DE3127096A1

DE3127096A1 - Latent heat store

Info

Publication number: DE3127096A1
Application number: DE3127096A
Authority: DE
Inventors: Anton 7320 Göppingen Reißmüller; Franz Dipl.-Ing. 7321 Börtlingen Villinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-07-09
Filing date: 1981-07-09
Publication date: 1983-02-10

Abstract

The invention relates to a latent heat store having a filling which consists partly of a liquid heat transfer agent and storage agent, e.g. water - if necessary with the addition of an anti-freeze agent - and partly of a latent storage compound, which given a change in temperature approximately in the range between 30 and 70 DEG C experiences a conversion from the solid to the liquid state or vice versa and in the process absorbs or re-releases a relatively large quantity of heat. By subdividing the store into at least two subchambers, of which at least one subchamber contains a transfer and storage agent that continually remains liquid, and only further subchambers additionally contain the latent storage compound, which is preferably accommodated in hose-shaped or tubular containers, it has been achieved that it is possible, without too strongly heating the transfer agent, for the container part that is filled only with liquid transfer and storage agent both to have extracted from it a relatively large quantity of heated service water required only in the short term, and to have absorbed from it a relatively large heat quantity supplied from a heat source, the further storage parts with the latent storage compound accommodated therein serving the purpose of longer-term heat storage. The conversion rate of the storage compound between the solid and liquid state and vice versa has been substantially enhanced by a particularly advantageous development of the latent heat store according to the invention, that is to say adding to the latent storage compound components a thermally effectively conducting metal that has as large a surface as possible in relation to its volume.

Description

Angelder: Anton Reißnniller, .?3a3"«c>rir:j|«n-JVberiha UM⁸TO^" ^W"Depositor: Anton Reißnniller,.? 3a3 "« c> rir: j | «n-JVberiha UM ⁸ TO ^" ^W "

Dipl. Ing. Franz ViJJ°ii3g^r _ρ°_ο0^3|ΐ Latent-Wärme-Speicher-Dipl. Ing.Franz ViJJ ° ii3g ^ r _ρ ° _ο0 ^ 3 | ΐ Latent heat storage

Das zeitlich stark schwankende Energie-Angebot vor allem der sich ständig selbst erneuernden natürlichen Energie-Quellen in Form der Sonnen- und Windenergie macht deren Einsatz zum Gewinnen von nutzbarer Wärme vor allem für die Warmwasserversorgung und für die Beheizung von Gebäuden nur dann wirtschaftlich sinnvoll, wenn eine Möglichkeit zum Speichern der überschüssigen Wärme aus den Zeiten hohen Energie-Angebotes für die Zeiten eines zu geringen bzw» gänzlich fehlenden Angebotes zur Verfugung steht. Es sind daher auch 'ereits zahlreiche Vorschläge für die verschiedensten Systeme der Wärme-Speicherung gemacht worden? die bisher aber noch zu keiner voll befriedigenden Lösung dieses Problems in der Praxis geführt haben. Ein im Hinblick auf den erforderlichen Raumbedarf für die V.irme-Speicherung günstiger Weg besteht in der Verwendung sogenan. ⁺er Latent-Wärme-Speicher. Diese arbeiten -wie z.B. in der DOS-Wr. 29 34- 321 vorgeschlagen- mit einer Behälter-Füllung,, die zu einem Teil aus einem flüssigen Übertragungsmittel,, :^r, .B. Wasser gegebenenfalls mit Zusatz eines Gefrierschutz-Mittels und zum anderen Teil aus einer Latent-Speichermasse besteht, die bei Temperatur-Veränderung etwa zwischen 30 und 70 ⁰C eine Umwandlung vom festen zum flüssigen Aggregatzustand bzw. umgekehrt erfährt und dabei eine relativ große Wärmemenge aufnimmt und wieder abgibt» Dieser theoretische Vorteil solcher Latent-Wärme-Speicher unter Verwendung vor allem von mit gewissen Beimengungen versehenem Glaubersalz (NapSO,.10 H^O) hat sich bisher jedoch noch nicht befriedigend praktisch ausnützen lassen, weil die Speicher-Masse -neben ihrer Neigung •zum starken Unterkühlen im flüssigen Zustand- wegen ihrer geringen Wärmeleitfäh'igkei b im festen Zustand zu ÜTange Zeiträume für die Umwandlung benötigt. Dadurch fällt die Temperatur bei der Entnahme einer größeren Menge von erwärmtem Brauch= wasser aus einem solchen Speicher rasch ab und schränkt so die Verfügbarkeit der gespeicherten Wärme stark ein. AndererseitsThe strongly fluctuating energy supply over time, especially from the constantly self-renewing natural energy sources in the form of solar and wind energy, only makes economic sense to use them to gain usable heat, especially for hot water supply and for heating buildings, if a possibility to store the excess heat from the times of high energy supply for the times of too little or no supply is available. Therefore, numerous suggestions have already been made for the most diverse systems of heat storage? but so far have not yet led to a fully satisfactory solution to this problem in practice. In view of the space required for the V.irme storage, a favorable way is to use so-called. ⁺ he latent heat storage. These work -as for example in the DOS-Wr. 29 34-321 proposed- with a container filling ,, which partly consists of a liquid transfer medium ,,: ^r , .B. Water optionally with the addition of an antifreeze agent and on the other hand consists of a latent storage mass, which undergoes a conversion from the solid to the liquid state of aggregation or vice versa ^{when the temperature changes between about 30 and 70 0 C and absorbs a relatively large amount of heat and} relinquishes »This theoretical advantage of such latent heat accumulators using above all Glauber's salt (NapSO, .10 H ^ O) with certain admixtures has not yet been able to be used satisfactorily in practice because the accumulator mass - besides its Tendency • to strong supercooling in the liquid state - because of their low thermal conductivity, too long periods of time are required for the conversion in the solid state. As a result, the temperature drops rapidly when a large amount of heated service water is withdrawn from such a storage tank, thus severely reducing the availability of the stored heat. on the other hand

wird starker Wärmeeinleitung in den Speicher von einer Energiequelle das flüssige Übertragungsmittel unerwünscht stark erwärmtp was bei einer aus Kosten·= und Sicherheits-Gründenwill strong heat input into the storage from an energy source the liquid transfer medium is heated to an undesirably high level, which is the case for reasons of cost and safety

BAD ORiGIMAL ~²~BAD ORiGIMAL ~ ² ~

9999

vorteilhaften Verwendung von drucklosen -vorzugsweise oben offenen- Speicher-Behältern zu einer starken Verdunstung der Ubertragungs-Flüssigkeit führt«advantageous use of pressureless - preferably open at the top - storage containers to a strong evaporation of the Transmission fluid leads "

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Latent-Wärme-Speicher der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei dem die bisher diesen anhaftenden Nachteile überwunden worden sind. Diese Aufgabe ist im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst worden. Durch die Unterteilung des Wärmespeichers in mindestens zwei Teilräume von denen ein Teilraum nur das ständig flüssig bleibende Wärmeübertragungsund Speicher-Mittel -z„B. Wasser- und nur die weiteren Teilräume zusätzlich die vorzugsweise schlauch- oder rohrförmigen Behälter mit Latent-Speicher-Masse enthalten, ist erreicht worde: daß aus dem nur mit flüssigem Wärmeübertragungsmittel Behälterteil sowohl sbl eine kurzfristig benötigte größere Menge erwärmten Brauchwassers entnommen als auch eine von einer Wärmequelle zugeführte größere Wärmemenge ohne zu starke Aufheizung des Übertragungsmittels aufgenommen werden können, während die weiteren zur längerfristigen Wärmespeicherung -je nach Speicher-Größe- über Tage oder Wochen-dienenden Behälterteile auf- bzw. entladen werden können. Durch die besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Latent-Wärme-Speichers entsprechend dem Kennzeichen des Anspruches 2 ist auch die Umwandlungsgeschwindigkeit der Latent-Speichermasse zwischen dem festen und flüssigen Aggregatzustand wesentlich gesteigert worden. Das Aufbringen einer Deckschicht aus einem Material mit geringerem spezifischen Gewicht und einem höheren Schmelzpunkt als die Haupt-Speicher-Masse auf die Speicherfüllung -vorzugsweise aus einem Gemisch von Paraffin und Vaseline- verhindert auch bei Ausgestaltung des Speichers unter Verwendung von oben offenen und daher gut zugänglichen Behältern mit Sicherheit jedes Verdunsten der Wärmeübertragungs-FlüssigkeiiThe object of the invention is to provide a latent heat storage device To create the type described above, in which the disadvantages associated with these hitherto have been overcome. This task has essentially been achieved by an embodiment according to the characterizing part of claim 1. Through the subdivision of the heat accumulator in at least two sub-spaces of which one sub-space only contains the permanently liquid heat transfer and Storage Agent -z "B. Water and only the other subspaces In addition, the preferably tubular or tubular containers with latent storage material have been achieved: that from the container part with only liquid heat transfer medium both a short-term required larger amount of heated domestic water is taken from sbl as well as one from one Greater amount of heat supplied to the heat source without excessive heating of the transmission medium can be added, while the other for longer-term heat storage -depending on the size of the storage tank- can be charged or discharged over days or weeks. By the special advantageous further embodiment of the latent heat storage device according to the invention The rate of conversion of the latent storage mass is also in accordance with the characterizing part of claim 2 between the solid and liquid aggregate state has been increased significantly. Applying a top layer of a Material with a lower specific weight and a higher melting point than the main storage mass on the storage filling -preferably from a mixture of paraffin and petroleum jelly- prevents even when designing the memory under Use of open-topped and therefore easily accessible containers with security of any evaporation of the heat transfer liquid

Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften des erfindungsgemäßen Latent-Wärme-Speiches ergeben sich aus den zugehörigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung mit zwei Abbildungen. Von diesen zeigen:Further advantageous features and properties of the invention Latent heat storage results from the associated Claims and the following description of an exemplary embodiment on the basis of the drawing with two figures. from these show:

Fig. 1 einen Latent-Wärme-Speicher nach der Erfindung im Längsschnitt, jedoch noch ohne die Latent-Speicher-Masse undFig. 1 shows a latent heat storage device according to the invention in longitudinal section, but still without the latent storage mass and

JTf OQ QO DOOO O JTf OQ QO DOOO O

Sy "θ ο oo ο ο Sy "θ ο oo ο ο

ο α ο ο οο α ο ο ο

Fig, 2 einen Querschnitt nach der Linie I I = I Γ durch don gleichySpeicher mit darin eingobraohten Laf^nt-Speicher-Massen« Fig, 2 shows a cross section along the line I I = I Γ through don the same storage facility with the Laf ^ nt storage masses marked in it "

Das in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Latent-Wärme-Speichers besteht aus drei Einzelgefäßen in Form von oben offenen Fässern 1p2,3 aus korrosionsfestem Metall, Kunststoff o„dergl,,„ die alle zu einem Teil mit einem flüssigen Wärmeübertragungen und Speicher-Mittel 4-, z.B. Wasser gefüllt sind. Von diesen ist der Behälter 1 lediglich mit dem ständig flüssig bleibenden Wärme-tfbertragungs = Mittel gefüllt, während die weiteren Behälter 2 und 3 zusätzlich ein in vertikal angeordneten schlauch- bzw. rohrförmigen Behältern 5ρ6 untergebrachte Latent-Wärmespeicher-Masse 7 z.B. Glaubersalz mit geeigneten als Kristallisationskerne dienenden Zusätzen enthalten, die bei einer bestimmten Temperatur von z.B. zwischen 32 und 33 ⁰C vom festen in den flüssigen Aggregatzustand bzw_o umgekehrt übergeht und dabei eine vielfach größere Wärmemenge aufnimmt bzw» wieder abgibt als Wasser bei einer gleichen Temperatur-Änderung. Die Behälter für die Latent-Speicher-Masse 7 können dabei vorteilhaft aus verhältnismäßig dünnwandigen und kleine Einzelquerschnitte aufweisenden Kunststoff-Schläuchen 5 oder aus Rohren 6 eines gut wärmeleitenden Metalls, z.B„ Kupfer,, bestehen. Zur weiteren Verbesserung des Wärmeaustausches zwischen der Ubertragungs-Flüssigkeit 4· und der Latent-Wärme=Speicher=Masse 7 werden der letzteren zw -ckmäßig Bestandteile eines gut wärmeleitenden Metalls mit möglichst großer Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Volumen vorzugsweise · in Form vonKupfer=,, Messing- o.dergl. Spänen beigemengt. Zum Einleiten der Wärme in den erfindungsgemäßen Speicher und zum Wiederentnehmen in Form von erwärmtem Brauchwasser bzw. für Heizzwecke sind in dessen Teilräumen 1_p2„3 zwei getrennte im Gegenstrom durchflossene Systeme von hintereinander geschalteten Rohrschlangen 9 _P 9'_P9" und 10, 10',10" angeordnet. Die Rohrschlangen für die Wärmeeinleitung 9_Ρ9'ρ9" liegen dabei jeweils im unteren Teil der Behälter 1_P2_P3 und werden von einam aus einer beliebigen Wärmequelle kommenden flüssigen übertragungsmittel in der Reihenfolge 1_P2_P3 durchflossen. Die zur Wärmeentnahme dienenden Rohrschlangen 10,10',10" werden am letzten Teilspeicher 3 beginnend in der umgekehrten Reihenfolge 3»2,1 durchflossen_P so daß der lediglich ein ständig flüssig bleibendes Wärmeübertragungsmittel enthaltende Teil-Speicher 1 am stärkstenThe embodiment of a latent heat storage device according to the invention illustrated in the drawing consists of three individual vessels in the form of open-topped drums 1p2,3 made of corrosion-resistant metal, plastic or the like, all of which have a liquid heat transfer and storage medium 4-, e.g., water are filled. Of these, the container 1 is only filled with the permanently liquid heat transfer agent, while the other containers 2 and 3 also have a latent heat storage mass 7, e.g. Glauber's salt, housed in vertically arranged tubular or tubular containers 5ρ6, e.g. Glauber's salt with suitable as nuclei serving additives contain or at a specific temperature of, for example, 32-33 ⁰ C from solid to liquid state _o vice versa passes while a much greater amount of heat receiving or "re-emits as water at a same temperature change. The containers for the latent storage mass 7 can advantageously consist of relatively thin-walled and small individual cross-sections of plastic tubes 5 or of tubes 6 of a highly thermally conductive metal, for example “copper”. To further improve the heat exchange between the transfer liquid 4 and the latent heat = storage = mass 7, the latter are purposefully components of a highly thermally conductive metal with the largest possible surface area in relation to their volume, preferably in the form of copper = ,, Brass or similar Shavings mixed in. To introduce the heat into the storage tank according to the invention and to remove it again in the form of heated service water or for heating purposes, two separate countercurrent systems of serially connected pipe coils 9 _P 9 ' _P 9 "and 10, 10 _{are located in its sub-spaces 1 p 2" 3} ' , 10 " arranged. The coils for heat introduction 9 _Ρ 9'ρ9 "are each in the lower part of the container 1 _P 2 _P 3 and are flowed through by a liquid transfer medium coming from any heat source in the order 1 _P 2 _P 3 _{10, 10 ', 10 "are flowed through P} starting at the last partial storage 3 in the reverse order 3» 2.1, so that the partial storage 1 containing only a permanently liquid heat transfer medium is the strongest

■ •rw^;innL und d.iduroh ana in den T<"> Ll-fip^ iohorn 3 und 2 bereits vor,;_t- w^;i t-fflf ι· Mrrtui'hwaiirior mil", dor hüchtmöglj clien Temperatur en tnommeri wird. Durch Aufbringen einer Deckschicht 8 aus einem Gemisch von Paraffin und Vaseline auf die Behälterfüllungen ist < schließlich gelungen jedes Verdunsten von Feuchtigkeit aus den oben offenen und daher für den Einbau der Wärmetauscher-Rohrschlangen und der Behälter 5,6 für die Latent-Speichermasse gut zugänglichen Teilräumen zu verhindern., was für den praktischen Betrieb von z.B. in den Keller-Räumen eines Gebäudes untergebrachten Wärmespeichern von großer Wichtigkeit ist. Die Deckschicht 8 aus einem erst bei einer höheren Temperatur seinen Aggregatzustand wechselnden dabei aber immer eine gewisse Elastizität aufweisenden Material vergrößert einmal die Kapazit^;if, f ] ■ · .ι Γι p." 1 .i'hof'a „ vorbncisort gleichzeitig die Wärmeisolierung, erhühi. «lic Holm 1 ter-wioherhoi t bei Volumenänderung infolge der Temperatur-Schwankungen und erleichtert die Zugänglichkeit zu den Speicher-Behältern z.B. bei einenr Uberholungsvorgang an de/. Wärmetauscher-Rohrschlangen nach ei.:er längeren Betriebdauer. Um dem Speicher eine möglichst große Menge von erwärmtem Brauchwasser in kurzer Zeit entnehmen zu können liegt es schließlich im Rahmen der Erfindung, die Rohrschlange 1O im Teilspeicher 1 mit einem vergrößerten Volumen, d.h. mit einem größeren Querschnitt und/oder größerer Länge als die üorigen Rohrschlangen auszuführen.■ • rw ^; innL and d.iduroh ana in the T <"> Ll-fip ^ iohorn 3 and 2 already before ,; _t - w ^; i t-fflf ι · Mrrtui'hwaiirior mil", dor hüchtmöglj the temperature en tnommeri. By applying a cover layer 8 made of a mixture of paraffin and vaseline to the container fillings, every evaporation of moisture from the sub-spaces that are open at the top and are therefore easily accessible for the installation of the heat exchanger coils and the containers 5, 6 for the latent storage mass has been achieved to prevent., which is of great importance for the practical operation of, for example, heat accumulators housed in the basement of a building. The cover layer 8, made of a material that changes its state of aggregation only at a higher temperature, but always has a certain elasticity, increases the capacitance once ^; if, f] ■ · .ι Γι p. "1 .i'hof'a" vorbncisort at the same time the thermal insulation, increased "lic Holm 1 ter-wioherhoi t in case of volume changes due to the temperature fluctuations and facilitates the accessibility to the storage Tanks e.g. during an overhaul process on the heat exchanger coils after a longer period of operation with an enlarged volume, that is to say with a larger cross-section and / or greater length than the pipe coils.

7321 Börtlingen, den 6.7.81
Vi/s.7321 Börtlingen, July 6th, 1981
Vi / s.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Claims

^ ff | .nmelder; Anton Reissmüller ,,? 3äÖeiföpraiagsh «JsT5®nlia.usen and ■ ^; , "- f * ■ ·. Dipl.Ing. Franz Vili'ing'er _p ^ 32 ^ BörEliügen.

f claims

Latent heat storage with a filling "which is partly a liquid heat transfer", and storage means, preferably in the form of water, optionally with the addition of an anti-freeze and, on the other hand, a late storage mass b.estehtj which is at temperature change, .Approximately between 30 and 70- ° ö conversion from the solid to the liquid aggregate state, and vice versa ■ erfährtp 'characterized in that ρ is Speieher into at least two chambers (1,2,3) is divided ^ “of which at least one ... sub-space (1) only remains continuously fluid via the" carrying and storage "means (4) and the further sub-spaces

(2,3) in addition the latent storage mass (7), which is preferably accommodated in hose or tubular / γ containers (5,6) ;, contain"

, Components of a highly thermally conductive metal with as much as possible large surface in relation to its volume z = B "in form ,, "of copper, brass, Opdergl» sheet metal chips,

3ο latent heat storage indbesondate according to claim 1 / dad urchge ■ k β η η ζ θ i without t " _ρ that the storage filling with a cover layer (S) made of a material with a lower specific weight and a higher melting point than the main - Storage Massa is provided »

U ₀ La t en t »Was never * memory! according to claim 3p thereby \ geke η η a 'eic h. n ■■ & t "that the top layer (8) consists of a mixture of paraffin and vaseline ·"

5 »Latent heat exchangers ^ Spicher iaach claim Ί or the following ^ d a d u r. c

h 'geke η γι ζ e i α h ne t _p that this a ^- us

a battery of Einzelftfhältern preferably in Ferm of ¹ open-topped barrels od @ rg ^ _lO is the _p, voiiaugsweise with existing helical • f örmigen from Kupier countercurrently

. . '; (■ BAD ORIGINAL

separate pipe coils connected in series (9 '' 9 '' 9 "f. or 10, 10 ', 1O ¹¹ ) for the passage of a transfer liquid heated by any heat source in the lower tail _{t of} the container or for the removal of'^; wärrateia water provided in the upper part of the container, i "■;

6. Latent heat storage device according to claim 5, because; by , <;, characterized,. that the removal of

orwnrmtem water passage into the pipe coil (.10) in'.dem only · _\: a liquid filled part Wärraeübertragungsmitt.sl memory, ·.

(1) a larger pipe cross-section and / ßder a larger: .. · "

Length than the pipe coils upstream of it · (10 ", 10 *)" "· -; '

in the other container parts. > ·

7321 Börtlingen, July 6th, 1981
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