DE2448739A1 - Verfahren zur nutzung von latenter waerme von unterkuehlten salzschmelzen fuer heizzwecke - Google Patents

Description

• Dr.Ulrich Roether, Dipl. Chem.
• 7800 Freiburg Tiengen Oberer Kirchweg 13 Dr. Volker Fuchs, Dipl.Phys.
• 7800 Freiburg Merianhof 5 Verfahren zur Nutzung von latenter Wärme von unterkühlten Salzschmelzen für Heizzwecke Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorfahren zur Freisetzung von Wärmeenergie, die in unterkühlten Salzschmelzen über längere Zeiträume v e r l u s t f r e i gespeichert werden kann.
• Es ist bekannt, Kristallisationsenthalpieen kristalliner Massen zur Wärmespeicherung zu nutzen.
• Ferner ist bekannt, daß diese Schmelzen beim Abkühlen stark zur Unterkühlung neigcn, sofern nicht durch geeignete Vorrichtungen (z.B. Impfung) diese Unterkühlung verhindert wird um eine gleich mäßige Wärmeabgabe zu erreichen.
• Es ist ferner klar, daß die Schmelzwärme auch in der unterkühlten Schmele gespeichert ist, da bei der Kristallisation diese Wärmeenergie freigesetzt wird.
• Um den bekannten Effekt der o.g. Energiespeicherung im technischen Maßstab nutzen zu können müssen die im folgenden aufgeführten Gesichtspunkte berücksichtigt werden: 1. Die Speichermasse muß billig sein 2. Die Wärmespeicherkapazität der unterkühlten Schmelze muß so groß sein, daß auch bei starker Unterkühlung noch eine sinnvolle Nutzung möglich ist. (Z.B. Raumheizutg oder Wärmekissen) 3. Die Differenz zwischen der Schmelztemperatur und der maximalen Unterkhlungsterperatur, bei der die Schmelze ohne Impfung auskristallisiert, soilte möglichst groß sein.
• 4. Die Unterkühlung der Schmelze muß unempfindlich gegen Verunreinigungen sein 5. Die maximale Unterkühlungstemperatur soll im Dauerbetrieb möglichst konstant reproduzierbar sein.
• Der Erfindung liegt die Aufgalie zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das die o.g. Punkte soweit als möglich berücksichtigt Nach dem erfindungsgerc.t.ßen Verfahren kann Natriumacetat-Trihydrat als Speichermasse in einem Wärmeaustauscher A durch einen innenliegenden Wärmeaustauscher B erwärmt werden. Der Schmelzpunkt von Natriumacetat-Trihydrat liegt bei Fp=58°C und kann durch Änderung des Wassergehaltes, wie bekannt, in Grenzen von einigen Grad Celsius nach Bedarf verändert werden Zur Vermeidung eier Überhitzung des Wärmeaustauschers A können Thermophoren mit Salzfüllungen mit höheren Schmelzpunkten wie z.B.
• Magnesiumnitrat-Hexahydrat (Fp. 9o°C) verwendet werden, die in die Speichermasse eingebettet sind.
• Die Schmelze kann bei Zimmertemperatur monatelang im unterkühlten Zustand verbleiben und ist unempfindlich gegen Erschütterungen und VeruIureilligungen. Diese Eigenschaften sind bis etwa -to°C ( minus zehn Grad) gewährleistet.
• Bei çJärmebedarf, z,B. für Raumheizungen oder Wärmekissen, kann durch Impfung der Schmelze mit einem Kristall oder lokale Unterkühlung der Schmelze unterhalb der kritischen Unterkühlungstemperatur, der Kristallisationsvorgang wie bekannt eingeleitet werden.
• In wenigen Sekunden erwärmt sich dann die gesamte Speichermasse bis zum Schmelzpunkt und bleibt solange auf dieser Temperatur bis die Schmelze völlig auskristallisiert.
• Daß diese Methode der Energiespeicherung wirtschaftlich ist zeigt sich im folgenden: 1. Etwa 1 kWh als Wärmeenergie wird in 18 kg der unterkühlten Salzschmelze gespeichert.
• 2. Der Wärmeaustauscher A kann aus Kunststoff hergestellt werden, wodurch Massenproduktion interessant wird, 3. Bei Nachtstromspeicheröfen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entfallen in Anbetracht der o.g. Punkte folgende Mängel der gebräuchlichen Nachtstromspeicheröfen: a) keine Reserveenergie bei plötzlichem Kälteeinbruch b) große Energieverluste bei Warmlufteinbruch c) zu wenig Reserveenergie am Abend da bei stärkerer hufheizling die unwirtschaLtlich,e Rallrldberhntzung am frühen Morgen noch größer sein müsse d) lange Wartezeiten bis Nachheizung wirksam wird Eine andere Anwendungsmöglichkeit ergibt sich, wenn Schnell und nur für kürzere Zeiten Wärmeenergie benötigt wird, wie z.B.
• bei Autositzen im Winter. Dabei wird die o.g. Substanz während der normalen Fahrzeit des Wagens geschmolzen. Wird das Fahrzeug in kaltem Zustand benutzt, kann durch Einleiten des Kristallisationsprozesses praktisch sofort ein vorgewärmter Sitz erzeugt werden.
• Dadurch entfällt , daß mit der normalen Wagenheizung das Wageninnere unmittelbar nach Fahrtbeginn beheizt werden muß, Dies ist ein enormer Vorteil, da bekanntlich der Kaltstartverschleiß von Motoren stark gesenkt werden kann, wenn zu Beginn der Fahrt auf eine Beheizung des Innenraumes des Autos verzichtet wird, - Patentansprüche -

Claims (4)

1. P A T E N T A N S P R (3 C H E 1. Verfahren zur verlustfreien Speicherung von Wärmeenergie in unterkühlten Salzschmelzen und Nutzung zu Wäimezwecken, dadurch gekennzeichnet, daß Natriumacetat-Trihydrut zu Zeiten von billiger Nachtstromenergie geschmolzen wird und die beim Schmelzvorgang gespeicherte, latente Wärme nach Abkühlung der Schmelze unter den Schmelzpunkt(58°C) bei Bedarf abgerufen werden kann, indem ein Intpfkristall den Kristallisationsvorgang einl.eitet und somit die gespeicherte Energie bei konstanter Temperatur (Schmelzpunkt des Salzes) freisetzt.
2. 2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Salz in einem Wärmeaustauscher A mit Außenkontakt zur Luft von einem innenliegenden Wärmeaustauscher B, der gleichzeitig d;e Bodenfläche von A erwärmt, geschmolzen und nach Bedarf stärker erwärmt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturpufferung nach oben. Wärmekapseln mit Salzfüllunen benutzt werden, die den jeweiligen Anforderungen gerecht werden.

   Z.B. Magnesiumnitrat-Hexahydrat zur Temperaturstabilisierung bei 9o0C.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impfung mit dem nötigen Kristall mit Hilfe eines Thermostaten, oder durch Handmechanismus erfolgen~kann.

   5, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Natriumacetat-Trihydrat andere Salze wie z.B, NatriumThiosulfat-Pentahydrat oder geeignete Salzgemische Verwendung finden kdnnen, 6, Wärmekissen nach dem Verfahren von Anspruch 1 bis 5 oder andere Behältnisse, dadurchPgekennzeichnet, daß unterkühlte Salzschmelzen.

   durch Impfen mit geeigneten Kristallen latente Warme nutzbar machen.