DE2524393A1 - Waermespeichervorrichtung - Google Patents

Description

• "Wärmespeichervorrichtung." Die Erfindung, bezieht sich auf eine Wärmespeichervorrichtung mit zwei Speichergefäßen, die jeweils ein Wärmespeichermedium aufweisen.
• Wärmespeichervorrichtungen sind bereits in verschiedenen Ausfütrungsformen bekannt geworden. So z.B. Elektrospeichergeräte, primer für Gebiete mit 2-stufigem Elektrizitätstarif; die überwiegend während des billigen Nachtstromtarifes aufgenommene elektrische Energie wird dabei in Heizenergie umgewandelt und gespeichert sowie zur Raumheizung während der Geltungsdauer teureren Elektrizitätstarifes genutzt.
• Bei diesen vorbekannten Wärmespeichervorrichtungen besteht der Nachteil, daß sie lediglich zum Heizen eines Raumes, jedoch nicht zum Kühlen desselben benutzt werden können.
• Durch die US-PS 3 236 294 ist eine Brmespeichervorrichtung bekannt, die zu verschiedenen. Zeiten eine Heizung oder Kühlung ermöglicht. Diese Vorrichtung enthält einen WSrmespeicherbehärters der von einer Wassertrommel gebildet ist und von Steinen rundum umgeben ist. Die Wassertrommel und die Steine sind gegeneinander nicht thermo-isoliert. Von besonders großem Nachteil ist, dieser Wärmespeichervorrichtung lediglich eine Temperatur (Wärme oder Kälte) gespeichert werden kann und somit. diese vorbekannte WSrmespeichervo~rrichtung nicht in Gegenden verwendbar ist, wo kurzzeitige,größere Temperaturschwankungen auftreten und somit auch in kurzen Perioden abwechselnd ein Heizen oder ein Kühlen des Gebäudes erfordern.
• Durch die US-PS 3 262 493 ist eine Wärmespeichervorrichtung mit zwei Wärmespeichern bekannt, die im wesentlichen voneinander unabhängig sind und Naturwrme verwenden. Der Wärme speicher wird mit Wärme aus Sonnenabstrahlung und der Kältespeicher durch eine niedrige Außentemperatur gespeist. Der Heizungs- oder Kühlungseffekt dieser Vorrichtung ist daher begrenzt und zuverlässige Arbeitsweise nicht gewShrleistet, da das System sehr stark vom Wetterverhalten in dem entsprechenden Gebiet abhängig ist. Diese bekannte Vorrichtung ist daher nicht überall einsetzbar und außerdem wohl nur zu warmen Jahreszeiten nutzbar. Um ausrelchende Energie zu speichern, muß der Speicher slußerdem verhältnismäßig groß sein - was natürlich äußerst nachteilig ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung von worerwähnten Nachteilen eine verbesserte Wärmespeichervorrichtung mit zwei Speichergefäßen zü schaffen, die es ermOglicht, die Raumtemperatur eines mit der Vorrichtung zu temperierenden Raumes ständig und unabhängig von der Jahreszeit gerade herrschenden Wetterlage (also auch bei kurzfristigen erheblichen Temperaturschwankungen der Außentemperatur) zu stabilisieren, d.h. weitgehendst auf gewünschter Temperatur zu halten, obwohl unter normalen Umständen in diesem Raum erhebliche Temperaturschwankungen auftreten würden. Außerdem soll die Wärmespeichervorrichtung auch bei verhältnismäßig kleinem Aufbau ausreichende Leistung erbringen und insbesondere eine bessere Energienutzung gewährleisten - überschüssige Wärme oder Kälte eines Speichergefäßes soll nach Möglichkeit nicht vergeudet werden.
• Gemäß der Erfindung ist eine Wärmespeichervorrichtung mit zwei Speichergefäßen, die jeweils ein Wärmespeichermedium enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß das erste SpeichergefFß ein eine unterhalb einer vorgewählten Temperatur (Soll- oder Richttemperatur) liegende Temperatur (Niedrigtemperatur) aufrechterhaltend (beibehaltend) speicherndes Medium und das zweite Speichergefäß ein eine oberhalb der Richttemperatur liegende Temperatur (Hochtemperatur) aufrechterhaltend (beibehaltend) speicherndes Medium aufweist (enthält) und das ein Abkühlungssystem zum Wärmeubertragen vom ersten (niedrigtemperierten) Speichergefäß zum zweiten (hochtemperierten) Speichergefäß vorgesehen ist.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsforin besteht das Abkühlungssystem aus einem Verdunster, einem Kompressor, einer Druckminderungseinrichtung sowie einem Wärmeaustauscher und der Wärmeaustauscher ist innerhalb des den HEISS-Speicher bildenden zweiten Speicjergefäßes und der Verdunster ist innerhalb des den KALT-Speicher bildenden ersten Speichergefäßes angeordnet. Das Speichermedium des KALT-Speichers ist von einer Flüssigkeit gebildet, welche die Charakteristik der Verdichtung mit Entwicklung von Wärme von unterhalb der vorgewählten Solltemperatur liegenden Temperatur aufweist. Diese Flüssigkeit kann aus Wasser, einer wässrigen Lösung von Salz, einem kristallisierbaren (bzw. kristallisierten Salzhydrat) oder einer Mischung aus kristallisierbaren (bzw. kristallisierten Salzhydraten) bestehen.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungs- gemäße WSrmespeichervorrichtunt dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium im zweiten Speich ergefFß, dem HEISS-Speicher, a) mindestens ein Salzhydrat aufweist, dessen Kristallisationstemperatur oberhalb der vorgewUhlten Solltemperatur liegt und dieses Salzhydrat die Eigenschaft von mindestens partieller Dissoziation bei einer Temperatur oberhalb seiner Kristallisationstemperatur in-Wasser hat, b) ein abgeschwächtes Hydrat (lower hydrat) oder ein anhydrisches Salz aufweist, die mindestens partiell in Wasser löslich sind, c) diese Dissoziation bei der Wärmeabsorbtion erfolgt, d) das abgeschwächte Hydrat oder anhydrische Salz und das Wasser sich wiederverbinden bei Abkühlung zur besagten Kristallisationstemperatur unter Wärme-Entwicklung zum Rückverwandeln des kristallisierbaren Salzhydrates.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
• Der Schutzumfang der Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die einzelnen Ansprüche, sondern auch auf-deren Kombination.
• Die erfindungsgemäße Wärmespeichervorrichtung ist einfach aufgebaut und zeigt eine verbesserte Energieausnutzung.
• Sie arbeitet einwandfrei und unabhängig von den Außentemperaturen und ermöglicht eine konstante Raumtemperatur in dem durch sie temperierten Raum.
• Besonders vorteilhaft ist, daß überschüssige Wärme wiederverwendet wird. Die ganze von einem Kältespeichergefäß beim Kühlen absorbierte Wärme wird in verhältnismäßig einfacher Weise zu einem Wärmespeichergefäß transferiert und diese transferierte Wärme kann zu jeder beliebigen Zeit genutzt werden - im Gegensatz zum Vorbekannten findet somit keine Energievergeudung statt und es ist u.a. dadurch die große Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Wärme speichervorrichtung begründet.
• Angenommen, die erfindungsgemäße Wärmespeichervorrichtung wird zum Kühlen eines Raumes genutzt, dann streicht die durch Luft\das auf einer niedrigen Temperatur gehaltene Speichergefäß. Normalerweise würde die Temperatur dieses KXLTE-Speichers ansteigen, durch das erfindungsgemäße Abkühlungssystem kann jedoch die im Kältespeicher absorbierte Wärme zu dem Speichergefäß mit höherer Temperatur übertragen und dort im Wärmespeicher bis zum benötigten Zeitpunkt gespeichert werden. Umgekehrt, wenn diese Wärme zum Aufheizen des Raumes genutzt wird, würde die Temperatur des Wärmespeichers normalerweise absinken, jedoch absorbiert das Warmspeichergefäß Wärme vom Kälteträger (Kühlmittel) des Abkühlungskreislaufes und bewirkt dadurch einen gewissen Ausg-leich. Der dabei gekühlte Kälteträger kühlt dann wiederum den Kältespeicher, dessen abgekühlte Temperatur zur Kühlung des Raumes genutzt werden kann, wenn entsprechende Kühlung gefordert wird. Hieraus ist zu entnehmen, daß Wärme rezykliert wird.
• Die vorerwähnte Wiederverwendung von Wärme reduziert den geforderten Enermiebedarf und dieses ist insbesondere bei der Knappheit der Elektroenergie von großem Vorteil.
• Die erfindungsgemäße Wärmespeichervorrichtung kann natürlich auch Naturwärme und Naturkälte in ihren Speichergefäßen nutzen (speichern).
• Bei Gebrauch eines Wärmespeichergefäßes und eines Kältespeichergefäßes sowie eines Kühlungssystems (KSlteerzeugungssystems) kann das Kühlungssystem fortlaufend arbeiten, während Heizung und Kühlung nur zeitweise erforderlich ist.
• Die vorteilhafte Ausgestaltung und wirtschaftliche Arbeitsweise der erfindungsgemäßen WErmespeichervorrichtung kann auch aus nachfolgendem Beispiel entnommen werden. Wird ein auf der Sonnenseite liegender Raum während eines Hauptteiles des Tages stark beschienen, so kann die empfangene Sonnenstrahlung etwa 10 kW betragen. Unter normalen Umständen, d.h. wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen werden, würde die Temperatur innerhalb dieses Raumes beträchtlich ansteigen. Um die Rauntemperatur auf einem gewünschten Niveau zu halten, ist daher ein Kthlunssystem erforderlich. Ohne Verwendung der erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung würde der Gebrauch einer Klimaanlage mit KUhlungssystem erforderlich sein. Zu der Zeit, wenn der durch die Sonneneinstrahlung produzierte Aufheizungseffekt das Maximum erreicht, mag das KUhlungssystem der bisherigen Klimaanlagen eine Einspeisekraft von 3,0 kW benötigen. Die volle Kapazität des Kühlungssystems wird jedoch nur für eine kurze Zeitperiode, vielleicht eine halbe bis eine Stunde, benötigt. Das Kühlungssystem einer derartigen Klimaanlage wird daher für die längste Zeit des Tages nur mit einem Bruchteil seiner Kapazität arbeiten. Es ist jedoch bekannt, daß normalerweise in der Praxis Schwierigkeiten entstehen, wenn ein Kühlungssystem mit reduzierter Kapazität arbeitet - es sei denn,man verwendet ein sehr verfeinerts (ausgetüfteltes)und dadurch sehr teures System. Beim Erfindungsgegenstand kann jedoch durch die Verwendung von zwei thermischen Speichergefäßen - eines auf hoher Temperatur und eines auf niedriger Temperatur - der maximal erforderliche Krafteinlaß trotz gleichbleibender Umweltseinflüsse auf etwa 0,5 kW reduziert werden. Ein Kühlungssystem mit maximal etwa nur 0,5 kW Krafteingang ist vorteilhafterweise kleiner und billiger und arbeitet außerdem wesentlich stiller (weniger lärinbelästigend) als ein Kühlungssystem mit maximal 3,0 kW Krafteingang.
• Außerdem kann die erfindungsgemäße WErmespeichervorrichtung die ganze von der Sonnenstrahlung stammende Wärme in ihrem Kühlungssystem absorbieren und zu einer späteren Zeit - je nach Bedarf - genutzt werden.
• Der Hochtemperatur-Wärmespeicher der erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung kann jedes geeignete Medium enthalten, welches schnell erhitzbar ist und nur langsam unter naturgegebenen Zuständen abkühlt. Es ist vorteilhaft, wenn das Wärmespeichermaterial folgende Eigenschaften hat: (a) es hat eine hohe spezifische Wärmekapazität, d.h.
• Wärmeaufnahnefähigkeit, oder latente Wärme, (b) eine hohe physikalische Dichte - für ein kleines Volumen - oder (c) eine hohe thermische Leitfhigkeit.
• In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das im ersten Speichergefäß enthaltende Medium ein kristallisierbares Salzhydrat, welches beim Kristallisieren Wärme entwickelt. Die Nutzung der Kristallisationswärme ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung.
• Besonders vorteilhaft und bevorzugt ist, wenn das Salzhydrat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Natriumkarbonat-heptahydrat, Natriumkarbonat-decahydrat, Natriumsulfat-decahydrat, Dinatrium-hydrogenphosphatheptahydrat Dinatrium-hydrogenphosphat-decahydrat, Natrium-thiosulfat-heptahydrat, Natriumazetat-trihydrat, Kalziumchlorid-heptahydrat und Trinatrium(ortho)phosphatdodecahydrat. Alternativ können Mischungen dieser Bestandteile verwendet werden.
• Ähnlich vorteilhaft ist es, für den Kältespeicher gefrierbare Flüssigkeiten vorzusehen. Die Bezeichnung gefrierbare Flüssigkeit" sch1ießt den gefrorenen Zustand ein. So kann der KALTE-Speicher z.B. Wasser enthalten. Durch den Gebrauch einer gefrierbaren Flüssigkeit kann die latente Wärme des Schmelzens aus der Flüssigkeit herausgezogen und zum Wärmespeicher transferiert werden. Die Bezeichnung" gefrierbare Flüssigkeit" schließt außerdem kristallisierbare Salzhydrate (oder Mischungen davon), die bei einer brauchbaren niedrigen Temperatur kristallisieren, ein. Wenn solche Bestandteile verwendet werden, wird die Kristallisationswärme herausgezogen und nicht die latente Wärme der Fusion (des Schmelzens) bzw. homogener Vermischung. Da jedoch die latente Wärme aus der Fusion und die Kristallisationswärme beides Wärmearten sind, die beim Verfestigen (Erstarren) entstehen, sind Mischungen, welche einen solchen Effekt produzieren (solche Wärmewirkung erbringen), im Rahmen dieser Erfindung den efrierbaren Flüssigkeiten" zuzurechnen. Bevorzugt ist eine eutektische Mischung aus Salzhydraten, besonders eine eutektische Mischung von Hydraten aus Natriumsulfat und Amoniumchlorid (Salmiakgeist). Alternativ kann Wasserglas als gefrierbare Flüssigkeit benutzt werden. Obwohl die Chemotechnik von Wasserglas extrem komplex ist, wird gemeint, daß dieser Bestandteil gut einzelne oder gemischte Hydratkristalle bilden kann, wenn das Wasserglas erhitzt ist und dann. abkühlt.
• Daher soll im Rahmen dieser Beschreibung die Bezeichnung kristallisierbares Salzhydrat" auch Wasserglas einschließen.
• Sollte die gefrierbare Flüssigkeit Wasser sein, kann damit ein öl oder eine andere mit Wasser unvermischbare Flüssigkeit gemixt werden. Ein Teil dieser mit Wasser unvermischbaren Flüssigkeiten kann entnommen, gekühlt und dann in das Wasser wiedereingebracht werden. Bei solch einem Handeln dient das öl od.dgl. als ein Wärmetransfermedium und kann, falls ausreichend kalt, als ein Initiator für die Gefrierung des Wassers dienen. Alternativ kann dem Wasser mehrwertiger Alkohol (polyhydric alcohol), wie Athylen-Glycol (ethylene glycol) oder Glycerol oder ein Salz hinzugefügt werden. Dadurch gefriert das Wasser nicht so stark - dies hat den Vorteil, daß sonst beim Gefrieren in geschlossenen Behältern ggf. auftretende Expansionskräfte nicht wirksam werden.
• Die erfindungsgemäße WärmespeiChervorrichtung kann als transportable Baueinheit ausgebildet sein.
• Auf den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Ansicht (Querschnittsdarstellung) einer erfindungsgemäßen ZJMrmespeichervorrichtung mit zwei Speichergefäßen, die Jeweils für die Speicherung einer unterhalb oder oberhalb einer vorgewählten Temperatur (Soll- oder Richttemperatur) liegende Temperatur vorgesehen sind und durch ein AbkUhlungssystem zum Wärmeübertragen vom niedrigtemperierten Speichergefäß zum hochtemperierten Speichergefäß miteinander verbunden sind Wig. 2 eine schemat ische Ansicht einer gegenüber Fig.1 geringfügig abgeänderten Wärmespeichervorridbtung Fig. 3 einen schematischen Längs schnitt eines Speichergefäßes der erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung, wobei die Luft um einen Hohlzylinder herumgeführt und durch die Zylinderröhre zurückgeführt wird (Lufteingang und Luftausgang liegen in einer Ebene) Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine abgeänderte Wärmespeichervorrichtung, bei der die beiden Speichergefäße aneinanderliegend durch eine gemeinsame Trennwand voneinander getrennt sind Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine weiter abgeänderte Wärmespeichervorrichtung, -Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt durch eine weiter abgeänderte, ähnlich der Ausführung gemäß Fig. 4 aufgebaute Wärmespeichervorrichtung und Fig. 7 eine schematische Ansicht einer weiter abgeänderten, ähnlich den Ausführungen gemäß Fig. 1 und 2 aufgebauten WSrmespeichervorrichtung.
• Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besitzt die erfindungsgemäße Wärmespeic~hervorrichtung zwei gesonderte, über Funktionsleitungen miteinander verbundene Speichergefäße 1 und 14, von denen das Speichergefäß 1 für die Speicherung einer unterhalb der Sollwerttemperatur liegenden Temperatur und das Speichergefäß 14 für die Speic herung einer oberhalb der gewählten Sollwerttemperatur liegenden Temperatur vorgesehen und dementsprechend ausgebildet (ausgeführt) ist. Die Speichergefäße 1 und 14 sind einendig offen und können topf- oder haubenartig ausgebildet und mindestens im Ouerschnitt (der aus der Zeichnung nicht ersichtlich ist) verschiedenstartig geformt sein. Beide Speichergefäße 1, 14 können aus einem wärmeis-olierenden Werkstoff bestehen und/oder wärme isolierend ausgekleidet bzw. ummantelt sein. Auch bei der äus Fig. 1 ersichtlichen Anordnung der Speichergefäße 1 und Ilt mit Abstand zueinander (neben- und/oder übereinander) stellt die erfindungsgemäße Wärmespeichervorrichtung eine Baueinheit dar und ergibt einen transportablen Wärmespeicherapparat.
• Die Wärmespeichervorrichtung gemäß Fig..1 weist in ihrem 1. Speichergefäß (Wärmespeichergefäß) 1 eine Mehrzahl von Behältern 8b auf, die eine gefrierbare (erstarrende) Flüssigkeit enthalten und dicht verschlossen ausgeführt sind. Diese Behälter eb können Wasser oder ein brauchbares kristallisierbares Salzhydrat oder eine Mischung von Hydraten, die bei einer geeigneten (brauchbaren) niedrigen Temperatur bzw. niedrigen Temperaturen kristallisieren, enthalten.
• Die einzelnen Behälter 8b sind in bevorzugter Weise mit Abstand zueinander angeordnet und können dabei gleichmäßig oder unregelmäßig verteilt über- und/oder neb eneinander vorgesehen sein. Die Schemazeichnung Fig. l zeigt nur eine von vielen Anordnungsmöglichkeiten. Der Querschnitt dieser als geschlossene Gefäße ausgebildeten Behälter 8b kann kreisförmig, oval, dreieckig, viereckig (insbesondere quadratisch), polygonal oder unregelmäßig geformt sein und sie können in der LUngenausdehnung gleichbleibenden Querschnitt haben (also zylinderförmig ausgeführt sein) oder unterschiedliche Ouerschnittsgrößen aufweisen sowie geradlinig, abgewinkelt undSoder bogenförmig verlaufen.
• Das Speichergefäß 1 hat einen Lufteinlaß 9 und einen Luftaulaß 10. In bevorzugter Weise liegen der Lufteinlaß 9 und Luftauslaß lO am oberen Ende des Speichergefäßes und dabei in einer Höhe. Lufteinlaß 9 und Luftauslaß 10 können jedoch auch entsprechend der Anordnung am Speichergefäß 14 am unteren Endteil vorgesehen sein. Des weiteren ist es möglich, den Lufteinlaß 9 und Luftauslaß 10 nicht in einer Ebene, sondern diagonal gegenüberliegend anzubringen. Die öffnungsgroße des Lufteinlasses 9 und/oder Luftausiasses 10 kann feststehen, bzw. veränderbar (z.B. drosselbar) sein.
• Zwischen dem Lufteinlaß 9 und dem Luftauslaß 10 ist eine Trennwand 11 vorhanden, die vorteilhafter Weise mit einem dem Speichergefäß l zugeordneten Deckel 12 verbunden ist. Diese Verbindung zwischen den Teilen 11 und 12 kann starr bzw. lösbar ausgeführt sein.
• Innerhalb des Speichergefäßes l sind durch die spezielle, verteilte Anordnung der Behälter 8b Zwischenräume vorhanden, die eine Luftzirkulation um die Wandung der Behälter 8b herum erlauben. Ein Lüfter 13 ist für die Luftbewegung durch das Speichergefäß 1 hindurch vorgesehen und insbesondere im Bereich des Luftauslasses 10 angeordnet (vgl. Fig.1). Die Trennwand 11 hindert den Luftzug am direkten Durchströmen vom Lufteinlaß 9 zum Luftauslaß 10 und zwingt den Luftstrom zum Passieren der Behälter 8b.
• Am Speichergefäß 1 ist außerdem ein Verdampfer 3 als Teil eines KUhlungskreislaufes (Abkühlungssystems) angeordnet.
• Dieser Verdampfer 3 ist dabei den Behältern 8b vorgeschaltet und unterhalb des Lufteinlasses 9 im Abstand zum Deckel 12 angeordnet. Im Verdampfer 3 fließt ein geeignetes Kühlmedium. Der Verdampfer 3 ist mit einem Kompressor 5 und Wärrneaustauscher 6 gruppenweise zusammengefaßt (über entsprechende Leitungen verbunden). Diesem Kühlungskreislauf ist in bevorzugter Weise eine Druckminderungseinrichtung 7 zugeordnet. Der Kompressor 5 und die Druckminderungseinrichtung 7 liegen außerhalb der Speichergefäße l und Ilt, während der Wärmeaustauscher 6 innerhalb des zweiten, hochtemperierten Speichergefäßes 14 angeordnet ist (vgl.Fig.l).
• Das zweite hochtemperierte Speichergefäß 14 ist entsprechend dem Speichergefäß 1 ausgebildet und nimmt in seinem inneren Behälter 8a auf, die den Behältern 8b des Speichergefäßes 1 entsprechen. Diese Behälter 8a des Speichergefäßes 14 enthalten ein kristallisierbares Salzhydrat oder sind mit einem kristallisierbaren Salzhydrat plus Wasser gefüllt. Die FUtlung der Behälter 8a ist ihrem Anwendungsgebiet entsprechend von einen fVr die Speicherung oberhalb einer vorgewählten Solltemperatur liegenden Temperaturen geeignetem Medium gebildet. Die Ausbildung und Anordnung der Behälter 8a des Speichergefäßes- 14 entspricht den Behältern 8b des Speichergefäßes 1.
• Wie beim Speichergefäß 1 ist auch beim Speichergefäß 14 ein Lüfter vorgesehen, der Luft durch das Speichergefäß 14 zieht und mit 15 bezeichnet ist. Ein Lufteinlaß 16 und Luftauslaß 17 sind beim Speichergefäß 14 im Bodenbereich und einander gegenUberliegend angeordnet - auch für diese Buftöffnungen 16, 17 trifft das hinsichtlich des ersten Speichergefäßes 1 ausgesagte zu. Zwischen dem Lufteinlaß 16 und Luftauslaß 17 ist eine Trennwand 18 vorgesehen, die mit einem Basisteil 19, insbesondere einer Bodenplatte, starr oder lösbar verbunden ist. Die dem hochtemperierten Speichergefäß 14 zugeordnete Bodenplatte 19 ist unterhalb des Lufteinlasses 16 und Luftauslasses 17 sowie im Abstand zu den Behältern 8a vorgesehen und kann gleichzeitig der Anordnung des in Luftströmungsrichtung den Behältern 8a nachgeschalteten Wärmeaustauschers 6 dienen. Die Trennwand 18 verhindert den direkten Luftdurchlaß vom Lufteinlaß 16 zum Luftauslaß 17 und zwingt den Luftstrom über die Behälter 8a und Wärmeaustauscher 6 zum Luftauslaß 17 zu strömen.
• Die Druckminderungseinrichtung 7 ist im Kuhlmittelkreislauf zwischen dem Oberflächen-Wärmeaustsuscher 6 des Speichergefäßes 14 und dem Verdampfer 3 des Speichergefäßes 1 angeordnet.
• Nachfolgend wird die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten und vorbeschriebenen Wärmespeichervorrichtung beschrieben Zunächst ist festzustellen, daß das Speichergefäß 1 eine Temperatur aufrechterhält, die unter der gewünschten (angenehmen) und somit eine Soll- oder Richttemperatur darstellenden Raumtemperatur liegt und daher kann das SpeichergefSR 1 als KALT-Speicher angesehen werden, während das Speichergefäß 14 eine Temperatur beibehält, die oberhalb der wünschenswerten Raumtemperatur (Soll- oder Richttemperatur) liegt, und daher das Speichergefäß 14 als HEISS-Speicher anzusehen ist. Angenommen, der Kompressor 5 arbeitet momentan, dann strömt das fließende Kühlmedium (refrigerant fluid) des Abkühlungssystems durch den Verdampfer 3 in das Speichergefäß 1. Währenddessen zieht dieses fließende Kühlmedium Wärme aus der in den Behältern 8b des KALT-Speichers enthaltenen gefrierbaren (erstarrbaren) Flüssigkeit und, und es wird dadurch verursacht, daß diese gefrierbare FlUssigkeit gefriert und die Kälteträgerflüssigkeit (das fließende Kühlmedium) sich erwärmt. Das erwärmte Kühlmedium passiert den Kompressor 5 und dann den im HEISS-Speicher angeordneten Wärmeaustauscher 6. Beim Durchgang des Kühlmediums durch den Wärmesaustauscher 6 wird bewirkt, daß die kristallisierbaren Salzhydrate der Behälter 8a des Speichergefäßes 14 erhitzt werden. Die vorerwähnten kristallisierbaren Hydrate haben alle die gemeinsame Charakteristik, daß sie beim Erhitzen etwas von ihrem Kristallisationswasser verlieren und beim Kühlen unter Entwicklung von beträchtlichen engen von Wärme (Hitze) rekristallisieren. Daher verlieren die kristallisierbaren Salzhydrate beim Erwärmen durch das schließende Kühlmedium (FFltetrSgermittel) des AbkQhlungskreislaufes mindestens etwas von ihrem Kristallisationswasser.
• Der Kompressor 5 kann in Abhängigkeit von Beanspruchungszustand (Ladungszustand) laufen. Daher kann er z.B. bei Nacht laufen, wenn die Elektrizität billig ist, und danach ausgeschaltet werden. In einer Alternativlösung kann er kontinuierlich laufen. Im Beispiel wird angenommen, daß der Kompressor so lange lief, bis daß die ganze gefrierbare Flüssigkeit der Behälter 8b des KALT-Speichers (Speichergefäßes 1) erstarrt bzw. gefroren ist und alles von dem kristallisierbarem Salzhydrat der Behälter 8a des HEISS-Speichers (SpeichergerEßes 14) bis auf eine Temperatur oberhalb ihrer Kristallisationstemperatur erhitzt wurde.
• Die erfindungsgemäße Wärmespeichervorrichtung Sañn nun benutzt werden für die Versorgung eines Raumes mit entweder erwärmter Luft oder abgekühlter Luft.
• Angenommen, es wird die Raumerwärmung gewünscht, dann arbeitet die Wärmespeichervorrichtung wie folgt Der Lüfter 15 des HEISS-Speichers wird eingeschaltet und zieht durch die Luftzuführöffnung 16 Luft (Außenluft oder ggf. auch Raumluft aus dem zu erwärmenden Raum) über die erwämrten Behälter 8a des Speichergefäßes 14 und läßt es über den Luftauslaß 17 in den zu erwärmenden Raum hineinströmen. Aufgrund des kühlen Luftstromes über die Behälter 8a beginnt die Temperatur des Inhaltes dieser Behälter 8a zu fallen. Bei einer bestimmten Temperatur beginnen dann die Salzhydrate zu rekristallisieren. Wie bereits erwähnt, wird bei einer solchen Rekristallisation verhältnismäßig viel Wärme entwickelt (abgegeben) und die T emperatur der Behälter 8a bleibt dadurch konstant, bzw. wird nur langsam fallen, bis die ganze Hydrat-Füllung rekristallisiert ist. Folglich kann ein zu erwärmender Raum über eine verhältnismäßig lange Zeit (Periode) mit er forderlicher Wärme versorgt werden.
• Wird dagegen die Kühlung eines Raumes gefordert, dann wird der Lüfter 13 des KALT-Speichers eingeschaltet, der die LuftsJrdmung vom Lufteinlaß 9 über den Verdampfer 3 und die Behalter b durch das Speichergefäß 1 hindurch zum Luftauslaß 10 bewirkt. Die durch das Speichergefäß 1 hindurchgeführte Luft kühlt im Innenraum des Speichergefäßes 1 ab und bewirkt nich dem Verlassen des Luftauslasses 10 der erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung eine angenehme Raumkühlung. Die vom Luftzug bei der Passage über die Behälter 8b abgegebene Wärme wird von der erstarrbaren bzw. gefrierbaren Flüssigkeit (freezable liquid) absorbiert. Nach einer Weile beginnt der Inhalt der Behälter 8b aufzutauen bzw. zu schmelzen. Falls der Inhalt der Behälter 8b Wasser ist, wird die latente Wärme des Schmelz vorganges vom Wasser aufgenommen, was zur KUhlung der die Behälter 8b passierenden Luft bei steuert und/oder ermöglicht, eine gröbere Quantität von Luft auf die gewünschte Temperatur abzukühlen. Die zu khlende große Luftmenge kann aus einem z.B. durch die Sonne erwärmten Raum abgezogen werden. Das Eis od.dgl. im KALT-Speicher kann auch unter Zuhilfenahme einer zusätzlichen Heizeinrichtung (Heizelement) zum Schmelzen gebracht werden.
• Die Ausführung gemäß Fig. 2 ist im Grunde mit der gemäß Fig. 1 identisch. Der einzige Unterschied besteht darin, daß im Inneren des den HEISS-Speicher bildenden Speichergefäßes 14 keine Behälter 8a mit kristallisierbarem Salzhydrat od.dgl., sondern hitzebeständige Steine 40, wie Schamottesteine, Ziegel od.dgl. angeordnet sind. Diese Steine (Ziegel) 40 sind in Reihen aufgestapelt angeordnet und es bestehen zwischen einzelnen Stapeln Gänge für den.
• Luftdurchtritt. Die hitzebeständigen Steine 40 haben eine hohe Wärmespeicherkapazität und es kann nur die in ihnen gespeicherte Wärme im Bedarfsfall herausgezogen werden.
• Anders als bei kristallisierbaren Salzhydraten ist es nicht meglich, eine latente Wärme aus einer Fusion oder Kristallisation zu erhalten. Trotzdem kann unter gewissen Umständen der Gebrauch von hitzebeständigen Steinen 40 gleichwertig bzw. sogar vorteilhafter sein als die Verwendung von kristallisierbaren Salzhydraten. Falls z.B.
• keine extrem hohe Hitzespeicherdichte erforderlich ist, kann die Verwendung von hitzebeständigen Steinen aufgrund preiswerterer Herstellung vorteilhafter sein. Außerdem können hitzebeständige Steine (Ziegel , Schamottesteine) durch eine HiMsheizeinrichtung auf eine höhere Temperatur erhitzt werden.
• Da das Speichergefäß 14 ein HEISS-Speicher ist und Wärme von diesem Speicher durch Kehlung des Inhaltes seiner Behälter 8a von einer erhöhten Temperatur zu ihrer Rekristallisationstemperatur erzielt wird, ist es außergewöhnlich wünschenswert zu sichern, daß weitgehend gleiehförmige Kühlung der Behälter 8a des ganzen HEISS-Speichers stattfindet. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungen und insbesondere die Konstruktion gemäß Fig. 3 bringen eine gegenüber den Fig. 1 und 2 verbesserte Luft führung und dadurch bedingte Gewähr für eine weitgehendst gleichförmige Behälterkühlung.
• Das in Fig. 3 dargestellte Speichergefäß 14 bildet wie bei den vorbeschriebenen AusfUhrungen einen HEISS-Speicher.
• Bis auf die abgeänderte Luftführung innerhalb des Speichergefäß-Innenraumes entspricht das Speichergefäß 14 der vorbeschriebenen Anlage gemäß Fig. 1. Das Speichergefäß 14 gemäß Fig. 3 ist zylindrisch und an einem Ende offen. Seine Wände bestehen aus thermoisolierendem Material. Im mittleren Bereich des offenen Stirnendes dieses Speichergefäßes 14 ist der Oberflächen-Wärmeaustauscher 6 angeordnet. Die ringförmigen Räume um den Wärmeaustauscher 6 bilden den Lufteinlaß 16. Die Seitenwände des Wärmeaustauschers 6 sind in Richtung des gegenüberliegenden SpeichergefU5-Stirnendes verlängert, durchfassen das Speichergefäß 14 und sind als Verlängerungsteile 21 bezeichnet. Diese Verlängerungsteile 21 bilden eine als Luftstrom-Trennwand dienende Röhre. Innerhalb des Speichergefäß-Innenraumes ist eine Mehrzahl von Behältern 8a vorgesehen, die sich im wesentlichen vom Zentrum des Speichergefäßes 14 zu den peripheren Wänden erstrecken und mit dem Teil 21 starr oder lösbar verbunden sein können. Die Behälter 8a durchdringen die Trennwand 21 und ragen in einen ringförmigen Kanal (Schacht) 21' hinein, der von der Speichergefäß-Innenwandung und dem Trennwandrohr 21 begrenzt wird.
• Dies Speichergefäß 14 gemäß Fig. 3 arbeitet in einer er findungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung wie folgt: Zunächst wird angenommen, daß die Inhalte der Behälter 8a auf eine Temperatur oberhalb ihrer Kristallisationstemperatur gebracht worden sind. Ist nun der nicht dargestellte Lüfter in Betrieb, so wird die zu erwärmende Luft durch den Lufteinlaß 16 in das Speichergefäß 14 einströmen und dabei die in den ringförmigen Kanal 21 hineinragenden Teile der Behälter 8a überströmen. Sobald die eingeströmte Luft das geschlossene Speichergefäß-Ende erreicht hat, wird die Luft durch diese Stirnwand umgelenkt und strömt durch die Zentralpassage 21" zurück (nieder), wobei es die innerhalb dieser vom Trennwandrohr 21 begrenzten Zentralpassage 21" hineinragenden innenliegenden Teilbereiche der Behälter 8a überströmt und schließlich den am offenen Speichergefäß-Ende vorgesehenen Wärmeaustauscher 6 passiert sowie durch den Luftauslaß 17 das Speichergefäß 14 verläßt. Solch eine Anordnung gewährleistet eine gleichförmige Kühlung aller Behälter 8a des Speichergefäßes 14. Wenn die Luft durch den ringförmigen Kanal 21' über die äußeren Teile der Behälter 8a strömt, so wird der dem Lufteinlaß 16 am nächsten liegende Behälter 8a am stärksten gekühlt und die in Luftstromrichtung dahinterliegenden Behälter a mit abnehmendem Kühlungseffekt etwas weniger gekühlt. Es muß jedoch erinnert werden, daß beim Durchströmen der Luft durch den ringförmigen Kanal 21' innerhalb jedes einzelnen Behälters 8a ein Hitzetransfer stattfindet und der KUhlungseffekt an seinem äußeren Behälterende wird übertragen durch seine Leitfähigkeit (Konduktion) und/oder Konvektion zum inneren Ende (sinngemäßer Wärmetransfer erfolgt auch in umgekehrter Richtung). Beim Zurückströmen der Luft durchdie Zentralpassage 21" werden die da hineinragenden Teile der Behälter 8a in Abhängigkeit vom zurückgelegten Wege des Luftstromes jeweils immer etwas weniger gekühlt, je näher sie zum offenen Ende des Speichergefäßes 14 angeordnet sind. Der relativ niedrigste Kühlungseffekt am inneren Behälter-Ende ist bei dem dem Wärmeaustauscher 6 benachbarten Behälter 8a vorhanden. Da die beiden Endteile jedes Behälters 8a von der dartberstrdmenden Luft gekühlt werden und dabei jeder Behälter Pa einmal auf dem Hinweg und das andere Mal auf dem Rückweg des kühlenden Luftstromes durch den HEISS-Speicher vom Luftstrom erfaßt wird, ist ein Ausgleich des Kühngseffektes gegeben -der in eine Strömungsrichtung stärker gekühlte Behälter wird in der anderen Strömungsrichtung reziprok weniger gekühlt, so daß praktisch alle Behälter 8a den gleichen Abkühlungseffekt aufweisen.Diese Gleichförmigkeit ist von großem Vorteil.
• Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Speichergefäßes 14 ist die normalerweise vorhandene Grundplatte zur deutlicheren Darstellung der Abänderungen nicht dargestellt.
• Es besteht auch die trbglichkeit, die Ausführung gemäß Fig.
• 2 derart abzuändern, daß das Speichergefäß 14 einen ringförmigen Querschnitt hat. In solch einem Fall wÜrde das Speichergefäß zwei Einlässe anstelle des ringförmigen Lufteinlasses haben. Es ist jedoch auch möglich, den HEISS-Speicher mit hitzebeständigen Steinen 40 als Speichermedium derart auszubilden, daß eine Luftführung gemäß Fig. 3 durch das Speichergefäß 14 gegeben ist.
• Ferner können die Behälter 8a innerhalb eines Speichergefußes in horizontalen und/oder vertikalen Reihen ausgerichtet sein.
• Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemaßen Wärmespeichervorrichtung. Dabei sind die Speichergefäße 1 und 14 miteinander vereinigt und ihre Innenräume durch eine gemeinsame Trennwand 22 voneinander getrennt.
• Diese Ausführung entspricht mit Ausnahme von geringen konstruktiven Abänderungen der Ausführung gemäß Fig. 1.
• In dem Speichergefäß 1 ist eine Mehrzahl von Behältern 8b angeordnet, die eine unter Kältezufuhr erstarrende bzw.
• gefrierbore Flüssigkeit enthalten. Luft passiert den KALT-Speicher durch einen Lufteinlaß 9 und zirkuliert über die Behälter Bb um die Trennwand 11 herum. Nach erfolgtem Durchgang über die Behälter 8b und vorausgehendem Verlassen des Speichergefäßes 1 passiert die Luft einen Verdampfer 3.
• Der Verdampfer 3 bildet ebenfalls einen Teil eines Kühlungskreislaufes, welcher aus dem Verdampfer 3, einem Kompressor 5 und einem Oberflächen-Wärmeaustauscher 6 sowie einer Druckreduktionseinrichtung 7 besteht. Der Oberflächen-Wärmeaustausc her 6 ist im wesentlichen dem Luftauslaß 17 als zweiten SpeichergefERes 14 benachbart angeordnet. Dies zweite Speichergefäß 14 enthält wieder ein kristallisierbares Salzhydrat. Das zweite Speichergefäß 14 hat auch einen Lufteinlaß 16 und einen Luftauslaß 17 sowie eine den Weg des Luftstromes bestimmende Trennwand 18. In der Nähe des Lufteinlasses 9, 16 jeder der beiden Speichergefäße 1, 14 ist ein Filter 23 vorgesehen. Falls gefordert, kann die jeden der zwei Speichergefäße 1, 14 verlassende Luft in einen gemeinsamen Abzug (Kanal, Röhre od.dgl.) 24 mit insbesondere endseitigen öffnungen einströmen. In der Nähe des Luftauslasses 10, 17 jedes Luftauslasses ist ein Lüfter 13 im SpeichergefäR 1 bzw. ein Lüfter 15 im Speicherefäß 14 angeordnet.
• Jedem Lüfter 13, 15 ist eine Drossel 26 bzw. 25 zugeordnet.
• Diese Drosseln 25, 26 können von Drosselklappen gebildet sein und sind insbesondere mit dem Lüfter 15 bzw. 13 verbunden. Beide Drosseln 25, 26 sind in zwei Positionen bevregbar angeordnet.
• In der zeichnerisch fixierten Drossel-Stellung ist die Drossel 25 geöffnet, während die Drossel 26 geschlossen ist. Die alternativen Drossel-Stellungen sind in unterbrochenen Linien dargestellt. Wenn die Drossel 25 in ihrer Offen-Position ist, tritt Luft durch den Lufteinlaß 16 ein, wird in Richtung auf den Boden des Speichergefäßes 14 geleitet, um die Trennwand 18 herumgefUhrt und strömt dann aufwärtsgerichtet zum Luftauslaß 17 des Speichergefäßes 14. Beiderseits der Trennwand 18 werden die im Gefäßinnenraum angeordneten Behälter 8a von der durchströmenden Luft umspült. Nach Passieren des Oberfl Echen-WSrmeaustauschers 6 wird die Luft mittels des Lüfters 15 abgeleitet (abgestoßen). Infolge der Offen-Position der Drossel 25 kann die Luft nur in den Abzug 24 einströmen. Bei dem KALT-Speicher ist gleichzeitig die Drossel 26 in der geschlossenen Position (vgl.
• durchgezogene Linienführung in Fig. 4). In dieser geschlossenen Stellung der Drossel 26 kann die durch den Lufteinlaß 9 in das Speichergefäß 1 gelangte Luft nur durch den Luftauslaß 10 ausströmen, jedoch nicht in das GefFRinnere eindringen. Dementsprechend kann der Lüfter 13 im Speichergefäß 1 bloß die darin bereits vorhandene Luft bewegen (rezirkulieren). Ein Hitzetransfer kann Jedoch noch stattfinden zwischen dem Verdampfer 3 und den Behältern 8b aufgrund der dazwischen befindlichen Luft.
• In der in Fig. 4 dargestellten Ausführung ist das Heizen eines Raumes mittels frei durch das Speichergefäß 14 strömende Luft vorgesehen. Falls der Kompressor 5 arbeitet, wird die Luft innerhalb des Speichergefäßes 1, welches der KALT-Speicher ist, durch den Verdampfer 3 gekühlt.
• Diese gekühlte Luft wird durch den Lüfter 13 über die Behälter 8b des Speichergefäßes 1 bewegt und dies bewirkt, daß der Inhalt der Behälter 8b erstarrt bzw. gefriert. Bei einer abgeänderten Ausführung mit bei niedrigen Temperaturen kristallisierenden Salzhydrat(en) in den Behältern 8b bewirkt solche KUhlung die Kristallisation des Salzhydrates innerhalb des SpeichergefUßes 1.
• Die in Fig. 5 gezeigte, weiter abgeänderte Ausführung gemäß Fig. 5 entspricht im wesentlichen der vorbeschriebenen Ausführung gemäß Fig. 4. Dabei sind jedoch die Speichergefäße 1 und 14 nicht mehr zusammengebaut und außerdem insgesamt vier Drosseln 25 und 27 bzw. 26 und 28 vorgesehen. Das Speichergefäß 14 besitzt die Drosseln 25 und 27 und das Speichergefäß 1 die Drosseln 26 und 28. In der gezeichneten Funktionsstellung kann die durch den Lufteinlaß 9 des Speichergefäßes 1 einströmende Luft aufgrund der Schließstellung der Drossel 26 nicht in den KALT-Speicher eindringen, sondern nur durch die Auslaßöffnung 10 entweichen. Innerhalb des zwei hergefEßes 1 erlaubt jedoch die Offenstellung der Drossel 28 eine vom Lüfter 13 durchführbare kq;wt nu,er3tche Zirkulation der dem-Speichergefäß 1 bereits vorhandenen Luft über die Behälter 8b. Im Speichergefäß 14 kann jedoch aufgrund der Stellungen der Drossel 25 und 27 Frischluft durch den Lufteinlaß eintreten, die ohne Lüfter-Unterstützung über die Behälter 8a st römen und über den Wärmeaustauscher 6 hinaus zum Luftauslaß 17 gelangen kann. Falls jedoch die tiefere Drossel 27 teilweise geschlossen ist, strömt etwas von der in den HEISS-Speicher gelangenin Luft über die Behalter 8a,während der Rest über den Wermeaustauscher 6 geleitet wird. Wenn die Drossel 27 vollständig geschlossen ist, wird die ganze Luft die Behälter 8a umgehen und direkt über den Wärmeaustauscher 6 strömen. Dies reduziert die Lufterhitzung, aber beeinflußt nicht die'im Innern der Behälter 8a innerhalb des Speichergefäßes 14 gespeicherte Wärme (Hitze).
• Jedoch wird in diesem Fall das Speichergefäß 14 nicht als ein WErmespeic~herapparat genutzt. Es leuchtet daher ein, daß diese spezielle Konstruktion eine Kontrolle und Regulierung der Wärmespeichervorrichtung hinsichtlich der Menge der zu einem Raum zu liefernden Wärme ermöglicht. Durch Ausführung entsprechender Bewegung der Drossel 28 des SpeichereSäRes 1 kanh die Menge der aus einem Raum herausgezogenen (entnommenen) Wärme kontrolliert werden. Die den Wärmeaustauscher 6 passierende Luft wird natürlich diesem Wärme entziehen -aufgrund geringer Luftbewegung ist dieses jedoch unerheblich.
• Das KUhlmittel des KUhlungssystemes durchdringt den Wärme austauscher 6 und wird somit gekühlt und dieses wirkt wiederum auf die Füllungen der Behälter 8b. Durch Regulierung des durch das verwendete (gerade genutzten) Speichergefäßes 14 oder 1 durch teilweises Schließen der Drossel 25 oder 26 ist es weiterhin möglich, zu kontrollieren und zu bestimmen die zu einem Raum gelieferte oder aus einem Raum herausgezogene Wärme.
• Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, die prinzipiell der in Fig. 4 gezeigten Ausführung gleicht, jedoch kleine konstruktive Unterschiede aufweist. So haben z.B. beide Speichergefäße 1 und 14 einen gemeinsamen Lufteinlaß 29, in welchem ein Filter 30 vorgesehen ist. Es ist auch ein gemeinsamer Auslaß 71 vorgesehen, in dem ein weiterer (zusätzLicher) Lüfter 32 angeordnet ist. In dem Auslaß des Lüfters 32 ist eine weitere, verstellbare Drossel 33 angeordnet. Diese Drossel 33 lenkt in der dargestellten Position die Luft vom Einlaß 31 durch eine Röhre 34 in einen Raum. In der Röhre 34 ist ein Heizelement 35 vorgesehen, welches die vom SpeichergefUR 14 ausgestoßene (produzierte) Wärme durch zusätzliches Aufheizen in der Temperatur erhöhen kann. Dieses Heizelement 35 kann von einem Gasbrenner, einer Elektroheizeinrichtung od.dgl. gebildet sein. Der Lüfter 32 dient insbesondere zum überwinden von dem ausst römenden Luftstrom entgegenstehenden äußeren Widerständen. In der durch unterbrochene Linien gezeichneten Stellung der Drossel 33 wird die den Auslaß 31 verlassende Luft in die Röhre 36 geleitet, die zur Außenseite eines-Cfebäudes führt. Somit kann bei warmem Wetter Wärme aus dem Gebäudeinneren nach draußen transferiert werden.
• Durch geeignete Justierung der Positionen der Drosseln 25 und 26 der in Fig. 6 gezeigten Wärmespeichervorrichtung kann dieselbe zur Heizung, Kühlung, Ventilation oder Feuchtigkaitsentziehung (Austrocknung) eines Raumes genutzt werden.
• Wenn beide Drosseln 25,26 in der in ausgezogenen Linien dargestellten Position sind, zirkuliert die Luft über die Behälter 8amin das Speichergefarß 14 und die den Auslaß 31 verlassende Luft ist heiß im Vergleich zu der in den Einlaß 29 eindringenden Luft. Wenn die Drosseln 25 und 26 beide in den in unterbrochenen Linien dargestellten Positionen sind, zirkuliert die Luft innerhalb des Speichergefäßes 1 und die den Auslaß 31 verlassende Luft ist somit kühl. Ventilation wird erreicht, wenn die Drossel 26 in ihrer in vollausgezogenen Linien und die Drossel 25 in ihrer in unterbrochenen Linien dargestellten Position stehen und somit die Luft direkt vom Einlaß 29 zum Auslaß 31 strömt (passiert). Wenn die Drossel 25 in ihrer in vollausgezogenen Linien und die Drossel 26 in ihrer in unterbrochenen Linien gezeigten Position sind, passiert die in die erfindungsgemURe Wärmespeichervorrichtung durch den Einlaß 29 eintretende Luft die Behälter 8a und 8b und beim Durchgang über die Behälter 8a wird die Luft ausgetrocknet (es wird ihr die Feuchtigkeit entzogen).
• Außenluft könnte auRerdem das Speichergefäß 1 durchdringen, um aus dieser Außenluft Wärme herauszuziehen (zu entnehmen).
• Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemURe Wärmespeichervorrichtung, die im wesentlichen den Ausführungen gemäß Fig. 1 und/oder 2 entspricht. Auch hierbei sind kleine Konstruktionsunterschiede vorhanden. Innerhalb des Speichergefäßes i ist nur ein einzelner Behälter 37 vorhanden. Der Verdampfer 3 ist dabei innerhalb des Behälters 37 angeordnet. Der Behälter 37 hat dabei zur Erzeugung einer möglichst großen AuRenoberfläche eine geriffelte, Rewelltc . oder ggf. auch mit Rippen versehene Oberfläche, so daß eine möglichst große HitzetransRerfläche trotz Verwendung eines Einzelbehälters gegeben ist. Der Oberflächen-Wärmeaustauscher 6 enthält auRerdem eine Mehrzahl von kleineren Wärmeaustauschern, die gruppenweise zusammengefaßt sind. Jede einzelne Wärmeaustausch-Einheit der WUrmeaustauscher-Gruppe ist an einem Behälter 8a angeordnet. Um innerhalb des Speichergefäßes 1 bzw. 14 einen Luftstrom zu erzielen, ist jeweils ein Lüfter 38 bzw. 39 in vorzugsweise zentraler Position und am offenen Gefäßende angeordnet.
• Unter dem Begriff Lüfter wird im Rahmen dieser Anmeldungsunterlage eine Luftbewegungseinrichtung verstanden, die von einer Saugeinrichtung, einem Gebläse, einem Ventilator od.dgl.
• gebildet ist. Diese Luftbewegungseinrichtung kann eine konstante oder auch veränderbare (ggf. stufenlos veränderbare) Leistungsabgabe haben und dazu mit einer feststehenden oder stufenweise bzw. stufenlos veränderbaren Drehzahl arbeiten.
• Der Verdampfer 3 und Wärmeaustauscher 6 kann entweder an der Luft-Einlaßseite oder Luft-Auslaßseite des Lüfters im entsprechenden Speichergefäß angeordnet sein.
• Weiterhin kann bei jeder vorbeschriebenen Konstruktion ein zusätzliches Heizelement im Speicher oder im Luftauslaß bzw.
• in den Luftauslässen angeordnet sein, welches ein Heizen des Speichergefäßes-Innenraumes oder eine Temperaturerhöhlung der ausströmenden Luft bewirkt.
• Obwohl zeichnerisch nicht dargestellt, sind bei den Ausführungen gemäß Fig. 1, 2, 5 und 7 die Speichergefäße 1 und 14 durch geeignete Verbindungsmittel, z.B. Verbindungsgestänge, Rahmengestell, Geräte-Grundplatte od.dgl. miteinander verbunden0 Die beiden Speichergefäße können bei sSmtlichen Ausführungsformen nebeneinander oder übereinander angeordnet sein.
• In bevorzugter Weise ist das kristallisierbare Salzhydrat ausgewählt aus der Gruppe, die-enthält : Trinatrium(ortho)phosphat-dodecahydrat, eine Mischung aus Trinatrium(ortho)phosphat-dodecahydrat und Dinatrium-hydrogenphosphat-dodecahydrat, Natriumkarbonat-heptahydrat, Natriumkarbonat-decahydrat, Natriumsulfat-decahydrat, Natrium-thiosulfat-pentahydrat, Natriumazetat-trihydrat, Kalziumchlorid-hexahydrat und eine Mischung von wasserhaltigem Natriumsilikat und Natriumkarbonat-decahydrat.
• In bevorzugter Welse kinn die erstarrende bzw. gefrierbare FlUssigkeit des den KALT-Speicher bildenden ersten Speichergefäßes mindestens ein kristallisierbares Salzhydrat aus folgender Gruppe enthalten: ein eutektisches Gemisch von Hydraten aus Natriumsulfat (Glaubersalz) (sodium sulphate) und Ammoniumchlorid (Salmiaksalz) (ammonium chloride), ein Hydrat aus Natriumsilikat (sodium silikat).

Claims (25)

Patent - Ansprüche

1. Wärmespeichervorrichtung mit zwei Speichergefäßen, die jeweils ein Wärmespeichermedium aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Speichergefäß (1) ein eine unterhalb einer vorgewählten Temperatur (Soll- oder Richttemperatur) liegende Temperatur (Niedrigtemperatur) aufrechterhaltend (beibehaltend) speicherndes Medium (8b) und das zweite Speichergefäß(14) ein eine oberhalb der Richttemperatur aufrechterhaltend (beibehaltend) speicherndes Medium (8a,40) aufweist (enthält) und daß ein Abkühlungssystem (3/5/6) zum Wärmeübertragen vom * ersten (niedrigtemperierten) SpeichergefRß (1) zum zweiten (hochtemperierten) Speichergefäß (14) vorgesehen ist.

2. Wärmespeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlungssystem aus einem Verdunster (3), einem Kompressor (5), einer Druckminderungseinrichtung (7) und einem Wärmeaustauscher (6) besteht und dabei der Wärmeaustauscher (6) innerhalb des einen HEISS-Speicher bildenden zweiten Speichergefäßes (14) und der Verdampfer (5) innerhalb des einen KALT-Speicher bildenden ersten Speichergefäßes (1) angeordnet sind.

3. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium im ersten Speichergefäß (1), dem KALT-Speicher, eine Flüssigkeit ist, welche die Eigenschaft der Verdichtung unter Entwicklung von Wärme von unterhalb der vorgewählten Solltemperatur liegenden Temperatur aufweist

4. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daR die Flüssigkeit des den KALT-Speicher bildenden ersten Speichergefäßes (1) aus Wasser, einer wässrigen Salzlösung, einem kristallisierbaren Salzhydrat oder aus einer Mischung von kristallisierbaren Salzhydraten besteht,

5. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erstarrende bzw. gefrierbare Flüssigkeit des den KALT-Speicher bildenden ersten Speichergefäßes (1) mindestens ein kristallisierbares Salzhydrat aus folgender Gruppe enthält a) ein eutektisches Gemisch von Hydraten aus Natriumsulfat (Glaubersalz) (sodium sulphate) und Ammoniumchlorid (Salmiaksalz) (ammonium chloride) b) ein Hydrat aus Natriumsilikat (sodium silikat).

6. WUrmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium im zweiten Speichergefäß (14), dem HEISS-Speicher, a) mindestens ein Salzhydrat aufweist, dessen Kristallisationstemperatur oberhalb der vorgewählten Solltemperatur liegt und dieses Salzhydrat die Eigenschaft von mindestens partieller Dissoziation bei einer Temperatur oberhalb seiner Kristallisations-Temperatur in Wasser hat, b) ein abgeschwSchtes Hydrat (lower hydrat) oder ein anhydrisches Salz aufweist, die mindestens partiell in Wasser löslich sind, c) das abgeschwächte Hydrat oder anhydrische Salz und das Wasser verbinden sich wieder bei Abkühlung zur besagten Kristallisationstemperatur unter Wärme Entwicklung zum RUckverwandeln des kristallisierbaren Salzhydrates.

7. Wärmespeichervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallisierbare Salzhydrat ausgewählt ist aus der Gruppe, die enthält: Trinatrium(ortho)phosphat-dodecahydrat, eine Mischung aus Trinatrium(ortho)phosphat-dodecahydrat und Dinatrium-hydrogenphosphat-dodecahydrat, Natriumkarbonat-heptahydrat, Natriumkarbonat-decahydrat, Natriumsulfat-decahydrat, Natriuol-thio sul fat -pentahydrat , Natriumazetat-trihydrat, Kalziumchlorid-hexahydrat und eine Mischung von wasserhaltigem. Natriumsilikat und Natriumkarbc-nat-decahydrat.

8. Wrirespeichervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Speichermedium im zweiten Speichergefäß Wasser zum kristallisierbaren Salzhydrat in solcher Menge (Quantität) zugegeben ist, die eine Aufldsung des abgeschwächten Hydrates oder anhydrischen Salzes sicherstellt, jedoch nicht ausreicht, um die Kristallisation des kristalllsierbaren Salzhydrates bei der Kühlung zu verhindern.

9. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die KUhlungseinrichtung (Abkühlungssystem) als eine das eine Speichermedium von seinem festen Zustand in seinen flüssigen Zustand überzuleitende und gleichzeitig das andere Speichermedium von seinem flüssigen Zustand in seinen festen Zustand überzuleitende Einrichtung ausgebildet ist.

10. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Speichergefäße (1, 14) von zur Atmosphäre geöffneten Kammern, wie Kesseln, gebildet sind und jedes Speichergefäß (1, 14) mindestens eine eine Luftzirkulation durch das SpeichergefäR (1,14) bewirkende Luftbewegungseinrichtung, wie Lüfter (13, 15, 38, 39) besitzt.

11. ärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Speichergefäß (1, 14) mindestens eine den eintretenden Luftstrom zwischen Lufteinlaß (9, 16) und Luftauslaß (10,17) zum anderen Gefäßende hin umlenkende Trennwand (11, 18, 21) angeordnet ist.

12. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum jedes Speichergefäßes (1, 14) zwischen Lufteinlaß (9, 16) und Luftauslaß (10, 17) geschlossene Behälter (8b,8a) mit einem Speichermedium angeordnet sind.

13. Wärrrespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gefäßraum der Speichergefäße (1, 14) angeordneten Behälter (8b, 8a) mit Abstand zueinander über- und/oder nebeneinander angeordnet sind.

14. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in beiden wSrmeisolierten Speichergefäßen (1, 14) zusätzlich angebrachten geschlossenen Speichermedium-Behälter (8b,8a) aus wärmeleitendem Material bestehen und einen runden, ovalen, dreieckigen, viereckigen oder polygonalen Querschnitt haben sowie in Längsrichtung geradlinig, abgewinkelt oder bogenförmig ausgebildet sind.

15. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermedium-Behalter (8a, 8b) auf einer Seite der däs Speichergefäß tal4, 1) durchfassenden Trennwand (11, 18) angeordnet sind.

16. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermedium-Behälter (8a,8b) beiderseits der das Speichergefäß (1, 14) durchfassenden Trennwand (11, 18, 21) angeordnet sind.

17. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermedium-Behälter (8a) mindestens des den HEISS-Speicher bildenden Speichergefäßes (14) ein zunächst auf der Außenseite und dann durchs Röhreninnere vom Luftzug dberstrdmtes, stirnendig mit einem WSrmeaustauscher (6) verbundenes Rohr (21) durchfassen.

18. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermedium-Behälter mindestens des den HEISS-Speicher bildenden Speichergefäßes (14) um ein das Speichergefäß (14) vom offenen Stirnende durchfassendes Zentralrohr angeordnet sowie von einem Wärmeaustauscher (6) umgeben sind.

19. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den KALT-Speicher bildenden Speichergefäß (1) um ein Zentralrohr (11) ein einziger, ringförmiger Speichermedium-BehElter (37) angeordnet ist.

20. Wärmespeichervorrichtung nach dem Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der einzige Speichermedium-Behälter (37) mit einer oberflächenvergrößernden Außenfläche ausgebildet ist und außenseitige Riffelunge!!, Wellen, Rippen od.dgl. aufweist.

21. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Speichergefäß (1, 14) mit mindestens einer mit dem Gefäßinnenraum in wärmeleitender Verbindung stehenden Hilfsheizeinrichtung verbunden bzw. ausgebildet ist.

22. Wärmespeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlungseinrichtung (das Abkühlungssystem) von einem Adsorption-Kühlungssystem gebildet ist.

23. Warmespeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlungseinrichtung (das Abkühlungssystem) von einem thermoelektr.

Kühlungssystem, insbesondere einem den Peltier-Effekt nutzbarmachenden Kühlungssystem,gebildet ist.

24. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (6) mit einer Wärmeschleuse zum Ausscheiden über schüssiger Wärme aus dem zweiten, den HEISS-Speicher bildenden Speichergefäß (14) verbindbar ausgebildet ist.

25. Wärmespeichervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lufteinlaß und/ oder dem Luftauslaß eine Drossel zugeordnet ist.