DE102005024803A1

DE102005024803A1 - Wärmespeicherbeutel

Info

Publication number: DE102005024803A1
Application number: DE102005024803A
Authority: DE
Inventors: Bernd Mueller
Original assignee: Mueller Bernd Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Mueller Bernd Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2006-06-29

Abstract

Bei einem Wärmespeicherbeutel mit einer flexiblen Umhüllung, in der sich eine Füllung aus einem wärmespeichernden Material befindet, befindet sich die Füllung aus dem wärmespeichernden Material bei der Einbringung in die Umhüllung in einem flüssigen Zustand.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicherbeutel mit einer flexiblen Umhüllung, in der sich eine Füllung aus einem wärmespeichernden Material befindet. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Wärmespeichervorrichtung mit einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter, welcher einen Zulauf und einen Ablauf aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmespeicherbeutels, wobei in eine flexible Umhüllung eine Füllung aus einem wärmespeichernden Material eingebracht wird.

Aus der DE 197 23 391 A1 ist eine Latentwärmespeichermaterialpackung bekannt, welche eine Umhüllung aus einer Polyethylenfolie und ein sich darin befindliches Wärmespeichermaterial in Pulverform aufweist. Der Nachteil dieser Art der Wärmespeicherung ist jedoch, dass das Wärmespeichermaterial aufgrund der sich zwangsweise in der Umhüllung befindlichen Luft nur eine geringe Wärmespeicherkapazität bezogen auf das eingenommene Volumen aufweist.

Bezüglich weiterer derartiger Wärmespeicher wird außerdem auf die DE 100 43 533 A1 und die DE 27 41 829 A1 verwiesen. Auch diese sind jedoch nicht in der Lage, die oben genannten Nachteile zu vermeiden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmespeicherbeutel mit einer flexiblen Umhüllung zu schaffen, welcher bei möglichst geringem Volumen bzw. geringer Baugröße eine möglichst große Wärmespeicherkapazität besitzt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Dadurch, dass sich die Füllung aus dem wärmespeichernden Material bei der Einbringung in die Umhüllung in einem flüssigen Zustand befindet, kann sich keine Luft in der Umhüllung befinden und die Füllung weist damit bei gleichem Volumen eine sehr viel höhere Wärmespeicherkapazität auf. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Einsparung von Bauraum, was die Praxistauglichkeit und damit die Marktchanchen der erfindungs gemäßen Wärmespeicherbeutel insbesondere beim Einsatz in Wärmespeichern wesentlich erhöht. Des weiteren wird dadurch, dass sich keine Luft mehr in den Wärmespeicherbeuteln befindet, verhindert, dass dieselben bei ihrem Einsatz in einem Wärmespeicherbehälter ständig nach oben getrieben werden.

Eine bezüglich der Wärmespeicherkapazität besonders wirkungsvolle Ausführungsform des wärmespeichernden Materials kann darin bestehen, dass dasselbe ein Phasenwechselmaterial ist.

Dabei ist das Verhältnis von Kosten zu Wärmespeicherkapazität bei dem wärmespeichernden Material besonders günstig, wenn das Phasenwechselmaterial in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung Paraffin ist.

Wenn in einer weiteren Ausführungsform der Schmelzpunkt des wärmespeichernden Materials 30–80°C, vorzugsweise 50–70°C, besonders bevorzugt ca. 60°C, beträgt, so ist dasselbe besonders für den Einsatz der Wärmespeicherbeutel in Heizkesseln sehr günstig, da dort mit derartigen Wassertemperaturen gearbeitet wird.

Um eine Wärmeausdehnung des wärmespeichernden Materials zu ermöglichen, kann des weiteren vorgesehen sein, dass die Füllung aus dem wärmespeichernden Material maximal 90% des Volumens der Umhüllung einnimmt.

Des weiteren kann die Umhüllung eine zwischen wenigstens zwei Kunststofffolien angeordnete Aluminiumfolie aufweisen. Durch diese Aluminiumfolie ergibt sich eine Dampfsperre für das wärmespeichernde Material, die durch die beiden Kunststofffolien sehr gut geschützt ist. Des weiteren ist auf diese Weise sichergestellt, dass das wärmespeichernde Material gut umschlossen ist und sich nicht mit dem den Beutel üblicherweise umgebenden Wasser vermischt.

Aus Anspruch 7 geht eine Wärmespeichervorrichtung mit einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter, welcher einen Zulauf und einen Ablauf aufweist, wobei sich innerhalb des Behälters mehrere erfindungsgemäße Wärmespeicherbeutel befinden, hervor. Eine solche Wärmespeichervorrichtung lässt sich sehr gut als

Um eine Verstopfung des Abflusses der erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung zu vermeiden, kann in einer vorteilhaften Ausführungsform derselben vorgesehen sein, dass sich innerhalb des Behälters vor dem Ablauf ein Sieb zum Fernhalten der Wärmespeicherbeutel von dem Ablauf befindet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Wärmespeichervorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Behälter wenigstens eine Öffnung zum Einbringen der Wärmespeicherbeutel aufweist, wodurch das Einbringen der Beutel in den Behälter erheblich erleichtert wird.

Im sehr unwahrscheinlichen Fall einer Beschädigung eines der sich in dem Behälter befindlichen Wärmespeicherbeutel kann eine Verbreitung des Inhalts derselben verhindert werden, wenn sich innerhalb des Ablaufs einen Ölabscheider aufweist.

Die erfindungsgemäßen Wärmespeicherbeutel können in besonders einfacher Weise durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 hergestellt werden.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:
1 einen erfindungsgemäßen Wärmespeicherbeutel im Schnitt; und
2 eine Wärmespeichervorrichtung mit einem Behälter, in dem sich mehrere Wärmespeicherbeutel gemäß 1 befinden.
1 zeigt einen Schnitt durch einen Wärmespeicherbeutel 1, welcher eine flexible Umhüllung 2 aufweist, in der sich eine Füllung 3 aus einem wärmespeichernden Materi al befindet. Bei dem wärmespeichernden Material handelt es sich um ein Phasenwechselmaterial, vorzugsweise um Paraffin, das eine erheblich höhere Wärmekapazität als Wasser hat. Statt Paraffin kommt auch Natriumacetat als wärmespeicherndes Material in Frage. Der Schmelzpunkt des die Füllung 3 bildenden wärmespeichernden Materials beträgt 30–80°C, vorzugsweise 50–70°C, besonders bevorzugt ca. 60°C. Hierbei nimmt die Füllung 3 aus dem wärmespeichernden Material maximal 90% des Volumens der Umhüllung ein, um ein späteres Ausdehnen desselben zu erlauben.
Um zu vermeiden, dass sich in der Umhüllung 2 Luft befindet, wird bei der Herstellung des Wärmespeicherbeutels 1 die Füllung 3 aus dem wärmespeichernden Material in einem flüssigen Zustand in die Umhüllung 2 eingebracht. Dadurch weist die Füllung 3 bei gleichem Volumen eine sehr viel höhere Wärmespeicherkapazität als Vergleichsprodukte auf. Nach dem Einbringen der Füllung 3 kann die Umhüllung 2 mittels Schweißen oder mittels eines anderen geeigneten Verfahrens verschlossen werden.
Die Umhüllung 2 weist dabei eine Aluminiumfolie 4 auf, die auf beiden Seiten von jeweiligen Kunststofffolien 5 und 6 abgedeckt bzw. zwischen denselben eingeschlossen und damit geschützt ist. Bei dem für die Kunststofffolien 5 und 6 verwendeten Material handelt es sich vorzugsweise um Polyethylen und/oder Polypropylen, wobei die innere Kunststofffolie 5 durchaus aus einem anderen Material bestehen kann als die äußerte Kunststofffolie 6. Durch Verwendung eines geeigneten Materials für die Umhüllung 2 ergibt sich einerseits eine Dampfsperre und andererseits ein rein mechanischer Schutz für das wärmespeichernde Material.
In 2 ist eine Wärmespeichervorrichtung 7 dargestellt, welche einen mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gefüllten Behälter 8 aufweist, welcher einen an seiner Unterseite angeordneten Zulauf 9 und einen an seiner Oberseite angeordneten Ablauf 10 aufweist. Wie in 2 zu erkennen ist, befinden sich innerhalb des Behälters 8 mehrere der in 1 dargestellten Wärmespeicherbeutel 1. Zum Einbringen der Wärmespeicherbeutel 1 in den Behälter 8 weist derselbe eine Öffnung 11 auf, welche mittels einer Klappe verschlossen bzw. freigegeben werden kann. Vorzugsweise wird der Behälter 8 erst nach dem Einbringen der Wärmespeicherbeutel 1 mit Wasser befüllt, vor zugsweise mit Warmwasser, dessen Wärmeenergie mittels der Wärmespeicherbeutel 1 gespeichert werden soll. Beim späteren Entladen des Wassers über den Ablauf 10 gibt das wärmespeichernde Material in dem Wärmespeicherbeutel 1 die Wärme wieder an das Wasser ab, wobei durch die große Oberfläche der Wärmespeicherbeutel 1 und die geringe Eindringtiefe in das wärmespeichernde Material eine gute Wärmeübertragung stattfinden kann. Durch die, bezogen auf das Volumen, wesentlich höhere Wärmeenergie in dem wärmespeichernden Material ergibt sich eine deutliche Steigerung der Wärmekapazität des Inhalts des Behälters 8.
In dem Behälter 8 befindet sich vor dem Ablauf 10 ein Sieb 12 zum Fernhalten der Wärmespeicherbeutel 1 von dem Ablauf 10, das einen derartigen Abstand von dem Ablauf 10 aufweist, dass die Wärmespeicherbeutel 1 den Ablauf 10 nicht verstopfen können. Innerhalb des Ablaufs 10 befindet sich des weiteren ein in an sich bekannter Weise arbeitender Ölabscheider 13.
Die Wärmespeichervorrichtung 7 ist insbesondere als Kessel in Verbindung mit Heizungsanlagen sehr gut geeignet.

Claims

Wärmespeicherbeutel mit einer flexiblen Umhüllung, in der sich eine Füllung aus einem wärmespeichernden Material befindet, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Füllung (3) aus dem wärmespeichernden Material bei der Einbringung in die Umhüllung (2) in einem flüssigen Zustand befindet.
Wärmespeicherbeutel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmespeichernde Material ein Phasenwechselmaterial ist.
Wärmespeicherbeutel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial Paraffin ist.
Wärmespeicherbeutel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpunkt des wärmespeichernden Materials 30–80°C, vorzugsweise 50–70°C, besonders bevorzugt ca. 60°C, beträgt.
Wärmespeicherbeutel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (3) aus dem wärmespeichernden Material maximal 90% des Volumens der Umhüllung (2) einnimmt.
Wärmespeicherbeutel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (2) eine zwischen wenigstens zwei Kunststofffolien (5, 6) angeordnete Aluminiumfolie (4) aufweist.
Wärmespeichervorrichtung mit einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter, welcher einen Zulauf und einen Ablauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des Behälters (8) mehrere Wärmespeicherbeutel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 befinden.
Wärmespeichervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des Behälters (8) vor dem Ablauf (10) ein Sieb (12) zum Fernhalten der Wärmespeicherbeutel (1) von dem Ablauf (10) befindet.
Wärmespeichervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (8) wenigstens eine Öffnung (11) zum Einbringen der Wärmespeicherbeutel (1) aufweist.
Wärmespeichervorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des Ablaufs (10) einen Ölabscheider (13) aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Wärmespeicherbeutels, wobei in eine flexible Umhüllung eine Füllung aus einem wärmespeichernden Material eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (3) aus dem wärmespeichernden Material in einem flüssigen Zustand in die Umhüllung (2) eingebracht wird.