DE2551379A1

DE2551379A1 - Waermespeicher und seine verwendung

Info

Publication number: DE2551379A1
Application number: DE19752551379
Authority: DE
Inventors: Winfried Josef Werding
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-11-21
Filing date: 1975-11-15
Publication date: 1976-05-26

Description

Wärmespeicher und seine Verwendung Die Erfindung bezieht sich auf Wärmespeicher sowie auf die Verwendung derselben.
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, Wärme zu speichern, sei es in ö1, in Wasser, in Wachs, in feuerfesten Steinen oder aber in Salzen Wärme in Salz zu speichern ist vorteilhaft, denn je nach dem benützten Salz erreicht man den Schmelzpunkt bei Temperaturen unter 1000C, wobei ein Maximum an Wärme absorbiert wird, die sogleich dazu benutzt werden kann, während der gesamten Dauer des Kristallisationsvorganges konstant Wärme abzugeben. Diese Salze werden im folgenden als Latentwärmespeichermassen oder einfach als Speichermassen bezeichnet. Versuche zeigten, daß die Dauer dieser Wärmeabgabe in unmittelbarem Zusammenhang mit der Menge des eingesetzten Salzes steht. Außerdem hängt es von dem Feuchtigkeitsgrad des Salzes ab, wie oft man Wärme speichern kann. Um zu verhindern, daß Feuchtigkeit in das Gefäß des der Erfindung gemäßen Speichers eindringt, muß dasselbe abgedichtet werden. Es hat sich ergeben, daß der Druck, der entsteht, wenn das Salz erwärmt wIrd, um in den flüssigen Zustand gebracht zu werden, bei einer darauf folgenden Abkühlung sofort insbesondere an den inneren Wänden des Gefäßes eine Kristallisation bewirkt. Es bildet sich dort eine außerordentlich dichte Schicht, die eine sehr hohe thermische Isolationsfähigkeit aufweist, so daß die Kristallisation in der Mitte des Gefäßes stark verzögert wird. Diese Tatsache kann man nun dazu benutzen, um die Wärme zu speichern. Vor allem wenn die so gespeicherte Wärme anschließend eingesetzt werden soll, muß man zu mecnanischen Mitteln greifen, wie z.B. Rüttelvorrichtungen oder Rührapparate, um das Gefäß stark zu erschüttern. Diese Bewegungen bewirken eine Durchmischung des geschmolzenen Salzes in de Mitte des Gefäßes mit den Kristallen, die sich an den inneren Wänden befinden, so daß die Schmelzwärme wiederum auf die inneren Wände übertragen wird, von wo aus sie mit Hilfe einer Wärmepumpe benützt werden kann. Dies ist eine Lösung, die jedoch gemäß dem Gebrauch des der Erfindung gemäßen Speichers nicht zufriedenstellen kann.
Es gibt eine andere Lösung, die die zuvor dargestellte Möglichkeit ausschaltet, bei der jedoch ein anderer Aufbau im Innern des Gefäßes nötig ist. Er besteht darin, einerseits möglichst die Entwicklung eines Druckes während des Erhitzens zu vermeiden und andererseits einen eventuellen sich ergebenden Druck abzubauen, wobei immer vermieden werden muß, daß Feuchtigkeit in das Gefäß eindringt. Ein derartig ausgeführter Wärmespeicher bietet nun ein großes Gebiet von Anwendungsmöglichkeiten, so als Sammler von Sonnenwärme und gleichzeitig als Speicher dieser Wärme, als heizbare Lockenwickler, als Heizplatte für Bratenplatten und Teller5 als Wärmeröhren, als Wärmestrahler, kurz sämtliche Ausführungen, die eine Wärmeaufnahme oder -abgabe während einer möglichst langen Zeit erfordern.
Die vorliegende Erfindung hat also als Aufgabe einen Wärmespeicher, der eine Latentwärmespeichermasse enthält, sowie die Verwendung des Wärmespeichers, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Gefäß mit der Latentwärmespeichermasse gefüllt wird, möglichst verflüssigt wird, daß das Gefäß abgedichtet ist, daß Mittel vorgesehen sind, um eventuelle Erhöhungen des Druckes oder des Volumens, die sich im Innern des Gefäßes ergeben, verhindert oder abgebaut werden, daß Mittel vorgesehen sind, um die Wärme an den Wänden besagten Gefäßes zur Mitte des Gefäßes und umgekehrt zu leiten, wobei Mittel vorgesehen sind, um das Gefäß nach einem vorausbestimmten Programm oder willkürlich zu erhitzen oder abzukühlen Die Zeichnungen stellen den Gegenstand der Erfindung dar.
Fig. 1 stellt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speichers dar.
Fig. 2 ist eine Draufsicht des Speichers gemäß Fig. 1.
Fig. 3 stellt einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speichers dar.
Fig. 4 stellt einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Speichers dar.
Fig. 5 ist eine Draufsicht des Speichers gemäß Fig. 4.
Fig. 6 stellt die Verwendung eines der Erfindung gemäßen Speichers in einem elektrischen Radiator dar.
Fig. 7 stellt die Ausführung eines der Erfindung gemäßen Speichers in einem Verbrennungsradiator dar.
Fig. 8 stellt einen seitlichen Schnitt eines erfindungsgemäßen Speichers in einem Apparat zum Trocknen und gleichzeitigen Ondulieren von Haaren dar.
Fig. 9 stellt den Querschnitt eines Wärmespeichers gemäß Fig. 8 dar.
Fig. 10 stellt eine Drausicht des Apparates gemäß Fig.
8 dar.
Fig. 11 stellt einen Schnitt durch eine Wärmeröhre mit deren Heizung dar, wobei der erfindungsgemäße Speicher benützt wird.
Fig. 12 ist eine Draufsicht eines Schnittes gemäß A-A der Fig. 11.
Fig. 13 stellt einen Querschnitt durch eine Heizvorrichtung für Teller dar.
Fig. 14 stellt eine Draufsicht einer Heizplatte für Teller gemäß Fig. 13 dar.
Fig. 15 ist eine Teilansicht eines Querschnittes gemäß Fig. 14.
Fig. 16 stellt einen Apparat zum Erhitzen von Bratenplattenwärmern dar, wobei Speicher gemäß der Erfindung benützt werden.
Fig. 17 stellt eine unabhängige Heizplatte dar, wobei die Kalorienzufuhr vor der Verwendung elektrisch vor sich geht.
Fig. 18 stellt schematisch eine Installation zur Speicherung von Sonnenenergie mit Hilfe von Wärmespeichern gemäß der Erfindung dar, wobei mit Hilfe einer Wasserzirkulation ein Haus geheizt wird.
Fig. 19 stellt eine Ansicht eines Systems vieler fotoelektrischer Zellen dar, das es ermöglicht, die In viele Rlchtungen gehende Bewegung eines Sonnenofens zu autvomatisieren, wobei gewährleistet ist, daß sich derselbe jederzeit in senkrechter Lage zu den einfallenden Sonnenstrahlen befindet.
Das Gefäß 1 aus Metall, z.B.- aus Aluminium enthält die Latentwärmespeichermasse 2,z.B. Natriumacetat. Das Gefäß ist mit einer Unterlegscheibe aus elastischem Material 3 ausgerüstet, in welcher die Bohrlöcher 3a und 3b vorgesehen sind, deren Durchmesser so gering wie möglich ist und die sich weit vom Mittelpunkt besagter Unterlegscheibe entfernt befinden. Die Dicke der Unterlegscheibe 3 ist so gewählt, daß nur ein bestimmter Druck das Material um die Bohrlöcher 3a und 3b herum verdrängen kann und nun besagten Druck entweichen läßt, daß aber sonst das elastische Material der Unterlegscheibe die Dichtigkeit des Gefäßes 1 ungeachtet der Bohrlöcher 3a und 3b gewährleistet. Über der Unterlegscheibe 3 befindet sich die Unterlegscheibe 4 ebenfalls aus elastischem Material, die mit einem einzigen Bohrloch 4a versehen ist, ebenfalls von möglichst kleinem Durchmesser und im Mittelpunkt gelegen, d.h. so weit wie möglich von den Bohrlöchern 3a und 3b entfernt. Die Unterlegscheiben 3 und 4 werden, damit die Dichtigkeit gewährleistet ist, durch den Deckel 5 gegen das Gefäß 1 gedrückt, wobei der Deckel durch die Muffe 6 auf dem Gefäß befestigt ist. Der Deckel 5 ist aus schlecht leitendem Material und weist das Bohrloch 5b auf. Die Form des Deckels 5 ermöglicht es, die so geformte Einheit des Speichers ohne das Risiko einer Verbrennung leicht anzufassen.
Das Gefäß 1 wird mit der Speichermasse gefüllt, das so erwärmt ist, daß es so flüssig wie möglich wird, aber doch nicht seinen Siedepunkt erreicht. Man erhält so die größtmögliche Dichte und aus diesem Grunde die größtmögliche Menge der Speichermasse in geringstem Volumen. Dies ist wichtig da die Speicherung der Wärme eine Funktion der Dichte sowie der Menge der gebrauchten Speichermasse ist. Wenn sich die Speichermasse 2 abkühlt, verringert sich ihr Volumen, so daß sich der Zwischenraum 7 bildet, der mit Luft gefüllt ist und der jedesmal ausgefüllt wird, wenn die Speichermasse 2 ihren Schmelzpunkt erreicht.
Das sich durch die Wärme vermehrende Luftvolumen des Zwischenraumes 7 entweicht durch die Bohrlöcher 3a, 3b, 4a, 5b, ebenso wie Luft durch diese Bohrungen in das Gefäß 1 hinein angesaugt wird, wenn sich die geschmolzene Speichermasse 2 abkühlt und sich der Zwischenraum 7 bildet. Ein Speicher gemäß Fig. 1 ist überall dort brauchbar, wo die Feuchtigkeit der umgebenden Luft nicht zu groß ist und wo die Lebensdauer des Speichers nicht länger als 2 Jahre zu sein braucht..
Fig. 3 stellt eine andere Aus führurform des erfindungsgemäßen Speichers dar. Das Gefäß 8 aus Metall wird mit der Speichermasse 9 gefüllt und der Deckel 11 aus wärmeisolierendem Miaterial der -gleichzeitig auch ein Behalter Ist, wird t der Speichermasse 12 gefüllt, die der des Gefäßes 8 gleich ist. Die beiden Gefäße werden durch die Unterlegscheibe aus elastisçhem Material 1Q getrennt, die mit dem Bohrloch OOa versehen ist. Diese Unterlegscheibe hat die Funktion der Abdichtung zwischen den Gefäßen 8 und 11, die durch die Muffe 13 zusammengehalten werden, die das Ganze abdichtet. Die Schwankungen von Druck und Volumen in der Speichereinheit werden auf folgende Art aufgenommen: Die Speichermasse 9 des Gefäßes wird vor dem Füllen auf eine höhere Temperatur erhitzt als die Speichermasse 12 des Gefäßes 11, z.B. 900C für die -Masse 9, wodurch diese sehr flüssig wird und eine hohe Dichte der Speichermasse in dem Gefäß 8 gewährleistet und 650c für die Masse 12, die dadurch das Aussehen von schmelzendem Schnee bekommt und daher in dem Gefäß 11 eine geringere Dichte der Masse 12 ergibt, so daß auf diese Weise in der Erstarrung Zwischenräume zwischen den Kristallen der Speichermasse 12 entstehen. Das Metall des Gefäßes 8, z.B. Aluminium, das ein guter Wärmeleiter ist, und das wärmeisolierende Material des Gefäßes 11 z.B. Kunststoff, erwärmen nicht in gleicher Weise, die jeweils in den Gefäßen enthaltenen Massen. Da außerdem die Luft in den Zwischenräumen zwischen den Kristallen der Speichermasse 12 eine thermische Isolation darstellt, bleibt die Masse 12 weiterhin kristallisiert, während die Masse 9 bereits geschmolzen ist. Außerdem übermittelt die in gleicher Weise wärmeisolierende Unterlegscheibe 10 nicht genügend Wärme von der Masse 9 zur Masse 12, und der Druck- und Volumenaustausch während der Erwärmung und Abkühlung des Wärmespeichers kann sich einzig durch das Bohrloch 10a vollziehen. Ein solcher Speicher kann, sofern er dicht ist, in jeder beliebigen Umgebung benützt werden.
Wie bereits erwähnt, zeigen die Versuche, daß in einem Gefäß, das über keine Mittel zur Aufnahme oder zum Austauch von Druck und Volumen verfügt, der bei der Erhitzung entstehende Druck die geschmolzene Speichermasse gegen die Inneren Wände des Gefäßes drückt, wo es aufgrund seiner sehr hohen Dichte eine thermische Isolation bildet, so daß die Speichermasse in der Mitte des Gefäßes tagelang in geschmoizenem Zustand verbleibt. Man kann also nicht über die in der Masse gespeicherte Wärme verfügen, da die Masse im geschmolzenen Zustand verbleibt, es sei denn, man rüttelt den Speicher ständig.
Dieser Nachteil kann ausgeschaltet werden durch die Ausführungsform gemäß den Figuren 4 und 5. Das Gefäß 15, das durch den Deckel 16 und die Muffe 17 abgedichtet ist, wird mit der Latentwärmespeichermasse 18 gefüllt, die, wenn sie sich abkühlt, den Zwischenraum 19 bildet. Der Deckel 16 ist mit dem Ventil 16a versehen, das ein Rückschlagventil ist. Das Ventil 16a öffnet sich nur, um einen bestimmten Druck entweichen zu lassen, auf den es eingestellt ist. Es verhindert jedoch, daß die Luft in das Gefäß 15 eindringen kann, wie es auch sofort nach dem Entweichen des Überdruckes dicht gegen Flüssigkeiten ist. Der Grad des verbleibenden Druckes in dem Gefäß 15, das erhitzt ist, wird so gewählt, daß dieser Druck, der übrigbleibt, den Zwischenraum 19 während des Abkahlens mit Luft füllt.
Bevor die geschmolzene Speichermasse 18 in das Gefäß 15 eingefüllt wird, steckt man eine Spirale 20 hinein, die, sofern sie aus Metall ist, aus demselben Metall wie das Gefäß 15, d.h.
aus Kupfer oder Aluminium besteht, sofern das Gefäß 15 aus nichtmetallischem Material ist, z. B. aus Glas besteht. Die Form der Spirale 20 ist so gewählt, daß sie einerseits vom Grunde des Gefäßes 15 bis zum Deckel 16 reicht und andererseits einen Teil der inneren Wand des Gefäßes 15, z.B. auf der Strecke 20a berührt, und auf die Mitte des Gefäßes zuläuft. Die Spirale 20, die z.B. aus Aluminium besteht, leitet die Wärme besser als die Speichermasse 18 und hat deshalb die Funktion einer thermischen Leitung sowohl von der Wand des Gefäßes 15 zur Mitte des Gefäßes als auch von der Mitte zur besagten Wand. Auf diese Art schaltet man das Phänomen der thermischen Isolierung der Speichermasse 18 aus. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß sie, obwohl billig in der Herstellung, die erwünschte Wirkung völlig gewährleistet. Die Spirale 20, die die Wärme leitet, wird auch im Falle von großen Abmessungen des Ge- Gefäßes 15 unerläßlich, denn nicht nur eine erhöhte Dichte der Speichermasse 18 hat einen Einfluß auf dle thermische Isolierung, sondern ebenso die Dicke einer Schicht der kalten Speichermasse, 18, selbst wenn sie nicht besonders dicht ist.
Ein Speicher gemäß den Figuren 4 und 5 ist in jeder beliebigen Umgebung zu benützen.
Fig. 6 stellt einen elektrischen Radiator dar, der eine Latentwärmespeichermasse enthält. Das metallische Gehäuse 21 ist mit mehreren Lamellen 22 ausgerüstet. Es wird mit der Speichermasse 23 gefüllt, die ein Gitter aus metallischem Netzwerk umgibt, das aus demseloen Metall wie das Gehäuse 23 besteht und durch den elektrischen Heizkörper 24 erwärmt wird. Die Leistung des Heizkörpers 24 wird so gewählt, daß seine Wärme unterhalb des Siedepunktes der Speichermasse 23 bleibt. Ein regulierbarer Thermostat 26 ermöglicht es, die Temperatur des Heizkörpers 24 zu regeln. Man könnte ein Gerät zum Abbau von Druck und Volumen wie beschrieben vorsenen. Ein solcher Radiator hat den Vorteil, die Wärme besser zu speichern und sie mit einer konstanten Temperatur abzugeben. In der Tat könnte der Thermostat 26 so eingestellt werden, daß sich der Heizkörper 24 einschaltet, sobald die Speichermasse 23 die Temperatur aufweist, die dem Kristallzustand gerade unterhalb der Schmelztemperatur entspricht, um sie gerade bis über den Schmelzpunkt zu erhitzen. Während der gesamten Phase des Wechsels des Aggregatzustandes fest/flussig, d.h. sowohl während der Erhitzung als auch während des Abkühlens gibt die Masse 23 Wärme mit konstanter Temperatur ab. Wenn man z.B. als Speichermasse 23 Natriumacetat benützt, schaltet sich die Heizung 24 durch den Thermostaten ein, wenn die Masse 23 450C erreicht hat und schaltet sich aus, wenn die Masse 650C erreicht hat. Der Wärmestrahler gibt folglich gemäß der Menge der Speichermasse 23 und der Umgebungstemperatur während einer längeren Zeit Wärme mit einer konstanten Temperatur von 570 ab. Ein solcher Radiator kann an der Wand befestigt werden, oder aber er kann beweglich auf Rollen 27 sein.
Der Radiator der Fig. 7 besteht aus dem metallischen Gehäuse 28, das die Latentwärmespeichermasse 29 enthält, und aus dem Gefäß 30, aus dem eingesteckt in die Masse 29 die Rohrleitungen 31 ausgehen, von denen die Zeichnung nur eine zeigt, die mit der Spirale 31a versehen ist, wie sie bereits beschrieben wurde. Das Gefäß.30 kann mit Wasser gefüllt werden, das in der Folge die Rohrleitungen 31 füllt. Das Wasser des Gefäßes 30 wird bei der dargestellten Ausführung mit Hilfe einer Verbrennungsheizung 32 erhitzt, die z.B. Heizöl, Gas oder Alkohol verbrennen kann. Die Masse des Gefäßes 30, der Rohrleitungen 31 und des Wassers einerseits und die Menge an Brennstoff 32 andererseits werden so gewählt, daß die Temperatur der Speichermasse 29 den Schmelzpunkt übersteigt, aber unterhalb des Siedepunktes verbleibt. Ein solcher Radiator dient als Direktheizung oder bei Ausfall des elektrischen Stromes, der Zentralheizung oder von elektrischen Helzgeräten als Notheizung.
Fig. 8 bis 10 stellen einen Apparat zum Trocknen und zum gleichzeitigen Frisieren von Haaren dar. Das Gehäuse 33, das mit dem Deckel 34 versehen ist, der vorzugsweise aus durchsichtigem Material bestehen sollte, ist in zwei Abteilungen unterteilt, wovon die eine die Speicher 35 gemäß der Erfindung und eine gitterartige Heizwicklung 37 enthält, und der andere die Lockenwickler 36 und das Zubehör. Die äußeren Durchmesser der Speicher 35 sind so gewählt, daß sie völlig den inneren Durchmessern der Lockenwickler 36 angepaßt sind. Die Speicher 35 und die Lockenwickler 36 sind vorzugsweise aus Aluminium, damit eine gute Wärmeleitfähigkeit gewährleistet ist. Der Th.ermostat 38 regelt die Temperatur der Speicher 35 Der Thermostat 39, der mit der thermischen Isolation 39a versehen ist, zeigt an, in welchem Augenblick die Speicher 35 gebrau-chsfähig sind.
Der Apparat wird auf.folgende Weise benützt: Während die Benützerin ihre Haare wäscht oder anfeuchtet und dieselben auf die Lockenwickler 35 aufrollt, bleibt der Apparat an das Stromnetz angeschlossen, wodurch die Kontrollampe 40 brennt. Die Heizwicklungen 37 erhitzen die Speicher 35 durch Strahlungswärme. Der Thermostat 38, der sich in beständigem Kontakt mit einem der Speicher 35 befindet, ist z.B. auf ein Minimum von 90°C und auf ein Maximum von 950C eingestellt. Jedesmal wenn das Maximum erreicht wird, wird die Heizung abgestellt und jedesmal wieder einige schaltet, wenn die Temperatur auf das Minimum gefallen ist. Die Kontrollampe 40 leuchtet auf und verlischt im Rhythmus dieser Schaltungen. Der Thermostat 39 ist z.B.
auf ein Minimum von 600C und auf ein axlmum von 950C eingestellt. Da er mit der thermischen Isolierung 39a versehen ist, die eigens für diesen Zweck gewählt wurde, schaltet der Thermostat 39, sobald die Maximaltemperatur erreicht ist, d.h. 950C, endgültig die Heizungen 37 aus, und ebenfalls die Kontrollampe 40. Sobald der Thermostat 39 danach eine Temperatur von 600C mißt, schaltet er die Kontrollampe wieder ein, was bedeutet, daß die Speicher 35 gebrauchsfähig sind. Es ist offensichtlich, daß die Charakteristik der Einheit dieses Kontrollgerätes für die Temperaturen so ausgelegt ist, daß einerseits die Latentwärmespeichermasse der Speicher 35 schmilzt, ohne dabei ihren Siedepunkt zu erreichen, und daß andererseits das Außere der Speicher 35 nur eine Temperatur von 600C erreicht, wenn die Benutzern des Apparates zum Gebrauch der Speicher aufgefordert wird. Auf diese Weise wird das Risiko von Verbrennungen der Kopfhaut und eine Beeinträchtigung der Haare durch eine zu hohe Temperatur ausgeschlossen.
Das Trocknen der auf die Lockenwickler aufgerollten Haare wird in Fig. 9 gezeigt. Der Speicher 42, - hier handelt es sich um die Ausführung von Fig. 3, - wird in den Lockenwickler 43 eingeführt, um den herum die Haare 44 aufgerollt sind. Die Pfeile zeigen die Wärmeströmung an, die vom Speicher 42 zu dem Lockenwickler 43 hin und durch die Haare 44 hindurchdringt. Die Versuche zeigen, daß die Haare, selbst die nassen, in der Tat wie ein thermisches Isoliermittel wirken. Ein der Erfindung gemäßer Speicher mit der gewöhnlichen Größe eines Lockenwicklers gibt ohne Haare 45 Minuten lang Wärme mit einer konstanten Temperatur von 570C ab, mit Haaren tut er dies 70 Minuten lang. Die abgegebene Wärmemenge genügt somit vollkommen, um die nassen Haare zu trocknen. Für das Trocknen von 1 cm Haare kann man etwa 1 Minute rechnen. Es ist offensichtlich, daß die erfindung gemäßen Speicher- auch ohne Lockenwickler benützt werden können, wobei dann die Haare unmittelbar auf diese Speicher gewickelt sind. Natürlich sollte dabei die äußere Wand des Speichers mit einem rauhen Belag versehen werden, damit sich die aufgerollten Haare dort besser halten.
Die Fig. 11 und 12 stellen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speichers dar, der sowohl als Wärmflasche als auch als Erhitzungsmittel gebraucht werden kann. Der Speicher 45 befindet sich in dem metallischen Rohr 46, das auf einer Seite durch den Boden 47 geschlossen ist, der durch den Heizkörper 48 erwärmt wird. Der Thermostat 49 regelt die Temperatur des Rohres 46 , das durch Kontakt das metallische Gefäß des Speichers 45 so erwärmt, daß die dort enthaitene Latentwärmespeichermasse niemals den Siedepunkt erreicht. Das Ganze befindet sich in einem Gehäuse aus wärmeisolierendem Material 50. Die Gebrauchsanweisung gibt die Zeit an, währenå der geheizt werden muß, bis die Wärmflasche gebrauchsfähig ist.
Die Wärmflasche muß zum Gebrauch des beschriebenen Apparates nicht unbedingt geheizt werden, es genügt, sie während einer gewissen Zeit in kochendes Wasser zu legen.
Beim Essen unter freiem Himmel besteht die Schwierigkeit daß die Teller, sowie die darauf befindlichen Gerichte sich rasch abkühlen. Die Fig. 13 und 14 stellen einen Heizapparat dar mit Speichern gemäß der Erfindung in Form von Telleruntersätzen. Die Speicher 51 werden in die Fächer 52 gebracht und durch die Heizkörper 53 erhitzt, deren abgegebene Wärme durch den Thermostat 54 kontrolliert wird, der so eingestellt ist, daß die Latentwärmespeichermasse der Speicher 51 niemals den Siedepunkt erreicht.
Fig. 15 zeigt einen Speicher gemäß der Erfindung in Form eines Telleruntersatzes. Der Speicher 55 besteht aus den Gehäusen 56 und 57, die durch die Muffe 58 zusammengehalten werden und somit ein Gefäß bilden. Die Wand des Gehäuses 56 ist dicker als jene des Gehäuses 57, das Gehäuse 56 enthält eine Speichermasse 59, die dichter ist als die Speichermasse 60, die sich in dem Gehäuse 57 befindet. Die beiden Gehäuse sind durch die Unterlegscheibe 61 getrennt, die mit den Bohrlöchern 62 versehen ist. Da die Wand 56 dicker ist als die Wand 57, nimmt sie mehr Wärme auf. Außerdem könnte das Gehäuse 57 aus wärmeisolierendem Material bestehen, um so wenig Wärme wie möglich aufzunehmen, damit das unter Fig. 3 beschriebene Phänomen des Druckabbaus verwirklicht wird. Der Speicher 55 ist so flach wie möglich gehalten und seine Oberfläche ist leicht konkav, damit er sich besser an die Unterfläehe von Tellern anpaßt, die meist leicht konvex sind.
Es ist offensichtlich, daß der Speicher 55, z.B. wenn die Elektrizität beim Camping ausfällt, genausogut in kochendem Wasser erhitzt werden kann. Die Bratenplattenwärmer sind bekannt, sie bewahren jedoch die Wärme nicht lange genug, z.
B. in einem Restaurant während der gesamten Dauer der Essenseinnahme, ohne daß sie wieder mehrere Male erwärmt werden.
Der Personalmangel erfordert jedoch eine Rationalisierung der Tätigkeiten wahrend des Bedienens. Fig. 16 zeigt einen Apparat zum Erhitzen mehrerer Bratenplattenwärmer mit Hilfe einer Latentwärmespeichermasse und Fig. 17 einen unabhängigen Bratenplattenwärmer, der durch vorübergehenden Anschluß an das Stroranetz elektrisch geheizt wird. Die Funktion der Aufheizung wurde unter Fig. 6 beschrieben. Für den Bratenplattenwärmer gemäß der Erfindung muß eine Latentwärmespeichermasse gewählt werden, deren Schmelzpunkt etwa bei 900C liegt, einerseits damit die Gerichte genügend warmgehalten werden, andererseits aber um das Kochen der Gerichte bei einer Temperatur über 1000C zu vermeiden.
Die Verteuerung des Erdöls und der politische Aspekt, den diese Energieform in einer großen Zahl von Ländern angenommen hat, rechtfertigen die Forschung hinsichtlich des Gebrauches der Sonnenenergle. Fig. 18 zeigt schematisch den Gebrauch eines Speichers gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit einer vollständigen Sonnenenergiesammelanlage, die Speicherung dieser Energie und ihren jeweiligen Gebrauch Je nach den Notwendigkeiten der Klimatisierung eines Hauses. Es ist offensichtlich, daß je nach dem Breitengrad nur der während des Sommers auftretende Einfall von Sonnenstrahlen genügend Warme liefern kann, um z.B. ein Haus auch während des Winters zu heizen. Das Hauptproblem liegt in der Speicherung der Sonnenenergie bis zum Augenblick ihres Gebrauches. Die vorliegende Lösung benprucht nicht, eine vollständige Speicherung der Sonnenenergie bis zu dem Augenblick ihres Gebrauches erreichen zu können. Die vorliegende Lösung zeigte bei Versuchen, daß die Kristallisation des geschmolzenen Salzes als Funktion der Qualität der verwendeten Isolierung verzögert wird, wobei die Wirkung einer Thermosflasche das beste Resultat ergab.
Fig. 18 zeigt das Sammeln von Sonnenenergie durch einen Sonnenofen. Es ist offensichtlich, daß der Sonnenofen durch Speicher gemäß der Erfindung mit großen schwarzen Oberflächen ersetzt werden kann, die der Sonne ausgesetzt werden, und unmittelbar die Hitze speichern, die dann mit Hilfe einer Wärmepumpe weitergeleitet werden kann, um z.B. ein Haus zu heizen.
Fig. 18 zeigt einen Sonnenofen 63, der automatisch dem Laufe der Sonne folgt, mit Hilfe einer Einheit 64 und dessen Neigung automatisch durch eine Vorrichtung 65 mit Hilfe fotoelektrischer Zellen 66 so geregelt wird, daß das Auftreffen der Sonnenstrahlen in Bezug auf besagten Sonnenofen immer senkrecht erfolgt. Er erhitzt in seinem Fokus ein Gefäß 67, das durch ein Gerät 67a als Funktion einer Temperatur, die durch einen Thermostaten 67b- erreicht und gemessen wird, von dem Fokus entfernt werden kann. In dem erhitzten Gefäß 67 zirkuliert ein Kühlmittel, z.B. Ammoniak, das aus einem Reservoir 77 stammt, wobei diese Zirkulation durch einen Kompressor 68 gewährleistet wird. Das Kühlmittel wird durch die Leitung A eines Schiebers 81 durch den Kompressor 68 angesogen und durch die Leitung B eines weiteren Schiebers 69 in einer Überhitzungsschutzschlange 71 ausgestoßen, wobei die Schlange in das Wasser eines Reservoirs 70 getaucht ist. Die durch die Schlange 71 freiwerdende Wärme erwärmt das Wasser in dem Reservoir 70 und ebenso das Wasser in einem weiteren Reservoir 82, das dazu dient, sowohl Radiatoren 84 mit Hilfe einer Pumpe 83 zu heizen, als auch um warmes Wasser zu Wasserhähnen 86 zu leiten. Das Kühlmittel im Reservoir 77 kann danach entweder durch die Leitung A eines Schiebers 72 zu einem Speicher 73 geleitet werden und von dort aus durch einen Schieber 75 und die Leitung B eines Schiebers 76 in das Reservoir 77, oder unmittelbar von der Schlange 71 aus durch die Leitung A des Schiebers 76 in das Reservoir 77.
Die Wahl des Weges durch den Speicher 73 hängt von der Temperatur ab, die das Kühlmittel nach seinem Durchgang durch das Wasser des Reservoirs 70 aufweist. Sobald ein Thermostat 80 beim Wasser des Reservoirs 70 die gewünschte Temperatur aufweist, wird das Kühlmittel unmittelbar über die Leitung A des Schiebers 69 und über die Leitung B des automatischen Schiebers 72 in den Speicher 73 geleitet. der die durch den Sonnenofen 63 aufgenommene Warme speichert. Vom Speicher 73 kehrt das Kühlmittel durch den Schieper 75 und die Leitung B des Schiebers 76 in das Reservoir 77 zurück, von wo es über einen Druckentspanner 78 und die Leitung A eines Schiebers 79 an das Gefäß 67 weitergegeben wird, um dort durch Ausnutzung der Sonnenenergie wie beschrieben wieder erwärmt zu werden.
Der Speicher 73 befindet sich in einer Wanne 88, die in die Erde 87 gegraben ist. Zwischen dem Speicher 73 und der Wanne 88 besteht ein Zwischenraum 89. In einem ersten Zeitabschnitt wird dieser Zwischenraum 89 mit einer Frostschutzflüssigkeit 94 gefüllt, die aus einem Reservoir 93 kommt, und die Wanne 88 abgedichtet. Eine Pumpe 92 bringt danach die Flüssigkeit 94 in das Reservoir 93, aus dem die Luft durch das Öffnen eines Schiebers 96 entweicht. Es entsteht nun ein Vakuum in dem Zwischenraum 89, so daß er thermischisolierend wirkt. Da die inneren Wände der Wanne 88 und die äußeren Wände des Speichers 73 so beschaffen sind, daß sie reflektieren, bewirken sie eine thermische Isolierung, die sich der Qualität einer Thermosflasche annähert.
Solange die Sonneneinstrahlung genügt, das Wasser des Reservoirs 70 zu erwärmen, wird dem Speicher 73 keine Wärme entzogen. Sobald der Thermostat 80 einen unerwünschten Temperaturabfall des Wassers im Reservoir 70 aufweist, saugt der Kompressor 68 das Kühlmittel an, das sich in einer oder mehreren Rohrschlangen 74 des Speichers 73 befindet, und zwar über die Leitung B des Schiebers 72, um es über die Leitung B des Schiebers 69 an die Überhitzungsschutzschlange 71 weiterzugeben, die das Wasser im Reservoir 70 erhitzt und von dort aus über die Leitung A des Schiebers 76 in das Reservoir 77, von wo es über den Druckentspanner 78 und die Leitung B eines Schiebers 79 in die Schlangen 74 des Speichers 73 zurückkehrt, um sich erneut zu erwärmen.
Sobald ein Thermostat 90 des Speichers 73 eine merkliche Abkühlung nachweist, z.B. + 40C des Speichers 73, öffnen sich Schieber 95 und 96 und die Flüssigkeit 94 ergießt sich in den Zwischenraum 89, wodurch der Speicher 73 mit der Wanne 88 in Berührung kommt und folglich mit der Erde 87, also mit der Wärme derselben, die je nach der Tiefe eine konstante Temperatur von 6 bis 80C aufweist. Ein Schieber 91 öffnet sich, wodurch das Füllen des Zwischenraumes 89 erleichtert wird.
Solange die Temperatur des Wassers im Reservoir 70, die durch den Thermostaten 80 geregelt wird, durch die Wärmezufuhr aus dem Speicher 73 konstant bleibt, d.h. entweder durch die gespeicherte Sonnenwärme oder durch die aus der Erde aufgenommene Wärme, wird die bei 97 angedeutete klassische Heizung nicht eingeschaltet und schaltet sich auch solange nicht ein, als ein Thermostat 85 nicht das Erhitzen des Radiators 84 verlangt.
Sobald eine Unterbrechung dieser Verhältnisse eintritt, schaltet sich die klassische Heizung 97 ein und gleicht den Wärmemangel des Wassers im Reservoir 70 aus.
Fig. 19 stellt ein Gerät dar, durch das die in viele Richtungen gehende Bewegung des Sonnenofens 63 automatisiert wIrd. Fotoelektrischen Zellen 98, 99, die übereinander angebracht sind, und weitere fotoelektrische Zellen 100 und 101, die nebeneinander angebracht sind, befinden sich in einem Gehäuse 102, das nur aus drei Seitenwänden besteht. Das Gehäuse 102 ist unmittelbar mit dem Sonnenofen 63 verbunden und so angebracht, daß die Seitenwände die Zelle 99, 100 und 101 so lange mit Schatten bedecken, als sich das Gehäuse nicht in senkrechter Stellung zu den einfallenden Sonnenstrahlen befindet. Die Zellen 98 und 99 einerseits und die Zellen 100 und 101 andererseits, die miteinander gekoppelt sind, messen den Lichtunterschied der sich aus dem Schatten ergibt, der von den Seitenwänden des Gehäuses 1C2 auf die eine und die andere geworfen wird und lenken die Bewegung der Vorrichtungen 64 und 65, indem sie sie in Bewegung setzen, bis jede der Zellen 98 und 99 sowie der Zellen 100 und 101 gleichstarkes Licht einfangen, was beweist, daß'die Seitenwände des Gehäuses 102 keinen Schatten mehr w'erfenund daß folglich das Gehäuse 102 sowie der Sonnenofen 63, an den es angeschlossen ist, sich in Bezug auf die einfalienden Sonnenstrahlen in senkrechter Lage befinden. Auf diese Weise erzielt man ein optimales Sammeln der Sonnenenergie.

Claims

Ansprüche

(1 Wärmespeicher mit einer Latentwärmespeichermasse, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Speichermasse des Wärmespeichers während der Füllung in möglichst flüssigem Zustand befindet, daß der Wärmespeicher abgedichtet ist, daß Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe eventuelle Erhöhungen von Druck und Volumen, die sich im Inneren des Wärmespeichers ergeben, verhindert oder abgebaut werden können, daß Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Wärme von den Wänden des Wärmespeichers in dessen Inneres und umgekehrt geleitet werden kann, wobei Mittel vorgesehen sind, um den Wärmespeicher willkürlich oder nach einem vorbestimmten Programm zu erhitzen oder abzukühlen.
2. Wärmespeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in der Speichermasse ein Netzwerk in Form eines Gitters angebracht ist, daß Mittel vorgesehen sind, um das Netzwerk zu erwärmen, wobei Mittel vorgesehen sind, um die Temperatur des Netzwerkes automatisch zu regeln, so daß die Temperatur unterhalb des Siedepunktes der Speichermasse verbleibt.
3. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Speichers ein zylindrisches Rohr aus Metall ist, dessen Durchmesser so bemessen ist, den Speicher zum Trocknen von Haaren zu benutzen, wobei das zylindrische Rohr durch einen Verschluß aus thermisch isolierendem Material hermetisch verschlossen ist, daß Mittel vorgesehen sind, um einen gewissen Überdruck aus dem Inneren des zylindrischen Rohres entweichen zu lassen, wobei das Rohr gänzlich gefüllt ist, mit Ausnahme eines kleinen Raumes , der so beschaffen und ausgerüstet ist, daß er durch eine vorübergehende Erhöhung des Volumens der Speichermasse ausgefüllt werden kann, wobei Mittel vorgesehen sind, um mindestens auf einen Teil des Umfanges des zylindrischen Rohres Wärme einwirken zu lassen, die ausreichend ist, um die Speichermasse im Inneren des zylindrischen Rohres bis zu ihrem Schmelzpunkt zu erwärmen, wobei die Speichermasse so gewählt ist, daß ihr Schmelzpunkt bei einer Temperatur liegt, bei der keine Verbrennungen der menschlichen Haut erfolgen können.
4. btärmespeicher nach Anspruch. 1s dadurch gekennzeichnet daß das Gehäuse flach ist und ein NTelumen aufweist, das ausreichlt, um diejenige Menge an Speichermasse aufzunehmen, die nötig ist, um mindestens während der Dauer einer Mahlzeit Wärme konstanter Temperatur abzugeben, wobei Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe ein Teil des Gehäuses mehr Wärme aufnimmt als der andere, wobei der Teil, der mehr Wärme abgibt, eine Form aufweist, die den Unterteilen von Tellern angepaßt ist.
5. Wärmespeichernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher in eine Umgebung gestellt ist, die eine konstante Temperatur aufweist, daß.Mittel vorgesehen sind, um besagten Speicher willkürlich oder nach einem vorbestimmten Programm mit der Umgebung von konstanter Temperatur in Kontakt zu bringen oder ihn von dieser zu isolieren, wobei Mittel vorgesehen sind, um den Speicher Wärme zuzuführen, oder ihn abzukühlen, wobei die Nutzung der Wärme der Zubereitung heißen Wassers, warmer und kalter Luft je nach den Klimaerfordernissen eines Hauses dient.