DE2747664A1 - Waermespeicherung - Google Patents

Waermespeicherung

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DE2747664A1
DE2747664A1 DE19772747664 DE2747664A DE2747664A1 DE 2747664 A1 DE2747664 A1 DE 2747664A1 DE 19772747664 DE19772747664 DE 19772747664 DE 2747664 A DE2747664 A DE 2747664A DE 2747664 A1 DE2747664 A1 DE 2747664A1
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xylitol
heat
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container
heat storage
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DE2747664C2 (de
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Woldemar Dr Guex
Heinrich Dr Klaeui
Horst Dr Pauling
Felix Voirol
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Suomen Sokeri Oy
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XYROFIN AG
F Hoffmann La Roche AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials

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  • Materials Engineering (AREA)
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Description

Patentanwälte
Df. F-j-z Lcüarer Dipl.-lr-c!. foir.or F. Meyer 211 Oht. 1977
München 80 lucile-Grahr.-Stf.22.TeL(089i47294£ -
RAN 4102/14
F. Hoffmann-La Roche & Co. Aktiengesellschaft, Basel/Schweiz und Xyrofin AG, Baar/Schweiz
Wärmespeicherung
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Xylit eine ausgeprägte metastabile Schmelze bildet, d.h., dass eine Xylitschmelze auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes, beispielsweise auf Raumtemperatur, abgekühlt werden kann und dabei in Form einer stabilen unterkühlten Schmelze verbleibt, welche spontan nicht kristallisiert und welche zur Einleitung der Kristallisation und damit zur Abgabe der Kristallisationswärme einer beträchtlichen Einwirkung von aussen bedarf.
Nach der Einleitung der Kristallisation zu einem gewünschten Zeitpunkt wird dann die beim Schmelzen des Xylits als Schmelzwärme (61.61 kcal/kg) aufgewandte Wärmeenergie als Kristallisationswärme wieder frei und verwendbar.
909818/0060
As/21.10.1977
Der Zyklus Schmelzen, Speichern (unter Abkühlenlassen auf eine unter Schmelztemperatur liegende Temperatur, beispielsweise auf Raumtemperatur,) und Kristallisation unter Wärmeabgabe kann beliebig oft wiederholt werden.
Dies, zusammen mit der hohen Kristallisationswärme von Xylit (61.61 kcal/kg) und dem Schmelzpunkt von Xylit von 94°C, also einer Temperatur, welche wenig unterhalb des Siedepunktes von Wasser liegt, bietet bedeutende Vorteile, wenn man, wie erfindungsgemäss vorgeschlagen wird, Xylit als Wärmespeichermaterial verwendet.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit die Verwendung von Xylit als Wärmespeichermaterial.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Wärmespeicherung, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man als Wärmespeichermaterial Xylit verwendet.
Zweckmässig wird hierbei so vorgegangen, dass man Xylit in einem Behälter schmilzt, die Schmelze unter den Schmelzpunkt von Xylit, beispielsweise auf Raumtemperatur, unter Vermeidung der Kristallisation zeitweilig abkühlen lässt und dass man in dem für die Freisetzung der Kristallisationswärme vorgesehenen Zeitpunkt die Kristallisation einleitet.
Der Zyklus Schmelzen, Abkühlenlassen und Freisetzen der Kristallisationswärme erfolgt zweckmässig in einem geschlossenen Behälter, um das spontane Auskristallisieren durch Fremdkörper, beispielsweise Staub, zu verhindern.
Das beabsichtigte Freisetzen der Kristallisationswärme kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise durch Animpfen, z.B. mit Xylitkristallen, durch Reiben an der Behälterwandung oder mittels Ultraschall.
909818/0060
■j Im erfindungsgemässen Verfahren kann der Xylit sowohl als solcher, als auch in einer Flüssigkeit, z.B. Wasser (übersättigte Lösung), Propylenglykol oder dgl. verwendet werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet sehr breite Anwendungsmöglichkeiten.
Eine der wichtigsten Anwendungsmöglichkeiten ist die Verwendung in einem Raumheizungssystem, wobei die zum Schmelzen des Xylits erforderliche Energie aus verschiedenen Energiequellen stammen kann, beispielsweise aus einer in den den Xylit enthaltenden Behälter eingebrachten Elektroheizung. Als Energiequelle kommt jedoch auch Sonnenenergie in Frage, sowie jede übliche für Heizzwecke verwendbare Energiequelle.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit stellt die Verwendung
des erfindungsgemässen Verfahrens in einem System zum Wärmen von Speisen oder Getränken dar, beispielsweise für das Flugzeug- und Bahn-Catering. Ferner kann die Kristallisationswärme des Xylits in nach aussen isolierten Behältern für das Aufwärmen von Speisen verwendet werden.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht darin, dass man den Xylit in gasdichten Polyvinylchlorid-, Polyäthylen- oder Nylonbeuteln schmilzt und dass man im gewünschten Zeitpunkt den Xylit durch Kneten des Beutels zur Kristallisation bringt oder dass man durch eine Abreissfolie aus einem angeschweissten, kleineren Beutel Xylitpulver in die Schmelze knetet, worauf die der verwendeten Menge Xylit entsprechende Kristallisationswärme frei wird. Solche Packungen lassen sich beispielsweise verwenden als Unterlagen oder Decken bei Verunfallten, als Wärmeschutz für empfindliche Pflanzen, beispielsweise bei Frosteinbrüchen, zum Auftauen von eingefrorenen Apparaturen und Rohrleitungen, insbesondere dort, wo andere Methoden nicht verfügbar oder z.B. aus Sicherheitserwägungen (Unmöglichkeit der Verwendung einer offenen Flamme) nicht gestattet sind.
909818/0060
4C-
Die oben genannten Beispiele zeigen die breite Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemässen Verfahrens. Eine, insbesondere für die Verwendung in einem Raumheizungssystem geeignete erfindungsgemässe Vorrichtung ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen Behälter für den Xylit und einen mit diesem Behälter in wärmeleitendem Kontakt stehenden Behälter für das Material, auf welches die bei der Kristallisation des Xylits frei werdende Wärmemenge übertragen wird. Dies kann beispielsweise Wasser sein, welches dadurch aufgeheizt wird.
Diese Vorrichtung enthält zweckmässig noch zusätzlich eine die zum Schmelzen des Xylits erforderliche Wärme liefernde Wärmequelle, beispielsweise eine Elektroheizung oder dergleichen.
Die Kristallisation und damit die Freisetzung der Kristallisationswärme kann durch eine Einrichtung ausgelöst werden, welche mit der erfindungsgemässen Vorrichtung verbunden ist, beispielsweise durch eine Ultraschallquelle.
Beispiel
Es werden 200 kg Xylit in einem geschlossenem Behälter mittels Heizelementen (Nachtstrom) oder Wärmeaustauscher (Sonnenkollektoren) auf 94° C erhitzt. Die dabei entstehende Schmelze ist stabil. Die beim Abkühlen der Schmelze von 94° auf Raumtemperatur frei werdende Wärme kann sofort genutzt werden. Zu diesem Zwecke kann der gleiche Wärmeaustauscher verwendet werden, wie für das Schmelzen. Die Xylitzelle ist zweckmässig mit einem Wassermantel umgeben, der mittels Isolierung die Energieabstrahlung möglichst verhindert.
Zur Rückgewinnung der als Schmelzwärme eingebrachten Wärmeenergie muss die Kristallisation des Xylits eingeleitet werden. Dazu kann beispielsweise eine Vorrichtung verwendet werden, die pulverförmiges Xylit in die Schmelze einbringt. Vorzugsweise wird aber die Kristallisation durch Ultraschall
909818/0060
-χ -
1 oder mechanische Reibung im Innern des geschlossenen Systems ausgelöst.
Die mit 200 kg Xylit als Kristallisationswärme speicher-5 bare Energiemenge beträgt etwa 8000 kcal.
Nach erfolgter Kristallisation und Ableitung und Nutzung der Wärme, steht die Xylitbatterie für einen neuen Zyklus zur Verfügung.
Um eine kontinuierliche Wärmeabgabe zu gewährleisten, ist es zweckmässigf eine Reihe einzelner Xylitzellen hintereinander zu schalten, wobei mittels eines Steuersystems zu bestimmten Zeitpunkten einzelne Zellen aufgeladen werden und
15 in anderen der Kristallisationsvorgang ausgelöst wird.
909818/0060

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    ( 1.)Verwendung von Xylit als Wärmespeichermaterial.
  2. 2. Verfahren zur Wärmespeicherung, dadurch gekennzeichnet, dass man als Wärmespeichermaterial Xylit verwendet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man Xylit in einem Behälter schmilzt, die Schmelze unter den Schmelzpunkt von Xylit, beispielsweise auf Raumtemperatur, unter Vermeidung der Kristallisation zeitweilig abkühlen lässt und in dem für die Freisetzung der Kristallisationswärme vorgesehenen Zeitpunkt die Kristallisation einleitet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzen, Abkühlen und Freisetzen der Kristallisationswärme in einem geschlossenen Behälter erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Freisetzen der Kristallisationswärme durch Animpfen, z.B. mit Xylitkristallen, durch Reiben an der Behälterwand oder mittels Ultraschall erfolgt.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Raumheizungssystem verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem System zum Wärmen von Speisen oder Getränken verwendet wird.
  8. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2-7, gekennzeichnet durch einen Behälter für den Xylit und einen mit diesem Behälter in wärmeleitendem Kontakt stehenden Behälter für das Material, auf welches die bei der Kristallisation des Xylits freiwerdende Wärme übertragen wird.
    Ö09818/0060 ORIGINAL INSPECTED
    1
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine die zum Schmelzen des Xylits erforderliche Wärme liefernde Wärmequelle enthält.
    5
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine die Freisetzung der Kristalliationswärme bewirkende Einrichtung aufweist.
    *** 10
    909818/0060
DE19772747664 1977-10-24 1977-10-24 Waermespeicherung Granted DE2747664A1 (de)

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US06/151,568 US4296801A (en) 1977-10-24 1980-05-20 Reusable heat devices containing xylitol as the heat-storage material

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CA (1) CA1096727A (de)
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