DE1928694C3 - - Google Patents

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DE1928694C3
DE1928694C3 DE1928694A DE1928694A DE1928694C3 DE 1928694 C3 DE1928694 C3 DE 1928694C3 DE 1928694 A DE1928694 A DE 1928694A DE 1928694 A DE1928694 A DE 1928694A DE 1928694 C3 DE1928694 C3 DE 1928694C3
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Description

Formbeständigkeit hat, daß sie die Impfkristalle festzuhalten vermag und deren gleichmäßige Verteilung in der Speichermasse aufrechterhält Hierdurch wird, wie schon gesagt, verhindert, daß die Impfkristalle, deren Dichte immer von der Dichte der Schmelze verschieden ist, sedimentieren. Als Gerüststrukturen, die die angestrebte räumliche Verteilutg aufrechterhalten, eignen sich alle solche, die eine so große Formbeständigkeit haben, daß die Lage der Teile zueinander keine bedeutende Änderung erfahren kiin. Hierdurch ät sichergestellt, daß die einmal isotrop verteilten Gastkristalle in der ursprünglichen Raumverteilung verbleiben. Da alle Beimischungen zur Speichermasse thermodynamisch Ballast darstellen, wird man im Rahmen der Erfindung nach solchen Körpern trachten, deren Volumen- oder Gewichtsanteil möglichst klein ist Hier nimmt man sich Zeolithen zum Vorbild. Vorteilhaft werden der Speichermasse faserige Kristalle zugesetzt, die eine außerordentlich kleine Löslichkeit in der Schmelze der Speichermasse besitzen. Durch einmaliges Oberhitzen kann die Löslichkeit so weit getrieben werden, daß die Kristallfasern miteinander wirksam ,versintern. Besonders geeignet für die Bildung von Zeolithen sind faserige Oxidstrukturen, z. B. Magnesiumoxid. In einer Schmelze beispielsweise von Magnesiumnitrat als Speichermasse lassen sich bereits mit 3% Gewichtsanteil an Magnesiumoxid durch kurzfristige Überhitzung auf 14O0C Gerüste herstellen, die mit mehr als 1 kp/cm2 gewichtsbelastbar sind.
An die Stelle anorganischer Systeme können auch organische Gerüstsubstanzen, insbesondere Alginate, treten.
Zur weiteren Verbesserung der Formkonstanz der Speichermasse im aufgeladenen, also geschmolzenen Zustand, lassen sich Sekundärgerüste vorsehen. Die Sekundärgerüste können als Schäume, z. B. aus Kunststoff aufgebaut sein. Es können auch Drahtgeflechte und matratzenartige Drahtkonstruktionen Verwendung finden und schließlich jede Art von Strukturen aus Metall oder Kunststoff, die bei kleinem Gewicht, bezogen auf das Gesamtvolumen, eine hohe Festigkeit wenigstens in einer Richtung mitbringen. Als Stützkörper eignen sich beispielsweise auch Schäume, dk !adurch hergestellt werden, daß der Schmelze der Speichermasse geschmolzene Kunststoffe oder andere nicht mit ihr mischbare Stoffe beigegeben werden und diese dann schaumig geschlagen werden.
Zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Beimischung von metallischen Körpern vorgesehen. Diese sollten langgestreckt sein, wobei die einzelnen langgestreckten Teile möglichst parallel zum Wärmestrom verlaufen sollten. Hierzu sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Metallteilchen ferromagnetisch ausgebildet werden, beispielsweise durch Überziehen von Aluminiumteilchen mit einem bariumferrithaltigen Lack, und daß die Speicherkörper während der Herstellung einem starken Magnetfeld ausgesetzt sind, dessen Kraftlinien parallel zum späteren Wärmestrom verlaufen.
Speicherkörper nach der Erfindung haben den Vorteil, daß die Substanzen sich nicht entmischen, daß deshalb die Schmelztemperatur mit der Entladetemperatur, also der Kristallisationstemperatur, zusammenfällt Sie haben ferner den Vorteil, daß sie nicht in "formsteifen Speicherbehältern untergebracht werden r> müssen, sondern daß die Speichennassen eine so hohe Formbeständigkeit aufweisen, daß auch bei Speicherkörpern großer geodätischer Höhenerstreckung keine hydrostatischen Drücke gegen die horizontalen Wandungen wirksam werden. Hierdurch ist es möglich, daß ίο die Speicherkörper mit Kunststoffolien lediglich gegen Feuchtigkeitsverlust oder gegen andere Atmosphäreneinflüsse abgedeckt werden. Speicherkörper können deshalb wie Plastikverpackung ausgebildet werden. Als besonders geeignet haben sich mit Aluminiumfolien ι "> kaschierte Kunststoffolien erwiesen.
Anhand der Figuren werden Anwendungsbeispiele von erfindungsgemäßen Speicherkörpern beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Bauplatte, die mit erfindungsgemäßen Speichermassen gefüllt ist
Fig.2 zeigt eine Bauplatte, die zur Erhöhung der Wärmekapazität von Wänden geeignet ist
Fi g. 3 zeigt einen Sekundärgerüstkörper, der wie ein Honigwabensystem aufgebaut ist
F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Fußboden. 2r> Fig.5 zeigt eine andere Art eines Stützkörpersystems für ein Sekundärgerüst
F i g. 6 zeigt eine weitere Ausbildung eines Sekundärgerüstes unter Verwendung gewellter Blechstreifen.
F i g. 1 zeigt eine aus Kunststoffolien aufgebaute
κι Bauplatte. Durch Verschweißen zweier Kunststoffolien werden Hohlräume 250 gebildet, in denen sich die Speichermasse befindet Die Bauplatten haben keinerlei
eigene Steifigkeit und müssen deshalb an ösen 251, die in einer Lasche 252 angebracht sind, aufgehängt werden.
Γι Fig.2 zeigt schematisch eine Schicht 20 aus einer Masse nach der Erfindung, die durch Verklebung mit einer Wand 21 verbunden ist Zur Verhinderung des Austritts von Dampf wird diese Schicht gemäß der Erfindung mit einer Folie 24 überzogen, die mit der
au Wand, wie bei 23 gezeigt, verklebt ist.
F i g. 3 zeigt eine herausgebrochene Ecke aus einem erfindungsgemäßen Sekundärgerüst, das in Form einer Honigwabe als Extrudierteil ausgebildet ist Die Randwände 261 des Elementes sind gegenüber den ■π Innenwänden 262 verstärkt, so daß mechanisch steife Plattenelemente entstehen.
Fig.4 zeigt im Schnitt eine Fußboden-Speicherschicht 263, die aus einzelnen Elementen 264 besteht, mit dem darüberliegenden Estrich 265 und dem ίο Fußbodenbelag 266 sowie den unterhalb der Speicherplatten angeordneten elektrischen Heizelementen 267, deren Installation nicht gezeichnet ist. Man erkennt daß jedes Speicherelement 264 aus dem röhrenförmigen Sekundärgerüst 268 und den Abdeckplatten oder -folien τ> 269 aufgebaut ist
F i g. 5 zeigt ein herausgebrochenes Stück aus einem ebensolchen Sekundärgerüst, das als Tiefzieh· oder Spritzteil, z. B. aus Kunststoff, hergestellt wird.
F i g. 6 zeigt ein Stück eines ebensolchen Sekundärge-M) rüstes, das aus einem Boden 281, Seitenwänden 282 und wellenförmigen Stegen 283 zusammengeschweißt ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Speicherkörper mit einem Speicherstoff, welcher latente Wärme beim Obergang vom festen in den flüssigen Zustand aufnehmen kann, wobei zur Verhinderung der Unterkühlung des Speicherstoffes unter die Schmelztemperatur während der Entladung dem Speicherstoff Kristallisationskeime in gleichmäßiger räumlicher Verteilung beigemischt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Sedimentation der Kristallisationskeime verhindernde Gerüststruktur vorgesehen ist, welche eine solche Formbeständigkeit hat, daß sie die Impfkristalle festzuhalten vermag und deren gleichmäßige Verteilung in der Speichermasse (20) aufrechterhält
2. Speicherkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speichermasse faserige Kristalle, wie Siliziumoxid oder Magnesiumoxid, beigemischt sind.
3. Verfahren zur Herstellung von Speicherkörpern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die faserigen Kristalle mit der Speichermasse und den Impfkristallen gleichmäßig vermischt werden und danach einmalig auf eine Temperatur gebracht werden, die erheblich oberhalb der Arbeitstemperatur liegt
4. Speicherkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Gerüststruktur versehene Speichermasse in ein Sekundärgerüst (261, 262; 264; 281, 282, 283), z. B. in einen Schaum aus Kunststoff, in ein Honigwabengitter oder in anorganische oder organische grobe Faserstrukturen, eingebracht ist
5. Speicherkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die thermische Leitfähigkeit der Speichermasse dadurch angehoben ist, daß der Speichermasse Metallteilchen mit länglicher Konfiguration beigemischt sind, die parallel zum Wärmestrom angeordnet sind.
6. Speicherkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen aus Aluminium mit einem Bariumferritüberzug bestehen.
7. Speicherkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das Sekundärgerüst aus einer Metalldrahtmatte besteht die aus ineinander verketteten Wendeln besteht
8. Verfahren zur Herstellung von Speichermassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Gerüststruktur der Schmelze des Speicherstoffes thermoplastische Kunststoffe zugemischt werden, die alsdann zu Schäumen geschlagen werden.
9. Verfahren zur Herstellung von Speicherkörpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impfkristalle mit der die Gerüststruktur bildenden Substanz vermischt werden und daß danach erst diese Mischung der Speichermasse beigemischt wird.
10. Speicherkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Speicherkörper mit einem dampfdichten Überzug (24) aus einer Kunststoff- und einer Metallfolie besteht
11. Verfahren zur Herstellung von Speicherkörpern mit wärmestronvparalleler Ausrichtung von Metallteilchen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung durch ein Magnetfeld erfolgt.
ίο
ι ·>
Die Erfindung betrifft einen Speicherkörper mit einem Speicherstoff, welcher latente Wärme beim Obergang vom festen in den flüssigen Zustand aufnehmen kann, wobei zur Verhinderung der Unterkühlung des Speicherstoffes unter die Schmelztemperatur während der Entladung dem Speicherstoff Kristall! · sationskeime in gleichmäßiger räumlicher Verteilung beigemischt sind. Femer betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Speicherkörper.
Wärmespeicher, die die Kristallisationsenthalpie von Schmelzen kristalliner Masse zur Wärmespeicherung ausnützen, sind bekannt Es ist auch bekannt, daß fast alle Schmelzen nicht bei ihrer Schmelztemperatur wieder in den festen Aggregatzustand übergehen, wenn sie abgekühlt werden, sondern daß sie erst bei einer in der Regel wesentlich tieferen Temperatur auskristallisieren. Diese Eigenschaft wird Unterkühlung genannt Zur Vermeidung der Unterkühlung werden der Schmelze Impfkristalle beigefügt Impfkristalle sind Kristalle, die in ihrem geometrischen Aufbau oder wenigstens hinsichtlich einer Kristallfläche mit der Speichermasse identisch sind. Man nennt die Kristalle der Speichermasse die Wirtskristalle und die Kristalle der Impfmasse die Gastkristalle. Man nennt solche Gastkristalle, die in ihrem geometrischen Aufbau den Wirtskristallen entsprechen, isotypische Kristalle und solche, die nur in einer Fläche mit den Wirtskristallen annähernd identisch sind, epitaxische Kristalle. Die Schmelztemperatur der Impfkristalle muß höher liegen als die Betriebstemperatur des Speichers, da sonst auch die Impfkristalle schmelzen würden.
Es ist weiterhin bekannt daß Wärmespeichermassen, die im aufgeladenen Zustand flüssig sind, Tanks benötigen. Die Tanks sind oft recht kostspielig, insbesondere da die Dichte der Speichermasse sich beim Durchgang durch die Kristallisationsteinperatur ändert Hierdurch entstehen in den Tanks außerordentlich große Kräfte. Es ist aber auch vorgeschlagen worden, Speichermassen in einem quasi starren Zustand zu halten. Hierzu wurden Formkörper aus Balsaholz herangezogen, die mit der flüssigen Speichermasse getränkt wurden und der Speichermasse im geschmolzenen Zustand den Charakter eines Festkörpers gaben. Es sind auch Speichermassen beschrieben, denen Seife oder ähnliche eindickende Substanzen beigemischt wurden, so daß sie in geschmolzenem Zustand dickflüssig sind. In der Praxis sind Speicherrnassen, die im aufgeladenen Zustand als Schmelze vorliegen, bei Kühlwagen bekannt geworden. Die mit Impfkristallen sorgfältig vermischte Schmelze wird in hohle Platten eingefüllt Danach wird der Inhalt dieser Platten eingefroren, wodurch ein Kühlhalten im Inneren von Kühlwagen bewirkt wird. Diese »Kälteakkumulatoren« geben ihre Wärme bei der gleichen Temperatur ab, bei der sie sie aufnehmen. Versucht man jedoch, die gleichen Speicherkörper für stationäre Anlagen einzusetzen, so versagen die Speicherplatten nach einiger Zeit. Es zeigt sich, daß die Temperatur, bei der die Wärme abgegeben wird, immer weiter absinkt so daß sie schließlich die Temperatur der Verdampfer von Kältemaschinen unterschreitet Danach ist die Anlage unwirksam, da sie nicht mehr entladen werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Gastkristalle in der Schmelze gleichmäßig zu verteilen und ihre Lage im Raum zu fixieren.
Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß eine die Sedimentation der Kristallisationskeime verhindernde Gerüststruktur vorgesehen ist, welche eine solche
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