeicher (10) umfassenden Beladekreislauf (40)
aufweist, welcher flüssiges Wärmetransportmedium aus
dem Flüssigkeitsbad (18) des Wärmespeichers (10) zu
der Wärmequelle (42) führt und von der Wärmequelle
(42) verdampftes Wärmetransportmedium in den Wärme
speicher (10) zurückführt und in dem Flüssigkeitsbad
(18) zur Kondensation bringt.
5. Wärmespeichersystem nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß in dem Beladekreislauf (40) eine Lade
pumpe (52) vorgesehen ist.
6. Wärmespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Wärmespeicher (10) ein Zusatztank
(92) für flüssiges und auf der Speichertemperatur
(Ts) gehaltenes Wärmetransportmedium zugeordnet ist
und daß beim Entladen des Wärmespeichers (10) eine
Zufuhr von flüssigem Wärmetransportmedium aus dem
Zusatztank (92) in das Flüssigkeitsbad (18) erfolgt,
so daß dieses beim Entladen stets das Latentwärme
speichermaterial (10) im wesentlichen mit Wärme
kontakt umgibt.
7. Wärmespeichersystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen dem Zusatztank (92) und dem
Wärmespeicher (10) eine Zusatzpumpe (104) vorgesehen
ist, um dem Flüssigkeitsbad (18) flüssiges Wärme
transportmedium aus dem Zusatztank (92) zuzuführen.
8. Wärmespeichersystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zusatztank (92) beim Beladen
des Wärmespeichers (10) mit flüssigem Wärmetransport
medium bei der Speichertemperatur (Ts) befüllbar ist.
9. Wärmespeichersystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß flüssiges, kondensiertes Wärmetransport
medium von dem Wärmespeicher (10) in den Zusatztank
(92) einleitbar ist.
10. Wärmespeichersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmequelle (42) beim
Beladen kondensiertes Wärmetransportmedium aus einem
Puffertank (82) zuführbar ist und daß über eine Be
ladeleitung (44) von der Wärmequelle verdampftes
Wärmetransportmedium in den Wärmespeicher (10) zur
Kondensation einleitbar ist.
11. Wärmespeichersystem nach einem der Ansprüche 6 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entladeleitung
(26) vorgesehen ist, die von dem Wärmespeicher (10)
zu der Wärmesenke (28) führt, und daß in der Entlade
leitung (26) beim Entladen im Wärmespeicher (10) ver
dampftes Wärmetransportmedium zur Wärmesenke (28)
transportierbar ist und durch Kondensation Wärme
abgibt.
12. Wärmespeichersystem nach einem der Ansprüche 6 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wärme
senke (28) und der Wärmequelle (42) eine Kondensat
leitung (80) vorgesehen ist, in welcher kondensiertes
Wärmetransportmedium von der Wärmesenke (28) zur
Wärmequelle (42) transportierbar ist.
13. Wärmespeichersystem nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Kondensatleitung (80) der
Puffertank (82) für kondensiertes Wärmetransport
medium vorgesehen ist.
14. Wärmespeichersystem nach einem der Ansprüche 6 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffertank (82)
und der Zusatztank (92) durch einen gemeinsamen Tank
ersetzt sind.
15. Wärmespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Wärmespeicher (10) ein zusätzliches
Speichervolumen (116) für flüssiges Wärmetransport
medium aufweist, in welches das flüssige Wärmetrans
portmedium dann eintritt, wenn beim Beladen das
Latentwärmespeichermaterial (16) von dem Flüssig
keitsbad (118) im wesentlichen mit Wärmekontakt um
geben ist, und daß beim Entladen maximal so viel des
flüssigen Wärmetransportmediums im Wärmespeicher (10)
verdampfbar ist, daß das zusätzliche Speichervolumen
(116) geleert ist, jedoch das Flüssigkeitsbad (118)
stets das Latentwärmespeichermaterial (16) noch im
wesentlichen mit Wärmekontakt umgibt.
16. Wärmespeichersystem nach Anspruch 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Wärmequelle (42) kondensiertes
Wärmetransportmedium aus einem Puffertank (82) zu
führbar ist und daß von der Wärmequelle (42) ver
dampftes Wärmetransportmedium mittels einer Belade
leitung (44) in das Flüssigkeitsbad (118) des Wärme
speichers (110) einleitbar ist.
17. Wärmespeichersystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Entladeleitung (26) vorge
sehen ist, mit welcher dampfförmiges Wärmetransport
medium aus dem Speichervolumen (114, 118) der Wärme
senke (28) zuführbar ist.
18. Wärmespeichersystem nach einem der Ansprüche 15 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wärme
senke (28) und der Wärmequelle (42) eine Kondensat
leitung (80, 84) vorgesehen ist, mit welcher in der
Wärmesenke (28) kondensiertes Wärmetransportmedium
der Wärmequelle (42) zuführbar ist.
19. Wärmespeichersystem nach Anspruch 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Kondensatleitung (80, 84) ein
Puffertank (82) vorgesehen ist.
20. Wärmespeichersystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Kondensatleitung (80, 84)
eine Pumpe (86, 90) vorgesehen ist.
21. Wärmespeichersystem nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbin
dungsleitung (70, 148) zur direkten Zuleitung von
dampfförmigen Wärmetransportmedien von der Wärme
quelle (42) zu der Wärmesenke (28) unter Umgehung des
Wärmespeichers (10, 110) vorgesehen ist.
22. Wärmespeichersystem nach einem der Ansprüche 16 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß der Puffertank (82) mit
dem zusätzlichen Speichervolumen (116) identisch ist.
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Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5385214A (en) * | 1992-11-30 | 1995-01-31 | Spurgeon; John E. | Heat storage system utilized in heat engine drive system |
US5634339A (en) * | 1995-06-30 | 1997-06-03 | Ralph H. Lewis | Non-polluting, open brayton cycle automotive power unit |
AU2002317214A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-03-03 | Thomson Plasma | Plate for a plasma panel with reinforced porous barriers |
DE102008060750B4 (de) | 2008-10-27 | 2010-10-14 | Phoenix Metall Gmbh | Allzweckwärmespeicher zur Speicherung verschiedener Arten von Energie |
FR2943731A1 (fr) * | 2009-03-25 | 2010-10-01 | Faurecia Sys Echappement | Ligne d'echappement de vehicule automobile avec un cycle ferme de recuperation de l'energie thermique des gaz d'echappement,et procede de controle associe |
EP2510197A2 (de) * | 2009-12-11 | 2012-10-17 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Dampfentnahmesystem, dampfstation und ventileinheit |
US20120018116A1 (en) * | 2010-07-21 | 2012-01-26 | Terrafore, Inc | Thermal energy storage system comprising encapsulated phase change material |
US20120055661A1 (en) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | Peter Feher | High temperature thermal energy storage system |
DE102011100517A1 (de) | 2011-05-05 | 2012-11-08 | Steag New Energies Gmbh. | "Regelsystem zur Anpassung der Leistung einer Dampfturbine an eine veränderte Last " |
US9650556B2 (en) | 2013-01-24 | 2017-05-16 | Southwest Research Institute | Encapsulation of high temperature molten salts |
DE102014106300B4 (de) * | 2014-05-06 | 2017-05-18 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Dampfbereitstellungsvorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen von Dampf |
ES2765855T3 (es) * | 2016-06-23 | 2020-06-11 | Ait Austrian Inst Tech Gmbh | Acumulador de vapor |
DE202023103656U1 (de) | 2023-06-30 | 2023-08-22 | Technische Universität Chemnitz, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Anlage zur Energie- und/oder Stoffversorgung mindestens eines Verbrauchers |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US1900766A (en) * | 1929-06-05 | 1933-03-07 | Ruthsaccumulator A B | Steam power plant |
US1925078A (en) * | 1930-04-05 | 1933-08-29 | Ruths Johannes | Power plant |
US2167469A (en) * | 1936-01-21 | 1939-07-25 | Wallin Carl Gunnar | Steam plant |
DE2458961A1 (de) * | 1974-12-12 | 1976-06-16 | Waagner Biro Ag | Dampfspeicheranlage |
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