DE202010004400U1

DE202010004400U1 - Folienanordnung für einen Wärmespeicher sowie Wärmespeicher mit dieser Folienanordnung

Info

Publication number: DE202010004400U1
Application number: DE202010004400U
Authority: DE
Original assignee: SGL Carbon SE
Current assignee: SGL Carbon SE
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2020-04-01

Abstract

Folienanordnung (10) für eine Wärmespeicherschicht (8) für einen Wärmespeicher (100),
– bei welcher mindestens eine Folie (2) mit einer Oberseite (2a) und einer Unterseite (2b) vorgesehen ist,
– bei welcher für ein jeweils zugeordnetes Wärmetauscherrohr (5) des Wärmespeichers (100) in der Folie (2) zwischen der Oberseite (2a) und der Unterseite (2b) ein Durchgangsloch (4) zum Durchdringen mittels des jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohrs (5) vorgesehen ist und
– bei welcher der minimale Durchmesser (dmin) eines jeweiligen Durchgangslochs (4) geringer ist als ein minimaler Rohrdurchmesser (Dmin) des jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohrs (5).

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Folienanordnung für eine Wärmespeicherschicht für einen Wärmespeicher sowie einen Wärmespeicher, der mit einer derartigen Folienanordnung ausgestattet ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung auch die verbesserte oder optimierte mechanische und thermische Anbindung von Graphitfolien an Wärmetauscherelemente oder -rohre.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei bestimmten Wärmespeichern werden Wärmetauscherelemente, z. B. in Form von Rohren, die von einem Medium durchströmt werden, welches Wärmemenge aufnehmen oder abgeben kann, verwendet, die in thermische Wechselwirkung treten mit einem Wärmespeichermaterial, an welches im Gegenzug Wärmemenge nach Bedarf abgegeben oder aufgenommen wird.
Häufig besteht ein Problem darin, eine möglichst große Wärmeaustauschfläche einerseits auf der Seite des Wärmespeichermediums, andererseits auf der Seite des Wärmetauscherelements, insbesondere des Wärmetauscherrohrs, anzubieten.
Bei bekannten Wärmespeichern wird dazu ein System aus ein oder mehreren Folien mit einer möglichst großen Austausch- oder Angriffsfläche zum Wärmespeichermedium hin in das Wärmespeichermedium einerseits eingebracht und andererseits an die Wärmetauscherelementen, z. B. den Wärmetauscherrohren, mechanisch und thermisch angekoppelt. Dazu weisen die einzelnen Folien Durchgangslöcher auf, die passgerecht zu den Wärmetauscherelementen, z. B. den Wärmetauscherrohren, gearbeitet sind und von diesen durchdrungen werden.
Problematisch ist jedoch, dass die mechanische und thermische Anbindung der Folien an die Oberfläche der Wärmetauscherelemente, also z. B. der Wärmetauscherrohre, oft nur unzureichend ist, insbesondere dann, wenn die Wärmetauscherelemente in ihrer Dimensionierung eine gewisse Fluktuation aufweisen, z. B. aufgrund von Herstellungsschwankungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Folienanordnung für eine Wärmespeicherschicht für einen Wärmespeicher und einen Wärmespeicher selbst zu schaffen, bei welchen die mechanische und/oder thermische Ankopplung an zugeordnete Wärmetauscherelemente oder Wärmetauscherrohre auch bei Fabrikationsschwankungen der Wärmetauscherelemente oder Wärmetauscherrohre besonders zuverlässig ist und flexibel an die Durchmesser der Wärmetauscherrohre anpassbar ist.
Die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben werden bei einer Folienanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Darüber hinaus werden die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben bei einem Wärmespeicher erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Folienanordnung für eine Wärmespeicherschicht für einen Wärmespeicher, bei welcher mindestens Folie mit einer Oberseite und einer Unterseite vorgesehen ist, bei welcher für ein jeweils zugeordnetes Wärmetauscherrohr des zu Grunde liegenden Wärmespeichers in der Folie zwischen der Oberseite und der Unterseite ein Durchgangsloch zum Durchdringen mittels des jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohrs vorgesehen ist und bei welcher der minimale Durchmesser dmin eines jeweiligen Durchgangslochs geringer ist als ein minimaler Rohrdurchmesser Dmin des jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohrs.
Eine Kernidee der vorliegenden Erfindung ist also das Ausbilden des jeweiligen Durchgangslochs mit einem minimalen Durchmesser dmin, welcher geringer ist als der minimale Durchmesser des Wärmetauschelements, insbesondere des Wärmetauscherrohrs. Dadurch wird erreicht, dass beim Einführen des Wärmetauscherelements oder Wärmetauscherrohrs in das jeweilige Durchgangsloch das Material der Folie im Randbereich des Durchgangslochs in Bewegungsrichtung beim Einführen quasi umklappt und sich an die Außenwand des Wärmetauscherelements oder Wärmetauscherrohrs, die als Wärmeaustauschgrenzfläche fungiert, anschmiegt und somit den mechanischen und thermischen Kontakt zwischen Folie und Wärmetauscherelement oder Wärmetauscherrohr steigert, wodurch der Wärmeübergang von der Oberfläche des Wärmetauscherelements oder Wärmetauscherrohrs und damit der Wärmeübergang in das Wärmespeichermaterial gesteigert werden, nämlich über die durch die Folienanordnung vermittelte Wärmeleitung.
Bei dem Wärmetauscherelement muss es sich nicht um ein (Rohr im klassischen Sinn handeln, insbesondere nicht um ein Objekt mit kreisförmigem Querschnitt. Vielmehr sind sämtliche Einrichtungen und deren Geometrien denkbar, mit welchen Wärme in das Wärmespeichermedium eingebracht werden oder von diesem entzogen werden kann. In diesem allgemeinen Sinne ist der Begriff Wärmetauscherrohr zu verstehen.
Es sind z. B. auch rohrartige Wärmetauscherelemente denkbar, die nicht linear verlaufen, sondern z. B. in Spiralform oder nach Art einer Schraubenlinie oder Helix. Dabei sind dann Folienanordnungen sinnvoll, die seitlich von außen in die Rohranordnung eingehängt werden können, so dass eine Mehrzahl eingehängter Folien im Querschnitt senkrecht zur Schraubenachse quasi eine sternförmige Anordnung bildet. Eine derartige Anordnung ist besonders kompakt und ermöglich ein Nach- oder Umrüsten auch im Privat- oder Haushaltsbe reich, wo anstelle von linearen Rohrverläufen häufiger Spiral- oder Schraubenlinienformen anzutreffen sind.
Bei einer weiteren möglichen Variante werden als Wärmetauscherrohre so genannte Wellenrohre verwendet, bei welchen entlang der Verlaufsrichtung des Rohrs der Rohrdurchmesser unduliert oder wellenförmig ausgebildet ist, mit Wellentälern und Wellenbergen. Diese Variante besitzt ggf. den Vorteil, dass die Folienanordnungen aufgrund ihres geringeren Durchmessers quasi in die Wellentäler einrasten und aufgrund deren größeren Durchmessers nicht über die Wellenberge hinaus abrutschen können.
Entsprechend ist auch der Begriff des Durchgangslochs aufzufassen. Es ist damit ganz allgemein darunter eine Öffnung in der Folie zu verstehen, die die Folienoberseite mit der Folienunterseite verbindet. Die Form der Durchgangsöffnung oder des Durchgangslochs kann der Form des Wärmetauscherrohres folgen, zu dieser also ähnlich oder konform sein, muss es aber nicht. Die Durchgangsöffnung kann z. B. auch nur als Schlitz oder als eine Anordnung von Schlitzen – z. B. über Kreuz oder sternförmig – bestehen, also im wesentlichen ohne eine laterale Ausnehmung im Folienmaterial.
Ein jeweiliges Durchgangsloch kann einen Lochrand aufweisen, welcher ein oder mehrere in Bezug auf ein oder das Zentrum des Durchgangslochs teilweise oder vollständig radial nach außen verlaufende Einschnitte und/oder Ausstülpungen aufweisen. Obwohl es also ausreichend ist, allein aufgrund der Ausbildung der Durchgangslöcher mit vermindertem Durchmesser den mechanischen und thermischen Kontakt zwischen Wärmetauscherelement oder Wärmetauscherrohr und der Folie zu steigern, ist es von besonderem Vorteil, wenn zusätzlich der Rand des Lochs oder der Lochrand durch die vorgesehenen Einschnitte oder Ausstülpungen quasi erweitert, aufgeweitet oder ausgefranst wird, weil dadurch die Flexibilität des Folienmaterials am Rand des Durchgangslochs und damit das Anschmiegevermögen der Folie an die Wandung des Wärmetauscherelements oder Wärmetauscherrohrs gesteigert wer den. Dadurch vereinfacht sich auch das Einführen des Wärmetauscherelements oder Wärmetauscherrohrs in das Durchgangsloch, weil der mechanische Widerstand verringert wird und damit auch Beschädigungen an der Folie vermieden werden können. Durch die Einschnitte und/oder Ausstülpungen wird darüber hinaus die Beweglichkeit des Folienmaterials im Randbereich des Durchgangslochs gesteigert, so dass auch eine größere Schmiegefläche zwischen dem Folienmaterial und der Wandung des Wärmetauscherelements oder Wärmetauscherrohrs entsteht und vorliegt.
Das jeweilige Durchgangsloch kann – im weitesten Sinne – sternförmig ausgebildet sein. Sternförmige Löcher können auf besonders einfache Art und Weise ausgebildet werden, z. B. durch Stanzungen, wobei die Sternstrahlen als Einschnitte oder tatsächliche ausgestanzte Bereiche ausgebildet sein können.
Der minimale Durchmesser dmin eines jeweiligen Durchgangslochs 4 kann leicht geringer ausgebildet sein als ein minimaler Rohrdurchmesser Dmin des jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohrs des zu Grunde liegenden Wärmetauschers, insbesondere im Bereich bis etwa 20%, vorzugsweise im Bereich bis etwa 10%, weiter vorzugsweise im Bereich bis etwa 5%, insbesondere im Bereich von etwa 2% bis etwa 0,5%. Je nach Stärke und Elastizität des Materials der zugrunde liegenden Folie kann eine jeweilige Reduktion in den geometrischen Dimensionen des Durchgangslochs im Vergleich zum zugeordneten Wärmetauscherelement oder Wärmetauscherrohr gewählt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folienanordnung kann die Folie einen Rand aufweisen und bei einem jeweiligen Durchgangsloch kann mindestens ein Einschnitt oder eine Aus- oder Einstülpung vorgesehen sein, welcher bzw. welche bis zum Rand der Folie reicht, so dass der Rand des jeweiligen Durchgangslochs insbesondere als ein offener Rand ausgebildet ist. Bei einem offenen Rand für das Durchgangsloch, welcher nämlich bis zum Rand der Folie reicht und das Durchgangsloch zum Folienrand hin öffnet, muss das Wärmetauscherelement nicht durch das Durchgangsloch hindurch, also senkrecht zur Folienfläche oder -ebene eingeführt werden, sondern die Folie kann praktisch von ihrem Rand her am Wärmetauscherelement oder Wärmetauscherrohr ein- oder aufgefädelt werden.
Das Einfädeln oder Auffädeln der Folienanordnungen auf die Wärmetauscherelemente oder -rohre ermöglicht ein Auf-, Um- oder Nachrüsten bereits bestehender Wärmespeichereinrichtungen.
Bei einem jeweiligen Durchgangsloch kann eine einzelne Ausstülpung vorgesehen sein, welche das jeweilige Durchgangsloch zu einem linearen oder abschnittsweise linearen Langloch erweitert. Die Ausgestaltung in linear oder abschnittsweise linearer Form, nämlich in Form von Langlöchern ist besonders einfach und robust ausführbar. Anstelle eines Langlochs kann auch eine linearer oder abschnittsweise linearer Schlitz vorgesehen sein oder werden.
Die Ausstülpung und damit das Langloch können eine Breite aufweisen, die etwa dem minimalen Durchmesser dmin des Durchgangslochs entspricht. Beim Übereinstimmen der Durchmesser ergibt sich ein besonders einfacher Einfädelprozess.
Die Ausstülpung und damit das Langloch können zwei lineare Abschnitte aufweisen, welche insbesondere einen Winkel α in einem Bereich von etwa 110° bis etwa 170°, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 120° bis etwa 160°, bevorzugt von etwa 135° oder einen anderen stumpfen Winkel miteinander einschließen, wobei der vom jeweiligen Durchgangsloch und dessen Zentrum abgewandte zweite lineare Abschnitt in seinem Verlauf senkrecht zum Rand der Folie steht, und die vorzugsweise etwa gleich lang sind. Eine derartige Anordnung stabilisiert die Folie im eingefädelten Zustand, gerade dann, wenn die Folie auf eine Mehrzahl von Rohren gleichzeitig aufgefädelt werden muss.
Je nach Beanspruchung und Anordnung kann die Folie elastisch oder plastisch verformbar ausgebildet sein. Eine gesteigerte Elastizität vereinfacht den Montageprozess einerseits und steigert die Schmiegefläche zwischen dem Folienmaterial und der Außenwand des Wärmetauscherelements oder Wärmetauscherrohrs.
Die Folie kann wärmeleitfähig sein, insbesondere mit einer Wärmeleitfähigkeit, die höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des zugeordneten Wärmertauschermaterials des zu Grunde liegenden Wärmespeichers und/oder mit einem Wärmeübergangskoeffizienten zur Wärmeaustauschfläche des zugeordneten Wärmetauscherrohrs des zu Grunde liegenden Wärmespeichers hin, der größer ist als ein Wärmeübergangskoeffizient zwischen dem zugeordneten Wärmerspeichermaterials und der Wärmeaustauschfläche des zugeordneten Wärmetauscherrohrs des zu Grunde liegenden Wärmespeichers. Eine gesteigerte Wärmeleitfähigkeit – z. B. im Vergleich zu derjenigen des im zu Grunde liegenden Wärmespeicher verwendeten Wärmespeichermaterials oder -mediums – unterstützt den Wärmeaustausch zwischen dem Wärmespeichermedium und den Wärmetauscherelementen oder Wärmetauscherrohren.
Darüber hinaus ist die große Oberfläche der Folienanordnung an sich, aber gerade auch im Zusammenwirken mit einer entsprechen gesteigerten Wärmeleitfähigkeit für einen besonders intensiven Wärmeaustausch mit dem Wärmespeichermaterial geeignet.
Die Folie kann mit oder aus einem Graphitmaterial ausgebildet ist oder auf einem solchen basieren. Graphit besitzt besonders geeignete thermische Leitwerte und Wärmeübergangskoeffizienten, so dass durch diese Materialwahl der Wärmeaustausch zwischen Wärmespeichermedium und Wärmetauscherelementen und Wärmetauscherrohren weiter gesteigert wird.
Bei den Ausführungsformen mit offenem Rand für das Durchgangsloch oder die Durchgangslöcher kann eine jeweilige Folie – vorzugsweise in Form eines schmalen Rechtecks oder eines Streifens – mit einer ersten Reihe von Durchgangslöchern entlang oder parallel zu einer Kante des Randes der Folie aus gebildet sein und jedes Durchgangsloch dieser ersten Reihe kann jeweils mit einem einzelnen Einschnitt oder einer einzelnen Ausstülpung zu einer Kante des Randes der Folie hin ausgebildet sein. Bei einer derartigen Folie mit einer Reihe von Löchern kann der Wärmespeicher praktisch abschnittsweise mit Folien versehen werden, wobei bei der Montage praktisch eine Reihe von Wärmetauscherelementen oder Wärmetauscherrohren gleichzeitig auf die Folie aufgefädelt werden kann.
In diesem Fall kann eine zur ersten Reihe parallele zweite Reihe von Durchgangslöchern vorgesehen sein, deren einzelne Einschnitte oder Ausstülpungen sich zu einer Kante des Randes der Folie hin erstrecken, welche der Kante der ersten Reihe von Durchgangslöchern gegenüberliegt. Hierbei wird eine Montage weiter vereinfacht, weil immer eine doppelte Reihe oder Doppelreihe von Wärmetauscherrohren auf die Folie aufgefädelt werden kann.
Es kann eine Mehrzahl – vorzugsweise identischer – Folien miteinander verbunden oder verbindbar sein, vorzugsweise aufeinander folgend an den Bereichen ihrer Kanten oder Ränder. Auf diese Art und Weise kann eine Wärmespeicherschicht als Ganzes großflächig in segmentierter Art und Weise über einzelne Folienabschnitte ausgebildet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wärmespeicher geschaffen, mit einem Wärmespeichermaterial, mit mindestens einem Wärmetauscherelement oder -rohr, welches eine Wärmetauschergrenzfläche aufweist oder bildet, und mit mindestens einer erfindungsgemäßen Folienanordnung, wobei sich die mindestens eine Folienanordnung durch das Wärmespeichermedium hindurch erstreckt, und wobei die mindestens eine Folienanordnung in thermischem Kontakt steht mit der Wärmetauschergrenzfläche des mindestens einen Wärmetauscherrohrs und mit dem Wärmespeichermaterial.
Das mindestens eine Wärmetauscherelement oder -rohr durchdringt die mindestens eine Folienanordnung im Bereich der jeweiligen Durchgangslöcher und steht dadurch mit dieser in thermischem Kontakt.
Es kann eine Mehrzahl von Folienanordnungen vorgesehen sein, welche ein Schichtsystem aus Folien im Wärmespeichermaterial bildet.
Es kann eine Mehrzahl von Wärmetauscherelementen oder -rohren vorgesehen sein.
Das Wärmespeichermaterial kann ein Phasenwechselmaterial sein oder aufweisen.
Der erfindungsgemäße Wärmespeicher kann als Latentwärmespeicher fungieren.
Beim erfindungsgemäßen Wärmespeicher kann das mindestens eine Wärmetauscherrohr einen helikalen Verlauf mit einer Helixachse aufweisen, wobei ein oder mehrere Folienanordnungen parallel zur Helixachse und radial zum helikalen Verlauf angeordnet sind können.
Dabei kann eine Mehrzahl von Folienanordnungen vorgesehen sein, die eine sternförmige Anordnung in Bezug auf das mindestens eine Wärmetauscherrohr bildet.
Alternativ könne mehrere Teilanordnungen mit jeweils einem Stapel einer Mehrzahl Folienanordnungen vorgesehen sein, wobei die Folienanordnungen parallel zueinander angeordnet sein können.
Dabei können die Folienanordnungen direkt benachbarter Teilanordnungen zueinander vertikal auf Lücke angeordnet sein und sich insbesondere lateral nicht überlappen.
Andererseits können die Folienanordnungen direkt benachbarter Teilanordnungen zueinander lateral ineinander gefächert und überlappend angeordnet und einander zu Paaren zugeordnet sein, wobei die Folienanordnungen der Paare an ihren Randbereichen teilweise aufeinander liegen.
Diese und weitere Aspekte werden auf der Grundlage der beigefügten Zeichnungen erläutert.
KURZBERSCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt in schematischer und geschnittener Seitenansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers.
2A, 2B zeigen in schematischer Drauf- bzw. Seitenansicht eine Wärmespeicherschicht, welche eine erfindungsgemäße Folienanordnung aufweist und welche bei einem erfindungsgemäßen Wärmespeicher Verwendung finden kann.
3A–3E zeigen verschiedene Ausführungsformen für Durchgangslöcher, die bei der erfindungsgemäßen Folienanordnung Verwendung finden können.
4A–C zeigen in schematischer und geschnittener Seitenansicht die herkömmliche Ausgestaltung eines Durchgangslochs im Vergleich zu Ausgestaltungen von Durchgangslöchern gemäß der vorliegenden Erfindung.
5A–7B zeigen verschiedene Ausführungsformen von Folienanordnungen und von deren Durchgangslöchern, die im Wesentlichen auf einer sternförmigen Ausgestaltung beruhen.
8A–9B zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Draufsicht Ausführungsformen erfindungsgemäßer Folienanordnungen, welche ein Einfädeln der Folienanordnung in, gegebenenfalls schon bestehende, Wärmespeicher ermöglichen.
10 zeigt in schematischer und perspektivischer Seitenansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers mit einem schraublinienförmigen oder helikalen Verlauf des Wärmetauscherrohrs.
11 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Anordnung der 10, bei welcher drei Folienanordungen sternförmig eingehängt ist.
12 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Anordnung analog zu der aus 10, bei welcher jedoch eine Vielzahl von Folienanordungen sternförmig eingehängt ist.
13, 14 zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wärmespeichers, bei welchen Mehrzahlen von Stapeln mit jeweils einer Mehrzahl erfindungsgemäßer Folienanordnungen vorgesehen sind.
DETAILBESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschreiben. Sämtliche Ausführungsformen der Erfindung und auch ihre technischen Merkmale und Eigenschaften können einzeln isoliert oder wahlfrei zusammengestellt miteinander beliebig und ohne Einschränkung kombiniert werden.
Strukturell und/oder funktionell gleiche, ähnliche oder gleich wirkende Merkmale oder Elemente werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall wird eine detaillierte Beschreibung dieser Merkmale oder Elemente wiederholt.
Zunächst wird auf die Figuren ganz allgemein Bezug genommen:
Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem auch die verbesserte oder optimierte Anbindung oder Ankopplung von Wärmeleitungsfolien, insbesondere von Graphitfolien an Wärmetauscherelemente oder -rohre in Wärmespeichern oder Latentwärmespeichern.
Bisher erfordern Wärmetauscherrohre, insbesondere mit variierenden Durchmessern für einen guten Wärmeübergang zwischen Wärmetauscherrohr und Graphitfolie Lochungen mit unterschiedlichen Durchmessern. Ein Abrutschen der Folie am Rohr ist nicht ausgeschlossen. Wenn in herkömmlicher Weise einfach ein gestanztes Loch in einer Folienanordnung ausgebildet und verwendet wird, können beim Einbau oder beim Anbringen an den Wärmetauscherelementen oder -rohren Schäden am Folienmaterial entstehen, z. B. durch Einreißen oder Ausfransen.
Erfindungsgemäß wird Abhilfe geschaffen z. B. durch die Verwendung verschiedener Schnittmuster bei der Ausführung von Durchgangslöchern 4 in Form von Löchern oder Stanzungen durch die Folie 2 oder Graphitfolie 2, wobei ein Durchmesser d, dmin des Durchgangslochs 4 durch die Folie 2 gewählt wird, der leicht geringer ist als der Rohdurchmesser D, Dmin. Dies führt zu einem Ausgleich von schwankenden Rohrdurchmessern D, Dmin der Wärmetauscherrohre 5 des zu Grunde liegenden Wärmespeichers 100, verhindert ein Abrutschen oder Verschieben der Folie 2 am Rohr 5, nämlich durch eine ggf. vorgesehene Verzahnung, ermöglicht dennoch einen verbesserten oder maximalen Wärmeübergang und liefert inhärent eine bestmögliche Anpassungsfä higkeit durch das Vorsehen von z. B. sternförmigen Stanzungen als Durchgangslöcher 4 am Wärmetauscherrohr 5.
Nun wird auf die Figuren im einzelnen eingegangen:
1 zeigt in schematischer und geschnittener Seitenansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers 100.
Bei diesem sind in einem Gefäß 7 so genannte Wärmespeicherschichten 8 angeordnet, die aus einer Laminatstruktur 1 oder Schichtstruktur 1 aus einer erfindungsgemäßen Folienanordnung 10 mit einer Wärmeleitfolie 2 oder Folie 2 und einem Wärmespeichermaterial 3 bestehen. Die einzelnen Wärmespeicherschichten 8 sind in etwa gleich ausgebildet und stapelartig übereinander angeordnet. Die Folien 2 besitzen Durchgangslöcher 4, die in der Anordnung der 1 kooperierend ausgerichtet sind und von einem das Gefäß 7 durchlaufenden Wärmetauscherelement 5 in Form eines zylindrischen Wärmetauscherrohrs 5 mit einer Wärmeaustauschgrenzfläche 5a durchdrungen werden, wobei auch Wärmetauscherelemente 5 mit anderen Formgebungen denkbar sind.
Aufgrund der Ausgestaltung und Ausrichtung der einzelnen erfindungsgemäßen Folienanordnungen 10 ergibt sich nach 1, dass die Folienanordnung 10 den Gesamtbereich, der vom Wärmespeichermaterial 3 gebildet wird, durchdringen oder sich durch diesen erstrecken. An der Grenzfläche 5a zum Wärmetauscherelement 5 oder Wärmetauscherrohr 5 hin ist die jeweilige Folie 2 einer jeweiligen Folienanordnung 10 leicht angeschmiegt, und zwar hervorgerufen durch den gegenüber dem Durchmesser D oder minimalen Durchmesser Dmin des Wärmetauscherrohrs 5 verringerten Durchmesser d oder minimalen Durchmesser dmin des jeweiligen Durchgangslochs 4 und der entsprechenden Bewegung der Folie 2 beim Einfädeln der Folie 2 mit den Durchgangslöcher 4 in Bezug auf das jeweilige Wärmetauscherrohr 5, in der 1 von oben nach unten.
Die Schichtstärken der Folien 2 der Folienanordnungen 10 können hier im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 2 mm, insbesondere im Bereisch von etwa 1 mm liegen. Die Schichtstärken des Wärmespeichermaterials 3 können etwa 5 bis etwa 10 mm betragen, aber beispielsweise auch 20 mm. Es sind jedoch je nach Anwendung auch andere Dimensionierungen denkbar.
Die 2A und 2B zeigen in schematischer Draufsicht bzw. in schematischer und geschnittener Seitenansicht Details aus der Anordnung der 1, und zwar hinsichtlich einer einzelnen Wärmespeicherschicht 8 mit Laminatstruktur 1 aus einer erfindungsgemäßen Folienanordnung 10 mit einer Folie 2 und dem Wärmespeichermaterial 3.
Gemäß der Darstellung der 2A und 2B ist hier das Wärmespeichermaterial 3 auf der Oberseite 2a der jeweiligen Folie 2 angeordnet, wogegen die Unterseite 2b der Folie 2 hier frei bleibt. Jedoch ist aus der 1 ersichtlich, dass durch die Abfolge einer Mehrzahl von Wärmespeicherschichten 8 und durch das direkte Aneinandergefügtwerden jeweils auch die Unterseite 2b einer jeden Folie 2 mit dem Wärmespeichermaterial 3 der nach unten vorangehenden Folie 2 mechanisch und thermisch in Kontakt steht.
Wichtig ist auch hier die Schmiegefläche im Bereich des Randes 4R des Durchgangslochs 4 und zwar zwischen dem Material der Folie 2 und der Wärmeübertragungsfläche 5a oder -grenzfläche 5a des Wärmetauscherrohrs 5.
Die 3A bis 3E zeigen in schematischer und geschnittener Draufsicht verschiedene Ausführungsformen von Durchgangslöchern 4 und den Ausgestaltungen ihrer Ränder 4R mit Einschnitten oder Einschneidungen 4E und/oder mit Ausnehmungen oder Ausstülpungen 4A.
In der 3A ist noch einmal das ursprüngliche Vorgehen angedeutet, gemäß welchem der Durchmesser d' des herkömmlichen Durchgangslochs 4' genau den Durchmesser D des Wärmetauscherrohrs 5 entspricht. In der 3A bezeichnet der durchgezogene Kreis den Rand 4R' des herkömmlichen Durchgangslochs 4', punktiert ist der Verlauf des Umfangs des Wärmetauscherrohrs 5 dargestellt. Beide Formen entsprechen einander, d. h., dass das herkömmliche Durchgangsloch 4' und der Umfangsbereich des Wärmetauscherrohrs 5 formmäßig und größenmäßig einander entsprechen.
Im Gegensatz dazu zeigt die 3B, dass Größe und Verlauf des erfindungsgemäßen Durchgangslochs 4 den punktiert dargestellten Verlauf des Umfangsbereichs des Wärmetauscherrohrs 5 nicht mehr entsprechen, das erfindungsgemäße Durchgangsloch 4 liegt voll innerhalb der punktiert angedeuteten Kontur des Umfangsbereichs des Wärmetauscherrohrs 5, das Durchgangsloch 4 ist in seinem Durchmesser d kleiner als das Wärmetauscherrohr 5. Diese Anordnung stellt die einfachste Form der Intensivierung des mechanischen und thermischen Kontakts zwischen der Folie 2 der erfindungsgemäßen Folienanordnung im Bereich des Durchgangslochs 4 und dem Wärmetauscherrohr 5 dar.
Die nächst komplexere Ausgestaltung gemäß 3C weist ein oder mehrere Einschnitte 4E oder Einschneidungen 4E im Bereich des eigentlichen Randes 4R jedes Durchgangslochs 4 auf, wobei die Einschnitte 4E vom eigentlichen Rand 4R aus vom Zentrum des Durchgangslochs 4 sich radial nach außen erstrecken. Es entstehen im Umfangsbereich des Lochs 4 quasi Segmente der Folie 2, die nun aufgrund der Einschnitte 4E beweglicher und flexibler sind als der geschlossene Rand 4R aus der Anordnung gemäß 3B. Diese höhere Beweglichkeit und Flexibilität geht einher mit einer Vergrößerung der Schmiegefläche zwischen der Folie 2 und dem Wärmetauscherrohr 5 beim und nach dem Einführen desselben durch das Durchgangsloch 4.
Bei der nächst komplexeren Ausgestaltung des Durchgangslochs 4 ist dieses mit ein oder mehreren Ausstülpungen 4A, Aufweitungen 4A oder Ausnehmungen 4A versehen, wodurch gegenüber den Einschnitten 4E eine weitere Stei gerung der Beweglichkeit und Flexibilität der durch diese Ausnehmungen gebildeten Segmente im Randbereich 4R des Durchgangslochs 4 erfolgt.
Bei der Anordnung gemäß 4E ist das eigentliche Durchgangsloch 4 in der Folie 2 zu einem so genannten Langloch 4L aufgeweitet worden, indem nämlich zwei in einem stumpfen Winkel – hier von etwa von 135° – zueinander stehende lineare Abschnitte 4L1 und 4L2 mit etwa demselben Durchmesser wie das ursprüngliche Durchgangsloch 4 ausgebildet werden, wobei das Langloch 4L insgesamt bis zu einem Rand 2R oder einer Kante 2K der zugrunde liegenden Folie 2 reicht, wobei der zweite lineare Abschnitt 4L1, welcher in die Kante 2K oder den Rand 2R der zugrunde liegenden Folie 2 mündet, auf der Kante 2K oder dem Rand 2R der Folie 2 im Wesentlichen senkrecht steht. Aufgrund dieser offenen Struktur des Durchgangslochs 4 muss das Wärmetauscherelement 5 oder das Wärmetauscherrohr 5 nicht durch das Durchgangsloch 4 hindurch gesteckt werden, sondern es ist ein seitliches Einfädeln möglich. Dadurch können auch bestehende Wärmetauscher 100 mit der erfindungsgemäßen Struktur nachgerüstet werden.
Die 4A bis 4C zeigen die Wirkung der erfindungsgemäßen Strukturen im Vergleich zum herkömmlichen Vorgehen.
In der 4A ist dargestellt, wie bei einer herkömmlichen Folienanordnung 10' mit einer herkömmlichen Folie 2' das Durchgangsloch 4' in herkömmlicher Weise in seinem Durchmesser d' oder minimalen Durchmesser dmin' möglichst an den Durchmesser D des einzuführenden Wärmetauscherrohrs 5 angepasst ist. Aufgrund dieser Abstimmung der Durchmesser des herkömmlichen Durchgangslochs 4' und des Wärmetauscherrohrs 5 steht praktisch der Rand 4R' des herkömmlichen Durchgangslochs 4' auf der Wärmetauscherfläche oder Oberfläche 5a des Wärmetauscherrohrs 5.
Erfindungsgemäß wird, wie das oben im Detail beschrieben wurde, nunmehr der Durchmesser d oder minimale Durchmesser dmin des Durchgangslochs 4 der Folie 2 der Folienanordnung 10 erfindungsgemäß geringer gewählt als der Durchmesser D oder minimale Durchmesser Dmin des Wärmetauscherrohrs 5. Dadurch wird beim Einschieben des Wärmetauscherrohrs 5 in das Durchgangsloch 4 das Material im Randbereich 4R des Durchgangslochs 4 beim Einschieben mitgeführt und schmiegt sich aufgrund seiner Elastizität bei der Fortbewegung an die Außenwand 5a oder Wärmetauscherwand 5a des Wärmetauscherrohrs 5 an. Da die Schmiegefläche gewöhnlicherweise größer ist als die Fläche an der Kante des Randes 4R des Durchgangslochs 4 erfolgt aufgrund der Verringerung des Durchmessers d, dmin des Durchgangslochs 4 im Vergleich zum Durchmesser D, Dmin des Wärmetauscherrohrs 5 eine Steigerung der Wärmeübertrittsfläche zwischen der Folie 2 und dem Wärmetauscherrohr 5 und damit eine Intensivierung des thermischen Austauschs.
Dieser kann weiter gesteigert werden, indem durch Einfügen von Einschnitten 4E oder Ausstülpungen 4A im Rand 4R des Durchgangslochs 4 das Material der Folie 2 der Folienanordnung im Bereich des Rands 4R des Durchgangslochs 4 weiter flexibler gestaltet wird, so dass sich ein stärkeres Umklappen des Materials der Folie 2 im Randbereich 4R des Durchgangslochs 4 einstellt. In der 4C ist diese Steigerung der Schmiegefläche im Vergleich zur Schmiegefläche aus der 4B deutlich zu erkennen.
Die 5A bis 9B zeigen verschiedene Folienanordnungen 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.
In der 5A ist eine rechteckige Folie 2 einer erfindungsgemäßen Folienanordnung 10 dargestellt, die matrixartig in regulärer Art und Weise angeordnete Durchgangslöcher 4 aufweist, die sämtlich identisch sind.
Die 5B zeigt ein einzelnes Beispiel eines derartigen erfindungsgemäßen Durchgangslochs 4. Die grundlegende Form ist dort eine Kreisform mit einem Kreisdurchmesser d, dmin. Der Randbereich 4R des Durchgangslochs 4 entspricht aber nicht der Kreislinie des zugrunde liegenden Kreises, weil eine Mehrzahl von Ausstülpungen 4A vorgesehen ist, die strahlartig oder fingerartig vom Zentrum 4Z des Kreises oder Durchgangsloches 4 wegzeigend oder nach außen gerichtet verlaufen und eine identische Länge besitzen. Die Ausstülpungen 4A sind in etwa linear erstreckt und schließen benachbart zwischen einander einen Winkel von etwa 30° ein.
Natürlich sind auch andere Maße für die Längen der Ausstülpungen 4A und für die zwischen benachbarten Ausstülpungen 4A eingeschlossenen Winkeln denkbar. Die Länge jeder Ausstülpung 4A liegt im Bereich des minimalen Durchmessers dmin des Durchgangslochs 4. Anstelle von Ausstülpungen 4A können bei dieser Ausführungsform auch einfach Einschnitte 4E ausgebildet sein.
Entsprechen ergibt sich bei der Ausführungsform der 6A und 6B dagegen eine etwas andere Struktur. Die hier vorgesehenen Einschnitte 4E schließen miteinander einen Winkel von etwa 45° ein und ihre lineare Erstreckung beträgt hier höchstens ein Viertel des minimalen Durchmessers dmin der kreisförmigen Grundform des Durchgangslochs 4. Auch die Folie 2 der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folienanordnung 10 der 6A und B zeigt eine reguläre und matrixartige Anordnung einer Mehrzahl von Durchgangslöchern 4, wobei die zugrunde liegende Folienform ein Quadrat ist.
Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folienanordnung 10 der 7A und 7B verwendet Durchgangslöcher 4, die den Durchgangslöchern 4 aus 6B identisch sind. Zwar ist die Anordnung der Durchgangslöcher 4 in der Ausführungsform der 7A ebenfalls regulär, erfolgt aber hier auf der Grundlage eines Bienenwabenmusters, also nach Art einer regulär hexagonalen Einheitszelle.
Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folienanordnung 10 der 8A bis 9B verfolgen ein anderes Konzept.
Bei der erfindungsgemäßen Folienanordnung 10 der 8A besitzt die zu Grunde liegende Folie 2 die Form eines lang gezogenen Rechtecks mit einer langen Kante 2K und einer kürzeren Kante, welche den Rand 2R der Folie bilden 2. Die Folie 2 weist eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 4 auf, die in regulären Abständen zueinander angeordnet sind und auf einer Linie oder Reihe R liegen, die parallel zur langen Kante 2K des Randes 2R der Folie 2 verläuft. Die Durchgangslöcher 4 sind zueinander identisch ausgebildet und zwar sowohl hinsichtlich ihrer Größer als auch hinsichtlich ihrer Ausrichtung und Orientierung.
Die Durchgangslöcher 4 der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folienanordnung 10 der 8A weisen zwei lineare Langlochabschnitte 4L1 und 4L2 auf, die das Durchgangsloch 4 insgesamt zu einem Langloch 4L erweitern, welches sich zum Rand 2R, nämlich der Kante 2K der langen Seite hin öffnen. Dabei schließt der erste Langlochabschnitt 4L1 mit dieser Kante 2K einen Winkel von 45° ein. Der zweite Langlochabschnitt 4L2 dagegen steht senkrecht auf der Kante 2 der Folie 2.
Auf diese Art und Weise kann eine Folie 2 der Gestalt, wie sie in 8A dargestellt ist, in eine Reihe in einem bestehenden Wärmetauscher 100 angeordneter Wärmetauscherrohre 5 eingefädelt werden, so dass ein Nachrüsten eines bestehenden Wärmespeichers 100 möglich ist.
Die 8B zeigt wie eine Mehrzahl von Folien 2 der Form, wie sie in 8A dargestellt ist, aneinandergefügt werden können, nämlich indem sich die Bereiche der Ränder 2R an den langen Kanten 2K einander überlappen, um die Folienanordnung 10 dieser Ausführungsform zu bilden.
Die Folienanordnung 10 gemäß den 9A und 9B ist mit der Folienanordnung 10 aus den 8A und 8B vergleichbar. Hier weist jedoch jede Einzelfolie 2, ebenfalls in Form eines länglichen Rechtecks eine Doppelreihe mit ersten und zweiten Reihe R1, R2 mit Langlöchern 4L als Durchgangslöcher 4 auf, wobei die Einzelreihen R1, R2 zueinander parallel ausgerichtet sind und die Langlöcher 4L der einen oder ersten Reihe R1 sich zur einen Längskante 2K des Randes der Folie 2 hin erstrecken, wogegen die Langlöcher 4L der anderen oder zweiten Reihe R2 sich zur gegenüberliegenden langen Kante 2K der Folie 2 hin erstrecken.
Insgesamt ergibt sich, dass die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folienanordnung 10 der 9A und 9B ebenfalls ein Nachrüsten eines bestehenden Wärmespeichers 100 ermöglichen, wobei dann die Folie immer gleichzeitig in zwei Reihen von Wärmetauscherelementen 5 oder Wärmetauscherrohren 5 eingefädelt wird.
10 zeigt in schematischer und perspektivischer Seitenansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers mit einem schraublinienförmigen oder helikalen Verlauf des Wärmetauscherrohrs 5 mit einer Helixachse Z. Die Schraubenlinien- oder Helixform für das Wärmetascherelement 5 oder -rohr 5 bietet die Möglichkeit einer sehr kompakten Bauweise eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers 100, gerade im außerindustriellen, privaten und Haushaltsbereich eines Endverbrauchers.
Dabei sind – wie oben bereits erwähnt wurde – Folienanordnungen sinnvoll, die seitlich von außen in die Anordnung der Wärmetauscherelemente 5 oder – rohre 5 eingehängt werden können. Eine Mehrzahl – hier von drei – eingehängter erfindungsgemäßer Folienanordnungen 2, 10 bilden dann im Querschnitt senkrecht zur Schraubenachse eine sternförmige Anordnung, d. h. die Folienanordnungen 2, 10 verlaufen senkrecht zum Wärmetauscherelement radial von außen nach innen zur Symmetrie- oder Schraubenachse Z.
Denkbar sind auch mehrfach helikale Anordnungen, also die Verwendung einer Mehrzahl von Wärmetauscherelementen 5 radial und/oder axial zueinander verlaufend.
Derartige Anordnungen sind besonders kompakt und ermöglichen ein Nach- oder Umrüsten auch im Privat- oder Haushaltsbereich.
11 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Anordnung der 10, also auf einen erfindungsgemäßen Wärmespeicher 100 mit schraubenlinienförmig oder helikal verlaufendem Wärmetauscherelement 5 oder -rohr 5, bei welcher eine Mehrzahl von drei Folienanordungen 2, 10 sternförmig eingehängt ist.
12 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Anordnung eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers 100 analog zu der aus 10, bei welcher jedoch eine Vielzahl von Folienanordungen 2, 10 sternförmig eingehängt ist.
13, 14 zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wärmespeichers 100, bei welchen Mehrzahlen von Stapeln mit jeweils einer Mehrzahl erfindungsgemäßer Folienanordnungen 2, 10 vorgesehen sind, wobei jeder Stapel in etwa eine Anordnung gemäß 1 repräsentiert.
Bei der Anordnung der 13 sind die beiden durch die Stapel gebildeten Teilanordnungen lateral von einander getrennt angeordnet. Die einzelnen erfindungsgemäßen Folienanordnungen 2, 10 der benachbarten Stapel sind vertikal auf Lücke positioniert, um bei der Montage und/oder Wartung ein gegenseitiges Berühren der Folienanordnungen 2, 10 an ihren Kantenbereichen und damit Beschädigungen zu vermeiden.
Bei der Anordnung gemäß 14 sind die einzelnen erfindungsgemäßen Folienanordnungen 2, 10 der lateral benachbarten Stapel derart ineinander gefächert, dass sich lateral direkt benachbarte Folienanordnungen 2, 10 der beiden Stapel an ihren Kantenbereichen an ober- bzw. Unterseite überlappend berühren oder aufeinander liegen. Dies ermöglicht und erleichtert den Wärmeaustausch zwischen den direkt benachbarten Stapeln durch Wärmeleitung.
Natürlich sind auch Anordnungen mit mehr als zwei Teilanordnungen oder Stapeln beim Aufbau eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers 100 verwendbar.

1: Laminatstruktur oder -anordnung, Schichtstruktur oder -anordnung aus einer Folie 2/Folienanordnung 10 und einer Schicht aus einem Wärmespeichermaterial 3
2: Folie, Folienelement
2': herkömmliche Folie, herkömmliches Folienelement
2a: Oberseite/Vorderseite der Folie 2
2a': Oberseite der herkömmlichen Folie 2'
2b: Unterseite/Rückseite der Folie
2b': Unterseite der herkömmlichen Folie 2'
2K: Kante der Folie 2, Folienkante
2K': Kante der herkömmlichen Folie 2', Folienkante
2R: Rand der Folie 2, Folienrand
2R': Rand der herkömmlichen Folie 2', Folienrand
3: Wärmespeicherschicht, Wärmespeichermaterial
4: Durchgangsloch
4': herkömmliches Durchgangsloch
4A: Aufweitung, Ausstülpung
4E: Einschnitt
4L: Langloch
4L1: erster Abschnitt, erster Langlochabschnitt, erster linearer Abschnitt
4L2: zweiter Abschnitt, zweiter Langlochabschnitt, zweiter linearer Abschnitt
4R: Rand des Durchgangslochs 4
4Z: Lochzentrum, Lochmitte, Zentrum/Mitte des Durchgangslochs 4
5: Wärmetauscherelement, Wärmetauscherrohr
6: Ausnehmung, Void
7: Gefäß
8: Wärmespeicherschicht
10: erfindungsgemäße Folienanordnung
10': herkömmliche Folienanordnung
100: erfindungsgemäßer Wärmespeicher/Latentwärmespeicher
100': herkömmlicher Wärmespeicher/Latentwärmespeicher
d: Durchmesser des Durchgangslochs 4, Lochdurchmesser
d': Durchmesser des herkömmlichen Durchgangslochs 4', Lochdurchmesser
dmin: minimaler Durchmesser des Durchgangslochs 4, minimaler Lochdurchmesser
dmin': minimaler Durchmesser des herkömmlichen Durchgangslochs 4', minimaler Lochdurchmesser
D: Durchmesser Wärmetauscherelement 5/Wärmetauscherrohr 5, Rohrdurchmesser
Dmin: minimaler Durchmesser Wärmetauscherelement 5/Wärmetauscherrohr 5, minimaler Rohrdurchmesser
R: Reihe von Durchgangslöcher
R1: erste Reihe von Durchgangslöchern 4
R2: zweite Reihe von Durchgangslöchern 4
Z: Helixachse, Symmetrieachse der Schraubenlinienform
α: Winkel zwischen dem ersten und zweiten Langlochabschnitt 4L1, 4L2

Claims

Folienanordnung (10) für eine Wärmespeicherschicht (8) für einen Wärmespeicher (100), – bei welcher mindestens eine Folie (2) mit einer Oberseite (2a) und einer Unterseite (2b) vorgesehen ist, – bei welcher für ein jeweils zugeordnetes Wärmetauscherrohr (5) des Wärmespeichers (100) in der Folie (2) zwischen der Oberseite (2a) und der Unterseite (2b) ein Durchgangsloch (4) zum Durchdringen mittels des jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohrs (5) vorgesehen ist und – bei welcher der minimale Durchmesser (dmin) eines jeweiligen Durchgangslochs (4) geringer ist als ein minimaler Rohrdurchmesser (Dmin) des jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohrs (5).
Folienanordnung (10) nach Anspruch 1, bei welcher ein jeweiliges Durchgangsloch (4) einen Lochrand (4R) aufweist, welcher ein oder mehrere in Bezug auf das Zentrum (4Z) des Durchgangslochs (4) teilweise oder vollständig radial nach außen verlaufende Einschnitte (4E) und/oder Ausstülpungen (4A) aufweist.
Folienanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher das jeweilige Durchgangsloch (4) sternförmig ausgebildet ist.
Folienanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der minimale Durchmesser (dmin) eines jeweiligen Durchgangslochs (4) leicht geringer ist als ein minimaler Rohrdurchmesser (Dmin) des jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohrs (5), insbesondere im Bereich bis etwa 20%, vorzugsweise im Bereich bis etwa 10%, weiter vorzugsweise im Bereich bis etwa 5%, insbesondere im Bereich von etwa 2% bis etwa 0,5%.
Folienanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, – bei welcher die Folie (2) einen Rand (2R) aufweist und – bei welcher bei einem jeweiligen Durchgangsloch (4) mindestens ein Einschnitt (4E) oder eine Aus- oder Einstülpung (4A) vorgesehen ist, welcher bzw. welche bis zum Rand (2R) der Folie (2) reicht, so dass insbesondere der Rand (4R) des jeweiligen Durchgangslochs (4) als ein offener Rand ausgebildet ist.
Folienanordnung (10) nach Anspruch 5, bei welcher bei einem jeweiligen Durchgangsloch (4) eine einzelne Ausstülpung (4A) vorgesehen ist, welche das jeweilige Durchgangsloch (4) zu einem linearen oder abschnittsweise linearen Langloch (4L) erweitert.
Folienanordnung (10) nach Anspruch 6, bei welcher die Ausstülpung (4A) und damit das Langloch (4L) eine Breite aufweisen, die etwa dem minimalen Durchmesser (dmin) des Durchgangslochs (4) entspricht.
Folienanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 oder 7, bei welcher die Ausstülpung (4A) und damit das Langloch (4L) zwei lineare Abschnitte aufweist (4L1, 4L2), welche insbesondere einen Winkel α in einem Bereich von etwa 110° bis etwa 170°, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 120° bis etwa 160°, bevorzugt von etwa 135° miteinander einschließen, wobei der vom jeweiligen Durchgangsloch (4) und dessen Zentrum (4Z) abgewandte zweite lineare Abschnitt (4L2) in seinem Verlauf senkrecht zum Rand (2R) der Folie (2) steht, und die vorzugsweise etwa gleich lang sind.
Folienanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Folie (2) elastisch oder plastisch verformbar ausgebildet ist.
Folienanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Folie (2) wärmeleitfähig ist, insbesondere mit einer Wärmeleitfähigkeit, die höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des zugeordneten Wärmerspeichermaterials (3) des zu Grunde liegenden Wärmespeichers (100), und/oder mit einem Wärmeübergangskoeffizienten zur Wärmeaustauschfläche (5a) des zugeordneten Wärmetauscherrohrs (5) des zu Grunde liegenden Wärmespeichers (100) hin, der größer ist als ein Wärmeübergangskoeffizient zwischen dem zugeordneten Wärmerspeichermaterial (3) und der Wärmeaustauschfläche (5a) des zugeordneten Wärmetauscherrohrs (5) des zu Grunde liegenden Wärmespeichers (100).
Folienanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Folie (2) mit oder aus einem Graphitmaterial ausgebildet ist oder aus einem solchen basiert.
Folienanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, sofern rückbezogen auf Anspruch 5, – wobei eine jeweilige Folie (2) – vorzugsweise in Form eines schmalen Rechtecks oder eines Streifens – mit einer ersten Reihe (R, R1) von Durchgangslöchern (4) entlang oder parallel zu einer Kante (2K) des Randes (2R) der Folie (2) ausgebildet ist und – wobei jedes Durchgangsloch (4) dieser Reihe (R1) jeweils mit einem einzelnen Einschnitt (4E) oder einer einzelnen Ausstülpung (4A) zu einer Kante (2K) des Randes (2R) der Folie (2) hin ausgebildet ist.
Folienanordnung (10) nach Anspruch 12, sofern rückbezogen auf Anspruch 5, wobei eine zur ersten Reihe (R1) parallele zweite Reihe (R2) von Durchgangslöchern (4) vorgesehen ist, deren einzelne Einschnitte (4E) oder Ausstülpungen (4A) sich zu einer Kante (2K) des Randes (2R) der Folie (2) hin erstrecken, welche der Kante (2K) der ersten Reihe von Durchgangslöchern (4) gegenüberliegt.
Folienanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher eine Mehrzahl – vorzugsweise identischer – Folien (2) miteinander verbunden oder verbindbar ist, vorzugsweise aufeinander folgend an den Bereichen ihrer Kanten (2K) oder Ränder (2R).
Wärmespeicher (100), – mit einem Wärmespeichermaterial (3), – mit mindestens einem Wärmetauscherrohr (5), welches eine Wärmetauschergrenzfläche (5a) aufweist oder bildet, und – mit mindestens einer Folienanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, – wobei sich die mindestens eine Folienanordnung (10) durch das Wärmespeichermedium (3) hindurch erstreckt und – wobei die mindestens eine Folienanordnung (10) in thermischem Kontakt steht mit der Wärmetauschergrenzfläche (5a) des mindestens einen Wärmetauscherrohrs (5) und mit dem Wärmespeichermaterial (3).
Wärmespeicher (100) nach Anspruch 15, wobei das mindestens eine Wärmetauscherrohr (5) die mindestens eine Folienanordnung (10) im Bereich der Durchgangslöcher (4) durchdringt und dadurch mit dieser in thermischem Kontakt steht.
Wärmespeicher (100) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei eine Mehrzahl von Folienanordnungen (10) vorgesehen ist, welche ein Schichtsystem aus Folien (2) im Wärmespeichermaterial (3) bildet und/oder wobei eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren (5) vorgesehen ist.
Wärmespeicher (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Wärmespeichermaterial (3) ein Phasenwechselmaterial ist.
Wärmespeicher (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das mindestens eine Wärmetauscherrohr (5) einen helikalen Verlauf mit einer Helixachse (Z) aufweist und wobei ein oder mehrere Folienanordnungen (10) parallel zur Helixachse (Z) und radial zum helikalen Verlauf angeordnet sind.
Wärmespeicher (100) nach Anspruch 19, wobei eine Mehrzahl von Folienanordnungen (10) vorgesehen ist, die eine sternförmige Anordnung in Bezug auf das mindestens eine Wärmetauscherrohr (5) bildet.
Wärmespeicher (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei mehrere Teilanordnungen mit jeweils einem Stapel einer Mehrzahl Folienanordnungen (10) vorgesehen sind und wobei die Folienanordnungen (10) parallel zueinander angeordnet sind.
Wärmespeicher (100) nach Anspruch 21, wobei die Folienanordnungen (10) direkt benachbarter Teilanordnungen zueinander vertikal auf Lücke angeordnet sind und sich insbesondere lateral nicht überlappen.
Wärmespeicher (100) nach Anspruch 21, wobei die Folienanordnungen (10) direkt benachbarter Teilanordnungen zueinander lateral ineinander gefächert und überlappend angeordnet und einander zu Paaren zugeordnet sind, wobei die Folienanordnungen (10) der Paare an ihren Randbereichen teilweise aufeinander liegen.