DE60019221T2 - Schlangenanordnung für Wärmespeicher - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmespeicher-Schlangen-Anordnungen, welche Wärmeübertragungs-Röhren aufweisen, und Wärmeübertragungs-Arrangements, wie eine zum Kühlen und Einfrieren des Wärmespeicher-Fluids in dem Speicher-Tank verwendete Kühl-Schlange. Insbesondere werden Schlangen-Arrangements zum verbesserten Schmelzen des Fest-Phase-Wärmespeicher-Fluids, wie Eis, nach einem übermäßigen Ausbilden von Fest-Phase-Fluid in der Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung identifiziert, welche Schlangen-Arrangements das Aufrechterhalten einer geeigneten tiefen Temperatur für die Wärmespeicher-Ausgabe ermöglichen, um normale System-Kühl-Anforderungen zu erfüllen.
  • Wärmespeicher-Schlangen-Anordnungen stellen eine Vorrichtung zum Speichern von Kühl-Kapazität zur Verwendung zu einer späteren Zeit bereit. Die Schlangen-Anordnungen weisen Phasen-Wechsel-Wärmespeicher-Fluide, wie Wasser, auf, welche Fluide gefroren sein können, um feste Phasen, wie Eis, auszubilden. In der Offenbarung wird ferner Bezug genommen auf Wärmespeicher-Fluide mit Wasser als einem spezifischen Beispiel eines Wärmespeicher-Fluides und Eis als seiner festen Phase. Eine häufige Anwendung solcher Wärmespeicher-Ausrüstung verwendet kostengünstige elektrische Energie, üblicherweise während Abend- oder Nacht-Stunden, um ein Volumen von Fest-Phase-Wärmespeicher-Fluid, wie Eis, in einem(r) großen mit Wärmespeicher-Fluid, wie Wasser, gefüllten Bottich oder Kammer zu erzeugen und zu speichern. Diese Eis-Wasser-Mischung wird aufbewahrt, bis ihre gespeicherte Kühl-Kapazität benötigt wird, welcher Bedarf üblicherweise während Hoch-Nachfrage-Hoch-Energiekosten-Zeiträumen, wie Tages-Stunden auftritt. Ein Wärmespeicher-Kühl-System, welches hohen Leistuns-Verbrauch während Nacht-Stunden aufweise, ist in US 5,649,431 offenbart.
  • Während eines typischen Betriebes wird ein Tief-Temperatur-Wärmespeicher-Fluid aus der Speicher-Kammer herausgezogen, zum Absorbieren von Wärme durch einen Wärmetauscher gepumpt, und dann zu der Wärmespeicher-Schlangen-Anordnungs-Kammer zurückgeführt, um durch Schmelzen des aufbewahrten Eises gekühlt zu werden. Eine Beispiel-Anordnung von gespeicherter Kühl-Kapazität ist ein Bezirks-Kühl-Vorgang ("district cooling operation"), welcher sich zu einer weithin akzeptierten Kühl-Praktik entwickelt. Bei diesen Bezirks-Kühl-Vorgängen sind im Allgemeinen eine Mehrzahl von Wärmetauschern zu einer einzelnen Wärmespeicher-Einrichtung gekoppelt. Die größere Zahl von verschiedenen Anwendern der Wärmespeicher-Anordnungen in einer Bezirks-Kühl-Anwendung benötigt maximales Ausnutzen sowohl des physischen Raumes als auch der Energie.
  • Un-beaufsichtigte oder in ungeeigneter Weise gesteuerte/geregelte Wärmespeicher-Schlangen-Anordnungen können das gespeicherte Festphase-Fluid oder Eis, das heißt, das Wärmespeicher- oder Eis-Speicher-Wasser oder anderes Wärmespeicher-Fluid in der Kammer übermäßig ausgebildet werden lassen. Während des Speicher- oder Ausbilde-Zyklus wird das Fluid gekühlt, bis sich Eis an jeder Röhre entwickelt. Die Röhren sind im Allgemeinen durch äquidistante erste Zwischenräume vertikal, und durch äquidistante zweite Zwischenräume horizontal getrennt, welche erste und zweite Zwischenräume gleich sein können. Der übliche Aufbau von Schlangen gemäß dem Stand der Technik wird äquidistante Zwischenräume aufweisen, welcher Aufbau vertikale Eis-Brücken-Bildung und horizontale Eis-Brücken-Bildung fördert.
  • Der oben genannte Trenn-Zwischenraum ist eine Betriebs-Vorraussetzung um zwischen den Röhren Platz zum Ausbilden von Eis vorzusehen, und um einen Pfad für Fluid-Fluss zwischen den Röhren und den gespeicherten Eis-Hülsen vorzusehen, um die gespeicherte Kühl-Kapazität zurückzugewinnen. Es ist allerdings bekannt, dass das unkontrollierte Wachstum oder übermäßige Ausbilden von Eis oder anderem Wärmespeicher-Fluid an den Röhren oder Kreisläufen in einer vollständigen horizontalen Brücken-Bildung des an den benachbarten Röhren gebildeten Eises resultieren wird oder kann. Die Gesamt-Menge von in der Fluid-Kammer gespeichertem Eis kann nach einem übermäßigen Ausbilden von Eis für die Anwendung ausreichend sein, allerdings kann die Temperatur des aus der Kammer entzogenen Wärmespeicher-Fluids ungeeignet sein, weil nur der Umfang des ausgebildeten monolithischen Eis-Blockes zum Kontaktieren des zirkulierten Wärmespeicher-Fluids zugänglich ist.
  • Ein Agitations-Verfahren, üblicherweise mit Luft, wird am Boden der Eis-Kammer als ein Verfahren zum Unterstützen von Regeneration der gespeicherten Energie oder Kühl-Kapazität vorgesehen. Diese Luft bewegt sich aufwärts durch die vertikalen Zwischenräume zwischen benachbarten Röhren und Eis-Massen. Allerdings entfernt das Ausbilden von monolithischen oder festen Eis-Massen den vertikalen Trenn-Zwischenraum zwischen benachbarten Röhren und dem Eis daran, was Luft-Fluss und Fluid-Fluss durch die Eis-Massen behindert. Das Ergebnis dieses eingeschränkten Luft- und Fluid-Flusses ist das Reduzieren der Kühl-Kapazität-Regeneration, da die Regeneration begrenzt ist auf die äußeren Flächen der Eis-Massen, was von der Wärmespeicher-Kammer bei höheren und weniger verwendbaren Temperaturen entzogenes Wärmespeicher-Kühl-Fluid erzeugt. Weitere Versuche, die Effizienz zu erhöhen, verwenden manchmal extreme Maßnahmen, um die Eismassen zu schmelzen, wie Sprühen von Hoch-Druck-Wasser auf den monolithischen Eis-Block, um das Eis zu schmelzen.
  • Übermäßiges-Eis-Ausbilde-Bedingungen, welche monolithische Eis-Blöcke aufweisen, sind eine übliche und wiederkehrende Bedingung. Sie treten üblicherweise aufgrund verschiedener Bedingungen, wie un-ausgeglichenen Fluid-Fluss-Raten, inadäquaten Maßnahmen oder Steuerungs-/Regelungs-Fehlfunktionen auf. Obwohl es einige Beaufsichtigungs-Techniken und Ausrüstungs-Variablen gibt, um das in einer gegebenen Kammer entwickelte Eis-Volumen zu messen, ist es eine allgemeinere Praxis, das Tank-Volumen visuell zu inspizieren. Ein anderes Verfahren verwendet einen auf der Eis-Volumen-Veränderung basierenden Fluid-Niveau-Monitor, aber auf diese Vorrichtungen verlässt man sich insbesondere bei Flach-Volumen-Tanks, welche sehr kleine Fluid-Höhen-Änderungen aufweisen, nicht.
  • Konsequenterweise ist es wünschenswert, eine Vorrichtung oder ein Verfahren für einen besseren Zugang zu mehr von der gespeicherten Eis-Fläche, als nur den Außen-Umfang eines monolithischen Eis-Blockes vorzusehen, wenn ein übermäßiges Ausbilden auftritt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Kühl-Schlangen-Anordnung bereit, welche eine variable Trenn-Zwischenraum-Ausrichtung verwendet, welche das Verwenden von wenigstens einer Fluid-Fluss-Kanal-Belüftung in der Schleifen-Array mit einem größeren Trenn-Zwischenraum zwischen benachbarten Röhren als den verbleibenden Röhren-Trenn-Zwischenräumen umfasst. Es wurde ferner festgestellt, dass mit einer kleinen Erhöhung der Array-Breite, das heißt einer ungefähr dreiprozentigen Erhöhung, alternative Anordnungen vorgesehen werden können, um Belüftung-Trenn-Zwischenräume aufzunehmen. Außerhalb des vorgesehenen oder Einhundert-Prozent-Ausbilden-Eis-Zyklus, ist die exponierte Eis-Fläche messbar vermindert. Diese Verminderung bewirkt ein messbares Vermindern des Saug-Druckes oder der Temperatur an dem Kühlmittel-Kompressor, was verwendet werden kann, um das Ende des gewünschten Ausbilde-Zyklus zu identifizieren. Die gemessene Kühl-Temperatur-Änderung kann dazu verwendet werden, die Wärme-Speicher- Schlangen-Anordnung herunterzufahren. Die Temperatur-Änderung von Kühl-Fluid in der Entlade-Öffnung oder die Änderung des Einlass-Saug-Druckes an seinen Öffnungen zu den Kühl-Schleifen zeigt den Eis-Bildungs-Zyklus an, oder das übermäßige Bilden von Eis, oberhalb von ungefähr zehn Prozent oberhalb der vollen Kapazität. Ein Vermindern von Eis-Oberflächen-Fläche in der Wärmespeicher-Kammer kann auf das Wärmespeicher-Fluid einen Einfluss haben, und dieser Einfluss kann dazu verwendet werden, den Kühl-Zyklus zu steuern/regeln. Zurückbehalten von exponierter Eis-Oberflächen-Fläche zum Kontakt mit Wärmespeicher-Fluid während dem Schmelz- oder Regenerations-Zyklus wird das Wärmespeicher-Fluid bei einer angemessen tiefen Temperatur bereitstellen, um normalen Kühl-Anforderungen zu genügen.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun, rein exemplarisch mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer typischen Wärmespeicher-Applikation ist;
  • 2 eine schräge End-Ansicht einer typischen Schlangen-Anordnung gemäß dem Stand der Technik mit schleifenförmigen Kopf-Enden und sich zwischen den Enden erstreckendem Rohrwerk ist;
  • 2A eine Seitenansicht einer Schlangen-Anordnung gemäß 2 ist;
  • 2B eine End-Ansicht entlang Linie 2B-2B der Röhren-Schleifen-Anordnung in 2A ist;
  • 2C eine End-Ansicht entlang Linie 2C-2C von der Schleifen-Anordnung in 2A ist;
  • 3 eine Querschnitt-Ansicht einer als Beispiel genannten, schematischen Anordnung der Schleifen-Struktur in 2A gemäß dem Stand der Technik ist, entlang der Linie 3-3 aufgenommen mit einem gewünschten, oder 100%-igen, Eis-Ausbilden auf den Schleifen;
  • 3A ein vergrößerter 4 × 4-Querschnitt der Schleifen- und Eis-Ausbilde-Struktur in 3 ist;
  • 3B eine segmentierte Ansicht der Schleifen-Struktur in 3 ist, mit einem ungefähr zehnprozentigen übermäßigem Eis-Ausbilden auf der Schleifen-Struktur, als einer Erläuterung des Blockierens des vertikalen Trenn-Zwischenraumes;
  • 3C ein gewünschtes oder typisches Eis-Ausbilden an Röhren in einer Schleifen-Struktur erläutert;
  • 4 eine als Beispiel genannte Anordnung in einer Querschnitt-Ansicht einer Schleifen-Anordnung ist, mit einer großen Zahl individueller Röhren in einer paarweisen Schleifen-Anordnung, bei welcher benachbarte Röhren eng ausgerichtet sind, und einen ersten Trenn-Zwischenraum aufweisen, aber abwechselnde Paare von Kreisläufen ("circuits") einen zweiten und größeren Trenn-Zwischenraum zwischen benachbarten Paaren von Kreisläufen aufweisen;
  • 4A ein vergrößerter Querschnitt der Schleifen-Anordnung von 4 ist;
  • 5 eine alternative Ausführungsform der Struktur von 4 beschreibt;
  • 5A ein vergrößerter Querschnitt der Schleifen-Anordnung von 5 ist;
  • 6 eine alternative Ausführungsform der Struktur von 4 mit einem breiteren Trenn-Zwischenraum und schmalerem zweiten Trenn-Zwischenraum beschreibt;
  • 6A ein vergrößerter 4 × 6-Querschnitt der Schleifen und Eis-Ausbilde-Struktur von 6 ist;
  • 7 eine alternative Ausführungsform der Struktur von 4 erläutert;
  • 7A ein vergrößerter Querschnitt der Struktur gemäß 7 ist;
  • 8 eine alternative Ausführungsform der Struktur von 4 erläutert;
  • 8A ein vergrößerter Querschnitt der Struktur aus 8 ist;
  • 9 eine alternative Ausführungsform der Struktur von 6, mit einem vergrößerten zentralen Trenn-Zwischenraum, erläutert;
  • 9A ein vergrößerter 4 × 6-Querschnitt der Schleifen- und Eis-Ausbilde-Struktur aus 9 ist, aber nicht den vergrößerten Trenn-Zwischenraum enthält;
  • 10 eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, worin eine Mehrzahl benachbarter Kreisläufe aus 4 zusammengenommen sind, um Gruppen von Kreisläufen mit signifikanten Trenn-Zwischenräumen zwischen benachbarten Kreislauf-Gruppen vorzusehen;
  • 10A ein vergrößerter 4 × 4-Querschnitt der Schleifen- und Eis-Ausbilde-Struktur aus 10 ist, aber nicht den vergrößerten Zentrum-Trenn-Zwischenraum enthält;
  • 11 eine alternative Ausführungsform der Struktur von 4 erläutert;
  • 11A ein vergrößerter Querschnitt der Struktur aus 11 ist;
  • 12 eine graphische Darstellung von Auslass-Temperaturen zu ("versus") dem prozentualen Anteil verwendbarer Eis-Oberflächen-Fläche ist;
  • 13 eine graphische Darstellung von Kühl-Fluid-Temperatur zu ("versus") dem prozentualen Eis-Anteil ist;
  • 14 eine Draufsicht eines Eis-Röhren-Array mit mechanischen Separatoren zum Bereitstellen eines vergrößerten Trenn-Zwischenraumes ist; und
  • 15 alternative Ausführungsformen zum Bereitstellen einer mechanischen Trennung zwischen benachbarten Röhren, welche die vertikalen Trenn-Zwischenräume bereitstellt, erläutert;
  • 1 ist eine erläuternde schematische Darstellung einer an einen externen Wärme-Tauscher 12 gekoppelten Wärmespeicher-Vorrichtung 10. Vorrichtung 10 weist einen Kühlturm 14 auf, welcher an Kondensor und Wasser-Pumpe 16 gekoppelt ist. Glykol-Kühler 18 mit Behälter 15 und Pumpe 20 ist mit Kühlschlangen-Anordnung 22 in Wärmespeicher-Tank 24 verbunden, welcher in Tank-Kammer 26 Wasser als ein Speicher-Fluid aufweist. Belüftungs-Leitung 28 stellt ein Belüften und Bewegen des Fluid-Tanks 24 bereit. Schleife 22 ist mit Einlass 32 verbunden, um Kühl-Fluid einzugeben, und mit Auslass 34, um warmes Kühlmittel zu Glycol-Kühler 18, welcher einen Kompressor enthalten kann, zu entladen oder zurückzuführen. Die spezifische Kühlmittel- und Kühl-Einheit oder Kühler 18 ist nicht auf Glykol beziehungsweise die erläuterte Struktur begrenzt, sondern ist eine Entwurf-Auswahl. Kühler 18 stellt kaltes Glykol durch Behälter 15 bereit, welches Glykol zu Röhren-Array 22 gepumpt wird, um Wärmespeicher-Fluid in Tank 24 zu kühlen oder einzufrieren.
  • Eis-Wasser-Pumpe 36 ist in diesem Beispiel zum Übertragen von gekühltem Wärmespeicher-Fluid zu Wärmetauscher 12 und Zurückführen von Fluid mittels Leitung 40 zu Tank-Kammern 26 zwischen Wärmetauscher 12 und Tank-Kammer 26 gekoppelt. In einer exemplarischen Ausführungsform überträgt Gekühltes-Wasser-Pumpe 42 ein gekühltes Fluid von Tauscher 12 zu Luft-Handhabungs-Vorrichtung 44.
  • 1 enthält, mit Kühlmittel-Rückführ-Leitung 48 in Flussrichtung hinter Entlade-Auslass 34 verbunden, Temperatur- oder Druck-Sensor 46, um die Temperatur oder den Druck des Entlade-Kühlmittels zu beaufsichtigen. In dieser Darstellung ist Sensor 46 mittels Leitung 47 mit CPU 50 gekoppelt, welche durch Leitung 52 und Pumpe 20 durch Leitung 54 mit Pumpe 16 gekoppelt ist, um einen Betrieb von Pumpe 16 und Pumpe 20 zu starten oder zu stoppen, und Eis-Ausbilden in Tank 24 zu initiieren oder zu stoppen. Diese Darstellung und Verwendung von CPU 50 als eine Steuer-/Regel-Vorrichtung ist rein exemplarisch und ist keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung.
  • Das Verwenden von Wärmespeicher-Schleifen-Anordnungen 10 ist in der Technik bekannt. Wärmespeicher-Anordnungen 10 werden häufig verwendet, um bedarfsabhängige Kühl-Kapazität für Hoch-Nachfrage-Zeiträume vorzusehen. Die gespeicherte Kühl-Kapazität oder Wärmespeicher-Kapazität wird in Nicht-Spitze-Zeiten von Nachfrage-Zeit, üblicherweise während Nacht-Stunden, durch Regeneration von Eis oder anderen Phasen-Wechsel Wärmespeicher-Fluiden erzeugt oder akkumuliert. Die gespeicherte Kühl-Kapazität wird üblicherweise durch Entziehen des Fluids von Kammer 26 oder Tank 24, und seinen Transfer durch einen Wärmetauscher 12 oder eine andere Endverbaucher-Vorrichtung 44 zurückgewonnen.
  • Schleifen-Arrangements 22 in 2 sind in einer schrägen End-Ansicht gezeigt, wobei Rückführ-Biegungen 60 Enden 61 oder 63 von Röhren 62 verbinden, wie leichter in 2A gesehen werden kann. Kopfteil 58 weist Einlass-Öffnung 65 und Entlade-Öffnung 67 auf, welche Öffnungen 65 und 67 durch Leitungen 48 mit Kühler 18 und Pumpe 20 verbunden sind. Oberes Kopfteil 58 und unteres Kopfteil 59 in 2A und 2C sind erläuternd für eine Schleifen-Arrangement 22, welche speziell für die unten beschriebene Schleifen-Zuführ-Struktur verwendet wird, wobei jedem zweiten Kreislauf ("every other circuit") für alternierende Kreisläufe von dem oberen oder unterem Kopfteil Glycol zugeführt wird, um in Tank 24 effektiver Eis zu packen, wie in 3C gezeigt. Die spezielle Anordnung in 2, 2A, 2B, 2C, 3, 3A, 3B und 3C ist eine beispielhafte Beschreibung und keine Einschränkung. In 3 ist vertikale Brückenbildung zwischen vertikal benachbarten Röhren 62 bekannte und akzeptierte Praxis, wohingegen horizontale Brückenbildung zwischen benachbarten vertikalen Kreisläufen 68 und 76 in dieser Struktur eine ungewünschte Situation ist.
  • Ein rezentes Problem oder eine rezente Besorgnis für den Anwender und Konstrukteur von Wärmespeicher-Anordnung 10 ist die Temperatur des entzogenen Wärmespeicher-Kühl-Fluids. Diese Fluid-Temperatur an Eis-Wasser-Pumpe 36 ist typischerweise dazu ausgelegt, bei oder unterhalb von 1°C (34°F) zu liegen, um den Kühl-Effekt für die End-Verbrauch-Vorrichtung 44 zu maximieren. Nach Durchlaufen-Lassen des Wärmespeicher-Fluids von Kammer 26 durch Vorrichtung 44 oder Wärmetauscher 12 wird das erwärmte Wärmespeicher-Fluid zu Kammer 26 zurückgeführt, um zum erneuten Verwenden in Vorrichtung 44 oder Wärmetauscher 12 auf 1°C (34°F) gekühlt zu werden. Allerdings ist es bekannt, dass die Kühl-Rate des rückgeführten Wärmespeicher-Fluids von der verfügbaren gespeicherten Eis-Masse abhängig ist, und mit einer vorgesehenen vollen oder maximalen Kapazität entworfen ist, um Fluid-Fluss zwischen benachbarten Röhren 62 zu beherbergen. Bevorzugterweise stellt die verfügbare Eis-Kontakt-Oberflächen-Fläche mehr exponierte Eis-Kontakt-Oberflächen-Fläche als nur die Außenflächen eines monolithischen Eis-Blocks in einer Situation des übermäßigen Eis-Ausbilden in Kammer 26 bereit. Röhren 62 sind in den Figuren als runde Querschnitte gezeigt, aber die Beschreibung ist auf verschiedene Röhren-Querschnitte und daher ist der Röhren-Durchmesser keine Einschränkung anwendbar. Ferner kann die Röhren-Form in Platten- oder Platte-Formen vorgesehen werden, wie in der Wärmetauscher-Technik bekannt.
  • Das Ausmaß verwendbarer Eis-Oberflächen-Fläche ist abhängig von dem Verfestigungs-Ausmaß des Wärmespeicher-Fluids in Röhren 62 in Kammer 26, welches Eis-Brückenbildung zwischen vertikal oder horizontal benachbarten Röhren 62 enthalten kann. Obwohl es wünschenswert ist, eine Trennung zwischen Eis-Massen 90 an Röhren 62 aufrechtzuerhalten, ist bekannt, dass durch die Anwendung von Belüftungs-Vorrichtungen 28 oder anderen Vorrichtungen vertikaler Wärmespeicher-Fluid-Fluss aufgenommen werden kann, um Fluid-Temperatur-Reduktion in Kammer 26 vorzusehen. Daher wird es im Allgemeinen als kritischer angesehen, die vertikalen Kanäle oder Gänge zwischen horizontal benachbarten Röhren 62 als ein Mittel zum Aufrechterhalten von Fluid-Fluss reduzierter Fluid-Temperatur in Kammer 26 aufrechtzuerhalten. Das Aufrechterhalten dieser vertikalen Kanäle wird selbst nach Eis-Brückenbildung zwischen benachbarten Röhren 62 ausreichende Eis-Kontakt-Oberflächen-Fläche bereitgestellt.
  • Obwohl das Ausmaß von Eis-Kontakt-Oberflächen-Fläche von dem Verfestigungs-Ausmaß und dessen Struktur-Einfluss auf die gezeigten Kanäle abhängig ist, wird die Wärmeenergie-Entzugs-Rate die Gesamt-Kapazität der Wärmespeicher-Schleifen-Anordnung 10, ausgedrückt durch die Eis-Schmelz-Zeiten, beeinflussen. Diese Raten-Effekte sind in der Technik bekannt, sind aber mit Ausnahme einer natürlichen Konsequenz der resultierenden Strukturen nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Allerdings ist die gewünschte Wärmespeicher-Fluid-Auslass-Temperatur von ungefähr 1°C (34°F) in vielen Anwendungen eine gewünschte Temperatur.
  • 3 illustriert einen typischen repräsentativen Querschnitt-Umriss der in 2 gezeigten Schleifen-Anordnung 22. Schleifen-Anordnung 22 weist eine Mehrzahl von Röhren 62 auf, welche in Anordnung 22 im Allgemeinen parallel sind, aber alternative Konfigurationen können verwendet werden. Röhren 62 in 4, 6, 6A, 9 und 10 sind Teil einer Kreislauf-Zuführ-Struktur, welche oben angegeben wurde, welche Kühlmittel-Fluss zu benachbarten Röhren 62 in entgegengesetzte Richtungen von Kühl-Vorrichtungen, wie Kühlern 18, bereitstellt. Das resultierende Eis von verfestigtem Wärmespeicher-Fluid-Ausbilden an Röhren 62 ist in 3C gezeigt. Dieses Konzept des Ausbildens von entgegengesetzten Richtungen oder Röhren-Enden stellt eine gleichmäßigere Eis-Masse an Röhren 62 bereit, um die Ausnutzung des Volumens von Kammer 26 zu maximieren, und diese Vorgehensweise ist in der Technik bekannt. In ähnlicher Weise ist eine Kreislauf-Zuführ-Anordnung bekannt und gemeinsam mit der Anwendung von Kopfteilen 58 und 59 in 3 gezeigt, um Röhren 62 zurückzuhalten, und Kühl-Fluid von Kühler 18 oder anderen Kühl-Vorrichtungen zu übertragen.
  • Wie oben angemerkt, beschreibt 3 die geordnete Anordnung oder das geordnete Array 22 von Röhren 62 in Kammer 26. Eine Querschnitts-Ansicht von Array 22 von bekannten Anordnungen sieht Röhren 62 in einem gleichmäßigen Arrangement vor. Typischerweise sehen erste Kreisläufe oder Spalten 68 und zweite Kreisläufe oder Spalten 76 dieses Arrangements 22 eine Reihe von Zeilen 70 und Spalten 72 mit gleichmäßigem Trenn-Zwischenraum 84 zwischen benachbarten Zeilen- und Spalten-Rohr-Zentren vor. In 3[A] ist horizontaler Trenn-Zwischenraum 84 zwischen Röhren-Zentren von benachbarten Rohr-Spalten 68 und 76 im Wesentlichen über die Breite 71 von Arrangement 22 einheitlich.
  • In 3A ist gezeigt, dass vertikaler Trenn-Zwischenraum oder Abstand 73 geringer ist als horizontaler Zwischenraum 84. In dieser Referenz- oder Stand-der-Technik-Figur ist Röhren-Array 22 mit gleichmäßigen Eis-Ausbildungen 90 gezeigt, aber in der Vertikal-Richtung von Spalten 72 und 80 sind die verfestigten Massen zwischen benachbarten Röhren 62 ineinander übergegangen, oder haben Zwischenraum 73 überbrückt. Vertikaler Korridor oder Gang 88 zwischen vertikal benachbarten Spalten 72 und 80 bleiben über die Array-Breite 71 für Fluid-Fluss in diesem Gang 88 offen. Die Breite zwischen Eis-Ausbildungen 90 oder Röhren 62 ist in 3A als Zwischenraum 81 gezeigt.
  • Die obige Eis-Ausbilde-Konfiguration ist ein gewünschtes oder Design-Merkmal für Eis-Ausbilden bei hundertprozentigem Eis-Wachstum oder Eis-Wachstum voller Kapazität. Danach sollte die Wärmespeicher-Anordnung 10 und insbesondere Eis-Kühler 18 den Verfestigungs-Regenerations-Prozess beenden. Es ist allerdings bekannt, dass sich an Röhren 62 fortgesetzt Eis entwickelt, so lange Kühler 18 weiterhin arbeitet. Solches fortgesetztes Eis-Wachstum wird bei einer kleineren Wachstums-Rate stattfinden und kann vollständige Brückenbildung über Gänge 88 erreichen, um das auszubilden, was als eine monolithische Masse bezeichnet wird, wie in 3B gezeigt. Diese Eis-Brückenbildung reduziert oder eliminiert allen Wärmespeicher-Fluid-Fluss zwischen benachbarten Röhren 62 in Array 22, und Wärmespeicher-Fluid in Kammer 26 fließt im Wesentlichen entlang und um den Umfang von Schleifen- Array 22, wie an den Seitenwänden 96 und 98, Oberseite 95, Boden 97 und den nicht gezeigten End-Wänden. Dies minimiert die Möglichkeit des Fluids, durch Gänge 88 und Array 22 zu fließen, und reduziert die Effektivität von Wärmeübertragung zu dem mittels der Eis-Pumpe 36 zu Vorrichtung 44 oder Wärmetauscher 12 übertragenen Wärmespeicher-Fluid, da sich die verwendbare Eis-Kontakt-Oberflächen-Fläche gegenüber den vorgesehenen Merkmalen dramatisch reduziert hat. Als eine Konsequenz des Verlustes an Effektivität der Wärmeübertragung erhöht sich die Temperatur des zu Vorrichtung 44 verbindenden Wärmespeicher-Fluids. Die erhöhte Temperatur, Wärmespeicher-Fluid reduziert die Effektivität von Wärmetauscher 12 oder Vorrichtung 44, was das Verwenden von zusätzlichen Kühl-Vorrichtungen oder anderen Vorkehrungen notwendig machen kann, um gewünschte Betriebs-Leistungsfähigkeit solcher Vorrichtungen zu erreichen. Nachdem ein übermäßiges Eis-Ausbilden auftritt, ist es daher wünschenswert, wenigstens einige der Gänge 88 für Fluid-Durchgang unter allen Bedingungen, inklusive übermäßigem Eis-Ausbilden, geöffnet zu erhalten, um mehr verwendbare Eis-Kontakt-Oberflächen-Fläche aufrecht zu erhalten, und niedrigere Wärmespeicher-Fluid-Temperaturen aufrecht zu erhalten, wie in 12 gezeigt. Es ist insbesondere wünschenswert, wenigstens etwas von der verwendbaren Eis-Oberflächen-Fläche für Kontakt mit Wärmespeicher-Fluid verfügbar zu erhalten, nachdem das Maximum, wie es vorgesehen wurde, oder die volle Kapazität des Eis-Ausbilden erreicht oder übertroffen worden ist. Wie oben angemerkt, haben die im Allgemeinen verwendeten Verfahren des Beaufsichtigens von Eis-Ausbilden zum Vermeiden von Brückenbildung durch Gänge 88 visuelles Inspizieren oder Messen des Fluid-Niveaus in Tank-Kammer 26 oder Eis-Dicke-Steuern/Regeln beinhaltet.
  • Die vorliegende Erfindung sieht Eis-Ausbilden in Kammer 26 mit einer Toleranz für eine Übermäßig-Ausbilde-Situation vor, welche wenigstens in einigen der Gänge 88 Fluid-Fluss aufrecht erhalten wird. Insbesondere werden Gänge 88 zwischen wenigstens einigen der im Allgemeinen vertikalen Kreisläufen 68 und 76 offen gehalten, welche Gänge 88 in 3 die gewünschten ungefähr dreißig Prozent der exponierten Eis-Oberflächen-Fläche zum Aufrechterhalten der gewünschten Wärmeübertragung zu dem fließenden Wärmespeicher-Fluid aufrecht erhalten werden.
  • In 4 sind der erste Kreislauf 68 und der zweite Kreislauf 76 mit Röhren 62 in dieser ersten erläuternden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiederum als Komponenten von Array 66 vorgesehen, welches in der gleichen allgemeinen Konfiguration des oben angegebenen Array 22 erscheint. In dieser Konfiguration sind Paare aus benachbartem ersten Kreislauf 68 und zweiten Kreislauf 76 oder Kreislauf-Sätze 100 eng in vertikalen Spalten 72 und 80 ausgerichtet, wobei erster Trenn-Zwischenraum 104 zwischen benachbarten Paaren von Röhren 62 in Spalten 72 und 80 kleiner ist als einheitlicher erster Trenn-Zwischenraum 84 des Stand-der-Technik-Array 22 in 3.
  • In dieser Ausführungsform von 4, werden benachbarte Paare 100 von Kreisläufen 68 und 76 von Gängen oder Korridoren 102 getrennt, welche breiter sind als erste Gänge 88 des Stand-der-Technik-Array 22. In einer Beispiel-Anordnung wurde die Breite von Trenn-Zwischenraum 104 von dem ersten Trenn- Zwischenraum 84 um ungefähr dreißig Prozent reduziert. Allerdings wurde die Breite 81 der Gänge 88 mehr als verdoppelt [in der Länge] auf Breite 103, um Gänge 102 zwischen benachbarten Kreislauf-Paaren 100 vorzusehen.
  • Wie in 4 angegeben, wird das konzentrische Eis-Ausbilden den vertikalen und den horizontalen Trenn-Distanz zwischen benachbarten Röhren 62 in jedem Kreislauf-Paar 100 bei maximalem oder Voll-Kapazität-Eis-Ausbilden überbrücken. Allerdings wird Gang 102 mit mehr als dem Doppelten der Breite des oben angegebenen Ganges 88 offen bleiben.
  • Geordnetes Array 66 erhält Gang 102 offen für Fluid-Fluss, und konsequenterweise für Luft-Fluss von Belüftungs-Vorrichtung 28, selbst bei einer Übermäßig-Ausbilde-Situation. Wenn im Betrieb Eis an Röhren 62 gebildet wird, hat das Eis einen isolierenden Einfluss auf Röhren 62, was die Kühl-Rate von Wärmespeicher-Fluid mittels Kühlmittel von Kühler 18 reduziert. Daher wird die Eis-Ausbilde-Rate reduziert, und der Einfluss auf den Kühler-Kompressor wird als eine Reduktion von Saug-Druck und Kühlmittel-Temperatur an Kühler 18, sowie eine Reduktion der Glykol-Temperatur an Kühler 18 bemerkt. Diese Parameter korrelieren zu einem vorgesehenen Voll-Kapazität-Eis-Ausbilden als ein Maß für gewünschtes Eis-Ausbilden. Allerdings wird kontinuierlicher Betrieb von Kühler 18 in fortgesetztem Ausbilden an Röhren 62 und Kreislauf-Paaren 100 resultieren. Da Breite 103 von Gang 102 nun das Doppelte des Standes der Technik beträgt, und da die Eis-Ausbilde-Rate reduziert worden ist, wird Gang 102 für Fluid-Fluss selbst in einem Eis-Ausbilde-Zustand offen bleiben, obwohl Breite 81 von Gang 88 in der Länge abnehmen werden. Das Aufrechterhalten eines offenen Ganges 102 wird aufgrund des größeren Ausmaßes von Eis-Oberflächen-Kontakt-Fläche für Wärmeübertragung von rückgeführtem Wärmespeicher-Fluid die gewünschten Temperaturen aufrecht erhalten.
  • In einer alternativen Ausführungsform wurden Röhren 62 von benachbarten Spalten 72 und 80 nominal enger zueinander ausgerichtet bereitgestellt, das heißt, die Gang-Breite 104 kann, als ein Beispiel, um ungefähr sieben Prozent weniger als die Breite in 4 reduziert werden. Der Effekt hat eine ungefähre Erhöhung der Breite 103 und der Größe von Gang 102 um ungefähr fünfzehn Prozent bereitgestellt, was die Fähigkeit von Array 66, ausreichende Eis-Kontakt-Oberflächen-Fläche aufrecht zu erhalten, weiterhin verbessert. Dies behindert auch Eis-Brückenbildung über Gang 102 unter Übermäßig-Eis-Ausbilde-Bedingungen.
  • 6 und 6A demonstrieren andere alternative Ausführungsformen der Struktur von 4. Die Schleifen-Struktur 22 in 6 bei dem vorgesehenen Eis-Ausbilden weist die Hälfte von der Anzahl in der Struktur in 3 angegebener vertikaler Gänge 102 auf. Dies erlaubt mehr Pfunde von Eis pro Kubik-Fuß in Tank 24, was üblicherweise als die Eis-Packungs-Effizienz bezeichnet wird, und sollte durch eine Reduktion um so viel wie fünfzig Prozent gegenüber vorhergehenden Strukturen auch eine geringere Menge von zum Bewegen benötigter Luft ermöglichen. In diesen Darstellungen sind Trenn-Zwischenräume 104 zwischen benachbarten Röhren 62 in Spalten 68 und 76 seitlich um ungefähr dreißig Prozent stärker versetzt als die Röhren in 4. Gang 102 und Breite 103 sind konsequenterweise in der Breite um ungefähr fünfzehn Prozent reduziert, aber Gang 102 wird selbst in einem Übermäßig-Ausbilden-Zustand in einem Offen-Zustand aufrecht erhalten. Ferner benötigt die erhöhte Breite 104 mehr Energie um die Eis-Brückenbildung bereitzustellen, und kann möglicherweise Hohlräume 105 in der vorgesehenen Voll-Kapazität beinhalten. Hohlräume 105 können Gänge 104 für Fluid-Fluss nach Eis-Ausschmelzen während Fluid-Fluss zu Vorrichtung 44 oder anderen Anforderungen an die gespeicherte Wärmekapazität öffnen. In dieser Darstellung kann gewürdigt werden, dass die Wärmeübertragungs-Oberflächen-Fläche des Eises um die Hälfte abnimmt, sobald sich Eis-Zylinder 90 oder benachbarte Röhren 62 berühren oder überbrücken. Während Eis-Ausbilden an Röhren 62 erhöht das Wachstum des Querschnitts-Durchmesser des Eises den Isolations-Faktor des Eises bezüglich der Wärmeübertragungs-Fähigkeit zwischen dem Kühlmittel in Röhren 62 von Kühler 18 und dem Wärmespeicher-Fluid in Kammer 26. Konsequenterweise wird die Eis-Wachstums-Rate an Röhren 62 signifikant und schnell reduziert, wie in 13 gezeigt. Der Effekt auf den Kühler ist ein schnelles Abnehmen von Kapazität, Saug-Druck und Temperatur, sowie von Glykol-Temperatur. Diese schnellen Kapazitäts-Abnahmen können beaufsichtigt werden, um das Ende von Eis-Ausbilde-Zyklen präziser als bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik festzustellen.
  • Ein anderes Beispiel für Breiten-Variation von Gang 104 zwischen benachbarten Röhren 62 von Spalten 68 und 76 weist eine um sieben Prozent breitere Gang-Breite 104 als die Weite zwischen Röhren 62 in 4 auf. Dies resultiert in einem Schmäler-Werden von Gängen 102 und Breite 103 um ungefähr vier Prozent, aber dieses Umordnen reduziert die Übermäßig-Ausbilden-Rate oder Brückenbildungs-Rate zwischen benachbarten Röhren 62 in jedem Paar 100. Die Struktur wird weiterhin die gewünschte dreißig Prozent Minimum-Wärmeübertragungs-Oberflächen-Fläche aufrechterhalten.
  • Obwohl die oben angegebenen Ausführungsformen Variationen von gepaarten Sätzen von benachbarten Röhren 62 mit gemeinsamen Gang-Breiten 102 erläutern, sei angemerkt, dass diese Breiten unter variierenden Betriebs-Bedingungen, wie Ausbilde- oder Ausschmelz-Rate von einzelnen Spalten 68 und 76 oder Röhren 62 variieren werden. Ferner können die speziellen Breiten eine Vorgabe-Wahl sein, oder durch eine Spezifikation von einer Wärmespeicher-Anwendung vorgegeben sein, aber das Ordnen und das Arrangement ist im Allgemeinen auf solche Strukturen anwendbar.
  • Eine weitere Ausführungsform weist benachbarte Röhren 62 in enger ausgerichteten Paaren 100 auf, um eine schmalere Größe für Gang oder Zwischenraum 104 vorzusehen. Ferner ist Trenn-Breite 103 ebenfalls schmaler ausgeführt, um im Allgemeinen die Weiten von Gängen 102 zu verkleinern. Allerdings wird das Verkleinern von Gang-Breiten 102 und 104 ermöglicht, indem der zentrale und vergrößerte Gang 110 mit einer Breite vorgesehen wird, welche ungefähr das Doppelte der Breite 103 beträgt. Dieser vergrößerte Gang 110 wird Fluid-Fluss durch Array 66 selbst bei einer extremen Übermäßiges-Ausbilden-Bedingung ermöglichen, wenn Fluid-Fluss durch Gänge 102 behindert oder begrenzt ist. Diese Struktur würde es Fluid erlauben, mit mehr von der Eis-Oberflächen-Fläche in Kontakt zu treten, um eine tiefere Fluid-Temperatur aufrecht zu erhalten, als bei einer monolithischen Eis-Masse. Diese Fluss-Rate wird fortfahren, die gewünschte Fluid-Temperatur unterhalb von 1°C (34°F) aufrecht zu erhalten, und die Ausschmelz-Rate solcher monolithischer Massen zu erhöhen, um Gänge 102 für Fluid- und Luft-Fluss wieder zu öffnen.
  • 9 und 9A zeigen ein im Allgemeinen zu dem Array 66 von 4 und 6 ähnliches strukturelles Array 66, mit einem großen Gang 128 zwischen benachbarten Gruppen 120. In dieser Struktur ist Gang 104 zwischen Röhren 62 von jedem Paar 100 um ungefähr dreißig Prozent erhöht. Das Erhöhen resultiert wiederum in Hohlräumen 105 bei der vorgesehenen Voll-Kapazität zwischen Eis-Zylindern 90. Allerdings gibt es eine Reduktion der Breite von Gängen 102 um ungefähr siebzehn Prozent, und eine Reduktion der Trenn-Breite 103 von ungefähr vierzehn Prozent. Diese Reduktionen werden wiederum durch Aufrechterhalten von ungefähr der gleichen Gang-Breite 110 in beiden Ausführungsformen wiedergegeben, um kontinuierlich Fluid-Fluss-Zugang durch Array 66 bereitzustellen. Obwohl nur Zwei-Kreislauf-Paare 100 in 4, 6 und 9 beschrieben wurden, welche nur zwei benachbarte Kreisläufe 68, 76 pro Paar aufweisen, wird in Betracht gezogen, dass Paare 100 in jeder Gruppierung 100 drei oder mehr eng benachbarte Kreisläufe 68, 76 aufweisen können. Das Verwenden der Darstellung von nur zwei Kreisläufen geschah zwecks einfacherer Darstellung und einfacherem Verständnis, nicht als eine Begrenzung der Anzahl verwendeter Kreisläufe 68, 76.
  • In einer dritten Struktur werden in 10 und 10A Mehrfach-Sätze 120 von Röhren 62 von Schleifen 68 und 76 in enger Nähe zueinander vorgesehen. In jedem Satz 120 werden schmale Gänge 122, ähnlich zu Gang 88 in 3, zwischen benachbarten Röhren 62 oder Eis-Zylindern 90 vorgesehen. Die schmalen Gänge 122 sind beispielsweise ungefähr dreißig Prozent schmaler als Gänge 88, obwohl Gang-Breite 104 zwischen benachbarten Röhren-Zentren nur ungefähr drei Prozent beträgt. Die dargestellten Sätze 120 in 10 weisen sechs vertikale Spalten von Röhren 62 und Kreisläufen 68 und 76 auf. Die drei Sätze 120 in Array 126 werden mit breiten Gängen 128 zwischen benachbarten Sätzen 120 vorgesehen, welche Gänge 128 zu Vergleichs-Zwecken nur ungefähr fünfunddreißig Prozent schmaler sind als der zentrale breite Gang 128 der angegebenen dritten Struktur. Diese Struktur trägt einerseits einem Übermäßiges-Ausbilden-Bedingung Rechnung, und sieht andererseits mehr Eis-Oberfläche-Kontakt-Fläche zum Wärmeübergang vor als die Stand-der-Technik-Vorrichtungen in einem solchen Übermäßiges-Ausbilden-Zustand. Es ist zu sehen, dass es eine Reduktion der Gesamtzahl von Röhren 62 gibt, aber es gibt eine zum Stand der Technik äquivalente Anzahl mit vergrößerten Gang-Breiten und Sicherheits- oder Weite-Breiten, um übermäßiges Eis-Ausbilden bei geeignetem Vorsehen von Fluid-Fluss aufzunehmen. Selbst bei einem übermäßigen Eis- Ausbilden erscheinen Hohlräume 105 zwischen benachbarten Röhren 62 in Arrangement 120.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden Mehrfach-Sätze von gepaarten Röhren 62 vorgesehen, mit Röhren-Paaren 100, wie oben angegeben, welche dazwischenliegende Gänge 102 aufweisen und eng gepaart sind mit benachbarten Röhren-Paaren 100, um Mehrfach-Röhren-Arrangements 120 bereitzustellen. Diese Mehrfach-Röhren-Arrangements 120 weisen breite Gänge 128 zwischen benachbarten Arrangements 120 auf. In dieser Konfiguration von Array 126 würden Gang-Breite 102 und Breite 103 ungefähr gleich sein zu Gang-Breite 102 und Breite 103 der oben angegebenen dritten Struktur. Allerdings würden durch engeres Zusammenbauen der Paare 100 zusätzliche Röhren 62 in Array 126 vorgesehen werden, obwohl bemerkt wird, dass Eis-Zylinder 90 von benachbarten Röhren 62 von Schleifen 68 und 76 eher anfällig für Brückenbildung werden. Die resultierende vorgesehene Voll-Kapazität-Struktur sieht immer noch eine Mehrzahl von Gängen 102 und 128 für Fluid-Fluss vor, welcher Gang 128 wieder ein Sicherheits-Rand ("margin") gegen Fluid-Behinderung bei einer Übermäßig-Eis-Ausbilden-Bedingung bereitstellt.
  • In 14 weisen zwei Paare benachbarter Kreisläufe 68 und 76 zwischen ihnen verschachtelten Trenn-Vorrichtungen 130 auf, welche Trenn-Vorrichtungen 130 erweiterte oder vergrößerte Trenn-Zwischenräume 132 bereitstellen. Diese Trenn-Zwischenräume 132 werden als dazu geeignet angesehen, Wärmespeicher-Fluid-Fluss durch Kreisläufe 68, 76 bereitzustellen, um eine akzeptable Wärmespeicher-Fluid- oder Wasser-Auslass-Temperatur zu ermöglichen. Teil-Vorrichtungen oder Einsätze 130 sind üblicherweise aus einem Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit, um Eis-Brückenbildung über solche Teil-Vorrichtungen 130 hinweg zu behindern.
  • 15 erläutert das Einsetzen von Abstandhaltern 140 in Schleifen, welche bereits aufgebaut sind, wobei wenigstens ein Paar benachbarter Schleifen 68 und 76 durch Abstand-Halter 140 getrennt wird, welche Niedrig-Leitfähigkeit-Materialien wie Plastik sind. Alternativ können hohle Abstand-Halter oder perforierte Abstand-Halter verwendet werden, um die vergrößerte Trenn-Zwischenraum aufrecht zu erhalten. Darüber hinaus können hohle Abstand-Halter 140 als Luft-Leit-Vorrichtungen verwendet werden, um Luft zum Schleifen-Boden 97 zu leiten, oder ein anderes Fluid, für kräftigere Fluid-Bewegung. Diese letztgenannte Verwendung wird bei einer Anordnung mit galvanisiertem Stahl-Rohrwerk als besonders vorteilhaft angesehen.
  • In 1 würde der dargestellte Steuer-/Regel-Schaltkreis ein Messen des Einlass-Saug-Druckes oder von Einlass-Fluid-Temperatur ermöglichen, als ein Maß einer Änderung des Eis-Ausbilde-Status in den Arrays 66 und 126. In 13 nimmt die Änderung der Einzel-Schleifen-Glykol- oder Saug-Temperatur bei Voll-Kapazität-Eis-Ausbilden durch die vorliegende Erfindung dramatisch ab, was einen Parameter zum Messen mittels Sensor 46 bereitstellt. Ein solches gemessenes Signal kann vorgesehen werden, um Steuer-/Regel-Vorrichtung 50 zu steuern/regeln, weiteres Eis-Ausbilden zu Stoppen, und die Gang-Durchgänge 102 oder 128 aufrecht zu erhalten.
  • Während nur spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist es klar, dass dies keine Beschränkung des Bereiches der hierin beschriebenen Erfindung ist.

Claims (16)

  1. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) mit einem eine Fluid-Speicher-Kammer (26) aufweisenden Gehäuse, Wärmespeicher-Fluid in der Kammer (26), einer Vorrichtung zum Koppeln der Speicher-Schlangen-Anordnung (22) und dem Wärmespeicher-Fluid in der Kammer (26) mit einer externen Vorrichtung (12) zum Wiedergewinnen der gespeicherten thermischen Energie, eine Wärmeübertragungs-Vorrichtung für das Wärmeübertragungs-Fluid, und eine Vorrichtung zum Verbinden der Wärmeübertragungs-Vorrichtung mit der Schlangen-Anordnung (22), wobei die Schlangen-Anordnung (22) umfasst: eine Mehrzahl von Wärmeübertragungs-Röhren (62), wobei jede solche Röhre (62) eine Longitudinal-Achse aufweist, wobei die Röhren (62) zum Zirkulieren des Wärmeübertragungs-Fluids durch die Röhren (62) mit der Wärmeübertragungs-Vorrichtung durch die Verbindungs-vorrichtung gekoppelt sind, wobei die Wärmeübertragungs-Röhren (62) zum Zirkulieren des Wärmeübertragungs-Fluids durch die Kammer (26) in einer geplanten Matrix (66) in der Kammer (26) angeordnet sind, um die Temperatur des Wärmespeicher-Fluids zu reduzieren und um thermische Energie zu speichern, wobei die geplante Matrix (66) von Röhren (62) in einer Mehrzahl von im Allgemeinen einander benachbarten horizontalen Zeilen und vertikalen Spalten (72, 80) angeordnet ist, wobei die Matrix (66) quer zu der Longitudinal-Achse eine Querschnitts-Breite (71) und eine Höhe aufweist, wobei die einander benachbarten Zeilen und Spalten zusammenwirken, um im Allgemeinen erste vertikale Gänge (102) und horizontale Gänge zwischen den einander benachbarten Zeilen und Spalten von Röhren (62) über die Breite (71) der Anordnung zu definieren, wobei die einander benachbarten Zeilen (72, 80) von Röhren (62) zusammenwirken, um wenigstens einen ersten horizontalen Trenn-Zwischenraum(104)-Abstand zwischen den Röhren-Achsen einander benachbarter vertikaler Spalten (72, 80) der Röhren (62) in dem Matrix-Querschnitt zu definieren, und wobei die einander benachbarten Zeilen wenigstens einen vertikalen Trenn-Zwischenraum-Abstand aufweisen, wobei das Wärmespeicher-Fluid eine erste Fluid-Temperatur aufweist, wobei das durch die Röhren (62) zirkulierende Wärmespeicher-Fluid dazu geeignet ist, die erste Temperatur des Wärmespeichers auf eine zweite Temperatur zu reduzieren, um wenigstens einen Teil des Wärmespeicher-Fluids an jeder Röhre (62) zu verfestigen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Paar der einander benachbarten Spalten der Röhren (62) einen zweiten horizontalen Trenn-Zwischenraum zwischen den Achsen des einen Paares einander benachbarter Röhren (62) aufweist, welcher größer ist als der erste Trenn-Zwischenraum-Abstand (104), wobei das wenigstens eine Paar von Röhren (62) in Spalten zusammenwirkt, um einen zweiten vertikalen Gang zu definieren, welcher weiter ist als der erste vertikale Gang, um wenigstens einen Durchgang (103) für einen vertikalen Fluss von Wärmespeicher-Fluid zwischen dem wenigstens einen Paar von Spalten von einander benachbarten Röhren (62) in der Matrix bei Brückenbildung zwischen verfestigtem Wärmespeicher-Fluid über den horizontalen ersten Trenn-Zwischen raum(104)-Abstand der vertikalen Spalten von Röhren hinweg vorzusehen.
  2. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß Anspruch 1, wobei die Speicher-Schlangen-Anordnung (22) ein Gehäuse aufweist mit einer Fluid-Speicher-Kammer (26), Wärmespeicher-Fluid in dieser Kammer (26), wobei die vertikalen Spalten (72, 80) der Röhren (62) in der Matrix (66) in Gruppen mit wenigstens zwei vertikalen Spalten von Röhren (62) in jeder Gruppe angeordnet sind, wobei die Gruppe einen dritte Trenn-Zwischenraum-Abstand zwischen den Achsen von einander benachbarten vertikalen Spalten von Röhren (62) in der Gruppe aufweist, wobei die Matrix (66) wenigstens zwei der Gruppen von vertikalen Spalten von Röhren (62) aufweist, wobei einander benachbarte Gruppen von den wenigstens zwei Sätzen von vertikalen Spalten von Röhren (62), welche in der Nähe von den einander benachbarten Gruppen von Röhren (62) vertikale Spalten von Röhren (62) aufweisen, wobei die nahe beieinander liegenden Spalten von Röhren (62) der einander benachbarten Gruppen zusammenwirken, um einen vierten Trenn-Zwischenraum-Abstand zwischen Achsen der nahe beieinander liegenden, einander benachbarten Gruppen der verschiedenen Gruppen von Röhren (62) zu definieren, wobei der vierte Trenn-Zwischenraum-Abstand größer ist als der dritte Trenn-Zwischenraum-Abstand.
  3. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß Anspruch 2, wobei der zweite Trenn-Zwischenraum-Abstand und der vierte Trenn-Zwischenraum-Abstand ungefähr gleich sind.
  4. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der erste Trenn-Zwischenraum-Abstand (104) und der dritte Trenn-Zwischenraum-Abstand ungefähr gleich sind.
  5. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Gruppen von vertikalen Spalten von Röhren (62) dazu geeignet sind, um segmentierte Blöcke von Eis bereitzustellen, und wobei der vierte Trenn-Zwischenraum-Abstand einen vertikalen Gang bei Brückenbildung von sich verfestigendem Wärmespeicher-Fluid zwischen den einander benachbarten vertikalen Spalten von Röhren in jeder der Gruppen einbezieht.
  6. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei jede der Gruppen eine erste vertikale Spalte und eine zweite vertikale Spalte von Röhren (62) aufweist, wobei jede Gruppe den dritten Trenn-Zwischenraum-Abstand zwischen der ersten und der zweiten vertikalen Spalte von jeder der Gruppen aufweist, wobei der vierte Trenn-Zwischenraum-Abstand zwischen einander benachbarten Gruppen von Röhren (62) über die Breite (71) der Matrix (66) hinweg bereitgestellt ist.
  7. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend wenigstens ein Kopfteil, wobei jede Röhre (62) in der Kammer ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei wenigstens eines des ersten und zweiten Endes an dem wenigstens einen Kopfteil gekoppelt ist, wobei das Kopfteil eine Einlass-Öffnung und eine Auslass-Öffnung aufweist, welche mit einer Vorrichtung zur Wärmeübertragung mittels der Verbindungs-Vorrichtung gekoppelt sind, wobei das Kopfteil dazu geeignet ist, das Wärmeübertragungs-Fluid zu der Matrix (66) von Röhren (62) zu zirkulieren.
  8. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Kühl-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zum Übertragen von Wärme ein abkühlender Kühler ist, welcher einen Kompressor aufweist mit einer Auslass-Öffnung, welche ein Kühl-Fluid für die Matrix (66) von Röhren (62) bereitstellt, um die Temperatur des Wärmespeicher-Fluids zu reduzieren, und eine Einlass-Öffnung zum Empfangen des Kühl-Fluids von der Matrix (66) von Röhren (62) unter einem zweiten und reduzierten Saug-Druck, und eine Vorrichtung zum Aufnehmen von wenigstens einem von Kühl-Fluid-Temperatur, Kompressor-Saug-Druck und Kühl-Last als Anzeichen für Verfestigung des Wärmespeicher-Fluids zu einer Vorgabe-Kapazität in der Wärmespeicher-Röhren-Anordnung (22).
  9. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Matrix eine Mehrzahl von vertikalen Spalten von Röhren (62) aufweist, wobei die vertikalen Spalten in drei Sätzen von vertikalen Röhren (62) bereitgestellt sind, wobei der vierte Trenn-Zwischenraum-Abstand unge fähr fünfundzwanzig Prozent größer ist als der dritte Trenn-Zwischenraum-Abstand.
  10. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Matrix (60) von Röhren (62) eine zwei-Kreis-Matrix (66) ist, mit einem ersten Fluid-Fluss-Kreis und einem zweiten Fluid-Fluss-Kreis, wobei die Röhren (62) der Matrix (66) wenigstens in den vertikalen Spalten in alternierender Ausrichtung des ersten Kreises und des zweiten Kreises angeordnet sind, wobei die Röhren (62) in der Matrix (66) im Wesentlichen parallele Achsen aufweisen, wobei das Wärmeübertragungs-Fluid in dem ersten Röhren-Kreis in einer ersten und Vorwärts-Richtung fließt, wobei das Wärmeübertragungs-Fluid in dem zweiten Röhren-Kreis in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung fließt, wobei die entgegengesetzte Fluss-Richtung in den einander benachbarten Röhren (62) eine im Allgemeinen gleichmäßigere Verfestigung des Fluids an den Röhren (62) in den Fluss-Richtungen bereitstellt, um ein stärker gleichmäßig verfestigtes Wärmespeicher-Fluid an den Röhren (62) in der Kammer bereitzustellen.
  11. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Röhre (62) der geplanten Matrix (66) einen Querschnitts-Durchmesser von ungefähr einem Zoll (25,4 mm) aufweist, wobei jede vertikale Spalte der Längsachsen der Röhre(n) (62) eine Referenzebene definiert, wobei einander benachbarte Ebenen der einander benachbarten Spalten von jeder des Paares von Spalten, zusammenwirken, um den ersten Trenn-Zwischenraum zwischen einander benachbarten ersten und zweiten Referenz-Ebenen zu definieren, wobei der erste Trenn-Zwischenraum (104) zwischen den einander benachbarten Spalten wenigstens zwei und acht Zehntel Zoll (71,12 mm) zwischen einander benachbarten Paaren von Spalten ist, wobei der zweite Trenn-Zwischenraum zwischen einander benachbarten Paaren von vertikalen Spalten bereitgestellt ist, wobei jedes Paar von Spalten eine des Paares von vertikalen Ebenen in der Nähe zu einem des Paares von vertikalen Ebenen eines benachbarten Paares von vertikalen Ebenen angeordnet aufweist, wobei die nahe beieinander liegenden Ebenen zusammenwirken, um den zweiten Trenn-Zwischenraum-Abstand zu definieren, wobei der zweite Trenn-Zwischenraum-Abstand in der Breite wenigstens zehn Prozent größer ist als der erste Trenn-Zwischenraum.
  12. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jede Röhre (62) in der geplanten Matrix (66) einen Querschnitts-Durchmesser von ungefähr einem Zoll (25,4 mm) aufweist, wobei jede vertikale Spalte von Röhren-Longitudinal-Achsen eine Referenz-Ebene bestimmt, wobei einander benachbarte Ebenen der einander benachbarten Spalten von jedem Paar von Spalten zusammenwirken um einen ersten Trenn-Zwischenraum zwischen einander benachbarten ersten und zweiten Referenzebenen zu definieren, wobei der zweite Trenn-Zwischenraum zwischen den einander benachbarten Paaren der vertikalen Spalten angeordnet ist, wobei bei jedem Paar von Spalten eine von dem Paar von vertikalen Ebenen in der Nähe zu einer von dem Paar von vertikalen Ebenen eines benachbarten Paares von vertikalen Ebenen angeordnet ist, wobei die nahe beieinander liegenden Ebenen zusammenwirken, um den zweiten Trenn-Zwischenraum-Abstand zu definieren, wobei sich der zweite Trenn-Zwischenraum-Abstand über einen Bereich zwischen ungefähr fünf Prozent und fünfzig Prozent größer als der erste Trenn-Zwischenraum (104) erstrecken kann, wobei der erste Trenn-Zwischenraum sich über einen Bereich von zwei und acht Zehntel Zoll (71,12 mm) und vier und zwei Zehntel Zoll (106,68 mm) erstreckt.
  13. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der Ansprüche 2 und 3 bis 12, wenn abhängig von Anspruch 2, wobei jede Gruppe eine erste vertikale Spalte und eine zweite vertikale Spalte von Röhren (62) aufweist, wobei jede Gruppe zwischen der ersten und zweiten vertikalen Spalte jeder der Gruppen den dritten Trenn-Zwischenraum-Abstand aufweist, wobei der vierte Trenn-Zwischenraum-Abstand zwischen einander benachbarten Gruppen von Röhren (62) über die Breite (71) der Matrix (66) angeordnet ist, wobei jede Röhre (62) der geplanten Matrix (66) einen Querschnitt-Durchmesser von ungefähr einem Zoll (25,4 mm) aufweist, wobei jede vertikale Spalte der Röhren-Longitudinal-Achsen eine Referenzebene definiert, wobei einander benachbarte Ebenen von einander benachbarten Spalten jedes Paares von Spalten, zum Definieren des ersten Trenn-Zwischenraumes zwischen den einander benachbarten ersten und zweiten Referenz-Ebenen zusammenwirken, wobei der erste Trenn-Zwischenraum (104) zwischen den einander benachbarten Spalten wenigstens zwei und acht Zehntel Zoll (71,12 mm) zwischen den einander benachbarten Paaren von Spalten beträgt, wobei der zweite Trenn-Zwischenraum zwischen einander benachbarten Paaren der vertikalen Spalten bereitgestellt ist, wobei jedes Paar von Spalten einer des Paares von vertikalen Ebenen in der Nähe zu einem des Paares von vertikalen Ebenen eines benachbarten Paares von vertikalen Ebenen aufweist, wobei nahe beieinander liegende Ebenen zusammenwirken, um den zweiten Trenn-Zwischenraum zu definieren, wobei der zweite Trenn-Zwischenraum-Abstand in der Breite wenigstens zehn Prozent größer ist, als der erste Trenn-Zwischenraum (104).
  14. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der Ansprüche 2 und 3 bis 12, wenn abhängig von Anspruch 2, wobei jede Gruppe eine erste vertikale Spalte und eine zweite vertikale Spalte von Röhren (62) aufweist, wobei jede Gruppe den dritten Trenn-Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten vertikalen Spalte jeder Gruppe aufweist, wobei der vierte Trenn-Zwischenraum-Abstand zwischen einander benachbarten Gruppen von Röhren (62) über die Breite (71) der Matrix (66) bereitgestellt ist, wobei jede Röhre (62) der geplanten Matrix (66) einen Querschnitt-Durchmesser von ungefähr einem Zoll (25,4 mm) aufweist, wobei jede vertikale Spalte der Röhren-Longitudinal-Achsen eine Referenzebene definiert, wobei einander benachbarte Ebenen der einander benachbarten Spalten jedes Paares von Spalten zusammenwirken, um den ersten Trenn-Zwischenraum zwischen den ein ander benachbarten ersten und zweiten Referenzebenen zu definieren, wobei der zweite Trenn-Zwischenraum zwischen einander benachbarten Paaren von vertikalen Spalten bereitgestellt ist, wobei jedes Paar von Spalten eines der Paare von vertikalen Ebenen in der Nähe zu einer des Paares vertikaler Ebenen eines benachbarten Paares vertikaler Ebenen angeordnet aufweist, wobei die nahe beieinander liegenden Ebenen zusammenwirken, um den zweiten Trenn-Zwischenraum-Abstand zu definieren, wobei jeder dritte Trenn-Zwischenraum-Abstand zu dem zweiten Trenn-Zwischenraum-Abstand äquivalent ist, wobei sich der zweite Trenn-Zwischenraum-Abstand über einen Bereich zwischen ungefähr fünf Prozent und fünfzig Prozent größer als der erste Trenn-Zwischenraum-Abstand erstrecken kann, wobei sich der erste Zwischenraum (104) über einen Bereich der zwei und acht Zehntel Zoll (71,12 mm) und vier und zwei Zehntel Zoll (106,68) erstreckt, wobei sich der vierte Trenn-Zwischenraum über einen Bereich von ungefähr zehn Prozent und Einhundert Prozent größer als der zweite Trenn-Zwischenraum-Abstand erstreckt.
  15. Schlangen-Anordnung zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungs-Fluids zu einer Wärmespeicher-Schlangen-Anordnung (22) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, und ferner einen Abkühl- und Kühl-Kreis umfassend, wobei der Kühl-Kreis eine Vorrichtung zum Kühlen eines Wärmeübertragungs-Fluids aufweist, eine Vorrichtung zum Verbinden des Kühl-Kreises mit dem Wärmespeicher-Tank, und eine Schlangen-Matrix (66) zum Übertragen von Wärmeübertragungs-Fluid zu dem Tank aufweist, um das Wärmespeicher-Fluid zu kühlen, und um das Wärmeübertragungs-Fluid in den Kühl-Kreis zurückzuführen, eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Kühl-Kreises, eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Temperatur und Saug-Druck des zu dem Kühl-Kreis zurückkehrenden Wärmeübertragungs-Fluids, eine Vorrichtung zum Koppeln der Aufnehme-Vorrichtung mit der Steuer-/Regel-Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Kühl-Kreises und des Zirkulierens des Wärmeübertragungs-Fluids zu dem Tank.
  16. Schlangen-Anordnung gemäß Anspruch 15, wobei die Aufnehme-Vorrichtung und die Steuer-/Regel-Vorrichtung geeignet sind, Wärmeübertragungs-Fluid-Fluss zu den Schleifen bei einer vorbestimmten Änderung von einem von Wärmeübertragungs-Fluid-Temperatur und Reihen-Saug-Druck zu beenden, um ein weiteres Verfestigen des Wärmespeicher-Fluids zu verhindern, um wenigstens die zweiten Trenn-Zwischenrawn-Gänge für Fluid-Fluss und Wärmeübertragung in der Matrix (66) zu erhalten.
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