WO2016156054A1 - Wärmespeicher, bausatz zu dessen herstellung und verfahren zur wärmespeicherung - Google Patents

Wärmespeicher, bausatz zu dessen herstellung und verfahren zur wärmespeicherung Download PDF

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WO2016156054A1
WO2016156054A1 PCT/EP2016/055795 EP2016055795W WO2016156054A1 WO 2016156054 A1 WO2016156054 A1 WO 2016156054A1 EP 2016055795 W EP2016055795 W EP 2016055795W WO 2016156054 A1 WO2016156054 A1 WO 2016156054A1
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WO
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container
heat
phase change
wärmespeieher
encapsulation
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PCT/EP2016/055795
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Marco DECKERT
Stefanie REIL
Michael Jakuttis
Andreas Hornung
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • 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 heat storage with a
  • the invention relates to a kit for producing a heat accumulator, in which a phase change material is introduced into a container.
  • the invention relates to a method for heat storage, in which in one
  • Container is arranged a phase change material and is brought into thermal contact with a heat transfer medium, wherein the phase change material is arranged in at least one encapsulation unit, which is formed from at least one hollow profile and between adjacent encapsulation flow passages are formed, in which a heat transfer medium flows.
  • the invention is therefore based on the object to provide a Latent Shispeieher with higher life.
  • the cherriesspeieher with a container.
  • a heat storage material is arranged in the container.
  • the heat storage material can be brought into thermal contact with a heat transfer medium.
  • the container may be made of metal or plastic in some embodiments of the invention. In other words,
  • Weight saving Wall elements made of plastic, which are surrounded by a supporting structure made of metal.
  • Weight savings can be advantageous, in particular in the case of mobile heat stores.
  • the heat storage material a phase change material or.
  • Phase change material find use, which is a
  • Phase change at a temperature between about - 50 ° C and about 20 ° C shows.
  • a phase change material may be used which exhibits a phase change between about 70 ° C and about 110 ° C.
  • a phase change material may be used which exhibits a phase change between about 70 ° C and about 110 ° C.
  • the invention may use a phase change material which exhibits a phase change between about -50 ° C and about 400 ° C or between about 50 ° C and about 100 ° C.
  • phase change materials can be easily melted, for example, with the waste heat of combined heat and power plants or industrial production processes. At the same time, heat can be easily used at this temperature level,
  • phase change material may in some embodiments of the invention be selected from paraffins, inorganic salt hydrates, fatty acids, sugar alcohols, polymeric hydrocarbons and / or metallic melts.
  • the selection of the phase change material can be made dependent on that the phase change material with the available heat source can be melted and the the heat taken from the latent heat detector can be provided at the desired temperature level.
  • a phase change material containing or consisting of an inorganic salt hydrate can be selected from a hydrate of a halide and / or a chlorate and / or a sulfate and / or a hydroxide and / or a nitrate of at least one alkali metal and / or an alkaline earth metal.
  • eutectic and / or congruently melting mixtures of several inorganic salt hydrates may be used.
  • At least one halide may be selected from a fluoride and / or a chloride and / or a bromide and / or an iodide.
  • An alkali metal may in at least one embodiment of the invention be selected from lithium, sodium, potassium, rubidium and / or cesium.
  • An alkaline earth metal may be selected from magnesium and / or calcium and / or strontium and / or
  • the heat absorber furthermore contains at least one encapsulation unit which contains at least one hollow profile and into which the phase change material is introduced.
  • the heat transfer medium can be introduced directly into the container or. flow through the container without it comes to the mixing of the heat transfer medium s with the phase change material and without a
  • Heat exchanger must be inserted into the container.
  • the heat transfer medium may include air, exhaust, water, or an oil.
  • the heat transfer medium can be circulated during operation of the heat storage by a pump or a blower or a compressor, in order to enter heat in this way in the phase change material or. Dissipate heat from the phase change material.
  • Heat source and heat sink can with corresponding circuits of the heat transfer medium or
  • flow channels for the heat transfer medium are provided between adjacent encapsulation units
  • Heat transfer may be improved in some embodiments of the invention, so that the loading time and / or the time required for the removal of the heat can be shortened.
  • the Latentippospeieher a larger
  • the cross-sectional ratio between the flow channels and the encapsulation units can be between about 1: 2 and about 1: 100 or between about 1: 2 and about 1:50 or between about 1: 8 and about 1:20 or about 1:13.
  • Proportion of the phase change material s in the total volume, which can increase the storage capacity. Larger flow channels, however, allow faster loading and unloading of the heat accumulator. According to the invention, it has been recognized that the aforementioned cross-sectional ratios allow a good compromise between storage times and storage capacity.
  • the flow channels formed in a container relative to the internal volume of the container may have a surface area of from about 40 m 2 m 3 to about 60 m 2 m -3, or from about 45 m 2 nm 3 to about 55 m 2 nm 3 have.
  • a plate or tube bundle heat exchanger dips into a container filled with phase change material, the loading and unloading of the heat storage according to the invention by the larger surface faster and
  • Phase change material can be reduced.
  • the container may be provided with a leading element at least at the inlet.
  • the Anstrome1ement may be an approximately funnel-shaped
  • the inflow element has an inlet with a small cross-section and an outlet with a larger cross-section.
  • On the side of the outlet may be a mounting flange, which is the
  • the heat transfer medium can be supplied to the input and then flow through the container.
  • At least one diffuser may be arranged in the inflow element in order to equalize the flow in the inflow element over its cross section, i. the speed differences and / or the pressure differences of the flow of the heat transfer medium as a function of the area of
  • Impellers have smaller differences at the outlet than without such a diffuser.
  • the diffuser may be multi-stage. In some embodiments of the invention, the diffuser may be configured in two stages. This means that a plurality of diffusers are arranged sequentially in succession in the inflow element and, during operation of the heat accumulator, the heat transfer medium flows through the diffusers in a sequential manner. As a result, the flow and thus the flow of the heat transfer medium through the flow channels can be even more uniform.
  • the diffuser may include a perforated plate disposed adjacent the inlet in the upstream element. The perforated plate has a plurality of bores, which may optionally be oriented differently from the normal vector of the perforated plate. As a result, the flow of the heat transfer medium entering the inflow element with low divergence is distributed over a larger area, similar to a shower head.
  • the diffuser may include a porous material disposed adjacent the outlet in the upstream element. This acts similar to the perforated plate described above, but j edoch by its porosity on a higher number of openings, which usually have a smaller diameter.
  • the porous material may be selected from a nonwoven and / or a foam and / or a sponge.
  • the porous material may include or consist of a metal or an alloy or a plastic. On the one hand, these materials are readily available and can have a low weight for mobile heat generators and be inert to the heat transfer medium used.
  • the shape or size or number or introduced phase change material of the encapsulation units may vary within a container, so that the modular design of the latent heat storage device can accommodate different application requirements.
  • the power and / or the storage capacity and / or the temperature level can be adapted to different application requirements.
  • the hollow profile used according to the invention as a Verkka se1ungsaku may in some embodiments of the invention have a polygonal or round cross-section.
  • the encapsulation profile can be comparatively small
  • the hollow profile may have an aspect ratio of between about 10: 1 and about 1000: 1, or between about 100: 1 and about 500: 1, or between about 20: 1 and about 200 :.
  • the aspect ratio refers to the ratio of the length to the smallest lateral extent.
  • the encapsulation unit may be a polymer or a plastic
  • Polymer ensures a low mass of the encapsulation unit, so that the heat accumulator according to the invention is easier to transport in mobile use or. for a given maximum mass contains a higher proportion of phase change material, so that the ratio of stored heat to total mass is improved.
  • a polymer allows good chemical resistance of the encapsulation units, so that even highly corrosive phase change materials
  • the cross-section of the hollow profile of the encapsulation unit can be subdivided by at least one support web into at least two sub-volumes.
  • a support web can increase the mechanical strength of the encapsulation unit, so that a plurality of such encapsulation units can be stacked on top of one another without impairing the clear cross section in the interior of the hollow profile.
  • the Subdivision of the cross-section in at least two sub-volumes reduce the segregation of salt crystals of the phase change material, so that the number of charge / discharge cycles until the occurrence of irreversible damage to the
  • Heat storage can be increased.
  • At least one outer surface of the hollow profile may include at least one spacer. Spacers can be used to stack a plurality of encapsulation units one above the other and thereby to form flow channels in which the heat transfer medium can be circulated during operation of the latent heat accumulator. costly
  • Holding devices for a plurality of encapsulation units can thereby be avoided.
  • the heat accumulator may further include a housing into which a plurality of containers are inserted. This allows the cherriesspeieher store a larger amount of heat than a single container. The cherriesspeieher can by using different containers in a housing, which
  • the housing may be made of concrete or masonry or be part of a building and receive a stationary heat storage.
  • the housing may be made of a metal or an alloy or a plastic. In some embodiments of the invention, the housing may be a container according to ISO standard 668.
  • the container may be designed as a swap body container or as a semitrailer or roll-off container or as AbsetzContainer or as a converted food tank or as a dump truck to allow easy transport.
  • the housing may be provided with optional thermal insulation.
  • the thermal insulation can be designed for example as a vacuum insulation.
  • the thermal insulation can be a rigid foam and / or mineral wool
  • the thermal insulation can reduce the heat leakage from the container and thereby increase the storage time.
  • a plurality of partial spreaders can be provided in the housing of the heat accumulator
  • the first sub-memory and the second sub-memory may be serially interconnected, i. H .
  • the heat transfer medium first flows through a partial storage and then the other partial storage.
  • the first sub-memory and the second sub-memory may be connected in parallel with each other. In this case, the total flow of the heat transfer medium is divided into two partial streams, which in each case flow through a partial storage.
  • the first sub-memory and the second sub-memory may be configured differently. The differences can be, for example, the aspect ratio between the
  • Flow channels and the encapsulation units relate.
  • the number or size of the encapsulation units may vary.
  • the encapsulation units may contain different phase change materials, so that the heat transfer medium
  • different temperatures can be heated or the heat transfer medium added or removed amount of heat can be optimized by first passing a Phasen Touchmate- rial higher melting temperature and the cooled heat transfer medium is then brought into contact with a phase change material low melting temperature.
  • this relates to a kit for producing a heat accumulator which contains at least one container and at least two different encapsulation units, which differ at least by their size and / or the geometry and / or the phase change material contained.
  • Production of the heat storage according to the invention is then first set a requirement profile, which contains, for example, data on the storage capacity, the process temperature and the storage and off storage.
  • a requirement profile which contains, for example, data on the storage capacity, the process temperature and the storage and off storage.
  • at least one type of encapsulation unit with a specific size and / or geometry and / or phase change material is then selected and inserted into the container.
  • the modular design allows a simple adaptation of the heat accumulator to the requirement profile.
  • the kit may further comprise a housing in which a plurality of containers can be introduced.
  • the housing can be designed so that the container in at least two
  • the heat storage may be connected to a heat source, such as a cogeneration plant or an exhaust gas flow, to absorb heat.
  • a heat source such as a cogeneration plant or an exhaust gas flow
  • This heat can be used to heat a building or an industrial process or for domestic hot water.
  • the heat sink may be connected to a heat sink, for example a groundwater flow, to release heat. Thereafter, the cherriesspeieher heat
  • the heat transfer medium may have a volumetric flow of between about 10 m 3 -h- 1 and about 20 m 3 -h " 1. This allows a rapid injection and / or removal of the heat from the latent heat storage, so that In other embodiments of the invention, the heat transfer medium may have a volumetric flow of between about 0.2 m 3 -h- 1 and about 0.5 m 3 -Ir 1 .
  • the heat transfer medium can be kept at a constant temperature over a long time and a
  • FIG. 1 shows a cross section through a first embodiment of an encapsulation unit.
  • FIG. 2 shows a cross section through a second one
  • Embodiment of an encapsulation unit Embodiment of an encapsulation unit.
  • FIG. 3 shows a cross section through a third one
  • Embodiment of an encapsulation unit Embodiment of an encapsulation unit.
  • FIG. 4 shows a cross section through a fourth
  • Embodiment of an encapsulation unit Embodiment of an encapsulation unit.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the first one
  • Embodiment of an encapsulation unit Embodiment of an encapsulation unit.
  • FIG. 6 shows a stack of several encapsulation units according to the first embodiment in the view.
  • FIG. 7 shows a stack of several encapsulation units according to the first embodiment in a perspective view.
  • Figure 8 shows an exemplary embodiment of a container
  • FIG. 9 shows the cross section through an inflow element of the
  • Figure 10 shows a freight container as an example
  • FIG. 11 shows the average outlet temperature against the
  • FIG. 1 shows a cross section through a first embodiment of an encapsulation unit 20 according to the present invention.
  • the encapsulation unit 20 includes a hollow profile, which may be made of a metal, an alloy or a plastic, for example. The material may be selected to withstand the corrosive attack of the phase change material used and a sufficiently low thermal resistance between the outside
  • the inner volume 24 facing side of the boundary walls 21 and 23 may be provided with a coating which is the chemical
  • the hollow profile has a substantially rectangular cross-section in the illustrated embodiment.
  • the hollow profile by two opposite, in
  • the width may be between about 100 mm and about 500 mm or between about 150 mm and about 250 mm in some embodiments of the invention.
  • Hollow profile may be between about 10 mm and about 100 mm or between about 35 mm and about 55 mm. This ensures that the phase change material in
  • Heat transfer resistors can be done quickly.
  • a plurality of encapsulation units may be stacked on top of each other to thereby increase the overall content of the phase change material.
  • the encapsulation units have molded-on spacers 26, so that in each case a Strömungskana1 30 forms between adjacent encapsulation elements 20, which can be flowed through by a heat transfer medium.
  • FIG. 2 shows a cross section through a second embodiment of an encapsulation unit 20 according to the present invention.
  • Like components of the invention are given the same reference numerals, so that the following description is limited to the essential differences from the first embodiment shown above.
  • the support web 25 divides the inner volume 24 into two sub-volumes 24a and 24b.
  • the second embodiment of the encapsulation unit 20 can save space in the container 10, so that a larger amount of the phase change material for a given size of the container 10 or. the heat storage can be introduced.
  • FIG. 3 shows a cross section through a third embodiment of an encapsulation unit 20 according to the present invention.
  • Like components of the invention are given the same reference numerals, so that the following description is limited to the essential differences from the first embodiment shown above.
  • the encapsulation unit 20 is located in the third embodiment
  • Inner volume 24 of the encapsulation unit 20 a horizontal support bar 25, which is approximately parallel to the horizontal Limiting surfaces 23 of the profile is arranged. As a result, the inner volume 24 can be divided horizontally into two sub-volumes 24a and 24b.
  • FIG. 4 shows a cross section through a fourth embodiment of an encapsulation unit 20 according to the present invention.
  • Like components of the invention are given the same reference numerals, so that the following description is limited to the essential differences from the first embodiment shown above.
  • Inner volume 24 of the encapsulation unit 20 both a horizontal support bar 25, which is arranged approximately parallel to the horizontal boundary surfaces 23 of the profile, and a vertical support bar 25, which is arranged approximately parallel to the side walls 21 of the profile. This divides the inner volume 24 of the encapsulation unit 20 into four partial volumes 24a, 24b, 24c and 24d.
  • Partial volumes 24a, 24b, 24c and 24d the desired
  • Stability of the encapsulation units 20 and the width of the encapsulation units 20 also be larger and
  • Figure 5 shows a perspective view of the first embodiment of an encapsulation unit 20.
  • the encapsulation unit 20 has in the illustrated embodiment, a rectangular cross-section.
  • the width may be between about 100 mm and about 500 mm or between about 150 in some embodiments of the invention mm and about 250 mm.
  • Wider containers 10 can be filled by a plurality of side by side arranged encapsulation units.
  • the height of a single hollow profile may be between about 10 mm and about 100 mm or between about 35 mm and about 55 mm. This will ensure that the
  • Phase change material is arranged in comparatively thin layers in the encapsulation element and is surrounded on all sides by the heat transfer medium, so that the segregation of the salt and subsequently the decrease in storage capacity can be avoided.
  • the length of an encapsulation unit may be between about 1000 mm and about 6000 mm. As a result, a large cherriesspeieher can be mounted quickly.
  • spacers 26 can also be arranged on at least one upper or lower boundary surface 23, in order to allow a rapid construction of the heat accumulator by simply stacking a plurality of encapsulation units
  • FIG. 6 and FIG. 7 show a stack 200 of encapsulation units 20 according to the embodiment shown in FIG. 1 illustrated first embodiment. Such a stack 200 can be introduced into a container 10. Shown in FIG. 6 is a view of the end faces 22 of the encapsulation units 20. FIG. 7 shows an axonometric view of the stack 200.
  • horizontally extending flow channels 30 are formed by the spacers 26 between vertically adjacent encapsulation units 20, in which the heat transfer medium can be circulated during operation of the heat accumulator.
  • the spacer can be dispensed with horizontally adjacent encapsulation units 20 so that they can be arranged directly next to one another in the container 10.
  • Phase change material and thus affect the storage capacity of the heat storage.
  • the omission of vertical flow channels avoids that the encapsulation units 20 during transport or operation of the heat storage by the flowing heat transfer medium in the container
  • the number of encapsulation units forming a stack may, in some embodiments of the invention, also differ from the twenty-five encapsulation units shown in the figures. The number may be larger or smaller, for example between about 10 and about 80.
  • the cross-sectional ratio between the flow channels 30 and the encapsulation units 20 may be between about 1: 2 and about 1: 100, or between about 1: 2 and about 1:50.
  • the proportion of the area available for heat exchange between flow channels 30 and internal volume 24 of the encapsulation units 20 can be between about 40 m 2 m ⁇ 3 to about 60 m 2 nr 3 or between about 45 m 2 rtr 3 to about 55 m 2 nr 3 amount. This allows a fast loading and unloading, as described below with reference to FIG. 11 is shown.
  • the flow channel 30 is first flowed through by a heat transfer medium having an elevated temperature in order to liquefy the phase change material in the interior of the encapsulation units 20 and thereby store heat. To release this heat or.
  • a heat transfer medium of lower temperature is circulated through the flow channel 30, which is heated by the latent heat liberated during the crystallization of the phase change material 2.
  • Encapsulation units 20 is provided.
  • the container 10 can be either less than a small perennialspeieher 1 lesser
  • Capacity can be used or be part of a large heat storage.
  • the container 10 according to FIG. 8 consists of a bottom 102, on which side walls 101 are formed directly.
  • the container 10 may be closed at its end faces, each with a flange 105, which leaves free a clear cross section for the flow of the heat transfer fluid.
  • the flange 105 is made in two parts and consists in each case of an upper part 105a and a lower part 105b.
  • Anströmelement 150a In the flow area of the heat transfer fluid is a Anströmelement 150a, which is based on the FIG. 9 closer
  • the inflow element 150a has an approximately funnel-shaped basic shape. This means that Anströmelement has an input 153 with low
  • Cross-section and a disposal 152 with a larger cross section On the side of the outlet 152 may be a
  • Fixing flange 151 are located, which allows the screw connection to the flange 105 of the container 10.
  • the outflow element 150b In the outflow region of the heat transfer fluid is a discharge element 150b.
  • the outflow element 150b also has an approximately funnel-shaped basic shape, which makes it possible to reduce the comparatively large cross section of the container to a smaller cross section of the transport line
  • the heat transfer fluid flows homogeneously through the container with the encapsulation units arranged therein with phase change material, at least one diffuser in the
  • Anströmelement 150a be present. In the illustrated embodiment
  • the diffuser is in two stages and comprises a perforated plate 154 in the vicinity of the inlet 153.
  • the further distribution and homogenization of the Anströmung carried out by means of a porous material 155 in the vicinity of the outlet 152.
  • the porous fabric 155 for example, a fleece, a sponge or a Foam included.
  • Material 155 in some embodiments of the invention, may be made of a metal or an alloy.
  • Container 10 can be designed without such diffusers.
  • Figure 10 shows a 20-foot container according to ISO standard 668. This container consists of a steel alloy and has standardized foot elements 103 and standardized
  • the container is provided with an insulation 110.
  • the insulation may have a thickness of from about 5 cm to about 20 cm or from about 7 cm to about 10 cm.
  • the insulation can be one
  • Hard foam contain or consist of.
  • the insulation can be arranged on all boundary surfaces of the container in order to reduce the heat losses.
  • FIG. 10 shows an axonometric representation of the
  • first partial memory and a second partial memory.
  • Both partial reservoirs can be provided with different phase change materials in order to provide or store heat at different temperature levels in this way.
  • Anström Scheme 121 Prior to the first part of the storage is a Anström Scheme 121, which serves to distribute the heat transfer medium.
  • Anström Society 121 may have a length of about 300 mm to about 500 mm. Between the sectionspeiehern is a flow area 123, which is flowed through by the heat transfer medium. Finally, behind the second partial storage, there is a discharge area 122, which collects the heat transfer medium and removes it from the heat collector. In this case, both partial reservoirs are serially flowed through by the heat transfer medium.
  • the housing 100 may have two Ans roman regions 121 and 122, which after flowing through the j respec- tive part of memory in a
  • FIG. 11 shows the performance of the heat accumulator according to the invention in comparison to a known heat accumulator. Both heat generators contain sodium acetate trihydrate as a phase change material. To calculate the in Fig. 11 results shown was a constant
  • the ordinate in FIG. 11 shows the average outlet temperature of the heat transfer medium during the discharge or during the discharge.
  • Fig. 11 shows that the heat collector according to the invention can be discharged more quickly. After just four hours, the tank is completely discharged when the volume flow is 15 nv 3 -s 1 .
  • a known storage tank with tube bundle heat exchanger can only be discharged in at least 13 hours, although the volume flow in this case is twice as high.
  • the heat collector according to the invention has a higher charge and discharge dynamics and can provide heat at a favorable higher temperature level.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher (1) mit einem Behälter (10), in welchem ein Phasenwechselmaterial (2) angeordnet und mit einem Wärmeträgermedium (3) in thermischen Kontakt bringbar ist, wobei der Wärmespeicher (1) weiterhin zumindest eine Verkapselungseinheit (20) enthält, welche aus zumindest einem Hohlprofil gebildet ist und in welche das Phasenwechselmaterial (2) eingebracht ist, wobei zwischen benachbarten Verkapselungseinheiten (20) Strömungskanäle (30) ausgebildet sind und das Querschnittsverhältnis zwischen den Strömungskanälen (30) und den Verkapselungseinheiten (20) zwischen etwa 1:2 und etwa 1:100 beträgt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Wärmespeicherung und einen Bausatz zur Herstellung eines Wärmespeichers.

Description

Wärmespeicher, Bausatz zu dessen Herstellung und
Verfahren zur Wärmespeicherung
Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher mit einem
Behälter , in welchem ein Phasenwechselmaterial angeordnet und mit einem Wärmeträgermedium in thermischen Kontakt bringbar ist , wobei der Wärmespeieher weiterhin zumindest eine Verkapselungseinheit enthält , welche aus zumindest einem Hohlprofil gebildet ist und in welche das Phasenwechselmaterial eingebracht ist . Weiterhin betrifft die Erfindung einen Bausatz zur Herstellung eines Wärmespeichers , bei welchem ein Phasenwechselmaterial in einen Behälter eingebracht wird . Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Wärmespeicherung , bei welchem in einem
Behälter ein Phasenwechselmaterial angeordnet und mit einem Wärmeträgermedium in thermischen Kontakt gebracht wird, wobei das Phasenwechselmaterial in zumindest einer Verkapselungseinheit angeordnet ist , welche aus zumindest einem Hohlprofil gebildet ist und zwischen benachbarten Ver- kapselungseinheiten Strömungskanäle ausgebildet sind, in welchen ein Wärmeträgermedium strömt .
Aus der Offenlegungsschrift CH 666 118 A5 sind Wärmespeieher und Verfahren der oben genannten Art bekannt . Diese weisen einen Behälter auf , welcher von einem Wärmeträgermedium durchströmt wird und in welchem sich Verkapselungseinheiten befinden, welche mit einem Phasenwechselmaterial gefüllt sind . Das Phasenwechselmaterial kann von einem flüssigen Zustand in einen festen Zustand überführt werden . Hierbei wird die Kristallisationsenthalpie frei , sodass das Wärmetragermedium erwärmt werden kann . Wenn vom Wärmeträgermedium Wärme an das Phasenwechselmaterial abgegeben wird, so kann das Phasenwechselmaterial schmelzen und auf diese Weise thermische Energie speichern . Als Phasenwechselmaterial kann beispielsweise ein Salzhydrat verwendet werden . Dieser bekannte
Wärmespeieher eignet sich beispielsweise für die mobile Anwendung in Fahrzeugen .
Bekannte Latentwärmespeieher weisen den Nachteil auf , dass insbesondere Salzhydrate mit hoher Phasenwechselenthalpie inkongruent aufschmelzen . Dies bedeutet , dass das freigesetzte Kristallisationswasser nicht ausreicht , alle Phasen des Salzes aufzulösen, sodass die resultierende Lösung am Schmelzpunkt übersättigt ist . Hierdurch kommt es zur
Segregation der Salzschmelze, d . h . wasserärmeres Salz setzt sich am Boden des Speichers ab . Hierdurch kommt es zu irreversiblen Schmelz- und Erstarrungsverhalten, sodass die Speicherkapazität mit j edem Lade-Entlade- Zyklus abnimmt .
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde , einen Latentwärmespeieher mit höherer Lebensdauer bereitzustellen .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wärmespeieher gemäß Anspruch 1 , einen Bausatz gemäß Anspruch 20 und ein Verfahren gemäß Anspruch 22 gelöst . Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den
Unteransprüchen .
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Wärmespeieher mit einem Behälter zu versehen . Im Behälter wird ein Wärme- Speichermaterial angeordnet . Bei Betrieb des WärmeSpeichers kann das WärmeSpeichermaterial mit einem Wärmeträgermedium in thermischen Kontakt gebracht werden . Der Behälter kann in einigen Ausfuhrungsformen der Erfindung aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein . In anderen
Ausfuhrungsformen der Erfindung kann der Behälter zur
Gewichtsersparnis Wandelemente aus Kunststoff enthalten, welche von einem Tragwerk aus Metall umgeben sind . Die
Gewichtsersparnis kann insbesondere bei mobilen Wärme- speichern vorteilhaft sein .
In einigen Ausfuhrungsformen der Erfindung kann das Wärme- Speichermaterial ein Phasenwechselmaterial bzw . ein
Latentwärmespeieher sein oder ein solches enthalten .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein
Phasenwechselmaterial Verwendung finden, welches einen
Phasenwechsel bei einer Temperatur zwischen etwa - 50 °C und etwa 20°C zeigt . In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Phasenwechselmaterial Verwendung finden, welches einen Phasenwechsel zwischen etwa 70 °C und etwa 110 °C zeigt . In wiederum anderen Ausführungsformen der
Erfindung kann ein Phasenwechselmaterial Verwendung finden, welches einen Phasenwechsel zwischen etwa - 50 °C und etwa 400°C oder zwischen etwa 50 °C und etwa 100 °C zeigt . Diese Phasenwechselmaterialien lassen sich einfach schmelzen, beispielsweise mit der Abwärme von Blockheizkraftwerken oder industriellen Produktionsprozessen . Gleichzeitig kann Wärme auf diesem Temperaturniveau leicht genutzt werden,
beispielsweise zur Gebäudeheizung oder zur
Brauchwassererwärmung oder zur Kühlung oder für industrielle Prozesse .
Ein Phasenwechselmaterial kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung ausgewählt sein aus Paraffinen, anorganischen Salzhydraten, Fettsäuren, Zuckeralkoholen, polymeren Kohlenwasserstoffen und/oder metallischen Schmelzen . Die Auswahl des Phasenwechselmaterials kann davon abhängig gemacht werden, dass das Phasenwechselmaterial mit der zur Verfügung stehenden Wärmequelle geschmolzen werden kann und die aus dem Latentwärmespeieher entnommene Wärme auf dem gewünschten Temperaturniveau bereitgestellt werden kann .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Phasen- wechselmaterial , welches ein anorganisches Salzhydrat enthält oder daraus besteht ausgewählt sein aus einem Hydrat eines Halogenides und/oder eines Chlorates und/oder eines Sulfates und/oder eines Hydroxides und/oder eines Nitrates von zumindest einem Alkalimetall und/oder einem Erdalkalimetall . In einigen Ausführungsformen der Erfindung können eutekt ische und/oder kongruent schmelzende Gemische mehrerer anorganischer Salzhydrate verwendet werden . In einigen
Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest ein Halogenid ausgewählt sein aus einem Fluorid und/oder einem Chlorid und/oder einem Bromid und/oder einem Iodid . Ein Alkalimetall kann in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung ausgewählt sein aus Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und/oder Caesium . Ein Erdalkalimetall kann ausgewählt aus Magnesium und/oder Kalzium und/oder Strontium und/oder
Barium .
Der Wärmespeieher enthält weiterhin zumindest eine Ver- kapselungseinheit , welche zumindest ein Hohlprofil enthält und in welche das Phasenwechselmaterial eingebracht ist . Hierdurch kann das Wärmeträgermedium unmittelbar in den Behälter eingebracht werden bzw . den Behälter durchströmen , ohne dass es zur Durchmischung des Wärmeträgermedium s mit dem Phasenwechselmaterial kommt und ohne dass ein
Wärmetauscher in den Behälter eingesetzt werden muss .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Wärme - trägermedium Luf t , Abgas , Wasser oder ein Öl enthalten . Das Wärmeträgermedium kann bei Betrieb des WärmeSpeichers durch eine Pumpe oder ein Gebläse oder einen Kompressor zirkuliert werden, um auf diese Weise Wärme in das Phasenwechselmaterial einzutragen bzw . Wärme aus dem Phasenwechselmaterial auszutragen . Wärmequelle und Wärmesenke können mit entsprechenden Kreisläufen des Wärmeträgermediums oder
Übergabestationen ausgestattet sein, welche mit dem Wärme- Speicher innerhalb oder außerhalb eines Gebäudes verbindbar sind, beispielsweise durch Schnei lkupplungen .
Erfindungsgemäß sind zwischen benachbarten Verkapselungs - einheiten Strömungskanäle für das Wärmeträgermedium
ausgebildet . Hierdurch kann der Wärmedurchgangswiderstand zwischen Phasenwechselmaterial und Wärmeträgermedium
reduziert sein und/oder die Grenzfläche zwischen dem Phasenwechselmaterial in der Verkapselungseinheit und dem Wärme- trägermedium vergrößert werden . Hierdurch kann der
Wärmeübergang in einigen Ausführungsformen der Erfindung verbessert sein, so dass die Beladungszeit und/oder die für die Ausspeicherung der Wärme benötigte Zeit verkürzt werden kann . Somit kann der Latentwärmespeieher eine größere
Leistung aufweisen . Hierzu kann das QuerSchnittsverhältnis zwischen den Strömungskanälen und den Verkapselungseinheiten zwischen etwa 1:2 und etwa 1:100 oder zwischen etwa 1:2 und etwa 1:50 oder zwischen etwa 1:8 und etwa 1:20 oder etwa 1 : 13 betragen .
Kleinere Strömungskanäle erlauben dabei einen größeren
Anteil des Phasenwechselmaterial s am Gesamtvolumen , wodurch sich die Speicherkapazität erhöhen lässt . Größere Strömungs- kanäle erlauben hingegen eine schnellere Be- und Entladung des Wärmespeichers . Erfindungsgemäß wurde erkannt , dass die genannten Querschnittsverhältnisse einen guter Kompromiss zwischen Speicherzeiten und Speicherkapazität ermöglichen .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die in einem Behälter ausgebildeten Strömungskanäle bezogen auf das Innenvolumen des Behälters eine Oberfläche von etwa 40 m2m~3 bis etwa 60 m2m~3 oder von etwa 45 m2nr3 bis etwa 55 m2nr3 aufweisen . Im Gegensatz zu bekannten Wärmespeichern, bei welchen ein Platten- oder RohrbündelWärmeübertrager in ein mit Phasenwechselmaterial gefülltes Behältnis eintaucht , kann die Be- und Entladung des erfindungsgemäßen Wärme- Speichers durch die größere Oberfläche schneller und
gleichmäßiger erfolgen . Dadurch kann die Abnahme der
Speicherkapazität durch inkongruentes aufschmelzen des
Phasenwechselmaterials verringert werden .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Behälter zumindest am Zulauf mit einem Anströmelement versehen sein . Das Anströme1ement kann eine in etwa trichterförmige
Grundform aufweisen . Dies bedeutet , das Anströmelement weist einen Eingang mit geringem Querschnitt und einen Abgang mit größerem Querschnitt auf . Auf der Seite des Abgangs kann sich ein Befestigungsflansch befinden, welcher die
Verschraubung, Verklebung oder Verschweißung mit einem zugeordneten Flansch des Behälters erlaubt . Bei Betrieb des WärmeSpeichers kann das Wärmeträgermedium dem Eingang zugeführt werden und nachfolgend den Behälter durchströmen .
Im Anströmelement kann zumindest ein Diffusor angeordnet sein , um die Strömung im Anströmelement über dessen Querschnitt zu vergleichmäßigen, d.h. die Geschwindigkeitsunterschiede und/oder die Druckunterschiede der Strömung des Wärmeträgermediums in Abhängigkeit der Fläche des
Anströme1ementes weisen am Abgang geringere Unterschiede auf als ohne einen solchen Diffusor .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Diffusor mehrstufig ausgeführt sein . In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Diffusor zweistufig ausgeführt sein . Dies bedeutet , dass mehrere Diffusoren sequentiell hintereinander im Anströmelement angeordnet sind und bei Betrieb des Wärme- Speichers das Wärmeträgermedium die Diffusoren sequentiell durchströmt . Hierdurch können die Anströmung und damit der Durchfluss des Wärmeträgermediums durch die Strömungskanäle noch gleichmäßiger erfolgen . In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Diffusor ein Lochblech enthalten, welches angrenzend an den Eingang im Anströmelement angeordnet ist . Das Lochblech weist eine Mehrzahl von Bohrungen auf , welche optional unterschiedlich zum Normalenvektor des Lochbleches orientiert sein können . Hierdurch wird die mit geringer Divergenz in das Anström- element einlaufende Strömung des Wärmetragermediums auf eine größere Fläche aufgeteilt , ähnlich wie bei einem Brausekopf .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Diffusor ein poröses Material enthalten, welches angrenzend an den Abgang im Anströmelement angeordnet ist . Dieses wirkt ähnlich wie das oben beschriebene Lochblech, weist j edoch durch seine Porigkeit eine höhere Anzahl von Öffnungen auf , welche in der Regel einen geringeren Durchmesser haben .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das poröse Material ausgewählt sein aus einem Vlies und/oder einem Schaum und/oder einem Schwamm . In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das poröse Material ein Metall oder eine Legierung oder einen Kunststoff enthalten oder daraus bestehen . Diese Materialien sind einerseits einfach verfügbar und können für mobile Wärmespeieher ein geringes Gewicht aufweisen und gegenüber dem verwendeten Wärmeträgermedium inert sein .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Form oder die Größe oder die Anzahl oder das eingebrachte Phasen- wechselmaterial der Verkapselungseinheiten innerhalb eines Behälters variieren, sodass durch den modularen Aufbau des Latentwärmespeichers eine Anpassung an unterschiedliche Anwendungserfordernisse erfolgen kann . Beispielsweise kann die Leistung und/oder die Speicherkapazität und/oder das Temperaturniveau an unterschiedliche Anwendungserfordernisse angepasst werden . Das erfindungsgemäß als Verka se1ungseinheit verwendete Hohlprofil kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung einen polygonalen oder runden Querschnitt aufweisen . Das Verkapselungsprofil kann einen vergleichsweise kleinen
Querschnitt und eine vergleichsweise große Länge aufweisen . Hierdurch wird ein guter Wärmeübergang vom Wärmeträgermedium auf das Phasenwechselmaterial ermöglicht , wenn das Wärmeträgermedium in Richtung der Längserstreckung des Hohlprofiles strömt . In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Hohlprofil ein Aspektverhältnis zwischen etwa 10:1 und etwa 1000:1 oder zwischen etwa 100:1 und etwa 500:1 oder zwischen etwa 20:1 und etwa 200 : laufweisen . Das Aspektverhältnis bezeichnet dabei das Verhältnis der Länge zur kleinsten lateralen Ausdehnung .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Ver- kapselungseinheit ein Polymer oder einen Kunststoff
enthalten oder daraus bestehen . Die Verwendung eines
Polymers gewährleistet eine geringe Masse der Verkapselungs- einheit , sodass der erfindungsgemäße Wärmespeicher bei mobilem Einsatz leichter transportierbar ist bzw . bei gegebener Höchstmasse einen höheren Anteil an Phasenwechselmaterial enthält , sodass das Verhältnis von gespeicherter Wärmemenge zur Gesamtmasse verbessert ist . In einigen
Ausführungsformen der Erfindung ermöglicht ein Polymer eine gute chemische Beständigkeit der Verkapselungseinheiten, so dass auch stark korrosive Phasenwechselmaterialien
eingesetzt werden können .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Querschnitt des Hohlprofils der Verkapselungseinheit durch zumindest einen Stützsteg in zumindest zwei Teilvolumina unterteilt sein . Ein solcher Stützsteg kann die mechanische Belastbarkeit der Verkapselungseinheit vergrößern, sodass eine Mehrzahl solcher Verkapselungseinheiten übereinander stapelbar ist , ohne den lichten Querschnitt im inneren des Hohlprofils zu beeinträchtigen . Weiterhin kann die Unterteilung des Querschnitts in zumindest zwei Teilvolumina die Segregation von Salzkristallen des Phasenwechselmate- rials verringern, so dass die Anzahl der Lade- /Entladezyklen bis zum Eintreten einer irreversiblen Schädigung des
WärmeSpeichers erhöht sein kann .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest eine Außenfläche des Hohlprofils zumindest einen Abstands- halter enthalten . Abstandshalter können dazu eingesetzt werden, eine Mehrzahl von Verkapselungseinheiten übereinander zu stapeln und dabei Strömungskanä1e auszubilden, in welchen das Wärmeträgermedium bei Betrieb des Latent - wärmeSpeichers zirkuliert werden kann . Aufwendige
HalteVorrichtungen für eine Mehrzahl von Verkapselungseinheiten können hierdurch vermieden werden .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Wärme- Speicher weiterhin ein Gehäuse enthalten, in welches eine Mehrzahl von Behältern eingebracht ist . Hierdurch kann der Wärmespeieher eine größere Wärmemenge speichern als ein einzelner Behälter . Der Wärmespeieher kann durch Verwendung unterschiedlicher Behälter in einem Gehäuse , welche
sequentiell oder parallel durchströmt werden, an vorgebbare Zielwerte der Be- und Entladungszeit oder der Speicherkapazität oder des gewünschten bzw . verfügbaren Temperaturniveaus angepasst werden .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gehäuse aus Beton oder Mauerwerk gefertigt sein oder Teil eines Gebäudes sein und einen ortsfesten Wärme- Speicher aufnehmen .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gehäuse aus einem Metall oder einer Legierung oder einem Kunststoff gefertigt sein . In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gehäuse ein Container nach ISO-Norm 668 sein .
Solche Container sind bezüglich ihrer Abmessungen und
Stapelbarkeit normiert , sodass ein einfacher Transport mit gängigen Fahrzeugen und eine einfache Lagerung ermöglicht wird . Hierdurch kann Wärme in einfacher Weise vom Ort ihrer Entstehung zum Ort des Verbrauches transportiert werden .
In einigen Ausfuhrungsformen der Erfindung kann der Behälter als Wechselbrückencontainer oder als Sattelauflieger oder Abrollcontainer oder als AbsetzContainer oder als umgerüsteter Lebensmitteltank oder als Muldenkipper ausgeführt sein, um einen einfachen Transport zu ermöglichen .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gehäuse mit einer optionalen Wärmedämmung versehen sein . Die Wärmedämmung kann beispielsweise als Vakuumisolierung ausgeführt sein . In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wärmedämmung einen Hartschäum und/oder Mineralwolle
enthalten oder daraus bestehen . Die Wärmedämmung kann den Wärmeaustrag aus dem Behälter verringern und dadurch die Speicherdauer erhöhen .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann im Gehäuse des WärmeSpeichers eine Mehrzahl von Teilspeiehern
eingebracht sein . In einigen Ausführungsformen der Erfindung können der erste Teilspeicher und der zweite Teilspeicher seriell miteinander verschaltet sein , d . h . das Wärmeträgermedium durchströmt zunächst einen Teilspeicher und danach den anderen Teilspeicher . In einigen Ausführungsformen der Erfindung können der erste Teilspeicher und der zweite Teilspeicher parallel miteinander verschaltet sein . In diesem Fall wird der Gesamtström des Wärmeträgermediums in zwei Teilströme aufgeteilt , welche j eweils einen Teilspeicher durchströmen . In einigen Ausführungsformen der Erfindung können der erste Teilspeicher und der zweite Teilspeicher unterschiedlich ausgestaltet sein . Die Unterschiede können beispielweise das Querschnittsverhältnis zwischen den
Strömungskanälen und den Verkapselungseinheiten betreffen . In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl oder die Größe der Verkapselungseinheiten variieren . In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Verkapselungseinheiten unterschiedliche Phasenwechselmate- rialien enthalten, sodass das Wärmeträgermedium auf
unterschiedliche Temperaturen erwärmt werden kann oder die dem Wärmeträgermedium zu- oder abgeführte Wärmemenge dadurch optimiert werden kann , dass zunächst ein Phasenwechselmate- rial höherer Schmelztemperatur durchströmt wird und das abgekühlte Wärmeträgermedium danach mit einem Phasenwechsel - material niedriger Schmelztemperatur in Kontakt gebracht wird .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung betrifft diese einen Bausatz zur Herstellung eines Wärmespeichers , welcher zumindest einen Behälter enthält und zumindest zwei verschiedene Verkapselungseinheiten, welche sich zumindest durch ihre Größe und/oder die Geometrie und/oder das enthaltene Phasenwechselmaterial unterscheiden . Bei der
Herstellung des erfindungsgemäßen WärmeSpeichers wird dann zunächst ein Anforderungsprofil festgelegt , welches beispielsweise Daten zur Speicherkapazität , zur Prozesstemperatur und zur Ein- und AusSpeicherzeit enthält . In Abhängigkeit des Anforderungsprofils wird dann zumindest ein Typ von Verkapselungseinheiten mit bestimmter Größe und/oder Geometrie und/oder Phasenwechselmaterial ausgewählt und in den Behälter eingesetzt . Der modulare Aufbau erlaubt dabei eine einfache Anpassung des Wärmespeichers an das Anforderungs- profil .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Bausatz weiterhin ein Gehäuse aufweisen, in welchen eine Mehrzahl von Behältern einbringbar ist . Das Gehäuse kann dabei so gestaltet sein, dass die Behälter in zumindest zwei
Teilspeiehern angeordnet werden können, welche sich im
Querschnittsverhältnis zwischen den Strömungskanälen und den Verkapselungseinheiten oder in der Anzahl oder der Größe der Verkapselungseinheiten oder im enthaltenen Phasenwechselma- terialien unterscheiden . In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Wärme- Speicher mit einer Wärmequelle verbunden werden, beispielsweise einem Heizkraftwerk oder einem Abgasstrom, um Wärme aufzunehmen . Diese Wärme kann zur Beheizung eines Gebäudes oder eines industriellen Prozesses oder zur Brauchwasser- erwärmung verwendet werden . In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Wärmespeieher mit einer Wärmesenke verbunden werden, beispielsweise einem Grundwasserström, um Wärme abzugeben . Danach kann der Wärmespeieher Wärme
aufnehmen, welche beispielsweise bei der Kühlung eines
Gebäudes oder eines industriellen Prozesses anfällt .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Wärme- trägermedium einen Volumenstrom zwischen etwa 10 m3 -h-1 und etwa 20 m3 -h"1 aufweisen . Dies erlaubt ein zügiges Ein- und/oder Ausspeichern der Wärme aus dem Latentwärmespeicher, so dass ein wirtschaftlicher Betrieb des Latentwärme- Speichers möglich ist . In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Wärmeträgermedium einen Volumenstrom zwischen etwa 0 , 2 m3 -h-1 und etwa 0 , 5 m3 -Ir1 aufweisen .
Hierdurch kann das Wärmeträgermedium über eine längere Zeit auf konstanter Temperatur gehalten werden und eine
Heizungsanlage oder einen industriellen Prozess mit einem konstanten Wärmeström versorgen .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die
Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgermediums in den
Strömungskanälen zwischen etwa 0,009 m-s-1 und
etwa 0,025 m-s 1 oder zwischen etwa 0,003 m-s 1 und etwa
0 , 0089 m-s 1 betragen . Dies erlaubt eine hohe Be- und
Entladeleistung des erfindungsgemäßen Wärmespeichers
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne
Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden . Dabei zeigt Figur 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Verkapselungseinheit .
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite
Ausführungsform einer Verkapselungseinheit .
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte
Ausführungsform einer Verkapselungseinheit .
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine vierte
Ausführungsform einer Verkapselungseinheit .
Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung der ersten
Ausführungsform einer Verkapselungseinheit .
Figur 6 zeigt einen Stapel aus mehreren Verkapselungs - einheiten gemäß der ersten Ausführungsform in der Ansicht .
Figur 7 zeigt einen Stapel aus mehreren Verkapselungs - einheiten gemäß der ersten Ausführungsform in perspektivischer Darstellung .
Figur 8 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines Behälters
Figur 9 zeigt den Querschnitt durch ein Anströmelement des
Behälter nach Figur 8.
Figur 10 zeigt einen FrachtContainer als beispielhafte
Ausführung eines Gehäuses .
Figur 11 zeigt die mittlere Austrittstemperatur gegen die
Zeit für einen erf indungsgemäßen Wärmespeieher und einen bekannten Wärmespeicher .
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Aus- führungsform einer Verkapselungseinheit 20 gemäß der vor- liegenden Erfindung . Die Verkapselungseinheit 20 enthält ein Hohlprofil , welches beispielsweise aus einem Metall , einer Legierung oder einem Kunststoff bestehen kann . Das Material kann so ausgewählt sein, dass es dem korrosiven Angriff des verwendeten Phasenwechselmaterials widersteht und ein hinreichend geringer Wärmewiderstand zwischen dem außen
strömenden Wärmeträgermedium und dem im Innenvolumen 24 eingeschlossenen Phasenwechselmaterial besteht . In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die dem Innenvolumen 24 zugewandte Seite der Begrenzungswände 21 und 23 mit einer Beschichtung versehen werden, welche die chemische
Beständigkeit erhöht .
Das Hohlprofil weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf . Hierzu ist das Hohlprofil durch zwei gegenüberliegende , im
Wesentlichen senkrechte Seitenwände 21 begrenzt , an welche horizontale Begrenzungsflächen 23 als Boden- und Deckfläche ansetzen . Durch zwei horizontale Begrenzungsflächen 23 und zwei Seitenwände 21 wird ein Innenvolumen 24 eingeschlossen .
Die Breite kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung zwischen etwa 100 mm und etwa 500 mm oder zwischen etwa 150 mm und etwa 250 mm liegen . Die Höhe eines einzelnen
Hohlprofils kann zwischen etwa 10 mm und etwa 100 mm oder zwischen etwa 35 mm und etwa 55 mm liegen . Hierdurch wird sichergestellt , dass das Phasenwechselmaterial in
vergleichsweise dünnen Schichten im Verkapselungselement angeordnet ist und allseitig vom Wärmeträgermedium umspült wird, sodass die Segregation des Salzes und nachfolgend die Abnahme der Speicherkapazität vermieden werden kann und das Be- und Entladen des WärmeSpeichers durch geringe
Wärmeübergangswiderstände rasch erfolgen kann .
Eine Mehrzahl von Verkapselungseinheiten kann übereinander gestapelt werden, um auf diese Weise den Gesamtinhalt des Phasenwechselmaterials zu erhöhen . Hierzu können die Ver- kapselungseinheiten angeformte Abstandshalter 26 aufweisen, sodass sich zwischen benachbarten Verkapselungselementen 20 j eweils ein Strömungskana1 30 ausbildet , welcher mit einem Wärmeträgermedium durchströmbar ist .
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Aus- führungsform einer Verkapselungseinheit 20 gemäß der vorliegenden Erfindung . Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede zur oben dargestellten ersten Ausführungsform beschränkt .
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist , befindet sich bei der zweiten Ausführungsform der Verkapselungseinheit 20 in etwa auf der Symmetrieachse des Profils ein vertikaler Stützsteg 25 , welcher in etwa parallel zu den Seitenwänden 21 des Profils angeordnet ist . Hierdurch kann die Verformbarkeit der horizontalen Begrenzungsflächen 23 beschränkt sein .
Weiterhin unterteilt der Stützsteg 25 das Innenvolumen 24 in zwei Teilvolumina 24a und 24b .
Die zweite Ausführungsform der Verkapselungseinheit 20 kann Bauraum im Behälter 10 einsparen, so dass eine größere Menge des Phasenwechselmaterials bei gegebener Größe des Behälters 10 bzw . des WärmeSpeichers eingebracht werden kann .
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte Aus- führungsform einer Verkapselungseinheit 20 gemäß der vorliegenden Erfindung . Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede zur oben dargestellten ersten Ausführungsform beschränkt .
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist , befindet sich bei der dritten Ausführungsform der Verkapselungseinheit 20 im
Innenvolumen 24 der Verkapselungseinheit 20 ein horizontaler Stützsteg 25 , welcher in etwa parallel zu den horizontalen Begrenzungsflächen 23 des Profils angeordnet ist . Hierdurch kann das Innenvolumen 24 horizontal in zwei Teilvolumina 24a und 24b unterteilt sein .
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine vierte Aus- führungsform einer Verkapselungseinheit 20 gemäß der vorliegenden Erfindung . Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede zur oben dargestellten ersten Ausführungsform beschränkt .
Wie aus Figur 4 ersichtl ich ist , befindet sich bei der vierten Ausführungsform der Verka se1ungseinheit 20 im
Innenvolumen 24 der Verkapselungseinheit 20 sowohl ein horizontaler Stützsteg 25 , welcher in etwa parallel zu den horizontalen Begrenzungsflächen 23 des Profils angeordnet ist , als auch ein vertikaler Stützsteg 25 , welcher in etwa parallel zu den Seitenwänden 21 des Profils angeordnet ist . Dies unterteilt das Innenvolumen 24 der Verkapselungseinheit 20 in vier Teilvolumina 24a, 24b, 24c und 24d .
Es ist anzumerken, dass die Verwendung von genau einem horizontalen und/oder vertikalen Stützsteg nur beispielhaft gewählt ist . In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl in Abhängigkeit der gewünschten Größe der
Teilvolumina 24a , 24b, 24c und 24d, der gewünschten
Stabilität der Verkapselungseinheiten 20 und der Breite der Verkapselungseinheiten 20 auch größer sein und
beispielsweise zwischen 2 und 10 liegen .
Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung der ersten Ausführungsform einer Verkapselungseinheit 20. Die Verkapselungseinheit 20 weist im dargestellten Ausführungs- beispiel einen rechteckigen Querschnitt auf .
Die Breite kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung zwischen etwa 100 mm und etwa 500 mm oder zwischen etwa 150 mm und etwa 250 mm liegen . Breitere Behälter 10 können durch eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Verkapselungs- einheiten aufgefüllt werden .
Die Höhe eines einzelnen Hohlprofils kann zwischen etwa 10 mm und etwa 100 mm oder zwischen etwa 35 mm und etwa 55 mm liegen . Hierdurch wird sichergestellt , dass das
Phasenwechselmaterial in vergleichsweise dünnen Schichten im Verkapselungselement angeordnet ist und allseitig vom Wärme- trägermedium umspült wird, sodass die Segregation des Salzes und nachfolgend die Abnahme der Speicherkapazität vermieden werden kann .
Die Länge einer Verkapselungseinheit kann zwischen etwa 1000 mm und etwa 6000 mm liegen . Hierdurch kann auch ein großer Wärmespeieher rasch montiert werden .
Wie aus Figur 5 ersichtl ich ist , können Abstandshalter 26 auch auf zumindest einer oberen oder unteren Begrenzungs - fläche 23 angeordnet sein, um durch einfaches Aufeinander- stapeln einer Mehrzahl von Verkapselungseinheiten einen raschen Aufbau des WärmeSpeichers zu ermöglichen und
Strömungskanä1e auszubilden, wie mit Bezug auf Fig . 6 und Fig . 7 ausgeführt werden wird .
Figur 6 und Figur 7 zeigen einen Stapel 200 von Verkapselungseinheiten 20 gemäß der in Fig . 1 dargestellten ersten Ausführungsform . Ein solcher Stapel 200 kann in einen Behälter 10 eingebracht werden . Dargestellt ist in Fig . 6 eine Ansicht auf die Stirnseiten 22 der Verkapselungseinheiten 20. Fig . 7 zeigt eine axonometrische Darstellung des Stapels 200.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf der in Fig . 1 gezeigten Verkapselungseinheiten nebeneinander angeordnet und fünf Verkapselungseinheiten übereinander . Ein solcher Stapel 200 kann fest miteinander verbunden sein, sodass der Einbau dieser größeren Einheiten in den Behälter rascher vorgenommen werden kann . Aufwendige Haltevorrichtungen für eine Mehrzahl von Verkapselungseinheiten können hierdurch vermieden werden .
Wie aus Fig . 6 und Fig . 7 ersichtlich ist , bilden sich durch die Abstandshalter 26 zwischen vertikal benachbarten Verkapselungseinheiten 20 horizontal verlaufende Strömungs- kanäle 30 aus , in welchen das Wärmeträgermedium bei Betrieb des WärmeSpeichers zirkuliert werden kann . Zwischen
horizontal benachbarten Verkapselungseinheiten 20 kann hingegen der Abstandshalter entfallen, so dass diese direkt nebeneinander im Behälter 10 angeordnet werden können .
Hierdurch werden unnötige , vertikal verlaufende Strömungs- kanäle vermieden . Solche vertikalen Strömungskanäle können sich nachteilig auf die ma imal einbringbare Masse an
Phasenwechselmaterial und somit auf die Speicherkapazität des WärmeSpeichers auswirken . Zudem vermeidet der Verzicht auf vertikale Strömungskanäle , dass die Verkapselungseinheiten 20 bei Transport oder Betrieb des Wärme- Speichers durch das strömende Wärmeträgermedium im Behälter
verrutschen .
Die Anzahl der einen Stapel bildenden Verkapselungseinheiten kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung auch von den in den Figuren dargestellten fünfundzwanzig Verkapselungseinheiten abweichen . Die Anzahl kann größer oder geringer sein und beispielsweise zwischen etwa 10 und etwa 80 betragen .
Das QuerSchnittsverhältnis zwischen den Strömungskanälen 30 und den Verkapselungseinheiten 20 kann zwischen etwa 1:2 und etwa 1:100 oder zwischen etwa 1:2 und etwa 1:50 betragen . Der Anteil der zum Wärmeaustausch zur Verfügung stehenden Fläche zwischen Strömungskanä1en 30 und Innenvolumen 24 der Verkapselungseinheiten 20 kann zwischen etwa 40 m2m~3 bis etwa 60 m2nr3 oder zwischen etwa 45 m2rtr3 bis etwa 55 m2nr3 betragen . Hierdurch kann eine schnelle Be- und Entladung erfolgen , wie nachfolgend mit Bezug auf Fig . 11 gezeigt wird .
Im Betrieb des WärmeSpeichers wird der Strömungskanal 30 zunächst von einem Wärmeträgermedium mit erhöhter Temperatur durchströmt , um das Phasenwechselmaterial im inneren der Verkapselungseinheiten 20 zu verflüssigen und hierdurch Wärme zu speichern . Um diese Wärme freizusetzen bzw . auszu- speichern wird ein Wärmeträgermedium geringerer Temperatur durch die Strömungskanä1e 30 zirkuliert , welches durch die beim kristallisieren des Phasenwechselmaterials 2 frei werdende latente Wärme erwärmt wird .
Anhand der Fig . 8 und 9 wird eine Ausführungsform eines Behälters 10 erläutert , welcher zur Aufnahme von
Verkapselungseinheiten 20 vorgesehen ist . Der Behälter 10 kann entweder als kleiner Wärmespeieher 1 geringerer
Kapazität verwendet werden oder Bestandteil eines großen WärmeSpeichers sein . In diesem Fall kann eine Mehrzahl von Behältern 10 gemäß Fig . 8 in einem größeren Gehäuse
zusammengefasst sein , wie nachfolgend mit Bezug auf Figur 10 beschrieben wird .
Der Behälter 10 gemäß Fig . 8 besteht aus einem Boden 102 , an welchem Seitenwände 101 unmittelbar angeformt sind . Der Behälter 10 kann an seinen Stirnseiten mit je einem Flansch 105 verschlossen sein, welcher einen lichten Querschnitt für die Strömung des Wärmeträgerfluides freilässt . Im
dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Flansch 105 zweiteilig ausgeführt und besteht j eweils aus einem Oberteil 105a und einem Unterteil 105b .
Im Anströmbereich des Wärmeträgerfluides befindet sich ein Anströmelement 150a, welches anhand der Fig . 9 näher
erläutert wird . Das Anströmelement 150a weist eine in etwa trichterförmige Grundform auf . Dies bedeutet , das Anströmelement weist einen Eingang 153 mit geringem
Querschnitt und einen Abgang 152 mit größerem Querschnitt auf . Auf der Seite des Abgangs 152 kann sich ein
Befestigungsflansch 151 befinden, welcher die Verschraubung mit dem Flansch 105 des Behälters 10 erlaubt .
Im Abströmbereich des Wärmetragerfluides befindet sich ein Abströmelement 150b . Auch das Abströmelement 150b weist eine in etwa trichterförmige Grundform auf , welche es ermöglicht , den vergleichsweise großen Querschnitt des Behälters auf einen kleineren Querschnitt der Transportleitung zu
verringern .
Damit das Wärmeträgerfluid homogen durch den Behälter mit den darin angeordneten Verkapselungseinheiten mit Phasen- wechselmaterial strömt , kann zumindest ein Diffusor im
Anströmelement 150a vorhanden sein . Im dargestellten
Ausfuhrungsbeispiel ist der Diffusor zweistufig und umfasst ein Lochblech 154 in der Nähe des Einlaufs 153. Die weitere Verteilung und Homogenisierung der AnStrömung erfolgt mittels eines porösen Materials 155 in der Nähe des Abgangs 152. Das poröse Gewebe 155 kann beispielsweise ein Flies , einen Schwamm oder einen Schaum enthalten . Das poröse
Material 155 kann in einigen Ausfuhrungsformen der Erfindung aus einem Metall oder einer Legierung bestehen .
Das Abströme1ement 150b am gegenüberliegenden Ende des
Behälters 10 kann ohne solche Diffusoren ausgeführt sein .
In einigen Ausfuhrungsformen kann eine Mehrzahl von
kleineren Behältern, beispielsweise gemäß Figur 8 , in ein Gehäuse eingesetzt werden, beispielsweise den in Figur 10 gezeigten Frachtcontainer . Dies kann dazu beitragen, dass die Anströmung des Wärmeträgerfluides über die Querschnittsfläche gleichmäßiger erfolgt , so dass die Wärme gleichmäßig im Speicher verteilt wird bzw . die Kapazität des eingesetzten Speichermaterials besser ausgenutzt wird . Figur 10 zeigt einen 20 -Fuß-Container nach ISO-Norm 668. Dieser Container besteht aus einer Stahllegierung und weist standardisierte Fußelemente 103 und standardisierte
Abmessungen auf , sodass der Transport mit handelsüblichen Fahrzeugen leicht möglich ist und eine Mehrzahl solcher Container übereinander gestapelt gelagert oder transportiert werden kann .
Zur Verwendung des Containers als Gehäuse 100 eines erfindungsgemäßen WärmeSpeichers wird der Container mit einer Isolierung 110 versehen . Die Isolierung kann beispielsweise eine Dicke von etwa 5 cm bis etwa 20 cm oder von etwa 7 cm bis etwa 10 cm aufweisen . Die Isolierung kann einen
Hartschaum enthalten oder daraus bestehen . Die Isolierung kann auf allen Begrenzungsflächen des Containers angeordnet sein, um die Wärmever1uste zu reduzieren .
Figur 10 zeigt eine axonometrische Darstellung des
Containers vor dem Einbau der Verkapselungseinheit mit dem Phasenwechselmaterial . Für die Verkapselungseinheiten sind zwei Bereiche 131 und 132 im Inneren des Containers
vorgesehen, welche einen ersten Teilspeicher und einen zweiten Teilspeicher bilden . Beide Teilspeicher können mit unterschiedlichen Phasenwechselmaterialien versehen sein, um auf diese Weise Wärme auf unterschiedlichem Temperaturniveau bereitzustellen oder abzuspeichern . Vor dem ersten Teil - Speicher befindet sich ein Anströmbereich 121 , welcher zur Verteilung des Wärmeträgermediums dient . Der ersten
Anströmbereich 121 kann eine Länge von etwa 300 mm bis etwa 500 mm aufweisen . Zwischen den Teilspeiehern befindet sich ein Strömungsbereich 123 , welcher vom Wärmeträgermedium durchströmt wird . Schließlich befindet sich hinter dem zweiten Teilspeicher ein Abströmbereich 122 , welcher das Wärmeträgermedium sammelt und aus dem Wärmespeieher abführt . In diesem Fall werden beide Teilspeicher seriell vom Wärme- trägermedium durchströmt . In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gehäuse 100 zwei Ans römbereiche 121 und 122 aufweisen, welche nach Durchströmung des j eweiligen TeilSpeichers in einem
gemeinsamen Sammelbereich 123 münden . In diesem Fall werden beide Teilspeicher parallel durchströmt .
Figur 11 zeigt die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen WärmeSpeichers im Vergleich zu einem bekannten Wärme- Speicher . Beide Wärmespeieher enthalten Natriumacetat- Trihydrat als Phasenwechselmaterial . Zur Berechnung der in Fig . 11 dargestellten Ergebnisse wurde eine konstante
Eintrittstemperatur des Wärmeträgermediums von 35°C
angenommen .
Die Ordinate in Fig . 11 zeigt die mittlere Austrittstemperatur des Wärmeträgermediums bei der Entladung bzw .
Ausspeicherung der Wärme aus dem Wärmespeicher . Eine
vollständige Entladung des WärmeSpeichers wird angenommen, wenn das Phasenwechselmaterial erstarrt ist . Dargestellt ist die Entladezeit auf der Abszisse für unterschiedliche
Volumenströme . Dabei führt ein größerer Volumenstrom zu einer rascheren Entladung und aufgrund der geringeren
Kontaktzeit des Wärmeträgermediums mit dem Phasenwechselmaterial zu einer geringeren mittleren Austrittstemperatur .
Fig . 11 zeigt , dass der erfindungsgemäße Wärmespeieher rascher entladen werden kann . Bereits nach vier Stunden ist der Speicher vollständig entladen, wenn der Volumenstrom 15 nv 3-s 1 beträgt . Ein bekannter Speicher mit Rohrbündel - Wärmetauscher kann nur in mindestens 13 Stunden entladen werden, obwohl der Volumenstrom in diesem Fall doppelt so groß ist .
Wird die Entladezeit des erfindungsgemäßen WärmeSpeichers durch Reduktion des Volumenstromes des Wärmeträgers
vergrößert , so steigt die mittlere Austrittstemperatur über 50°C an . Diese vergleichsweise hohe mittlere Austritts- tetnperatur wird vom bekannten WärmeSpeicher nicht erreicht . Hierdurch ist die Nutzung der vom bekannten Wärmespeieher bereitgestellten Wärme wesentlich erschwert , weil beispielsweise eine Brauchwassererwärmung auf 50 °C unmöglich ist , wenn das Wärmeträgermedium eine geringere Temperatur
aufweist . Somit weist der erfindungsgemäße Wärmespeieher eine höhere Dynamik bei Ladung und Entladung auf und kann Wärme auf einem vorteilhaften höheren Temperaturniveau bereitstellen .
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt . Die vorstehende Beschreibung ist nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen . Merkmale aus unterschiedlichen, vorstehend detailliert beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden . Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungs - form der Erfindung vorhanden ist . Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus . Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „ erste " und „ zweite " Merkmale definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale , ohne eine Rangfolge
festzulegen .

Claims

Ansprüche
1. Wärmespeicher (1) mit einem Behälter (10) , in welchem ein Phasenwechselmaterial (2 ) angeordnet und mit einem Wärme- trägermedium (3 ) in thermischen Kontakt bringbar ist , wobei der Wärmespeieher (1) weiterhin zumindest eine Ver- kapselungseinheit (20) enthält , welche aus zumindest einem Hohlprofil gebildet ist und in welche das Phasenwechselmaterial (2 ) eingebracht ist ,
dadurch gekennzeichnet , dass
zwischen benachbarten Verkapselungseinheiten (20)
Strömungskanäle (30) ausgebildet sind, wobei das
Querschnittsverhältiiis zwischen den Strömungskanä1en (30) und den Verkapselungseinheiten (20) zwischen etwa 1:2 und etwa 1 : 100 beträgt .
2. Wärmespeieher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Querschnittsverhältnis zwischen den
Strömungskanä1en (30) und den Verkapselungseinheiten (20) zwischen etwa 1:2 und etwa 1:50 beträgt oder zwischen etwa 1 : 8 und etwa 1:20 beträgt oder
dass das Querschnittsverhältnis zwischen den
Strömungskanälen (30) und den Verkapselungseinheiten (20) etwa 1 : 13 beträgt .
3. Wärmespeieher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Behälter mit einem Anströmelement (150a) versehen ist , welches einen an den Behälter (10) angrenzenden Abgang ( 152 ) mit größerem Querschnitt und einen dem Behälter ( 10 ) abgewandten Eingang ( 153 ) mit geringerem Querschnitt aufweist .
4. Wärmespeieher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass im Anströmelement (150a) zumindest ein Diffusor angeordnet ist .
5. Wärmespeicher (1) mit einem Behälter (10) , in welchem ein Phasenwechselmaterial (2 ) angeordnet und mit einem Wärme- trägermedium (3 ) in thermischen Kontakt bringbar ist , wobei der Wärmespeieher (1) weiterhin zumindest eine Ver- kapselungseinheit (20) enthält , welche aus zumindest einem Hohlprofil gebildet ist und in welche das Phasenwechselmaterial (2 ) eingebracht ist , wobei zwischen benachbarten Verkapselungseinheiten (20) Strömungskanä1e (30) ausgebildet sind und der Behälter mit einem
Anströmelement (150a) versehen ist , welches einen an den Behälter ( 10 ) angrenzenden Abgang ( 152 ) mit größerem Querschnitt und einen dem Behälter ( 10 ) abgewandten
Eingang ( 153 ) mit geringerem Querschnitt aufweist , dadurch gekennzeichnet , dass
im Anströmelement (150a) zumindest ein Diffusor
angeordnet ist .
6. Wärmespeieher nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass das Querschnittsverhältnis zwischen den
Strömungskanälen (30) und den Verkapselungseinheiten (20) zwischen etwa 1:2 und etwa 1:100 oder zwischen etwa 1:8 und etwa 1:20 beträgt oder
dass das QuerSchnittsverhältnis zwischen den
Strömungskanä1en (30) und den Verkapselungseinheiten (20) etwa 1:13 beträgt .
7. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass der Diffusor zweistufig ausgeführt ist .
8. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass der Diffusor ein Lochblech ( 154 ) enthält , welches angrenzend an den Eingang ( 153 ) im
Anströme1ement (150a) angeordnet ist .
9. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass der Diffusor ein poröses Material
( 155 ) enthält , welches angrenzend an den Abgang ( 152 ) im Anströmelement (150a) angeordnet ist .
10. Wärmespeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass das poröse Material ( 155 ) ausgewählt ist aus einem Vlies und/oder einem Schaum und/oder einem Schwamm und das das poröse Material ( 155 ) optional ein Metall oder eine Legierung oder einen Kunststoff enthält oder daraus besteht .
11. Wärmespeieher nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet , dass der Querschnitt des Hohlprofils durch zumindest einen Stützsteg (25 , 28 ) in zumindest zwei Teilvolumina ( 24a , 24b) unterteilt ist .
12. Wärmespeieher nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine Außenfläche (21) des Hohlprofils zumindest einen Abstandhalter (26) enthält .
13. Wärmespeieher nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
weiterhin enthaltend ein Gehäuse , in welches eine
Mehrzahl von Behältern ( 10 ) eingebracht ist .
14. Wärmespeieher nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet , dass das Gehäuse als Wechselbrückencontainer oder als Sattelauflieger oder als Abrollcontainer oder als Absetzcontainer oder als FrachtContainer ausgeführt ist .
15. Wärmespeieher nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , dadurch gekennzeichnet , dass die Verkapselungseinheit (20) einen Kunststoff und/oder ein Metall und/oder eine Legierung enthält oder daraus besteht .
16. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet , dass die Verkapselungseinheiten (20) ein Aspektverhältnis zwischen etwa 10:1 und etwa 1000:1 oder zwischen etwa 100:1 und etwa 500:1 oder zwischen etwa 20:1 und etwa 200:1 aufweisen .
17. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 16 , dadurch gekennzeichnet , dass die in einem Behälter ( 10 )
ausgebildeten Strömungskanäle (30) bezogen auf das
Innenvolumen des Behälters eine Oberfläche von etwa 40 m2rrr3 bis etwa 60 m2nr3 oder von etwa 45 m2nr3 bis etwa 55 m2nr3 aufweisen .
18. Wärmespeieher nach einem der Ansprüche 1 bis 17 ,
weiterhin enthalltend zumindest ein Gehäuse ( 100 ) , welches eine Mehrzahl von Behältern ( 10 ) enthält , welche Verkapselungseinheiten (20) enthalten, in welchen
zumindest ein Phasenwechselmaterial (2 ) eingebracht ist .
19. Wärmespeieher nach Anspruch 18 , dadurch gekennzeichnet , dass die Behälter ( 10 ) in zumindest zwei Teilspeiehern im Gehäuse (100) angeordnet sind, welche sich zumindest im QuerSchnittsverhältnis zwischen den Strömungskanä1en und den Verkapselungseinheiten und/oder in der Anzahl oder der Größe der Verkapselungseinheiten und/oder im
enthaltenen Phasenwechselmaterialien unterscheiden .
20. Bausatz zur Herstellung eines WärmeSpeichers nach einem der Ansprüche 1 bis 19 , enthaltend zumindest einen
Behälter ( 10 ) und zumindest zwei verschiedene Verkapselungseinheiten (20) , welche sich zumindest durch ihre Größe und/oder die Geometrie und/oder das enthaltene Phasenwechselmaterial (2 ) unterscheiden .
21. Bausatz nach Anspruch 20 , weiterhin enthaltend zumindest ein Gehäuse ( 100 ) , in welches eine Mehrzahl von Behältern ( 10 ) einbringbar sind .
22. Verfahren zur Wärmespeicherung, bei welchem in einem
Behälter ( 10 ) ein Phasenwechselmaterial (2 ) angeordnet und mit einem Wärmeträgermedium (3 ) in thermischen
Kontakt gebracht wird, wobei das Phasenwechselmaterial (2 ) in zumindest einer Verkapselungseinhei t (20)
angeordnet ist , welche aus zumindest einem Hohlprofil gebildet ist und zwischen benachbarten Verkapselungseinheiten (20) Strömungskanä1e (30) ausgebildet sind, in welchen ein Wärmeträgermedium (3 ) strömt , dadurch gekennzeichnet , dass das Querschnittsverhältnis zwischen den Strömungskanälen (30) und den Verkapselungseinheiten (20) zwischen etwa 1:2 und etwa 1:100 beträgt .
23. Verfahren nach Anspruch 22 , dadurch gekennzeichnet , dass das QuerSchnittsverhältnis zwischen den Strömungskanälen (30) und den Verkapselungseinheiten (20) zwischen etwa etwa 1 : 2 und etwa 1:50 oder zwischen etwa 1:8 und etwa 1:20 oder
etwa 1 : 13 beträgt .
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 oder 23 , dadruch gekennzeichnet , dass das Wärmeträgermedium einen
Volumenstrom zwischen etwa 10 m3 -h"1 und etwa 20 m3 -h"1 aufweist oder
dass das Wärmeträgermedium einen Volumenstrom zwischen etwa 0 , 2 m3 -Ir1 und etwa 0 , 5 m3 -h™1 aufweist .
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch
gekennzeichnet , dass die Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgermediums in den Strömungskanälen zwischen etwa 0,009 m-s 1 und etwa 0,025 m-s 1 oder zwischen etwa
0, 003 m-s 1 und etwa 0, 0089 m-s 1 beträgt .
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