EP0029843A1 - Process for storing heat, in particular at low temperature - Google Patents

Process for storing heat, in particular at low temperature

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EP0029843A1
EP0029843A1 EP80901196A EP80901196A EP0029843A1 EP 0029843 A1 EP0029843 A1 EP 0029843A1 EP 80901196 A EP80901196 A EP 80901196A EP 80901196 A EP80901196 A EP 80901196A EP 0029843 A1 EP0029843 A1 EP 0029843A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat
water
storage vessel
storage
heat exchanger
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP80901196A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Manfred Zier
Johann Spies
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erno Raumfahrttechnik GmbH
Original Assignee
Erno Raumfahrttechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Erno Raumfahrttechnik GmbH filed Critical Erno Raumfahrttechnik GmbH
Publication of EP0029843A1 publication Critical patent/EP0029843A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/003—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using thermochemical reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/007—Energy recuperation; Heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a method for storing low-temperature heat, as occurs, for example, when using solar energy collectors.
  • the object of the present invention is to provide a method for storing low-temperature heat, in which cheap substances can be used using chemical reactions and, moreover, only a single storage vessel is required.
  • an aqueous solution of substances which have a vanishing partial pressure in the equilibrium vapor phase is used as the storage substance when the water is expelled from the aqueous solution in vapor form when heat is added.
  • Figure 1 shows a device with the least technical effort and Figure 2 shows an improved embodiment of such
  • the storage medium 1 contains the storage medium 2 in the form of an aqueous solution.
  • a heat exchanger 3 and an agitator 9 driven by a motor are installed in this storage container 1.
  • the storage vessel 1 is connected via a steam line 4 to a second vessel 5, which is used as a condenser during heat storage and as an evaporator during heat removal.
  • a fresh water line 7 with a shut-off valve 8 and a waste water line 10 with a shut-off valve 11 and a water pump 12 driven by a motor are connected.
  • the process carried out with this device for heat storage proceeds as follows: Heat is supplied to the aqueous solution 2, for example sodium hydroxide solution, in the storage vessel 1 via the heat exchanger 3.
  • the water evaporating from this aqueous solution is fed as superheated steam via the steam line 4 to the vessel 5, which acts as a condenser, with the heat exchanger 6.
  • This heat exchanger 6, with. is exposed to a medium having ambient temperature, ensures that the saturation temperature of the superheated steam is not reached, so that the water vapor condenses.
  • the resulting water is conveyed out of the system via the sewage line 10 by means of the pump 12. Evaporation of the water from the aqueous solution increases the concentration and temperature of the solution, which ultimately stores the heat supplied to the system.
  • the agitator 9 ensures a homogeneous state of the storage medium during the loading phase.
  • the storage process ends either with the supply of heat or when a predetermined concentration state of the aqueous solution is reached.
  • the trough is removed from this feed system as follows:
  • the vessel 5 which works as an evaporator during the removal of heat, pure water is supplied via the fresh water supply 7 and evaporated by means of the heat exchanger 6, which is acted upon in the same way as during the charging process with a medium at ambient temperature, if appropriate also slightly elevated temperature.
  • the equilibrium weight vapor pressure in the vessel 5 of the steam line 4 and above the solution 2 is exceeded.
  • the solution 2 absorbs water vapor, which releases heat of condensation and dilution, which in turn can be supplied to a consumer via the heat exchanger 3.
  • the temperature level of the heat release is higher than the temperature level in the container 5 which acts as an evaporator.
  • the agitator 9 ensures a homogeneous state of the storage medium.
  • the discharge of the heat accumulator either ends with the fact that heat is no longer removed from the heat exchanger 3, or by reaching a predetermined concentration of the aqueous solution 2 and the temperature in the storage vessel 1.
  • the storage vessel 21 in which there is in turn an aqueous solution 22 as the storage medium, is connected via two outlet lines 28 and 29 to the reaction vessel 30 in which the heat exchanger 31 is arranged.
  • Three directional control valves 23, 24 and 26, 27 are connected into the drain lines 28 and 29, which in turn are connected to a pump 25 driven by a motor.
  • the reaction vessel 30 is connected via the steam line 32 to a second container 33, which in turn is effective as a condenser for heat absorption in the storage vessel 21 and as an evaporator for heat emission.
  • a second heat exchanger 34 is provided in this container 33.
  • On the container 33 are, as in the example of Fi g. 1, a fresh water line 36 with a shut-off valve 37 and a waste water line 35 with a shut-off valve 38 and a pump 39 driven by a motor.
  • the method according to the invention proceeds as follows when using a device according to FIG. 2:
  • the storage device is charged by supplying heat via the heat exchanger 31 in the reaction vessel 30.
  • the sem reaction vessel 30 is supplied from the upper part of the storage vessel 21 via the outlet 29 by means of the pump 25 with the valves 23, 24 in the corresponding position of the aqueous solution.
  • the water is expelled from the aqueous solution by the supply of heat and transferred via the steam line 32 into the vessel 33, which acts as a condenser.
  • the enriched solution leaving the reaction vessel 30 is returned to the storage vessel 21 via the outlet line 28 with its valves 26 and 27.
  • the flexible outlet 29 follows the drop in the liquid level.
  • valves 23, 24 and 26, 27 are switched so that the valves 23, 24 establish a direct connection between the storage vessel 21 and the reaction vessel 30, while the valves 26 and 27 the drain line 28 connect to the pump 25.
  • the pump 25 then conveys the enriched solution 22 via the outlet 28 from the storage vessel 21 into the reaction vessel 30.
  • the solution absorbs water vapor flowing in via the steam line 32, which in the vessel 33, which now acts as an evaporator, has been generated by means of the heat exchanger 34 with the fresh water inlet 36 open.
  • the heat of condensation and dilution released in the reaction vessel 30 during the absorption of water vapor is supplied to a consumer via the heat exchanger 31.
  • the dilute aqueous solution then runs back into the storage vessel via the bypass formed by the valves 23, 24 and the drain line 29.
  • appropriate measures must also be taken in this case to maintain the correct pressure in the reaction vessel 30.
  • the method according to the invention for storing low-temperature heat has the great advantage that, using known and industrially available storage media, a heat store for low-temperature heat can be used which has a high volume-specific storage capacity, as can only be achieved with chemical stores, whereby in this case the low cost of the actual food substance plays an important role.
  • Such inexpensive storage systems also significantly increase the economic viability of solar systems for space heating and domestic water heating.
  • the high volume-specific storage capacity leads to relatively small container dimensions and thus to correspondingly small surfaces with reduced heat loss.

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Abstract

Dans un procede de stockage de chaleur a basse temperature, on utilise un premier reservoir (1), qui sert d'accumulateur pour l'alimentation d'un echangeur de chaleur ou eventuellement pour le couplage avec un echangeur, et un deuxieme reservoir (5), qui est utilise d'une part comme condensateur pour la vapeur d'eau et d'autre part comme evaporateur pour l'eau: ce deuxieme reservoir est muni d'un dispositif pour pomper l'eau et pour l'alimenter en eau fraiche. La chaleur a stocker est transmise, par l'intermediaire d'un echangeur de chaleur (3), a une solution aqueuse d'une substance ayant une pression partielle tres petite dans la phase vapeur d'equilibre. L'eau evaporee par le transfert de chaleur se condense dans le condensateur et est finalement pompee hors du systeme. La substance dissoute dans la solution aqueuse (2) est enrichie dans l'accumulateur (1). Par prelevement de la chaleur stockee hors de l'accumulateur, l'eau fraiche est evaporee par l'absorption de la chaleur de l'environnement dans le deuxieme reservoir (5) et est conduite sous forme de vapeur dans le premier reservoir (1); la solution restante dans l'accumulateur absorbe la vapeur d'eau par liberation de la chaleur de condensation et de dilution. L'energie calorifique empruntee a l'accumulateur (1) par l'intermediaire de l'echangeur (3) de chaleur servira a approvisionner un consommateur.In a process for storing heat at low temperature, a first tank (1) is used, which serves as an accumulator for supplying a heat exchanger or possibly for coupling with an exchanger, and a second tank (5 ), which is used on the one hand as a condenser for the water vapor and on the other hand as an evaporator for the water: this second tank is fitted with a device for pumping water and supplying it with water fresh. The heat to be stored is transmitted, via a heat exchanger (3), to an aqueous solution of a substance having a very small partial pressure in the equilibrium vapor phase. The water evaporated by the heat transfer condenses in the condenser and is ultimately pumped out of the system. The substance dissolved in the aqueous solution (2) is enriched in the accumulator (1). By taking the heat stored out of the accumulator, the fresh water is evaporated by the absorption of heat from the environment in the second tank (5) and is conducted in the form of vapor in the first tank (1) ; the solution remaining in the accumulator absorbs the water vapor by releasing the heat of condensation and dilution. The calorific energy borrowed from the accumulator (1) via the heat exchanger (3) will be used to supply a consumer.

Description

Verfahren zur Speicherung von insbesondere Niedertemperatur-WärmeProcess for storing low-temperature heat in particular
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung von Niedertemperatur-Wärme, wie sie beispielswei se bei Verwendung von Sonnenenergie-Kollektoren auftritt.The invention relates to a method for storing low-temperature heat, as occurs, for example, when using solar energy collectors.
Es ist bekannt, daß die Verwendung von Sonnenenergie zu Heizungszwecken nur in beschränktem Maße möglich ist, weil einerseits diese Sonnenenergie in überreichlichem Maße in einem Teil des Jahres zur Verfügung steht, wenn sie zu Heizungszwecken an sich nicht benötigt wird, daß aber andererseits dann, wenn diese Wärme erwünscht wäre, sie nur in beschränktem Umfang zur Verfügung steht. Die Schwierigkeiten liegen dabei vor allen Dingen darin, daß sich Wärme nur schlecht speichern läßt.It is known that the use of solar energy for heating purposes is only possible to a limited extent, because on the one hand this solar energy is available in abundance in part of the year when it is not needed for heating purposes per se, but on the other hand when this heat would be desirable, it is only available to a limited extent. The main problem here is that heat is difficult to store.
Die bisher bekannten Wärmespeicher verwenden entweder Substanzen mit naturbedingt geringen volumspezifischen Speicherkapazitäten mit dem Ergebnis, daß relativ große Speichergefäße mit entsprechend großen Wärme abgebenden Oberflächen verwendet werden müssen. Bei Wärmespeichern, die als Speichermedium Phasenwechsel-Materialien verwenden, ergeben sich Probleme aus der Langzeitstabilität dieser Medien jedenfalls dann, wenn die Kosten dafür in einem vertretbaren Rahmen bleiben sollen.The previously known heat stores either use substances with inherently low volume-specific storage capacities, with the result that relatively large storage vessels with correspondingly large heat-emitting surfaces have to be used. With heat storage, The use of phase change materials as a storage medium gives rise to problems from the long-term stability of these media in any case if the costs for it are to remain within reasonable limits.
Schließlich sind auch Speichersysteme für Niedertemperatur— Wärme bekannt geworden, bei denen endotherme bzw. exotherme chemische Reak tionen zur Wärme speicherung benutzt werden. Diese letzteren Speicher systeme sind jedoch wei tgehend nur papierener Stand der Technik.Finally, storage systems for low-temperature heat have become known in which endothermic or exothermic chemical reactions are used for heat storage. However, the latter storage systems are largely only paper state of the art.
Ein Nachteil dieser "chemischen" Speicher ist auch darin zu sehen, daß sie mindestens zwei Speiehergefäße für die getrennte Speicherung der Reaktionsprodukte benötigen oder aber nur geringe volumenspe zi fische Speicherkapazitäten besitzen.A disadvantage of this "chemical" storage is also to be seen in the fact that they require at least two storage vessels for the separate storage of the reaction products or that they only have low volumenspe specific storage capacities.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Speicherung von Niedertemperatur—Wärme anzugeben, bei dem unter Verwendung chemischer Reaktionen billige Substanzen verwendet werden können und darüber hinaus lediglich ein einziges Speichergefäß erforderlich ist.The object of the present invention is to provide a method for storing low-temperature heat, in which cheap substances can be used using chemical reactions and, moreover, only a single storage vessel is required.
Erfindungsgemäß wird dabei als Speiehersubstanz eine wässrige Lösung solcher Stoffe verwendet, die einen verschwindenden Partialdruck in der Gleichgewichtsdampfphase aufweisen, wenn bei Zuführung von Wärme das Wasser aus der wässrigen Lösung in Dampfform ausgetrieben wird. Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte sind in den beigefügten Ansprüche im einzelnen angegeben.According to the invention, an aqueous solution of substances which have a vanishing partial pressure in the equilibrium vapor phase is used as the storage substance when the water is expelled from the aqueous solution in vapor form when heat is added. The method steps according to the invention are specified in the appended claims.
In den beigefügten Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen für Vorrichtungen zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zei gen:In the accompanying drawings, two embodiments for devices for carrying out the method according to the invention are shown schematically, namely:
Figur 1 eine Vorrichtung mit geringstem technischen Aufwand und Figur 2 eine verbesserte Ausführungsform einer solchenFigure 1 shows a device with the least technical effort and Figure 2 shows an improved embodiment of such
Vorrichtung.Contraption.
In dem Speichergefäß 1 ist das Speichermedium 2 in Form einer wässrigen Lösung enthalten. In diesen Speicherbehälter 1 ist ein Wärmetauscher 3 sowie ein von einem Motor angetriebenes Rührwerk 9 eingebaut. Das Speichergefäß 1 ist über eine Dampfleitung 4 mit einem zweiten Gefäß 5 verbunden, das während der Wärmespeieherung als Kondensator und während der Wärmeentnahme als Verdampfer Verwendung findet. In diesem Gefäß ist eine Frischwasserleitung 7 mit einem Absperrventil 8 sowie eine Abwasserleitung 10 mit einem Absperrventil 11 und einer von einem Motor angetriebenen Wasser pumpe 12 verbunden.The storage medium 1 contains the storage medium 2 in the form of an aqueous solution. A heat exchanger 3 and an agitator 9 driven by a motor are installed in this storage container 1. The storage vessel 1 is connected via a steam line 4 to a second vessel 5, which is used as a condenser during heat storage and as an evaporator during heat removal. In this vessel, a fresh water line 7 with a shut-off valve 8 and a waste water line 10 with a shut-off valve 11 and a water pump 12 driven by a motor are connected.
Das mit dieser Vorrichtung zur Wärmespeicherung ausgeübte Verfahren verläuft folgendermaßen: Ober den Wärmetauscher 3 wird der im Speichergefäß 1 befindlichen wässrigen Lösung 2, z.B. Natronlauge, Wärme zugeführt. Das aus dieser wässrigen Lösung verdampfende Wasser wird als überhitzter Wasserdampf über die Dampfleitung 4 dem als Kondensator wirkenden Gefäß 5 mit dem Wärmetauscher 6 zugeführt. Dieser Wärmetauscher 6, der mit . einem Umgebungstemperatur aufweisenden Medium beaufschlagt wird, sorgt dafür, daß die Sättigungstemperatur des überhitzten Dampfes unterschritten wird, so daß der Wasserdampf kondensiert. Das so entstandene Wasser wird über die Abwasserleitung 10 mittels der Pumpe 12 aus dem System herausbefördert. Durch das Verdampfen des Wassers aus der wässrigen Lösung erhöhen sich die Konzentration und die Temperatur der Lösung, wodurch letztenendes die dem System zugeführte Wärme gespeichert wird. Das Rührwerk 9 sorgt während der Ladephase für einen homogenen Zustand des Speichermediums. Der Speichervorgang endet entweder mit der Wärmezufuhr oder mit dem Erreichen eines vorherbestimmten Konzentrationszustandes der wässrigen Lösung. Die Entnahme von Wanne aus diesem Speiehersystem verläuft folgendermaßen:The process carried out with this device for heat storage proceeds as follows: Heat is supplied to the aqueous solution 2, for example sodium hydroxide solution, in the storage vessel 1 via the heat exchanger 3. The water evaporating from this aqueous solution is fed as superheated steam via the steam line 4 to the vessel 5, which acts as a condenser, with the heat exchanger 6. This heat exchanger 6, with. is exposed to a medium having ambient temperature, ensures that the saturation temperature of the superheated steam is not reached, so that the water vapor condenses. The resulting water is conveyed out of the system via the sewage line 10 by means of the pump 12. Evaporation of the water from the aqueous solution increases the concentration and temperature of the solution, which ultimately stores the heat supplied to the system. The agitator 9 ensures a homogeneous state of the storage medium during the loading phase. The storage process ends either with the supply of heat or when a predetermined concentration state of the aqueous solution is reached. The trough is removed from this feed system as follows:
Dem Gefäß 5, das während der Wärmeentnahme als Verdampfer arbeitet, wird über die Frischwasserzufuhr 7 reines Wasser zugeführt und mit tels des Wärmetauschers 6 verdampft, der in gleicher Weise wie beim Ladevorgang mit einem Medium mit Umgebungstemperatur, gegebenen falls auch geringfügig erhöhter Temperatur beaufschlagt wird. Durch Wärmeentnahme aus der im Speichergefäß 1 enthaltenen Lösung wird der Gleichge Wichtsdampfdruck im Gefäß 5 der Dampfleitung 4 und oberhalb der Lösung 2 überschritten. Dadurch nimmt die Lösung 2 Wasserdampf auf, wodurch Kondensations- und Verdünnungs wärme freigesetzt wird, die wiederum über den Wärmetauscher 3 einem Verbraucher zugeführt werden kann. Das Temperaturniveau der Wärmefreisetzung liegt dabei in Abhängigkeit von der Konzentration der Lösung höher als das Temperaturniveau in dem als Verdampfer wirkenden Behälter 5. Wie beim Aufladen sorgt das Rührwerk 9 für einen homogenen Zustand des Speichermediums.The vessel 5, which works as an evaporator during the removal of heat, pure water is supplied via the fresh water supply 7 and evaporated by means of the heat exchanger 6, which is acted upon in the same way as during the charging process with a medium at ambient temperature, if appropriate also slightly elevated temperature. By taking heat from the solution contained in the storage vessel 1, the equilibrium weight vapor pressure in the vessel 5 of the steam line 4 and above the solution 2 is exceeded. As a result, the solution 2 absorbs water vapor, which releases heat of condensation and dilution, which in turn can be supplied to a consumer via the heat exchanger 3. Depending on the concentration of the solution, the temperature level of the heat release is higher than the temperature level in the container 5 which acts as an evaporator. As with charging, the agitator 9 ensures a homogeneous state of the storage medium.
Die Entladung des Wärme Speichers endet entweder damit, daß dem Wärmetauscher 3 keine Wärme mehr entzogen wird, oder durch Erreichen einer vorher festgelegten Konzentration der wässrigen Lösung 2 und dar Temperatur im Speichergefäß 1.The discharge of the heat accumulator either ends with the fact that heat is no longer removed from the heat exchanger 3, or by reaching a predetermined concentration of the aqueous solution 2 and the temperature in the storage vessel 1.
In der Fig. 2 ist eine zweite Auεführungsform einer Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt. Das Speichergefäß 21, in dem sich wiederum eine wäsεrige Lösung 22 als Speichermedium befindet ist über zwei Ablauf leitungen 28 bzw. 29 mit dem Reaktionsgefäß 30 verbunden, in dem der Wärmetauscher 31 angeordnet ist. In die Ablaufleitungen 28 bzw. 29 sind Drei Wegeventile 23, 24 bzw. 26, 27 eingeschaltet, die ihrerseits mit einer von einem Motor angetriebenen Pumpe 25 verbunden sind. Das Reaktionsgefäß 30 ist über die Dampfleitung 32 mit einem zweiten Behälter 33 verbunden, der wiederum bei der Wärmeaufnahme im Speichergefäß 21 als Kondensator und bei der Wärmeabgabe als Verdampfer wirksam ist. In diesem Behälter 33 ist ein zweiter Wärmetauscher 34 vorgesehen. An dem Behälter 33 sind ,wie bei dem Beispiel nach Fi g. 1, eine Frischwasserleitung 36 mit einem Absperrventil 37 sowie eine Abwasserleitung 35 mit einem Absperrventil 38 und einer von einem Motor angetriebenen Pumpe 39 verbunden.2 shows a second embodiment of a device for carrying out the method according to the invention. The storage vessel 21, in which there is in turn an aqueous solution 22 as the storage medium, is connected via two outlet lines 28 and 29 to the reaction vessel 30 in which the heat exchanger 31 is arranged. Three directional control valves 23, 24 and 26, 27 are connected into the drain lines 28 and 29, which in turn are connected to a pump 25 driven by a motor. The reaction vessel 30 is connected via the steam line 32 to a second container 33, which in turn is effective as a condenser for heat absorption in the storage vessel 21 and as an evaporator for heat emission. A second heat exchanger 34 is provided in this container 33. On the container 33 are, as in the example of Fi g. 1, a fresh water line 36 with a shut-off valve 37 and a waste water line 35 with a shut-off valve 38 and a pump 39 driven by a motor.
Das erfindungsgernäße Verfahren verläuft bei Verwendung einer Vorrichtung nach der Fig. 2 folgendermaßen:The method according to the invention proceeds as follows when using a device according to FIG. 2:
Das Aufladen der Speichervorrichtung erfolgt durch Wärmezufuhr über den Wärme tauscher 31 in dem Reaktionsgefäß 30. Die sem Reaktionsgefäß 30 wird aus dem oberen Teil des Speiehergefäßes 21 über den Ablauf 29 mittels der Pumpe 25 bei entsprechender Stellung der Ventile 23, 24 wässri ge Lösung zugeführt. In diesem Reaktionsgefäß 30 wird durch die Wärmezufuhr das Wasser aus der wässrigen Lösung ausgetrieben und über die Dampfleitung 32 in das als Kondensator wirkende Gefäß 33 überführt. Die das Reaktionsgefäß 30 verlassende angereicherte Lösung wird über die Ablaufleitung 28 mit ihren Ventilen 26 und 27 wieder dem Speichergefäß 21 zugeführt.The storage device is charged by supplying heat via the heat exchanger 31 in the reaction vessel 30. The sem reaction vessel 30 is supplied from the upper part of the storage vessel 21 via the outlet 29 by means of the pump 25 with the valves 23, 24 in the corresponding position of the aqueous solution. In this reaction vessel 30, the water is expelled from the aqueous solution by the supply of heat and transferred via the steam line 32 into the vessel 33, which acts as a condenser. The enriched solution leaving the reaction vessel 30 is returned to the storage vessel 21 via the outlet line 28 with its valves 26 and 27.
In dem Gefäß 33 kondensiert der Wasserdampf an dem Wärmetauscher 34 und wird mittels der Pumpe 39 über die Ablaufleitung 35 aus dem System entfernt. In dem Speichergefäß 21 folgt der flexible Ablauf 29 dem Absinken des Flüssigkeitsspiegels.The water vapor condenses in the vessel 33 at the heat exchanger 34 and is removed from the system by means of the pump 39 via the drain line 35. In the storage vessel 21, the flexible outlet 29 follows the drop in the liquid level.
Bei der Entnahme von Wärme aus diesem Speichersystem werden die Ventile 23, 24 bzw. 26, 27 so umgeschaltet, daß die Ventile 23, 24 eine direkte Verbindung zwischen dem Speiehergefäß 21 und dem Reaktionsgefäß 30 herstellen, während die Ventile 26 und 27 die Ablaufleitung 28 mit der Pumpe 25 verbinden. Die Pumpe 25 fördert dann die angereicherte Lösung 22 über den Ablauf 28 aus dem Speichergefäß 21 in das Reaktionsgefäß 30. Hier nimmt die Lösung über die Dampfleitung 32 zuströmenden Wasserdampf auf , der in dem Gefäß 33, das nunmehr als Verdampfer wirkt, mittels des Wärmetauschers 34 bei geöffneten Frischwasserzulauf 36 erzeugt worden ist. Die während der Wasserdampfaufnähme im Reaktionsgefäß 30 freigesetzte Kondensations— und Verdünnungswärme wird über den Wärmetauscher 31 einem Verbraucher zugeführt. Die verdünnte wässrige Lösung läuft dann über den durch die Ventile 23, 24 gebildeten Beipaß und die Ablaufleitung 29 in das Speichergefäß zurück. Wie beim Laden des Speichers, sind auch in diesem Falle zur Einhaltung des richtigen Drucks im Reaktionsgefäß 30 entsprechende Maßnahmen zu ergreifen.When heat is removed from this storage system, the valves 23, 24 and 26, 27 are switched so that the valves 23, 24 establish a direct connection between the storage vessel 21 and the reaction vessel 30, while the valves 26 and 27 the drain line 28 connect to the pump 25. The pump 25 then conveys the enriched solution 22 via the outlet 28 from the storage vessel 21 into the reaction vessel 30. Here, the solution absorbs water vapor flowing in via the steam line 32, which in the vessel 33, which now acts as an evaporator, has been generated by means of the heat exchanger 34 with the fresh water inlet 36 open. The heat of condensation and dilution released in the reaction vessel 30 during the absorption of water vapor is supplied to a consumer via the heat exchanger 31. The dilute aqueous solution then runs back into the storage vessel via the bypass formed by the valves 23, 24 and the drain line 29. As in the case of loading the store, appropriate measures must also be taken in this case to maintain the correct pressure in the reaction vessel 30.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Speicherung von Niedertemperatur-Wärme hat den großen Vorteil, daß dabei unter Ausnutzung bekannter und großtechnisch verfügbarer Speichermedien ein Wärmespeicher für Niedertemperatur—Wärme benutzt werden kann, der eine hohe volumenspezifische Speicherkapazität aufweist, wie sie nur bei chemischen Speichern erreichbar ist, wobei in diesem Falle die niedrigen Kosten für die eigentliche SpeieherSubstanz eine wesentliche Rolle spielt. Durch derartige preiswerte Speicher wird aber auch die Wirtschaftlichkeit von Solaranlagen für Raumheizung und Brauchwassererwärmung wesentlich erhöht. Die hohe volumenspezifische Speicherkapazität führt zu relativ kleinen Behalterabmessungen und damit auf entsprechend kleine Oberflächen mit verringerten Wärmeverlust. The method according to the invention for storing low-temperature heat has the great advantage that, using known and industrially available storage media, a heat store for low-temperature heat can be used which has a high volume-specific storage capacity, as can only be achieved with chemical stores, whereby in this case the low cost of the actual food substance plays an important role. Such inexpensive storage systems also significantly increase the economic viability of solar systems for space heating and domestic water heating. The high volume-specific storage capacity leads to relatively small container dimensions and thus to correspondingly small surfaces with reduced heat loss.

Claims

A n s p r ü c h e Expectations
1. Verfahren zur Speicherung von Niedertemperatur-Wärme mit einem Speichergefäß, Wärmetauschern zur Wärmeeinspeisung bzw. Wärmeauskopplung, einem Kondensator für Wasserdampf bzw. einem Verdampfer für Wasser sowie ei ner Vorrichtung zum Abpumpen von Wasser aus dem Kondensator bzw. zur Zufuhr von Wasser in den Verdampfer, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die zu speichernde Wärme, vorzugsweise Niedertemperatur-Wärme, über einen Wärmetauscher (3, 31) einer wäßrigen Lösung einer Substanz mit verschwindendem Partialdruck in der Gleichgewichtsdampfphase zugeführt wird, daß das durch die Wärmezufuhr verdampfende Wasser in dem Kondensator (5, 33) kondensiert und aus dem System herausbefordert wird, wobei die in der wäßrigen Lösung gelöste Substanz in dem Speichergefäß (1, 21) angereichert wird und daß zur Entnahme der gespeicherten Wärme aus dem Speichergefäß frisches Wasser unter Wärmeaufnahme aus der Umgebung in den Verdampfer (5, 33) verdampft und in Form von Wasserdampf dem Speicherge faß (1) zugeführt wird, und daß die in dem Speichergefäß (1) verbliebene Lösung unter Freisetzung der Kondensations- und Verdünnungswärme den Wasserdampf aufnimmt, wobei die freigesetzte Wärme mittels des Wärmetauschers (3, 31) dem Speichergefäß entzogen wird. 1. A method for storing low-temperature heat with a storage vessel, heat exchangers for heat injection or heat extraction, a condenser for water vapor or an evaporator for water, and a device for pumping water out of the condenser or for supplying water to the evaporator , characterized in that the heat to be stored, preferably low-temperature heat, is fed via a heat exchanger (3, 31) to an aqueous solution of a substance with vanishing partial pressure in the equilibrium vapor phase, so that the water evaporating through the supply of heat in the condenser (5, 33) is condensed and challenged from the system, the substance dissolved in the aqueous solution being enriched in the storage vessel (1, 21) and that in order to remove the stored heat from the storage vessel, fresh water with absorption of heat from the environment into the evaporator (5 , 33) evaporates and in the form of water steam is supplied to the storage barrel (1), and that the solution remaining in the storage vessel (1) absorbs the water vapor with the release of the heat of condensation and dilution, the heat released being removed from the storage vessel by means of the heat exchanger (3, 31).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmeeinkopplung bzw. Wärmeauskopplung mittels eines in das Speichergefäß (1) eingebauten Wärmetauschers (3) folgt.2. The method according to claim 1, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the heat coupling or heat coupling follows by means of a heat exchanger (3) built into the storage vessel (1).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmeeinkopplung bzw. Wärmeauskopplung mittels eines Wärmetauschers (31) erfolgt, der in einen vom Speichergefäß (21 getrennten Behälter (30) eingebaut ist.3. The method according to claim 1, characterized in that the heat coupling or heat coupling takes place by means of a heat exchanger (31) which is installed in a container (30) separated from the storage vessel (21).
4« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß beim Aufladen des Wärmespeichers der Wasserdampfdruck über der wässrigen Lösung so hoch gehalten wird, daß die bei der Kondensation des Wasserdampfes anfallende Wärme ein noch nutzbares Temperaturniveau hat.4 «Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that when the heat accumulator is charged, the water vapor pressure above the aqueous solution is kept so high that the heat generated during the condensation of the water vapor has a usable temperature level.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß bei der Wärmeentnahme aus dem Wärme Speicher die Verdampfung des zugeführten Wassers im Wasser verdampfer bei höherer als Umgebungstemperatur erfolgt.5. The method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that when heat is removed from the heat store, the evaporation of the water supplied in the water evaporator takes place at a higher than ambient temperature.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die mit Wasserdampf gefüllten Räume des Speichersystems mit einem Inertgas unter erhöhtem Druck beaufschlagt werden. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spaces of the storage system which are filled with water vapor are acted upon by an inert gas under increased pressure.
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