DE3132630A1

DE3132630A1 - Latentwaermespeicher

Info

Publication number: DE3132630A1
Application number: DE19813132630
Authority: DE
Inventors: Bernd 8011 Neukeferloh Kellner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-08-18
Filing date: 1981-08-18
Publication date: 1983-04-14

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher mit einem in einem Behälter enthaltenen Latentwärmespeichermedium, einer Wärmeübertragungsflüssigkeit geringerer Dichte als das Latentwärmespeichermedium, einer im Bodenbereich des Behälters angeordneten Düseneinrichtung, über die die Wärmeübertragungsflüssigkeit in das Latentwärmespeichermedium austritt, und mit einer Umwälzeinrichtung, mit der durch das Latentwärmespeichermedium aufgestiegene Wärmeübertragungsflüssigkeit der Düseneinrichtung wieder zugeführt wird.

Bei einem bekannten Latentwärmespeicher dieser Art sind die Austrittsdüsen für die durch öl gebildete Wärmeübertragungsflüssigkeit direkt von dem durch Glaubersalz gebildeten Latentwärmespeichermedium umgeben. Dies führt bei ausgekühltem Speicher in aller Regel zu einem Zusetzen der Austrittsdüsen, da zumindest nach längerem ruhigem Stehenlassen des Speichers die Glaubersalzkristalle zu Boden sinken und die Austrittsdüsen als festen Block umgeben, der einen Austritt auch von warmem Öl, über das der Speieher unter Verflüssigung des Latentwärmespeichermediums wieder geladen werden soll, verhindert. Bei dem bekannten Speicher muß daher ein Bypass für das öl vorgesehen sein, über dem im Latentmaterial ein Weg zu den Düsen zunächst freigeschmolzen wird.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Latentspeichers, bei welchem ein Zusetzen der Austrittsdüsen für die Wärmeübertragungsflüssigkeit verhindert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Düseneinrichtung mit einer porösen Belegung versehen ist. Hierdurch wird ein direkter Kontakt der Austrittsdüsen mit dem Latentwärmespeichermedium verhindert, da sich auch bei stehender Umwälzung der Wärmeübertragungsflüssigkeit diese in den Poren hält und somit ein Zusetzen

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dieser Poren und auch der Austrittsdüsen durch festes Latentwärmespeichermedium verhindert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die poröse Belegung eine offenzellige Schaumstoffummantelung. Vorzugsweise ist die Düseneinrichtung dabei durch ein oder mehrere Rohre mit Öffnungen in den Wänden gebildet und die Schaumstoffummantelung durch ein das oder die Rohre muffenförmig umgebendes Schaumstoffteil gebildet.

Um eine möglichst gute Abgabe der von der Wärmeübertragungsflüssigkeit aus dem Latentwärmespeichermaterial aufgenommenen Wärme nach außen und eine möglichst gute Aufnahme von Wärme von außen durch die Wärmeübertragungsflüssigkeit zu erreichen, sind Schneckenwärmetauscher in horizontalen Lagen über die Höhe des Behälters verteilt vorgesehen. Mi ttels der Schneckenwärmetauscher ist eine besonders effektive Übertragung von Wärme zwischen der durch das Latentwärmespeichermedium perlenden Wärmeübertragungsflüssigkeit und einem externen Wärmemedium, beispielsweise Wasser, das zu Heizkörpern führt oder von Wärmequellen, beispielsweise Sonnenkollektoren oder Wärmepumpen, kommt, möglich. Außerdem bilden die Schneckenwärmetauscher Tragkörper für das Ansetzen von Kristallen des Latentwärmespeichermaterials, die erforderlich sind, um ein gleichmäßiges Auskristallisieren über den gesamten Speicher hin zu ermöglichen. Eine Anreicherung der Kristalle im unteren Bereich des Speichers, wie sie sonst bei längerem Stillstand etwa bei dem eingangs erwähnten bekannten Speicher stattfinden würde, wird auf diese Weise weitgehend unterbunden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser zeigt

Fig. 1 einen Latentwärmespeicher schematisch im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Austrittsdüsen für die Wärmeübertragungsflüssigkeit aufweisenden kastenförmigen Körper, der von einem Schaumstoffteil umgeben ist,

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Fig. 3 ein mit Austrittsdüsen versehenes Rohr, das von einem zylindrischen Schaumstoffteil muffenförmig umgeben ist, und

Fig. 4 in schematischer Darstellung den prinzipiellen Aufbau eines Schneckenwärmetauschers in der Draufsicht.

Gemäß Fig. 1 weist ein Latentwärmespeicher einen von einer Wärmeisolation 2 umgebenen Behälter 1 auf, in dem sich bis zu einem Spiegel 3 ein Latentwärmespeichermedium 4 befindet. Ein geeignetes Latentwärmespeichermedium ist beispielsweise Glaubersalz, das seinen Aggregatzustand bei 32⁰C ändert. Auf dem Latentwärmespeichermedium schwimmt eine spezifisch leichtere Warmeübertragungsflüssigkeit 5, beispielsweise öl. Unterhalb des Spiegels 3 des Latentwärmespeichermediums 4 befindet sich eine Gruppe von im vorliegenden Fall sieben übereinander horizontal angeordneten Schneckenwärmetauschern 6, über die dem Latentwärmespeicher von einem Wärmelieferanten, etwa einem Sonnenkollektor, her Wärme zugeführt oder auch Wärme abgeführt wird. Eine zweite Gruppe von im vorliegenden Fall sieben horizontal übereinander angeordneten Wärmetauschern 7, von denen zwei sich¹, innerhalb des Öls 5 oberhalb des Spiegels 3 des Latentwärmespeichermediums 4 befinden, ist direkt mit einem Verbraucher, etwa einer Gebäudeheizung, verbunden und dient der direkten Wärmeentladung in die Verbraucher.

Der schematische Aufbau eines Schneckenwärmetauschers 6, 7 ist in Fig. 4 in der Draufsicht gezeichnet.

öl 5 von oberhalb des Spiegels 3 wird mit Hilfe einer Umwälzpumpe 8 durch eine schematisch gezeigte Rohrleitung 9 . zu mit Austrittsdüsen 10 für das Öl versehenen kastenförmigen Körpern 11, die sich in etwa horizontal verlaufend im unteren Teil des Speicherbehälters 1 befinden, gepumpt. Die mit den Austrittsdüsen 10 versehenen kastenförmigen Körper 11 sind jeweils von die Austrittsdüsen abdeckenden 'und art diesen anliegenden Schaumstoffteilen 12 umgeben. Ein solcher kastenförmiger Körper 11 mit die Austrittsöffnungen 10 abdeckendem Schaum-

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stoffteil 12 ist in vergrößertem Maßstab in Fig. 2 gezeigt. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Austrittsdüsen bzw. -Öffnungen 10 direkt in einem Rohr 11' vorgesehen sind, in das die Rohrleitung 9 mündet. Das Schaumstoffteil ist in diesem Fall entsprechend der Rohrform zylindrisch und umgibt das Rohr 11' muffenförmig.

Das Öl 5 wird durch die Umwälzpumpe 8 aus den Düsen 10 heraus durch die Schaumstoffteile 12 in das Speichermedium 4 gedrückt. In diesem perlt es in Form kleiner ölkügelchen nach oben und nimmt je nach den relativen Temperaturverhältnissen Wärme aus dem Latentwärmespeichermedium 4 auf oder gibt solche an dieses ab.

Die Schaumstoffteile 12 verhindern einen direkten Kontakt des Latentwärmespeichermediums mit den Austrittsdüsen 10 für das öl, so daß diese auch dann nicht zusetzen, wenn die Umwälzung des Öls 5 stillsteht und das Latentwärmespeichermedium ausgekühlt, d.h. fest ist.

Ein weiterer Wärmeübergang erfolgt zwischen den öltröpfchen und den horizontal liegenden Schneckenwärmetauschern 6, 7, d.h. die im Latentwärmespichermedium hochperlenden ölkügelchen nehmen entweder von den Schneckenwärmetauschern 6 Wärme auf und geben diese bei ihren Wegen durch das Latentwärmespeichermedium 4 an dieses ab, oder sie geben bei anderen Temperaturverhältnissen an die Schnecken-Wärmetauscher 6, 7 Wärme ab ,die sie bei ihrem Weg durch das Latentwärmespeichermedium aus diesem aufgenommen haben.

Daneben findet auch ein direkter Übergang von Wärme zwischen den im Latentwärmespeichermedium 4 sitzenden Schneckenwärmetauschern und diesem Latentwärmespeichermedium statt. Mit den oberhalb des Spiegels 3 sitzenden Schneckenwärmetauschern, kann dem aufgestiegenen öl noch Wärme entzogen werden.

Die horizontal angeordneten Schneckenwärmetauscher 6, 7, soweit sie unterhalb des Spiegels 3 sitzen, übernehmen auch die Funktion von Traggittern für das Ansetzen von

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Kristallen beim Erstarren des Latentwärmespeichermaterials, wobei solche Trägerelemente erforderlich sind, um ein
gleichmäßiges Auskristallisieren über das gesamte Speichervolumen hin zu ermöglichen. Dies verhindert zusätzlich eine Anreicherung der Kristalle im unteren Bereich des Speichers bei Stillstand der Umwälzung, so daß die Aggregatzustandsverteilung flüssig - fest auch bei Stillstand der Umwälzung einigermaßen gleichmäßig über die gesamte Speicherhöhe
bleibt.

Anstelle das öl über düsenförmig durchbrochene kastenförmige Körper wie nach Fig. 1 und 2 oder über durchbrochene Rohre wie nach Fig. 3 zuzuführen, kann das öl in einer bevorzugten Ausgestaltung auch durch eine mit Schaumstoff abgedeckte durchbrochene Wand des Behälters 1, wobei die

Durchbrechungen wiederum die Austrittsdüsen bilden, zugeführt werden. Dies kann beispielsweise durch Vorsehen eines durchbrochenen Zwischenbodens im Behälter 1 realisiert werden, wobei in die unterhalb des Bodens auf diese Weise ausgebildete Kammer das öl mittels der Umwälzpumpe 8 zugeführt wird, der Zwischenboden mit einem Schaumstoffteil 12 abgedeckt ist und auf dem Schaumstoffteil das Latentwärmespeichermedium steht .

Eine typische Dicke für die Schaumstoffabdeckung der
Austrittsdüsen ist von der Größenordnung einiger Zentimeter.

Ki/s

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

10

Latentwärmespeicher mit einem in einem Behälter enthaltenen Latentwärmespeichermedium, einer Wärmeübertragungsflüssigkeit geringerer Dichte als das Latentwärmespeichermedium, einer im Bodenbereich des Behälters angeordneten Düseneinrichtung, über die die Wärmeübertragungsflüssigkeit in das Latentwärmespeichermedium austritt, und mit einer Umwälzeinrichtung, mit der durch das Latentwärmespeichermedium aufgestiegene Wärmeübertragungsflüssigkeit der Düseneinrichtung wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Düseneinrichtung mit einer porösen Belegung versehen ist.

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2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die poröse Belegung eine offenzellige Schaumstoffummantelung (12) ist.
3. Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeich net, daß die Düseneinrichtung durch ein oder mehrere Rohre (H')mit Öffnungen (10) in den Wänden gebildet ist und daß die poröse Belegung durch ein das oder die Rohre muffenförmig umgebendes Schaumstoffteil (12) gebildet ist.
4. Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Düseneinrichtung durch einen oder mehrere mit Öffnungen (10) in den Wänden versehene kastenförmige Körper (11) gebildet ist und daß die poröse Belegung durch ein die Öffnung überdeckendes Schaumstoffteil (12) gebildet ist.
5. Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß die Düseneinrichtung durch eine mit Öffnungen versehene Zwischenbodenwand des Behälters (1) gebildet ist, daß die Zwischenbodenwand auf der Seite des Latentwärmespeichermediums (4) mit einer Schaumstoffbelegung abgedeckt ist und daß das öl (.5) von der anderen Seite der Zwischenbodenwand her in das Latentwärmespeichermedium zugeführt wird.
6. Speicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schneckenwärmetauscher (6, 7) in horizontalen Lagen über die Höhe des Behälters (1) verteilt vorgesehen sind.