DE4041968A1

DE4041968A1 - Latentwaermespeichersystem

Info

Publication number: DE4041968A1
Application number: DE4041968A
Authority: DE
Inventors: Peter Rehberg; Andreas Biedermann; Christine Eildermann
Original assignee: INST HEIZUNG LUEFTUNG und GRUN
Current assignee: REHBERG, PETER, O-1092 BERLIN, DE
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1992-06-25

Description

Die Verbindung betrifft ein Latentwärmespeichersystem zur Überwindung von Zeitunterschieden zwischen Energieangebot und Energieverbrauch mit dem Ziel der Energieeinsparung und der Überbrückung von Spitzenzeiten.

Insbesondere ist die erfindungsgemäße Lösung einsetzbar zur Wärmerückgewinnung aus vorwiegend flüssigen, gering ver schmutzten Medien und zur weitgehenden Auskühlung flüssiger Kreislaufmedien. Zur Erhöhung der Effektivität von Energie erzeugungsanlagen werden Latentwärmespeicher sowohl in vor handene, als auch in neue Anlagen der Heizungs-, Lüftungs-, Klima und Kältetechnik eingeordnet.

Die Mehrzahl der bekannten statischen Latentwärmespeicher beruhen einerseits auf der Füllung von großvolumigen Behäl tern bekannter Bauart mit Latentwärmespeichermaterialien, wobei der Wärmeein- bzw. -austrag über in den Speicherbehäl tern integrierte Wärmeüberträger erfolgt (z. B. DE-OS 26 19 514, US-PS 41 11 189). Andererseits werden verschiedene Behälter typen mit kleineren kugel- oder paketförmigen mit Speicher material, gefüllten Elementen versehen. Diese werden für den Wärmeein- bzw. -austrag von Wärmeüberträgermedien umströmt (z. B. DE-AS 19 41 062, DE-OS 23 43 525).

Beide Varianten sind durch hohen Montage- und Transportauf wand gekennzeichnet. Die Möglichkeiten der Vorfertigung kom pletter Speichersysteme sind begrenzt.

Die Auswechselung beschädigter kugel- oder paketförmiger Speicherelemente bzw. des Speichermaterials ist meist nur durch die Entnahme der gesamten Füllung möglich.

Zur Vermeidung von Stratifikations- und Entmischungsvorgän gen der Speicherstoffe sind die Abmaße der Elemente bzw. der Behälter nach oben begrenzt und erfordern zur Realisierung größerer Speicherkapazitäten große Stückzahlen und werden damit sehr kostenintensiv.

Infolge der niedrigen Wärmeleitfähigkeit der bekannten anor ganischen und organischen Speichermaterialien sind die Wärme übertragungsleistungen gering und erfordern große Wärmeüber trägerflächen, die in den o.g. Varianten nur begrenzt und zu Lasten der Speicherkapazität realisiert werden können.

Ein Weg zur Lösung der Problematik hinsichtlich des Montage- und Transportaufwandes liegt mit DE-PS 28 02 343 vor. Eine Wandseite des Speicherbehälters ist als Wärmeüberträger aus geführt und ermöglicht die Anordnung mehrerer Behälter zu kompletten Speichersystemen bei niedrigem Montageaufwand.

Da jedoch bei der Kopplung mehrerer Speicherbehälter dieser Bauausführung ein Zwischenraum zwischen den Behältern ent steht, ist die optimale Auslastung des vorhandenen Behälter volumens nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wartungs und montagefreundlichen, transporteffektiven und kostengün stigen statischen Latentwärmespeicher zu schaffen, der durch kompakte Bauweise und bei optimaler Auslastung des Bauvolu mens eine hohe Speicherdichte, große Wärmeübertragungslei stungen und die Anordnung in Modulbauweise ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch den Einbau von Distanzstücken und Distanzrohren in nach außen gut isolierte Plattenwärmeüberträger beliebiger Baugröße in Reihe geschaltete Speicherkaskaden entstehen, deren durch die Plattenwärmeüberträgerplatten gebildete Trennwände zwi schen den mit Speichermaterial gefüllten Speicherelementen gleichzeitig die Funktion der Wärmeüberträger erfüllen. Aufgrund des Konstruktionsprinzips können die Speicherkaska den beliebig erweitert und damit der jeweils benötigten Spei chergröße genau angepaßt werden.

Die Speicherelemente werden mit anorganischem oder organi schem, dem geforderten Temperaturbereich entsprechenden Spei chermaterial gefüllt. Dabei ist sowohl die Füllung der Spei cherelemente mit dem gleichen Speichermaterial als auch mit unterschiedlichen Speichermaterialien, deren Schmelztempe raturen in Strömungsrichtung der Beladung sinken bzw. in Entladerichtung steigen und damit ein höherer Ausnutzungs grad möglich.

Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Schaltung mit externem Wärmeüberträger,

Fig. 2 den Aufbau einer einfachen Speicherkaskade,

Fig. 3 eine Schaltung, bei der der Wärmeüberträger in den Speicher integriert ist,

Fig. 4 den Aufbau einer Speicherkaskade mit integriertem Wärmeüberträger.

Die Erfindung soll am Beispiel der Rücklaufauskühlung eines Gebäudeheizungssystems und der Bereitung von Gebrauchswarm wasser erläutert werden.

In den Fig. 2 und 4 werden in beliebiger Anzahl zu Spei cherkaskaden in Reihe geschaltete Speicherelemente 12 darge stellt, die aus identischen, geprägten, sich lediglich in der Anordnung von Durchbrüchen unterscheidenden Plattenwär meüberträgerplatten 8 bereits bekannter Plattenwärmeüber träger bestehen. Zur Vergrößerung des Plattenspaltes, in welchem das Wärmespeichermedium untergebracht ist, werden zur äußeren Abgrenzung Distanzstücke 9 am Umfang der Wärme überträgerplatten 8 und zur Abdichtung der Mediendurchtritte Distanzrohre 11 so zwischen den Wärmeüberträgerplatten 8 an gebracht, daß dichte Speicherelemente 12 für das Speicher material entstehen.

In Fig. 1 ist ein Anwendungsbeispiel mit externem Wärme überträger 5 dargestellt. Das Heizmittel, im vorliegenden Fall Rücklaufwasser einer Gebäudeheizungsanlage, tritt am Heizmitteleintritt 1 in den Wärmeüberträger 5 ein und am Heizmittelaustritt 2 weiter ausgekühlt aus. Das aufzuwärmende Wasser tritt über den Brauchwassereintritt 3 in den Wärmeüberträger ein und verläßt diesen durch den Brauchwasseraus tritt 4. Die dem Wärmeüberträger 5 nachgeschaltete Speicher kaskade 6 gleicht Schwankungen der Austrittstemperatur aus dem Wärmeüberträger 5 so aus, daß die Temperatur des Warm wassers 7 beim Austritt aus dem Anschlußstutzen 10 der Spei cherkaskade 6 konstant ist.

Fig. 2 zeigt den Aufbau einer einfachen Speicherkaskade, be stehend aus den Wärmeüberträgerplatten 8, den äußeren Distanz stücken 9 und den inneren Distanzrohren 11, bei der das Warm wasser über einen externen Wärmeüberträger gemäß Fig. 1 er hitzt wird. Mit dem erhitzten Warmwasser werden über die Plattenwärmeüberträgerplatten 8 die Speicherelemente 12 ge laden. In zeitlicher Folge auftretende Temperaturspitzen und -senken werden so direkt über die in Reihe geschalteten Spei cherelemente 12 ausgeglichen. Die Füllung der Speicherele mente 12 erfolgt mit verschiedenen Speichermaterialien, de ren Schmelztemperaturen in Beladerichtung sinken.

Fig. 4 zeigt eine Speicherkaskade mit integriertem Wärmeüberträger 5. Die Schaltung dieser Speicherkaskade ist in Fig. 3 dargestellt. Die Plattenwärmeüberträgerplatten 8 sind so an geordnet, daß vom Heizmedium durch eine Plattenwärmeüberträ gerplatte 8 das Speicherelement 12 geladen und durch die an dere Plattenwärmeüberträgerplatte 8 das Warmwasser im Gegen strom aufgeheizt wird. Die beiden Plattenwärmeüberträgerplatten 8, die den Warmwasserspalt begrenzen, berühren ihrer seits das Heizmedium bzw. das Speichermaterial.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Heizmitteleintritt
2 Heizmittelaustritt
3 Brauchwassereintritt
4 Brauchwasseraustritt
5 Wärmeüberträger
6 Speicherkaskade
7 Warmwasser
8 Plattenwärmeüberträgerplatte
9 Distanzstück
10 Anschlußstutzen
11 Distanzrohr
12 Speicherelement

Claims

1. Latentwärmespeichersystem, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anordnung von Distanzstücken (9), Distanzrohren (11) und in Reihe geschalteten Speicherelementen (12) Speicher kaskaden entstehen und die durch die Speicherelemente (12) begrenzenden Plattenwärmeüberträgerplatten (8) gleich zeitig die Funktion des Wärmeüberträgers erfüllen.

2. Latentwärmespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Speicherkaskaden (6) aus Speicherele menten (12) beliebiger Baugröße, Plattengeometrie und Plattenanzahl bestehen.

3. Latentwärmespeichersystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Speicherelemente (12) mit dem gleichen Speichermaterial gefüllt sind.

4. Latentwärmespeichersystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (12) mit Spei chermaterialien gefüllt sind, deren Schmelztemperaturen in Strömungsrichtung sinken bzw. in Entladerichtung stei gen.