DE202010006492U1 - Wärmespeicher aus Verbundwerkstoffen - Google Patents

Wärmespeicher aus Verbundwerkstoffen Download PDF

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Abstract

Wärmespeicher, aufweisend einen heißwasserdichten Kunststoff-Innenbehälter (1) und eine kraftaufnehmende Ummantelung, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftaufnehmende Ummantelung als einheitlicher, richtungsgebundener Deformations- und Festigkeitsverband (2) aus einem Verbundwerkstoff, aufweisend mindestens ein Verstärkungsmaterial in Verbindung mit mindestens einem Matrixmaterial ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher aus Verbundwerkstoffen mit einem heißwasserdichten Kunststoff-Innenbehälter und einem Deformations- und Festigkeitsverband.
  • Wärmespeicher sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese werden speziell bei wärmetechnischen Anlagen zur Speicherung eines Wärmespeichermediums eingesetzt, um die teilweise langen Zeiten zwischen dem möglichen Energieangebot und dem tatsächlichen Bedarf an Wärmeenergie zu überbrücken und dadurch die Effektivität einer solchen Anlage zu erhöhen.
  • Derartige Wärmespeicher sind unter anderem aus Stahl ausgebildet.
  • Ein solcher Wärmespeicher ist aus Offenlegungsschrift DE 27 03 460 A1 bekannt.
  • Darin wird ein einwandiger Wärmespeicher aus Stahl beschrieben, welcher zur Aufnahme von Wasser als Speichermedium dient.
  • Wärmespeicher aus Stahl haben eine hohe Stabilität, weisen aber zugleich erhebliche materialbedingte Nachteile auf. Zum einen besitzen sie, besonders bei großen Speichervolumina, ein erhebliches Eigengewicht, wodurch sowohl Herstellung als auch Transport und Aufstellung derartiger Wärmespeicher erschwert werden. Zum anderen ist Stahl aufgrund seiner physikalischen Eigenschaft der hohen Wärmeleitfähigkeit ein sehr schlechtes Isolationsmaterial, was zu hohen Wärmeverlusten führt und somit die Effizienz solcher Wärmespeicher signifikant verringert.
  • Um diese Wärmeverluste zu vermindern ist es ebenfalls üblich, einen derartigen Wärmespeicher mit einer zusätzlichen Isolation zu versehen. Eine solche zusätzliche Isolation ist gleichfalls in der bereits erwähnten Druckschrift DE 27 03 460 A1 derart beschrieben, dass auf die Innenseite des Behälters eine Wärmeisolierung aus Polyurethanschaum aufgebracht ist, welche zur Erzielung einer Dichtigkeit mit einer wasser- und dampfdichten Folie abgedeckt wird.
  • Wärmespeicher aus Stahl können weiterhin mit einem zusätzlichen Innendruck beaufschlagt werden. Durch diese Druckbeaufschlagung des Behälterinnenraumes kann die Dampfbildung des Wärmespeichermediums auf höhere Temperaturen hinausgezögert und dadurch die Speicherdichte erhöht werden.
  • Da Stahl jedoch ein isotropes Material ist, das bedeutet dass es bei Belastung in jede Richtung die gleichen Kräfte aufnimmt, ist ein zylinderförmiger Druckbehälter aus Stahl in Umfangs- oder Längsrichtung aufgrund der sich ergebenden, unterschiedlichen Spannungsverhältnisse stets in einer Richtung überdimensioniert, wodurch sich wiederum die Herstellungskosten, sowie das Eigengewicht des Behälters unnötig erhöhen.
  • Nach dem Stand der Technik ist es weiterhin üblich, Wärmespeicher als sogenannte Schichtenspeicher auszubilden. Diese weisen in der Regel eine sich vertikal erstreckende Bauform auf, also eine Bauform, deren Längsausdehnung größer ist als die Querausdehnung. Das sich im Speicher befindliche Wärmespeichermedium ordnet sich aufgrund der Schwerkraft und der temperaturbedingt unterschiedlichen Dichten in übereinanderliegenden Temperaturschichten an.
  • Ein derartiger Schichtenspeicher ist beispielsweise in Gebrauchsmusterschrift DE 20 2006 019 671 U1 aufgeführt.
  • Dieser umfasst einen vertikal ausgerichteten Speicherbehälter zur Aufnahme eines Energieträgers, insbesondere Wasser und einen Wärmeüberträger, insbesondere einen Plattenwärmeüberträger.
  • Der Effekt der Schichtbildung wird jedoch ebenfalls durch die Verwendung von Stahl als Material für die Behälterwandungen negativ beeinflusst, da durch dessen gute Wärmeleitfähigkeit ein Wärmeübertrag von den wärmeren Temperaturschichten in die kälteren sowie in Folge dessen unerwünschte Konvektion erzeugt wird.
  • Weiterhin sind Wärmespeicher aus Stahl materialbedingt anfällig für Korrosion und müssen daher aufwendig mit einem entsprechenden Korrosionsschutz versehen werden.
  • Die beschriebenen Nachteile bei der Verwendung von Stahl können durch die Verwendung von Kunststoff als Material für einen Wärmespeicher teilweise oder vollständig verhindert werden.
  • Ein derartiger Wärmespeicher aus Kunststoff ist aus der Druckschrift DE 29 11 880 A1 ersichtlich.
  • Der darin beschriebene Wärmespeicher besteht aus einem, ein Speichermedium aufnehmenden Behälter, welcher aus temperaturbeständigem Kunststoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit besteht.
  • In Offenlegungsschrift DE 30 11 426 A1 ist ein weiterer Wärmespeicher aus Kunststoff beschrieben. Dieser besteht aus einem Kunststoff-Speicherbehälter, welcher zylindrisch und/oder kugelförmig ausgeformte Behälterwände, sowie einen Schaumstoff-Isolationsmantel aufweist.
  • Wärmespeicher aus Kunststoff weisen ihrerseits jedoch den Nachteil auf, dass vor allem bei großen Speichervolumina die Druck- oder Temperaturbeständigkeit, insbesondere die gleichzeitige Druck- und Temperaturbeständigkeit nicht oder nicht dauerhaft gewährleistet werden kann.
  • Somit ist es auch nicht möglich, derartige großvolumige Wärmespeicher mit dem oben bereits erwähnten zusätzlichen Innendruck zu beaufschlagen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik, einen Wärmespeicher mit guter Wärmeisolierung zu schaffen, welcher auch bei großen Speichervolumina und unter Beaufschlagung mit einem zusätzlichen Innendruck die erforderliche dauerhafte Druck- und Temperaturbeständigkeit aufweist.
  • Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ein erfindungsgemäßer Wärmespeicher weist einen heißwasserdichten Kunststoff-Innenbehälter und eine diesen umschließende, kraftaufnehmende Ummantelung auf, wobei die Ummantelung als einheitlicher Deformations- und Festigkeitsverband aus einem Verbundwerkstoff, aufweisend mindestens ein Verstärkungsmaterial in Verbindung mit mindestens einem Matrixmaterial, besteht.
  • Unter Matrixmaterial werden im vorliegenden Fall Polymere oder Kunststoffmassen verstanden.
  • Das Matrixmaterial hat in mechanischer Hinsicht die Aufgabe, die Komponenten des Verstärkungsmaterials in ihrer Position zu halten und Spannungen zwischen den einzelnen Komponenten des Verstärkungsmaterials zu übertragen und zu verteilen. Durch die gegenseitige Wechselwirkung von Verstärkungs- und Matrixmaterial erhält ein dadurch gekennzeichneter Verbundwerkstoff höherwertige Eigenschaften als die beiden Materialien einzeln für sich genommen.
  • Weiterhin wird das Verstärkungsmaterial durch das Matrixmaterial vor äußeren mechanischen und chemischen Einflüssen geschützt.
  • Das Matrixmaterial steht damit auch für die Oberflächengüte und die Temperaturbeständigkeit des Verbundwerkstoffes.
  • Die Ummantelung muss in der Lage sein, die während des Betriebs des Wärmespeichers auftretenden Belastungen, hervorgerufen durch einen statischen Druck und einen zusätzlichen beaufschlagten Innendruck in dem Kunststoff-Innenbehälter, aufzunehmen. Dies wird erreicht, indem die Ummantelung sich dadurch auszeichnet, dass sie als einheitlicher, richtungsgebundener Deformations- und Festigkeitsverband ausgebildet ist, welcher den Kunststoff-Innenbehälter ganzheitlich und nahezu lückenlos umschließt. Der Deformations- und Festigkeitsverband ist weiterhin durch den Einsatz eines Verbundwerkstoffes, aufweisend Verstärkungsmaterial in Verbindung mit Matrixmaterial, gekennzeichnet.
  • Es wurde gefunden, dass dieser, im Allgemeinen aus einer Matrix sowie verstärkenden Fasern bestehende Verbundwerkstoff, aufgrund der eingebetteten Fasern eine, auf die Masse des Werkstoffs bezogene, wesentlich höhere Festigkeit als Nicht-Verbundwerkstoffe erreicht. Gleichzeitig kann durch die Wahl einer geeigneten Matrix sowie geeigneter Fasern die elastische Nachgiebigkeit variiert und an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Ein, der Erfindung entsprechender, Deformations- und Festigkeitsverband ist dadurch in der Lage, die im Kunststoff-Innenbehälter auftretenden Druckbelastungen sowohl durch die ihm gegebene Festigkeit, als auch, durch elastische Nachgiebigkeiten aufzunehmen. Somit können bei einem erfindungsgemäßen Wärmespeicher die gleichen wie, beziehungsweise höhere Belastungen als bei der Verwendung von Stahl aufgenommen werden, bei gleichzeitig signifikanter Verringerung des Eigengewichts.
  • Es handelt sich um einen einheitlichen, richtungsgebundenen Deformations- und Festigkeitsverband. Die Einheitlichkeit besagt, dass alle Abschnitte des Deformations- und Festigkeitsverbands zueinander im Kraftverbund stehen, wie dies beispielsweise bei der Verwendung von mehreren einzelnen Spannbändern nicht der Fall wäre.
  • Der Deformations- und Festigkeitsverband ist inhomogen und anisotrop ausgebildet.
  • Der Einsatz eines Kunststoff-Innenbehälters und eines Deformations- und Festigkeitsverbands aus Verbundwerkstoffen hat als besonderen Vorteil, dass Kunststoff aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  • Durch die niedrige Wärmeleitfähigkeit werden Wärmeverluste durch die Behälterwand, wie sie vor allem bei der Verwendung von Stahl auftreten, bereits ohne zusätzliche Isolierungsmaßnahmen deutlich verringert und so der Nutzungsgrad des Wärmespeichers erhöht; es wird die Zeitspanne zwischen Bereitstellung und Verbrauch der Wärmeenergie unter geringerem Wärmeaustrag überbrückt. Zudem findet im Schichtspeicherbetrieb eine, im Vergleich zur Verwendung von Stahl, wesentlicher geringere Wärmeübertragung von den wärmeren zu den kälteren Schichten, mit entsprechend geringeren unerwünschten Konvek tionen statt, so dass die Entschichtung insgesamt deutlich verzögert und die Effizienz zusätzlich gesteigert wird. Weiterhin kann bei der Verwendung von Kunststoff als Ausgangsmaterial für den Wärmespeicher auf einen, zum Beispiel bei der Verwendung von Stahl notwendigen, Korrosionsschutz verzichtet werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Deformations- und Festigkeitsverband in Faserstrang- oder Bänderwickeltechnik realisiert.
  • Dabei werden erfindungsgemäß einzelne Faserstränge oder Bänder als Verbundwerkstoff, aufweisend Verstärkungsmaterial in Verbindung mit mindestens einem Matrixmaterial, mittels einer geeigneten Vorrichtung so auf den Kunststoff-Innenbehälter aufgewickelt, dass dieser vollständig und praktisch lückenlos von den Fasersträngen beziehungsweise Bändern umschlossen wird. Bei den Fasersträngen oder Bändern handelt es sich vorzugsweise um sogenannte Endlos-Faserstränge/-Bänder. Durch die einheitliche Ummantelung des Wärmespeichers wird eine gleichmäßige Verteilung der, durch die Druckbelastung hervorgerufenen, Spannungen in dem Deformations- und Festigkeitsbereich erreicht.
  • In einer weiteren bevorzugten Variante ist der Deformations- und Festigkeitsverband anisotrop ausgebildet. Unter anisotroper Ausbildung versteht man in diesem Fall, dass der Deformations- und Festigkeitsverband in Behälterlängs- und in Behälterquerrichtung unterschiedliche Kräfte und Belastungen aufnehmen kann. Es hat sich gezeigt, dass ein zylinderförmiger Wärmespeicher, wenn er mit Druck beaufschlagt wird ein generelles Verhältnis Umfangs- zu Längsspannung von 2:1 aufweist, das heißt die durch die Innendruckbelastungen entstehenden Spannungen in einem gattungsgemäßen Wärmespeicher sind in Umfangsrichtung doppelt so hoch wie in Längsrichtung.
  • Durch die anisotrope Ausbildung eines erfindungsgemäßen Deformations- und Festigkeitsverbandes, kann dessen Festigkeit und somit dessen Wandungsdicke den unterschiedlich auftretenden Umfangs- und Längsspannungen angepasst werden. Die gewünschte, dem spezifischen Kräfteverhältnis an druckbelasteten zylindrischen Behältern entsprechende spezifische Anisotropie im Verhältnis 1 (axiale Kraft) zu 2 (Umfangskraft) ist insbesondere durch den Neigungswinkel der Faserstrangwicklungen oder durch die unterschiedliche Anzahl der Wicklungen in unterschiedlichen Richtungen oder durch eine Kombination erzielbar.
  • Dies ermöglicht es als besonderen Vorteil, die Kosten für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers zu senken, da im Vergleich zu Behältern aus Stahl oder anderen isotropen Werkstoffen, kein Material vergeudet wird.
  • In einer weiteren besonderen Ausgestaltung ist der Deformations- und Festigkeitsverband mehrschichtig ausgebildet.
  • Eine mehrschichtige Ausbildung offeriert in diesem Fall, dass der Deformations- und Festigkeitsverband zumindest abschnittsweise mehrere, übereinanderliegenden Schichten aufweist. Dabei kann es sich zum einen um die übereinander liegenden Wicklungslagen eines Verstärkungsmaterials oder unterschiedlicher Verstärkungsmaterialien handeln; zum anderen ist es aber ebenfalls möglich, weitere Materialien, wie zum Beispiel Diffusionssperren, als weitere Schichten in den Deformations- und Festigkeitsverband zu integrieren.
  • Ein erfindungsgemäßer Wärmespeicher ist in einer bevorzugten Ausbildung mit einem zusätzlichen Innendruck beaufschlagbar.
  • Dies ist bei einem erfindungsgemäßen Wärmespeicher durch seine Druck- und Temperaturbeständigkeit besonders vorteilhaft realisierbar. Durch dieses aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannte Merkmal wird erreicht, dass der Siedepunkt eines sich in einem gattungsgemäßen Wärmespeicher befindlichen Wärmespeichermediums angehoben wird. Durch die damit verbundene Hinauszögerung der Dampfbildung des Wärmespeichermediums und der Anhebung seiner Temperatur wird die Speicherdichte in einem erfindungsgemäßen Wärmespeicher gegenüber einem drucklosen Wärmespeicher erhöht. In umgekehrter Art und Weise ist es dadurch möglich, die Speichergröße gegenüber einem drucklosen Wärmespeicher bei gleichen Kapazitätswerten zu verringern um dadurch wiederum die Kosten für einen erfindungsgemäßen Wärmespeicher aus Verbundwerkstoffen zu senken bzw. um weniger Bauraum zu verbrauchen.
  • Ein erfindungsgemäßer Wärmespeicher ist nach einer weiteren bevorzugten Variante als sogenannter Schichtspeicher ausgebildet.
  • Dabei ist die Längsausdehnung des Wärmespeichers größer als dessen Querausdehnung. Das sich im Kunststoff-Innenbehälter des Wärmespeichers befindliche Wärmespeichermedium ordnet sich je nach Temperatur aufgrund der Schwerkraft und der unterschiedlichen temperaturabhängigen Dichten in Temperaturschichten an. Bei Bedarf kann das Wärmespeichermedium oder die im Speichermedium gebundene Wärmeenergie, je nach gewünschter Temperatur, über ein inkludiertes Be- und Entladesystem aus der entsprechenden Temperaturschicht entnommen werden, beziehungsweise gezielt in diese eingeleitet werden, wodurch sich wiederum die Effizienz des Wärmespeichers verbessern lässt.
  • Als weiterer besonderer Vorteil wird die Ausbildung und Aufrechterhaltung der Temperaturschichten durch die Verwendung von Kunststoff als Ausgangsmaterial für den Innenbehälter begünstigt. Aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff wird die Wärmeenergieübertragung von warmen zu kalten Temperaturschichten durch beziehungsweise über die Innenbehälter-Innenwand unterbunden.
  • In einer ebenso bevorzugten Ausgestaltung ist der Kunststoff-Innenbehälter eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers in Modulbauweise realisiert.
  • Modulbauweise bedeutet in diesem Fall, dass der Kunststoff-Innenbehälter aus wenigstens zwei Modulen zusammengesetzt ist, welche durch geeignete Fügeverfahren, wie zum Beispiel Laminieren, miteinander verbunden werden.
  • Dadurch ist es erfindungsgemäß möglich, Wärmespeicher mit unterschiedlichen Speichervolumina durch die Verwendung mehrerer baugleicher Module zu realisieren. Es ist somit nicht mehr notwendig, für die Herstellung eines jeden Wärmespeichers unterschiedlichen Speichervolumens ein anderes Herstellungswerkzeug zu verwenden, was wiederum die Kosten für die Produktion eines der Erfindung entsprechenden Wärmespeichers signifikant senkt.
  • Die Effizienz eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers wird nach einer weiteren bevorzugten Variante, durch das Versehen des Wärmespeichers mit einer zusätzlichen Isolierung, nochmals verbessert.
  • Dazu wird ein geeignetes Isolationsmaterial, bevorzugter Weise außen, auf die Wandungen des Wärmespeichers, aufgebracht um dadurch noch vorhandene Wärmeübergänge und somit Wärmeverluste durch die Behälterwände weiter zu verringern.
  • Gleichfalls kann das Isolationsmaterial auch während des Herstellungsprozesses auf die Innenseite des Kunststoff-Innenbehälters aufgebracht werden.
  • Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von
  • 1 Schnittdarstellung
    näher erläutert.
  • Ein erfindungsgemäßer Wärmespeicher weist einen Kunststoff-Innenbehälter 1 auf.
  • Dieser wird in Modulbauweise aus einem unteren und zu diesem identischen oberen Abschlusselement 6, sowie einem oder mehreren baugleichen Ringelementen 7 hergestellt.
  • Die einzelnen Elemente werden mittel Laminiertechnik stoffschlüssig miteinander verbunden.
  • In den Abschlusselementen 6 befinden sich axiale Zu- und Ablauföffnungen 4 und 5, welche durch jeweils ein unteres Verschlusselement 8 und ein oberes Verschlusselement 9 verschlossen werden. Die Verschlusselemente 8 und 9 dienen weiterhin zur Aufnahme eines Be- und Entladesystems (nicht dargestellt), sowie zur Aufnahme benötigter Messtechnik (nicht dargestellt).
  • Der gesamte Kunststoff-Innenbehälter 1 wird von einem Deformations- und Festigkeitsverband 2 (nur andeutungsweise dargestellt) umschlossen.
  • Dieser besteht aus Endlosfasersträngen, welche mit Matrixmaterial getränkt sind.
  • Der sich aus der Kombination von Endlosfaserstrang und Matrixmaterial ergebende Faserverbundwerkstoff, vorzugsweise Glasfaserverbundwerkstoff, wird mittels Wickeltechnik in der Art auf die Außenwandung des Kunststoff-Innenbehälters aufgebracht, dass dieser ganzheitlich und praktisch lückenlos von dem Deformations- und Festigkeitsverband 2 umschlossen ist. Um eine Verbindung der Fadenwicklungen zu einem einheitlichen Kraftverbund in dem Deformations- und Festigkeitsband 2 zu erhalten, werden die Endlosfaserstränge aus Glasfaserverstärkungsmaterial nach dem Aufwickeln auf den Kunststoff-Innenbehälter 1 weiterhin mit Matrixmaterial überzogen und es werden auf diese Weise die einzelnen Wicklungen miteinander verbunden.
  • In anderen Ausführungsformen werden Faserbänder verwendet.
  • Durch diese praktisch lückenlose und kraftschlüssige Umfassung des Kunststoff-Innenbehälters 1 wird erreicht, dass die, sich durch den Innendruck aufbauenden Spannungen gleichmäßig über den Deformations- und Festigkeitsverband 2 aufgenommen und abgebaut werden.
  • Der Deformations- und Festigkeitsverband 2 zeichnet sich in der bevorzugten Ausführungsform durch eine anisotrope Beschaffenheit aus, die durch die Anordnung des Faserstrangs erreicht wird. Dieser wird entsprechend der Belastungsintensität und -richtung in mehreren Lagen mit zum Teil zueinander unterschiedlichen Winkeln auf den Kunststoff-Innenbehälter 1 gewickelt.
  • Dadurch erreicht man, dass entsprechend des bei druckbeaufschlagten zylindrischen Behältern generell geltenden Verhältnisses der Umfangs- zu Längsspannung von 2 zu 1 die Festigkeit des Deformations- und Festigkeitsverband 2 in Umfangsrichtung stärker ausgebildet ist (etwa mit Faktor 2) als in Längsrichtung.
  • Mit dieser anisotropen Ausbildung ist es somit möglich, den Deformations- und Festigkeitsbereich 2 an die unterschiedlichsten Belastungsvorgaben anzupassen.
  • Zur Anhebung des Siedepunktes und der Dampfbildung des sich im Kunststoff-Innenbehälter 1 befindlichen Wärmespeichermediums, ist der Wärmespeicher so stabil ausgebildet, dass er mit einem zusätzlichen Innendruck beaufschlagbar ist.
  • Durch diese Hinauszögerung der Dampfbildung des Wärmespeichermediums wird die Speicherdichte in einem erfindungsgemäßen Wärmespeicher gegenüber drucklosen Speicherbehältern erhöht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Wärmespeicher als Schichtspeicher mit einem axial angeordneten, unten liegenden Zulauf 4 und einem ebenfalls axial angeordneten, oben liegenden Ablauf 5 ausgebildet.
  • In einem derartigen Schichtspeicher ordnet sich das Wärmespeichermedium aufgrund der Schwerkraft und der bei verschiedenen Temperaturen unterschiedlichen spezifischen Dichte in übereinanderliegenden Temperaturschichten an.
  • Aus diesen kann das Wärmespeichermedium bei Bedarf je nach gewünschter Temperatur entnommen werden.
  • Um die Temperaturschichtung optimal zu gewährleisten besitzt das Be- und Entladesystem (nicht dargestellt) mehrere übereinander liegende und den Lagen der Temperaturschichten angepasste Ein- beziehungsweise Ausströmöffnungen.
  • Durch diese ist es möglich, das Wärmespeichermedium ohne störende Verwirbelungen innerhalb des Kunststoff-Innenbehälters 1, in die jeweilige Temperaturschicht einzuleiten, beziehungsweise aus dieser zu entnehmen.
  • Die Ausbildung und Aufrechterhaltung der Temperaturschichten wird weiterhin durch die bereits erwähnte Verwendung von Kunststoff als Ausgangsmaterial für den Wärmespeicher begünstigt.
  • Da Kunststoff ein schlechter Wärmeleiter ist, werden nicht nur Wärmeverluste durch die Behälterwand nach außen verringert, sondern auch der Wärmeübertrag zwischen den einzelnen Temperaturschichten im Innern des Wärmespeichers über eine Wärmeleitung der Behälterwandung begrenzt.
  • Noch vorhandene Wärmeverluste durch die Wandungen des Wärmespeichers werden in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform durch eine auf die Außenwand des Behälters aufgebrachte Wärmeisolierung 3 weiter eingeschränkt, wodurch sich die Effektivität des Wärmespeichers nochmals verbessern lässt.
  • Die Wärmeisolierung besteht aus bekannten, für diesen Einsatzzweck geeigneten Materialien wie zum Beispiel Polyurethanschaum oder Dämmwolle mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit.
  • 1
    Kunststoff-Innenbehälter
    2
    Deformations- und Festigkeitsverband
    3
    Isolierung
    4
    Zulauf
    5
    Ablauf
    6
    Abschlusselement
    7
    Ringelement
    8
    unteres Verschlusselement
    9
    oberes Verschlusselement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 2703460 A1 [0004, 0007]
    • - DE 202006019671 U1 [0011]
    • - DE 2911880 A1 [0016]
    • - DE 3011426 A1 [0018]

Claims (8)

  1. Wärmespeicher, aufweisend einen heißwasserdichten Kunststoff-Innenbehälter (1) und eine kraftaufnehmende Ummantelung, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftaufnehmende Ummantelung als einheitlicher, richtungsgebundener Deformations- und Festigkeitsverband (2) aus einem Verbundwerkstoff, aufweisend mindestens ein Verstärkungsmaterial in Verbindung mit mindestens einem Matrixmaterial ausgebildet ist.
  2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformations- und Festigkeitsverband (2) in Faserstrang- oder Bänderwickeltechnik realisiert ist.
  3. Wärmespeicher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformations- und Festigkeitsverband (2) anisotrop ausgebildet ist.
  4. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformations- und Festigkeitsverband (2) mehrschichtig ausgebildet ist.
  5. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einem zusätzlichen Innendruck beaufschlagbar ist.
  6. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Schichtspeicher ausgebildet ist.
  7. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Innenbehälter (1) in Modulbauweise realisiert ist.
  8. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einer zusätzlichen Isolierung (3) versehen ist.
DE202010006492U 2010-05-05 2010-05-05 Wärmespeicher aus Verbundwerkstoffen Expired - Lifetime DE202010006492U1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3734185A3 (de) * 2019-04-29 2021-02-24 Rüdiger Berndt Speicheranlage für sonnenerwärmtes medium

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DE2703460A1 (de) 1977-01-28 1978-08-03 Thyssen Industrie Einwandiger waermespeicher aus stahl
DE2911880A1 (de) 1979-03-26 1980-10-02 Streuber Sulo Eisenwerk F Waermespeicher
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DE202006019671U1 (de) 2006-12-19 2007-03-08 Panarotto, Oliver Schichtspeicher

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