DE2949209A1 - Medium zum speichern von waerme und vorrichtung versehen mit einem solchen medium - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Medium zum Speichern von Wärme sowie auf eine Vorrichtung zum Speichern von Wärme mit einem solchen Wärmespei chermedium und versehen mit Mitteln zum Zuführen von Wärme zu der Vorrichtung und Mitteln zum Abführen von Wärme aus der Vorrichtung.

Vorrichtungen zum Speichern von Wärme und die darin angewendeten Wärmespeichermedien sind allgemein bekannt. Solche Vorrichtungen werden z.B. zusammen mit Kollektoren zum Auffangen von Wärme aus Sonnenstrahlung angewendet. Die Medien zum Speichern von Wärme, die im allgemeinen angewendet werden, kann man einteilen in feste Medien und nicht-feste Medien. Aus Gründen der Betriebssicherheit werden meistens feste Medien bevorzugt. Bei Anwendung eines nicht-festen Mediums besteht ja die Gefahr, dass Leckagen in der Vorrichtung auftreten mit allen damit verbundenen unerwünschten Folgen. Bei einem festen Medium besteht eine solche Gefahr nicht. Als festes Medium zum Speichern von Wärme hat Beton sich schon in grossem Umfang durchgesetzt.

Der Zweck der Erfindung ist die Verschaffung eines Mediums zum Speichern von Wärme, das ebenso wie bereits bekannte Medien gute Wärmespeichereigenschaften hat, aber wirtschaftlicher als die bekannten Medien, z.B. Beton, verarbeitet und benutzt werben kann.

Dieser Zweck wird gemäss der Erfindung erreicht mit einem Medium, das hauptsächlich aus einem im Wesen homogenen Gemisch von Kies und Aluminiumschnitzeln, Aluminiumkörnern und/oder Aluminiumpulver besteht. Mit homogenem Gemisch wird hier ein Gemisch gemeint, das überall ein nahezu gleiches Verhältnis zwischen dem Volumenproζentsatζ Kies und dem Volumenprozentsatz Aluminiumteilchen zeigt, während es möglichst wenig Hohlräume zwischen den Bestandteilen aufweist. Unter Kies soll dabei ein Gemisch von Kieselsteinchen und Rollsteinchen mit möglicherweise verschiedenen relativen Abmessungen verstanden werden. Eine Untergrenze für diese Abmessungen wird gemäss der Erfindung nicht festgesetzt, so dass auch grober Sand unter Kies verstanden werden darf. Mit Aluminiumteilchen werden Aluminiumkörner, Aluminiumschnitzel oder Aluminiumpulver, gegebenenfalls miteinander vermischt, gemeint.

Bei einer Vorzugsausführungsform des Mediums gemäss der Erfindung besteht dieses aus 60 bis 70 Vol.# Kies und \0 bis 30 Vol.$ Aluminiumteilchen. Vorzugsweise besteht weiter das erfindungsgemässe Medium aus Kies mit Abmessungen von 1-3 cm und aus Aluminiumteilchen mit Abmessungen, die nicht

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grosser als 5 mm sind. Es wird klar sein, dass das ideale Verhältnis zwischen der Menge Kies und der Menge Aluminium in dem erfindungsgemässen Medium derart ist, dass alle Hohlräume zwischen den Kiesteilchen nahezu völlig von den Aluminiumteilchen ausgefüllt werden.

Der Vorteil der Anwendung des erfindungsgemässen Mediums in bezug auf nichtfeste Medien ist, dass es eine fast unbeschränkte Lebensdauer hat, keinen Korrosionserscheinungen unterliegen ist und diese auch nicht in der Vorrichtung, in der es angewendet wird, bewirkt. Insofern es das Medium betrifft, ist keine Wartung der Vorrichtung, in der es angewendet wird, erforderlich. Der Vorteil des erfindungsgemässen Mediums in bezug auf ein festes Medium, wie Beton, ist, dass es sich leichter verarbeiten lässt. In diesem Augenblick sind die Kosten des erfindungsgemässen Mediums und des Betons bei gleichem Volumen vergleichbar. Die Wärmekapazität des erfindungsgemässen Mediums ist etwas geringer als die des Betons und liegt in der GrSssenordnung von kOO-U20 kcal/m /C gegen etwa 525 kcal/m"Vc . Diesem gegenüber steht eine beträchtlich grossere Wärmeleitfähigkeit des erfindungsgemässen Mediums in bezug.auf die des Betons. Dadurch ist es möglich, bei Anwendung des erfindungsgemässen Mediums Vorrichtungen mit einem kleineren Volumen als bei Anwendung von Beton zu benutzen, ohne dass dadurch die Wirkung der Vorrichtung merklich beeinträchtigt wird. Eine kleinere Vorrichtung beansprucht weniger Raum und ist also wirtschaftlicher.

Das erfindungsgemässe Medium besteht im wesentlichen aus Kies und Aluminium. Erwünschtenfalls konnsn andere Materialien in nicht all zu grossen Mengen beigemischt werden. So konnte man auf Grund von Kostenpreisberechnungen entscheiden, eine geringe Menge der Aluminiumteilchen durch ein billigeres Material, z.B. feinen Sand, zu ersetzen. Selbstverständlich kann man nicht zu viel Sand statt Aluminium beimischen, weil sonst die Eigenschaften des erfindungsgemässen Mediums dadurch ungünstig beeinflusst werden. In Wirklichkeit ändert man ja durch den Ersatz eines Teiles des Aluminiums durch Sand das Kies/ Aluminium-Verhältnis, weil, wie schon eher bemerkt wurde, Sand im Wesen gemäss der Erfindung als unter den Begriff Kies fallend betrachtet werden kann.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in der:

Fig. 1 eine Wiedergabe im Schnitt durch eine Menge des erfindungsgemässen Speichermediums ist,

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Fig. 2 eine Wiedergabe im Schnitt einer Ausführungsform einer Wärmespeichervorrichtung ist, in der das erfindungsgemässe Medium angewendet wird, und

Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie IH-III durch die Vorrichtung gemäss Fig. 2 wiedergibt.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch die Menge des erfindungsgemassen Wärmespeichermediums wiedergegeben. Wie aus der Figur ersichtlich besteht das Medium aus Kiesbrocken 1, während die Räume zwischen den Brocken 1 mit Aluminiumteilchen ausgefüllt sind. Die Abmessungen der Kiesbrocken 1 betragen vorzugsweise 1-3 cm, obwohl grossere Teile auch angewendet werden können und kleinere Teile, wie bis zum Sand nicht ausgeschlossen werden. Die Aluminiumteilchen 2 umfassen sowohl Korner wie Pulver. Auch ist es möglich, Aluminiumschnitzel, erwünschtenfalls,vermischt mit Kornern oder Pulver anzuwenden. Bei Schnitzeln kann man beispielsweise an Streifen mit Abmessungen von 5 bis 15 mm Länge, 2 mm Breite und einer Dicke von 0,1 bis 0,2 mm denken. Maximale Abmessungen der Aluminiumkorner von 5 mm haben sich als sehr geeignet erwiesen. Erwünschtenfalls können andere Materialien beigemischt werden. So kann es auf Grund von Kostenpreiserwägungen empfehlenswert sein, dem Aluminium eine Menge Sand beizumischen. Das Speichermedium ist im Wesen homogen. Damit wird gemeint, dass das Verhältnis zwischen dem Volumenprozentsatz Kies und dem Volumenprozentsatz Aluminium überall in dem Medium nahezu gleich ist, während das Aluminium die Räume zwischen den Kiesteilen fast völlig ausfüllt, so dass möglichst wenig, die Wärmespeicherkapazität und die Wärmeleitfähigkeit in ungünstigem Sinne beeinflussende, mit Luft gefüllte Räume in dem Medium vorhanden sind.

In den Figuren 2 und 3 ist eine Vorrichtung zur Wärmespeicherung wiedergegeben, die mit dem erfindungsgemassen Medium versehen ist. Die Vorrichtung umfasst eine Gehäuse 3 mit rechteckigem Querschnitt. Die Form des Querschnitts ist nicht wesentlich. Diese kann z.B. auch kreisförmig oder oval sein. Ein rechteckiger Querschnitt ist jedoch sehr geeignet bei Anwendung der Vorrichtung als integrale Speichereinheit, wie in der niederländischen Patentanmeldung 77.02356 beschrieben wird. Das Gehäuse 3 ist auf einer isolierten Bodenplatte 1+ angeordnet und mit einem Deckel 5 versehen. Durch die Mitte des Gehäuses 3 läuft ein durch den Deckel 5 hindurch geführtes Zentralrohr 6. Durch das Rohr wird im Betrieb ein Wärmetransportmedium, z.B. Luft zugeführt. Das Rohr 6 kann dazu in geeigneter Weise an eine Vorrichtung zum Liefern von Wärme an das Transportmedium, z.B. an einen Kollektor zum Auffangen von Wärme aus Sonnenstrahlung angeschlossen werden. Für Einzelheiten kann auf die obengenannte

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niederländische Patentanmeldung hingewiesen werden.

Unten im Gehäuse 3 mündet das Rohr 6 in einen Umkehrraum oder eine Verteilkammer T- Das über das Rohr zugeführte Transportmedium kehrt in der Kammer seine StrSmungsrichtung um, wie von den Pfeilen angegeben, und strömt sodann über eine Anzahl Leitunge 8 aufwärts nach der Sammelkammer 9· Die Leitungen liegen in bezug auf das Zentralrohr 6 mehr auswärts, wie aus der Fig. 3 deutlich ersichtlich ist. Aus der Sammelkammer 9 kann das Transportmedium über ein oder mehrere Rohre 10 aus der Vorrichtung abgeführt werden. Es wird klar sein, dass erwünschtenfalls mehr Sammelkammern 9 vorgesehen werden können, die sich in Abstand übereinander befinden können.Eine solche Konstruktion wird in der niederländischen Patentanmeldung 77.02356 wiedergegeben, siehe z.B. Fig. 2, und lässt sich sehr geeignet anwenden bei direkter Mündung der Rohre 10 in die zu erwärmenden Räume.

In dem Gehäuse 3 und um die Rohre 6, 8 und 10 und die Sammelkammern 7 und 9 befindet sich das erfindungsgemässe Speichermedium 11, bestehend aus einem im Wesen homogenen Gemisch von Kies und Aluminiumteilchen.

Die Herstellung einer Vorrichtung des an Hand der Figuren 2 und 3 beschriebenen Typs kann in geeigneter Weise wie folgt stattfinden. An der Stelle, wo die Vorrichtung gewünscht ist, wird das Gehäuse, das aus einem geeigneten Metall oder aus Holz bestehen kann, aufgestellt. Das Gehäuse kann dabei direkt auf der Bodenplatte angeordnet werden, aber statt einer Bodenplatte kann auch zunächst ein mit kleinen Oeffnungen versehener Rost angewendet werden. Wenn die endgültige Bodenplatte schon am Anfang der Konstruktion angeordnet wird, müssen unten in dem Gehäuse vorläufige oder bleibende Oeffnungen, vorzugsweise abgedeckt mit einem feinen Drahtgeflecht, zum Abführen von Wasser vorgesehen werden, und zwar aus Gründen, die im Nachstehenden erläutert werden.

In dem Gehäuse werden die erforderlichen Sammelkammern, Rohre und Leitungen aufgestellt und, gegebenenfalls mittels geeigneter Stützen an ihrer endgültigen Stelle gehalten. Sodann wird ar der Oberseite Kies in das Gehäuse um die darin aufgestellten Teile herum eingeschüttet. Wenn die Vorrichtung bis zum oberen Rand des Gehäuses mit Kies gefüllt worden ist, wird ein Gemisch von Wasser und Aluminiumteilchen über den Kies ausgeschüttet. Die Aluminiumteilchen aus diesem Gemisch füllen alle Hohlräume zwischen den Kiesteilen aus, während das Wasser an der Unterseite durch den Rost oder durch die obengenannten vorläufigen Oeffnungen aus der Vorrichtung wegfliesst. Damit gewähr-

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leistet wird, dass die Aluminiumteilchen alle Hohlräume zwischen den Kiesteilen ausfüllen und dass eine möglichst homogene Masse gebildet wird, können beim Einbringen der Aluminiumteilchen Schwingstabe oder ähnliche Organe zum guten Zusammenpressen des sich bildenden Gemisches angewendet werden. Je nachdem die Zusammenpackdichte grosser ist,werden auch die Wärmespeichereigenschaften und die Wärmeleitfähigkeit des erfindungsgemässen Mediums besser sein.

Nachdem das Gehäuse in obiger Weise mit dem erfindungsgemässen Medium gefüllt worden ist, kann der Deckel angebracht werden. Wenn anfänglich ein Rost als Bodenplatte angewendet wurde, soll dieser Rost noch durch eine feste Bodenplatte ersetzt werden.

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Claims (3)

1. Stichting Bouwcentrum, Weena 700, Rotterdam.

   "Medium zum Speichern von Wärme und Vorrichtung versehen mit einem solchen Medium"

   Patentansprüche

   y Medium zum Speichern von Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium hauptsächlich aus einem im Wesen homogenen Gemisch von Kies und Aluminiumschnitzeln, Aluminiumkörnern und/oder Aluminiumpulver besteht.
2. 2. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium aus βθ-ΤΟ Vol.yt Kies und UO-32 Vol.^ Aluminiumteilchen besteht.
3. 3. Medium nach den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kies Abmessungen von 1-3 cm hat und dass die Abmessungen der Aluminiumteilchen nicht grosser als 5 mm sind.

   U. Vorrichtung zum Speichern von Wärme mit einem Wärmespeichermedium und versehen mit Mitteln zum Zuführen vcn Wärme zu der Vorrichtung und Mitteln zum Abführen von Wärme aus der Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet dass das Wärmespeichermedium ein Medium nach einem der Ansprüche 1-3 ist.

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