DE3010625C2 - Latentwärmespeicher - Google Patents
LatentwärmespeicherInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher mit einem Behälter zur Aufnahme eines Latentwärmespeichermediums
wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.
Eine solche Vorrichtung ist in der US-Patentschrift 29 96 894 beschrieben. Ein Latentwärmespeicher dieses
Typs ermöglicht eine sehr effektive Übertragung der Wärme vom Wärmetauschermedium auf das Wärmespeichermedium
und umgekehrt da das flüssige Wärmetauschermedium frei durch das Wärmespeichermedium
hindurchgeleitet wird und daher mit diesem in innige Verbindung tritt. Durch das unterschiedliche
spezifische Gewicht sammelt sich das flüssige Wärmetauschermedium nach dem Durchtritt durch das
Wärmespeichermedium in einem Sammelraum, beispielsweise oberhalb des Wärmespeichermediums. Es
hat sich jedoch herausgestellt, daß das Wärmetauschermedium bei diesem Verfahren trotz der fehlenden
Mischbarkeit mit dem Wärmespeichermedium geringe Mengen des Wärmespeichermediums mitschleppen
kann. Wenn man das Wärmetauschermedium in einem externen Kreislauf führt, beispielsweise durch einen
Wärmetauscher, besteht die Gefahr, daß die verschleppte Substanz sich an kritischen Stellen, beispielsweise in
solchen externen Wärmetauschern oder in einem internen Überlauf, wie er beispielsweise in der DE-OS
26 07 168 beschrieben ist, absetzen und anreichern kann. Diese Anreicherung kann soweit fortschreiten, daß der
Kreislauf des Wärmetauschermediums blockiert wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Latentwärmespeicher derart zu verbessern, daß eine
Verschleppung von Wärmespeichersubstanz durch das Wärmetauschermedium auch bei langer Betriebsdauer
den Wärmetausch mit dem Latentwärmespeicher nicht beeinträchtigt.
Diese Aufgabe wird bei einem Latentwärmespeicher der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß im Wärmetauscher ein erstes, wärmezuführendes Wärmeträgermedium und ein zweites,
wärmeabführendes Wärmeträgermedium in getrennten Leitungssystemen geführt sind, wobei die
beiden Leitungssysteme untereinander und mit dem Wärmetauschermediuni in Wärmekontakt stehen.
Es ist also ein Wärmetauscher im Sammelraum des Wärmetauschermediums vorgesehen, in dem das
wärmezuführende Wärmeträgermedium, das wärmeabführende Wärmeträgermedium und das die Wärmespeichersubstanz
durchsetzende Wärmctauschermcdium gemeinsam in Wärmekoniakt stehen. Das Wärinetauscherniedium
muß also nicht durch spezielle Wärmetauscher geführt werden, in denen das Absetzen
von Wärmespeichermedium schädlich wäre. Ks genügt.
das Wärmetauschermedium aus dem Sammelraum über
eine einfache Rückführleitung wieder in das Wärmespeichermedium einzuleiten.
Darüber hinaus hat diese Anordnung den großen Vorteil, daß Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr gleichzeitig
erfolgen können. Dabei wirkt der Latentwärmespeicher als Puffer, d. h, es wird Wärme gespeichert, wenn
die Wärmezufuhr größer ist als die Wärmeabfuhr, während Wärme entzogen wird, wenn die Wärmeabfuhr
größer ist als die Wärmezufuhr. Wenn gleichzeitig Wärme zugeführt und Wärme abgeführt wird, kann die
Übertragung der Wärme vom wärmezuführenden System zum wärmeabführenden System direkt erfolgen,
lediglich die Differenz wird über das umgebende Wärmetauschermedium geliefert bzw. aufgenommen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers ist vorgesehen, daß die
mit dem Wärmetauschermedium in Wänr.ekontakt sehenden Tauscherflächen des Wärmetauschers senkrecht
ausgebildet sind. Dies hat den Vortei! daß Partikel des mitgeschleppten Wärmespeichermediums, die sich
im Wärmetauschermedium befinden und auf den Wärmetauscherflächen abgelagert werden, unter den
Einfluß der Schwerkraft nach unten fallen und so wieder in die Wärmespeichersubstanz zurückgelangen.
Bei einem Latentwärmespeicher mit Aufschmelzleitungen im Speicherbehälter, die in Wärmekontakt mit
einer das Wärmetauschermedium in das Wärmespeichermedium abgebenden Leitung stehen und die
von dieser Leitung bis in den Sammelraum führen, kann vorteilhaft vorgesehen werden, daß die Aufschmelzleitungen
von Wärmeträgermedium durchströmbar sind.
Beispielsweise können die Aufschmelzleitungen von dem ersten, wärmezuführenden Wärmeträgermedium
durchströmt sein. Es ist jedoch auch möglich, daß in dem zweiten, wärmeabführenden Leitungssystem eine Wärmepumpe
angeordnet ist und daß zumindest ein Teil des von der Wärmepumpe erwärmten Wärmeträgermediums
durch die Aufschmelzleitungen geführt ist.
Dabei können die Aufschmelzleitungen wahlweise parallel zu den durch den Wärmetauscher geführten
Leitungssystemen und wahlweise in Reihe zu diesen Leitungssystemen schaltbar sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung eines Latentwärmespeichers mit Aufschmelzleitungen im
Speicherbehälter, die in Wärmekontakt mit einer das Wärmetauschermedium in das Wärmespeichermedium
abgebenden Leitung stehen und die von dieser Leitung bis in den Sammelraum führen, ist vorgesehen, daß in
dem zweiten, wärmeabführenden Leitungssystem eine Wärmepumpe angeordnet ist, über deren Kondensator
ein Nutzmedium erwärmbar ist, und daß die Aufschmelzleitungen zumindest von einem Teil des
Nutzmediums durchströmt sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang
mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Schnittansicht eines Latentwärmespeichers
mit einem Wärmetauscher im Wärmetauschersammelraum mit zwei getrennten Leitungssystemen;
F i g. 2 eine Ansicht ähnlich F i g. 1 mit einer mit dem Primärkreis verbundenen Aufschmelzleitung;
F i g. 3 eine Ansicht ähnlich F i g. 2 mit einer parallel zum Primärkreis und einer in Reihe in den Primärkreis
eingeschalteten Aufschmelzkitung; Fig.4 eine Ansicht ähnlich Fig.3 mit zwei parallel
zum Primärkreis geschalteten Aufschinelzteitungen;
Fig.5 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit einer
Wärmepumpe und einem Wärmetauscher im Sekundärkreislauf
und einer parallel zum Wärmetauscher in den Sekundärkreislauf eingeschalteten Aufschmelzleitung
und
F i g. 6 eine Ansicht ähnlich F i g. 1 mit einer bevorzugten Ausgestaltung des Wärmetauschers.
ίο Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Latentwärmespeicher
zeigt die wesentlichen Merkmale eines solchen Speichers, nämlich einen geschlossenen Behälter 1, der
größtenteils mit einem Wärmespeichermedium 2 gefüllt ist und oberhalb dieses Wärmespeichermediums einen
Sammelraum 3 für ein flüssiges oder gasförmiges Wärmetauschermedium 4 aufweist Das Wärmespe'ichermedium
ist ein Latentwärmespeichermedium, also ein Medium, das bei Entzug von Wärme in die feste
Form übergeht. Es kann sich dabei um kongruent schmelzende Substanzen handeln, also Substanzen, die
bei Erreichen einer bestimmten Schmelztemperatur fest werden, oder um inkongruent schmelzende Substanzen,
die beim Absenken der Temperatur entsprechend einem chemischen Gleichgewicht in zunehmendem Maße feste
Substanzen abscheiden. Der dargestellte Latentwärmespeicher ist für beide Substanztypen geeignet, besonders
vorteilhaft ist der Betrieb jedoch mit inkongruent schmelzenden Systemen. Beispielsweise kann das
Latentwärmespeichermaterial eine Glaubersalzlösung sein.
Das Wärmetauschermedium wird derart gewählt, daß
es bei allen Betriebstemperaturen flüssig oder gasförmig ist, sich mit dem Wärmespeichermedium nicht
mischt und ein spezifisches Gewicht aufweist, das sich von dem des Wärmespeichermediums deutlich unterscheidet.
Im dargestellten Fall ist das spezifische Gewicht des Wärmetauschermediums geringer als das
des Wärmespeichermediums. Als Wärmetauschermedium kann beispielsweise ein Mineralöl verwendet
werden.
Am Boden des Behälters 1 befindet sich eine Abgabeleitung 5 mit einer Vielzahl von Auslaßöffnungen
6. Die Abgabeleitung 5 steht mit einer Rücklaufleitung 7 in Verbindung, die im Sammelraum 3 beginnt und
in die eine Umwälzpumpe 8 eingeschaltet ist In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Rücklaufleitung
7 teilweise außerhalb des Behälters 1; sie kann auch im Innern des Behälters 1 geführt sein.
Im Sammelraum 3 befindet sich ein Wärmetauscher 9, der in Wärmekontakt mit dem Wärmetauschermedium
4 im Sammelraum 3 steht. In der Zeichnung ist dieser Wärmetauscher 9 nur schematisch dargestellt, und zwar
durch eine Leitungsschleife 10 eines ersten, in Zukunft als Primärkreis bezeichneten Leitungssystems 11 sowie
eine Leitungsschleife 12 eines im folgenden als Sekundärkreis bezeichneten Leitungssystems 13.
Im Leitungssystem 11 wird ein Wärmeträgermedium geführt, beispielsweise ein Fiuorkohlenwasserstoff, wie
er üblicherweise zum Wärmetransport verwendet wird.
Der in der Zeichnung nicht vollständig dargestellte Primärkreis dient der Zufuhr von Wärme mittels des
Wärmeträgermediums, in den Kreis ist außerhalb des Behälters 1 eine Wärmequelle eingeschaltet, in welcher
das im Primärkreis umlaufende Wärmeträgermedium erwirmt wird.
In gleicher Weise befindet sich in der zweiten Leitungsschleife 12 ein Wärmeträgermedium, welches
ebenfalls beispielsweise ein Fluorkohlenwasserstoff sein
kann. Der Sekundärkreis dient der Wärmeabfuhr aus dem Sammelraum, in den Sekundärkreis ist eine in
F i g. 1 ebenfalls nicht dargestellte Wärmesenke eingeschaltet.
Der Wärmetauscher 9 ist in Fig. 1 nur schematisch dargestellt, wesentlich ist für diesen Wärmetauscher,
daß in ihm das Wärmeträgermedium im Leitungssystem 11 sowohl mit dem Wärmeträgermedium im Leitungssystem
13 als auch mit dem Wärmetauschermedium 4 im Sammelraum 3 in Wärmekontakt steht, so daß ein
Wärmeübergang zwischen den beiden Wärmeträgermedien und dem Wärmetauschermedium stattfinden
kann. In praktisch verwendbaren Konstruktionen werden die beiden Leitungssysteme 11 und 131 nicht nur
in Form von einfachen Leitungsschleifen durch den Sammelraum geführt, hier werden in an sich bekannter
Weise Leitungssysteme mit großen Wärmetauscherflächen Verwendung finden. Es ist dabei besonders
vorteilhaft, wenn die mit dem Wärmetauschermedium im Sammelraum in Kontakt stehenden Wärmetauscherflachen
senkrechte Flächen sind, die vorzugsweise glatt ausgebildet sind. Falls sich nämlich an dem Wärmetauscher
9 vom Wärmetauschermedium 4 mitgerissenes Wärmespeichermedium 2 in fester Form absetzen sollte,
kann dieses feste Wärmespeichermedium bei Wärmezufuhr zum Wärmetauscher 9 aufgeschmolzen werden; bei
senkrechter Anordnung der Wärmetauscherflächen fällt das Wärmespeichermedium dann unter dem Einfluß der
Schwerkraft nach unten, d.h, man erhält auf diese Weise eine Selbstreinigung des Wärmetauschers 9. Die
Gefahr einer dauerhaften Anlagerung des Wärmespeichermediums am Wärmetauscher 9 ist damit
beseitigt
Im Betrieb des in F i g. 1 dargestellten Latentwärmespeicher
wird das Wärmetauschermedium 4 mittels der Pumpe 8 durch die Rücklaufleitung 7 zur Abgabeleitung
5 geführt, aus welcher das flüssige oder gasförmige Wärmetauschermedium in das Wärmespeichermedium
2 austritt Es strömt dann durch die: gesamte Wärmespeichermedienschicht bis in den Sammelraum 3,
wobei bei dem Durchtritt durch das Wärmespeichermedium ein intensiver Wärmetauschkontakt mit dem
Wärmespeichermedium gegeben ist
Zum Laden des Speichers (Wärmezufuhr) wird über den Primärkreis Wärme zugeführt die im Wärmetauscher
9 auf das Wärmetauschermedium 4 übergeht In gleicher Weise wird zum Entladen (Wärmeentzug) dem
Wärmetauschermedium 4 über das Wärmeträgermedium im Sekundärkreis 13 Wärme entzogen. Diese beiden
Vorgänge können gleichzeitig erfolgen, wobei infolge des innigen Wärmekontaktes zwischen Primärkreis 11
und Sekundärkreis 13 auch ein unmittelbarer Wärmeübergang zwischen diesen beiden Kreisen möglich ist
Nur die Differenzwärmemenge wird an das Wärmetauschermedium abgegeben bzw. aus diesem aufgenommen
Insgesamt wirkt damit das Wärmetauschermedium und das mit ihm in Wärmekontakt stehende Wärmespeichermedium
als Puffer an der Wärmeübergangsstelle zwischen Primärkreis 11 und Sekundärkreis 13.
Es ist dabei vorteilhaft, daß das Wärmetauschermedium
nur in einem engen Kreislauf geführt wird, so daß der Latentwärmespeicher an sich eine voll funktionsfähige
Baueinheit bildet Das Wärmetauschermedium muß nicht in externe Kreisläufe geführt werden, so daß
auch keine Gefahr eines Austritts des Wärmetauschermediums in externen Einheiten, beispielsweise Wärmetauschern,
Wärmepumpen etc. besteht Es ist im Gegenteil möglich, für den Lade- und Entladevorgang
vom Wärmetauschermedium verschiedene Wärmeträgermedien zu verwenden, die dem jeweiligen
Verwendungszweck optimal angepaßt werden können, die also beispielsweise eine besonders gute Ausnutzung
der Sonnenenergie in Sonnenkollektoren ermöglichen. Ferner kann man bei der erfindungsgemäßen Anordnung
auch bei Verwendung eines umweltbelastenden Wärmetauschermediums, beispielsweise im Sekundärkreis
13, ein umweltfreundliches Wärmeträgermedium ,ο verwenden, beispielsweise Wasser für eine Heizungsanlage.
Das umweltbelastende Wärmetauschermedium wird praktisch nur im Latentwärmespeicher selbst
benutzt und kann hier ausreichend abgeschirmt werden. Darüber hinaus ist ein wesentlicher Vorteil des
beschriebenen Latentwärmespeichers darin zu sehen, daß der Kreislauf des Wärmetauschermediums sehr
einfach aufgebaut ist. Mit dem Wärmetauschermedium mitgerissenes Wärmespeichermedium findet daher
kaum Möglichkeiten zu einer dauerhaften Ablagerung in dem einfachen Wärmetauschermedienkreislauf, so
daß insgesamt die Störanfälligkeit des Latentwärmespeichermoduls gering ist.
Anhand der F i g. 2 bis 5 werden im folgenden einige Abwandlungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des
anhand der F i g. 1 erläuterten Grundaufbaues beschrieben. Teile, die den Teilen des anhand der Fig. 1
beschriebenen Latentwärmespeichers entsprechen, tragen dabei dieselben Bezugszeichen.
In Fig.2 ist bei sonst unverändertem Aufbau
zusätzlich eine Aufschmelzleitung 15 vorgesehen, die parallel zur Leitungsschleife 10 in den Primärkreis
eingeschaltet ist, wobei die Abzweigungsstellen der Aufschmelzleitung 15 im wesentlichen vor dem
Wärmetauscher 9 liegen. Die Aufschmelzleitung 15 ist in
Wärmekontakt längs der Rücklaufleitung 7 und der Abgabeleitung 5 geführt und verläuft am Ende der
Abgabeleitung 5 als senkrechte, das Wärmespeichermedium 2 durchsetzende Steigleitung bis in den Sammelraum
3, wo sie wieder mit der Leitungsschleife 10 zusammentrifft
Durch diese Führung wird die Aufschmelzleitung 15 von dem wärmezuführenden Wärmeträgermedium
durchflossen, welches im Bereich der Rücklaufleitung und der Abgabeleitung verfestigtes Wärmespeichermedium
aufschmilzt, so daß auch bei entladenem (verfestigtem) Speicher Wärmetauschermedium durch
die Rücklaufleitung und die Abgabeleitung in die Wärmespeichersubstanz gelangen kann. Längs des das
Wärmespeichermedium senkrecht durchsetzenden Bereiches der Aufschmelzleitung wird das Wärmespeichermedium
in unmittelbarer Umgebung ebenfalls aufgeschmolzen, so daß ein Verbindungskanal von der
Abgasleitung 5 zum Sammelraum 3 freigelegt wird,
durch den der Wärmetauschermedienkreis geschlossen wird, wenn das Wärmespeichermedium ansonsten noch
verfestigt ist
Gegenüber bekannten Aufschmelzleitungen, die von dem Wärmetauschermedium selbst durchflossen werden,
hat diese Ausgestaltung den Vorteil, daß die Aufschmelzleitung von dem wärmezüführenden Wärmeträgermedium
durchflossen wird, welches eine höhere Temperatur hat als das Wärmetauschermedium.
Der Aufschmelzvorgang wird daher beschleunigt
Während die Durchströmung der Aufschmelzleitung mit dem Wärmetauschermedium immer mit der Gefahr
einer Verstopfung der Aufschmelzleitung verbunden ist da das Wärmetauschermedium Wärmespeichermedium
mitreißt und in der Aufschmelzleitung ablagert besteht
eine solche Gefahr bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht, da die Aufschmelzleitung nicht vom
Wärmetauschermedium durchflossen wird, sondern von einem beliebigen Wärmeträgermedium, welches mit
dem Wärmespeichermedium überhaupt nicht in Kontakt kommt.
In dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die Aufschmelzleitung im wesentlichen parallel zum Weg des Wärmetauschermediums geführt. Eine andere
Anordnung ergibt sich beispielsweise aus F i g. 3. Dort erstreckt sich die Leiterschleife 10 am Ende des
Wärmetauschers 9 senkrecht durch das Wärmespeichermedium 2 hindurch bis zur Abgabeleitung 5 und
umgibt diese schleifenförmig.
Zusätzlich zweigt vor dem Wärmetauscher 9 eine parallel zur Leiterschleife 10 geschaltete Aufschmelzleitung
ab, die ebenso wie das Ende der Leitungsschleife 10 das Wärmespeichermedium senkrecht durchsetzt und
die Abgabeleitung 5 umgibt. Auf diese Weise werden in zwei Bereichen des Behälters senkrechte Verbindungskanäle zwischen der Abgabeleitung einerseits und dem
Sammelraum andererseits aufgeschmolzen.
Obwohl die Führung der Aufschmelzleitungen hier anders ist als beim Ausführungsbeispiel der F i g. 2, ist
auch hier dasselbe Grundprinzip verwirklicht, wonach zum Aufschmelzen des Strömungsweges für das
Wärmetauschermedium das im Primärkreis geführte Wärmeträgermedium verwendet wird.
Im Ausführungsbeispiel der Fig.4 ist eine weitere,
abgewandelte Ausgestaltung der Aufschmelzleitungen dargestellt. Zunächst ist eine erste Aufschmelzleitung
15a parallel zur Leiterschleife 10 geschaltet, wobei die Abzweigungsstellen vor dem Wärmetauscher 9 liegen.
Diese Aufschmelzleitung 15a wird im Innern der Rücklaufleitung 7 und der Abgabeleitung 5 bis an das
Ende dieser Leitungen geführt und von dort auf demselben Wege wieder zurück. Zusätzlich ist eine
weitere Aufschmelzleitung 15£> parallel zum Ende der
Leitungsschleife 10 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel im Innern des Wärmetauschers 9
vom Primärkreis abzweigt Diese Aufschmelzleitung 15/>
ist senkrecht nach unten durch das Wärmespeichermedium geführt und umgibt die Abgabeleitung. Es sind
also in diesem Ausführungsbeispiel zwei parallel in den Primärkreis eingeschaltete Aufschmelzleitungen vorgesehen,
die beide vom wärmezuführenden Wärmeträgermedium durchflossen werden, wobei die Aufschmelzleitung
156 die Aufgabe hat die Rücklaufleitung und die Abgabeleitung freizuschmelzen, während die Aufschmelzleitung
156 der Erschmelzung eines Verbindungskanals zum Sammelraum dient
Während die Aufschmelzleitungen in den Ausführungsbeispielen der F i g. 2 bis 4 alle in den Primärkreis
eingeschaltet waren, zeigt das Ausführungsbeispiel der F i g. 5 eine Ausgestaltung, bei welcher eine Aufschmelzleitung
17 in den Sekundärkreis eingeschaltet ist Dieser Kreis ist als Wärmepumpenkreis ausgebildet mit einem
Kompressor 18, einem daran anschließenden Wärmetauscher 19 und einer in der Zeichnung nicht gesondert
dargestellten Entspannungseinrichtung, an die sich der Wärmetauscher 9 anschließt In diesem Leitungssystem
13 (Sekundärkreis) wird das Wärmeträgermedium in dem Kompressor 18 verdichtet und gleichzeitig
erwärmt Ein Teil der Wärme wird im Wärmetauscher 19 an ein Nutzmedium in einem Leitungssystem 20
abgegeben. Das abgekühlte Wärmeträgermedium wird in der Expansionseinrichtung entspannt und weiter
abgekühlt und tritt als kaltes Wärmeträgermedium in den Wärmetauscher 9 ein, in dem es erneut Wärme aus
dem Wärmetauschermedium und/oder dem Primärkreis aufnimmt.
Auf diese Weise erhält man am Einlaß des Wärmetauschers 19 eine hohe Temperatur des Wärmeträgermediums.
In diesem Bereich zweigt bei diesem Ausgestaltungsbeispiel die Aufschmelzleitung 17 ab, die
beispielsweise ähnlich wie die Aufschmelzleitung 15a im Ausführungsbeispiel der F i g. 4 im Innern der Rücklaufleitung
und der Abgabeleitung bis an deren Ende geführt wird. Der zurückführende Teil der Aufschmelzleitung
17 mündet dann stromabwärts des Wärmetauschers 19 wieder in die Leitungsschleife 12. Auf diese
Weise wird die Aufschmelzleitung von dem im Kompressor 18 erwärmten Wärmeträgermedium
durchflossen. Es ist mit diesem System also möglich, die im Latentwärmespeicher gespeicherte Wärme selbst
zum Aufschmelzen des verfestigten Wärmespeichermediums zu verwenden, wobei lediglich eine relativ
geringe Leistung zum Antrieb des Kompressors 18 notwendig ist, um die Wärmemenge von der relativ
niedrigen Temperatur des Wärmespeichers auf die höhere Aufschmelztemperatur zu bringen.
Alternativ zu der anhand der Fig. 5 erläuterten Lösung kann vorgesehen sein, daß die Aufschmelzleitung
17 nicht vom Wärmeträgermedium des Leitungssystems 14 durchflossen wird, sondern von dem
Nutzmedium im Leitungssystem 20. Eine solche alternative Ausgestaltung ist in Fig.5 durch eine
gestrichelte Verbindung zwischen dar Aufschmelzleitung 17 und dem Leitungssystem 20 angedeutet, wobei
die Verbindungsstellen mit dem Leitungssystem 20 am Einlaß bzw. am Auslaß des Wärmetauschers 19
angeordnet sind. Die Aufschmelzleitung 17 ist damit parallel zum eigentlichen Nutzmedienkreislauf geschaltet,
der in Fig.5 nicht eigens dargestellt ist. Diese
Anordnung hat den Vorteil, daß auch die Aufschmelzleitung 17 von dem nicht aggressiven, nicht umweltbelastenden
Nutzmedium durchflossen werden kann, beispielsweise in einem Heizungssystem von Wasser.
Dadurch wird die Gefahr einer Abgabe von chemisch aggressiven und gefährlichen Wärmeträgermedien im
Innern des Latentwärmespeichers weiter herabgesetzt.
Die geometrische Anordnung der Aufschmelzleitungen kann in verschiedener Weise gewählt werden,
wesentlich ist lediglich, daß die Aufschmelzleitungen einen Kreislauf für das Wärmetauschermedium auch bei
verfestigtem Wärmespeichermedium freihalten.
Es ist dabei auch möglich, die Aufschmelzleitungen je
so nach Betriebszustand in unterschiedlicher Weise in den Wärmeträgermedienkreislauf einzuschalten. So kann
beispielsweise vorgesehen werden, daß eine Aufschmeizieitung bei Betriebsbeginn in Reihe in das
Leitungssystem 11 des wärmezuführenden Wärmeträgermediums eingeschaltet wird, während nach dem
ersten Aufschmelzen des Wärmespeichermediums eine Umschaltung derart erfolgt, daß die Aufschmelzleitung
parallel zur Leiterschleife 10 geschaltet wird. Im ersten Falle wird dann die Aufschmelzleitung vom gesamten
im Kreislauf geführten Wärmeträgermedium durchflossen, im zweiten Falle nur von einem Teil desselben.
In F i g. 6 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers
dargestellt Dieser entspricht weitgehend der in F i g. 1 dargestellten Anordnung; entsprechende Teile tragen
daher dieselben Bezugszeichen.
Im Gegensatz zu der Ausgestaltung des in F i g. 1 dargestellten Latentwärmespeichers ist bei diesem
Ausführungsbeispiel ein Hohlraum 22 im Inneren des Behälters 1 durch eine Wand 21 vom übrigen Innenraum
des Behälters 1 abgetrennt, wobei sich die Wand 21 auf der dem Wärmespeichermedium 2 gegenüberliegenden
Seite des mit Wärmetauschermedium 4 gefüllten Sammelraums 3 befindet und mit dem Wärmetauschermedium
4 in Wärmekontakt steht.
Die Wand 21 weist an ihrer dem gesammelten Sammelraum 3 zugewandten Seite senkrecht in das
Wärmetauschermedium 4 hineinragende Wärmeübergangsrippen 23 auf.
Der Hohlraum 22 ist in das Leitungssystem 11 des Wärmeträgermediums eingeschaltet, er wird von
diesem Wärmeträgermedium durchflossen. Im Innern des Hohlraums 22 befindet sich ferner das andere
Leitungssystem 13 für das andere Wärmeträgermedium.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die
10
Schichtdicke des Wärmetauschermediums 4 im Sammelraum 3 erniedrigt werden kann, so daß insgesamt
eine größere Wärmespeichermedienmenge im Behälter aufbewahrt werden kann. Darüber hinaus erhält man
s eine zusätzliche Sicherheit gegen eine Undichtigkeit des
Leitungssystems 13; aus diesem etwa austretendes Wärmeträgermedium kann infolge der Abtrennung
durch die Wand 21 nicht mit dem Wärmetauschermedium 4 und dem Wärmespeichermedium 2 in Kontakt
ίο kommen. In einem praktischen Ausführungsbeispiel
würde der Hohlraum 22 beispielsweise von Wasser als Wärmeträgermedium durchströmt, während im Leitungssystem
13 Frigen im Kreislauf geführt wäre.
Selbstverständlich können auch bei diesem Ausführungsbeispiel in der oben beschriebenen Weise Aufschmelzleitungen abgezweigt werden.
Selbstverständlich können auch bei diesem Ausführungsbeispiel in der oben beschriebenen Weise Aufschmelzleitungen abgezweigt werden.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Latentwärmespeicher mit einem Behälter zur Aufnahme eines Latentwärmespeichermediums und
einem Kreislauf für ein mit dem Latentwärmespeichermedium nicht mischbares, eine vom Wärmespeichermedium
verschiedene Dichte aufweisendes, offen durch das Speicharmedium geführtes Wärmetauschermedium,
wobei im Behälter ein Sammelraum für das Wärmetauschennedium vorgesehen ist,
mit dem ein von einem externen Wärmeträgermedium durehflossener Wärmetauscher in Wärmekontakt
steht, dadurch gekennzeichnet, daß im Wärmetauscher (9) ein erstes, wärmezuführendes
Wärmeträgermedium und ein zweites, wärmeabführendes Wärmeträgermedium in getrennten Leitungssystemen
(11,13) geführt sind, wobei die beiden
Leitungssysteme (11,13) untereinander und mit dem
Wärmetauschermedium (4) in Wärmekontakt stehen.
2. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Wärmetauschermedium
(4) in Wärmekontakt stehenden Tauscherflächen des Wärmetauschers (9) senkrecht ausgebildet sind.
3. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2 mit Aufschmelzleitungen im Speicherbehälter, die in
Wärmekontakt mit einer das Wärmetauschermedium in das Wärmespeichermedium abgebenden
Leitung stehen und die von dieser Leitung bis zu dem Sammelraum führen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufschmelzleitungen (15, 15a, 15b, 17) von Wärmeträgermedium durchströmbar sind.
4. Latentwärmespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschmelzleitungen
(15, 15a, \5b) von dem ersten, wärmezuführenden Wärmeträgermedium durchströmbar sind.
5. Latentwärmespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten, wärmeabführenden
Leitungssystem (13) tine Wärmepumpe angeordnet ist und daß zumindest ein Teil des von
der Wärmepumpe erwärmten Wärmeträgermediums durch die Aufschmelzleitungen (17) geführt ist.
6. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprü- 4r>
ehe 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschmelzleitungen (15, 15a, 156, 17) wahlweise
parallel zu den durch den Wärmetauscher (9) geführten Leitungssystemen (11, 13) und wahlweise
in Reihe zu diesen Leitungssystemen schaltbar sind.
7. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit Aufschmelzleitungen im Speicherbehälter,
die in Wärmekontakt mit einer das Wärmetauschermedium in das Wärmespeichermedium
abgebenden Leitung stehen und die von dieser Leitung bis in den Sammelraum führen, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem zweiten, wärmeabführenden Leitungssystem (13) eine Wärmepumpe
angeordnet ist, über deren Kondensator ein Nutzmedium erwärmbar ist, und daß die Auf- ho
Schmelzleitungen (17) zumindest von einem Teil des Nutzmediums durchströmt sind.
8. Latentwärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf
der dem Wärmespeichermedium (2) gegenüberlie- br>
genden Seite des Wärmetauschermediensammelraumes (3) im Behälter (1) ein durch eine Wand (21)
abgeschlossener Hohlraum (22) vorgesehen ist, wobei die Wand (21) in Wärmekontakt mit dem
Wärmetauschermedium (4) im Sammelraum (3) steht, daß eines der beiden Wärmeträgermedien
durch den Hohlraum (22) hindurchgeführt ist und daß sich in dem Hohlraum (22) das Leitungssystem
(11) bzw. (13) für das andere Wärmeträgermedium befindet
9. Latentwärmespeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der den Hohlraum (22)
abschließenden Wand (21) senkrecht in das Wärmetauschermedium (4) ragende Wärmeübergangsrippen
(23) angeordnet sind.
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