DE3910356C2 - Latentwärmespeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher mit einem wärmeisolierten Gehäuse, aus Grund­ wänden und Seitenwänden, die miteinander verbunden sind, mit senkrecht zu den Grundwänden angeordneten Strömungskanälen, die eine mäanderartige Durchströmung des Speichers mittels Wärmeträgerflüssigkeit gestatten und mit zwischen den Strömungskanälen liegenden Räumen für die Speichermasse, die vom Innenraum der Strömungskanäle getrennt sind.

Der beschriebene Latentwärmespeicher ist aus der japanischen Patentanmeldung 58-140 595 (abstract) bekannt. Die das Speichermedium enthaltenden Kammern sind hier außergewöhnlich dünn. Zwischen den Kammern befinden sich Strömungskanäle für das Wärmeträgermedium. Jeder folgende Strömungskanal wird in entgegengesetzter Richtung durchströmt. Dadurch kann zwar ein günstiger Einfluß auf das Kristallisationsverhalten ausgeübt werden, jedoch ist der Druckverlust im Wärmeträ­ germedium durch die Vielzahl der Umlenkungen für manche Zwecke unzulässig hoch. Ferner führen das Befüllen der vielen einzelnen Kammern mit dem Speichermedium und die Zusammensetzung der Kammern zu einem kompletten Speicherkern zu einem hohen Herstellungsaufwand.

Die AT 365 325 zeigt einen Latentwärmespeicher, der ebenfalls positiv auf das Kristallisationsver­ halten des Speichermediums wirkt, weil er große wärmeaustauschende Flächen und sehr flache Kammern für das Speichermedium aufweist. Auch dieser Wärmespeicher besitzt hinsichtlich Druckverlust im Wärmeträgermedium unzulässig hohe Werte. Darüber hinaus handelt es sich hier um einen modulartig aufgebauten Wärmespeicher, dessen einzelne Elemente mittels Dichtungen zusammengesetzt und mittels einer Verspannkonstruktion zusammengehalten werden. So aufgebaute Latentwärmespeicher, mit Abmessungen von 1 mal 2 m sind in erster Linie für Raumheizungszwecke bzw. für die Wärmespeicherung von aus relativ gering erwärmtem Brauchwasser gewonnener Wärmeenergie geeignet. Für kleinere kompakte Einheiten, die mit relativ hoher Temperatur des Wär­ meträgermediums beaufschlagt werden und die die Wärme über einen langen Zeitraum speichern sollen, ist dieser Wärmespeicher nicht geeignet bzw. vorgesehen.

Aus der DE 25 17 920 A1 ist ein Latentwärmespeicher zur Behandlung von Luft bekannt, bei dem das Speichermedium in Kammern angeordnet ist.

Um eine mäanderartige Durchströmung des Speichers zu erhalten, sind an den Enden der zwischen den einzelnen, die Speichermasse enthaltenen Räume verlaufenden Strömungskanälen Sammelkästen angeordnet, die durch Trennwände unterteilt sind, so daß eine mäanderförmige Durchströmung gewährleistet ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen kompakten Latentwärmespeicher zu schaffen, der einen geringeren Druckverlust im Wärmeträgermedium aufweist, der reduzierte Herstellungskosten hat und der hinsichtlich Wirkungsgrad und Speichereigenschaft zufriedenstellende Ergebnisse besitzt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Einrichtung von Abschnitten, die nacheinander durchströmt werden, wurde die Zahl der Umlenkungen drastisch reduziert, wodurch der Druckverlust ebenfalls deutlich gesenkt worden ist. Die Speichereigenschaften sind dadurch verbessert worden, daß die gewellten Bleche mit den Grund­ wänden und den Strömungskanälen wärmeschlüssig verbunden sind. Auch ansonsten ist der Wär­ mespeicher eine kompakte gelötete Einheit.

Alternativ können die Strömungskanäle selbst eine wellenförmige Struktur aufweisen, wodurch sich Turbulenzen in dem Wärmeträgermedium bilden, die zu einem besseren Wärmeübergang führen. Der erfindungsgemäße Latentwärmespeicher hat den Vorteil, daß durch das Strömen der Wär­ meträgerflüssigkeit unmittelbar entlang der die Konvektionsflächen aufweisenden Strömungskanäle ein unmittelbarer Wärmeübergang möglich ist. Dadurch stellt sich ein besserer Wirkungsgrad und Ausnutzung der Speichermasse für die Wärmespeicherung ein.

Der Latentwärmespeicher ist wesentlich günstiger mit üblichen Fertigungsmethoden herstellbar, weil der Speicherkern in einem Arbeitsschritt mittels Löten herzustellen ist.

Die quaderförmige Form des Wärmespeichers ist bevorzugt, jedoch läßt sich in Abhängigkeit von den baulichen Vorgaben auch jede andere Form realisieren. Maßgebend ist, daß die Strömungskanäle einerseits unmittelbar vom Wärmeträgermedium und andererseits unmittelbar von der Speichermasse beaufschlagt sind. Zwischen den Strömungskanälen und den Grundwänden besteht eine wärme­ leitende feste metallische Verbindung.

Die Strömungskanäle sind als Flachrohre ausgebildet, die an ihren Enden in Sammelräume münden. Die Sammelräume besitzen eingebaute Trennwände, die das Wärmeträgermedium zur mäanderarti­ gen Durchströmung des Wärmespeichers veranlassen. Die Durchströmung erfolgt jedoch nicht, wie beim Stand der Technik, mit entgegengesetzter Strömungsrichtung in jedem folgenden Strömungs­ kanal, sondern es sind Gruppen bzw. Abschnitte mit entgegengesetzter Strömungsrichtung vorhanden.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Latentwärmespeicher mit einem Sonnenkollektor kombiniert worden.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Latentwärmespeicher und den Sonnenkollektor und

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Außenansicht.

In einem auf fünf Seiten gut isolierten Gehäuse 1 dient die an der offenen Seite des Gehäuses 1 angeordnete Grundplatte 2 als Absorberplatte des Sonnenkollektors. Mit Abstand vor der Grundplatte 2 ist eine Glasscheibe 3 angeordnet, die eine Flüssigkristallstruktur aufweist, welche mittels eines Magnetfeldes in Art einer Strahlungsdiode so umorientiert werden kann, daß der Strahlungsdurchgang in der einen Schaltstellung gesperrt und in der anderen freigegeben wird.

Die Grundplatten 2 stehen in unmittelbarer wärmeschlüssiger Verbindung mit gewellten, der Wärme­ leitung dienenden Blechen 4, welche senkrecht zu den Grundplatten 2 angeordnet sind und bis zum Boden des Gehäuses 1 führen. Zwischen den gewellten Blechen 4 sind Strömungskanäle 5 vorhanden, die als Flachrohrleitungen ausgeführt sind und die ebenfalls wärmeschlüssig mit den Flächen sowie den Grundplatten 2 verbunden sind.

Die zwischen den Blechen 4 und den Strömungskanälen 5 gebildeten Räume 6 sind mit einem Pha­ senwechselmaterial gefüllt, das bekanntlich ab einer bestimmten Temperatur seinen Aggregatzustand ändert und von der festen in die flüssige Phase übergeht, um dann, beim Abgeben der gespeicherten Wärme, wieder zum festen Salz zu kristallisieren.

Es handelt sich also um ein metallisches Netzwerk aus mit Speichermasse gefüllten Hohlräumen mit Wellrippen und aus Strömungskanälen. Diese metallische Matrix, entsprechend dimensioniert und an ihren Endflächen bearbeitet, bildet den eigentlichen Wärmeaustauscher des Speichersystems, ohne zusätzliche Mittel wie Wärmerohre oder dergleichen.

Um die Durchströmung der Strömungskanäle 5 zu ermöglichen, ist der Gehäuseraum in drei Ab­ schnitte I, II, III aufgeteilt, wobei über Wände 8, an denen die Strömungskanäle 5 enden, Sam­ melkästen 7 ausgebildet sind, so daß immer nach Durchströmen des wärmeführenden Wassers durch eine entsprechende Zahl von Strömungskanälen 5 dieses von einem Teil des Sammelkasten 7 zum nächsten gelangt, um von dort über die nächste Anzahl von Strömungskanälen 5 zum nächsten Teil des Sammelkastens 7 zu strömen.

Claims (4)

1. Latentwärmespeicher mit einem wärmeisolierten Gehäuse, Grundwänden und Seitenwänden, die miteinander verbunden sind, mit senkrecht zu den Grundwänden angeordneten Strömungskanälen, deren Enden in Wasser­ kästen münden, die durch Trennwände derart unterteilt sind, daß eine mäanderartige Durchströmung des Speichers gewährleistet ist und mit zwi­ schen den Strömungskanälen liegenden Räumen für eine Speichermasse, die vom Innenraum der Strömungskanäle getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Räumen (6) für die Speichermasse der Wärmeleitung dienende Bleche (4) angeordnet sind, die mit den Grund­ wänden (2) und den Strömungskanälen (5) wärmeschlüssig verbunden sind.

2. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (I; II; III) jeweils mehrere Strömungskanäle (5) umfassen.

3. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (5) durch abgeflachte Rohre gebildet sind, deren Wandung einerseits den Strömungskanal (6) begrenzt und andererseits von der Speichermasse beaufschlagt ist.

4. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (5) eine wellenförmige Struktur aufweisen.