DE10028656A1 - Latent heat storage material - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Latentwärrespeichermaterial - bzw. Latentkältespeichermaterial -, wie es bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt geworden ist. Es wird beispielsweise auf übliches Paraffin, aber auch die bekannten Salze verwiesen. Zum Stand der Technik sei etwa erwähnt EP 0 054 758 A2, DD 236 862 A3, US 4,617,332 und PCT/EP93/03346.The invention relates to a latent heat storage material - or latent cold storage material - as it is already in various embodiments has become known. It is used, for example, on common paraffin, too the known salts referred. The state of the art may be mentioned for example EP 0 054 758 A2, DD 236 862 A3, US 4,617,332 and PCT / EP93 / 03346.
Die bekannten Latentwärmespeichermaterialien sind zwar hinsichtlich der Wärmespeicherung und Wärmeabgabe vor teilhaft, jedoch in der Handhabung nicht immer zufrie denstellend. So ist bekanntlich Paraffin im abgekühlten Zustand eine feste Masse. Zudem unterliegt Paraffin bei Phasenwechsel einer nicht unerheblichen Volumenände rung. Die bekannten Salze müssen geschützt aufgenommen werden, da ein unkontrollierter Austritt etwa aus einem Behälter hinsichtlich der Umwelt nicht unproblematisch ist. Zudem sind auch die Salze im abgekühlten Zustand fest und damit nicht mehr anpassbar an etwa zu wärmende oder zu kühlende Gegenstände.The known latent heat storage materials are indeed with regard to heat storage and heat emission partial, but not always satisfied with the handling presenting. As is well known, paraffin is in the cooled Condition a solid mass. Paraffin is also subject to Phase change of a not inconsiderable change in volume tion. The known salts have to be taken in protected because an uncontrolled exit from a Containers are not without problems with the environment is. In addition, the salts are in the cooled state firm and therefore no longer adaptable to something to be heated or objects to be cooled.
Im Hinblick auf den vorbeschriebenen Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein vorteilhaf tes Latentwärmespeichennaterial anzugeben.In view of the state of the art described above the invention has the task of an advantageous to specify latent heat spoke material.
Diese Aufgabe ist zunächst und im Wesentlichen beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, der darauf ab stellt, dass das Latentwärmespeichermaterial aus einem Fluid, bspw. Wasser, besteht, das fein verteilt in einem quervernetzenden Polyacrylat enthalten ist. Das genannte Polyacrylat hat zunächst den wesentlichen Vorteil, dass es auch bei vergleichsweise tiefen Tempe raturen, etwa minus 10° oder minus 15°, nicht fest ist, sondern geleeartig. Überraschend hat sich herausge stellt, dass das Fluid, also im einfachsten Fall Was ser, das insofern auch wegen des Phasenwechsels als Latentwärmespeichennaterial angesprochen werden kann, bei fein verteilter Aufnahme in dem Polyacrylat insge samt auch bei tiefen Temperaturen, trotz Gefrierpunktun terschreitung, handhabbar, insbesondere vergleichsweise leicht unformbar bleibt, etwa knetbar im Sinne einer Anpassung an zu kühlende Gegenstände.This task is first and foremost with Subject matter of claim 1 solved, depending on it represents that the latent heat storage material from a Fluid, for example water, exists which is finely divided into a cross-linking polyacrylate is included. The polyacrylate mentioned has the essential Advantage that it is even at comparatively low temperatures temperatures, such as minus 10 ° or minus 15 °, is not fixed, but jelly-like. Surprisingly it turned out represents that the fluid, in the simplest case what ser, because of the phase change as Latent heat storage material can be addressed, with finely distributed absorption in the polyacrylate in total including at low temperatures, despite freezing point exceeding, manageable, especially comparative remains slightly deformable, for example kneadable in the sense of a Adaptation to objects to be cooled.
Das genannte Latentwärmespeichennaterial ist zunächst einmal vorteilhaft hinsichtlich einer Latentkältespei cherung.The latent heat storage material mentioned is initially once advantageous with regard to a latent cold meal security.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn man dem Fluid, also beispielsweise dem Wasser, noch ein gefrierpunktsenken des Mittel hinzumischt, wie etwa das bekannte Glykol. So kann man den Phasenwechsel temperaturmäßig gezielt einstellen, also diejenige Temperatur gezielt einstel len, bei welcher am meisten Wärme aufgenommen wird bzw. frei wird. Beispielsweise ist es hinsichtlich Anwendung im Kühlbereich von Lebensmitteln vorteilhaft, den Schmelzpunkt des Fluids auf -5°, -10°, -15° oder sogar -20° einzustellen.It is particularly advantageous if the fluid, ie for example the water, another freezing point sink of the agent, such as the well-known glycol. So you can target the phase change in terms of temperature set, i.e. set the specific temperature len at which most heat is absorbed or becomes free. For example, it is regarding application advantageous in the cooling area of food Melting point of the fluid to -5 °, -10 °, -15 ° or even Set to -20 °.
Das gefrierpunktabsenkende Mittel kann auch ein Alkohol sein, wie etwa Ethandiol.The freezing point depressant can also be an alcohol be like ethanediol.
Die Anwendungen eines Latentwärmespeichermaterials wie es vorstehend in verschiedenen Ausführungsformen be schrieben ist, sind vielfältig.The applications of a latent heat storage material such as it be in various embodiments above are written are varied.
Zunächst, in Bezug auf die Kältespeicherung, ist ein bevorzugter Anwendungsbereich bei der Kühlung von Le bensmitteln gegeben. Etwa in Thekenauslagen oder Kühlki sten für Lebensmittel. Das eine geleeartige Konsistenz aufweisende Latentwärmespeichermaterial kann in einer Folie oder dergleichen eingefasst sein. Hierauf kann ein Lebensmittel aufgelegt werden. Aufgrund der geleear tigen Konsistenz des Latentwärmespeichermaterials passt sich dieses an das Lebensmittel an und führt über eine große Oberfläche zu einem engen und damit gut wärmelei tenden Kontakt zu dem Lebensmittel.First of all, in terms of cold storage, is a preferred application for cooling Le given food. For example in counter displays or cooling boxes for food. It's a jelly-like consistency having latent heat storage material can in one Foil or the like may be edged. This can to put on a food. Because of the gelear the consistency of the latent heat storage material This is the food and leads over a large surface to a narrow and therefore good warmth tendency contact to the food.
Dadurch, dass sich beim Übergang von fest zu flüssig und umgekehrt hinsichtlich des Gesamtlatentwärmespei chermaterials, also des geleeartigen Körpers mit darin fein verteilt enthaltenem Fluid, praktisch keine Volu menänderung mehr ergibt, sind auch besondere Anwendun gen angezeigt. Etwa kann ein derartiges Latentwärmespei chermaterial, ohne dass Zerstörungen zu befürchten sind, vollständig in ein dieses Latentwärmespeichermat erial einschließendes Behältnis eingegeben werden, ohne dass auch Ausdehnungsraum vorgehalten werden muss.Because the transition from solid to liquid and vice versa with regard to the total latent heat chermaterials, i.e. the jelly-like body with it finely divided fluid, practically no volume changes are more special applications displayed. Such a latent heat can material without fear of destruction are completely in one that latent heat storage mat erial enclosing container can be entered without that expansion space must also be kept available.
So kann im Baubereich etwa eine geschlossene Doppel wand, zum Beispiel eine Kühlhauswand, ausgebildet wer den, die mit derartigem geleeartigen Latentwärmespei chermaterial gefüllt ist.For example, a closed double can be used in construction wall, for example a cold store wall, who trained those with such jelly-like latent heat material is filled.
Soweit vorstehend auf ein Fluid abgestellt ist, soll dies bedeuten, dass bevorzugt eine Masse, die einen Flüssigkeitscharakter hat, in dem geleeartigen Material fein verteilt angeordnet ist.As far as a fluid is referred to above, should this means that preferably a mass that one Has a liquid character in the jelly-like material is finely divided.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Latentwärmespei cher. Um hier eine vorteilhafte Ausgestaltung anzuge ben, schlägt die Erfindung vor, diesen mit einem Latentwärmespeichermaterial, in einer der Ausgestaltun gen wie vorstehend beschrieben, gefüllt vorzusehen, wobei ein hydrophobes Wärmetransportmedium vorgesehen ist. Das Wärmetransportmedium durchströmt also unmittel bar das Latentwärmespeichennaterial. Das Latentwärmespe ichermaterial liegt hierzu in einer Vielzahl kleiner Teile vor, etwa in Form von kleinen Kugeln, so dass eine spezifisch hohe Oberfläche erreicht ist. Da das Latentwärmespeichermaterial, wie vorstehend beschrie ben, hydrophil, sogar sehr stark hydrophil ist, ergibt sich der vorteilhafte Effekt, dass eventuell im Wärme transportmedium enthaltenes Wasser von dem Latentw ärmespeichermaterial aufgesogen wird. Es kann, bei einer Kälteanwendung, also nicht zu einem Einfrieren des Kreislaufes aufgrund etwa in dem Wärmetransportmedi um enthaltenem Wasser kommen.The invention also relates to latent heat cher. To suit an advantageous embodiment here ben, the invention proposes this with a Latent heat storage material, in one of the configurations to provide filled as described above, a hydrophobic heat transport medium being provided is. The heat transport medium therefore flows directly through bar the latent heat storage material. The latent heat aspen Material for this lies in a multitude of smaller ones Parts in front, for example in the form of small balls, so that a specific high surface is reached. Since that Latent heat storage material as described above ben, hydrophilic, even very strongly hydrophilic, results the beneficial effect that may be in the heat water contained in the transport medium from the latentw heat storage material is absorbed. It can, at a cold application, not a freeze of the cycle due to approximately in the heat transfer medium to come to contained water.
Hierzu ist in weiterer Einzelheit das Latentwärmespei chermaterial geeigneterweise in einem von dem Wärme transportmedium durchströmbaren Behälter aufgenommen. Dies kann durch eine Abteilung realisiert sein, die einen Ein- und einen Auslauf in Form eines Siebes auf weist. Das eine sehr große spezifische Oberfläche besit zende Latentwärmespeichermaterial kann auch bevorzugt so aufgenommen sein, dass es verwirbelbar in dem Behäl ter aufgenommen ist. Beim Durchströmen ist so sicherge stellt, dass praktisch alle Teile mit dem Wärmetrans portmedium in Kontakt kommen.For this, the latent heat is in further detail suitably in one of the heat Transport medium flowable container added. This can be done by a department that an inlet and an outlet in the form of a sieve has. It has a very large specific surface latent heat storage material may also be preferred be included so that it can be swirled in the container ter is included. This ensures safe flow represents that virtually all parts with the heat transfer port medium come into contact.
Nachstehend ist die Erfindung des Weiteren anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, auf welcher zeigt:The invention is further illustrated below with reference to FIG attached drawing, which shows:
Fig. 1 eine Anwendung im Bereich der Lebensmittelküh lung; FIG. 1 is an application in the field of lung Lebensmittelküh;
Fig. 2 eine Anwendung im Baubereich, nämlich eine Doppelwand; und Figure 2 is an application in the building industry, namely a double wall. and
Fig. 3 eine Anwendung im Wärmespeicherbereich. Fig. 3 shows an application in the heat storage area.
Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 3, jedoch mit zwei Wärmetauschern; FIG. 4 shows a representation according to FIG. 3, but with two heat exchangers;
Fig. 5 einen schematischen Wärmetauscherkreislauf mit durchströmtem Latentwärmespeichermaterial. Fig. 5 shows a schematic heat exchanger circuit with flowing latent heat storage material.
Dargestellt und beschrieben ist, zunächst mit Bezug zu Fig. 1 eine Kühltheke 1, die jedoch nicht über ein eigenes Kühlaggregat verfügen muss. In einem nach oben offenen Zugangsbereich 2 liegen Lebensmittelstücke 3 eingebettet in das Latentwärmespeichermaterial 4.Shown and described, initially with reference to FIG. 1, a refrigerated counter 1 , which, however, does not have to have its own refrigeration unit. Pieces of food 3 are embedded in the latent heat storage material 4 in an access area 2 that is open at the top.
Bei dem Latentwärmespeichermaterial 4 handelt es sich beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 um eine Mischung aus Wasser und Ethandiol als Fluid oder einem anderen gefrierpunktsenkenden Alkohol bzw. Stoff, das in quer vernetzendem Polyacrylat fein verteilt aufgenommen ist und insgesamt, je nach Entfernung zum gemischspezifi schen Gefrierpunkt, eine geleeartige Konsistenz auf weist. Wie weiter vorne schon ausgeführt, kann anstatt Ethandiol auch ein anderer gefrierpunktabsenkender Alkohol bzw. ein anderer vergleichbarer Stoff vorgese hen sein. Das Polyacrylat hat einen Massenanteil von ca. 8%, ca. 92% des Latentwärmespeichermaterials besteht also aus dem genannten Fluid.The latent heat storage material 4 in the embodiment of FIG. 1 is a mixture of water and ethanediol as a fluid or another freezing point-lowering alcohol or substance which is finely dispersed in cross-linking polyacrylate and overall, depending on the distance to the mixture-specific freezing point , has a jelly-like consistency. As already explained above, instead of ethanediol, another freezing point-lowering alcohol or another comparable substance can also be provided. The polyacrylate has a mass fraction of approx. 8%, ie approx. 92% of the latent heat storage material consists of the fluid mentioned.
Dieses Latentwärmespeichermaterial kann in einer geson derten Kältekammer dann abgekühlt werden, etwa auf eine Temperatur von -15°. Wenn der Schmelzpunkt etwa auf -12° eingestellt ist, ergibt sich eine lang anhaltende, beobachtet wurden etwa 4 bis 6 Stunden, Haltetemperatur im Bereich der Phasenwandlungstemperatur. Das Latentw ärmespeichermaterial ist beim Ausführungsbeispiel insge samt in einer Umhüllungsfolie aufgenommen. Abweichend hiervon kann es sich aber auch etwa um eine Vielzahl von einzelnen Packungen handeln.This latent heat storage material can be in a geson the cold chamber are then cooled, for example to one Temperature of -15 °. When the melting point is about -12 °, there is a long lasting about 4 to 6 hours, holding temperature were observed in the range of the phase change temperature. The Latentw Heat storage material is in total in the embodiment taken up in a wrapping film. Deviating however, this can also be a large number about individual packs.
Fig. 2 stellt eine Anwendung im Baubereich da. In stark schematisierter Weise ist eine Doppelwand 5 darge stellt, die also aus einer Vorderwand 6 und einer Rück wand 7 besteht. Überdies ist beim Ausführungsbeispiel die Doppelwand durch eine Decke 8 und einen Boden 9 geschlossen. Das Innere der Doppelwand 5 ist vollstän dig mit dem Latentwärmespeichermaterial 4 gefüllt. Konkret handelt es sich um eine schematisiert darge stellte Kühlhauswand. Fig. 2 shows an application in the construction sector. In a highly schematic manner, a double wall 5 is Darge, which consists of a front wall 6 and a rear wall 7 . Furthermore, in the exemplary embodiment, the double wall is closed by a ceiling 8 and a floor 9 . The inside of the double wall 5 is completely filled with the latent heat storage material 4 . Specifically, it is a schematically illustrated cold store wall.
Es kann sich aber auch beispielsweise um die Wand eines Kühlcontainers handeln.But it can also be a wall, for example Act refrigerated containers.
Fig. 3 zeigt eine Anwendung des hier betroffenen Materi als bei einem Kältespeicher. Dieser Latentwärmespeicher (der entsprechend auch als Latentkältespeicher angespro chen werden kann) ist beispielsweise als topfförmiges Gefäß 10 mit einem Deckel 11 ausgebildet. Im Innern befindet sich das Latentwärmespeichermaterial 4 (unge achtet der Bezeichnung: zur Kältespeicherung). Über einen als Rohrwendel ausgebildeten Wärmetauscher 12 kann der Latentwärmespeicher geladen und entladen wer den. Dadurch, dass das Latentwärmespeichermaterial ständig eine geleeartige Konsistenz aufweist, liegt es auch gut am Wärmetauscher an. Mangels Volumenänderung bei Phasenwechsel tritt insofern auch keine Störung des Wärmeübergangs auf. Zudem kann das Latentwärmespei chermaterial auch noch unter einem gewissen Überdruck in dem Gefäß eingeschlossen sein. Fig. 3 shows an application of the material concerned here as in a cold storage. This latent heat accumulator (which can also be addressed as a latent cold accumulator) is designed, for example, as a pot-shaped vessel 10 with a lid 11 . Inside is the latent heat storage material 4 (regardless of the name: for cold storage). The latent heat accumulator can be loaded and unloaded via a heat exchanger 12 designed as a tube coil. Because the latent heat storage material has a jelly-like consistency at all times, it is also in good contact with the heat exchanger. In the absence of a change in volume during a phase change, there is no disturbance in the heat transfer. In addition, the latent heat storage material can also be enclosed in the vessel under a certain excess pressure.
Die Ausführungsform der Fig. 4 entspricht der Ausfüh rungsform der Fig. 3, mit dem Unterschied, dass ein zweiter Wärmetauscher 13 vorgesehen ist, der zur Ladung (Temperaturerniedrigung) des Latentwärmespeichermate rials dient. Konkret ist der zweite Wärmetauscher 13 mit einer Kältemaschine verbunden.The embodiment of FIG. 4 corresponds to the embodiment of FIG. 3, with the difference that a second heat exchanger 13 is provided, which is used for charging (lowering the temperature) the latent heat storage material. Specifically, the second heat exchanger 13 is connected to a refrigerator.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 stellt einen Kälte kreislauf dar.The embodiment of FIG. 5 represents a refrigeration cycle.
Als Wärme- (Kälte-) Transportmittel ist ein Weißöl vorgesehen. Es handelt sich hierbei um ein sogenanntes Paraffinum perliquidum, ein Gemisch aus verzweigten und zyklischen Paraffinen, das bei seiner Arbeitstempera tur, hier angesiedelt im Bereich zwischen 0 und -30°C (eine bestimmte Temperaturspanne aus diesem Bereich) in flüssiger Form vorliegt.A white oil is used as a means of heating (cooling) intended. It is a so-called Paraffinum perliquidum, a mixture of branched and cyclic paraffins, which at its working tempera tur, here located in the range between 0 and -30 ° C (a certain temperature range from this range) in is in liquid form.
Der mit dem Bezugszeichen 14 versehene Gegenstand symbo lisiert einen Kälteverbraucher.Provided with the reference numeral 14 subject symbo lisiert one refrigeration consumer.
Weiter ist in dem Kältekreislauf eine Kältemaschine 15 vorgesehen, welche zur Beladung des Speichers 16 dient.Furthermore, a refrigeration machine 15 is provided in the refrigeration cycle, which serves to load the storage 16 .
Der Speicher 16, wie das System insgesamt, ist bis auf das Latentwärmespeichermaterial vollständig mit dem Wärmetransportmittel, hier dem Weißöl 17, gefüllt. Weiter ist in dem Latentwärmespeicher 16 ein Teilbe reich durch ein eine Ein- bzw. eine Auströmöffnung bildendes Gitter 18, 19 abgetrennt. Innerhalb der bei den Gitter befindet sich das Latentwärmespeichermate rial, und zwar in Form von einer Vielzahl kleiner Kügel chen 20. Das Behältnis ist aber nur so weit gefüllt, dass beim Durchströmen noch eine Verwirbelung der Kügel chen 20 auftritt und auftreten kann. Die Verwirbelung kann auch durch geeignete Strömungsführung des Wärme transportmediums unterstützt sein.The storage 16 , like the system as a whole, is completely filled with the heat transport medium, here the white oil 17 , except for the latent heat storage material. Furthermore, in the latent heat accumulator 16, a partial area is separated by a grid 18 , 19 forming an inlet or an outlet opening. Within the lattice is the latent heat storage material, namely in the form of a large number of small spheres 20 . However, the container is only filled to such an extent that a swirling of the spheres 20 occurs and can occur when flowing through. The swirling can also be supported by a suitable flow of the heat transport medium.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen Prioritätsunter lagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterla gen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All features disclosed are (by themselves) fiction considerable. The disclosure of the application will also the disclosure content of the associated priority sub were (full copy of the pre-registration) included, also for the purpose, characteristics of this document gene in claims of the present application.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101424470B (en) * | 2008-10-27 | 2012-07-04 | 湘潭市宇恒电器科技有限公司 | Wind-cooling heat pump defrosting, compensating and energy-saving equipment by utilizing solar |
-
2000
- 2000-06-09 DE DE10028656A patent/DE10028656A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101424470B (en) * | 2008-10-27 | 2012-07-04 | 湘潭市宇恒电器科技有限公司 | Wind-cooling heat pump defrosting, compensating and energy-saving equipment by utilizing solar |
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