DE10302769A1

DE10302769A1 - Kombi-Wärme-Kälte-Latentschichtenspeicher nach dem Kugelreaktor-Prinzip mit Schüttverfahren-Befüllung

Info

Publication number: DE10302769A1
Application number: DE10302769A
Authority: DE
Inventors: Alfred Pommerenke; Karl Leidig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-07-29

Abstract

Kombi-Wärme-Kälte-Schichtenspeicher nach dem Kugelreaktor-Prinzip mit Schüttverfahren, Befüllung durch Einbringen des Latentwärmespeicher-Gefriermittels in dicht verschlossenen Kugeln, welche vom Wärme- oder Kälteträger-Mittel umspült werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schichtenspeicher wie dieser in dem Antrag auf Eintragung eines Gebrauchsmusten mit dem Aktenzeichen 202 19 116.8 gezeigt ist.
Das Latentwärme-Speicher-Einsetzbauteil mit außenliegenden Ausgleichbehälter wird hier durch mit Kugeln (1) in beliebiger Größe, welche mit einem Latentwärme-Speichermittel (2) wie Natriumacetat oder ähnlichen gefüllt sind ersetzt.
Vorzüglich wird die Kugelform wegen der idealen Oberfläche verwendet, es ist jedoch jede andere Form wie beispielweise die eines Eies oder ähnliches möglich, den Erfindergedanken ändert das nicht.
Die Kugel (1) oder die andere Form kann aus beliebigen Metall oder sonstigen Werkstoff gefertigt werden die Oberfläche kann glatt oder gewölbt sein.
Je nach Speicherbetriebsart wird die Kugel (1) oder ähnliche Form mit Latentwärmespeichermittel (2) oder mit einem Mittel (2) zur Kältespeicherung wie Ameisensäure oder ein anderes Medium gefallt.
Der Aufbau des Speichen betrifft den Schichten-Speicher (3), die Kugeln (1) oder Ähnliches können aber auch in Speicher jeder Bauart eingebracht werden der Erfindergedanke bleibt auch hier erhalten. Die Kugel (1) kann auch in idealer Bauweise aus einem sich dem Ausdehnungskoefizienten des Kugelinhaltes anpassenden elastischen Material gefertigt werden auch hier bleibt der Erfindergedanke erhalten.
Das Wärmeentnahme-Kältezufuhrbauteil (4) und das Wärmezufuhr-Kälteentnahmebauteil entsprechen dem Gebrauchsmuster-Antrag mit dem Aktenzeichen 202 19 116.8, der innenliegende Wärmetauscher (6) ist mehrlagig und dem Kugelmaß angepaßt, die vorzügliche Ausführung besteht aus zusammengeführten Kontaktflächenelementen entsprechend der Patentoffenlegungs-Schrift mit dem Aktenzeichen DE 19753566 A1 . Jede andere Bauart ersetzt nicht den Erfindergedanken.
Die Ausführung des Schichten-Speichers (3) ist vorzüglich in quadratischer oder rechteckiger Form mit drucklosen Betrieb vorgesehen.
Zur Vermeidung von Lufteintritt befindet sich am Wärmezufuhr-Kälteentnahmebauteil (4) eine Gummiblase (7). zur Ableitung von Überwasser ist am oberen Stutzen (9) ein Kugelschwimmer-Ableiter (8) angeordnet wie dieser auch in Dampfanlagen Verwendung findet. Jede andere Bauweise wie runde Behälterform und druckfeste Ausführung können den Erfindergedanken nicht ersetzen.
Die mit Latentwärmespeicher – oder Gefrier – Mittel gefüllten Kugeln können beispielsweise auch in dem Temperatur – Scheide – und Sammelkondensator mit dem Aktenzeichen 202 19 679.8 zur Kapazitätssteigerung eingebracht werden.
Mittels der oben angeordneten Dampflanze (13) mit Anschlußstutzen (10) und dem Anschlußstuzen (11) kann dem Schichten-Speicher (3) Wärme aus Festoffheizkesseln aller Art im Schwerkraftbetrieb zugeführt werden.
Eine thermische Ablaufsicherung für den Feststoffheizkessel ist bei dieser Bauweise nicht erforderlich.
Die vorzugsweise drucklose Ausführungs der gesamten Wärme-Speicher-Anlage ermöglicht eine rationelle Ausführung der Kugeln (1) aus wärmebeständigen Kunststoff weil hier eine Überhitzung nicht möglichlich ist.
Auftretender Wassermangel kann mittels einem Schwimmerventil (12) oder auch manuell ausgeglichen werden.
Der Funktionsablauf entspricht bei Wärme – und Kältebetrieb dem mit dem Aktenzeichen 202 19 188.8 gezeigten Schichten – Speicher. Zusätzlich wird hier die Wärme-Einbringung (10, 11, 13) aus Feststoffheizkesseln im Schwerkraffverhalten gezeigt. Dies ist aber auch mittels dem Wärmetauscher (6) im Überdruckbetrieb möglich.
Der Wärmetauscher (6) kann auch in mehrfacher Ausführung eingebracht werden und sowohl zur Wärmezuführung als auch zur Wärmeableitung genutzt werden.
Dies gilt analog auch bei Kältebetrieb.
Bei Einbringung der Wärme aus Wärmepumpen oder Kältemaschinen mittels dem Heisgas verhalten sich je nach momentaner Speichertemperatur das obere oder mehrere Bauteil(e) des Wärmetauschen (6) wie ein sogenannter Heizgasenthitzer die Kondensatorwirkung setzt unten ein.
Bei Kältebetrieb erfolgt der Prozeßablauf in umgekehrter Reihenfolge.
Aus dieser Analogie ergibt sich nunmehr die Konsequenz daß der Erfindergedanke der Latentwärme – Speicher – oder Gefriermittel-Speicher-Kugeln (1) dazu geführt hat daß sowohl die Funktion des Multi-Wärme-Kälte-Schichtenspeichers mit dem Aktenzeichen 202 19 116.8 als auch die Funktion des Temperatur – Scheide – und Sammelkondensators mit dem Aktenzeichen 202 19 679.8 in kompakter Bauweise bei Bedarf erfüllt werden können. Nach bekannten Ausführungweisen können neben einem mit allen notwendigen Bauteilen ausgestatteten Speicher eine beliebige Anzahl von Speichern (3) mit Kugeln (1) im Nebenschluß angeordnet werden.
Dies gilt sowohl für die Speicherung von Wärme oder Kälte.
Erzielte Vorteile

1) Die durch die Kugelform gegebene große Oberfläche welche vom Wärmeträgermedium hier vorzüglich Wasser oder vom Kälteträgermedium wie Wasser-Glykolgemisch umspült ist gewährleistet einen schnellen Wärmeaustausch und eine vollkommene Teilnahme des Speichermediums am Arbeitsprozeß.
2) Die Spitzenlastzeiten werden beim Be – und Endladen durch das Wärme – oder Kälteträgermedium kompensiert, insbesonders bei Solar-Anlagen ergibt sich der Vorteil daß in den Abendstunden die sensible Wärme des Wärmeträgermediums in latente Wärme umgewandelt wird. Auch bei Kältespeicherung mittels dem Emiter wie dieser in der Gebrauchsmusterschrift mit den Aktenzeichen 202 19 116.8 und 202 19 117.6 gezeigt wird ergibt sich in umgekehrter Funktion der gleiche Effekt.
Hier wird nach Beendigung des Nachtfrostes dem Speichermedium weiterhin latente Wärme entzogen und als sensible Wärme an das Kälteträgermedium abgegeben.
3) Das Einbringen des Latentwärmespeichermittels wird im Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren vereinfacht und stellt daher einen wirtschaftlichen Vorteil dar.
4) Das Latentwärmespeichermittel wie Natriumacetat oder ähnliches muß nicht mehr in Säcken mit Plastikfolie verpackt werden welche dann entsorgt werden müssen, der Transport kann in beliebigen Behältern erfolgen.
Dies ergibt einen umwelttechnischen und auch einen finanziellen Vorteil.
5) Das Latentwärmespeichermittel ist zu keiner Zeit der Luft ausgesetzt und kann sich daher nicht mit Wasser aus der Luffeuchte anreichern.
6) Es ist eine Langzeitlagerung ohne die Nachteile wie unter 5) beschrieben möglich, dies ergibt einen wirtschaftlichen Vorteil.
7) Vorhandene Wärme – oder Kältespeicher können durch Einbringen der Kugeln zu Latent – Speichern umfunktioniert werden. Die Wirtschaftlichkeit vorhandener Solar – Anlagen kann daher erhöht werden und es ist eine Erweiterung vorhandener Solar – Anlagen ohne Speichervergrößerung möglich.
8) Das Latentwärmespeicher – oder Gefrier – Mittel kann nach Erschöpfung leicht ausgetauscht und entsorgt werden. Das Kugelmaterial findet Wiederverwertung.
9) Der Weg zum Großeinsatz der Latentwärme – und Kälte – Speichertechnik ist damit frei, eine rationelle Fertigung der Kugeln durch entsprechende Maschinen ist möglich und somit ist eine Schaffung neuer Arbeitsplätze gegeben. Außerdem bedeutet dies einen großen Beitrag zum Klimaschutz.
10) Beim Einsatz von Kältemaschinen kann die Kälteerzeugung während der Niedrigtarifzeiten erfolgen dies ergibt einen wirtschaftlichen Vorteil.

Claims

Befüllungsverfahren für Latentwärme – oder Kältespeicher durch Einbringen des Latentspeichermittels zur Speicherung von latenter Wärme oder zur Erzielung eines Mangels an latenter Wärme durch Einbringen des Latentwärme – Speichermittels oder Gefriermittel in dicht verschlossene Kugeln oder ähnliche Bauformen.
Kombi-Wämre-Kälte-Schichten-Speicher (3) in idealer Anordnung des oder der innenliegenden Wärmetauscher(s) zur Einbringung der Kugeln (1) mit speraten Wärmezubring-Kälteabführbauteil (5) und seperaten Wärmeentnahme-Kältezubringbauteil (4) mit Gummiblase (7) als Berstsicherung und Luftabschluß und Kugelschwimmerableiter (8) für Überwasser (12) und Anschlüsse für Feststoffheizkessel (10)(11) mit Dampflanze (13) für Schwerkraftbetrieb.