DE3236319A1 - Energy store for storing latent heat in chemically reacting storage media or storage media with a phase change - Google Patents

Energy store for storing latent heat in chemically reacting storage media or storage media with a phase change

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Abstract

An energy store (23) is proposed for storing latent heat in chemically reacting storage media or storage media with a phase change. An inner container (24) contains a storage medium (32), for example a reciprocal salt pair, having a specified reaction temperature. Flowing through said storage medium (32) is a dispersant (39) whose evaporation temperature is less than or equal to the reaction temperature. While flowing through the storage medium (32) the dispersant (39) consequently evaporates and in doing so essentially absorbs heat of evaporation. The evaporated dispersant collects in the upper section between the inner container (24) and an outer container (25). Disposed in the intermediate region (26) formed by the two containers (24, 25) is a coiled pipe (27) which has a heat transfer medium (30) of an installation circuit flowing through it. The dispersant (39) cools at the coiled pipe (27) and condenses, releasing the heat of evaporation absorbed. This forms a dispersant circuit which is maintained by the difference in pressure between the dispersant condensate and the dispersant in vapour form. This achieves a direct heat exchange between the storage medium (32) and the dispersant (39). The required mixing of the storage medium (32) is brought about by the dispersant (39), the necessary kinetic energy being drawn from the store potential. In addition, the energy store (23) can be of compact and space-saving construction. <IMAGE>

Description

Eneriespeicher zur Speicherung von latent er Wärme inEnergy storage for storing latent heat in

chemisch reagierenden Speichermedien oder Speichermedien mit Phasenwechsel Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher zur Speicherung von latenter Wärme in chemisch reagierenden Speichermedien oder Speichermedien mit Phasenwechsel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.chemically reacting storage media or storage media with phase change The invention relates to an energy store for storing latent heat in chemically reacting storage media or storage media with phase change according to the preamble of claim 1.

Energiespeicher sind für alle Prozesse von Bedeutung, bei denen Energie angebot und Energieverbrauch zeitlich differieren.Energy storage systems are important for all processes in which energy supply and energy consumption differ over time.

Weiter sind Speicher dort sinnvoll einzusetzen, wo Spitzenlasten die Größe einer Energieversorgungseinheit, beispielsweise einer Heizungsanlage, bestimmen. Hier kann ein Speicher dazu dnenen, die Energieversorgungseinheit auf die Größe der durchschnittlichen Leistung zu reduzieren. Dies ist vor allen Dingen für anschlußgebundene Versorgungseinheiten, z. B. elektrische Wärmepumpen, von Bedeutung.Storage systems can also be used sensibly where peak loads occur Determine the size of an energy supply unit, for example a heating system. Here, a storage device can expand the energy supply unit to the required size reduce the average performance. This is above all for connection-bound users Supply units, e.g. B. electric heat pumps are important.

Anzustreben ist ein Speicher, der beide Anforderungen erfüllen kann und der dadurch universell einsetzbar ist.The aim is to have a memory that can meet both requirements and which can therefore be used universally.

Ein zeitlich versetztes Energieangebot aus der Umwelt (Sommer) und Energieverbrauch (Winter) tritt insbesondere bei der Beheizung von Gebäuden sowohl ahreszeitlicb als auch tagesverlaufabhängig auf. Bei der noch weitgehend üblichen Heizung mit Kohle oder Ol sind die Vorräte sowohl Energieträger als auch Energiespeicher und die erforderliche Heizenergie kann daraus je nach erforderlichem Verbrauch entnommen werden. Erst durch die steigenden Preise für Öl und Kohle und die Erkenntnis, daß die Vorräte weltweit begrenzt sind und zur Neige gehen, fand wieder eine Räckbesinnung auf im Prinzip bekannte Einrichtungen in Energieversorgungsanlagen wie, Sonnenkollektoren, Wärmepumpen usw., statt, die eine Verwertung der "kostenlosen" Umweltenergie gestatten. Da aber das größte Energieangebot aus der Umwelt gerade dann auftritt, wenn keine (Sommer) oder wenig (Wärmeperiode im Winter) Heizenergie erforderlich ist, könnte durch eine Wärmespei; cherung eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrads einer Versorgungsanlage und eine Reduzierung der Größe erfolgen. Der maximale Bedarf an Heizenergie ist nur bei extrem tiefen Temperaturen wenige Stunden im Jahr erforderlich und die in der DIN 4701 vorgeschriebenen Werte zur Errechnung des maximalen Wärme bedarfs werden sogar oft nur innerhalb eines Jahrzehnts fur wenig Stunden erreicht. Der an sich hier naheliegende Einsatz von Energiespeichern wurde meist wegen zu hoher Investitions- und Betriebskosten unterlassen. Unwirtschaftlich sind $speicher dann, wenn sich aus der Summe von Investition$- und Betriebskosten kein wirtschaftlicher Vorteil gegenuber Versorgungsalternativen errechnen läßt.A staggered energy supply from the environment (summer) and Energy consumption (winter) occurs especially when heating buildings both depending on the time of year and the course of the day. With the still largely common For heating with coal or oil, the reserves are both energy carriers and energy stores and the required heating energy can be taken from it depending on the required consumption will. Only through the rising prices for oil and coal and the realization that The stocks are limited worldwide and are running out, found a räckconscious again in principle known facilities in energy supply systems such as solar collectors, Heat pumps etc. instead, which allow the "free" environmental energy to be used. But since the greatest supply of energy from the environment occurs precisely when none (Summer) or little (warm period in winter) heating energy is required through a heat accumulator; a significant improvement in the efficiency of a Supply system and a reduction in size take place. The maximum need for Heating energy is only required for a few hours a year at extremely low temperatures and the values prescribed in DIN 4701 for calculating the maximum heat requirements are often only achieved for a few hours within a decade. The use of energy storage devices, which is obvious here, was mostly due to Refrain from high investment and operating costs. Storage is uneconomical when the sum of investment and operating costs does not result in an economic one Advantage over supply alternatives can be calculated.

Die wesentlichen beiden Forderungen an einen Energiespeicher sind: a) Ein Energiespeicher sollte möglichst verlustfrei arbeiten. Hier sind nicht nur Verluste durch Wärmetransmission, sondern auch Energieaufwand zur Aufrecht erhaltung des Speicherbetriebs und exergetische Verluste, beispielsweise in Wärmetauschern, gemeint.The two main requirements for an energy storage system are: a) An energy storage device should be as lossless as possible work. here are not only losses through heat transmission, but also energy consumption Maintaining storage operations and exergetic losses, for example in heat exchangers.

Indirekt resultiert aus dieser Forderung, daß die Speichertemperatur der für den Jeweils gewünschten Prozeß notwendigen Temperatur angepaßt werden sollte. This requirement indirectly results in the storage temperature should be adapted to the temperature required for the process desired in each case.

Dieser Punkt ist das exergetische Minimum. Durch eine Anpassung verbilligt sich die Bereitstellung und die Verluste werden reduziert. This point is the exergetic minimum. Cheaper due to an adjustment deployment and losses are reduced.

b) Im Speichermedium, sollte möglichst viel Energie speicherbar sein, d. h. eine möglichst hohe Energiedichte erreichbar sein. Diese Forderung kann nach bisherigen Erkenntnissen für be- und entladbare Speicher durch die Speicherung latenter Wärmen erfüllt werden. Die Wahl der Speichermedien und der Betrieb der Speichereinrichtung darf dabei jedoch keinen Aufwand verursachen, der den Betrieb gegenüber anderen Versorungsalternativen unwirtschaftlich macht.b) As much energy as possible should be storable in the storage medium, d. H. the highest possible energy density can be achieved. This requirement can after Previous knowledge for loadable and unloadable storage through the storage of latent Warming to be met. The choice of storage media and the operation of the storage device However, it must not cause any effort that would affect the operation to others Makes supply alternatives uneconomical.

Alle bisher bekannten Speichersysteme erfüllen die vorgenannten Forderungen nur sehr unvollkommen, so daß sich bisher kein System auf dem Markt durchsetzen konnte, obwohl gerade Versorgungseinheiten wie Wärmepumpen, tollektoren, Absorber sowie Wärme-Kraft-Kopplungen in ihrem Wirkungsgrad verbessert werden. Diese Verbesserung betrifft sowohl den rein technischen Wirkungsgrad als auch den Nutzungsgrad der eingesetzten Primärenergie.All previously known storage systems meet the aforementioned requirements only very imperfectly, so that no system has prevailed on the market up to now could, although supply units such as heat pumps, gas generators, absorbers as well as heat and power couplings are improved in their efficiency. This improvement affects both the purely technical efficiency and the degree of utilization of the primary energy used.

Zur Zeit bekannte nutzbare Speichermedien, insbesondere für Gebäudeheizungen, sind Wasser, Salzhydrate und reziproke Salzpaare. Ein Vergleich dieser Speichermedien zeigt, daß die Energiedichte in reziproken Salzpaaren am größten ist; wobei z.Zt. ca. 500 Systeme reziproker Salzpaare bekannt sind.Currently known usable storage media, especially for building heating, are water, salt hydrates and reciprocal salt pairs. A comparison of these storage media shows that the energy density is greatest in reciprocal salt pairs; where currently about 500 systems of reciprocal salt pairs are known.

Bei einem Exergiepunkt für alle Systeme von 350 C beträgt die Energiedichte für Steine, Schamotte 42 KJ/dm3 Wasser bt 250 C 105 EJ/dm3 Glaubersalz oder ähnliche Salzhydrate 375 KJ/dm3 Reziprokes Salzpaar System 1 630 KJ/dm³ Reziprokes Salzpaar System 2 720 KJ/dm³ Bei einer anergetischen Speicherung ergeben sich Energiedichten von Eisspeicher 390 KJ/dm³ Reziprokes Salzpaar System 3 1560 K;/dm3 Die anergetische Speicherung, beispielsweise unter der für eine Fußbodenheizung notwendigen niadesttemperatur von 350 C, kann aber nicht direkt mit der exergetischen Speicherung verglichen werden, da hier andere Anlagen, konstellationen notwendig sind und die gespeicherte Energie, beispielsweise durch eine Wärmepumpe, auf ein höheres Temperaturniveau angehoben werden muß.With an exergy point for all systems of 350 C, the energy density is for Stones, fireclay 42 KJ / dm3 water bt 250 C 105 EJ / dm3 Glauber's salt or similar salt hydrates 375 KJ / dm3 reciprocal salt pair system 1 630 KJ / dm³ reciprocal Salt pair system 2 720 KJ / dm³ Anergetic storage results in energy densities from ice storage 390 KJ / dm³ Reciprocal salt pair System 3 1560 K; / dm3 The energetic Storage, for example below the niadest temperature required for underfloor heating of 350 C, but cannot be compared directly with exergetic storage, since other systems, constellations are necessary here and the stored energy, for example by a heat pump, raised to a higher temperature level must become.

Unter Zugrundelegung der vorgenannten Energiedichten und davon ausgehend, daß es für die vorgenannten Speichermedien (noch nicht bekannte) problemlose Speicheranlagen gibt, ergeben sich für einen geeigneten Speicher für ein Einfamilienhaus folgende Daten: Bei einem Einfamilienhaus mit Qh max. 14 xw, Pläche 160 m². Qspez. 80 W/m2 ergibt sich nach VDI 2067 ein Jahreswärmebedarf- von 85,7 GJ/a oder 23.800 KWh/a. Wenn dieses Einfamilienhaus mit Kollektoren und einem Speicher ausgerüstet ist, kann von einer langfristig zu speichernden Wärmemenge von ca.On the basis of the aforementioned energy densities and assuming that there are problem-free storage systems for the aforementioned storage media (not yet known) there are the following for a suitable storage system for a single-family home Data: For a single-family house with Qh max. 14 xw, area 160 m². Qspec. 80 W / m2 According to VDI 2067, this results in an annual heat requirement of 85.7 GJ / a or 23,800 KWh / a. If this house is equipped with collectors and a storage tank, can benefit from a long-term storage of approx.

43 GJ ausgegangen werden. Bei Wasser als Speichermedium ist weiterhin ein 20iger Verlust durch Transmissionen zu veranschlagen, so daß hier ca. 52.000 Gj gespeichert werden müßten.43 GJ can be assumed. With water as a storage medium is continue to estimate a loss of 20% through transmissions, so here approx. 52,000 Gj would have to be stored.

Hieraus errechnen sich die nachfolgenden Speicherkubaturen: Wasser 495 m³ Salzhydrat 115 m³ Reziprokes Salzppaar 59 m³.The following storage cubatures are calculated from this: Water 495 m³ salt hydrate 115 m³ reciprocal salt pair 59 m³.

Bei der Ausrüstung dieses Hauses mit Kollektoren und einer zusätzlichen Wärmepumpe sinkt die langfristig zu speichernde Energiemenge auf Grund der verbesserten Warmeausbeute, d. h. die Kollektoren können auch noch bei relativ tiefen Temperaturen als Energiesammler betrieben werden, auf ca. 13 GJ. (Dabei wurde von einer Kollektorflache von ca. 100 m² ausgangen.) Bei einer solchen Anlage errechnet sich die Kubatur der zu vergleichenden Speicher auf wasser 148 m3 Salzhydrat 34 m³ Reziprokes Salzpaar 18 m³ Bei einer Lagerung auf anergetischem Niveau, beispielsweise bei einer Reaktionstemperatur von 200 C eines Salz-3 systems 3, kann das Speichervolumen auf ca. 8,5 m weiter reduziert werden. Bei diesem Temperaturniveau besteht normalerweise die Möglichkeit zur Nachladung. Eine Nachladung über Kollektoren ist bis 100 C unproblematisch, so daß unter dieser Voraussetzung ein Speichervolumen von 5 bis 6 m³ ausreicht. Durch die niedrige Arbeitstemperatur verbessert sich auch die Energieausbeute der Kollektoren hinsichtlich des Wirkungs- und Nutzungsgrades. Zur Anhebung der Temperatur auf beispielsweise 350 C (FuBbodenheizung) im beschriebenen Beispiel kann eine Wärmepumpe eingesetzt werden, die dann mit einer konstanten Lieferziffer von 9 und besser arbeitet. Unter Lieferziffer wird hier das Verhältnis zwischen der Arbeitsenergie, die in die War- mepumpe gesteckt wird und der gewonnenen Exergiemenge bezeichnet. Ein Eisspeicher ermöglicht hingegen nur eine Lieferziffer von etwa 3,5, was einen weniger wirtschaftlichen Betrieb bedeutet.When equipping this house with collectors and an additional Heat pump decreases the amount of energy to be stored in the long term due to the improved Heat yield, d. H. the collectors can also operate at relatively low temperatures operated as an energy collector, to approx. 13 GJ. (It was from a collector surface of approx. 100 m².) With such a system, the cubature is calculated Storage to be compared on water 148 m3 salt hydrate 34 m³ reciprocal salt pair 18 m³ When stored at an energetic level, for example at a reaction temperature from 200 C of a salt 3 system 3, the storage volume can be increased to approx. 8.5 m be reduced. At this temperature level there is usually the possibility for reloading. Recharging via collectors is unproblematic up to 100 C, so that under this condition a storage volume of 5 to 6 m³ is sufficient. The low working temperature also improves the energy yield of the Collectors in terms of efficiency and utilization. To raise the temperature to 350 C (underfloor heating) in the example described, a heat pump can can be used, which then works with a constant delivery number of 9 and better. The delivery figure shows the ratio between the work energy that is in she was- mepump is plugged in and the amount of exergy gained designated. An ice store, on the other hand, only allows a delivery number of around 3.5, which means a less economical operation.

Es konnte hier somit gezeigt werden, daß, insbesondere bei der Verwendung von reziproken Salzpaaren, für eine Langzeitspeicherung zum Ausgleich des Energieangebots in warmen Jahreszeiten und des hohen Energieverbrauchs im Winter nur mehr relativ kleine und praktisch realisierbare Speichergrößen erforderlich sind. Für das gezeigte Beispiel ergibt sich für die erforderliche Wärmepumpe eine ebenfalls praktisch realisierbare Anschlußleistung von maximal 1,6 KW/h.It could thus be shown here that, especially when using of reciprocal salt pairs, for long-term storage to balance the energy supply in warm seasons and the high energy consumption in winter only relatively small and practically realizable memory sizes are required. For that shown Example results in a practically feasible one for the required heat pump Connected load of a maximum of 1.6 KW / h.

Ein weiterer Einsatzbereich eines Energiespeichers ist der eines Tagesausgleichsspeichers. Hier soll nicht eine jahreszeitliche langfristige Energiespeicherung vorgenommen werden. Es soll vielmehr in einer Wärmepunpenanlage, beispielsweise mit Solarkollektoren, die Wärmepumpe, insbesondere die Kompressorleistung, auf durchschnittlich anfallende Werte angepaßt und reduziert werden. Ungünstige Tagesgänge sollen durch den Tages ausgleichsspeicher sowohl bei tageszeitlichen Temperaturschwankungen als auch bei mehrtägigen Temperaturschwankungen aufgefangen werden. Die Reduzierung der WärmepumpengröBe und damit der Anschlußleistung ist von der Speichergröße abhängig. Eine Auslegung auf 50 % der maximalen stündlichen Heizleistung ist realistisch, so daß für eine Wärmepumpenanlage mit normalerweise 1,6 KW/h nur noch eine Anschlußleistung' von ca. 0,8 tW/h notwendig wäre. Bei diesem Beispiel müßte ein Tagesausglei¢hsspeicher von ca. 2 m3 Speicherinhalt auf exergetischem Niveau eingesetzt werden. Bei einer solchen Auslegung könnte der Betrieb ohne Zusatzheizung auch für den Fall aufrechterhalten werden, daß der maximale Tagesgang 100 Stunden anhält. Ein erhöhtes Sicherheit3bedürSnis nach einer noch sichereren Heizungsanlage kann durch einen größeren Speicher, einen größeren Kompressor oder eine Zusatzheizung befriedigt werden.Another area of application of an energy storage system is that of a daily compensation storage system. Seasonal long-term energy storage is not intended here will. Rather, it should be used in a heat pump system, for example with solar collectors, the heat pump, especially the compressor output, to the average Values are adjusted and reduced. Unfavorable daily cycles should go through the day Equalizing storage tank both for daily temperature fluctuations and for temperature fluctuations lasting several days can be absorbed. The reduction in the size of the heat pump and thus the connected load is dependent on the memory size. An interpretation to 50% of the maximum hourly heating power is realistic, so that for one Heat pump system with normally 1.6 KW / h only a connected load 'of approx. 0.8 tW / h would be necessary. In this example, a daily balance would have to be stored of approx. 2 m3 storage capacity can be used at an exergetic level. At a Such a design could maintain operation without additional heating even in the event that the maximum daily cycle lasts 100 hours. An increased need for security after an even safer heating system can be achieved with a larger storage tank, a larger one Compressor or additional heating can be satisfied.

Ein weiteres wichtiges Anwedungsgebiet eines exergetischen Speichers wird im Verbund mit zentralen Wärmeversorgungssystemen gesehen. Die beim Betrieb von Kraftwerken anfallende Abwärme könnte unabhängig vom Bedarf in ein Verbundnetz eingespeist werden. Das Kraftwerk könnte dabei ohne Rücksicht auf den jeweiligen Wärmeverbrauch ausschließlich am Stromverbrauch orientiert gefahren werden0 Beim Einsatz von Speichern wäre auch hier eine Reduzierung der Dimensionierung des Verbundnetzes und ein Ausgleich von Energie angebot und Energieverbrauch möglich. Der Wärmetauscher Speicher/Heizungsanlage ist dazu auf die maximale Last auszulegen.Another important area of application for an exergetic storage device is seen in connection with central heat supply systems. The one in operation Waste heat generated by power plants could be fed into an interconnected network regardless of demand be fed in. The power plant could do this without regard to the respective Heat consumption can only be driven based on electricity consumption Here, too, the use of storage facilities would reduce the dimensions of the network and a balance between energy supply and energy consumption is possible. The heat exchanger Storage / heating system must be designed for the maximum load.

Nit den vorgenannten Speichermedien, Wasser, Salzhydrate und reziproke Salzpaare, wurde bereits mehrfach versucht, praktisch nutzbare Ausführungen von Speichern aufzubauen.With the aforementioned storage media, water, salt hydrates and reciprocal Salt pairs, has already been tried several times, practically usable versions of Save to build up.

Bei Wasser-Energiespeichern mit Wasser als Speichermedium werden üblicherweise drucklose, isolierte Behälter verwendet. Die notwendige Isolierstärke wird umso größer, je länger die Speicherzeit sein soll. Bei einer Langzeitspeicherung können Isolierstärken von 1,5 m notwendig werden. Die erforderlichen großen Behälter und Isolierstärken sind teuer und lassen sich in der Regel, zumindest in bereits bestehenden Gebäuden, nicht unterbringen.In the case of water energy storage systems with water as the storage medium, are usually pressureless, insulated containers used. The necessary insulation strength is all the more the longer the storage time should be. With long-term storage, Insulation thicknesses of 1.5 m become necessary. The required large containers and Insulation thicknesses are expensive and can usually be used, at least in existing ones Buildings, not accommodate.

Nachteilig wirkt sich auch die Verschlechterung des Wärmeaustauschee bei der Entladung durch die sinkende Speichertemperatur aus, da die Temperaturdifferenz zwischen dem sich abkühlenden Wasser und dem aufnehmenden Kreislauf, beispielsweise einem Heizkreislauf, ständig kleiner wird.The deterioration in the heat exchange also has a disadvantageous effect during discharge due to the falling storage tank temperature, as the temperature difference between the cooling water and the receiving circuit, for example a heating circuit, is getting smaller and smaller.

Wenn Hydrate, wie Glaubersalz oder Parafine, als Speichermedium zur Speicherung latenter Wärmen verwendet werden, muß eine mechanische Mischeinrichtung vorgesehen werden, um ein Ausfallen von Kristallen zu unterbinden, Mechanisch bewegte Rührwerke benötigen zum einen wiederum Energie und sind zum andern einem Verschleiß unterworfen, der durch die meist sehr aggressiven Speichermedien noch gefördert wird. Der Wärmeaustausch findet bei bekannten Ausführungen dieser Art über einen Wärmetauscher im Speichermedium statt. Dabei treten beim Auskühlen des Speichers feste Salzkristalle an der Tauscherfläche auf, was zu einem schlechten Wärmeübergang führt.When hydrates, such as Glauber's salt or paraffin, are used as a storage medium Used to store latent heat must be mechanical Mixing devices are provided in order to prevent the precipitation of crystals, Mechanically moved agitators, on the one hand, require energy and, on the other hand, are subject to wear and tear caused by the mostly very aggressive storage media is still being promoted. The heat exchange takes place in known designs of this Kind of via a heat exchanger in the storage medium. This occurs when cooling down of the accumulator's solid salt crystals on the exchanger surface, resulting in a bad Heat transfer leads.

pies bedingt notwendigerweise bei der Be- und Entladung eine Übertemperatur bzw. Untertemperatur des Wärmeträgermittels, damit der Wärmeleitwiderstand des den Wärmetauscher umgebenden Materials überwunden wird. Ubertemperav turen können zu unerwünschten, irreversiblen Zustandsänderungen im Speichermaterial führen, die im Laufe der Zeit den Speicher unbrauchbar werden lassen.Pies necessarily causes excess temperature during loading and unloading or sub-temperature of the heat transfer medium, so that the thermal resistance of the Heat exchanger surrounding material is overcome. Excess temperatures can be too lead to undesired, irreversible changes in the state of the storage material, which Over time, the memory will become unusable.

Es ist bekannt (DE-OS 28 46 230), einen Latentwärmespeicher ohne Rühr- und Mischeinrichtung aufzubauen und eine Verfestigung des Wärmespeichermediums, insbesondere bei Glaubersalz, zuzulassen. Die Be- und Entladung dieses Speichers erfolgt durch ein Wärmeträgermittel, insbesondere öl, das an das Speichermedium sensible Wärme bei der Beladung abgibt oder sensible Wärme bei der Entladung aufnimmt. Das Wärmetauschermedium wird dann, wenn das Wärmespeichermedium in der flüssigen Phase ist, unmittelbar durch das Wärmespeichermedium geleitet, so daß die Aufnahme bzw.-Abgabe von sensibler Wärme auf das Wärmetauschermedium in unmittelbarem Kontakt von Wärmetauscherflüssigkeit und Wärmespeicherflüssigkeit erfolgt. Insbesondere für den Fall, daß Glaubersalz als Wärmespeichermedium verwendet wird, verfestigt sich dieses beim Phasenwechsel und verstopft somit das Einleitungsrohr für das Wärmetauschermedium. Um dagegen Abhilfe zu schaffen, ist eine Einrichtung zur Schaffung kanalförmiger Hohlräume in dem sich verfestigenden Wärmespeichermedium vorgeschlagen, so daß durch diese Hohlräume auch bei festem Wärmespeichermedium Wärmetauschermedium gepumpt werden kann. Der Wegfall einer Durchmischungseinrichtung, die ein dichtes Zusammenbacken des Wärmespeichermediums verhindern könnte, wird hier durch ein aufwendiges Verfahren zum Herstellen von kanalförmigen Hohlräumen ersetzt, das zudem in Abhängigkeit des Verfestigungsgrades des Wärmespeichermediums gesteuert werden muß. Ein enormer Nachteil besteht darin, daß bei verfestigtem Wärmespeichermedium nur geringe Kontaktflächen zwischen diesem und dem Wärmetauschermedium entlang der kanalförmigen Hohlräume auftreten, so daß ein nur geringer Wärmeübergang besonders von weitab von den Hohlräumen liegenden Bereichen des Wärmespeichermediums möglich ist. Um einen praktisch nutzbaren Energiespeicher zu erhalten, wird daher mit im Vergleich zur Reaktionstemperatur des Speichermediums großen Über- bzw.It is known (DE-OS 28 46 230), a latent heat storage without stirring and mixing device to build up and a solidification of the heat storage medium, especially with Glauber's salt. The loading and unloading of this store takes place by a heat transfer medium, in particular oil, which is attached to the storage medium gives off sensible heat during loading or absorbs sensible heat during discharge. The heat exchange medium is when the heat storage medium is in the liquid Phase is passed directly through the heat storage medium, so that the inclusion or release of sensible heat to the heat exchanger medium in direct contact of heat exchanger fluid and heat storage fluid takes place. In particular in the event that Glauber's salt is used as a heat storage medium, solidified this changes during the phase change and thus clogs the inlet pipe for the heat exchanger medium. To remedy this, a device for creating channel-shaped Voids in the solidifying heat storage medium proposed so that by these cavities are pumped even with solid heat storage medium heat exchange medium can be. The elimination of a mixing device that allows a tight caking the heat storage medium could prevent, is here by a complex process for the production of channel-shaped cavities replaced, which also depends on the Degree of solidification of the heat storage medium must be controlled. A huge disadvantage consists in the fact that with solidified heat storage medium only small contact surfaces between this and the heat exchanger medium along the channel-shaped cavities occur, so that only a small amount of heat is transferred, especially from far away from the cavities lying areas of the heat storage medium is possible. To have a practically usable one Obtaining energy storage is therefore with compared to the reaction temperature of the storage medium

Untertemperaturen gearbeitet werden müssen, um einen praktisch nutzbaren Wärmeübergang von dem Wärmespeichermedium zum Wärmetauschermedium zu erhalten, wodurch die oben beschriebenen irreversiblen Prozesse ausgelöst werden können. Ein weiterer Nachteil des bekannten Energiespeichers liegt darin, daß für die Wärmeübcrtragung zum und vom Speicher ein hoher Massenfluß an Wärmetauschermedium erforderlich ist, da vom Wärmetauschermedium nur sensible Wärme abgegeben bzw. aufgenommen wird. Im Anspruch 1 wurde von dem vorbeschriebenen Energiespeicher ausgegangen.Undertemperature must be worked on in order to be practically usable To obtain heat transfer from the heat storage medium to the heat exchanger medium, whereby the irreversible processes described above can be triggered. Another The disadvantage of the known energy store is that for the heat transfer A high mass flow of heat exchanger medium is required to and from the storage tank, because only sensible heat is emitted or absorbed by the heat exchanger medium. in the Claim 1 was based on the energy storage device described above.

Weiter ist es bekannt, in Energiespeichern das Speichermedium in vorzugsweise Kugelform zu kapseln. Die Be- und Entladung eines solchen Speichers geschieht dadurch, daß ein Wärmeträgermittel an den gekapselten Speichermediumkugeln vorbeigeleitet wird. Eine Verkrustung eines Wärmeaustauschers tritt durch die Kapselung des Speichermediums nicht auf, nachteilig ist jedoch das aufwendige Verfahren, ein großes erforderliches Speichervolumen durch die Schaffung von Zwischenräumen zwischen den einzelnen Kapseln und eine Verschlechterung des Wärmeübergangs durch die Kapsel um das Speichermedium.It is also known to preferably use the storage medium in energy storage devices Encapsulate spherical shape. The loading and unloading of such a storage system is done by that a heat transfer medium bypasses the encapsulated storage medium spheres will. Encrustation of a heat exchanger occurs through the encapsulation of the storage medium not, but the disadvantage is the laborious process, a large one that is required Storage volume by creating spaces between each Capsules and a deterioration in the heat transfer through the capsule around the storage medium.

Ein mit gekapseltem Speichermedium- arbeitender Energie speicher ist beispielsweise aus der US-PS 4 192 144 bekannt. Dieser Speicher wird so geladen, dåß überhitzter Dampf von oben her in die dichte Packung von Speichermediumkapseln geleitet wird. Unter Abgabe von sensibler und latenter Wärme kondensiert der Dampf und sammelt sich im unteren Bereich des Energiespeicherbehälters. Das Niveau des Kondensatspiegels ist durch eine steuerbare Einrichtung veränderbar, wodurch eine von oben nach unten schichtförmige Aufladung dieses Energiespeichers möglich wird. Bei der Entladung dieses Energiespeichers wird der Flüssigkeitsspiegel in einen geladenen Bereich des Energiespeichers angehoben, wobei die Wärmeträgerflüssigkeit verdampft und zur Weiterverwendung, insbesondere zum Betrieb einer Turbine, zur Verfügung steht. Aufgabe des hier gezeigten Energiespeichers ist es, eine gezielte schichtweise Be- und Entladung für eine steuerbare Entladung des Speichers zu ermöglichen. Dazu ist es erforderlich, die Anlage über den Füllstand des Wärmeträgermittelkondensats- zu steuern, wobei eine Durchmischung geladener und nichtgeladener Speicherkapseln durch eine dichte Packung verhindert werden muß. Durch die Art der Be- und Entladung ist eine getrennte Lagerung von Wärmeträgerkondensat und eine Dosiereinrichtung für die Füllung des Speichers notwendig, die in Verbindung mit der für die Funktion notwendigen Kapselung des Speichermediums zu einem sehr aufwendigen Energiespeicher führt. Da hier gerade keine Durch- und Umströmung der Speichermediumkapseln oder eine Durchmischung der Speichermediumkapseln vorgesehen ist, sondern das Speichermedium schichtweise mit Wärmeträgerdampf beaufschlagt wird, kann keine effektive Beladung erwartet werden, so daß die Anwendung im wesentlichen auf den aufgezeigten Fall in Yerbindung mit einer Turbine begrenzt sein dürfte. Daraus ergibt sich auch, daß die im Wärmeträgermedium gespeicherte latente Wärme von untergeordneter Bedeutung ist, da für den Betrieb der Turbine stark überhitzter Dampf erforderlich ist.An energy storage device that works with an encapsulated storage medium known for example from US Pat. No. 4,192,144. This memory is loaded in such a way that that superheated steam from above into the tight packing of storage medium capsules is directed. The steam condenses, releasing sensible and latent heat and collects in the lower area of the energy storage container. The level of the Condensate level can be changed by a controllable device, whereby a Layered charging of this energy storage device is possible from top to bottom. When this energy storage device is discharged, the liquid level is in a charged area of the energy store is raised, whereby the heat transfer fluid evaporated and for further use, in particular for operating a turbine Available. The task of the energy storage device shown here is to provide a targeted To enable loading and unloading in layers for a controllable unloading of the memory. To do this, it is necessary to monitor the system via the level of the heat transfer medium condensate to control, with a mixture of charged and uncharged storage capsules must be prevented by a tight packing. By the type of loading and unloading is a separate storage of heat transfer condensate and a metering device for filling the memory necessary in connection with that for the function necessary encapsulation of the storage medium to a very expensive energy storage leads. Since there is no flow through or around the storage medium capsules or a mixing of the storage medium capsules is provided, but the storage medium is acted upon in layers with heat carrier vapor, no effective loading can can be expected, so that the application essentially applies to the case shown in connection with a turbine should be limited. This results in even, that the latent heat stored in the heat transfer medium is of minor importance is, because the operation of the turbine requires highly superheated steam.

Weiter ist es bekannt (US-PS 4 238 296), von einer wärmeren Flüssigkeit (Frischwasser) mit Hilfe eines Kohlenwasserstoffkreislaufs Wärme auf eine kältere Flüssigkeit (Meerwasser) zu übertragen, um das Meen1asser für eine nachgeschaltete Entsalzung vorzuwärmen. Zur Wärmeübertragung wird dabei die durch Verdampfung gespeicherte latente Verdampfungswärme benutzt. Der hier beschriebene Kreislauf eignet sich jedoch nicht als Wärmeträgermittelkreislauf für einen Wärmespeicher, da in der gezeigten Anordnung ein Kreislaufbetrieb nur in einer Richtung möglich ist und keine Umkehr der Kreislaufrichtung, wie sie für den Be-und Entladebetrieb eines Speichers erforderlich ist, durchgeführt werden kann.It is also known (US Pat. No. 4,238,296), of a warmer liquid (Fresh water) heat to a colder one with the help of a hydrocarbon cycle Transfer fluid (sea water) to the sea water for a downstream Preheat desalination. The heat that is stored by evaporation is used for heat transfer latent heat of vaporization used. However, the cycle described here is suitable not as a heat transfer medium circuit for a heat accumulator, as in the one shown Arrangement a circuit operation is only possible in one direction and no reversal the direction of the circuit, as required for the loading and unloading operation of a storage tank is, can be carried out.

Weiter ist es bekannt (Latent Heat Energy Storage Uns in Direct Contact Heat Transfer, Proc. of the Int. Sol.It is also known (Latent Heat Energy Storage Uns in Direct Contact Heat Transfer, Proc. of the Int. Sol.

Energy Soc Silver Jubilee Congr, Atlanta), bei einem Latentwärmespeicher das Be- und Entladen durch einen direkten Kontakt zwischen Speichermedium und einem Wärmetransportmedium durchzuführen. Hierbei wird durch eine wässrige Salzlösung (Wärmespeichermedium) eine Wärmeträgerflüssigkeit geleitet, die eine geringere Dichte aufweist als die wässrige Salzlösung und mit dieser nicht mischbar ist. Die Einleitung der Wärmeträgerflüssigkeit erfolgt durch einen Diffusor von unten her in die Salzlösung, so daß die Wärmeträgerflüssigkeit in der Salzlösung in Tröpfchenform aufsteigt, Wärme abgibt bzw. aufnimmt und sich an der Oberfläche der Salzlösung sammelt. Von dort wird die Wärmeträgerflüssigkeit abgepumptrüber einen Wärmetauscher geführt und anschließend wieder von unten her in die Salzlösung eingebracht. Dieser Kreislauf wird somit mit Hilfe einer Pumpe aufrechterhalten und der Wärme- austausch erfolgt durch Abgabe bzw. Aufnahme von sensibler Wärme im Wärmeträgermittel. Der hier beschriebene Energiespeicher entspricht somit im wesentlichen der weiter oben beschriebenen Einrichtung (DE-OS 28 46 230), wobei lediglich kein sich verfestigendes Speichermed-ium verwendet wird.Energy Soc Silver Jubilee Congr, Atlanta), with a latent heat storage system loading and unloading through direct contact between the storage medium and a Perform heat transfer medium. This is done by an aqueous salt solution (Heat storage medium) a heat transfer fluid passed, which has a lower density than the aqueous salt solution and is immiscible with it. The introduction the heat transfer fluid enters the salt solution from below through a diffuser, so that the heat transfer fluid rises in the salt solution in droplet form, Gives off or absorbs heat and collects on the surface of the saline solution. from there the heat transfer fluid is pumped out via a heat exchanger and then brought back into the saline solution from below. This cycle is thus maintained with the help of a pump and the heat exchange takes place through the release or absorption of sensible heat in the heat transfer medium. Of the The energy store described here thus essentially corresponds to that above described device (DE-OS 28 46 230), with only no solidifying Storage medium is used.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Energiespeicher zur Speicherung latenter Wärme in chemisch reagierenden Speichermedien oder Speichermedien mit Phasenwechsel zu schaffen, mit dem bei einfachem Speicheraufbau ein verbesserter Wärmeaustausch von und zum Speichermedium möglich ist.The object of the invention, on the other hand, is to provide an energy store Storage of latent heat in chemically reacting storage media or storage media to create with phase change, with the simple memory structure an improved Heat exchange from and to the storage medium is possible.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Energiespeicher mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.In a generic energy store with the characterizing features of claim 1 solved.

Gemäß Anspruch 1 soll das Speichermedium von einem Dispersionsmittel durchströmt werden, dessen Verdampfungstemperatur kleiner oder gleich der Reaktionstemperatur des Speichermediums ist. Zudem soll das Dispersionsmittel mit dem Speichermedium chemisch nicht reagieren, Unter Dispersionsmittel wird hier eine Flüssigkeit verstanden,mit deren Hilfe eine Mischung aus Flüssigkeit und darin verteilten Feststoffen hergestellt werden kann, wobei die Feststoffe hier reziproke Salzpaare oder andere sich bei Phasenwechsel verfestigende Substanzen sein können. Mit der vorgeschlagenen Anordnung wird erreicht,-daB über ds Dispersionsmittel ein direkter, inniger Wärmeaustausch mit dem Speichermedium ohne exergetische Verluste stattfindet.According to claim 1, the storage medium should be a dispersion medium flowed through, the evaporation temperature of which is less than or equal to the reaction temperature of the storage medium. In addition, the dispersant should be compatible with the storage medium do not react chemically, under dispersion medium is understood here a liquid with the help of which produced a mixture of liquid and solids distributed in it where the solids here are reciprocal salt pairs or others Phase change solidifying substances can be. With the proposed arrangement is achieved -that a direct, intimate heat exchange via the dispersion medium takes place with the storage medium without exergetic losses.

Der Wärmetransport wird sowohl durch das Kondensat als auch den an vielen Stellen in feiner Verteilung entstehenden Dampf des Dispersionsmittels und der dadurch gespeicherten latenten Wärme bewirkt. Der Wärmeaustausch zwischen Speichermedium und Dispersionsmittel ist durch die unmittelbare Durchspülung und Durchströmung des im Dispersionsmittel verteilten Speichermediums sehr gut. Zudem sorgt das durchströmende Dispersionsmittel für Bewegung im Speichermaterial, so daß das wärmeführende Dispersionsmittel mit allen Speichermediumpartikeln zur Be- und Entladung Kontakt findet. Zusätzlich wird dabei, insbesondere durch die in feiner Verteilung im Speichermedium entstehenden Dampfblasen des Dispersionsmittels, ein Verklumpen des Speichermediums weitgehend vermieden. Bei der Entladung des Speichers wird sich daher kein Speichermediumblock bilden, der den Wärmeübergang und damit die Funktion des gesamten Speichers bei einer anschließenden Beladung behindert, sondern das Speichermedium wird in einem schüttfähigen bzw. körnigen Zustand gehalten, der jederzeit ein Durchleiten von Dispersionsmittel bei großer Kontaktfläche erlaubt. Insgesamt gesehen kann dadurch eine mechanische Durchmischungseinrichtung entfallen. Der Verdampfungsdruck des Dispersionsmittels kann zur Aufrechterhaltung eines Dispersionsmittelkreislaufs verwendet werden in der Art, daß das im geladenen Speicher ausdampfende Dispersionsmittel dazu genutzt wird, das in einem Wärmetauscher abgekühlte (flüssige) Dispersionsmittel wieder durch das Speichermedium zu drücken. Der zur Aufrechterhaltung eines Kreislaufs notwendige Druckunterschied zwischen der Dampfaustrittsstelle und der Kondensateinleitungsstelle im Speichermedium wird sich durch den Strömungswiderstand im Speichermedium selbst einstellen. Es kann jedoch bei entsprechender Dimensionierung und Wahl des Speichermittels und Dispersionsmittels notwendig werden, ein Expansionsventil im Dispersionsmittelkreislauf anzubringen. Es ist somit ein geschlossener, selbstinduzierter Dispersionsmittelkreislauf vorgeschlagen, der das Speichermedium in fluidisierbarer Form hält und das Wärmeträgermittel (Dispersionsmittel) den Wärmetransport sowohl beim Be- als auch beim Entladen des Speichers mit relativ wenig Massefluß über latente Wärmen unter Ausnützung eines Phasenwechsels durchführt. Wesentlich ist dabei, daß bei einem Wärmetransport mit latenter Wärme mit Temperaturen in der gesamten Anlage gearbeitet werden kann, die in der Größe der Reaktionstemperatur des Speichermediums liegen. Dadurch entfällt vorteilhaft die Notwendigkeit für hohe aber bzw. Untertemperaturen, die viele Speichermedien nicht vertragen und die zu irreversiblen Prozessen führen.The heat is transported through both the condensate and the many places in fine distribution resulting vapor of the dispersant and the latent heat stored as a result. The heat exchange between storage medium and dispersant is through the immediate flush and perfusion des in the dispersant distributed storage medium very well. In addition the dispersant flowing through ensures movement in the storage material, see above that the heat-carrying dispersion medium with all storage medium particles for loading and discharge finds contact. In addition, it is done, especially by the in finer Distribution in the storage medium resulting vapor bubbles of the dispersant, a Lumping of the storage medium largely avoided. When discharging the storage tank will therefore not form a storage medium block, which the heat transfer and thus hinders the function of the entire store when it is subsequently loaded, but the storage medium is kept in a pourable or granular state, which allows dispersion medium to pass through at any time with a large contact area. Viewed overall, this means that a mechanical mixing device can be dispensed with. The evaporation pressure of the dispersant can be used to maintain a dispersant cycle are used in such a way that the dispersant evaporating in the loaded storage tank is used to cool the (liquid) dispersant in a heat exchanger to push through the storage medium again. The one to maintain a cycle necessary pressure difference between the steam outlet point and the condensate inlet point in the storage medium is itself due to the flow resistance in the storage medium to adjust. It can, however, with appropriate dimensioning and selection of the storage means and dispersant become necessary, an expansion valve in the dispersant circuit to attach. It is therefore a closed, self-induced dispersant circuit proposed that holds the storage medium in fluidizable form and the heat transfer medium (Dispersant) the heat transport both when loading and unloading the Storage with relatively little mass flow via latent heat using a Performs phase change. It is essential that with a heat transport with latent heat with temperatures in the worked throughout the plant which are in the size of the reaction temperature of the storage medium. This advantageously eliminates the need for high or low temperatures, which many storage media cannot tolerate and which lead to irreversible processes.

Die gesamte Anlage kann dabei sehr einfach übr den Anlagendruck gesteuert werden.The entire system can be controlled very easily via the system pressure will.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des vorgeschlagenen Energiespeichers liegt darin, daß der Wärmetransfer vom Dispersionsmittel zum Speichermedium sowohl über die kondensierte Phase des Dispersionsmittels, wobei ein sehr guter Wärmeübergang zum Speichermedium erreicht wird, und über die Gasphase, wobei eine sehr innige Durchmischung erreicht wird, erfolgt. Zum Anlaufen des Speichers bei der Beladung ist der beschriebene Dispersionsmittelkreislauf über eine kondensierte Phase und eine Gasphase nicht erforderlich, da der Energiespeicher durch Konvektion des kondensierten Dispersionsmittels anlaufen kann und somit keine zusätzlichen Anlaufhilfsmittel benötigt.Another major advantage of the proposed energy store lies in the fact that the heat transfer from the dispersant to the storage medium both via the condensed phase of the dispersant, with a very good heat transfer to the storage medium is achieved, and via the gas phase, being a very intimate Mixing is achieved takes place. For starting up the storage tank during loading is the described dispersant cycle via a condensed phase and a gas phase is not required because the energy storage device is condensed by convection Dispersant can tarnish and thus no additional tarnish aids needed.

Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß ein geschlossenes System bestehend aus Dispersionsmittel und Speichermedium erhalten wird und keine Trennung dieser beiden -Medien bei irgendwelchen Betriebszuständen notwendig ist.Another advantage is seen in the fact that it is a closed system consisting of dispersant and storage medium and no separation of these two media is necessary in any operating condition.

Dadurch und durch den Wegfall von mechanischen Durchmischungs- oder Pumpeinrichtungen ist der aufgezeigte Energiespeicher praktisch wartungsfrei.This and the elimination of mechanical mixing or The energy storage device shown is practically maintenance-free.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The subclaims have advantageous developments of the invention Go to content.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.Further details, features and advantages of the invention result from the following description based on the drawing.

Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Energiespeichers mit integriertem Wärmetauscher, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Energiespeichers mit integriertem Wärmetauscher, Fig. 3 ein Fließschema und eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Wärmetauschers mit separatem Wärmetauscher in Verbindung mit einem Energieabsorber während der Speicherladung, Fig. 4 die dritte Ausführungsform gemaß Fig. 3 im Schalt zustand der Speicherentladung, Fig. 5 eine vierte Ausführungsform mit externem Wärmetauscher, Fig. 6 eine fünfte Ausrungsform mit einem integrierten und einem zusätzlichen externen Wärmetauscher.1 shows a schematic representation of a first embodiment an energy store with an integrated heat exchanger, FIG. 2 is a schematic Representation of a second embodiment of an energy store with an integrated Heat exchanger, FIG. 3 is a flow diagram and a schematic representation of a third Embodiment of a heat exchanger with a separate heat exchanger in connection with an energy absorber during storage charging, FIG. 4 shows the third embodiment according to Fig. 3 in the switching state of the storage discharge, Fig. 5 shows a fourth embodiment with external heat exchanger, Fig. 6 shows a fifth Ausrungsform with an integrated and an additional external heat exchanger.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines Energiespeichers 1 dargestellt, bei dem in einen zweischaligen Behälter 2, besehcna aus einem inneren Behälter 3 und einem äußeren Behälter 4, ein Speichermedium 5 eingebracht ist. Das Speichermedium 5 ist ein chemisch reagierendes Speichermedium oder Speichermedium mit Phasenwechsel, beispielsweise ein Salzhydrat oder reziprokes Salzpaar. Da, wie bereits ausgeführt, bei reziproken Salzpaaren hohe Energiespeicherdichten erzielbar sind, wird vorzugsweise eine Energiespeicherfüllung mit reziproken Salzpaaren vorgeschlagen. Für eine exergetische Speicherung (Hochtemperaturspeicherung) eignet sich beispielsweise das Salzpaar 2 KNO2 + Ba(OH)2 .8 B20 für eine anergetische Speicherung (Niedertemperaturspeicherung) kann das reziproke Salzpaar 2 LiNO3. 3 H20 + (NH4)2 504 verwendet werden. Prinzipiell kann jedoch jedes Speichermedium, das zur Speicherung von latenten Wärmen bei einer bestimmten Reaktionstemperat:ur geeignet ist, eingesetzt werden.1 shows a first embodiment of an energy store 1 shown in which in a two-shell container 2, besehcna from an inner Container 3 and an outer container 4, a storage medium 5 is introduced. That Storage medium 5 is a chemically reacting storage medium or storage medium with phase change, for example a salt hydrate or a reciprocal salt pair. There how already stated, high energy storage densities can be achieved with reciprocal salt pairs are, an energy storage filling with reciprocal salt pairs is preferably proposed. For example, exergetic storage (high temperature storage) is suitable the salt pair 2 KNO2 + Ba (OH) 2 .8 B20 for an energetic storage (low temperature storage) can the reciprocal salt pair 2 LiNO3. 3 H20 + (NH4) 2 504 can be used. In principle however, any storage medium can be used to store latent heat in a certain reaction temperature: ur is suitable to be used.

Das Speichermedium 5 ist im inneren geschlossenen Behälter 3 bis zu einem Niveau 6 eingefüllt. Im Zwischenbereich 7, zwischen dem inneren und äußeren Behälter 3, 4, strömt ein Wärmeträgermittel 8, das in einem Anlagenkreislauf, beispielsweise einer Heizungsanlage eines Wohnhauses, zirkuliert. Der Anlagenkreislauf ist über einen oberen Anschluß 9 und einen unteren Anschluß 10 am äußeren Behälter 4 geschlossen.The storage medium 5 is in the inner closed container 3 up to a level 6 filled. In the intermediate area 7, between the inner and outer Container 3, 4, a heat transfer medium 8 flows in a system circuit, for example a heating system in a residential building. The system cycle is over an upper connection 9 and a lower connection 10 on the outer container 4 are closed.

Im Zwischenbereich 7 ist eine Rohrschlange 11 angeordnet, die sich in vier Windungsebenen von oben nach unten erstreckt und die in Verbindung mit dem vorbeiströmenden Wärmeträgermittel einen Wärmetauscher 12 bildet. Vom unteren Ende der Rohrschlange 11 ausgehend ragt ein Standrohr 13 von unten her dicht in den inneren Behälter so weit, daß eine obere Öffnung 14 über dem Niveau 6 des Speichermediums 5 zu liegen kommt. Vom oberen Ende der Rohrschlange 11 ausgehend sind dicht zwei Tauchrohre 15, 16 von oben her in den inneren Behälter 3 und das Speichermedium 5 bis nahezu an den Boden 17 des inneren Behälters 3 geführt. An unteren Öffnungen 18, 19 der Tauchrohre 15, 16 sind federbelastete Rückschlagventile 20, 21 eingesetzt.In the intermediate area 7 a pipe coil 11 is arranged, which extends in four winding planes from top to bottom and in connection with the The heat transfer medium flowing past forms a heat exchanger 12. From the bottom starting from the coil 11, a standpipe 13 protrudes tightly from below into the inner one Container so far that an upper opening 14 above the level 6 of the storage medium 5 comes to rest. From the top of the Coiled pipe 11 starting are tight two dip tubes 15, 16 from above into the inner container 3 and the Storage medium 5 is guided almost to the bottom 17 of the inner container 3. At lower openings 18, 19 of the dip tubes 15, 16 are spring-loaded check valves 20, 21 inserted.

Die Rohrschlange 11, das Standrohr 13, das Speichermedium 5 und die Tauchrohre 15, 16 sind von einem Dispersionsmittel 22 durchströmt, das teils als Dampf, teils als Kondensat auftritt. Das Dispersionsmittel 22 ist ein Wärmeträgermittel, das eine Verdampfungstemperatur haben muß, die kleiner oder maximal gleich der Reaktionstemperatur des Speichermittels 5 ist. Vorzugsweise wird auch bei den kleineren Verdampfungstemperaturen ein Bereich in der Nähe der Reaktionstemperatur angestrebt. Da die Verdampfungstemperatur druckabhängig ist, kann bei bestimmten Kombinationen von Dispersionsmitteln und Salzpaaren die vorgenannte Forderung durch eine Ä:nderung des Drucks (z. B.The coil 11, the standpipe 13, the storage medium 5 and the Dip pipes 15, 16 are flowed through by a dispersant 22, which is partly as Steam occurs partly as condensate. The dispersion medium 22 is a heat transfer medium, which must have an evaporation temperature which is less than or at most equal to the reaction temperature of the storage means 5 is. It is also preferred at the lower evaporation temperatures a range close to the reaction temperature is aimed for. As the evaporation temperature is pressure-dependent, can with certain combinations of dispersants and Salt pairs meet the aforementioned requirement by changing the pressure (e.g.

Uberdruckbetrieb) erreicht werden. Das Dispersionsmittel 22 darf zudem nicht mit dem Speichermedium chemisch reagieren, sich in irgendeiner Art anlagern oder sonstwelehe Veränderungen durch die Anwesenheit des Speichermediums 5, der Rohrleitungswandungen oder Behälterwandungen erfahren. Es sind daher inerte Stoffe als Dispersionsmittel zu bevorzugen, beispielsweise Freoner"die eine hohe Hydrolisebeständigkeit aufweisen sollen.Overpressure operation) can be achieved. The dispersant 22 may also do not react chemically with the storage medium, accumulate in any way or other changes due to the presence of the storage medium 5, the Experience pipeline walls or container walls. They are therefore inert substances to be preferred as a dispersant, for example Freoner "which has a high resistance to hydrolysis should have.

Da die meisten bekannten Salzhydrate und reziproken Salzpaare chemisch aggressiv sind, wird als Werkstoff für die Teile, die mit dem Speichermedium, jedoch auch mit dem Dispersionsmittel Berühung haben, die Verwen-Ladung von Kunststoff empfohlen. Der Behälter 2 kann zudem von einer nicht dargestellten Wärmedämmschicht umgeben sein.As most known salt hydrates and reciprocal salt pairs are chemical Aggressive is used as the material for the parts that come with the storage medium, however also have contact with the dispersant, the use of plastic recommended. The container 2 can also have a thermal insulation layer (not shown) be surrounded.

Der Energie speicher 1 nach Fig. 1 hat folgende Funktion: Ladung des Energiespeichers 1: Für die Ladung des Energiespeichers 1 wird ein Wärmeträger benötigt, der in seiner Temperatur über der Reaktionstemperatur des Speichermediums 5 liegt, damit die Speicherung latenter Wärme bei hoher Energiedichte ausnützbar wird. Es könnte dazu beispielsweise am oberen Anschluß 9 ein Wärmeträgermittel aus einem Energieabsorber, beispielsweise einem Sonnenkollektor, einströmen. Bei noch sehr kaltem Energiespeicher wird sich das Wärmeträgermittel an der Wandung des inneren Behälters und der Rohrschlange 11 abkühlen, damit Wärmeenergie an das Dispersionsmittel-Kondensat und das Speichermedium abgeben und kälter am unteren Anschluß 10 abfließen. Dadurch wird sich das Speichermedium 5 bis auf die Reaktionstemperatur (z. B. 350 C) erwärmen.The energy storage device 1 according to Fig. 1 has the following function: charge of the energy store 1: A heat transfer medium is used to charge the energy store 1 required, the temperature of which is above the reaction temperature of the storage medium 5, so that the storage of latent heat can be used with a high energy density will. For this purpose, for example, a heat transfer medium could be made at the upper connection 9 an energy absorber, for example a solar collector. At still very cold energy storage, the heat transfer medium on the wall of the inner Cool the container and the coil 11, so that heat energy to the dispersant condensate and release the storage medium and flow off colder at the lower connection 10. Through this the storage medium 5 will heat up to the reaction temperature (z. B. 350 C).

Da das Dispersionsmittel 22 bei der Reaktionstemperatur bereits verdampft, stellt sich der nachfolgend beschriebene Kreislauf ein: In der Nähe des oberen Anschlusses 9, wo das warme Wärmeträgermittel einläuft, verdampft bereits das Dispersionsmittel 22. Durch den hohen Dampfdruck wird das Dispersionsmittel 22 unten aus den Tauchrohren 15, 16 herausgedrückt und durchspült das Speichermedium 5. In der Nähe des gegenüber dem Anschluß 9 kälteren Anschlusses 10 kann dagegen das Dispersionsmittel noch kondensiert sein, so daß hier ein wesentlich geringerer Druck herrscht. Dadurch wird das Dispersionsmittel durch das Standrohr 13 gedrückt und an die Stelle geringeren Drucks geführt. Es bildet sich somit aufgrund des Dampfdrucks ein Kreislauf des Dispersionsmittels aus, der die Energie zu seiner Aufrechterhaltung dem Wärmeträgermittel entnimmt. Wie sich der geschilderte Kreislauf ausbildet, insbesondere mit welcher Zirkulationsgeschwindigkeit, hängt von der Dimensionierung der Durchströmquerschnitte, dem Strömungsquerschnitt in dem gewählten Speichermedium, den Temperaturbedingungen' der Lage der Anschlüsse und der Größe des Speichervolumens ab. Der Anlauf des Kreislaufs kann bei kondensiertem Dispersionsmittel durch Konvektion erfolgen und ggfs. durch eine Hilfspumpe unterstützt werden.Since the dispersant 22 already evaporates at the reaction temperature, the cycle described below occurs: Near the upper connection 9, where the warm heat transfer medium enters, the dispersant is already evaporating 22. The high vapor pressure causes the dispersant 22 to escape from the bottom of the dip tubes 15, 16 pushed out and flushed the storage medium 5. Near the opposite the connection 9, the colder connection 10, on the other hand, the dispersant can still condense so that there is much less pressure here. This becomes the dispersant pushed through the standpipe 13 and led to the point of lower pressure. It A circulation of the dispersant is thus formed due to the vapor pressure from, which takes the energy to maintain it from the heat transfer medium. How the described cycle develops, in particular with what circulation speed, depends on the dimensioning of the flow cross-section, the flow cross-section in the selected storage medium, the temperature conditions' the location of the connections and the size of the storage volume. The start of the circuit can occur with condensed Dispersion medium is carried out by convection and, if necessary, supported by an auxiliary pump will.

Eine als Expansionsventil wirkende Einschnürung in den durchströmten Querschnitten kann eine Verbesserung des Kreislaufverhaltens erbringen, wenn die für den Anlauf und das Aufrechterhalten des Dispersionsmittelkreislaufs erforderliche Druckdifferenz zwischen wärmeren und kälteren Stellen nicht ausreicht, bzw. der Strömungswiderstand im Speichermedium nicht die erforderliche Druckdifferenz erbringt Das im Ladekreislauf durch das Speichermedium 5 strömende Dispersionsmittel 22 wird ein verbesserter Wärmetransport vom Wärmeträgermittel 8 über den Wärmetauscher 12 rohr schlange 11) zum Speichermedium 5 bewirkt. Da aber insbesondere bei eine Langzeitspeicherung für die Speicherladung in der Regel ein langer Zeitraum zur Verfügung steht, kann bei der Speicherladung der durch den Dispersionsmittelkreislauf hervorgerufene Durchmischungprozeß und der direkte Austausch mit dem Speichermittel möglicherweise nicht eine so hohe Bedeutung haben, so daß auch dann, wenn durch ungünstige Dimensionierung ein Kreislauf nicht in Gang kommt, der Speicher in gewünschter Weise durch einen uebergang vom Wärmeträgermittel 8 zum Speichermedium 5 geladen wird. Anders verhält es sich allerdings bei der Entladung des Energiespeichers 1, bei der ein Dispersionsmittelkreislauf el:,ne ganz erhebliche Verbesserung be"irkt Entladung des Energiespeichers 10 Der Energiespeicher 1 soll nun weitgehend geladen sein. Beispielsweise sollen sich bei einer Füllung mit reziproken Salzpaaren die Verbindung der Salzpaare (in einem reversiblen Prozeß) bei der Reaktionstemperatur weitgehend geändert haben.A constriction in the flow that acts as an expansion valve Cross-sections can improve circulatory behavior if the required for starting up and maintaining the dispersant circuit Pressure difference between warmer and colder places is not sufficient or the Flow resistance in the storage medium does not produce the required pressure difference The dispersant 22 flowing through the storage medium 5 in the charging circuit becomes an improved heat transport from the heat transfer medium 8 via the heat exchanger 12 pipe snake 11) to the storage medium 5 causes. But especially with long-term storage there is usually a long period of time available for storage tank charging the intermixing process caused by the dispersant circuit during storage charging and the direct exchange with the storage means may not be so high Have meaning, so that even if a cycle is caused by unfavorable dimensions does not get going, the memory in the desired way by a transition from Heat transfer medium 8 is loaded to the storage medium 5. The situation is different, however during the discharge of the energy store 1, in which a dispersant circuit el:, ne very considerable improvement causes discharge of the energy store 10 Der Energy store 1 should now be largely charged. For example, if a filling with reciprocal salt pairs the connection of the salt pairs (in a reversible Process) have largely changed at the reaction temperature.

Der Anschluß 10 könnte mit dem Rücklauf einer BodenheizungSanlage verbunden sein und mit Wasser von ca. 200 C beaufschlagt sein. Dadurch würde sich der untere Bereich der Rohrschlange 11 abkühlen und das Dispersionsmittel dort als Kondensat auftreten. Im oberen Bereich der Rohr- schlange 11 wäre dagegen die Temperatur höher, so daß hier das Dispersionsmittel verdampfen kann und in diesem Bereich einen Druck entsprechend dem Dampfdruck erzeugt.The connection 10 could be connected to the return of a floor heating system connected and exposed to water of approx. 200 C. This would turn out to be the lower region of the coil 11 to cool and the dispersant there as Condensate occur. In the upper area of the pipe queue 11 would be on the other hand, the temperature is higher so that the dispersant can evaporate here and generates a pressure in this area corresponding to the steam pressure.

Dadurch wird wiederum ein Dispersionsmittelkreislauf in Gang gesetzt, in der Art, daß aus den Tauchrohren 15, 16 Dispersionsmittel (teilweise bereits vorgewärmt und verdampft) austritt. Beim Durchströmen des auf seiner Reaktionstemperatur liegenden Speichermediums 5 verdampft das Dispersionsmittel vollends und tritt dabei in sehr feiner Verteilung in kleinen Dampfblasen auf. Die aufsteigenden Dampfblasen bedingen eine gute Durchmischung des Speichermediums und einen guten Wärmeaustausch. Durch den Dispersionsmittelkreislauf wird ein Energietransport zum Wärmetauscher 12 (Rohrschlange 11) durchgeführt.This in turn sets a dispersant cycle in motion, in such a way that dispersants (partly already preheated and evaporated). When flowing through the on its reaction temperature lying storage medium 5, the dispersion medium evaporates completely and occurs in very fine distribution in small vapor bubbles. The rising steam bubbles require good mixing of the storage medium and good heat exchange. Energy is transported to the heat exchanger through the dispersant circuit 12 (pipe coil 11) carried out.

Durch diesen direkten Wärmetausch kann der Energiespeicher 1 platzsparend gebaut werden und die für die Durchmischung des Speichermediums 5 erforderliche Bewegungsenergie wird direkt dem Speicherpotential entnommen. Der Wärmeaustausch zwischen dem Dispersionsmittel 22 und dem Wärmeträgermittel 8 findet dabei außerhalb des eigentlichen Speicherkerns statt.This direct heat exchange enables the energy store 1 to save space are built and the necessary for the mixing of the storage medium 5 Kinetic energy is taken directly from the storage potential. The heat exchange between the dispersion medium 22 and the heat transfer medium 8 takes place outside the actual memory core instead.

Der Energiespeicher 1 ist nur prinzipiell dargestellt und könnte beispielsweise auch eine andere Anordnung, insbesondere größere Zahlen von Tauchrohren 15, IG oder Standrohren 13 aufweisen. Auch die Wärmetauscheinrichtung 12 zwischen dem Dispersionsmittel 22 und dem Wärmeträgermittel 8 könnte entsprechend anderer bekannter Wärmetauscherkonstruktionen ausgeführt sein. Weiter könnten mehrere WärmeträgermittelkreisläuSe, beispielsweise ein Be-und Entladekreislauf, an den Energiespeicher 1 angeschlossen sein.The energy store 1 is only shown in principle and could, for example also a different arrangement, in particular larger numbers of dip tubes 15, IG or Have standpipes 13. Also the heat exchange device 12 between the dispersion medium 22 and the heat transfer means 8 could correspond to other known heat exchanger constructions be executed. Furthermore, several heat transfer medium circuits, for example a charging and discharging circuit can be connected to the energy store 1.

Die in Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsform eines Energiespeichers 23 besteht ebenfalls aus einem inneren und äußeren Behälter 24, 25, in deren Zwischenbereich 26 eine Rohrschlange 27 eingebracht ist. Die Rohrschlange 27 ist jedoch hier mit einem oberen Anchluß 28 und einem unteren Anschluß 29 am äußeren Behälter 25 verbunden und von einem Wärmeträgermittel 30 einer Versorgungsanlage, beispielsweise einer Heizungsanlage, durchströmt. Im inneren Behälter 24 ist auch hier bis zu einem Niveau 31 ein Speichermedium 32 eingefüllt. Über ein Ruckschlagventil 33 hat ein Standrohr 34 im inneren Behälter 24 Verbindung mit dem Zwischenbereich 27. Die obere Öffnung des Standrohres 34 ist mit zwei von oben her in das Speichermedium 32 ragenden Tauchrohren 35 und 36 verbunden. Der, Deckel des inneren Behälters ist mit Durchströmöffnungen 37, 38 zum Zwischenbereich 26 versehen.The second embodiment of an energy store shown in FIG. 2 23 also consists of an inner and outer container 24, 25, in their intermediate area 26 a pipe coil 27 is introduced. The pipe coil 27 is but here with an upper connection 28 and a lower connection 29 on the outside Container 25 connected and by a heat transfer medium 30 of a supply system, for example a heating system. In the inner container 24 is also Here a storage medium 32 is filled up to a level 31. Via a check valve 33 has a standpipe 34 in the inner container 24 in connection with the intermediate area 27. The upper opening of the standpipe 34 is two from above into the storage medium 32 protruding dip tubes 35 and 36 connected. The, lid of the inner container is provided with throughflow openings 37, 38 to the intermediate area 26.

Der Zwischenbereich 26, das Standrohr 34, die Tauchrohre 35, 36 und die Durchströmöffnungen 37, 38 sind von einem Diepersionsmittel 39 durchströmt, das teilweise dampfförmig oder als Kondensat auftritt.The intermediate area 26, the standpipe 34, the dip tubes 35, 36 and the throughflow openings 37, 38 are flowed through by a dispersion medium 39, which occurs partly in vapor form or as condensate.

Die zur ersten Ausführungsform getroffenen Feststellungen zur Wahl des Speichermediums, des Dispersionsmittels, des Werkstoffs, der Druckverhältnisse und der Art der Wärmetauscher sind auch hier und entsprechend bei den weiteren Ausführungsbeispielen relevant.The findings made for the first embodiment to choose from the storage medium, the dispersion medium, the material, the pressure conditions and the type of heat exchanger are also here and correspondingly in the further exemplary embodiments relevant.

Der Energiespeicher 23 hat folgende Funktion: lich wie bei der ersten Ausführungsform tritt auch her ein Dispersionsmittelkreislauf auf. Für die Entladung des Energiespeichers 23 soll ein Wärmeträgermittel 30, beispielsweise aus einem Heizungsrücklauf, unterhalb der Verdampfungstemperatur des Dispersionsmitteis 39 am unteren Anschluß 29 zugeführt werden0 Dadurch ist in diesem Bereich das Dispersionsmittel flüssig, wie es in der Fig.2 angedeutet ist. Beim Durchströmen der Rohrschlange 27 erwärmt sich das Wärmeträgermittel 30 auf seinen Weg zum Auslaßanschluß 28. Dadurch kommt es über die Verdampfungstemperatur des Dispersionsmittels, so daß in der Nähe des Anschlusses 28 das Dispersionsmittel verdampft ist. Durch den hier vorherrschenden Dampfdruck wird ein Druck auf das flüssige Dispersionsmittel 39 ausgeübt, das im Stand- rohr 34 aufsteigt und durch die Tauchrohre 35, 36 im Speichermedium 32 austritt. Im Speichermedium 32 wird das Dispersionsmittel 39 erwärmt und verdampft. Die aufsteigenden kleinen Dampfblasen treten aus dem Speichermedium aus und durch die Durchströmöffnungen 37, 38 in den Zwischenbereich 26. Damit ist der Dispersionsmittelkreislauf geschlossen. Die zum ersten Ausführungsbeispiel gemachten Bemerkungen zur Ingangsetzung des Kreislaufs sind auch hier zu beachten. Ein entsprechender Kreislauf läßt sich auch bei der Beladung des Energie-Speichers 23 erzeugen und. aufrechterhalten. Für den Energietransport wesentlich ist auch hier, daß im Dispersionsmittel 39 vom Speichermedium 32 Wärme aufgenommen wird, die in Form von latenter Verdampfungswärme im Dispersionsmittel transportiert und die bei der Kondensation im Zwischenbereich 26 (in Fig. 2 durch Tröpfchenbildung angedeutet) wieder frei wird. Dadurch können bei einem relativ geringen Massenfluß an Dispersionsmittel große Energiemengen im Bereich der Reaktionstemperatur auf- und von dem Speichermedium,übertragen werden.The energy store 23 has the following function: Lich as in the first Embodiment there is also a dispersant circuit. For discharge of the energy store 23 is to be a heat transfer medium 30, for example from a Heating return, below the evaporation temperature of the dispersion medium 39 at the lower connection 29 0 This means that the dispersant is in this area liquid, as indicated in Figure 2. When flowing through the pipe coil 27, the heat transfer medium 30 is heated on its way to the outlet connection 28. As a result it comes above the evaporation temperature of the dispersant, so that close of the connection 28, the dispersant has evaporated. By the prevailing here Vapor pressure is a pressure exerted on the liquid dispersant 39, which is in the Was standing- tube 34 rises and through the dip tubes 35, 36 in the storage medium 32 exits. The dispersion medium 39 is heated and evaporated in the storage medium 32. The rising small vapor bubbles emerge from and through the storage medium the throughflow openings 37, 38 in the intermediate region 26. This is the dispersant circuit closed. The remarks made in relation to the first exemplary embodiment for starting up of the cycle must also be observed here. A corresponding cycle can be also generate when loading the energy store 23 and. maintain. For The energy transport is essential here, too, that in the dispersion medium 39 from the storage medium 32 Heat is absorbed in the form of latent heat of vaporization in the dispersant transported and the condensation in the intermediate area 26 (in Fig. 2 by Droplet formation indicated) becomes free again. This allows for a relative low mass flow of dispersant, large amounts of energy in the range of the reaction temperature to and from the storage medium.

Exergetisch gesehen ist-dieser Prozeß günstiger als ein üblicher Wärmetauscher, da bis zur Reaktionstemperatur der Prozeß stabil bleibt und das Angebot eines Energieabsorbers, z. B. eines Solarkollektor, bis zur Reaktionstemperatur voll angenommen wird. Das gleiche gilt für die Entladung, da das Speichermedium 32 das Dispersionsmittel 39 bis zum Erlahmen der Reaktion im Speichermedium 32 ausdampft. Die beschriebenen Nachteile anderer Methoden entfallen für beide Methoden.From an exergetic point of view, this process is cheaper than a conventional heat exchanger, since the process remains stable up to the reaction temperature and an energy absorber is available, z. B. a solar collector, is fully accepted up to the reaction temperature. That the same applies to the discharge, since the storage medium 32 is the dispersion medium 39 evaporates until the reaction in the storage medium 32 subsides. The described There are no disadvantages of other methods for either method.

Zur Lelstungsregelung könnten in die verschiedenen Kreisläufe zusätzlich zu Rückschlagventilen auch Regel-und Steuerungsventile eingebaut sein. Weiter könnte in allen Ausiührungsformen eine Abpumpeinrichtung für das Dispersionsmittel für den ruhenden Zustand des geladenen Speichers vorgesehen sein. Dadurch könnte der Druck im Speicherbehälter reduziert werden.The various circuits could also be used to regulate the performance Regulating and control valves can also be installed in addition to check valves. Could continue in all Ausiührungsformen a pumping device for the dispersant for the dormant state of the loaded memory can be provided. This could make the Pressure in the storage tank can be reduced.

In Fig. 3 und 4 ist eine vierte Ausführungsform eines Energiespeichers dargestellt, bei dem der Wärmetauscher 41 zwischen einem Dispersiosmittel 42 und einem Wärmeträgermittel 43 nicht unmittelbar tm Energiespeicher 40 angebracht ist. In einen Behälter 44 ist ein Speichermedium 45 eingefüllt. Das Speichermedium wird vom Diepersionsmittel 42 durchströmt und in einem Kreislauf der Reihe nach durch eine obere Leitung 46 ein Dreiwegeventil 47, ein Expansionsventil 48, einen Energieabsorber 49, ein weiteres Dreiwegeventil 50, einen Kompressor 51 und zwei weitere Dreiwegeventile 52, 53 zum Energiespeicher 40 geführt. An die beiden Dreiwegeventile 52, 53 ist der Wärmetauscher 41 angeschlossen, an dem der Wärmeträgermittelkreislauf 43 angedeutet ist Anhand der Fig. 3 soll bei der entsprechenden Stellung der Magnetventile 47, 50, 52, 53 die Ladung des Energiespeichers 40 gezeigt werden. Vom Energiespeicher kommend strömt flüssiges Dispersionsmittel in der Leitung 46 zum Expansionsventil 48. Nach dem Expansionsventil 48 entspannt sich das Dispersionsmittel und nimmt aus dem nachgeschalteten Energieabsorber 49 Energie auf. Der Energieabsorber 49 könnte beispielsweise ein Solarkollektor oder ein anergetischer wärmespeicher sein. Im nachfolgenden Kompressor 51 wird das Dispersionsmittel 42 komprimiert und als heißes Gas dem Energiespeicher 40 zugeführt. Hier strömt es durch das Speichermedium und gibt dabei Energie ab, die in Form von latenter Wärme im Speichermedium 45 gespeichert wird. Der Dispersionsmittelkreislauf wird hier durch den Kompressor 51 eingeleitet und aufrechterhalten.In Fig. 3 and 4 is a fourth embodiment of an energy store shown, in which the heat exchanger 41 between a dispersing agent 42 and a heat transfer means 43 is not attached directly to the energy store 40. A storage medium 45 is filled into a container 44. The storage medium is from the dispersion medium 42 flows through and in a cycle through one after the other an upper line 46, a three-way valve 47, an expansion valve 48, an energy absorber 49, another three-way valve 50, a compressor 51 and two further three-way valves 52, 53 led to the energy store 40. Is on the two three-way valves 52, 53 the heat exchanger 41 is connected to which the heat transfer medium circuit 43 is indicated With the aid of FIG. 3, in the corresponding position of the solenoid valves 47, 50, 52, 53 the charge of the energy store 40 can be shown. From energy storage incoming liquid dispersant flows in line 46 to the expansion valve 48. After the expansion valve 48, the dispersant relaxes and increases from the downstream energy absorber 49 energy. The energy absorber 49 could for example be a solar collector or an energetic heat storage. In the following compressor 51, the dispersion medium 42 is compressed and as hot gas supplied to the energy store 40. Here it flows through the storage medium and in the process emits energy that is stored in the storage medium 45 in the form of latent heat will. The dispersion medium circuit is introduced here by the compressor 51 and sustained.

Anhand der Fig. 4 soll nun der Entladevorgang beschrieben werden. Die Dreiwegeventile 4?, 50 sind dabei so geschaltet, daß das Expansionsventil 48 und der Energieabsorber 49 abgetrennt sind und eine direkte Verbindung zwischen den Ventilen 47, 50 besteht. Weiter sind die Dreiwege- ventile 52, 53 so geschaltet, daß das Dispersionsmittel 42 durch den Wärmetauscher 41 geführt wird. Der gompressor 51 saugt aus dem Energiespeicher 40 über die Leitung 46 warmen Dispersionsmitteldampf an. Nach dem Kompressor, der hier im wesentlichen als Pumpe wirkt, tritt das Dispersionsmittel entweder flüssig oder als Heißgas, je nach Auslegung des Kreislaufs1 durch den Wärmetauscher 41 und gibt dort Wärme, zum Teil durch seine Abkühlung, zum Teil bei der Kondensation als Verdampfungswärme, an das Wärmeträgermittel 43 ab. Beim Eintritt des Dispersionsmittels 42 in das Speichermedium 45 soll das Dispersionsmittel wieder flüssig sein, damit im Speichermedium 45 der Verdampfungsvorgang des Dispersionsmittels 42 gewährleistet ist und dadurch ein Wärmetransport im Dispersionsmittel über die Verdampfungswärme erfolgt. Um die entsprechenden physikalischen Bedingungen für die Verflüssigung des Dispersionsmittels zu erhalten, kann es notwendig werden, nach dem Wärmetauscher 41 noch ein Expansionsventil (in Fig. 4 mit Bezugszeichen 54 eingezeichnet) vorzusehen.The unloading process will now be described with reference to FIG. The three-way valves 4 ?, 50 are connected in such a way that the expansion valve 48 and the energy absorber 49 are separated and have a direct connection between the valves 47, 50 consists. Next are the three-way valves 52, 53 switched so that the dispersion medium 42 is passed through the heat exchanger 41 will. The compressor 51 sucks warm from the energy store 40 via the line 46 Dispersant vapor on. After the compressor, here essentially as a pump acts, the dispersant occurs either as a liquid or as a hot gas, depending on the design of the circuit 1 through the heat exchanger 41 and gives heat there, partly through his Cooling, partly in the case of condensation as heat of vaporization, to the heat transfer medium 43 from. When the dispersant 42 enters the storage medium 45, this should The dispersion medium must be liquid again, so that the evaporation process in the storage medium 45 of the dispersant 42 is ensured and thereby a heat transport in the dispersant takes place via the heat of evaporation. To the appropriate physical conditions for the liquefaction of the dispersant, it may be necessary to after the heat exchanger 41, there is also an expansion valve (in FIG. 4 with reference number 54) to be provided.

Der Kreislauf des Dispersionsmittels 42 wird auch hier vom Kompressor 51 aufrechterhalten. Wesentlich dabei ist, daß, ähnlich wie bei den Hilfspumpeinrichtungen der ersten beiden Ausführungsformen, nur das inerte Dispersionsmittel 42 umgepumpt werden muß und nicht das meist aggressive Speichermedium. Auch hier könnten Druckminderer zur Konstanthaltung des Druckes und Regel- oder Steuerventile zur Leistungsregelung eingesetzt sein.The circuit of the dispersant 42 is also here from the compressor 51 upheld. It is essential that, similar to the auxiliary pumping devices of the first two embodiments, only the inert dispersant 42 is pumped around must be and not the usually aggressive storage medium. Pressure reducers could also be used here to keep the pressure constant and regulating or control valves for power control be used.

Eine wesentliche Verbesserung und Ausgestaltung dieser Ausführung wird darin gesehen, daß die Be- bzw. Entladung eines Energiespeichers in direkter Kopplung mit einer Kompressionsmaschine erfolgt, die vom Dispersionsmittel durchströmt wird, wobei das Speichermedium als Kondensator bzw. als Verdampfer dient. Bei dieser wärmepumpenanordnung entfällt ein sonst erforderlicher Wärmetauscher zwischen Wärmepumpenkrels und Speicherkreis.A significant improvement and design of this design is seen in the fact that the loading or unloading of an energy store in direct It is coupled to a compression machine through which the dispersion medium flows with the storage medium serving as a condenser or as an evaporator. At this heat pump arrangement eliminates the need for a heat exchanger between heat pump circuits and storage circuit.

Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform eines Energiespeichers, die ähnlich der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform aufgebaut ist. Der Wärmetauscher zwischen dem Dispersionsmittel und dem Wärmeträgermittel ist hier jedoch nicht in einem doppelwandigen Behälter untergebracht sondern liegt extern und ist über Leitungen angeschlossen. In einen Behälter 55 ist ein Speichermedium 56 eingebracht, das von einem Dispersionsinittel 57 durchströmt wird. Das Dispersionsmittel 57 durchläuft einen Kreislauf aus dem Behälter 55 durch eine Leitung 58 zu einem nicht mit dem Behälter 55 verbundenen externen Wärmetauscher 59, an den ein Wärmeträgermittel-Kreislauf 60 angeschlossen ist. Vom Wärmetauscher 59 ist das Dispersionsmittel 57 in einer weiteren Leitung 61 wieder zurück zum Behälter 55 geführt und strömt von zog unten her in einem Standrohr 62 das sich in zwei Tauchrohre 63, 64 verzweigt in das Speichermedium 56.Fig. 5 shows a fourth embodiment of an energy store, the is constructed similarly to the second embodiment shown in FIG. The heat exchanger between the dispersion medium and the heat transfer medium is not in here housed in a double-walled container but is external and is via lines connected. In a container 55, a storage medium 56 is introduced, which is from a dispersing agent 57 is flowed through. The dispersant 57 passes through a circuit from the container 55 through a line 58 to a not with the Container 55 connected external heat exchanger 59, to which a heat transfer medium circuit 60 is connected. From the heat exchanger 59, the dispersion medium 57 is in one further line 61 led back to the container 55 and flows from pulled down forth in a standpipe 62 which branches into two immersion pipes 63, 64 into the storage medium 56.

Dieser Energiespeicher funktioniert ebenso wie der in Fig. 2 gezeigte Energiespeicher 23. Die dort gemachten Ausführungen zur Ausbildung eines Dispersionsmittelkreislaufs gelten auch hier. Es kann jedoch, wie hier gezeigt, vorteilhaft sein, externe, handelsübliche oder bereits vorhandene Wärmetauscher einzusetzen.This energy store functions in the same way as that shown in FIG. 2 Energy storage 23. The statements made there on the formation of a dispersion medium circuit also apply here. However, as shown here, it may be advantageous to use external, commercially available or to use existing heat exchangers.

In Fig. 6 ist ein Energiespeicher 65 dargestellt, der in seinem oberen Teil dem in Fig. 1 dargestellten Energiespeicher 1 entspricht. Der dort dargestellte Dispersionsmittelkreislauf in der Rohrschlange 11 ist jedoch hier in einer Leitung 66 nach außen zu einem weiteren Warmetauscher 67 geführt und von dort zurück zu einem Standrohr 68. Bei dieser fünften Ausführungsform eines Energie-Speichers 65 ist somit der Dispersionsmittelkreislauf durch zwei (oder mehrere) Wärmetauscher in Kaskadenschaltung geführt, wobei die zu den Wärmetauschern gehörenden Wärmeträgermittel-Kreisläufe unabhängig oder miteinander verbunden sein können. Eine ähnliche Easkaden- schaltung mit integrierten oder externen Wärmetauschern kann auch bei den vorgenannten Ausführungsformen vorgenommen werden.In Fig. 6, an energy store 65 is shown, which in its upper Part of the energy store 1 shown in Fig. 1 corresponds. The one shown there The dispersant circuit in the coil 11 is, however, in one line here 66 out to a further heat exchanger 67 and from there back to a standpipe 68. In this fifth embodiment of an energy store 65 is thus the dispersant circuit through two (or more) heat exchangers out in cascade connection, the heat transfer medium circuits belonging to the heat exchangers can be independent or connected to each other. A similar cascade circuit with integrated or external heat exchangers can also be used in the aforementioned embodiments be made.

Zusammenfassend wird festgestellt, daß bei einem Energie speicher zur Speicherung von latenter Wärme ein das Speichermedium durchströmendes Dispersionsmittel vorgesehen wird, das einen direkten Wärmetausch mit dem Speichermedium unter Aufnahme bzw. Abgabe latenter im Dispersionsmittel gespeicherter Wärme, eine gute Durchmischung des Speichermediums und zudem eine kompakte und platzsparende Bauweise eines Energiespeichers ermöglicht.In summary, it is stated that in an energy store a dispersion medium flowing through the storage medium to store latent heat is provided that a direct heat exchange with the storage medium under inclusion or release of latent heat stored in the dispersion medium, good mixing of the storage medium and also a compact and space-saving design of an energy storage device enables.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (14)

Patentansprüche 0 Energiespeicher zur Speicherung von latenter Wärme, bei dem in einem Behälter ein chemisch reagierendes Speichermedium oder ein Speichermedium mit Phasenwechsel einer bestimmten Reaktionstemperatur eingebracht ist, und das Speichermedium von einem Wärmeträgermittel beim Be- und Entladen des Speichermediums durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermittel ein Dispersionsmittel (22; 39; a2; 57) ist, in dem das Speichermedium (5; 32; 45; 56) verteilt ist, daß das Dispersionsmittel (22Bo 39; 42; 57) mit dem Speichermedium (5; 32; 45; 56) chemisch nicht reagiert, daß die Verdampfungstemperatur des Dispersionsmittels (22; 39; 42; 57) kleiner oder gleich der Reaktionstemperatur des Speichermediums (5; 32; 45; 56) ist, so daß wenigstens ein Teil des Wärmetransports mit dem Dispersionsmittel (22; 39; 42; 57) über darin latent gespeicherte Wärme erfolgt, und daß das Dispersionsmittel (22; 39; 42; 57) -einem Wärmetauscher (12; 27; 41; 59; 67) zugeftihrt wird. Claims 0 energy storage for storing latent heat, in which a chemically reacting storage medium or a storage medium is in a container is introduced with a phase change of a certain reaction temperature, and that Storage medium from a heat transfer medium when loading and unloading the storage medium is flowed through, characterized in that the heat transfer medium is a dispersion medium (22; 39; a2; 57) in which the storage medium (5; 32; 45; 56) is distributed that the dispersant (22Bo 39; 42; 57) with the storage medium (5; 32; 45; 56) chemically does not react that the evaporation temperature of the dispersant (22; 39; 42; 57) less than or equal to the reaction temperature of the storage medium (5; 32; 45; 56) is, so that at least part of the heat transfer with the dispersant (22; 39; 42; 57) takes place via heat latently stored therein, and that the dispersion medium (22; 39; 42; 57) -a heat exchanger (12; 27; 41; 59; 67) is supplied. 2. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2; 24, 25; 44; 55) zur Angleichung der Reaktionstemperatur und der Verdampfungstemperatur unter Druck betreibbar ist.2. Energy store according to claim 1, characterized in that the Container (2; 24, 25; 44; 55) for equalizing the reaction temperature and the evaporation temperature can be operated under pressure. 3. Energiespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmittel (22; 39; 42; 57) innerer oder äußerer Wärmeträger in einem Wärmetauscher (12; 27; 41; 59; 67) zwischen dem Dispersionsmittel (22; 39; 42; 57) und einem Wärmeträgermittel (8; 30; 43) einer Versorgungsanlage ist.3. Energy store according to claim 1 or 2, characterized in that that the dispersant (22; 39; 42; 57) internal or external heat transfer medium in one Heat exchanger (12; 27; 41; 59; 67) between the dispersion medium (22; 39; 42; 57) and a heat transfer medium (8; 30; 43) of a supply system. 4. Energiespeicher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) aus einem inneren1 mit Speichermedium (5) gefüllten Behälter (3) und einem äußeren mit einem Wärmeträgermittel (8) eines Anlagenkreislaufs gefüllten Behälter (4) besteht, und daß das Dispersionsmittel (22) in einem Rohrleitungssystem geführt ist, das aus mindestens einem oben offenen Standrohr (13) im inneren Behälter (3) besteht, dessen Eintrittsöffnung (14) über dem Niveau des Speichermediums (5) liegt, der untere Teil des Standrohrs (13) mit einer Rohrschlange (11) zwischen dem äußeren und inneren Behälter (3, 4) verbunds ist und die Rohrschlange (11) in mindestens einem Tauchrohr (15, 16) endet, das von oben her in das Speichermedium (5) in den inneren Behälter (3) ragt.4. Energy store according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the container (2) consists of an inner container filled with storage medium (5) (3) and an outer one filled with a heat transfer medium (8) of a system circuit Container (4) consists, and that the dispersant (22) in a pipeline system is performed, which consists of at least one open-topped standpipe (13) in the inner container (3), the inlet opening (14) of which is above the level of the storage medium (5) lies, the lower part of the standpipe (13) with a pipe coil (11) between the outer and inner container (3, 4) is connected and the coil (11) in at least one immersion tube (15, 16) ends which enters the storage medium from above (5) protrudes into the inner container (3). 5. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem inneren mit Speichermedium (32) gefüllte.g Behälter (24) besteht und einem äußeren Behälter (25) besteht, daß zwischen dem inneren und äußeren Behälter (24, 25) (Zwischenraum 26) eine von einem Wärmeträgermittel (30) eines Anlagenkreislaufs durchströmte Rohrleitungsschlange (27) angebracht ist, daß mindestens ein Standrohr (34) im Speichermedium (32) vorgesehen ist, das an der Unterseite Verbindung mit dem Zwischenraum (26) hat und an der Oberseite mit mindestens einem Tauchrohr (35; 36) verbunden ist, das von oben her in das Speichermedium (32) ragt, daß der innere Behalter (24) an seiner Oberseite über dem Niveau des Speichermediums (32) Bohrungen (37s 38) zum Zwischenraum (26) aufweist und daß sich im Zwischenraum (26) Dispersionsmittel (39) befindet.5. Energy store according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the container consists of an inner container (24) filled with storage medium (32) consists and an outer container (25) that between the inner and outer Container (24, 25) (space 26) one of a heat transfer medium (30) one System circuit through which there is a pipe coil (27) attached is that at least one standpipe (34) is provided in the storage medium (32) which at the bottom has connection with the intermediate space (26) and at the top is connected to at least one immersion tube (35; 36) which enters the storage medium from above (32) protrudes that the inner container (24) at its top above the level of the Storage medium (32) has bores (37s 38) to the space (26) and that dispersant (39) is located in the intermediate space (26). 6. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den vom Dispersionsmittel (229 39; 42; 57) durchströmten Leitungen oder Bohrungen Leistungsregulierventile und/oder Rückschlagventile (20, 21; 33) eingebaut sind.6. Energy store according to one of claims 1 to 5, characterized in that that in the lines or bores through which the dispersion medium (229 39; 42; 57) flows Capacity regulating valves and / or check valves (20, 21; 33) are installed. 7. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abpumpeinrichtung fiir Kondensat oder Dampf des Dispersionsmittels (229 39; 42; 57) vorgesehen ist.7. Energy store according to one of claims 1 to 6, characterized in that that a pumping device for condensate or vapor of the dispersant (229 39; 42; 57) is provided. 8. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7s dadurch gekennzeichnet daß eine Umpumpeinrichtung für das Dispersionsmittel (22, 39; 429 57) vorgesehen ist.8. Energy store according to one of claims 1 to 7s, characterized that a pumping device for the dispersion medium (22, 39; 429 57) is provided is. 9. Energiespeicher nach einem der Anspräche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium (5; 32; 45; 56) in einem an den Energiespeicher angeschlossenen Wärme-Kraft-Kreislauf als Kondensator bzw. Verdampfer eingesetzt ist, wobei die Teilung in inneren und äußeren Behälter entfällt.9. Energy storage device according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the storage medium (5; 32; 45; 56) in a connected to the energy store Heat and power cycle is used as a condenser or evaporator, the There is no division into inner and outer containers. 10. Energiespeicher nach Anspruch 9f dadurch gekennzeichnet, daß an den Energiespeicher (1; 23; 40; 65) zur Speicherladung ein Energieabsorber (49) anschließbar ist, daß zwischen dem Energie absorber (49) und dem Dispersionsmittelauslauf ein Expansionsventil (48) angeordnet ist und daß zwischen dem Energieabsorber (49) und dem Dispersionsmittelz;ulauf ein Kompressor (51) angeordnet ist.10. Energy store according to claim 9f, characterized in that on the energy store (1; 23; 40; 65) for storage charging an energy absorber (49) it can be connected that between the energy absorber (49) and the dispersant outlet a Expansion valve (48) is arranged and that between the energy absorber (49) and the dispersant is arranged on a compressor (51). 11. Energiespeicher nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, daß an den Energiespeicher (1; 23; 40; 65) zur Speicherentladung ein Kompressor (51) und diesem nachgeschaltet ein Wärmetauscher (41) zwischen dem Dispersionsmittel (42) und dem Wärmeträgermittel (43) eines Anlagenkreislaufs anschlieBbar ist.11. Energy store according to claim 9 or 10, characterized in that that to the energy store (1; 23; 40; 65) for storage discharge a compressor (51) and, downstream of this, a heat exchanger (41) between the dispersion medium (42) and the heat transfer medium (43) of a system circuit can be connected. 12. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (59, 67) getrennt und im Abstand vom Behälter (2; 24, 25; 44; 55) angeordnet ist.12. Energy store according to one of claims 1 to ii, characterized in that that the heat exchanger (59, 67) separated and at a distance from the container (2; 24, 25; 44; 55) is arranged. 13. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wärmetauscher (12; 27; 41; 59; 67) hintereinandergeschaltet sind.13. Energy store according to one of claims 1 to 12, characterized in that that several heat exchangers (12; 27; 41; 59; 67) are connected in series. 14. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in Modulbauweise eine Mehrzahl von gleichen oder unterschiedlichen Speichereinr heiten mit gleichen oder unterschiedlichen Speichermedien zusammengeschaltet ist.14. Energy store according to one of claims 1 to 13, characterized in that that in modular construction a plurality of the same or different storage units units with the same or different storage media is interconnected.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4100819A1 (en) * 1991-01-14 1992-07-16 Herrmann Gmbh & Co Kg Heat store tank system - has storage element with fusion and solidifying materials
WO2002012814A1 (en) * 2000-08-03 2002-02-14 Globe Thermal Energy Ag Latent heat storage device
DE102014226198A1 (en) * 2014-12-17 2016-06-23 Vaillant Gmbh Latent heat storage

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