DE2031028C3

DE2031028C3 - Heat storage element with a vessel for fusible heat storage masses

Info

Publication number: DE2031028C3
Application number: DE19702031028
Authority: DE
Inventors: Nikolaus 7141 Aldingen Laing
Original assignee: Thermo-Bauelement Ag, Murten (Schweiz)
Priority date: 1969-07-31
Filing date: 1970-06-23
Publication date: 1976-09-23

Description

Die Windung betrifft ein Wärmespeicherelement mit einem Gefäß für schmelzbare Wärmespeichermassen, mit einer Heizvorrichtung zum Aufschmelzen der Speichermasse, die unterschiedliche Dichte im festen und flüssigen Aggregatzustand aufweist, und einer Wärmetauscheinrichtung zum Entzug der bei der Erstarrung freiwerdenden Kristallisationswärme, wobei die Heizvorrichtung in einer horizontalen Fläche verläuft und derart am Gefäß angeordnet ist, daß der krisialline Teil der Speichermasse unter dem Einfluß der Erdbeschleunigung gegen diese Fläche gedrückt wird.The turn relates to a heat storage element with a vessel for fusible heat storage masses, with a heating device for melting the storage mass, the different density in the solid and has a liquid aggregate state, and a heat exchange device for removing the during solidification heat of crystallization released, whereby the heating device runs in a horizontal surface and is arranged on the vessel in such a way that the krisialline Part of the storage mass is pressed against this surface under the influence of gravitational acceleration.

F.s ist ein Wärmespeicherelement für ein Kochgefäß bekannt, bei dem eine Heizvorrichtung am Boden des Gefäße«, so angeordnet ist. daß der Teil der in dem Wärmespeicherelement vorgesehenen kristallinen Speichermasse unter dem Einfluß der Schwerkraft gegen den Boden gedrückt wird. Bei diesem Gerät bereitet die Aufschmelzung von den in Speichergefäßen eingeschlossenen Feststoffen zum Zwecke der Speicherung latenter Wärme dann große Schwierigkeiten, wenn die Wärmeleitfähigkeit des Speicherstoffs im festen Zustand extrem gering und im geschmolzenen Zustand noch geringer ist. Es gibt solche Speicherstoffe, ⁶S die eine große Speicherkapazität haben, und bei deren Verwendung müssen zur Verhinderung von örtlichen Überheizungen. die Dampfdruck oder Zersetzung nach sich ziehen, große Aufwendungen zur Wärmeeinleiiung mittels metallischer Rippen oder anderer Maßnahmen getroffen werden, wodurch deren wirtschaftliche Verwendung in Frage gestellt wird. Auch entstehen, wenn die Schmelze leichter ist als ihre Festphase, örtlich fast unbegrenzt hohe Oberdrücke, die ein Zerbersten der sie umgebenden Feststofischichten verursachen; dadurch werden die Wandungen und Wärmetauscheinrichtungen oft extrem belastet und gleichzeitig entstehen starke Geräusche, die eine Verwendung z. B. zur Wohnungsbeheizung ausschließen.A heat storage element for a cooking vessel is known in which a heating device is arranged at the bottom of the vessel. that the part of the crystalline storage mass provided in the heat storage element is pressed against the ground under the influence of gravity. In this device, the melting of the solids enclosed in storage vessels for the purpose of storing latent heat causes great difficulties when the thermal conductivity of the storage material is extremely low in the solid state and even lower in the molten state. There are storage materials, ⁶ S, which have a large storage capacity, and when they are used they must be used to prevent local overheating. which entail vapor pressure or decomposition, large expenditures for the introduction of heat by means of metallic fins or other measures, whereby their economic use is called into question. If the melt is lighter than its solid phase, there are locally almost unlimited top pressures which cause the solid layers surrounding it to burst; as a result, the walls and heat exchange devices are often extremely stressed and at the same time strong noises arise, which can be used for. B. exclude home heating.

Die Erfindung bezweckt ein Warmespeicherelement, in dem die kristalline Phase der Speichermasse nicht nur gegen eine am Boden angeordnete Heizvorrichtung gedruckt wird, sondern auch eine Druckbelastung der stehenden Gefäßwände sicher vermieden wird. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß außer der horizontal verlaufenden Heizvorrichtung eine weitere Heizvorrichtung vorgesehen ist, die vertikal von der horizontal verlaufenden Heizvorrichtung bis annähernd zu der dieser Heizvorrichtung gegenüberliegenden Gefäßwandung verläuft.The invention aims at a heat storage element in which the crystalline phase of the storage mass is not is only pressed against a heater located on the floor, but also a pressure load the standing vessel walls is safely avoided. This object is achieved by the invention in that besides the horizontally extending heating device is provided a further heating device, which is vertical from of the horizontally extending heating device to approximately the one opposite this heating device Vessel wall runs.

Die Verbindung zwischen dem der horizontalen Heizvorrichtung benachbarten Bereich und einem Bereich über der Speichermasse ist dadurch zu schaffen, daß ein Verbindungskanal durch eine weitere Heizvorrichtung erzeugt wird, durch welchen die überschüssige Schmelze ohne Überdruckbildung abfließt. Bei Speicherung gemäß der Erfindung ist es notwendig, daß sich der Speicherkern von der Gefäßwandung löst, damit er die zum Abschmelzen erforderliche vertikale Bewegung ausführen kann. Durch kurzzeitiges Aufheizen der vertikal verlaufenden Gefäßwand mit dem Ziel, eine dünne, der Gefäßwandung benachbarte Zone aufzuschmelzen, «st es möglich, eine Haftung zwischen Speicherkern und Gefäßwand aufzuheben. Zur Aufheizung eigenen sich sowohl elektrische Heizvorrichtungen als auch Heizvorrichtungen mit gasförmigen oder flüssigen Wärnneträgem.The connection between the area adjacent to the horizontal heater and an area Above the storage mass is to be created that a connecting channel through a further heating device is generated, through which the excess melt flows off without overpressure formation. When saving According to the invention, it is necessary that the storage core detach itself from the vessel wall, so that he can perform the vertical movement required for melting. By briefly heating up the vertically running vessel wall with the aim of melting a thin zone adjacent to the vessel wall, «Is it possible to break the adhesion between the storage core and the vessel wall. For heating up Both electric heating devices and heating devices with gaseous or gas are suitable liquid heat carriers.

Bei Verwendung von Speichermassen mit niedrigem Schmelzpunkt kann das Speichergefäß aus wärmeempfindlichen Werkstoffen, ζ. Β kunststoffen, bestehen. Auch können die Gefäßwandungen so dünn sein, daß sie sich balgartig verformen, sobald die Abschmelzung beginnt.When using storage masses with a low melting point, the storage vessel can be made of heat-sensitive Materials, ζ. Β plastics, consist. The vessel walls can also be so thin that they deform like bellows as soon as melting begins.

Die Erfindung wird an Hand von Figuren erläutert.The invention is explained with reference to figures.

F i g. 1 zeigt ein Wärmespeicherelement nach der Erfindung in perspektivischer Ansicht;F i g. 1 shows a heat storage element according to the invention in perspective view;

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch das in F i g. 1 dargestellte Warmespeicherelement;F i g. 2 shows a section through the in FIG. 1 illustrated heat storage element;

F i g. 3 zeigt in einem ähnlichen Schnitt wie F i g. 2 ein teilweise aufgeladenes Warmespeicherelement; undF i g. 3 shows in a similar section to FIG. 2 a partially charged heat storage element; and

F i g. 4 zeig't in einer Teil-Draufsicht den Aufbau der Rippen des in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Wärmespeicherelements. F i g. 4 shows in a partial plan view the structure of the Ribs of the FIG. 1 to 3 shown heat storage element.

F i g. 1 zeigt stark schematisiert einen Speicherkörper für ein Nachtstrom-Speicherheizgerät, welches aus einem Kunststoffgefäß 1 besteht, das nach unten hin mit einem metallischen Boden geschlossen ist. Unter dem Boden befindet sich eine Widerstandsheizung 2, die zusammen mit dem Boden durch die Wulst 6 mit dem Gefäß 1 verbunden ist. Die Zuleitung 3 zur Heizvorrichtung besteht längs der Höhe des Behälters ebenfalls aus Widerstandsdraht und ist mit dem Gefäß 1 wärmeleitend verbunden. Die mäanderförmigen Aluminiumrippen 4 sind mit der Gefäßwandung benachbarter Gefäße wärmeleitend verbunden und geben Wärme an durchgeleitete Luft ab.F i g. 1 shows, in a highly schematic manner, a storage body for a night-time storage heater, which is made up of consists of a plastic vessel 1 which is closed at the bottom with a metallic bottom. Under the floor is a resistance heater 2, which together with the floor by the bead 6 with the vessel 1 is connected. The feed line 3 to the heating device is along the height of the container also made of resistance wire and is connected to the vessel 1 in a thermally conductive manner. The meandering aluminum ribs 4 are connected to the vessel wall of adjacent vessels in a thermally conductive manner and give Heat from the air that is passed through.

F i g. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Gefäß nach F j g. 1 im entladenen Zustand. Das Innere ist mit Speichermasse 10 gefüllt Da die Speic'nermasse im festen Zustand ein wesentlich kleineres Volumen einnimmt als im flüssigen Zustand, bildet sich im oberen Bereich des festen Körpers eine Absenkung 13 aus. Sobald die Heizvorrichtung 2 eingeschaltet wird, beginnt die Speichermasse oberhalb des Bodens 11 zu schmelzen. Da aber auch die Zuleitung 3 als Heizvorrichtung wirkt und Wärme entwickelt und eine kleinere Wärmekapazität hat als die Heizvorrichtung 2, entsteht längs einer Mantellinie des festen Speichermassenkörpers 10 eine streifenfönnige Aufschmelzung 12, so daß die Aufschmelzung 14 oberhalb des Bodens 11 mit dem oberen Bereich 15 des Gefäßes 1 kommuniziert Dadurch kann kein Überdruck entstehen. Die Aufschmelzung 14 wird auf Grund des höheren spezifischen Gewichts der Speichermasse 10 zu einem dünnen Film zusammengedrängt so daß ein sehr gut wärmeleitender Kontakt zwischen der Heizvorrichtung 2 und dem Speichermassenkörper 10 besteht F i g. 2 shows a vertical section through a vessel according to FIG. 1 in the discharged state. The inside is with Storage mass 10 filled As the storage mass in the solid state takes up a much smaller volume than in the liquid state, a depression 13 forms in the upper area of the solid body. As soon as the heating device 2 is switched on, the storage mass begins to melt above the bottom 11. But since the supply line 3 also acts as a heating device and develops heat and a smaller heat capacity has than the heating device 2, arises along a surface line of the solid storage mass body 10 a strip-like melt 12, so that the melt 14 above the bottom 11 communicates with the upper region 15 of the vessel 1 no overpressure occurs. The melt 14 is due to the higher specific weight of Storage mass 10 compressed into a thin film so that a very good heat-conducting contact exists between the heating device 2 and the storage mass body 10

F i g. 3 zeigt das Gefäß in teilweise aufgeladenem Zustand. Der Speichermassenkörper 10 ist bereits zu einem großen Teil abgeschmolzen und allseitig von Aufschmelzung umgeben. Dennoch bleibt die Schicht der Aufschmelzung 14 extrem dünn, bis der Speichermassenkörper 10 völlig aufgeschmolzen ist. Die geringe, von der Zuleitung 3 erzeugte Wärme wird durch Konvektion auf die geschmolzene Speichermasse 16 übertragen.F i g. 3 shows the vessel in a partially charged state. The storage mass body 10 is already closed a large part melted off and surrounded on all sides by melting. Still, the shift remains the melt 14 is extremely thin until the storage mass body 10 is completely melted. The little one The heat generated by the supply line 3 is transferred to the molten storage mass 16 by convection transfer.

F i g. 4 zeigt den Aufbau der Rippen 4, die aus einem mäanderförmigen Blech und der Wärmeverteilung dienenden, sehr dünnen Blechplatten 17 und 17' bestehen. Der Kegelwinkel 5 ist so bemessen, daß benachbarte Speichergefäße formschlüssig aneinandergereiht werden können.F i g. 4 shows the structure of the ribs 4, which are made of a meandering sheet metal and serve for heat distribution, very thin sheet metal plates 17 and 17 'exist. The cone angle 5 is dimensioned so that adjacent Storage vessels can be lined up in a form-fitting manner.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Heat storage element with a vessel for fusible heat storage masses, with a heating device for melting the storage barrel, which has different densities in the solid and liquid state of aggregation, and a heat exchange device for extracting the heat of crystallization released during solidification, the heating device running in a horizontal surface and such is arranged on the vessel that the crystalline "part of the 'storage mass under the influence' of the acceleration of gravity is pressed against this surface, characterized in that in addition to the horizontally extending heating device (2) a further heating device (3) is provided horizontally extending heating device (2) extends to approximately opposite to aer this heating device (2) GefäElwandung (18).

2. Heat storage element according to claim 1, characterized in that vertically extending Walls are conical.

3. Heat storage element according to claim 1 or 2, characterized in that at least the unheated walls of the vessel are made of plastic.

4. heat storage element according to claim 3, characterized in that the wall thickness of the Plastic walls are chosen so thin that the crystalline part of the storage mass (10) is vertical Can perform movement with deformation of the wall.

5. heat storage element according to claim 1, characterized in that the horizontal heating device (2) has a greater heat output than the vertical heating device (3).