DE2054057A1

DE2054057A1 - Heat storage object - cont various chemicals with different latent heats and melting points

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Publication number: DE2054057A1
Application number: DE19702054057
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-11-03
Filing date: 1970-11-03
Publication date: 1972-05-04
Also published as: DE2054057C2

Abstract

A heat storage opt. heat conducting object, contains spaces filled with selected heat storage substances or thermally conducting substances or elements in such a way that the specific thermal capacity and thermal conductance of the object are modified so that it operates according to a function predetermined to suit the temp. and local conditions. Specif. the melting points, eutectics, latent heats, transformation heats, etc. are so arranged by a choice of different substances and mixtures that the object can fulfil the desired heat storage function over a long period, e.g. up to several months, through various temp. changes.

Description

Körper zur Speicherung und zur Leitung von Wärme oder Kälte mit frei wählbarer spezifischer Wärmekapazität und mit frei wählbarer Wärmeleitfähigkeit.Body for storing and conducting heat or cold with free selectable specific heat capacity and with freely selectable thermal conductivity.

Die Erfindung bezieht sich auf Körper insbesondere auf Baukörper, Baustoffe, Bauelemente, Bausteine, Werkstoffe sowie Pasten zur Speicherung oder zur Speicherung und Leitung von Wärme oder Kälte - im folgenden wirdnur noch von Wärme gesprochen, wobei aber Kälte als negative Wärme miteingeschlossen ist - mit ganz bestimmten frei wählbaren spezifischen Wärmekapazitäten und mit ganz bestimmten, frei wählbaren Wärmeleitfähigkeiten und hiervon und von der Dichte des Körpers abhängig auch mit wählbaren Temperaturleitfähigkeiten und Wärmeeindringfähigkeiten, also mit frei wählbaren thermischen Körpereigenschaften, die innerhalb der technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten nach einer vorgegebenen von der Temperatur und von den Raumkoordinaten abhängigen Funktion quasi gezüchtet sind.The invention relates to bodies in particular to structures, Building materials, components, building blocks, materials and pastes for storage or for the storage and conduction of heat or cold - in the following only from Heat spoken, but with cold as negative heat included - with very specific freely selectable specific heat capacities and with very specific, freely selectable thermal conductivities and dependent on this and on the density of the body also with selectable thermal diffusivity and heat penetration capabilities, that is with freely selectable thermal body properties that are within the technical and economic possibilities according to a predetermined temperature and of the function dependent on the spatial coordinates are, as it were, bred.

Die bisher verwendeten Werkstoffe, Baustoffe und dergleichen insbesondere die Wärmespeicherkörper müssen mit jenen thermischen Eigenschaften verwendet werden, wie sie der Körper von Natur aus hat. Durch entsprechende Auswahl kann man selbstverständlich aus den vorhandenen Stoffen denjenigen aussuchen, der den gewünschten Eigenschaften am nächsten kommt. So werden für Wärmespeicher wie Winderhitzer, Kachelöfen und Nachtstromwärmespeicher solche Stoffe ausgesucht, die eine verhältnismäßig hohe spezifische Wärmekapazität besitzen und für Kältespeicher insbesondere solche Stoffe, bei denen man ihre latenten Wärmen ausnützt wie beispielsweise beim Eis (Stangeneis, Eiswürfel, Eis in Plastikbeuteln) sowie beim Trockeneis. Im Laboratorium wird zur Erzeugung einer exakt definierten ''Normaltl-Zimmertemperatur, die stundenlang beibehalten werden kann, die latente Wärme ausgenutzt, die beim Schmelzpunkt (17, 90C) eines Salzgemisches aus einem mol Glaubersalz und einem mol Kochsalz frei wird. Zum Speichern von Sonnenwärme, die später zum Heizen von Wohnräumen verwendet werden soll, wird beispielsweise die Schmelzwärme von Glaubersalz verwendet, die beim Schmelzpunkt 32, 40 C gebunden bzw. freigesetzt wird.The previously used materials, building materials and the like in particular the heat storage bodies must be used with those thermal properties, as the body naturally has. Of course you can by choosing the right one Choose from the available fabrics the one that has the desired properties comes closest. So are used for heat storage systems such as wind heaters, tiled stoves and Night-time heat storage system selected those substances that have a relatively high have specific heat capacity and for cold storage especially those substances, where their latent warmth is used, such as ice (pole ice, Ice cubes, ice in plastic bags) and dry ice. In the laboratory, the Generation of a precisely defined '' normal room temperature, which is maintained for hours can be used, the latent heat at the melting point (17, 90C) of a Salt mixture from one mole of Glauber's salt and one mole of table salt is released. To save from solar heat that will later be used to heat living spaces, will for example the heat of fusion of Glauber's salt used, which is at the melting point 32, 40 C is bound or released.

All diese Stoffe und Körper sowie Verfahren haben aber den großen Nachteil, daß man auf die vorhandenen Wärmeeigenschaften, insbesondere auf die spezifische Wärmekapazität und die latente Wärme der verwendeten Stoffe,keinen oder nur einen geringen Einfluß hat. So wird beispielsweise bei der elektrischen Fußboden- und Wandspeicherheizung nachts in der tarifgünstigen Zeit der Beton bzw. das Mauerwerk derart aufgeheizt, daß die Temperatur der Baustoffe erhöht wird. Diese Temperaturerhöhung bzw.But all these substances and bodies as well as processes have the big one Disadvantage that one on the existing thermal properties, especially on the specific Heat capacity and the latent heat of the substances used, none or only one has little impact. For example, with the electric floor and Wall storage heating at night in the tariff favorable time of the concrete or the masonry heated in such a way that the temperature of the building materials is increased. This temperature increase respectively.

die dadurch gespeicherte Wärme muß jedoch täglich entsprechend der Witterung so gesteuert werden, daß für den ganzen folgenden Tag einerseits genügend Wärme gespeichert ist, daß aber andererseits auch wieder nicht zuviel Wärme im Speicher vorhanden ist, die z. B. auch bei einem uner -warteten Föneinbruch zwangsweise abgegeben wird und somit verloren ist.the heat stored in this way must, however, be daily according to the Weather conditions are controlled so that on the one hand sufficient for the whole of the following day Heat is stored, but on the other hand not too much heat in the memory is present, the z. B. also forcibly released in the event of an unexpected hair dryer break-in becomes and is thus lost.

Verstärkt trifft dies noch für jene elektrischen Wärmespeicher zu, die Wärme bei sehr hohen Temperaturen speichern wie bei den Wärmespeicher -öfen.This is even more the case for those electrical heat storage systems, store the heat at very high temperatures as in heat storage stoves.

Durch richtige Festlegung der thermischen Eigenschaften,insbesondere der spezifischen Wärmekapazitäten und der Wärmeleitfähigkeiten der Fußboden-, Wand- und der Deckenwerkstoffe und durch die richtige Verwendung der nach der Erfindung gestalteten Körper bzw. Werkstoffe, wird es beispielsweise möglich, die Temperatur eines Wohnraum es über das ganze Jahr konstant zu halten. Eine beispielsweise zuviel gespeicherte Wärmemenge kann solange im Speicher aufgehoben werden, bis sie tatsächlich gebraucht wird, selbst wenn dies erst nach einem halben Jahr oder noch später der Fall sein sollte.By properly defining the thermal properties, in particular the specific heat capacities and the thermal conductivity of the floor, wall and the ceiling materials and through the correct use of the according to the invention designed body or materials, it is possible, for example, the temperature of a living space to keep it constant throughout the year. One too many, for example The stored amount of heat can be stored in the storage tank until it is actually used is needed, even if this takes six months or even later Should be case.

Bei geeigneter Dicke und Wärmeisolierung der Wand ist es sogar möglich, die Temperatur des Wohnraumes durch Speicherung von Wärme im Sommer und Kälte im Winter das ganze Jahr über konstant zu halten.With a suitable thickness and thermal insulation of the wall, it is even possible the temperature of the living space by storing heat in summer and cold in Keep winter constant all year round.

Die Erfindung befaßt sich also mit Körpern und Körperkombinationen, die nicht direkt von ihren naturgegebenen Wärmeeigenschaften abhängig sind, sondern bei denen die Körpereigenschaften quasi "gezüchtet" sind. So läßt sich z. B. ein Körper herstellen, der bei mehreren frei wählbaren Tem -peraturen und Temperaturbereichen latente Wärme binden bzw. freisetzen kann, und bei dem somit die "æcheinbare" spezifische Wärmekapazität in den Bereichen um diese Temperaturen innerhalb gewisser technischer und wirtschaftlicher Grenzen frei wählbar ist. Zusätzlich läßt sich schliefflich noch die Wärmeleitfähigkeit des Körpers innerhalb gewisser Grenzen frei verändern, und schließlich lassen sich die eigentlichen spezifischen Wärmekapazitäten, die latenten Wärmen sowie die Wärmeleitfähigkeiten des Kör -pers auch von den Raumkoordinaten abhängig züchten. Bei der Wärmeleit -fähigkeit ist es darüberhinaus noch möglich, diese von der Strömungsrich -tung der Wärme sowie von der Temperatur abhängig zu gestalten, d. h., daß in der einen Richtung, z. B. bei einer Wand von außen nach innen mehr Wärme in der Zeiteinheit und bei gleicher Temperaturdifferenz geleitet wird als in der Gegenrichtung.The invention thus deals with bodies and combinations of bodies, which are not directly dependent on their natural thermal properties, but in which the body characteristics are quasi "bred". So z. B. a Produce bodies at several freely selectable temperatures and temperature ranges can bind or release latent heat, and thus the "apparent" specific Heat capacity in the areas around these temperatures within certain technical and economic limits can be freely selected. In addition, you can finally still freely change the thermal conductivity of the body within certain limits, and finally the actual specific heat capacities that latent warmth as well as the thermal conductivity of the body also from the spatial coordinates breed dependent. In terms of thermal conductivity, it is also possible to this depends on the flow direction of the heat and the temperature design, d. that is, in one direction, e.g. B. with a wall from the outside to inside more heat in the unit of time and with the same temperature difference is considered to be in the opposite direction.

Die zunächst sehr schwierig erscheinende Lösung des Erfindungsgedankens basiert auf verschiedenen einfachen Gesetzen und Feststellungen aus der Physik insbesondere der Thermodynamik und der Thermochemie. Diese sind: 1. Jeder reine Stoff besitzt einen Schmelz- bzw. Erstarrungspunkt, bei dem eine ganz bestimmte Wärmemenge, die Schmelzwärme, als latente Wärme frei bzw. gebunden wird.The solution to the inventive idea, which initially appeared to be very difficult is based on various simple laws and statements from physics in particular of thermodynamics and thermochemistry. These are: 1. Everyone possesses pure substance a melting or solidification point at which a very specific amount of heat, the Heat of fusion, as latent heat is released or bound.

2. Viele Stoffe kommen in zwei oder mehreren Modifikationen vor, wobei die Umwandlung mit einer (meist kleinen) Wärmetönung verbunden ist.2. Many substances come in two or more modifications, whereby the transformation is associated with a (mostly small) heat change.

3. Durch Beimischen eines Stoffes B zu einem Stoff A wird der Erstarrungspunkt des stoffes A (oder genauer: der Beginn der Erstarrung des ersten reinen Stoffes A) erniedrigt, d. h., aus dem Erstarrungspunkt wird (bis zum Eutektikum) ein Erstarrungsbereich.3. By adding a substance B to a substance A, the freezing point becomes of substance A (or more precisely: the beginning of the solidification of the first pure substance A) lowered, d. That is, the freezing point becomes a freezing area (up to the eutectic).

4. Wird A mit B in einem ganz bestimmten, dem eutektischen Verhältnis gemischt, so erstarrt dieses Gemisch mit latenter Wärmetönung im Eutektikum bei konstanter Temperatur. Durch einen dritten, vierten, ...4. Becomes A with B in a very specific, the eutectic ratio mixed, this mixture solidifies with a latent heat tone in the eutectic at constant temperature. A third, fourth, ...

Stoff können so noch beliebig viele weitere Eutektiken erhalten werden. Any number of other eutectics can be obtained in this way.

5. Reagiert der Stoff A chemisch mit dem Stoff B, so daß eine Verbindung AB entsteht, so gewinnt man einen kongruenten Schmelzpunkt (bzw. beim Vorhandensein eines metastabilen Bereiches: einen inkongruenten Schmelzpunkt), den Schmelzpunkt der Verbindung AB, bei dem chemische Energie frei bzw. gebunden wird. Hier interessieren vor allem die Hydratationsvorgänge.5. The substance A reacts chemically with the substance B, so that a compound AB arises, so one obtains a congruent melting point (or if it is present of a metastable area: an incongruent melting point), the melting point the connection AB, in which chemical energy is released or bound. Interest here especially the hydration processes.

6. Der Erstarrungsvorgang ist mit einer positiven oder negativen Volumenänderung verbunden, d. h., der feste Stoff schwimmt entweder auf der Schmelze, oder er liegt auf dem Boden.6. The solidification process is with a positive or negative volume change connected, d. That is, the solid material either floats on the melt or it lies on the floor.

7. Befindet sich in einem geschlossenen (evakuierten) Gefäß, z. B. in einem langen senkrechten oben und unten geschlossenen Rohr etwas Flüssigkeit, so verdampft zunächst soviel Fllissigkeit,bis sich zwischen Dampf und Flüssigkeit bei der herrschenden Temperatur das Gleichgewicht einge -stellt hat. Wird nun die Gefäßwand auf der Dampfseite abgekühlt, so kondensiert dort der Dampf zu Flüssigkeit, diese gibt ihre Kondensationswärme an die Wand ab und fließt entlang der Wand auf den Boden des Gefäßes zurück. Da sich hierdurch der Dampfdruck erniedrigt hat, verdampft wieder etwas Flüssigkeit, wodurch diese und ihre Umgebung abgekühlt wer -den (Dampfheizungsprinzip). Auf diese Art und Weise können große Wärmemengen von unten nach oben geleitet werden, aber nicht von oben nach unten.7. Is in a closed (evacuated) vessel, e.g. B. some liquid in a long vertical tube closed at the top and bottom, so much liquid initially evaporates until there is between vapor and liquid has reached equilibrium at the prevailing temperature. Will now the The wall of the vessel is cooled on the vapor side, so the vapor condenses there to form a liquid, this gives off its condensation heat to the wall and flows up along the wall back the bottom of the jar. Since this has lowered the vapor pressure, it evaporates again some liquid, which cools this and its surroundings (steam heating principle). In this way, large amounts of heat can be conducted from the bottom to the top, but not from top to bottom.

8. Wird die Gefäßwand innen mit einem fließfähigen Stoff, z. B. mit Fließpapier belegt, derart, daß dieser Stoff mit Flüssigkeit vollgesaugt ist, so ist die Wärmeleitfähigkeit dieser Anordnung nicht mehr von einem Gravita -tionsfelde abhängig, d. h., es kann genau so gut Wärme von oben nach un -ten geleitet werden wie von unten nach oben (Prinzip des Wärmeleitrohres).8. If the inside of the vessel wall is covered with a flowable substance, e.g. B. with Blotting paper is documented in such a way that this substance is soaked with liquid, so the thermal conductivity of this arrangement is no longer of a gravitational field dependent, d. In other words, heat can just as easily be conducted from top to bottom like from bottom to top (principle of the heat pipe).

9. Kurzwellige (sichtbare) Strahlung geht fast ungehindert durch glasklare Stoffe, für langwellige Wärmestrahlung sind diese Stoffe aber undurchläs -sig, so daß die Strahlungswärme zurückgehalten wir (Treibhauseffekt).9. Short-wave (visible) radiation passes through crystal-clear radiation almost unhindered Substances, but these substances are impermeable to long-wave heat radiation, so that the radiant heat is held back (greenhouse effect).

Die Lösung der Erfindung bezüglich der Wärm ekap az ität besteht darin, daß man den gewünschten Körper aus wenigen bis sehr vielen kleinen bis kleinsten voneinander getrennten Hohlräumen aufbaut, die man mit den entsprechend der Aufgabenstellung ausgesuchten Stoffen, den Wärmespeicherstoffen, füllt. Das Herstellen solcher Hohlräume in dem Körper kann auf die verschiedenartigsten Weisen erfolgen. Die sicherste und beste Art und Weise besteht darin, daß der Wärmespeicherstoff in kleine Glas kugeln oder Glaszylinder oder sonstige Glasgefäße eingeschmolzen wird. Der Wärmespeicherstoff kann außerdem in Kunststoffgefäße jeder Form eingeschmolzen werden Auch kann der feste Wärmespeicherstoff zu Kugeln oder ande -ren Körperformen geformt werden, die mit Kunststoff, Bitumen, Paraffin oder einem ähnlichen Stoff überzogen werden. Schließlich kann der Wärmespeicherstoff in die Hohlräume von porösen Stoffen wie beispielsweise Bimsstein, Kieselgur, aufgeschäumten Kunststoffen durch Aufsaugen eingefüllt werden. Die so vorbereiteten Gefäße mit den ausgesuchten Wärmespeicherstoffen lassen sich jetzt zu (Wärmespeicher-)Körpern, beispielsweise Bausteinen, weiterverarbeiten, z. B. durch Untermischen unter Beton, unter Gießharz, unter Gips usw. Im einfachsten Falle wird der Wärme speicher -stoff, der meistens als Salz oder Salzschmelze vorliegt, direkt mit dem Gießharz, dem Bitumen oder einer sonstigen Vergußmasse vermischt.The solution of the invention with regard to the heat capacity consists in that you can get the desired body from a few to a very large number of small to very small builds up separate cavities, which one with the according to the task selected substances, the heat storage substances. The creation of such cavities can take place in the body in a variety of ways. The safest and The best way is to ball the heat storage material into small glass or glass cylinders or other glass vessels are melted down. The heat storage substance can also be melted in plastic containers of any shape solid heat storage material into balls or other body shapes that be covered with plastic, bitumen, paraffin or a similar substance. In the end can the heat storage material in the cavities of porous materials such as Pumice stone, kieselguhr, foamed plastics can be filled in by suction. The vessels prepared in this way with the selected heat storage materials can be now process them into (heat storage) bodies, e.g. building blocks, z. B. by mixing under concrete, under casting resin, under plaster, etc. In the simplest The trap is the heat storage material, which is mostly in the form of salt or molten salt, mixed directly with the casting resin, bitumen or some other potting compound.

Die Auswahl der geeigneten Wärmespeicherstoffe hängt ganz von der Aufgabenstellung ab. Soll z. B. nur ein Wärmespeicherkörper für eine elektrische Speicherheizung für Wohnungen hergestellt werden, der bei ca. + 25 C große Wärmemengen speichern kann, so wird man einen Stoff oder ein Stoffgemisch aussuchen, das bei + 250 C einen Schmelzpunkt, einen kongruenten Schmelzpunkt oder ein Eutektikum hat. Unter den vielen Stoffen und Stoffgemischen wird man den Wärmespeicherstoff aussuchen, der ungefährlich, billig und möglichst nicht korrosiv ist, und der je Volum en -Einheit eine hohe Schmelzwärme besitzt. Dies könnte beispielsweise ein eutektisches Stoffgemisch des Systems H20 - CaCl2 - MgCl2 (Eutektikum bei 25, 150C) oder des Systems H20 - Na2CO3 - K2 CO3 (Eutektikum bei 25, 120C) sein.The selection of suitable heat storage materials depends entirely on the Task. Should z. B. only a heat storage body for an electrical Storage heating for apartments can be produced with large amounts of heat at approx. + 25 C. can save, so you will choose a substance or a mixture of substances that at + 250 C has a melting point, a congruent melting point or a eutectic. One will choose the heat storage material from the many substances and mixtures of substances, which is safe, cheap and, if possible, non-corrosive, and which is per volume unit has a high heat of fusion. This could, for example, be a eutectic mixture of substances of System H20 - CaCl2 - MgCl2 (eutectic at 25, 150C) or the system H20 - Na2CO3 - be K2 CO3 (eutectic at 25, 120C).

Soll der Wärmespeicherkörper zusätzlich noch einen Haltepunkt (latente Wärmetönung) bei ca. +180C haben und soll die (scheinbare) spezifische Wärmekapazität zwischen +18 0C und +250C sehr hoch sein, so läßt sich beispielsweise für den Haltepunkt +180C das eutektische Stoffgemisch des Systems Glaubersalz - Kochsalz (Eutektikum bei +17,9°C) verwenden und für die (scheinbar) hohe spezifische Wärmekapazität ein Gemisch aus 1 kg Glaubersalz + 2,2 mol Kochsalz. Der Schmelzpunkt von Glaubersalz liegt bei + 32, 40C; die kryoskopische Konstante = 3, 27 K je mol und je kg Lö -sungsmittel, d. h. der Beginn der Erstarrung dieses Gemisches liegt bei der Temperatur -1 T = (273 + 32, 4)K - 2, 2mol x 1kg x 3, 27K x mol x kg = (273 + 25, 2)K.Should the heat storage body also have a breakpoint (latent Heat tint) at approx. + 180C and should have the (apparent) specific heat capacity can be very high between +18 0C and + 250C, for example for the breakpoint + 180C the eutectic mixture of the system Glauber's salt - common salt (eutectic at + 17.9 ° C) and for the (apparently) high specific heat capacity Mixture of 1 kg Glauber's salt + 2.2 mol table salt. The melting point of Glauber's salt is + 32.40C; the cryoscopic constant = 3.27 K per mol and per kg of solvent, d. H. the beginning of the solidification of this mixture is at the temperature -1 T = (273 + 32, 4) K - 2.2mol x 1kg x 3.27K x mol x kg = (273 + 25, 2) K.

Die letztgenannte Mischung mit dem Erstarrungsbereich von 25, 2°C bis + 17, 9 0C hat ihrerseits beim Eutektikum (t = + 17, 90C) einen Haltepunkt mit latenter Wärmetönung. Werden nun diese drei verschiedenen Warmespeicherstoffe in oben beschriebene Gefäße getrennt abgefüllt, und werden diese Gefäße in verschiedenen Verhältnissen zu einem Wärmespeicherkörper durch Beton, Gips, Gießharz oder einer sonstigen Vergußmasse ver -einigt, so besitzt dieser Wärmespeicherkörper die gewünschten thermischen Eigenschaften bezüglich der Wärmekapazität. Durch Zugabe von weiteren Gefäßen mit einem Stoffgemisch aus 1kg Glaubersalz + Xn mol Kochsalz (mit Xn = xl; x2; X3; . . . ) läßt sich der Kurvenverlauf der (scheinbaren) spezifischen Wärmekapazität darüber hinaus noch zwischen + 32, 40C und 0 + 17, 9 C nach Belieben beeinflussen. Mit anderen geeigneten (binären, ternären, quaternären, ...) Wärmespeicherstoff-Kombinationen und mit geeigneten Mischungen solcher Wärmespeicherstoff- Kombinationen läßt sich innerhalb gewisser technischer und wirtschaftlicher Grenzen so jede beliebige Funktion der Wärmekapazität erfüllen.The latter mixture with the solidification range of 25.2 ° C up to + 17.9 ° C, for its part, has a breakpoint at the eutectic (t = + 17, 90C) latent heat tint. Are now these three different heat storage substances in The vessels described above are filled separately, and these vessels are in different Relationships to a heat storage body through concrete, plaster of paris, cast resin or a other potting compound united, this heat storage body has the desired thermal properties in terms of heat capacity. By adding more Vessels with a mixture of 1kg Glauber's salt + Xn mol table salt (with Xn = xl; x2; X3; . . . ) the curve of the (apparent) specific heat capacity can also be adjusted between + 32.40C and 0 + 17.9C as desired. With other suitable (binary, ternary, quaternary, ...) combinations of heat storage materials and with suitable mixtures of such combinations of heat storage substances Any function within certain technical and economic limits meet the heat capacity.

Werden solche Wärmespeicherstoffe gewählt, die an der Atmosphäre weder verwittern noch Wasser zusätzlich aufnehmen oder abgeben, und die betonverträglich sind, so können diese Stoffe direkt von fertigen porösen Mauersteinen wie Bimsbausteinen in flüssigem Zustand aufgesaugt werden, ohne daß zusätzlich Dampfdiffusionssperren angebracht werden müssen. Trifft dies nicht zu, so kann der Stoff so ausgewählt werden, daß sein Dampf -druck bei der Schmelzpunktstemperatur oder der mittleren Betriebstem -peratur etwa so groß gewählt wird, wie der mittlere jährliche Dampfdruck des atmosphärischen Wasserdampfes, wobei der Dampfausgleich zusätz -lich noch durch eine Wasserdampfdiffusionssperre z. B. Aluminium-Folie + Kunststoff-Folie gebremst werden kann. Die Wahl des Dampfdruckes kann andererseits auch erforderlich sein, wenn die Wärmespeicherstoffe in Kunststoff eingebettet werden und die Gefahr besteht, daß sich die Eigen -schaften des eingebetteten Wärmespeicherstoffes im Laufe der Jahre durch Wasseraufnahme oder -abgabe ungünstig verändern.If such heat storage materials are selected that neither in the atmosphere weather also absorb or release water, and which are compatible with concrete, see above these materials can be obtained directly from finished porous bricks such as pumice blocks be absorbed in the liquid state without additional vapor diffusion barriers must be attached. If this is not the case, the substance can be selected in this way be that its vapor pressure at the melting point temperature or the mean Operating temperature is chosen to be about as high as the mean annual steam pressure of the atmospheric water vapor, with the vapor equalization additionally still through a water vapor diffusion barrier z. B. aluminum foil + plastic foil braked can be. On the other hand, the choice of the vapor pressure may also be necessary, if the heat storage materials are embedded in plastic and there is a risk of that the properties of the embedded heat storage material in the course of Years can change unfavorably through water absorption or release.

Die Lösung der Erfindung bezüglich der Wärmeleitfähigkeit besteht darin, daß Stoffe mit sehr guten oder sehr schlechten Wärmeleitfähigkeiten z. B. Metalle wie Kupfer, Aluminium oder Wärmedämmstoffe wie Poly -styrolschaum (Styropor), Polyurethanschaum, Kork usw. in geeigneter Form (z. B. kugelförmig, pulverförmig, zylinderförmig, plattenförmig) und in geeigneter Lage (horizontal, vertikal oder z. B. unter 450), bzw., daß Gefäße von bestimmter Form (länglich, rohrförmig, plattenförmig) und bestimmter Fiillung (Siedeflüssigkeit mit oder ohne fließfähigen Stoff auf der Gefäßwand; Schmelzflüssigkeit mit schwererem oder leichterem Feststoff als Flüssig -keit; Konvektionsflüssigkeit) und Lage, bzw., daß glasklare u. U. auch transparente Stoffe u. U. sogar über ein Vakuum in geeigneter Weise mit oder ohne den bereits beschriebenen Wärmespeicherstoffen zusammenge -bracht bzw. zusammenvergossen werden. Dieser Erfindungsgedanke wird im folgenden näher beschrieben.The solution of the invention with regard to thermal conductivity consists in that substances with very good or very poor thermal conductivities such. B. Metals such as copper, aluminum or thermal insulation materials such as polystyrene foam (Styrofoam), Polyurethane foam, cork, etc. in a suitable form (e.g. spherical, powdery, cylindrical, plate-shaped) and in a suitable position (horizontal, vertical or z. B. under 450), or that vessels of a certain shape (elongated, tubular, plate-shaped) and a certain filling (boiling liquid with or without a flowable substance on the Vascular wall; Melt liquid with a heavier or lighter solid than liquid -hood; Convection liquid) and location, or that crystal clear and possibly also transparent Substances possibly even via a vacuum in a suitable manner with or without the already heat storage materials described are brought together or cast together. This inventive concept is described in more detail below.

Die bereits beschriebenen Wärmespeicherkörper mit den verschiedenen Wärmespeicherstoffen haben zunächst eine naturgegebene Wärmeleitfähigkeit.The heat storage body already described with the various Heat storage materials initially have a natural thermal conductivity.

Ist diese für den vorgegebenen Anwendungsfall zu groß, so läßt sie sich -wenn man beispielsweise einen isotropen Körper haben will- durch Zumischen von Meinen bis kleinsten Kunststoffschaum-Kugeln, durch Korkmehl oder durch einen anderen Stoff mit kleinerer Wärmeleitfähigkeit verringern. Soll der Körper aber anisotrope Eigenschaften besitzen, so muß der zugemischte Stoff längliche Abmessungen haben und entsprechend den gestellten Forderungen ausgerichtet sein. Man kann beispielsweise zylinderförmige gleichgerichtete Stäbchen aus Kunststoffschaum mit einbauen, noch besser aber dünne, parallelliegende Kunststoffschaum-Platten, die mit den bereits plattenförmigen Wärmespeicherkörpern verleimt sind. Anstelle von Stoffen mit schlechten Wärmeleitfähigkeiten können auch evakuierte Gefäße verwendet werden.If this is too large for the given application, it leaves - if you want to have an isotropic body, for example - by adding it from mine to the smallest plastic foam balls, with cork flour or with one reduce other material with lower thermal conductivity. But the body should have anisotropic properties, the admixed substance must have elongated dimensions have and be aligned according to the demands made. One can for example Include cylindrical rectified rods made of plastic foam, still but it is better to have thin, parallel-lying plastic foam sheets with the already plate-shaped heat storage bodies are glued. Instead of fabrics with bad ones Thermal conductivities can also be used in evacuated vessels.

Ist jedoch die naturgegebene Wärmeleitfähigkeit zu gering, so lassen sich in oben beschriebener Weise Stoffe beimischen, die eine bessere Wärme -leitfähigkeit besitzen wie z. B. Metallpulver, Metallkugeln, Metallstäbchen (Nadeln), Metallplatten aus beispielsweise Kupfer, Aluminium, Blei. Durch geeignete Auswahl der Metalle nach ihrer Dichte kann man zusätzlich noch die Dichte des Gesamtkörpers beeinflussen.However, if the natural thermal conductivity is too low, leave it alone In the manner described above, substances are mixed in that have better thermal conductivity own such. B. metal powder, metal balls, metal rods (needles), metal plates made of, for example, copper, aluminum, lead. By suitable selection of the metals according to their density, one can also influence the density of the entire body.

Soll die Wärmeleitfähigkeit in einer Richtung größer sein als in der Gegenrichtung, und soll dies darüberhinaus nur bei einer ganz bestimmten Tem -peratur bzw. in einem ganz bestimmten Temperaturbereich der Fall sein, so läßt sich dies u. a. durch Wärmeleitelemente nach folgenden Methoden erreichen: 1. In einem oben und unten geschlossenen evakuierten senkrechten oder schräg stehenden Gefäß, insbesondere in einem Rohr befinden sich einige Tropfen einer (leicht siedenden Siede-)Flüssigkeit (Dampfheizungseffekt). Dieses Rohr leitet bei j e d e r Temperatur Wärme von unten nach oben, solange in dieser Richtung ein Wärmegefälle vorhanden ist. Ist jedoch durch geeignete Maßnahmen z. B. durch ent -sprechende Rollmembrane oder durch Standrohre, z. B. durch quecksilbergefüllte U-Rohre, sowie durch ein Schutzgas dafür gesorgt, daß der Druck im Gefäß, insbesondere im Rohr in etwa konstant und etwa gleich dem Atmosphärendruck bleibt, so verdampft die Flüssigkeit erst, wenn der zu diesem Druck gehörige Siedepunkt der Flüssigkeit erreicht ist, d. h., die erhöhte einseitige Wärmeleitfähigkeit ist erst ab einer Temperatur über dem Siedepunkt gegeben.Should the thermal conductivity be greater in one direction than in that Opposite direction, and this should only be done at a very specific temperature or be the case in a very specific temperature range, this can be done i.a. Achieve by heat conducting elements according to the following methods: 1. In one above and evacuated vertical or inclined vessel closed at the bottom, in particular There are a few drops of a (low-boiling boiling) liquid in a tube (Steam heating effect). This tube conducts heat away at any temperature below upwards as long as there is a heat gradient in this direction. But it is through suitable measures e.g. B. by appropriate rolling diaphragm or by standpipes, z. B. by means of mercury-filled U-tubes, as well as a protective gas, that the pressure in the vessel, in particular in the pipe, is approximately constant and approximately equal to that If atmospheric pressure remains, the liquid only evaporates when it reaches this pressure the appropriate boiling point of the liquid has been reached, d. i.e., the increased unilateral Thermal conductivity is only given from a temperature above the boiling point.

2. In in sich geschlossenen Rohrsystemen, die ganz mit Flüssigkeit gefüllt sind, beginnt die Flüssigkeit zu zirkulieren, sobald im System, hauptsächlich an den auf- und absteigenden Abschnitten, Temperaturunterschiede auftreten (Prinzip der Schwerkraftheizun g).2. In self-contained pipe systems that are completely filled with liquid are filled, the fluid begins to circulate once in the system, mainly on the ascending and descending sections, temperature differences occur (principle the gravity heating g).

3. Befindet sich in einem senkrechten Rohr ein Stoff (rein oder als Lö -sung), insbesondere ein Wärmespeicherstoff, bei dem die feste Phase beim Schmelzpunkt ein größeres Volumen einnimmt als die flüssige Phase, so wird a) beim Erstarrungs vorgang die Wärme von unten nach oben langsamer transportiert als von oben nach unten.3. If there is a substance in a vertical tube (pure or as Solution), in particular a heat storage material, in which the solid phase at the melting point occupies a larger volume than the liquid phase, then a) during solidification This process transports heat more slowly from the bottom to the top than from the top to the top below.

Ist der Stoff zunächst ganz flüssig und wird das Rohr von unten her abgekühlt ( unten <toben)> so bilden sich unten die ersten Kristalle, die, weil sie leichter sind als die Flüssigkeit, nach oben steigen, zuerst bereits beim Hochsteigen unterwegs schmelzen, sich aber schließlich oben ansammeln und dort allmählich schmelzen. Ein Festsetzen der Kristalle an der unteren Rohrwand läßt sich beispielsweise dadurch verhindern, daß unter die, die Kristalle bildende Flüssigkeit zusätzlich eine solche Flüssigkeit gegeben ist, die schwerer ist als die obere, die sich nicht mit dieser vermischt, bzw., die sich nicht in ihr löst, die möglichst eine größere Wärmeleitfähigkeit besitzt als der Werkstoff der Rohrwand, und die einen höheren Schmelzpunkt hat als die obere Flüssigkeit. Die Kristalle bilden sich dabei nicht an der festen Rohrwand, sondern an der Trennschicht der beiden Flüssigkeiten, so daß die Kristalle ungehindert hochsteigen können, sobald sie eine bestimmte Größe erreicht haben, und die Auftriebskraft größer ist als die Kraft der Oberflächenspannung in der Trenn -schicht. If the substance is completely liquid at first and the pipe is from below cooled down (below <romp)> the first crystals form below, which, because they are lighter than the liquid, rise to the top, first at the Melting up on the way, but eventually accumulating at the top and there gradually melt. A fixation of the crystals on the lower pipe wall can be, for example thereby prevent that under the, the crystals forming liquid in addition there is such a liquid which is heavier than the upper one, which is not with this mixes, or that does not dissolve in it, as much as possible has a greater thermal conductivity than the material of the pipe wall, and the has a higher melting point than the upper liquid. The crystals form not on the solid pipe wall, but on the separating layer between the two liquids, so that the crystals can rise unhindered once they are a certain size have reached, and the buoyancy force is greater than the force of surface tension in the separating layer.

Durch dieses Aufsteigen der Kristalle findet ein Wärmetransport von unten nach oben statt,bzw., ein Wärmetransport von oben nach unten. Through this rising of the crystals there is a heat transport of from the bottom to the top instead of, or rather, a heat transfer from top to bottom.

Wird das Rohr aber oben abgekühlt (toten < tunten), so bilden sich die Kristalle oben und bleiben oben; lediglich durch Wärmeleitung und Konvektion aber nicht durch den Transport von la -tenter Wärme wird hierbei Wärme von unten nach oben transportiert. But if the pipe is cooled at the top (dead <tunten), so form the crystals move up and stay up; only by conduction and convection but it is not through the transport of latent heat that heat is generated from below transported upwards.

b) Auch beim Schmelzvorgang wird Wärme schneller von oben nach unten transportiert als umgekehrt. Dies ist dann der Fall, wenn der feste Kern im Rohr zuerst von der Rohrwand her der -art abschmilzt, daß der ganze Kern nach oben steigt, und die sich in der Zwischenzeit oben angesammelte Flüssigkeit zwischen Kern und Rohrwand nach unten wandert. Dieser beschriebene Schmelzvorgang von der Wand her tritt ganz besonders dann ein, wenn der Rohrwerkstoff ein guter Wärmeleiter ist. b) Even during the melting process, heat is accelerated from top to bottom transported than vice versa. This is the case when the solid core is in the pipe first melts from the pipe wall in such a way that the whole core rises upwards, and the liquid that has accumulated between the core and the top in the meantime Pipe wall migrates downwards. This described melting process from the wall occurs especially when the pipe material is a good conductor of heat.

4. Befindet sich in einem senkrechten Rohr ein Stoff (rein oder als Lösung) insbesondere ein Wärmespeicherstoff, bei dem die feste Phase beim Schmelzpuiikt ein kleineres Volumen einnimmt als die flüssige Phase, so sind die Vorgänge umgekehrt wie unter 3. beschrieben, d. h., die Wärme wird von unten nach oben schneller trans -portiert als von oben nach unten.4. If there is a substance in a vertical tube (pure or as Solution) in particular a heat storage material in which the solid phase at the Schmelzpuiikt occupies a smaller volume than the liquid phase, so are the The reverse of the procedure as described under 3, d. i.e., the heat is from the bottom down transported faster at the top than from the top to the bottom.

Werden die unter 1. bis 4. beschriebenen Gefäße bzw. Rohre nicht senk -recht gestellt, sondern geneigt, z. B. unter 450, so kann man die bevorzugte Unten-Oben-Richtung oder Oben-Unten-Richtung auch in eine Rechts-Links - Richtung bzw. Links -Rechts-Richtung verwandeln.If the vessels or pipes described under 1. to 4. are not sunk -right placed, but inclined, z. B. below 450, you can choose the preferred down-up direction or up-down direction also in a right-left direction or left-right direction transform.

Handelt es sich um Sonnenwärme (Strahlungswärme), die man "einfangen" und "konservieren" will, z. B. zum Heizen von Wohnungen, Ställen, Bie -nenständen, Gewächshäusern, Frühbeeten, Straßen u. U. sogar kalten Fallwinden in Weinbergen oder Obstplantagen usw., so läßt sich dies durch geeignete Kombinationen der oben beschriebenen Einzelelemente erzielen. Die Wirkung kann allerdings dadurch noch wesentlich erhöht werden, daß man zusätzlich noch glasklare (u. U. auch transparente) Stoffe, wie Glas, durchsichtige Kunststoffe (Polystyrol, Polycarbonat) oder Gießharze einbaut. Diese Stoffe können auch mehrschichtig angewendet werden (z. B. Thermopanescheiben) wobei der Zwischenraum zwischen diesen Schichten auch evakuiert oder mit einem hochmolekularem Gas mit grosser "freier Weglänge" der Moleküle gefüllt sein kann.Is it about solar heat (radiant heat) that you "capture" and wants to "conserve", e.g. B. for heating apartments, stables, stalls, Greenhouses, cold frames, streets and even cold winds in vineyards or orchards, etc., this can be achieved by suitable combinations of the above Achieve described individual elements. However, this can still have the effect can be increased significantly that you can also use crystal-clear (possibly also transparent) Materials such as glass, transparent plastics (polystyrene, polycarbonate) or casting resins built in. These fabrics can also be used in multiple layers (e.g. Thermopan panes) whereby the space between these layers is also evacuated or with a high molecular weight Gas with a large "free path" of the molecules can be filled.

Im folgenden soll das bisher Dargelegte im einzelnen anhand von Zeichnungen beschrieben werden.In the following, what has been set out so far will be explained in detail with reference to drawings to be discribed.

In den Figuren 1 bis 3 sind beispielsweise einige einfache, theoretische Grundlagen von binären Stoffsystemen beschrieben. In den Figuren 4 bis 5 sind Wärmespeicherkörper schematisch dargestellt und zwar mit den Wärmespeicherelementen, insbesondere mit den Wärmespeicherge -fäßen, die nur zur Erzeugung der gewünschten (scheinbaren) spezifischen Wärmekapazität des Körpers eingesetzt sind. Die Figur 6 stellt schematisch einen Wärmeleitkörper dar, links mit schlechten und rechts mit guten Wärmeleitern, oben isotrop und unten anisotrop und die F i gu r 7 zeigt Wärmeleitelemente. Die Figur 8 schließlich zeigt einige Kombination smö glichkeiten der beschriebenen Wärme speiche rkörper und der Wärmeleitkörp er mit den beschriebenen Wärm eleitelementen.In Figures 1 to 3, for example, are some simple, theoretical ones Basics of binary material systems described. In Figures 4 to 5 there are heat storage bodies shown schematically with the heat storage elements, in particular with the heat storage vessels, which are only used to generate the desired (apparent) specific Heat capacity of the body are used. The figure 6 schematically shows a heat conducting body, on the left with bad and on the right with good heat conductors, isotropic at the top and anisotropic at the bottom, and Fig. 7 shows Heat conducting elements. Finally, FIG. 8 shows some possible combinations the described heat storage body and the heat conducting body he described with the Heat conducting elements.

Im einzelnen stellen dar: Figur 1 a: Ein Schmelz-Erstarrungsdiagramm eines binären Stoffgemisches aus Stoff A und Stoff B mit einem Eutektikum C sowie den willkürlich eingezeichneten Stoffgemischen D, E und F.The following are shown in detail: FIG. 1 a: A melting-solidification diagram a binary mixture of substances A and B with a eutectic C and the arbitrarily drawn substance mixtures D, E and F.

Figur 1 b: Die den Konzentrationsverhältnissen in Figur 1 a entsprechenden zeitlichen Abkühlungskurven A, B, C, D, E und F mit den Haltepunkten 1, den Erstarrungsbereichen 2 und den Knickpunkten 3.FIG. 1 b: The concentration ratios corresponding to FIG. 1 a Temporal cooling curves A, B, C, D, E and F with the breakpoints 1, the solidification areas 2 and the kink points 3.

Figur 2 a: Ein Schmelz-Erstarrungsdiagramm eines binären Stoffgemisches aus Stoff A und Stoff B mit vollkommener Mischbarkeit in festem Zustand sowie den willkürlich eingezeichneten Stoffgemischen C und D.FIG. 2 a: A melting-solidification diagram of a binary mixture of substances of substance A and substance B with complete miscibility in the solid state as well as the arbitrarily drawn substance mixtures C and D.

Figur 2 b: Die den Konzentrationsverhältnissen in F i gu r 2 a entsprecllenden zeitlichen Abkühlungskurven A, B, C und D, mit den Haltepunkten 1, den Erstarrungsbereichen 2 und den Knickpunkten 3.FIG. 2 b: The ones corresponding to the concentration ratios in FIG. 2 a Temporal cooling curves A, B, C and D, with the breakpoints 1, the solidification areas 2 and the kink points 3.

Figur 3: Ein Schmelz-Erstarrungsdiagramm eines binären Stoffgemisches aus Stoff A und Stoff B, die miteinander eine chemische Verbindung AB eingehen, wobei Stoff A sowie Stoff B mit der chemischen Verbindung AB jeweils ein Schmelz-Erstarrungsdiagramm nach Figur 1 bilden, mit dem Eutektikum C1 und C2 und dem (konkruenten) Schmelzpunkt S der Verbindung AB.Figure 3: A melting-solidification diagram of a binary mixture of substances made of fabric A and substance B, which form a chemical bond with each other AB, with substance A and substance B with the chemical compound AB respectively form a melting-solidification diagram according to FIG. 1, with the eutectic C1 and C2 and the (concretive) melting point S of the compound AB.

Figur 4: Einen Wärmespeicherkörper,der beispielsweise aus verschiedenen Wärmespeichereinzelelementen aufgebaut ist und zwar nur aus solchen Elementen, die primär nur zur Erzeugung der gewünschten (scheinbaren) spezi -fischen Wärmekapazitäten des Körpers bestimmt sind. In der Vergußmasse 4 des Körpers, die beispielsweise aus Gießharzen, aus Bitumen, aus Beton (Mörtel), aus Gips oder dergleichen besteht, befinden sich verschiedene Räume, z. B. 5, 7, die mit dem eigentlichen Wärmespeicherstoff 6 teilweise (5) oder ganz (7) gefüllt sind. Der Raum 7 ist beispielsweise dadurch entstanden, daß der Wärmespeicherstoff 6 als großer fester Stoffklumpen oder als Kristall der Vergußmasse 4 direkt untergemischt worden ist. Bei Raum 8 wurden z. B. feine Kristalle, Mehl oder auch kleine Flüssigkeits -tröpfchen (Emulsion) des Wärmespeicherstoffes 6 direkt der Vergußmasse 4 beigemischt, während die kugelförmigen Gefäße 9 oder die würfelförmigen Gefäße 10, die beispielsweise aus Glas, Kunststoff oder dergleichen beste -hen können, zuerst mit dem Wärmespeicherstoff 6 gefüllt und dann der Vergußmasse 4 beigemischt wurden. Die Sechskantgefäße oder polyederartige Gefäße 11 erzielen (ähnlich den Bienenwaben) eine gute Raumausnützung bei wenig Vergußmasse 4. Die (Mikro-)Räume 12, die mit Wärmespeicherstoff 6 gefüllt sind, sind die ausgefüllten Hohlräume von porösem Material 13 wie beispielsweise Bimsstein, Kieselgur, aufgeschäumter Kunststoff und derglcichen, wobei die einzelnen Materialbrocken 13 auch mit einem Über -zug 14 wie Kunststoff, Gießharz, Wachs, Bitumen und dergleichen überzo -gen sein können. Sogar die einzelnen Stoffklumpen oder Kristalle aus dem Wärm£speidierstoft 6 können mit einem Überzug 15 aus Kunststoff, Gießharz, Wachs, Bitumen usw. zur Verhinderung der (Wasser-)Dampfdiffusion überzogen sein. Anstelle eines aufgebrachten Überzuges kann der Wärmespeicherstoff 6 auch in verschweißte Kunststoff-Folien 16 verpackt der Vergußmasse 4 untergemischt worden sein.Figure 4: A heat storage body, for example from different Heat storage individual elements is constructed and only from those elements that primarily only to generate the desired (apparent) specific heat capacities of the body are intended. In the potting compound 4 of the body, for example consists of casting resins, bitumen, concrete (mortar), plaster of paris or the like, there are different rooms, e.g. B. 5, 7, the one with the actual heat storage material 6 are partially (5) or completely (7) filled. The space 7 is for example thereby emerged that the heat storage material 6 as a large solid lump or as Crystal of the potting compound 4 has been mixed in directly. In room 8 z. B. fine crystals, flour or small liquid droplets (emulsion) of the Heat storage material 6 mixed directly with the potting compound 4, while the spherical Vessels 9 or the cube-shaped vessels 10, for example made of glass, plastic or the like can be filled with the heat storage material 6 first and then the casting compound 4 were added. The hexagonal or polyhedral vessels Vessels 11 achieve (similar to the honeycomb) a good use of space with little Potting compound 4. The (micro) spaces 12, which are filled with heat storage material 6, are the filled cavities of porous material 13 such as pumice stone, Kieselguhr, foamed plastic and the like, with the individual chunks of material 13 also with a coating 14 such as plastic, casting resin, wax, bitumen and the like can be covered. Even the individual lumps or crystals from the Heat storage materials 6 can be covered with a coating 15 made of plastic, casting resin, wax, Bitumen etc. to prevent (water) vapor diffusion overdrawn be. Instead of an applied coating, the heat storage material 6 can also Packed in welded plastic films 16 of the potting compound 4 has been mixed in be.

Figur 5: Einen Wärmespeicherkörper der außer der Vergußmasse 4 (Beton) dem Kunststoffgefäß 17 mit der Schweißnaht 18 sowie dem Monierstahl 19 nur aus einem großen Raume 5 mit Wärmespeicherstoff 6 besteht.Figure 5: A heat storage body that apart from the casting compound 4 (concrete) the plastic vessel 17 with the weld 18 and the Monier steel 19 from only one large space 5 with heat storage material 6 consists.

Figur 6: Einen Wärmeleitkörper bzw. einen Wärmespeicher- und Wärmeleitkörper, der beispielsweise aus verschiedenen Wärmeleiteinzelelementen aufgebaut ist, und zwar nur aus solchen Elementen, die primär nur zur Er -zeugung der gewünschten Wärmeleitfähigkeit des Körpers bestimmt sind.Figure 6: A heat conducting body or a heat storage and heat conducting body, which is composed, for example, of various individual heat conduction elements, and only from elements that are primarily used to generate the desired thermal conductivity of the body are intended.

Ist die Vergußmasse 25 des Körpers identisch mit der Vergußmasse 4 in Figur 4, so ist der Körper nur ein Wärmeleitkörper. Enthält aber die Vergußmasse 25 Wärmespeicherelemente nach Figur 4, so ist der Kör -per ein Wärmespeicher- und Wärmeleitkörper. Der Einfachheit halber sind in Figur 6 nur die einzelnen Wärmeleiteinzelelemente dargestellt, und zwar auf der linken Hälfte (I) die Einzelelemente, die die Wärmeleitfähigkeit des Körpers verkleinern, auf der rechten Hälfte (II) die Einzel -elemente, die die Wärmeleitfähigkeit des Körpers vergrößern, auf der oberen Hälfte a ist die Wärmeleitfähigkeit des Körpers richtungsunabhängig, also isotrop und auf der unteren Hälfte b richtungsabhängig, also anisotrop.If the casting compound 25 of the body is identical to the casting compound 4 in Figure 4, the body is only a heat conducting body. But contains the potting compound 25 heat storage elements according to Figure 4, the body is a heat storage and Heat conducting body. For the sake of simplicity, only the individual individual heat conducting elements are shown in FIG shown, namely on the left half (I) the individual elements that determine the thermal conductivity of the body, on the right half (II) the individual elements that make up the Increase the thermal conductivity of the body, on the upper half a is the thermal conductivity of the body direction-independent, i.e. isotropic and direction-dependent on the lower half b, so anisotropic.

Im einzelnen stellt Figur 6 dar: Schaumstoffkugeln 26, Schaumstoffpulver bzw. Korkmehl 27, ungeordnete Schaumstoffstäbchen 28, Glaswolle, Steinwolle oder dergleichen 29, geordnete Schaumstoffstäbchen 30, geordnete Schaumstoffplatten 31, ein mit Luft, einem Gas, einem hochmolekularem Gas gefüllter bzw. evakuierter Raum 32 mit Isolierwirkung, Metallkugeln 33, Metallpulver 34, ungeordnete Metallstäbe 35, Metallfasern 36, geordnete Metallstäbe 37, Metallplatten 38, ein im Raum senkrecht stehendes Wärmeleitelement 39 und ein schräg stehendes Wärmeleitelement 40 nach Figur 7.In detail, FIG. 6 shows: foam balls 26, foam powder or cork flour 27, disordered foam sticks 28, glass wool, rock wool or the like 29, ordered foam rods 30, ordered foam sheets 31, a room filled or evacuated with air, a gas or a high molecular weight gas 32 with insulating effect, metal balls 33, metal powder 34, disordered Metal rods 35, metal fibers 36, ordered metal rods 37, metal plates 38 heat conducting element 39 standing vertically in the room and an inclined heat conducting element 40 according to FIG. 7.

Figur 7: Wärmeleitelemente zum Einbauen in Wärmespeicher- und Wärmeleitkörper wie bereits in Figur 6 (39 und 40) gezeigt, zur Erzielung einer bevorzugten Wärmeleitrichtung.Figure 7: Heat conducting elements for installation in heat storage and heat conducting bodies as already shown in Figure 6 (39 and 40), to achieve a preferred direction of heat conduction.

7 a: Die Siedeflüssigkeit 41 verdampft (42) in den evakuierten Raum 45 und kondensiert (43) an der kälteren Rohrwand 44. Die Wärmeübertragung erfolgt bevorzugt von unten naeh oben, und zwar bei allen Temperaturen.7 a: The boiling liquid 41 evaporates (42) into the evacuated space 45 and condenses (43) on the colder pipe wall 44. The heat is transferred preferably from below to above, at all temperatures.

Nicht dargestellt sind die Druckausgleichvorrichtungen wie Roll-Membran, Standrohr usw. bei Rohren mit Druckausgitich.Not shown are the pressure equalization devices such as roll diaphragm, Standpipe etc. for pipes with pressure compensation.

7 b: Wärmeleitrohr: In den Kapillaren des fließfähigen Stoffes 46 befindet sich (Siede-)Flüssigkeit 41, von der soviel in den (evakuierten) Raum 45 ver -dampft, bis Gleichgewicht herrscht. Wird das Wärmeleitrohr an irgend -einer Wandstelle abgekühlt, so kondensiert dort Flüssigkeit aus dem Raum 45, diese gibt Wärme ab und wird von den Kapillaren aufgenommen und, wenn erforderlich, darin weitergeleitet. Da durch den Kondensationsvor -gang der Dampfdruck im Raume 45 gesunken Ist, verdampft an den wärmeren Stellen des Wärmeleitrohres entsprechelld wieder Flüssigkeit. Durch den Dampf-Flüssigkeitstransport wird so liner dafür gesorgt, daß im Wärmeleitrohr fast konstante Temperatur herrscht. Die Wärmeübertra -gung erfolgt bevorzugt in Längsrichtung des Rohres und zwar unabhängig von einem Gravitationsfeld.7 b: Heat pipe: In the capillaries of the flowable substance 46 is (boiling) liquid 41, of which so much in the (evacuated) space 45 evaporates until equilibrium prevails. If the heat pipe is connected to any Wall point cooled, so there condenses liquid from the space 45, this gives Heat from and is absorbed by the capillaries and, if necessary, passed on therein. Since the vapor pressure in room 45 has fallen due to the condensation process, it evaporates liquid again at the warmer points of the heat pipe. By the vapor-liquid transport is ensured so that in the heat pipe the temperature is almost constant. The heat transfer takes place preferably in Longitudinal direction of the pipe, regardless of a gravitational field.

7 c bis f: Befindet sich in dem Rohr 47 ein Stoff 48 (Stoff allgemein: 48; flüssige Phase: 48 a; feste Phase: 48 b) mit der Eigenschaft, daß er in festem Zustande leichter ist als in flüssigem, wie beispielsweise Wasser (Schmelzpunkt 0 C), Anetol (21, 6 0C), Diphenylmethan (24, 680C), Di -phenyläther (26, 870C), Orthokresol (31, 10C), Naphthalin (80, 210C) oder ein Stoffgemisch der Zusammensetzung D nach Figur 1 unter der Voraussetzung, daß die Dichte von A kleiner ist als die Dichte von B, bzw. von D, und wird das untere Rohrende von 47 unter den Schmelz -punkt der Flüssigkeit 48 a abgekühlt (7c), so bilden sich hier Kristalle 49, die in der Flüssigkeit 48a nach oben transportiert werden und dort schmelzen, wenn die Temperatur t am oberen Ende des Rohres 47 über 0 dem Schmelzpunkt des Stoffes 48 liegt. Hierdurch wird Kälte von unten nach oben bzw. Wärme von oben nach unten transportiert. Damit die Kristalle 49 sich beim Entstehen nicht an der Wand des Rohres 47 festsetzen, ist in das Rohr zusätzlich eine Flüssigkeit 50 mit folgenden Ei -genschaften eingefüllt: Schwerer als 48, Schmelzpunkt größer als 48, nicht mischbar mit 48. Die Kristalle 49 bilden sich so an der Trennfläche der beiden Flüssigkeiten 48 a und 50 und treiben nach oben, sobald die Oberflächenspannung überwunden ist.7 c to f: Is there a substance 48 in the tube 47 (substance in general: 48; liquid phase: 48 a; solid phase: 48 b) with the property that it is in solid State is easier than in liquid, such as water (melting point 0 C), anetole (21, 6 0C), diphenylmethane (24, 680C), di-phenyl ether (26, 870C), Orthocresol (31, 10C), naphthalene (80, 210C) or a mixture of substances D according to FIG. 1 with the proviso that the density of A is smaller than that Density of B, or of D, and becomes the lower end of the tube of 47 under the melt -point of the liquid 48 a cooled (7c), crystals 49 are formed here, which are transported upwards in the liquid 48a and melt there when the Temperature t at the upper end of the tube 47 above 0 the melting point of the substance 48 lies. This transports cold from bottom to top and heat from top to bottom. So that the crystals 49 do not stick to the wall of the tube 47 when they arise, a liquid 50 with the following egg properties is also filled into the tube: Heavier than 48, melting point greater than 48, immiscible with 48. The crystals 49 thus form at the interface between the two liquids 48 a and 50 and drift upwards as soon as the surface tension has been overcome.

Ist die Temperatur t am unteren Ende des Rohres 47 jedoch größer als u t (Figur 7d), so wird die Wärme nur durch Wärmeleitung und Konvek -tion nach oben geleitet, während im Falle der Figur 7 c neben der Wärmeleitung zusätzlich noch latente Wärme transportiert wird. Um den Sciunelzpunktbereich des Stoffes 48 ist demnach die Wärmeleitfähigkeit von oben nach unten größer als von unten nach oben. Die Länge der Pfeile mit der Bezeichnung "Wärme" soll den Unterschied veranschaulichen.If the temperature t at the lower end of the tube 47 is greater than u t (Figure 7d), the heat is only raised by conduction and convection conducted, while in the case of Figure 7c in addition to the conduction of heat latent heat is transported. Around the focal point area of the fabric 48 is accordingly the thermal conductivity from top to bottom is greater than from bottom to top. The length of the arrows labeled "Heat" is intended to illustrate the difference.

Die Figuren 7c und 7d zeigen das beschriebene W;irieleiteleent für (ILn Fall, daß die Temperatur der Itohrumgehung vol d('ll) Abkühlungsvorgang bereits über dem Schmelzpunkt von 48 lag und t (in Figur 7c) bzw. t u 0 (in Figur 7d) unter den Schmelzpunkt von 48 abgesunken ist.Figures 7c and 7d show the described W; irieleiteleent for (In the event that the temperature of the bypass pipe vol d ('ll) Cooling process already was above the melting point of 48 and t (in FIG. 7c) or t u 0 (in FIG. 7d) below the melting point of 48 has dropped.

Die Figuren 7e und 7f zeigen den Fall, daß die Umgebungstemperatur des Rohres 47 vor dem Erwärmungsvorgang unter dem Schmelzpunkt von 48 lag, und daß das Rohr zunächst von oben (Figur 7e) bzw. von unten (Figur 7f) über den Schmelzpunkt von 48 erwärmt worden ist.Figures 7e and 7f show the case that the ambient temperature of the tube 47 before the heating process was below the melting point of 48, and that the tube initially from above (FIG. 7e) or from below (FIG. 7f) above the melting point has been heated by 48.

Ist in Figur 7e die Wärmeleitfähigkeit des Rohrwerkstoffes noch größer als die von 48 b, so wird schnell Flüssigkeit zwischen 48b und Rohr 47 durch Schmelzen von 48b entstehen, so daß nach einiger Zeit der ganze Zylinder 48b nach oben steigt und sich die Flüssigkeit 48 a über 50 sammelt, so daß dann etwa die in Figur 7c dargestellten Verhältnisse vorliegen.In Figure 7e, the thermal conductivity of the pipe material is even greater than that of 48b, liquid between 48b and tube 47 is rapidly melted of 48b arise, so that after some time the entire cylinder 48b rises upwards and the liquid 48 a collects over 50, so that then about the in Figure 7c conditions shown exist.

Hat der Stoff 48 jedoch die Eigenschaft, daß er in festem Zustand schwerer ist als in flüssigem, oder besteht der Stoff 48 aus einem Stoffgemisch der Zusammensetzung F nach Figur 1 unter der Voraussetzung, daß die Dichte von B größer ist als die Dichte von A bzw. von F, so läßt sich der nach Figur 7c bis 7f beschriebene Vorgang in entsprechender Weise gerade urnkehren (65 in Figur 8).However, the fabric 48 has the property that it is in a solid state is heavier than in liquid, or the substance 48 consists of a mixture of substances of the composition F according to FIG. 1 with the proviso that the density of B is greater than the density of A or of F, then that according to FIGS. 7c to 7f reverse the described process in a corresponding manner (65 in FIG. 8).

Figur 8: Eine Kombination der bisher geschilderten Wärme speicherelemente und Wärmeleitelemente u. a. unter Ausnutzung des Treibhaus effektes bzw. des I'arabolsyçiegeleffektes .Figure 8: A combination of the previously described heat storage elements and thermal conductors, among others. using the greenhouse effect or the tarabolic gel effect .

Neben den bereits beschriebenen Gegenständen sind zusätzlich dargestellt: Die kurzwellige Wärme strahlung, insbesondere die Sonnenstrahlung 60, ein lieflektor Gl, insbesondere ein Parabolspiegel (fest oder nachlaufend) mit der (Siede-)Flüssigkeit 41 im Brennpunkt des Parabolspiegels, eine (physikalisch ) geschwärzte, gut wärmeleitende Platte 62, ein durchsichtiger u. U. transparenter Stoff 63, ein großes Gefäß 64, gefüllt mit Wärme -speicherstoff 6, Wärmeleitelement 65 nach Figur 7c bis f, jedoch mit Stoff 48,bei dem die feste Phase 48 b schwerer ist als die flüssige Phase 48a und ein mit einer Konvektions-Flüssigkeit 66 gefülltes Rohrsystem 67 zum Ausgleich von irgendwelchen Temperaturdifferenzen im Körper.In addition to the items already described, the following are also shown: The short-wave heat radiation, in particular the solar radiation 60, a lieflektor Gl, in particular a parabolic mirror (fixed or trailing) with the (boiling) liquid 41 at the focal point of the parabolic mirror, a (physically ) blackened, plate 62 with good thermal conductivity, a see-through, possibly transparent fabric 63 large vessel 64, filled with heat storage material 6, heat conducting element 65 according to FIG 7c to f, but with substance 48, in which the solid phase 48b is heavier than that liquid phase 48a and a pipe system filled with a convection liquid 66 67 to compensate for any temperature differences in the body.

Claims

1. Bodies for storing or storing and conducting heat characterized in that spaces of the body with such selected heat storage materials or with such selected heat storage materials and heat conductors or heat conduction elements as a whole or partially filled that the specific heat capacity and the thermal conductivity of the body are changed in such a way that this one, from the temperature and from the Follow freely selectable function depending on location coordinates.

2. Body according to claim 1, characterized in that the heat storage materials from such pure chemical substances, or from such pure chemical (binary, ternary, quaternary, etc.) mixtures of substances, in particular from such salts or whose hydrates exist, which are very specific, according to the task their melting points, their congruent melting points, their incongruent melting points, their transition points, their eutectics, their melting areas with their latent heats of fusion or heat of transformation to have.

3. Body according to claim 1 with heat storage materials according to claim 2 characterized in that these are additionally coated with gel-like or thixotropic substances, in particular are mixed with gelatin.

4. Body according to claim 1 with heat storage materials according to claim 2 and 3 thereby gekennzeiclinet that all rooms are designed equally.

5. I (iiipei according to claim 1 Init heat storage materials according to Aiispi'ncli 2 and 3 characterized in that the spaces are different are designed.

6. Body according to claim 1, 4 and 5, with heat storage material according to claim 2 and 3 characterized in that all of the filled spaces with only one heat storage material are filled.

7. Body according to claim 1, 4 and 5 with heat storage materials according to claim 2 and 3 characterized in that all filled spaces with different Heat storage materials are filled

8. Body according to claim 1, 4, 5 and 7 with heat storage materials according to claim 2 and 3, characterized in that all filled-in spaces in one very specific weight ratio with different heat storage materials are filled.

9. Body according to claim 1, 4, 5, 7 and 8 with heat storage materials according to claim 2 and 3, characterized in that all filled spaces in one very specific weight ratio, spatially evenly distributed with different Heat storage materials are filled.

10. Body according to claim 1, 4 to 9 with heat storage materials Claim 2 and 3, characterized in that this consists of a few, many to very many filled macro to micro spaces.

11. Body according to claim 1 with heat storage material according to claim 2 and 3 characterized in that the body as a single component only consists of a space filled with heat storage material exists, and that these components filled with the same or different heat storage materials according to a very specific, given regulation to a larger structure in particular have been put together to form a wall.

12. Body according to claim 1, 4 to 11 with heat storage materials Claim 2 and 3 characterized in that the body or

the structure is also interspersed with poor heat conductors, is limited or surrounded, and that these poor heat conductors in particular Cork, cork flour, cork sheets, foamed plastic, foamed plastic beads, foamed plastic sheets or evacuated or gas-filled macro to micro cavities exist, and that these poor conductors of heat are arranged indiscriminately or deliberately are.

13. Body according to claim 1, 4 to 11 with heat storage materials Claim 2 and 3 characterized in that the body or the structural body additionally is interspersed with good heat conductors, limited or surrounded, and that the good Heat conductors, in particular made of metals, metal powder, metal chips, metal balls, Metal rods or metal plates and the like exist, and that these are good Heat conductors are arranged randomly or deliberately directed.

14. Body according to claim 1, 4 to 13 with heat storage materials Claim 2 and 3 characterized in that the body or the structural body additionally with good and bad heat conductors so enforced or limited that the Thermal conduction improved in one coordinate direction and in the (approximately) perpendicular to it Coordinate direction is deteriorated.

15. Body according to claim 1, 4 to 14 with heat storage materials Claims 2 and 3 and heat conductors according to Claims 13 to 14, characterized in that that instead of good heat conductors, heat-conducting elements are also used.

16. Body according to claim 1, 4 to 15 with heat storage substances Claim 2 and 3, characterized in that the heat-conducting element is designed in such a way is that the heat is conducted just as well in a positive direction as in a negative one Direction.

17. Body according to claim 1 and 16, characterized in that the Heat conducting element a heat conducting pipe with or without pressure equalization with the atmosphere is.

18. Body according to claim 1 and 16, characterized in that the Heat conducting element consists of a liquid-filled pipe system that conducts heat, as soon as there are temperature differences in the body.

19. Body according to claim 1, 4 to 15 with heat storage materials Claim 2 and 3, characterized in that the heat-conducting element is designed in such a way is that the heat is conducted significantly better in one direction than in the opposite direction.

20. Body according to claim 1 and 19, characterized in that the The heat conducting element is a Peltier cell.

21. Body according to claim 1 and 19, characterized in that the Heat conducting element closed at the top and bottom in the room vertically or at an angle standing elongated vessel in particular a pipe is in which there is some (boiling) liquid below, the vapor of which is on the upper wall condenses as soon as it is colder than the liquid.

22. Body according to claim 1 and 21, characterized in that the Liquid is selected according to its boiling point, and that the vessel in particular the pipe is filled with a protective gas and a pressure equalization via a raw membrane, has a standpipe or the like with the atmosphere, such that the increased thermal conductivity is practically only present from the selected boiling point.

23. Body according to claim 1 and 19, characterized in that the Heat conducting element, in particular, a vessel standing vertically or at an angle in space is a tube that is (almost) filled with a (solidifying) liquid that is selected according to melting point and density difference so that the solidifying substance is lighter than the liquid, and thus at the temperature around the melting point or melting range rises, causing cold to go up and heat to go down is transported.

24. Body according to claim 1 and 19, characterized in that the Heat conducting element, in particular, a vessel standing vertically or at an angle in space is a tube that is (almost) filled with a (solidifying) liquid that is selected according to melting point and density difference so that the solidifying substance is heavier than the liquid, and thus at the temperature around the melting point or melting range decreases, causing coldness to decrease or decrease.

Heat is transported upwards.

25. Body according to claim 1, 23 and 24 with heat storage material Claim 2, characterized in that the (solidifying) liquid at the same time is the heat storage material.

26. Body according to claim t and 23 thereby gekerinzeich that to Avoiding the growth of the crystals on the lower (Etohr) W = d add another liquid to the liquid that forms the crystals which is heavier compared to the above, does not mix with it, and which has a higher melting point and whose thermal conductivity is as large as possible is than the thermal conductivity of the wall material in the area of the liquid trend plane, in such a way that when the lower (pipe ring from below, the heat or cold is mainly transmitted through the lower liquid, whereby the crystals form at the interface of the two liquids and at of a certain size overcome the surface tension, tear off and unhindered rise to the top.

27. Body according to claim 1, 4 to 26 with heat storage materials Claim 2 and 3, characterized in that the body of further Wärmeleiteiementen in particular heat conducting plates be limited, which are designed so that they only the short-wave radiant heat, in particular the solar radiant heat, unhindered let through, while not letting the long-wave heat radiation through, and which in turn are poor conductors of heat.

28. Body according to claim 1 and 27, characterized in that the Heat conducting element for short-wave radiant heat made of glass, crystal clear or transparent Plastics, glazes or paints.

29. Body according to claim 1, 27 and 28, characterized in that the heat conducting element for short-wave radiant heat in two or more layers is arranged as optimally as possible.

30. Body according to claim 1, 28 and 29, characterized in that the gaps evacuated, with air and / or with a high molecular weight, bad thermally conductive gas are filled.