DE3733768A1

DE3733768A1 - Phasenaenderndes thermische energie speicherndes material

Info

Publication number: DE3733768A1
Application number: DE19873733768
Authority: DE
Inventors: David Kinyoun Benson; Richard William Burrows
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1986-10-06
Filing date: 1987-10-06
Publication date: 1988-04-07
Also published as: FR2604718A1; US4702853A; FR2604718B1; IT8722157A0; GB2195648A; JP2581708B2; IT1222834B; JPS63101473A; CA1327697C; GB2195648B; GB8723145D0

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf thermische Energie speichermaterialien und insbesondere auf Phasenänderungsma terialien, die in der Lage sind, große Mengen an Energie pro Einheitsvolumen zu speichern. Die Erfindung bezieht sich speziell auf eine Phasenänderungszusammensetzung zur Spei cherung thermischer Energie, wobei diese Zusammensetzung die Eigenschaften hat, außerordentlich effizient bei der Verwen dung in verschiedenen thermischen Energiespeicherumgebungen zu sein und auch bei bestimmten medizinischen Anwendungs fällen.

Energiesysteme unter Verwendung von alternativen Brennstoff quellen wurden in den letzten Jahren intensiv untersucht. Als ein Teil dieser Untersuchungen wurden Forschungen hin sichtlich Verfahren und der Mechanismen unternommen, die dazu geeignet sind, thermische Energie erzeugt durch ver schiedene Energiequellen zu speichern. Besonders wurde die Speicherung thermischer Energie, erzeugt durch Solarenergie systeme untersucht und es wurde insbesondere die Erhöhung der Wirkungsgrade solcher thermischer Energiespeichermittel betrachtet.

Es wurde eine große Anzahl von flüssigen und festen Materia lien zur Speicherung thermischer Energie verwendet. Typi scherweise wurden Wasser, Glykol, Öl und dgl. als flüssiges Medium verwendet, um thermische Energie in bestimmten Solar energiesystemen zu übertragen und/oder zu speichern. Zudem wurden feste Materialien, wie beispielsweise Beton, Ziegeln und dgl., in passiven Solarsystemen zur Speicherung thermi scher Energie eingesetzt. Ein Beispiel dafür ist die soge nannte Trombe-Wand, wo der direkte Solarenergiegewinn auf einer Seite der Wand gespeichert wird und in die Wohnräume auf der entgegengesetzten Seite der Wand rückgestrahlt wird. Derartige Speichermedien sind jedoch hinsichtlich ihres Ein heitsvolumens, was die Speicherung thermischer Energie an langt, beschränkt und ferner ist ihre Speicherfähigkeit über längere Zeitperioden zum Zwecke der Lieferung der Ener gie mit einer gewissen Verzögerung ebenfalls beschränkt.

Während der Untersuchung von in Frage kommenden Materialien für die thermische Energiespeicherung wurde entdeckt, daß Phasenänderungsmaterialien sowohl Fest-Fest und auch Fest- Flüssigmaterialien in der Lage sind, Energie in außerordent lich großen Mengen pro Einheitsvolumen bei Temperaturen oberhalb ihrer Phasenänderungstemperatur zu speichern. Ent sprechende Anwendungsfälle solcher Phasenänderungsmateria lien hängen von der tatsächlichen Übergangstemperatur des speziellen Materials ab. Bei Gebäuden, die passive Solar energiesysteme verwenden, wird eine thermische Energiespei cherung benötigt, um die Überhitzung während der Tagesstun den zu vermeiden und um die Lieferung von Solarwärme während der Nacht zu verlängern. Traditionellerweise wurden massive Baumaterialien, wie beispielsweise Wände, luftgetrocknete Ziegeln oder Wasser in Speichertanks zur Speicherung der Solarwärme verwendet. Obwohl diese Verfahren effektiv sind und in vielen Gebäudeanwendungen erfolgreich benutzt wurden, so passen sie doch nicht gut zu dem wachsenden Trend von leichtgewichtigen fabrikmäßig hergestellten Häusern.

Bei der Energieeinsparung in kommerziellen Gebäuden bestehen Möglichkeiten für die Verwendung von thermischer Energie speicherung zur Verminderung der Spitzenkühlleistungsanfor derungen, um so die Kühleinrichtungsgröße und -kosten zu vermindern, und um auf diese Weise die Effizienz der Klima anlage zu verbessern. Thermische Energiespeichermaterialien können als eine Wärmefalle während des Tages verwenden, um die intern erzeugte Wärme zu absorbieren und so den Komfort beizubehalten. Nachts wird die gespeicherte Wärme dann ent nommen, und zwar durch Zwangsventilation oder durch die Verwendung von Kompressionskühlvorrichtungen, die bei der niedrigeren Umgebungsluftzurückweisungstemperatur und mit kostengünstigem Nachtstrom arbeiten. Die Phase ändernden thermische Energiespeichermaterialien wären für diese sowie verschiedene andere Zwecke außerordentlich brauchbar.

In verschiedenen Energiesystemanwendungsfällen wurden in der Vergangenheit bereits phasenändernde thermische Energiespei chermaterialien verwendet. Es wurden kristalline Polymere als Phasenänderungsmaterialien zur Wärmespeicherung benutzt, wies die in den folgenden US-Patenten beschrieben ist:
40 63 546, 41 49 016 und 41 76 655. Mischungen von nicht- hydrierten Materialien wurden ebenfalls als phasenändernde thermische Energiematerialien verwendet, wie dies in den US-Patenten 43 09 297 und 44 70 917 beschrieben ist. Darüber hinaus wurden als thermische Energiespeicherzusammensetzun gen auch kristalline Polymerzusammensetzungen verwendet und auch auf Halocarbon basierende Materialien, die in Kühlsy stemen üblich sind. Beispiele für solche Materialien sind in den folgenden US-Patenten enthalten: 41 82 398, 42 59 198, 44 73 484, 41 57 976, 44 55 247 und 44 68 337. Schließlich sei auf die effizientesten Fest-Flüssig-Phasenänderungsmate rialien zur thermischen Energiespeicherung hingewiesen, die bislang bekannt sind und zu denen die Halogenidsalze gehö ren, wie dies beispielsweise in den folgenden US-Patenten beschrieben ist: 39 58 101, 39 76 584, 40 81 256, 42 09 513, 42 73 667, 42 77 357 und 42 80 553. Es gibt jedoch gewisse Probleme bie diesen Halogenidsalzen. Diese Salze sind korro dierend und schädigen Beton und Holz, wenn ein Behälteraus fall auftritt; die Behälter müssen ferner für Wasserdampf undurchlässig sein, um eine Änderung der Zusammensetzung zu verhindern, und um auch den Verlust der reversiblen Phasen änderung zu verhindern. Diese Salze können darüber hinaus dann gefährlich für die Gesundheit werden, wenn der Behälter anfängt zu lecken. Einige dieser Salze besitzen eine zykli sche Instabilität. Es besteht somit ein Bedürfnis für ein Energiespeichermaterial mit einem Fest-Flüssigkeitsphasen wechsel, wobei dieses Material die oben genannten Probleme überwindet und dabei billig in der Herstellung ist und für den Langzeitgebrauch stabil ist.

Zusammenfassung der Erfindung. Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes phasenänderndes thermisches Energiespeichermittel vorzusehen. Ferner be zweckt die Erfindung ein thermisches Energiespeichersystem anzugeben, welches eine verbesserte Speicherzusammensetzung benutzt. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Wärmeerzeugungspackung oder einen Wärmeerzeu gungsbehälter vorzusehen. Schließlich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine thermische Energiezusammenset zung der Phasenänderungsart anzugeben, die nicht korrodie rend wirkt, die chemisch inaktiv ist und die relativ stabil ist. Die Erfindung bezweckt schließlich auch eine thermische Energiespeicherhydratzusammensetzung anzugeben, die in der Lage ist, super- oder unterkühlt zu werden, und zwar auf Temperaturen unterhalb der Gefriertemperatur des Wassers, ohne dabei viel von der gespeicherten Energie zu verlieren.

Um die oben genannten sowie weitere Ziele entsprechend dem Zweck der Erfindung zu erreichen, wird eine thermische Ener giespeicherzusammensetzung vorgesehen. Diese Zusammensetzung umfaßt ein Nicht-Chloridhydrat mit einer Phasenänderungs übergangstemperatur im Bereich von 20° bis 35°C und einer latenten Transformationswärme von mehr als ungefähr 146,5 Joule/Gramm. Eine bevorzugte Form der Zusammensetzung weist eine Zusammensetzung aus Trimethylolethan-Hydrat auf.

Es seien nunmehr im einzelnen bevorzugte Ausführungsbei spiele der Erfindung beschrieben.

Fest-Flüssig-Phasenänderungsmaterialien (PCM) = Solid-liquid phase change materials) sind kristalline Materialien, die eine große latente Transformationswärme pro Einheitsmasse besitzen, wenn die Umwandlung aus einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand erfolgt. Solche Phasenänderungsma terialien wurden bereits untersucht und in der Vergangen heit, wie oben beschrieben, verwendet. Hier jedoch, wie oben bereits ausgeführt, treten im Zusammenhang mit diesen Mate rialien zahlreiche Probleme auf, und zwar insbesondere mit dem effizientesten dieser Materialien, nämlich den Halogen salzmaterialien, wie beispielsweise Na₂SO₄, 10H₂O, CaCl₂, 6H₂O, MgCl₂, 6H₂O und dgl.

Es wurde jedoch ein Fest/Flüssig-PCM aus einem Nicht-Chlo ridhydrattyp-Material entdeckt, welches eine hohe latente Transformationswärme pro Einheitsmasse bei Temperaturen be sitzt, die geeignet sind für die Anwendung in thermischen Energiespeicherumgebungen, wie beispielsweise solarbeheizten Gebäuden und dgl. Ein bevorzugter Temperaturbereich für An wendungsfälle in Gebäuden ist der Bereich von annähernd 20° bis 35°C (70 bis 95°F). Zudem wurde festgestellt, daß die gewünschte latente Transformationswärme vorzugsweise 210 J/g (50 cal/g) oder größer ist, obwohl PCM's mit einer latenten Transformationswärme im Bereich von 146,5 J/g (35 cal/g) in vielen Anwendungsfällen recht brauchbar sind.

Ein bevorzugtes Nicht-Chloridhydrattyp PCM ist Trimethylol ethan-Hydrat. Es wurde festgestellt, daß Trimethylolethan (TME)-Hydrat eine Schmelztemperatur von ungefähr 20°C be sitzt und eine latente Schmelzwärme von 310 J/g (74 cal/g). Es wurde ferner festgestellt, daß die bevorzugte Zusammensetzung dieser Verbindung die folgende ist:
TME X H₂O, wobei X im Bereich von 1 bis 20 liegt und vor zugsweise 10 ist.

Es wurde ferner entdeckt, daß die obige Zusammensetzung die Tendenz der Unterkühlung besitzt, d. h. sie bleibt in flüs siger Form unterhalb ihrer normalen Verfestigungs- oder Ge friertemperatur und sie verbleibt flüssig für verlängerte Zeitperioden bei Raumtemperaturen weit unter die 26°C Über gangstemperatur. Es wurde ferner entdeckt, daß die Abkühlung der in Rede stehenden Zusammensetzung in einem Kühlschrank auf nahe 0°C noch immer nicht die Rekristallisierung und Verfestigung bewirkt. Wenn jedoch die unterkühlte Flüssig keit mit Keimbildnern oder Kernen versehen wird, so verfe stigt sie sich und gibt unmittelbar die Kristallisations latenzwärme frei. Diese Kernbildung kann dadurch hervorge rufen werden, daß man Kristalle oder Kristallteilchen aus TME in die unterkühlte Flüssigkeit eingibt. Die Rekristal lisierung kann also dadurch eingeleitet werden, daß man einen kleinen Teil der flüssigen Zusammensetzung auf nahe Trockeneistemperaturen, d. h. -209,9°C abkühlt. Auf diese Weise bewirkt die Einführung ordinären Eises in die super gekühlte Flüssigkeit nicht deren Kristallisierung, aber die Einführung eines kleinen Eisstückes gebildet, bei sehr nie drigen Temperaturen, beispielsweise Trockeneistemperaturen bewirkt die Kristallisierung der supergekühlten Flüssigkeit.

Die hohe Schmelzwärme bei 26°C der bevorzugten Zusammenset zung der Erfindung arbeitet gut bei passiven Solarenergie speicheranwendungen. Bei einigen dieser Anwendungsfälle bilden die Unterkühleigenschaften der Flüssigkeit eine ge ringfügige Schwierigkeit. In diesen Fällen ist es nicht er wünscht, unterhalb die Übergangstemperatur zu unterkühlen. Um dies zu erreichen, ist eine Konstruktion erforderlich, die sicherstellt, daß ein Teil des PCM fest verbleibt, um so die Rekristallisierung bei Kühlung auf und unterhalb 26°C einzuleiten.

Es wurde auch festgestellt, daß die Unterkühlungs- oder Superkühlungs-Fähigkeit der TME-Hydratzusammensetzung einige sehr vorteilhafte Wirkungen bei verschiedenen Umgebungsan wendungsfällen besitzt, beispielsweise bei der medizinischen Wärmepacktechnologie. Beispielsweise hat die beabsichtigte Unterkühlung des flüssigen PCM auf Raumtemperatur zur Folge, daß die Flüssigkeit ihre gespeicherte Energie ohne irgend eine spezielle Isolierung behält. Diese unterkühlte Flüssig keit kann dann für lange Zeitperioden in diesem Zustand ge halten werden, bis die gespeicherte Wärme erforderlich ist. Sodann gibt durch Auslösung der Rekristallisierung der un terkühlten Flüssigkeit diese Flüssigkeit den größten Teil ihrer 310 J/g gespeicherten Wärme ab. Wenn die unterkühlte PCM-Flüssigkeit in einer Tasche oder einem Beutel oder einer ähnlichen Umschließung mitgeführt oder angeordnet wird, und zur Freigabe der gespeicherten Energie veranlaßt wird, so könnte der Beutel auf Gewebezonen (des Menschen) aufgebracht werden, und zwar in Fällen der Hypothermie und beispielswei se einfach auch im Falle des Auftretens von kalten Händen, kalten Füßen und dgl., auf welche Weise dann die Haut und das Gewebe in verschiedenen Situationen erwärmt werden kann. Darüber hinaus kann dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung auch in Solaranwendungsfällen verwendet werden, wo das Er fordernis besteht, eine längere Energiespeicherung über die Nacht hinweg vorzusehen, ohne daß dabei eine Extraisolierung am Speichertank erforderlich ist, wie dies bei derzeit übli chen Vorrichtungen und Situationen benötigt wird.

Die folgenden Beispiele kristrieren die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung und zeigen die Anwendung für ver schiedene Anwendungsfälle.

Beispiel 1

Die Zusammensetzung aus Trimethylolethan-Hydrat wurde da durch formuliert, daß man 11,6 mg Trimethylolethan (TME) mit 7,42 mg destilliertem Wasser mischte. Diese Lösung wurde gründlich gemischt, um so das TME zu hydratisieren. Andere getestete Mischungen umfaßten 4,58 mg TME und 8,27 mg H₂O, 3,17 mg TME und 13,38 mg H₂/, 1,19 mg TME und 6,01 mg H₂O, 6,04 mg TME und 3,48 mg H₂O und 11,09 mg TME und 2,03 mg H₂O.

Die oben angegebene Zusammensetzung wurde sodann getestet, um die thermischen Eigenschaften des Materials zu messen, und zwar für passive Solarwärmeanwendungsfälle. Trombe-Wände können hergestellt werden, wobei die eine Seite gegenüber Sonnenenergie ausgesetzt ist. In einem Fall weist eine Trombe-Wand die oben genannte Zusammensetzung der Erfindung darinnen angeordnet auf. Die andere Trombe-Wand wird herge stellt unter Verwendung von Beton. Beide Wände sind der Son nenwärme ausgesetzt und die Effektivität der Trombe-Wandan wendung wurde bestimmt, und zwar als ein Bruchteil der jähr lichen Wärmeenergieerfordernisse eines Gebäudes. Es wurde aus diesen beiden Anwendungsfällen bestimmt, daß die PCM der vorliegenden Erfindung Wärmespeicherleistungsfähigkeiten besitzt, die vergleichbar oder überlegen zu Beton sind, der viermal so dick war. Somit ist die Verwendung der vorliegen den Erfindung in einer Trombe-Wand insofern von Vorteil, als nur ¹/₁₀ der Masse des Äquivalenz an Beton benötigt wird. Andere passive Solaranwendungsfälle von PCM gemäß der Erfindung sind die folgenen: Anordnung der TME-Hydratzusam mensetzung innerhalb kleiner bekannter Speicherbehälter, wie beispielsweise Trommeln oder dgl., d. h. typischen Behäl tern, wo zuvor Wasser als Wärmespeichermedium angeordnet wurde. Das PCM wird dann Temperaturen ausgesetzt, die we sentlich oberhalb von seiner Übergangstemperaturen liegen, um so in eine Flüssigkeitsform zu schmelzen und dadurch be trächtliche Mengen an thermischer Energie darinnen zu spei chern. Wenn die Umgebungstemperatur der das TME-Hydrat ent haltenen Speicherbehälter auf unterhalb 26°C, der Über gangstemperatur, abfällt, so fängt das TME-Hydrat an, sich zu rekristallisieren und gibt die gespeicherte Wärme ab, wo durch Strahlungswärme in das Gebäude während der Perioden abgegeben wird, wenn keine externe Solarenergie verfügbar ist. Um bei dieser Art einer Anwendung das Unterkühlungs phänomen zu vermeiden, wie dies oben erläutert wurde, muß sichergestellt werden, daß ein kleiner Teil des TME-Hydrats in einem festen Zustand verbleibt, um dadurch die leichte und schnelle Rekristallisation zu gestatten, wenn die Tem peratur unterhalb 26°C absinkt.

Beispiel II

Ein die TME-Zusammensetzung des Beispiels I enthaltender Speicherbehälter wird hergestellt. In diesem Falle ist es jedoch erwünscht, die Unterkühleigenschaften der erfindungs gemäßen Zusammensetzung auszunutzen. Demgemäß wird der Be hälter einer hinreichenden solaren oder thermalen Energie ausgesetzt, um den Inhalt vollständig zu schmelzen. In die sem speziellen Anwendungsfall ist es erwünscht, die Solar energie über eine längere Abkühlperiode, wie beispielsweise die Nachtzeit oder dgl., zu speichern, um so in der Lage zu sein, Wärme zu einem späteren Zeitpunkt zu erzeugen. In diesem Falle wird ein gesonderter Kristallit aus TME ge trennt gehalten, um in die Flüssigkeit innerhalb des Spei cherbehälters dann eingeführt zu werden, wenn es gewünscht ist, die gespeicherte Wärme abzugeben. Wenn somit das TME-Hydrat vollständig geschmolzen ist, um die die entspre chende Energie darinnen zu speichern, kann die Umgebung weiterhin die gespeicherte Flüssigkeit abkühlen, ohne die innerhalb des Behälters gespeicherte Energiemenge zu beein flussen. Wenn es gewünscht ist, die gespeicherte Energie freizusetzen, wie beispielsweise während einer Tageszeit periode, wo keine thermische oder Solarenergie verfügbar ist, so wird ein Kristallit aus TME in den Speicherbehälter eingeführt, um die Rekristallisation des TME-Hydrats zu be ginnen. Sobald dieser Rekristallisationsprozeß beginnt, wird die gespeicherte Energie von 310 J/g (74 cal/g) an die den Behälter umgebende Umgebung freigesetzt, um dadurch die gewünschte Wärme zu liefern.

Beispiel III

Wie zuvor erwähnt, kann eine Zusammensetzung aus TME-Hydrat gemäß der Erfindung innerhalb einer abgedichteten Tasche oder eines Beutels irgendeiner gewünschten Größe angeordnet werden, beispielsweise innerhalb eines Beutels von 4 Zoll (1 Zoll = 2,54 cm) im Quadrat. Das Beutelmaterial kann ir gendein geeignetes Material sein, wie beispielsweise Poly estermaterial, d. h. ein Material, welches nicht mit dem er findungsgemäßen PCM reagiert. Sobald die PCM-Zusammensetzung innerhalb des Beutels sich befindet, wird der Beutel längs sämtlicher Seiten abgedichtet, um so einen luftdichten Beu tel zu bilden, der das kristalline TME-Hydrat enthält. Die ser Beutel wird sodann auf beträchtlich oberhalb seiner 26°C (80°F) Übergangstemperatur erhitzt und das kristalline Mate rial wird dadurch geschmolzen, um so Wärme darinnen zu speichern. Innerhalb des abgedichteten Beutels ist ein ge sonderter zerbrechbarer Behälter angeordnet, der Kristallite oder Kristalle aus TME enthält. Diese TME-Kistallite werden in ihrer kristallinen Form gehalten. Einer oder mehrere die ser gesonderten kleinen Behälter kann innerhalb des Beutels angeordnet sein.

Sobald das TME-Hydrat geschmolzen ist, wird der Behälter so dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die zuvor beschriebene Unterkühlfähigkeit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist so vorgesehen, daß die Inhalte des Beutels selbst bei Raum temperatur und darunter flüssig bleiben. Wenn es erwünscht ist, Punktwärme zu erzeugen, wie beispielsweise im Fall von Hypothermie, Erfrierungen oder dgl., so wird der Beutel über der zu erwärmenden Fläche angeordnet und einer der inneren innerhalb des Beutels angeordneten Behälter wird zerbrochen, wodurch Kristallit TME in den Flüssigkeitsinhalt des Beutels eingeführt wird. Diese Einführung von Kristallit TME beginnt die Rekristallisierung und gibt die gespeicherte Energie vom Beutel frei. Diese Freigabe der gespeicherten Energie setzt sich solange fort, wie der Rekristallisationsprozeß sich fortsetzt. Wenn sich der größere Teil der Flüssigkeit inner halb des Beutels rekristallisiert ist, so ist der größere Teil der gespeicherten Wärme verteilt und abgegeben.

Der oben erwähnte medizinische Beutel könnte entweder als ein nur einmal verwendbarer Beutel mit nur einem innen angeordneten Behälter ausgebildet sein, oder aber er könnte auch mehrfach verwendbar gemacht werden, dadurch daß man mehrere kleine Behälter, die TME Kristallite enthalten, in nerhalb des Beutels angeordnet, so daß sich mehrere Anwendun gen und Gebrauchsmöglichkeiten für den Beutel ergeben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Konstruktion beschränkt. Es sind auch andere Arten des Auf baus der Beutel, die die PCM-Zusammensetzung der Erfindung enthalten, möglich wie auch andere Verfahren zur Auslösung der Rekristallisation in Frage kommen, wie beispielsweise die elektrische Stimulation, die ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt.

Wie man aus der obigen Beschreibung erkennt, wird durch die vorliegende Erfindung ein Phasenänderungsmaterial vorgese hen, welches eine hohe latente Transformationswärme besitzt. Dieses Phasenänderungsmaterial ist in der Lage, innerhalb der unterschiedlichsten Behälter angeordnet zu werden, ohne daß dabei irgendwelche Korrosionsprobleme auftreten, wie dies bei bisher bekannten Phasenänderungsmaterialien der Fall war. Darüber hinaus besitzen die Fest-Flüssig-Phasen änderungsmaterialien der Erfindung eine Übergangstemperatur in einem Bereich der außerordentlich zweckmäßig ist für Ge bäudeheizanwendungsfälle und insbesondere auch bei passiven Solarheizanlagen von Gebäuden und dgl. Zudem besitzt das erfindungsgemäße Phasenänderungsmaterial die einzigartige Fähigkeit der Unterkühlung oder Superkühlung, wodurch die gespeicherte thermische Energie für ausgedehnte Zeitperioden gespeichert bleiben kann, ohne daß irgendeine externe Iso lierung oder andere Mittel erforderlich sind, wie sie nor malerweise verwendet werden müssen, wenn gespeicherte ther mische Energie über lange Zeitperioden hinweg bewahrt werden soll. Das Phasenänderungsmaterial der vorliegenden Erfindung kann somit in kleinen Paketen oder Taschen oder Beuteln auf bewahrt werden, und zwar für verschiedene medizinische An wendungsfälle, wie sie oben beschrieben wurden, oder aber das erfindungsgemäße Material kann in großen Behältern im Keller oder auch anderen Gebäuden von Wohnhäusern und Büro häusern angeordnet sein, um so Wärme nach Wunsch vorzusehen. Die Speicherung oder Aufbewahrung erfolgt, ohne daß dabei teuere und raumfüllend isolierte thermische Energiespeicher tanks erforderlich sind, wie dies bislang der Fall war.

Die vorstehende Beschreibung veranschaulicht die Prinzipien der Erfindung. Zahlreiche Abwandlungen und Änderungen sind möglich.

Zusammenfassend sieht die Erfindung eine thermische Energie speicherzusammensetzung vor, die ein Nicht-Chloridhydrat aufweist, und zwar mit einer Phasenänderungsübergangstempe ratur im Bereich von 20°C bis 35°C und mit einer latenten Transformationswärme von mindestens ungefähr (35 Kalorien- /Gramm) 146,5 J/g.

Claims

1. Zusammensetzung für die thermische Energiespeicherung, die folgendes aufweist: ein Nicht-Chloridhydrat mit einer Phasenübergangstemperatur im Bereich von 20 bis 35°C und einer latenten Transformations- oder Über gangswärme von mindestens annähernd 146,5 Joule/Gramm.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Phasenände rungsübergangstemperatur im Bereich von 26 bis 30°C liegt und die Latenzwärme der Transformation größer ist als ungefähr 210 Joule/Gramm.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Nicht-Chlo ridhydrat Trimethylolethan-Hydrat ist.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung Trimethylolethan X H₂O ist, wobei X im Bereich von 1 bis 20 liegt.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, wobei X annähernd 10 ist.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die Zusammenset zung eine eutektische Zusammensetzung aus Trimethylol ethan-Hydrat aufweist.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung ferner ein Nicht-Chloridhydrat aufweist, wobei die verflüssigte Zusammensetzung in der Lage ist, sich auf unterhalb ihres Gefrierpunktes zu unterkühlen.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nicht-Chloridhydrat-Flüssigkeit in der Lage ist, sich auf mindestens 0°C zu unterkühlen.

9. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung ein thermisches Speicherströ mungsmittel in einem Solarenergieheizsystem umfaßt.

10. Ein thermischer Energiespeichertank, der ein Umschlies sungsgefäß aufweist, und zwar angeordnet zur Aussetzung gegenüber thermischer Energie und mit einer thermischen Energiespeicherzusammensetzung, angeordnet innerhalb des Gefäßes und ein Nicht-Chloridhydrat aufweisend mit einer Phasenänderungsübergangstemperatur im Bereich von 20° bis 35°C und mit einer Transformationslatenzwärme von mehr als ungefähr 35 Kalorien/Gramm.

11. Speichertank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung Trimethylolethan-Hydrat auf weist.

12. Speichertank nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung Trimethylolethan X H₂O aufweist, wobei X im Bereich von 1 bis 20 liegt.

13. Speichertank nach Anspruch 12, wobei X 10 ist.

14. Speichertank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung eine eutektische Zusammensetzung Trimethylolethan-Hydrat aufweist.

15. Speichertank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Speichertank einen passiven Solartank bildet.

16. Speichertank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Speichertank eine Trombe-Wand aufweist.

17. Wärmeerzeugungspackung, die folgendes aufweist:
flexible Dünnschichtumschließungsmittel,
eine thermische Energiespeicherzusammensetzung, angeord net innerhalb der Umschließungsmittel, wobei die Zusam mensetzung ein Nicht-Chloridhydrat aufweist mit einer Phasenänderungsübergangstemperatur im Bereich von 20° bis 35°C, eine Latenzwärme der Transformation von mehr als ungefähr 146,5 Joule/Gramm, und eine Fähigkeit der Unterkühlung im flüssigen Zustand von unterhalb ihres Gefrierpunktes, um so thermische Energie bei der Rekri stallisierung derselben freizugeben, und
Mittel zur selektiven Rekristallisierung der unterkühl ten Zusammensetzung.

18. Wärmeerzeugungspack nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zusammensetzung Trimethylolethan-Hy drat aufweist.

19. Wärmeerzeugungspack nach Anspruch 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zusammensetzung Trimethylolethan-Hydrat mal X H₂O aufweist, wobei X im Bereich von 1 bis 20 liegt.

20. Wärmeerzeugungspack nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zusammensetzung eine eutektische Zu sammensetzung aus Trimethylolethan-Hydrat ist.

21. Wärmeerzeugungspack nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zusammensetzung in flüssiger Form in der Lage ist, auf eine Temperatur von mindestens 0°C zu unterkühlen.

22. Wärmeerzeugungspack nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rekristallisierungsmittel ein Kri stallglied aufweisen, welches selektiv in die unterkühl te Zusammensetzung eingeführt wird, um die Rekristalli sierung derselben zu beginnen.

23. Wärmeerzeugungspack nach Anspruch 22, dadurch gekenn zeichnet, daß der Pack eine Vielzahl von gesondert in Abteilen untergebrachten Kristallgliedern aufweist, und zwar geeignet, um die erneute Verwendung des Packs zu gestatten.

24. Wärmeerzeugungspack nach Anspruch 23, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zusammensetzung Trimethylolethan-Hy drat aufweist, und daß das Kristallglied Trimethylol ethan aufweist.