DE102012000225A1 - Device, used to store latent and sensitive heat in buildings for heating water, comprises a cuboid-shaped container filled with heat storage material of salt hydrate whose latent heat in phase transition is stored in solid/liquid medium - Google Patents

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Abstract

The device comprises a cuboid-shaped container filled with a latent heat storage material of a salt hydrate whose latent heat in a phase transition is stored in a solid/liquid medium, where walls of the container are constructed in multilayers. An inner layer made from an isotropic heat conducting graphite plate (2) is connected with the heat storage material. Outer surfaces of the graphite plates are closely covered by a liquid tight stable elastomer film (3) chemically against the latent heat storage material. Non-ferrous metal plates (4) are arranged in contact with the elastomer film. The device comprises a cuboid-shaped container filled with a latent heat storage material of a salt hydrate whose latent heat in a phase transition is stored in a solid/liquid medium, where walls of the container are constructed in multilayers. An inner layer made from an isotropic heat conducting graphite plate (2) is connected with the heat storage material. Outer surfaces of the graphite plates are closely covered by a liquid tight stable elastomer film (3) chemically against the latent heat storage material. Non-ferrous metal plates (4) are arranged in contact with the elastomer film, and partially comprise flow channels. The plates are arranged with the flow channels so that a flow of a liquid transporting the heat passes through an inner part of the container. The flow channels of the plates open in collection and manifold blocks, which comprise terminals for flow and return flow pipes. The non-ferrous metal plates are tightly, completely covered by thermal insulation plates (5). The collection and manifold blocks are equipped with directional valves.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speicherung von sensibler und latenter Wärme, vorzugsweise für die Anwendung in Gebäuden zur Warmwasserbereitung und für Heizungzwecke.The invention relates to a device for storing sensible and latent heat, preferably for use in buildings for hot water and for heating purposes.

Es ist bekannt, dass zur Speicherung von Wärme der Phasenwechsel fest/flüssig eines Speichermediums, eines sogenannten Latentwärmespeichermaterials (PCM, Phase Change Material) genutzt wird. Im Schmelzprozess wird latente Wärme gespeichert, welche beim Erstarren wieder abgegeben wird. Diese Vorgänge verlaufen nahezu isotherm und reversibel. Für den Temperaturbereich des genannten Anwendungsgebiets werden insbesondere Paraffine (organische PCM) und Salzhydrate (anorganische PCM) verwendet, da deren Schmelzpunkte unterhalb von 100°C liegen.It is known that the storage of heat, the phase change solid / liquid of a storage medium, a so-called latent heat storage material (PCM, phase change material) is used. In the melting process, latent heat is stored, which is released again during solidification. These processes are almost isothermal and reversible. In particular, paraffins (organic PCM) and salt hydrates (inorganic PCM) are used for the temperature range of the stated field of application, since their melting points are below 100 ° C.

Die Paraffine zeichnen sich durch eine hohe Zyklenstabiliät aus, d. h. sie können sehr viele Phasenwechsel durchlaufen, ohne dass sich ihre thermischen Eigenschaften verändern. Sie sind nicht korrosiv, weisen jedoch aufgrund der niedrigen Dichten und vergleichsweise kleinen Schmelzenthalpien nur geringe Speicherdichten von maximal 200 MJ/m3 auf. Salzhydrate hingegen erreichen bis zu dreimal höhere Energiedichten. Allerdings haben sie eine hohe Korrosivität und sind teilweise nur bedingt zyklenstabil. Anders als die organischen Latentwärmespeichermaterialien neigen Salzhydrate zur Unterkühlung. Unterhalb ihres Kristallisationspunktes können sie als unterkühlte Schmelze vorliegen. Der Vorteil dabei ist, dass die Kristallisation und damit die Freisetzung der latenten Wärme im Bedarfsfall mit Hilfsmitteln gezielt ausgelöst werden kann.The paraffins are characterized by a high cycle stability, ie they can go through many phase changes, without changing their thermal properties. They are not corrosive, but due to the low densities and comparatively small enthalpies of fusion they have only low storage densities of up to 200 MJ / m 3 . Salt hydrates, however, achieve up to three times higher energy densities. However, they have a high degree of corrosivity and are in part only partially stable to the cycles. Unlike organic latent heat storage materials, salt hydrates tend to overcool. Below their crystallization point they can be present as supercooled melt. The advantage here is that the crystallization and thus the release of latent heat in case of need can be specifically triggered with tools.

Aus der Patentschrift DE 10 2009 034 772 A1 ist ein dualer Latentwärmespeicher für stationäre und mobile Anwendungen bekannt, der zwei unterschiedliche Wärmespeichermaterialien enthält, wobei eines eine nicht-korrosive Flüssigkeit oder ein nicht-korrosives organischen Latentwärmespeichermaterial, vorzugsweise ein Paraffin ist, in welchem ein metallischer Wärmetauscher eingebettet ist. Das zweite Wärmespeichermaterial ist ein Salzhydrat mit hohem Wärmespeichervermögen, welches hermetisch gegen seine Umgebung abgeschlossen ist und nur über eine Trennwand zum benachbarten Speichermaterial Wärme aufnimmt bzw. abgibt.From the patent DE 10 2009 034 772 A1 For example, there is known a dual latent heat storage for stationary and mobile applications that includes two different thermal storage materials, one being a non-corrosive liquid or a non-corrosive organic latent heat storage material, preferably a paraffin, in which a metallic heat exchanger is embedded. The second heat storage material is a salt hydrate with high heat storage capacity, which is hermetically sealed against its environment and absorbs heat only via a partition wall to the adjacent storage material.

Für Latentwärmespeicherbehälter ist es Stand der Technik Graphit als wärmeleitendes, korrosionsbeständiges Material zu verwenden. Beispielhaft sei hierfür das Patent DE 39 05 707 C1 genannt. Weiterhin wird in der Patentschrift DE 199 37 730 C1 ein Latentwärmespeicher für Gebrauchstemperaturen von etwa 900°C (Weltraumeinsatz) beschrieben, bei dem der Speicherbehälter aus isotropen Graphit besteht, die Behälterbestandteile mittels Lötung unter Verwendung eines speziellen Aktivlots verbunden wurden und die Innenflächen des Speicherbehälters mit Pyrokohlenstoff beschichtet sind. Der Behälter ist als doppelwandiger Zylinder mit ringförmigen Querschnitt ausgelegt, wobei sich das Speichermedium zwischen den beiden Wänden befindet und die Wärmezufuhr und -abfuhr über ein vom inneren Zylinder umschlossenes Rohr stattfindet, so dass die gesamte innere Zylinderwand zur Wärmeübertragung genutzt wird.For latent heat storage tanks, it is state of the art to use graphite as a heat-conducting, corrosion-resistant material. An example of this is the patent DE 39 05 707 C1 called. Furthermore, in the patent DE 199 37 730 C1 a latent heat storage for use temperatures of about 900 ° C (space use) described, in which the storage container consists of isotropic graphite, the container components were connected by means of soldering using a special active solder and the inner surfaces of the storage container are coated with pyrocarbon. The container is designed as a double-walled cylinder with an annular cross section, wherein the storage medium is located between the two walls and the heat supply and removal takes place via a cylinder enclosed by the inner cylinder, so that the entire inner cylinder wall is used for heat transfer.

Als Alternative zu Behälterwänden aus Graphit ist in der Patentschrift DE 103 45 115 A1 ein Latentwärmespeicher beschrieben, der als eigenstabiles, hermetisch abgeschlossenes Druckgefäß ausgebildet ist und dessen Umhüllung aus Kunststoff ist. Ein solcher Einzelwärmespeicher weist zudem Anschlüsse für den im Innern des Behälters zu installierenden Wärmeübertrager auf.As an alternative to container walls made of graphite is in the patent DE 103 45 115 A1 a latent heat storage described, which is designed as intrinsically stable, hermetically sealed pressure vessel and the envelope is made of plastic. Such a single heat storage also has connections for the heat exchanger to be installed inside the container.

Die Gebrauchsmusterschrift DE 20 2007 008 684 U1 beschreibt eine Latentwärmezelle, deren Wand aus hitzebeständigem Material (Metall, Hartschaum, Kunststoff) besteht und im Inneren Paraffin als Latentwärmespeichermaterial und einen Doppel-Gegenstrom-Wärmetauscher enthält. Es können mehrere dieser Zellen als Speichereinheit zusammengefasst werden.The Utility Model DE 20 2007 008 684 U1 describes a latent heat cell whose wall consists of heat-resistant material (metal, rigid foam, plastic) and contains paraffin inside as latent heat storage material and a double countercurrent heat exchanger. Several of these cells can be grouped together as a storage unit.

Die genannten Lösungen sind mit wesentlichen Nachteilen behaftet.The solutions mentioned are associated with significant disadvantages.

Der Nachteil der Lösung aus der Patentschrift DE 10 2009 034 772 A1 besteht darin, dass das beanspruchte Speichervolumen bezüglich der speicherbaren Wärmemenge nicht vollständig ausgenutzt wird. Der Speicherbehälter muss mindestens so viel nicht-korrosives Speichermaterial enthalten, dass der metallische Wärmeübertrager darin Platz findet. Dieser beanspruchte Raum muss jedoch zur wirtschaftlich optimalen Nutzung des Latentwärmespeichers ein Speichermaterial höchster volumenbezogener Wärmespeicherkapazität enthalten.The disadvantage of the solution from the patent DE 10 2009 034 772 A1 is that the claimed storage volume is not fully utilized with respect to the storable amount of heat. The storage tank must contain at least enough non-corrosive storage material to accommodate the metallic heat exchanger. However, this claimed space must contain a storage material of highest volume-related heat storage capacity for the economically optimal use of the latent heat storage.

Die Nachteile der Patentschrift DE 199 37 730 C1 liegen darin, dass sowohl das Lötverfahren, als auch die aus Dichtigkeitsgründen vorgesehene Beschichtung der aus Graphit bestehenden Behälterinnenseiten mit großem Fertigungsaufwand verbunden sind. Die Wärmeübertragung über die innere Zylinderwand erfordert außerdem einen möglichst großen Durchmesser, so dass der Latentwärmespeicher nicht zuletzt wegen seiner kreisförmigen Grundfläche einen zu hohen Platzbedarf trotz großer Wärmespeicherkapazität des Speichermediums aufweist. Die wesentlichen Nachteile der Patentschrift DE 103 45 115 A1 sowie des Gebrauchsmusters DE 20 2007 008 684 U1 sind, dass lediglich nicht-korrosive, organische Latentwärmespeichermaterialien ungehindert eingesetzt werden können, da die vorgesehenen Wärmeübertrageroberflächen in direktem Kontakt zum Latentwärmespeichermaterial stehen. Dabei wird nur eine vergleichsweise geringe Wärmespeicherkapazität pro Volumen erreicht. Für den Einsatz von Salzhydraten muss der sich im Innern befindliche Wärmeübertrager chemisch beständig ausgelegt werden. Die Beschichtung großflächiger metallischer Rohrbündel-, Rohrschlagen oder Plattenwärmeübertrager hemmt nicht nur den Wärmeübertragungswirkungsgrad sondern ist zudem fertigungstechnisch sehr aufwändig.The disadvantages of the patent DE 199 37 730 C1 lie in the fact that both the soldering process, and provided for reasons of tightness coating the existing graphite container sides are associated with great manufacturing effort. The heat transfer via the inner cylinder wall also requires the largest possible diameter, so that the latent heat storage not least because of its circular base has too much space despite large heat storage capacity of the storage medium. The main disadvantages of the patent DE 103 45 115 A1 as well as the utility model DE 20 2007 008 684 U1 are that only non-corrosive, organic Latent heat storage materials can be used without hindrance, since the intended heat exchanger surfaces are in direct contact with the latent heat storage material. Only a comparatively low heat storage capacity per volume is achieved. For the use of salt hydrates, the internal heat exchanger must be designed to be chemically resistant. The coating of large-scale metallic tube bundle, pipe beating or plate heat exchanger not only inhibits the heat transfer efficiency but is also very expensive to manufacture.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die die Nutzung verschiedener, stark korrosiver Latentwärmespeichermaterialien, insbesondere Salzhydrate, ermöglicht und dabei eine lange Nutzungsdauer aufweist sowie in der Fertigung wirtschaftlich günstig ist. Darüberhinaus sind weitere, zuvor genannte Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.The object of the invention is to develop a device that allows the use of different, highly corrosive latent heat storage materials, in particular salt hydrates, while having a long service life and is economically advantageous in manufacturing. Moreover, further, aforementioned disadvantages of the prior art are to be eliminated.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Latentwärmespeicher aus einem geschlossenen vorzugsweise quaderförmigen, mit einem Latentwärmespeichermaterial gefüllten Behälter 1 besteht, dessen Wände mehrschichtig aufgebaut sind. Die innere, mit dem Wärmespeichermaterial in Kontakt stehende Schicht besteht aus nahezu isotrop wärmeleitenden Graphitplatten 2. Alle Aussenflächen der Graphitplatten 2 werden von einer flüssigkeitsdichten, gegen das Latentwärmespeichermaterial chemisch beständigen Elastomerfolie 3 eng anliegend und geschlossen umhüllt. Auf der Elastomerfolie 3 sind Nichteisenmetallplatten 4 mit Kontakt zur Elastomerfolie 3 angeordnet. Die Nichteisenmetallplatten 4 haben zumindest teilweise Strömungskanäle. Die Platten 4 mit den Strömungskanälen sind so angeordnet, das eine Umströmung des inneren Behälterteiles mit einem, die Wärme transportierenden Fluid erfolgt. Die Strömungskanäle der Platten 4 münden in einem Sammel- und Verteilerblock 6. Der Sammel- und Verteilerblock 6 weist Anschlüsse 7 für einen Vor- und Rücklauf auf. Die Nichteisenmetallplatten 4 sind vollständig von Wärmedämmplatten 5 dicht anliegend umhüllt.The object is achieved in that a latent heat storage of a closed preferably cuboid, filled with a latent heat storage material container 1 exists whose walls are multi-layered. The inner, in contact with the heat storage material layer consists of almost isotropically thermally conductive graphite plates 2 , All outer surfaces of the graphite plates 2 are made of a liquid-tight, against the latent heat storage material chemically resistant elastomeric film 3 tightly wrapped and closed. On the elastomeric film 3 are non-ferrous metal plates 4 with contact to the elastomeric film 3 arranged. The non-ferrous metal plates 4 have at least partially flow channels. The plates 4 with the flow channels are arranged so that a flow around the inner container part with a, the heat transporting fluid. The flow channels of the plates 4 flow into a collection and distribution block 6 , The collection and distribution block 6 has connections 7 for a flow and return on. The non-ferrous metal plates 4 are completely made of thermal insulation panels 5 wrapped tightly.

Die Vorteile der Erfindung liegen vor allem darin, dass die Verwendung von Latentwärmespeichermaterialien mit den höchsten Wärmespeichervermögen bezogen auf das Speichervolumen ermöglicht wird. Die Wahl der Elastomerfolie kann nach der chemischen Beständigkeit des Latentwärmespeichermaterials vorgenommen werden und ist im Reparaturfall einfach ersetzbar. Die verwendete Materialien der mehrschichtigen Behälterwand haben die erforderlichen funktionserfüllenden Eigenschaften und ermöglichen eine lange Nutzungsdauer. Graphit ist für seine chemische Beständigkeit, seine sehr gute Wärmeleitfähigkeit und Langlebigkeit bekannt. Elastomere, wie beispielsweise Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), sind chemisch gegen Latentwärmespeichermaterialien, insbesondere vielen Salzhydraten bei den gebräuchlichen Temperaturen im Gebäudebereich beständig, sind flüssigkeits- und gasdicht, lassen sich in sehr dünnen Folien herstellen, passen sich dadurch verschiedenen Oberflächen elastisch an und sind alterungsbeständig. Nichteisenmetalle, wie beispielsweise Reinaluminium, haben eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit, bilden eine langlebige, schützende Oxidschicht und lassen sich im Strangpressverfahren wirtschaftlich günstig zu einem Halbzeug vorfertigen. Ebenso ist die Langlebigkeit der Wärmedämmstoffe, wie beispielsweise Polyurethanschaum, aus der Gebäudedämmung bekannt. Vorteilhaft ist weiterhin, dass die genannten Bestandteile der Behälterwand (Graphitplatten, Nichteisenmetallplatten, Wärmedämmplatten) wiederverwendbar sind und damit die Wiederaufbereitung des Latentwärmespeichers zur Neunutzung möglich ist. Zudem lässt der einfache Aufbau des Latentwärmespeichers eine Serienproduktion (Fertigung in großen Stückzahlen) zu, welche große wirtschaftliche Vorteile schafft.The advantages of the invention are, above all, that the use of latent heat storage materials with the highest heat storage capacity based on the storage volume is made possible. The choice of elastomeric film can be made according to the chemical resistance of the latent heat storage material and is easily replaceable in case of repair. The materials used in the multi-layered container wall have the required function-filling properties and allow a long service life. Graphite is known for its chemical resistance, very good thermal conductivity and longevity. Elastomers, such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), are chemically resistant to latent heat storage materials, especially many salt hydrates at the usual temperatures in the building sector, are liquid and gas tight, can be produced in very thin films, thereby adapting to different surfaces elastic and resistant to aging. Non-ferrous metals, such as pure aluminum, have a very good thermal conductivity, form a long-lasting, protective oxide layer and can be prefabricated in the extrusion process economically favorable to a semi-finished product. Likewise, the longevity of the thermal insulation materials, such as polyurethane foam, from the building insulation is known. A further advantage is that the said components of the container wall (graphite plates, non-ferrous metal plates, thermal insulation panels) are reusable and thus the reprocessing of the latent heat storage for reuse is possible. In addition, the simple design of the latent heat storage allows for mass production (high volume production), which creates great economic benefits.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Quaderform in Verbindung mit der hohen Speicherdichte, wodurch bei der räumlichen Anordnung mehrerer Latentwärmespeicher eine optimale Raumausnutzung realisiert wird.Another advantage results from the cuboid shape in conjunction with the high storage density, whereby an optimal space utilization is realized in the spatial arrangement of multiple latent heat storage.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen beschrieben, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind.The invention will be described below with reference to drawings in which advantageous embodiments are shown.

Es zeigen:Show it:

1: Latentwärmespeicher mit frontalen und seitlichen Ausbrüchen 1 : Latent heat storage with frontal and lateral outbreaks

2: Latentwärmespeicher in unterbrochener Darstellung, mit horizontalem Vollschnitt und der Einzelheit zur Schichtung der Behälterwand 2 : Latent heat storage in interrupted representation, with horizontal full section and the detail for stacking the container wall

In 1 ist ein vorteilhafter Latentwärmespeicher isometrisch dargestellt, in der durch frontale und seitlichen Ausbrüche alle Bestandteile sichtbar gemacht sind. Der Behälter 1 ist quaderförmig aufgebaut. Die Quaderform ermöglicht eine optimale Raumausnutzung hinsichtlich der Energiespeicherung, insbesondere bei der Anordnung mehrerer gerahmter Behälter 1 in einem Regalsystem.In 1 is an advantageous latent heat storage isometric shown in the frontal and lateral outbreaks all components are made visible. The container 1 is built cuboid. The cuboid shape allows optimal space utilization in terms of energy storage, especially in the arrangement of several framed container 1 in a shelving system.

Die Wand des Behälters 1 ist aus mehreren Schichten zusammengesetzt. Die innere Schicht besteht aus annähernd isotrop wärmeleitenden Graphitplatten 2. Für die Aufnahme von Wärmeleitelementen 9 sind die Graphitplatten 2 mit Nuten versehen. Die Graphitplatten 2 sind miteinander verstiftet und mit klebender Dichtungsmasse verfugt. In der Graphitplatte 2, die als Deckplatte verwendet wird, ist eine Öffnung zur Aufnahme des Verschlusses 8 vorhanden.The wall of the container 1 is composed of several layers. The inner layer consists of approximately isotropically thermally conductive graphite plates 2 , For the absorption of heat-conducting elements 9 are the graphite plates 2 grooved. The graphite plates 2 are pinned together and grouted with adhesive sealant. In the graphite plate 2 , which is used as a cover plate, is an opening for receiving the closure 8th available.

Die innere Schicht der Behälterwand, die aus Graphitplatten 2 zusammengesetzt ist, wird eng anliegend und geschlossen von einer Elastomerfolie 3 umhüllt. Die geschlossene Hülle aus Elastomerfolie 3 kann durch Vulkanisieren und/oder durch Verkleben von Folienstücken zusammengesetzt werden. Nur die Öffnung zur Aufnahme des Verschlusses 8 wird von der Umhüllung ausgenommen. Das enge Anliegen der Elastomerfolie 3 kann durch eine geringe Vorspannung des Elastomers erreicht werden.The inner layer of the container wall, made of graphite plates 2 is tightly fitting and closed by an elastomeric film 3 envelops. The closed shell made of elastomeric film 3 can be assembled by vulcanization and / or by gluing foil pieces. Only the opening for receiving the shutter 8th is excluded from the serving. The close concern of the elastomeric film 3 can be achieved by a low bias of the elastomer.

Auf der Elastomerfolie 3 sind Nichteisenmetallplatten 4 mit Kontakt zur Folie angeordnet. Die Nichteisenmetallplatten 4 sind vorzugsweise aus Reinaluminium als stranggepresste Platten und teilweise mit definierten Strömungskanälen herzustellen. Bei der vorteilhaften Ausführung sind die Deck- und die Bodenplatte aus Reinaluminium ohne Strömungskanäle ausgeführt. In der Nichteisenmetallplatte 4, die als Deckplatte verwendet wird, ist eine Öffnung zur Aufnahme des Verschlusses 8 vorhanden. Der Verschluss 8 kann zur Befüllung und Entleerung des Behälters 1 mit Latentwärmespeichermaterial genutzt werden. Weiterhin kann der Verschluss 8 Sensoren zur Erfassung des Ladezustandes des Latentwärmespeichers sowie einen Auslöser für unterkühlte Schmelzen enthalten. Die Front-, die Seitenplatten und die Rückenplatte sind mit horizontalen geradlinigen Strömungskanälen versehen. Die abzudichtenden Verbindungen der Nichteisenmetallplatten 4 können mittels Dichtungen oder durch Verkleben und zusätzlich durch Stiftverbindungen erzeugt werden. An der Frontseite haben die Nichteisenmetallplatten 4 auf ihrer Aussenseite Öffnungen, die von den Strömungskanälen der Nichteisenmetallplatten 4 in einen Sammel- und Verteilerblock 6 führen. Der Sammel- und Verteilerblock 6 ist mit den Nichteisenmetallplatten 4 der Frontseite, vorzugsweise durch Verkleben miteinander verbunden. An dem Sammel- und Verteilerblock 6 sind Anschlüsse 7 für einen Vor- und Rücklauf vorgesehen. Die Anschlüsse 7 sind vorzugsweise als T-Stücke ausgeführt, die beispielsweise zum Anschluss an einen Wärmeübertrager in einem Warmwasserspeicher und weiteren Latentwärmespeichern dienen.On the elastomeric film 3 are non-ferrous metal plates 4 arranged with contact to the film. The non-ferrous metal plates 4 are preferably made of pure aluminum as extruded plates and partly with defined flow channels. In the advantageous embodiment, the cover and the bottom plate are made of pure aluminum without flow channels. In the non-ferrous metal plate 4 , which is used as a cover plate, is an opening for receiving the closure 8th available. The closure 8th can be used for filling and emptying the container 1 be used with latent heat storage material. Furthermore, the closure 8th Sensors for detecting the state of charge of the latent heat storage and a trigger for supercooled melts included. The front, the side plates and the back plate are provided with horizontal rectilinear flow channels. The joints of non-ferrous metal plates to be sealed 4 can be produced by means of gaskets or by gluing and additionally by pin connections. At the front have the non-ferrous metal plates 4 on its outside openings, from the flow channels of non-ferrous metal plates 4 into a collection and distribution block 6 to lead. The collection and distribution block 6 is with the non-ferrous metal plates 4 the front side, preferably connected by gluing together. At the collection and distribution block 6 are connections 7 intended for a flow and return. The connections 7 are preferably designed as T-pieces, which serve for example for connection to a heat exchanger in a hot water tank and other latent heat storage.

Die äußere Schicht der Wand des Behälters 1 besteht aus Wärmedämmplatten 5, beispielsweise Platten aus Polyurethanschaum. Der Innenteil des Behälters 1 ist damit vollständig von einer Wärmedämmschicht umhüllt. Die Dicke der Wärmedämmplatten 5 wird von der Verwendung des Latentwärmespeichers als Kurz- oder Langzeitspeicher abhängig gemacht. Für einen Langzeitspeicher mit starker Unterkühlung des Latentwärmespeichermaterials können dünnere Wärmedämmplatten 5 verwendet werden. In 2 ist der vorteilhafter Latentwärmespeicher unterbrochen, mit Vollschnitt und Einzelheit orthogonal dargestellt. Der horizontale Vollschnitt mit der dazu gehörenden Einzelheit ist in der der Achse eines Strömungskanals in den Nichteisenmetallplatten 4 durchgeführt worden. Von innen nach außen soll die funktionserfüllende Struktur erläutert werden. Zwischen den in den Nuten der Graphitplatten 2 fixierten Wärmeleitelementen 9 befindet sich das Latentwärmespeichermaterial 10, vorzugsweise das Salzhydrat Natriumhydroxid Monohydrat (NaOH·H2O). Über die Wärmeleitelemente 9 wird die sensible und latente Wärme zu den Graphitplatten 2 transportiert. Die Wärmeleitelemente 9 können beispielsweise aus Lochblechen aus Reinaluminium mit Polytetrafluorethylen(PTFE)-Beschichtung bestehen. Eine andere bekannte Ausführung der Wärmeleitelemente 9 sind gelochte Graphitfolien aus gewalztem Blähgraphit. Als Material für die Hülle aus der Elastomerfolie 3 kann für das genannte Salzhydrat Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) verwendet werden. Der Kautschuk ist chemisch gegen die meisten Latentwärmespeichermaterialien beständig. Die Elastomerfolie 3 aus EPDM ist flüssigkeitsdicht, was auf Grund der Porösität der Graphitplatten 2 erforderlich ist.The outer layer of the wall of the container 1 consists of thermal insulation panels 5 , for example, panels of polyurethane foam. The inner part of the container 1 is thus completely surrounded by a thermal barrier coating. The thickness of the thermal insulation panels 5 is made dependent on the use of latent heat storage as short or long term storage. For a long-term storage with strong supercooling of the latent heat storage material thinner thermal insulation panels 5 be used. In 2 is the advantageous latent heat storage interrupted, shown in full section and detail orthogonal. The horizontal full section with the associated detail is in the axis of a flow channel in the non-ferrous metal plates 4 Have been carried out. From the inside to the outside, the function-fulfilling structure is to be explained. Between the grooves in the graphite plates 2 fixed heat-conducting elements 9 is the latent heat storage material 10 , preferably the salt hydrate sodium hydroxide monohydrate (NaOH · H2O). About the heat-conducting elements 9 the sensible and latent heat becomes the graphite plates 2 transported. The heat-conducting elements 9 For example, they may consist of perforated sheets of pure aluminum with polytetrafluoroethylene (PTFE) coating. Another known embodiment of the heat-conducting elements 9 are perforated graphite foils made of rolled expanded graphite. As material for the shell of the elastomeric film 3 may be used for said salt hydrate ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). The rubber is chemically resistant to most latent heat storage materials. The elastomeric film 3 made of EPDM is liquid-tight, due to the porosity of the graphite plates 2 is required.

Der Vollschnitt in 1 zeigt die Ausführung eines umlaufenden Strömungskanals in den Nichteisenmetallplatten 4 der von einem, die Wärme transportierenden Fluid durchströmt wird und in dem Sammel- und Verteilerblock 6 mündet. Der Sammel- und Verteilerblock 6 besteht in dem Ausführungsbeispiel aus zwei Kammern. Vom Verteilerblock aus wird das Fluid durch die äußeren Öffnungen an der einen Frontseite der Nichteisenmetallplatte 4 in die übereinander angeordneten Strömungskanäle geleitet, umströmt den inneren Behälterteil und gelangt zum Sammelblock über die äußeren Öffnungen an der anderen Frontseite der Nichteisenmetallplatte 4. Eine andere, nicht dargestellte Ausführung des Sammel- und Verteilerblocks 6 ermöglicht die gezielte Öffnung einzelner Strömungskanäle und auch die wechselnden Strömungsrichtungen durch Wegeventile.The full cut in 1 shows the execution of a circumferential flow channel in the non-ferrous metal plates 4 which is traversed by a, the heat transporting fluid and in the collection and distribution block 6 empties. The collection and distribution block 6 consists in the embodiment of two chambers. From the distributor block, the fluid passes through the outer openings on the one front side of the non-ferrous metal plate 4 passed into the flow channels arranged one above the other, flows around the inner container part and reaches the collecting block via the outer openings on the other front side of the non-ferrous metal plate 4 , Another, not shown embodiment of the collection and distribution block 6 allows the targeted opening of individual flow channels and also the changing flow directions through directional control valves.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Behältercontainer
22
Graphitplattegraphite plate
33
Elastomerfolieelastomeric film
44
NichteisenmetallplatteNon-ferrous metal plate
55
Wärmedämmplattethermal insulation board
66
Sammel- und VerteilerblockCollection and distribution block
77
Anschlüsseconnections
88th
Verschlussshutter
99
Wärmeleitelementeheat-conducting elements
1010
LatentwärmespeichermaterialLatent heat storage material

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009034772 A1 [0004, 0009] DE 102009034772 A1 [0004, 0009]
  • DE 3905707 C1 [0005] DE 3905707 C1 [0005]
  • DE 19937730 C1 [0005, 0010] DE 19937730 C1 [0005, 0010]
  • DE 10345115 A1 [0006, 0010] DE 10345115 A1 [0006, 0010]
  • DE 202007008684 U1 [0007, 0010] DE 202007008684 U1 [0007, 0010]

Claims (4)

Vorrichtung zum Speichern von latenter und sensibler Wärme, bestehend aus einem geschlossenen vorzugsweise quaderförmigen, mit einem Latentwärmespeichermaterial, dessen latente Wärme im Phasenübergang fest/flüssig gespeichert ist, insbesondere einem Salzhydrat gefüllten Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände, die den geschlossenen Behälter (1) bilden, mehrschichtig aufgebaut sind, die innere, mit dem Wärmespeichermaterial in Kontakt stehende Schicht aus einer nahezu isotrop wärmeleitenden Graphitplatte (2) besteht, alle Aussenflächen der Graphitplatten (2) von einer flüssigkeitsdichten, gegen das Latentwärmespeichermaterial chemisch beständigen Elastomerfolie (3) eng anliegend und geschlossen umhüllt werden, auf der Elastomerfolie (3) Nichteisenmetallplatten (4) mit Kontakt zur Elastomerfolie (3) angeordnet sind, die Nichteisenmetallplatten (4) zumindest teilweise Strömungskanäle aufweisen, wobei die Platten (4) mit den Strömungskanälen so angeordnet sind, das eine Umströmung des inneren Behälterteiles mit einem, die Wärme transportierenden Fluid erfolgt, die Strömungskanäle der Platten (4) in einem Sammel- und Verteilerblock (6) münden, der Sammel- und Verteilerblock (6) Anschlüsse (7) für einen Vor- und Rücklauf aufweist und die Nichteisenmetallplatten (4) vollständig von Wärmedämmplatten (5) dicht anliegend umhüllt sind.Device for storing latent and sensible heat, consisting of a closed, preferably cuboid, with a latent heat storage material whose latent heat is stored in the solid / liquid phase transition, in particular a salt hydrate filled container, characterized in that the walls holding the closed container ( 1 ), are multilayered, the inner, standing in contact with the heat storage material layer of a nearly isotropically thermally conductive graphite plate ( 2 ), all outer surfaces of the graphite plates ( 2 ) of a liquid-tight, against the latent heat storage material chemically resistant elastomeric film ( 3 ) are tightly wrapped and closed, on the elastomeric film ( 3 ) Non-ferrous metal plates ( 4 ) with contact to the elastomeric film ( 3 ), the non-ferrous metal plates ( 4 ) at least partially have flow channels, the plates ( 4 ) are arranged with the flow channels so that a flow around the inner container part with a, the heat transporting fluid, the flow channels of the plates ( 4 ) in a collection and distribution block ( 6 ), the collection and distribution block ( 6 ) Connections ( 7 ) for a supply and return and the non-ferrous metal plates ( 4 ) completely of thermal insulation panels ( 5 ) are tightly enveloped. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerfolie (3) aus Ethylen-Propylen-Kautschuk, vorzugsweise Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) besteht.Apparatus according to claim 1, characterized in that the elastomeric film ( 3 ) consists of ethylene-propylene rubber, preferably ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nichteisenmetallplatten (4) aus Reinaluminium bestehen.Apparatus according to claim 1, characterized in that the non-ferrous metal plates ( 4 ) consist of pure aluminum. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammel- und Verteilerblock (6) mit Wegeventilen ausgestattet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the collection and distribution block ( 6 ) is equipped with directional control valves.
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