DE29512743U1

DE29512743U1 - Latentwärmespeicher

Info

Publication number: DE29512743U1
Application number: DE29512743U
Authority: DE
Original assignee: ST SPEICHERTECHNOLOGIE GmbH
Current assignee: Schuemann Sasol GmbH and Co KG
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2005-08-09

Description

Latentwärmespeicher

Die Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher mit einem Latentwärmespeichermaterial, wobei das Latentwärmespeichermaterial durch Einkapselung oder Anlagerung derart separiert oder an Trägermaterial angelagert ist, daß eine Lösung des Latentwärmespeichermaterials in einem Wärmeübertransportmittel wie beispielsweise Wasser nicht gegeben ist und wobei weiter das Latentwärmespeichermaterial in Form einer Schüttung angeordnet ist, derart, daß es im geladenen wie ungeladenen Zustand von dem Wärmetransportmittel durchströmbar ist.

Bezüglich eines solchen Latentwärmespeichers ist beispielsweise auf die DE-OS 28 54 880 zu verweisen. Bei diesem bekannten Latentwärmespeicher wird ein Trägermaterial in Form von Aktivkohle eingesetzt, das porig

ausgebildet ist und dessen Poren mit dem Latentwärmespeichermaterial zugesetzt sind. Es ergibt sich ein poröses Bett des Trägermaterials mit dem Latentwärmespeichermaterial, durch welches das Wärmetransportmittel zirkulieren kann. Weiter ist auf die EP Bl 0 203 501 zu verweisen. Diese Druckschrift beschreibt ein Latentwärmespeichermaterial mit einzelnen Zellen, die jeweils mit einem Latentwärmespeichermaterial gefüllt sind. In Durchströmungsrichtung des Wärmetransportmittels ist das Latentwärmespeichermaterial in den einzelnen Zellen mit einem unterschiedlichen Schmelzpunkt vorgesehen.

Andererseits ist es bereits in vielfältiger Hinsicht bekanntgeworden, Latentwärmespeicher als solche in Solaranlagen oder auch Hausheizungsanlagen allgemein zu integrieren. Hierzu wird beispielsweise auf einen Stand

VGN: 258 024 21 836 Mü./UD 07.08.1995

der Technik verwiesen, wie der aus der DD 23 68 62, der DD 28 Ol 13, der DE Al 41 22 659 und der DE Al 43 07 065 bekannt ist. Insbesondere bei derartigen Wärmeversorgungssystemen besteht ein Bedürfnis, auf unterschiedlichem Wärmeniveau anfallende Wärme einerseits zu speichern und andererseits auch gezielt auszuspeichern.

Im Hinblick auf den vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist die Erfindung mit der technischen Problematik befaßt, einen Latentwärmespeicher anzugeben, auf Basis eines schüttbaren Trägermaterials, welcher von dem Warmetransportmedium frei durchströmbar ist und in optimierter Weise an den Wärmeanfall und die Wärmenachfrage insbesondere in einem Hausheizungssystem angepaßt ist.

Diese technische Problematik ist zunächst und im wesent-. liehen beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, daß in der Schüttung schichtenartig übereinander Latentwärmespeichermedium unterschiedlicher Schmelztemperatur angeordnet ist. In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Schichten mit Latentwärmespeichermaterial unterschiedlicher Phasenübergangstemperatur vertikal übereinander angeordnet sind. Hierbei ist es bevorzugt, daß die Phasenübergangstemperatur von oben nach unten abnehmend vorgesehen ist. Die einzelnen Schichten der Schüttung können durch für das Wärmetransportmittel durchlässige Abtrennungen gesondert werden, beispielsweise durch sieb- oder netzartige Böden. Weiter kann aber auch ein im wesentlichen vollständiger Abschluß vorgesehen sein, welcher bedarfsweise auch - gegebenenfalls ventilartig - offenbar ist, um eine unmittelbare Durchströmung in vertikaler Richtung des gesamten Latentwärmespeichers oder einer wesentlichen Anzahl von Schichten des Latentwärmespei-

VGN: 258 024 21 836 Mü./üD 07.08.1995

ehers zu ermöglichen. In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß in der Schichtung eine düsenstockartige Verteileinrichtung für das Wärmetransportmittel angeordnet ist. Ausgehend von einer zentralen, im wesentlichen vertikal verlaufenden Leitung sind waagerechte Zweigleitungen mit Düsenausgängen vorgesehen, welche im wesentlichen jeweils einer Schicht einer bestimmten Phasenübergangstemperatur zugeordnet sind. Des weiteren kann bezüglich jeder Schicht eine gesonderte Verteileinrichtung für Wärmetransportmittel vorgesehen sein. Die Verteileinrichtung ist bevorzugt oberseitig bzw. deckenseitig der speziellen Schicht angeordnet. Des weiteren kann bodenseitig eine entsprechende Entnahmeeinrichtung, beispielsweise in Form eines Lochrohrers, vorgesehen sein, über welche sich ebenfalls bezüglich der speziellen Schicht Wärmetransportmittel wieder entnehmen läßt. In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist für eine Schicht von Latentwärmespeichermaterial etwa gleicher Phasenübergangstemperatur ein gesonderter Wärmetransportmittel-Zufluß ausgebildet. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß eine gezielte Einspeicherung und gegebenenfalls auch Ausspeicherung von Wärme nur dann möglich ist, wenn wahlweise Schichten unterschiedlicher Phasenübergangstemperatur des Latentwärmespeichermaterials gezielt beaufschlagt werden können. In gleicher Weise kann auch gezielt aus einer bestimmten Schicht, durch Durchströmen derselben, Wärme eines bestimmten Niveaus entnommen werden. Es ergibt sich gleichsam ein Latentwärmespeicher mit kaskadenartig über- oder nebeneinander angeordneten Schichten mit Latentwärmespeichermaterial unterschiedlicher Phasenübergangstemperatur, wobei durch eine geeignete Schaltung und die Ausbildung jeweils gesonderter Zu- und Abflüsse für Wärmetransportmittel eine wärmeanfall- und wärmebedarfsgerechte Nutzung des Latentwärmespeichers gegeben ist.

VGN: 258 024 21 836 Mü./UD 07.08.1995

Nachstehend ist die Erfindung des weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellt, erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines in ein Hausheizungssystem integrierten Latentwärmespeichers mit Schichten unterschiedlicher Phasenübergangstemperatur;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform in einer Darstellung gemäß Fig. 1, mit gesonderter schichtweiser Zuführung von Wärmetransportmittel

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform in einer Darstellung gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2 mit schichtweiser Zu- und Abführung von Wärmetransportmittel.

Dargestellt und beschrieben ist, zunächst mit Bezug zu Fig. 1, ein Latentwärmespeicher 1 mit einem darin in Form einer Schüttung befindlichen Speichermaterials 2, das im einzelnen aus einem Trägermaterial wie Silikon oder Aktivkohle in Form von einzelnen Körnchen besteht, an welchem Trägermaterial das Latentwärmespeichermaterial, bevorzugt Paraffin, angelagert ist. In dem Speicher sind eine Mehrzahl von Schichten a,b,c,d ausgebildet, welche sich lediglich durch die Phasenübergangstemperatur des an dem Trägermaterial gebundenen Latentwärmespeichermaterials unterscheiden. Die zeichnerische Aufteilung in verschiedene Schichten dient nur der Erläuterung. Tatsächlich ist der Schüttung äußerlich hinsichtlich der unterschiedlichen Schichten kein Unterschied anzusehen. Die Schichten können äußerlich

VGN: 258 024 21 836 Mü./UD 07.08.1995

nicht unterschieden werden. Vielmehr erscheint die Schüttung insgesamt als homogene Schüttung.

Die dargestellte Einbindung des Latentwärmespeichers in die Schaltung einer Haus-Wärmeversorgung zeichnet sich dadurch aus, daß einerseits ein Wärmetausch zu einer Heizung 3 vorgesehen ist und andererseits ein Wärmetausch zu einer Kühlung 4. Mittels einer Umwälzpumpe 5 wird das Wärmetransportmittel, beim Ausführungsbeispiel Wasser, in einem ersten, nur den Latentwärmespeicher 1 und die Wärmetauscher 3 bzw. 4 umfassenden Kreislauf, umgewälzt. In dem Latentwärmespeicher 1 wird oberseitig durch eine Verteilleitung 6, welche einzelne Austrittsdüsen 7 aufweist, etwa über den Querschnitt, jedenfalls über einen Durchmesser, des Latentwärmespeichers 1 das Wärmetransportmittel verteilt. Bodenseitig wird das Wärmetransportmittel durch ein gleichartig, ausgestaltetes Entnahmerohr 8 abgesaugt. Es kann sich hierbei um ein wasserdurchlässig ummanteltes oder nicht ummanteltes Lochrohr handeln. Dadurch, daß die Schichten a,b,c,d eine unterschiedliche Phasenänderungstemperatur des Latentwärmespeichermaterials aufweisen, wird bei hoher Temperatur die anfallende Wärme bevorzugt in den Schichten mit hoher Phasenübergangstemperatur gespeichert, während bei Durchgang eines Wärmetransportmittels relativ niedriger Temperatur auch noch eine Speicherung erfolgt, in Schichten mit niedriger Phasenänderungstemperatur .

Der Latentwärmespeicher 1' gemäß Fig. 2 und die zugehörige Schaltung entspricht der Darstellung gemäß Fig. 1, mit folgenden Unterschieden.

Die einzelnen Schichten a,b,c,d werden beim Latentwärmespeicher 1' durch gesonderte, höhenmäßig

VGN: 258 024 21 836 Mü./üD 07.08.1995

i**

stockwerksartig in dem Latentwärmespeicher 1' verteilt angeordnete Verteilleitungen 6¹ beaufschlagt. Hierdurch ist eine gezielte Anströmung der jeweiligen, eine bestimmte Phasenübergangstemperatur aufweisenden Schicht möglich.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 besitzt der Latentwärmespeicher 1'' bezüglich jeder Schicht - hier sind drei Schichten a,b,c darstellt - eine Einspeiseleitung 6'' mit Verteilungsdüsen 7'' und eine gesonderte Ausspeiseleitung 8 mit gesonderten Entnahmeöffnungen 9. Weiter sind die einzelnen Schichten a,b,c durch Trennböden 10 voneinander getrennt _t welche einzelne, vergleichsweise kleine Durchströmöffnungen 11 aufweisen. Aufgrund der in den Einspeiseleitungen 6'' jeweils angeordneten Absperrventile 12 ist es möglich, über eine geeignete Steuerung, gezielt einzelne Schichten a,b oder c bezüglich des Einspeicherns anzusteuern. Die Schaltung kann auch weitestgehend automatisiert sein, etwa durch temperaturgesteuerte Ventile 12. Gleiches gilt hinsichtlich des Ausspeicherns. Hier sind entsprechende Absperrventile 13 vorgesehen. Die gezeigte Schaltung ermöglicht es im übrigen auch, durch die oberste Einspeiseleitung 6'' Wärmetransportmittel einzuspeichern und alle Schichten, a,b und c durchsetzen zu lassen und über die unterste Ausspeicherleitung 8 auszuspeichern.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

VGN: 258 024 21 836 Mü./UD 07.08.1995

Claims

Ansprüche

1. Latentwärmespeicher (1, 1' , 1' ') mit einem Latentwärmespeichermaterial, wobei das Latentwärmespeichermaterial durch Einkapselung oder Anlagerung derart separiert oder an Trägermaterial angelagert ist, daß eine Lösung des Latentwärmespeichermaterials in ein Wärmetransportmittel wie beispielsweise Wasser praktisch nicht gegeben ist und wobei weiter das Latentwärmespeichermaterial in Form einer Schüttung angeordnet ist, derart, daß es in geladenen wie ungeladenen Zustand des Latentwärmespeichers von dem Wärmetransportmittel durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schüttung schichtenartig Latentwärmespeichermaterial unterschiedlicher Phasenübergangstemperatur angeordnet ist.

2. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (a,b,c,d) übereinander angeordnet sind.

3. Latentwärmespeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenübergangstemperatur des Latentwärmespeichermaterials von oben nach unten abnehmend ist.

4. Latentwärmespeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schicht a,b,c,d eine gesonderte Zuflußleitung für Wärmetransportmittel zugeordnet ist.

VGN: 258 024 21 836 Mü./UD 07.08.1995

5. Latentwärmespeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schicht a,b,c,d eine gesonderte Abflußleitung für Warmetransportmittel zugeordnet ist.

VGN: 258 024 21 836 Mü./UD 07.08.1995