00001 Dynamischer Latentwärmespeicher 00002 00003 Die Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher, bspw. 00004 einen dynamischen Latentwärmespeicher, mit einem Latent- 00005 wärmespeichermaterial auf Paraffinbasis und einem ggf. 00006 Siede- und Kondensationsphasen durchlaufenden Wärme00007 transportmedium. 00008 00009 Derartige Latentwärmespeicher sind bereits in verschie00010 denen Ausgestaltungen bekannt geworden. Hinsichtlich 00011 dynamischer Latentwärmespeicher wird insbesondere auf 00012 die EP 522 259 Bl verwiesen, darüber hinaus auch auf 00013 die DD 270 310, die DE 35 24 242 AI, die DD 236 862 und 00014 die DE 33 25 943 C2. 00015 00016 Bei diesen bekannten Latentwärmespeichern wird prak00017 tisch reines Paraffin als Latentwärmespeichermaterial 00018 benutzt. Darüber hinaus sind als Latentwärmespeicher00019 materialien auch Salze und bspw. Fette bekannt. Gerade 00020 auch bei dynamischen Latentwärmespeichern bestehen doch 00021 entscheidende Nachteile. So ist insbesondere bei Paraf00022 fin keine beliebige geometrische Ausgestaltung möglich. 00023 Der Latentwärmespeicher kann nicht mit beliebiger Länge 00024 ausgebildet werden, da die Durchsetzung des Paraffins 00025 dann nicht mehr zu erreichen ist . Es gibt, obwohl in 00026 der vorgenannten Schrift hierzu bereits Siedekörper 00027 vorgeschlagen sind, gleichwohl gewisse Druckstoßproble00028 me durch Siedeverzüge. Durch die genannten Siedekörper 00029 sind diese nur in gewissen Grenzen zu überwinden. 00030 00031 Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik 00032 stellt sich der Erfindung die Aufgabe, einen verbesser00033 ten, ggf. verbesserten dynamischen Latentwärmespeicher 00034 anzugeben. 00035
00036 Diese Aufgabe ist zunächst und im Wesentlichen beim
00037 Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abge-
00038 stellt ist, dass das Latentwärmespeichermaterial aus im
00039 Vergleich zu dem Speicher kleinen, gesonderten, unver-
00040 kleideten Medienelementen besteht, zwischen denen Strö-
00041 mungswege für das Wärmetransportmedium verbleiben und
00042 wobei das Latentwärmespeichermaterial aus mit einem
00043 Verdickungsmittel versetzten Medium wie etwa Paraffin,
00044 Salz, Fett oder dergleichen besteht. Wenn diese Medium-
00045 elemente bspw. kugelförmige Gestalt haben, verbleiben
00046 geometrisch zwangsweise die erforderlichen Strömungswe-
00047 ge für das Wärmetransportmedium zwischen den Mediumele-
00048 menten. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Medium-
00049 elemente so eingestellt sind, hinsichtlich des Latent-
00050 wärmespeichermaterials und dessen Anteil, dass im entla-
00051 denen Zustand, also nach Unterschreiten der Umwandlungs-
00052 temperatur des Latentwarmespeichermaterials, eine harte
00053 oder relativ harte Einstellung gegeben ist und dass im
00054 geladenen Zustand, also oberhalb der Phasenumwandlungs-
00055 temperatur zu flüssig des Latentwarmespeichermaterials,
00056 eine relativ weiche Einstellung gegeben ist. Dies ist
00057 bspw. auch mit dem Effekt verbunden, dass beim Laden
00058 eines im Wesentlichen vollständig mit derartigen Medium-
00059 elementen, bis auf die dazwischen verbleibenden Strö-
00060 mungswege erste Mediumelemente bereits weich sind,
00061 während die verbleibenden Mediumelemente noch hart
00062 sind. Da im weichen Zustand, also oberhalb der Phasenum-
00063 wandlungsteπperatur des Latentwarmespeichermaterials zu
00064 flüssig hin, auch eine größere Ausdehnung der Mediumele-
00065 mente gegeben ist, kann diese aufgrund der Weichheit
00066 gut in einem geschlossenen Behältnis aufgefangen wer-
00067 den. Zudem stellt sich ein gewisser selbstregelnder
00068 Effekt ein: Die weichen, volumenmäßig vergrößerten
00069 Mediumelemente verengen die Strömungswege etwas, so
00070 dass sich die Durchströmung verstärkt zu den noch nicht
O 01/38453
00071 aufgeschmolzenen Elementen hin verlagert. Zudem stellt 00072 sich ein gewisser Pumpeffekt ein, dass nämlich zwischen 00073 den bereits relativ weich gewordenen Mediumelementen 00074 befindliches Wärmetransportmedium verdrängt wird in 00075 Bereiche, in welchen die Mediumelemente noch vergleichs00076 weise hart eingestellt sind. 00077 00078 Insbesondere auch hinsichtlich der Ausgestaltung eines 00079 dynamischen Latentwärmespeichers ist von der Gestaltung 00080 und Höhe her keine Begrenzung mehr gegeben. Es ist kein 00081 "Pfropfen" von Latentwärmespeichermaterial her gegeben, 00082 der durch das siedende Wärmetransportmedium durchsetzt 00083 werden muss . 00084 00085 Dadurch, dass ein Verdickungsmittel vorgesehen ist, 00086 ergibt sich kein Auslaufen und Verlaufen des Latentwar00087 mespeichermaterials, also bspw. des Paraffins, Salz 00088 oder Fettes, mehr im geladenen Zustand des Speichers, 00089 das heißt bei Schmelztemperatur des Latentwarmespeicher00090 materials. Es ist aber auch kein eigenes Strukturmateri00091 al notwendig. In besonders bevorzugter Ausführung kann 00092 es sich bei dem Verdickungsmittel um ein Styrol-Block- 00093 Copolymer handeln. Im Einzelnen um ein solches, das 00094 unter dem Handelsnamen Kraton, G erhältlich ist. Jeden00095 falls ist es bevorzugt, hier Diblock-, Triblock-, Radi00096 alblock- und/oder Multiblock-Copolymere einzusetzen. 00097 Dies führt zu einer festen oder gelartigen Struktur des 00098 Mediumelementes . 00099 00100 Hinsichtlich des Paraffins kann es sich um sehr ver00101 schiedenartige, unter diesem Begriff zusammenzufassende 00102 Stoffe handeln. In der Regel sind es feste paraffini00103 sche Kohlenwasserstoffe (Makro-Paraffine, Intermediat- 00104 Paraffine, mikrokristalline Wachse) . Bekanntlich werden 00105 feste, paraffinische Kohlenwasserstoffe in der Regel
O 01/38453
00106 aus Vakuumdestillationsfraktionen durch verschiedene 00107 technologische Trennschnitte gewonnen, die einen gewis00108 sen Ölanteil bedingen. Dieser kann durchaus enthalten 00109 sein. Darüber hinaus kann es sich auch um synthetische 00110 Paraffine handeln, die im Fischer-Tropsch-Verfahren 00111 gewonnen sind. Derartige FT-Paraffine bestehen vornehm00112 lich nur aus Normal-Paraffinen. Mehr als 90% sind ge00113 wöhnlich N-Alkane. Der Rest sind Iso-Alkane. Die Ketten00114 länge liegt bei C30 bis etwa C100, bei einer Gradation 00115 (auch Erstarrungspunkt EP) von ca. 86°C bis 105°C. Zu 00116 FT-Paraffinen allgemein wird auch bspw. auf die Litera- 00117 turstelle A. Kühnle "In Fette, Seifen, Anstrichmittel" 00118 1982, Seiten 156 bis 162 verwiesen. 00119 00120 Das Verdickungsmittel kann je nach Bedarf zugesetzt 00121 werden. Ein üblicher Anteil ist 10 bis 15% bezogen auf 00122 die Gesamtmasse eines beschriebenen Mediumteilchens . 00123 Wesentlich ist, dass beim Durchströmen der Wärmetrans00124 portflüssigkeit bzw. dessen Dampfform kein Auslösen des 00125 Paraffins auftritt. 00126 00127 Die Arbeitstemperatur eines solchen Latentwärmespeicher00128 körpers kann insbesondere durch den im Latentwärmespei00129 cher herrschenden Druck bzw. Unterdruck feinfühlig 00130 eingestellt werden. Entsprechend ist auch die Schmelz00131 temperatur des Latentwarmespeichermaterials (Paraffin) 00132 zu wählen bzw. einzustellen. 00133 00134 Das erfindungsgemäße Konzept des Latentwärmespeichers 00135 ist vorteilhaft weiter auch dadurch ausgenutzt, dass 00136 der Latentwärmespeicher unter Belassung der genannten 00137 Strömungswege vollständig mit dem Latentwärmespeicherma00138 terial gefüllt ist . Es ist nicht mehr erforderlich 00139 gewisse Freiräume, im Sinne von Freiheit von Latentwär-
O 01/38453
00140 mespeichermaterial , in dem Latentwärmespeicher zu belas00141 sen. 00142 00143 Hinsichtlich des Wärmetransportmediums bietet sich 00144 zunächst Wasser an. Darüber hinaus kann es sich aber 00145 auch um eine (im kondensierten Zustand) Flüssigkeit 00146 handeln, die etwa Alkohol enthält oder aus Alkohol be00147 steht. Letzteres insbesondere dann, wenn der Latentwär00148 mespeicher hinsichtlich einer Kälte-Anwendung verwendet 00149 wird. 00150 00151 Darüber hinaus ist es auch in an sich bekannter Weise 00152 bevorzugt, dass in dem Latentwärmespeicher ein Unter00153 druck herrscht . Die Mediumteile sind bevorzugt ver00154 gleichsweise klein. Jedoch kann die Größe auch nahezu 00155 frei eingestellt werden. Relativ gesehen sind die Medi00156 umteile mit Größenabmessungen im Bereich von 1/10 bis 00157 1/1000 eines Querschnitts-Durchmessers des Latentwärme- 00158 speichers ausgebildet. 00159 00160 Absolut gesehen können es im Fall von Kügelchen-Medium- 00161 teilen solche sein mit einem Durchmesser von 1 bis 2 00162 oder etwa auch bis 5 mm. 00163 00164 Das Mediumelement kann hinsichtlich seiner Dichte bei 00165 Raumtemperatur bzw. bei Ausspeichertemperatur des La00166 tentwärmespeichers auf einen Wert eingestellt sein, der 00167 höher ist als der entsprechende Wert des Wärmetransport- 00168 mediums. Dann ist sichergestellt, dass das Mediumele00169 ment bzw. die Mediumelemente beim Ausspeichern sich am 00170 Boden des Speichers befinden. Entsprechend kann auch 00171 vorgesehen sein, dass der Wert geringer eingestellt 00172 ist, so dass die Mediumelemente jedenfalls dann oben in 00173 dem Wärmetransportmedium schwimmen. Es kann auch vorge-
O 01/38453
00174 sehen sein, dass der entsprechende Wert gleich dem Wert 00175 des Wärmetransportmediums eingestellt ist. 00176 00177 In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist auch ein 00178 Mediumelement elastisch verformbar. Ein Mediumelement 00179 kann weiter einen Gaseinschluss , wie etwa einem Luft- 00180 einschluss aufweisen. Ein Mediumelement kann darüber 00181 hinaus auch offene Poren aufweisen. Es kann auch porös- 00182 Schaumstoffartige Struktur aufweisen. 00183 00184 Nachstehend ist die Erfindung des Weiteren anhand der 00185 beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich ein Ausfüh00186 rungsbeispiel darstellt, erläutert. Hierbei zeigt die 00187 einzige Figur 00188 00189 eine schematische Querschnittsansicht eines 00190 Latentwärmespeichers, gefüllt mit im Vergleich 00191 zu dem Speicher kleinen gesonderten Mediumele00192 menten. 00193 00194 Dargestellt und beschrieben ist ein Latentwärmespeicher 00195 1, der aus einem Speicherbehälter 2 und darin angeordne00196 tem Latentwärmespeichermaterial 3 besteht. Darüber 00197 hinaus befindet sich in dem Latentwärmespeicher 1 ein 00198 Wärmetransportmedium 4 in Gestalt von Wasser. 00199 00200 Die gesonderten Mediumelemente 3 besitzen beim Ausfüh00201 rungsbeispiel Kugelform. Zwischen den einzelnen, über00202 einander angeordneten Mediumelementen 3 sind Strömungs- 00203 wege 5 belassen, im Fall des dynamischen Latentwärme00204 speichers für das verdampfende Wärmetransportmedium 4. 00205 00206 Wenn im Fall des dynamischen Latentwärmespeichers 1 00207 dieser in seinem unteren Bereich U aufgeheizt wird, 00208 wird das Wärmetransportmedium 4 verdampfen und in sei-
O 01/38453
00209 nem oberen, kalten Bereich O wird das Wärmetransportme00210 dium sodann kondensieren. Beim Kondensieren frei werden00211 de Wärme lädt den Latentwärmespeicher 1 auf, indem die 00212 kleinen Mediumelemente 3 erwärmt werden. Das in den 00213 Mediumelementen befindliche Paraffin durchläuft einen 00214 Phasenwechsel und speichert so im Vergleich große Wärme00215 mengen. Obwohl mit der Speicherung von Wärme eine Ver00216 flüssigung des Paraffinanteils einhergeht, sorgt das 00217 Verdickungsmittel, etwa das genannte Kraton G, bspw., 00218 dafür, dass die geometrische Gestalt des Mediumelemen00219 tes erhalten bleibt. Es tritt auch nicht etwa ein Aus00220 laufen von Paraffin oder dergleichen auf. 00221 00222 Bevorzugt ist, dass das Mischungsverhältnis von Paraf00223 fin zu Kraton G etwa 10 % beträgt. 00224 00225 Aufgrund der kurzzeitig speicherbaren hohen Wärmemengen 00226 kann ein solcher dynamischer Latentwärmespeicher 1 00227 bspw. als thermische Sicherung verwendet werden. Auf 00228 die oben bereits genannte DE 35 24 242 AI wird insbeson00229 dere auch in diesem Zusammenhang verwiesen. Wenn etwa 00230 bei Aggregatausfällen oder dergleichen frei werdende 00231 Wärmemengen kurzzeitig abgeführt und gespeichert werden 00232 müssen. 00233 00234 Darüber hinaus sind noch eine Vielzahl anderer Anwen00235 dungsmöglichkeiten gegeben. Im einfachsten Fall etwa 00236 zur Speicherung von Wärme im Hausheizungsbereich. Dar00237 über hinaus auch etwa zur Speicherung von Wärme bei 00238 ablaufenden chemischen Prozessen, deren Temperatur auch 00239 bei unstetig frei werdender Wärme möglichst konstant 00240 gehalten werden soll. 00241 00242 Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe00243 sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit
01/38453
00244 auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten
00245 Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll-
00246 inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale
00247 dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung
00248 mit aufzunehmen.