DE3010625A1

DE3010625A1 - Latentwaermespeicher

Info

Publication number: DE3010625A1
Application number: DE19803010625
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Phys. Dr. 7000 Stuttgart Lindner; Kurt Dipl.-Chem. Dr. 8730 Emmendingen Scheunemann
Original assignee: SCHNEIDER ALFRED KG; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1980-03-20
Filing date: 1980-03-20
Publication date: 1981-09-24
Also published as: FR2484616B1; JPS5926878B2; CA1135581A; JPS56168091A; FR2484616A1; DE3010625C2; US4371029A

Description

HOEGER, STE!1.URECH-T &-PARTNER

PATENTANWÄLTE ^ Π 1 Π R 9 R

UHLANOSTRASSE 14 c · D 7OOO STUTTGART 1

A 43 909 u Armelderinnen!*· ¹I.) Deutsche Forschungsu - 183 und Versuchsanstalt für

31. Januar 1980 · Luft- und Raumfahrt e.V.

5300 Bonn

2.) Alfred Schneider KG 7630. Lahr

Beschreibung Latentwärmespeicher

Die Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher mit einem Behälter zur Aufnahme eines Latentwärmespeichermediums und einem Kreislauf für ein mit dem Latentwärmespeichermedium nicht mischbares, eine vom Wärmespeichermedium verschiedene Dichte aufweisendes, offen durch das Speichermedium geführtes Wärmetauschermedium, wobei im Behälter ein Sammelraum für das Wärmetauschermedium vorgesehen ist, in dem ein von einem externen Wärmeträgermedium durchflossener Wärmetauscher angeordnet ist, der einen Wärmeübergang zwischen Wärmeträgermedium und Wärmetauschermedium vermittelt.

Eine solche Vorrichtung ist in der US-Patentschrift 2 969 beschrieben. Ein Latentwärmespeicher dieses Typs ermöglicht eine sehr effektive Übertragung der Wärme vom Wärmetauschermedium auf das Wärmespeichermedium und umgekehrt, da das flüssige Wärmetauschermedium frei d.urch das Wärmespeichermedium hindurch geleitet wird und daher mit diesem in innige Verbindung tritt. Durch das unterschiedliche spezifische Gewicht sammelt sich das flüssige Wärmetauschermedium nach dem Durchtritt durch das Wärmespeichermedium in einem Sammelraum, beispielsweise oberhalb des Wärmespeichermediums. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das Wärmetauschermedium bei diesem

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Verfahren trotz der fehlenden Mischbarkeit mit dem Wärmespeichermedium geringe Mengen des Wärmespeichermediums mitschleppen kann. Wenn man das Wärmetauschermedium in einem externen Kreislauf führt, beispielsweise durch einen Wärmetauscher, besteht die Gefahr, daß die verschleppte Substanz sich an kritischen Stellen, beispielsweisen in solchen externen Wärmetauschern oder in einem internen Überlauf, wie er beispielsweise in der Patentanmeldung P 2 607 168 beschrieben ist, absetzen und anreichern kann. Diese Anreicherung kann soweit fortschreiten, daß der Kreislauf des Wärmetauschermediums blockiert wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Latentwärmespeicher derart zu verbessern, daß eine Verschleppung von Wärmespeiehersubstanz durch das Wärmetauschermedium auch bei langer Betriebsdauer den Wärmetausch mit dem Latentwärmespeicher nicht beeinträchtigt.

Diese Aufgabe wird bei einem Latentwärmespeicher der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Wärmetauscher ein erstes, wärmezuführendes Wärmeträgermedium und ein zweites, wärmeabführendes Wärmeträgermedium in getrennten Leitungssytemen geführt sind, wobei die beiden Leitungssysteme untereinander und mit dem umgebenden Wärmetauschermedium in Wärmekontakt stehen.

Es ist also ein Wärmetauscher im Sammelraum des Wärmetauschermediums vorgesehen, in dem das wärmezuführende Wärmeträgermedium, das wärmeabführende Wärmeträgermedium und das die Wärmespeichersubstanz durchsetzende Wärmetauschermedium gemeinsam in Wärmekontakt stehen. Das Wärmetauschermedium muß also nicht durch spezielle Wärmetauscher geführt werden, in denen das Absetzen von Wärmespeichermedium schädlich wäre. Es genügt, das

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Wärmetauschermedium aus dem Sammelraum über eine einfache Rückführleitung wieder in das Wärmespeichermedium einzuleiten.

Darüber hinaus hat diese Anordnung den großen Vorteil, daß Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr gleichzeitig erfolgen können. Dabei wirkt der Latentwärmespeicher als Puffer, d.h., es wird Wärme gespeichert, wenn die Wärmezufuhr größer ist als die Wärmeabfuhr, während Wärme entzogen wird, wenn die Wärmeabfuhr größer ist als die Wärmezufuhr. Wenn gleichzeitig Wärme zugeführt und Wärme abgeführt wird, kann die Übertragung der Wärme vom wärmezuführenden System zum wärmeabführenden System direkt erfolgen, lediglich die Differenz wird über das umgebende Wärmetauschermedium geliefert bzw. aufgenommen .

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers ist vorgesehen, daß die mit dem Wärmetauschermedium in Wärmekontakt stehenden Tauscherflächen des Wärmetauschers im wesentlichen senkrecht ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, daß Partikel des mitgeschleppten Wärmespeichermediums, die sich im Wärmetauschermedium befinden und auf den Wärmetauscherflächen abgelagert werden, unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten fallen und so wieder in die Wärmespeichersubstanz zurückgelangen.

Bei einem Latentwärmespeicher mit Aufschmelzleitungen im Speicherbehälter, die in Wärmekontakt mit einer das Wärmetauschermedium in das Wärmespeichermedium abgebenden Leitung stehen und die von dieser Leitung bis in den Sammelraum führen, kann vorteilhaft vorgesehen werden, daß die Aufschmelzleitungen von Wärmeträgermedium durchströmt sind.

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Beispielsweise können die Aufschmelzleitungen von dem ersten, wärmezuführenden Wärmeträgermedium durchströmt sein. Es ist jedoch auch möglich, daß in dem zweiten, wärmeabführenden Leitungssystem eine Wärmepumpe angeordnet ist und daß zumindest ein Teil des von der Wärmepumpe erwärmten Wärmeträgermediums durch die AufschmeIzleitungen geführt ist.

Dabei können die Aufschmelzleitungen wahlweise parallel zu den durch den Wärmetauscher geführten Leitungssystemen und wahlweise in Reihe zu diesen Leitungssystemen schaltbar sein.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung eines Latentwärmespeichers mit AufschmeIzleitungen im Speicherbehälter, die in Wärmekontakt mit einer das Wärmetauschermedium in das Wärmespeichermedium abgebenden Leitung stehen und die von dieser Leitung bis in den Sammelraum führen, ist vorgesehen, daß in dem zweiten, wärmeabführenden Leitungssystem eine Wärmepumpe angeordnet ist, über deren Kondensator ein Nutzmedium erwärmbar ist, und daß die Aufschmelzleitungen zumindest von einem Teil des Nutzmediums durchströmt sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche. Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Latentwärme Speichers mit einem Wärmetauscher im WärmetauschersammeIraum mit zwei getrennten Leitungssystemen;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit einer mit dem Primärkreis verbundenen Aufschmelzleitung;

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Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 mit einer parallel zum Primärkreis und einer in Reihe in den Primärkreis eingeschalteten Aufschmelzleitung;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 mit zwei parallel

zum Primärkreis geschalteten AUfschmelzleitungen;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit einer Wärmepumpe und einem Wärmetauscher im Sekundärkreislauf und einer parallel zum Wärmetauscher in den Sekundärkreislauf eingeschalteten Aufschmelzleitung und

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit einer bevorzugten Ausgestaltung des Wärmetauschers.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Latentwärmespeicher zeigt die wesentlichen Merkmale eines solchen Speichers, nämlich einen geschlossenen Behälter 1, der größtenteils mit einem Wärmespeichermedium 2 gefüllt ist und oberhalb dieses Wärmespeichermediums einen Sammelraum 3 für ein flüssiges oder gasförmiges Wärmetauschermedium 4 aufweist. Das Wärmespeichermedium ist ein Latentwärmespeichermedium, also ein Medium, das bei Entzug von Wärme in die feste Form übergeht. Es kann sich dabei um kongruent schmelzende Substanzen handeln, also Substanzen, die bei Erreichen einer bestimmten Schmelztemperatur fest werden, oder um inkongruent schmelzende Substanzen, die beim Absenken der Temperatur entsprechend einem chemischen Gleichgewicht in zunehmendem Maße feste Substanzen abscheiden. Der dargestellte Latentwärmespeicher ist für beide Substanztypen geeignet, besonders vorteilhaft ist der Betrieb jedoch mit inkongruent schmelzenden Systemen. Beispielsweise kann das Latentwärmespeichermaterial eine Glaubersalzlösung sein.

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Das Wärmetauschermedium wird derart gewählt, daß es bei allen Betriebstemperaturen flüssig oder gasförmig ist, sich mit dem Wärmespeichermedium nicht mischt und ein spezifisches Gewicht aufweist, das sich von dem des Wärmespeichermediums deutlich unterscheidet. Im dargestellten Fall ist das spezifische Gewicht des Wärmetauschermediums geringer als das des Wärmespeichermediums. Als Wärmetauschermedium kann beispielsweise ein Mineralöl verwendet werden.

Am Boden des Behälters 1 befindet sich eine Abgabeleitung 5 mit einer Vielzahl von Auslaßöffnungen 6. Die Abgabeleitung 5 steht mit einer Rücklaufleitung 7 in Verbindung, die im Sammelraum 3 beginnt und in die eine Umwälzpumpe 8 eingeschaltet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Rücklaufleitung 7 teilweise außerhalb des Behälters 1; sie kann auch im Innern des Behälters 1 geführt sein.

Im Sammelraum 3 befindet sich ein Wärmetauscher 9, der in Wärmekontakt mit dem Wärmetauschermedium 4 im Sammelraum steht. In der Zeichnung ist dieser Wärmetauscher 9 nur schematisch dargestellt, und zwar durch eine Leitungsschleife eines ersten, in Zukunft als Primärkreis bezeichneten Leitungssystems 11 sowie eine Leitungsschleife 12 eines im folgenden als Sekundärkreis bezeichneten Leitungssystems 13.

Im Leitungssystem 11 wird ein Wärmeträgermedium geführt, beispielsweise ein Fluorkohlenwasserstoff, wie er üblicherweise zum Wärmetransport verwendet wird. Der in der Zeichnung nicht vollständig dargestellte Primärkreis dient der Zufuhr von Wärme mittels des Wärmetragermediums, in den Kreis ist außerhalb des Behälters 1 eine Wärmequelle eingeschaltet, in welcher das im Primärkreis umlaufende Wärmeträgermedium

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erwärmt wird.

In gleicher Weise befindet sich in der zweiten Leitungsschleife 12 ein Wärmeträgermedium, welches ebenfalls beispielsweise ein Fluorkohlenwasserstoff sein kann. Der Sekundärkreis dient der Wärmeabfuhr aus dem Sammelraum, in den Sekundärkreis ist eine in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellte Wärmesenke eingeschaltet.

Der Wärmetauscher 9 ist in Fig. 1 nur schematisch dargestellt, wesentlich ist für diesen Wärmetauscher, daß in ihm das Wärmeträgermedium im Leitungssystem 11 sowohl mit dem Wärmeträgermedium im Leitungssystem 13 als auch mit dem Wärmetauschermedium 4 im Sammelraum 3 in Wärmekontakt steht, so daß ein Wärmeübergang zwischen den beiden Wärmeträgermedien und dem Wärmetauschermedium stattfinden, kann. In praktisch verwendbaren Konstruktionen werden die beiden Leitungssysteme 11 und 13 nicht nur in Form von einfachen Leitungsschleifen durch den Sammelraum geführt, hier werden in an sich bekannter Weise Leitungssysteme mit großen Wärmetauscherflächen Verwendung finden. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die mit dem Wärmetauschermedium im Sammelraum in Kontakt stehenden Wärmetauseherflächen senkrechte Flächen sind, die vorzugsweise glatt ausgebildet sind. Falls sich nämlich an dem Wärmetauscher 9 vom Wärmetauschermedium 4 mitgerissenes Wärmespeichermedium 2 in fester Form absetzen sollte, kann dieses feste Wärmespeichermedium bei Wärmezufuhr zum Wärmetauscher 9 aufgeschmolzen werden; bei senkrechter Anordnung der Wärmetauscherflächen fällt das Wärmespeichermedium dann unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten, d.h., man erhält auf diese Weise eine Selbstreinigung des Wärmetauschers 9. Die Gefahr einer dauerhaften Anlagerung des Wärmespeichermediums am Wärmetauscher 9 ist damit beseitigt.

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Im Betrieb des in Fig. 1 dargestellten Latentwärmespeichers wird das Wärmetauschermedium.4 mittels der Pumpe 8 durch die Rücklaufleitung.7 zur Abgabeleitung 5 geführt, aus welcher das flüssige oder gasförmige Wärmetauschermedium in das Wärmespeichermedium 2 austritt. Es strömt dann durch die gesamte Wärmespeichermedienschicht bis in den Sammelraum 3_f wobei bei dem Durchtritt durch das Wärmespeichermedium ein intensiver Wärmetauschkontakt mit dem Wärmespeichermedium gegeben ist.

Zum Laden des Speichers (Wärmezufuhr) wird über den Primärkreis Wärme zugeführt, die im Wärmetauscher 9 auf das Wärmetauschermedium 4 übergeht. In gleicher Weise wird zum Entladen (Wärmeentzug) dem Wärmetauschermedium 4 über das Wärmeträgermedium im Sekundärkreis 13 Wärme entzogen. Diese beiden Vorgänge können gleichzeitig erfolgen, wobei infolge des innigen Wärmekontaktes zwischen Primärkreis 11 und Sekundärkreis 13 auch ein unmittelbarer Wärmeübergang zwischen diesen beiden Kreisen möglich ist. Nur die Differenzwärmemenge wird an das Wärmetauschermedium abgegeben bzw. aus diesem aufgenommen. Insgesamt wirkt damit das Wärmetauschermedium und das mit ihm in Wärmekontakt stehende Wärmespeichermedium als Puffer an der Wärmeübergangsstelle zwischen Primärkreis 11 und Sekundärkreis 13.

Es ist dabei vorteilhaft, daß das Wärmetauschermedium nur in einem engen Kreislauf geführt wird, so daß der Latentwärmespeicher an sich eine voll funktionsfähige Baueinheit bildet. Das Wärmetauschermedium muß nicht in externe Kreisläufe geführt werden, so daß auch keine Gefahr eines Austritts des Wärmetauschermediums in externen Einheiten, beispielsweise Wärmetauschern, Wärmepumpen etc. besteht. Es ist im Gegenteil möglich, für den Lade- und Entladevorgang vom Wärmetau-

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schermedium verschiedene Wärmeträgermedien zu verwenden, die dem jeweiligen Verwendungszweck optimal angepaßt werden können, die also beispielsweise eine besonders gute Ausnützung der Sonnenenergie in Sonnenkollektoren ermöglichen. Ferner kann man bei der erfindungsgemäßen Anordnung auch bei Verwendung eines umweltbelastenden Wärmetauschermedium beispielsweise im Sekundärkreis 13 ,ein umweltfreundliches Wärmeträgermedium verwenden, beispielsweise Wasser für eine Heizungsanlage. Das umweltbelastende Wärmetauschermedium wird praktisch nur im Latentwärmespeicher selbst benutzt und kann hier ausreichend abgeschirmt werden.

Darüber hinaus ist ein wesentlicher Vorteil des beschriebenen Latentwärmespeiehers darin zu sehen, daß der Kreislauf des Wärmetauschermediums sehr einfach aufgebaut ist. Mit dem Wärmetauschermedium mitgerissenes Wärmespeichermedium findet daher kaum Möglichkeiten zu einer dauerhaften Ablagerung in dem einfachen Wärmetauschermedienkreislauf, so daß insgesamt die Störanfälligkeit des Latentwärmespeichermoduls gering ist.

Anhand der Fig. 2 bis 5 werden im folgenden einige Abwandlungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des anhand der Fig. 1 erläuterten Grundaufbaues beschrieben. Teile, die den Teilen des anhand der Fig. 1 beschriebenen Latentwärmespeichers entsprechen, tragen dabei dieselben Bezugszeichen.

In Fig. 2 ist bei sonst unverändertem Aufbau zusätzlich eine Aufschmelzleitung 15 vorgesehen, die parallel zur Leitungsschleife 10 in den Primärkreis eingeschaltet ist, wobei die Abzweigungsstellen der Aufschmelzleitung 15 im wesentlichen vor dem Wärmetauscher 9 liegen. Die Aufschmelzleitung 15 ist in Wärmekontakt längs der Rücklaufleitung 7 und der Abgabeleitung 5 geführt und verläuft am Ende der Abgabeleitung 5

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als senkrechte, das Wärmespeichermedium 2 durchsetzende Steigleitung bis in den Sammelraum 3, wo sie wieder mit der Leitungsschleife 10 zusammentrifft.

Durch diese Führung wird die Aufschmelzleitung 15 von dem wärmezuführenden Wärmeträgermedium durchflossen, welches im Bereich der Rücklaufleitung und der Abgabeleitung verfestigtes Wärmespeichermedium aufschmilzt, so daß auch bei entladenem (verfestigtem) Speicher Wärmetauschermedium durch die Rücklaufleitung und die Abgabeleitung in die Wärmespeichersubstanz gelangen kann. Längs des das Wärmespeichermedium senkrecht durchsetzenden Bereiches der Aufschmelz leitung wird das Wärmespeichermedium in unmittelbarer Umgebung ebenfalls aufgeschmolzen, so daß ein Verbindungskanal von der Abgabeleitung 5 zum Sammelraum 3 freigelegt wird, durch den der Wärmetauschermedienkreis geschlossen wird, wenn das Wärmespeichermedium ansonsten noch verfestigt ist.

Gegenüber bekannten Aufschmelzleitungen, die von dem Wärmetauschermedium selbst durchflossen werden, hat diese Ausgestaltung den Vorteil, daß die Aufschmelzleitung von dem wärmezuführenden Wärmeträgermedium durchflossen wird, welches eine höhere Temperatur hat als das Wärmetauschermedium. Der Aufschmelzvorgang wird daher beschleunigt.

Während die Durchströmung der Aufschmelzleitung mit dem Wärmetauschermedium immer mit der Gefahr einer Verstopfung der Aufschmelzleitung verbunden ist, da das Wärmetauschermedium Wärmespeichermedium mitreißt und in der Aufschmelzleitung ablagert, besteht eine solche Gefahr bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht, da die Aufschmelzleitung nicht vom Wärmetauschermedium durchflossen wird, sondern von einem be-

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liebigen Wärmeträgermedium, welches mit dem Wärmespeichermedium überhaupt nicht in Kontakt kommt.

In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Aufschmelzleitung im wesentlichen parallel zum Weg des Wärmetauschermediums geführt. Eine andere Anordnung ergibt sich beispielsweise aus Fig. 3. Dort erstreckt sich die Leiterschleife 10 am Ende des Wärmetauschers 9 senkrecht durch das Wärmespeichermedium 2 hindurch bis zur Abgabeleitung 5 und umgibt diese schleifenförmig.

Zusätzlich zweigt vor dem Wärmetauscher 9 eine parallel zur Leiterschleife 10 geschaltete Aufschmelzleitung ab, die ebenso wie das Ende der Leitungsschleife 10 das Wärmespeichermedium senkrecht durchsetzt und die Abgabeleitung 5 umgibt. Auf diese Weise werden in zwei Bereichen des Behälters senkrechte Verbindungskanäle zwischen der Abgabeleitung einerseits und dem Sammelraum andererseits aufgeschmolzen.

Obwohl die Führung der Aufschmelzleitungen hier anders ist als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2, ist auch hier dasselbe Grundprinzip verwirklicht, wonach zum Aufschmelzen des Strömungsweges für das Wärmetauschermedium das im Primärkreis geführte Wärmeträgermedium verwendet wird.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist eine weitere, abgewandelte Ausgestaltung der Aufschmelzleitungen dargestellt. Zunächst ist eine erste Aufschmelzleitung 15a parallel zur Leiterschleife 10 geschaltet, wobei die Abzweigungsstellen vor dem Wärmetauscher 9 liegen. Diese Aufschmelzleitung 15a wird im Innern der Rücklaufleitung 7 und der Abgabeleitung 5 bis an das Ende dieser Leitungen geführt und von dort auf demselben Wege wieder zurück. Zusätzlich ist eine weitere

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Aufschmelzleitung 15b parallel zum Ende der Leitungsschleife 10 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel im Innern des Wärmetauschers 9 vom Primärkreis abzweigt. Diese Aufschmelzleitung 15b ist senkrecht nach unten durch das Wärmespeichermedium geführt und umgibt die Abgabeleitung. Es sind also in diesem Ausführungsbeispiel zwei parallel in den Primärkreis eingeschaltete Aufschmelzleitungen vorgesehen, die beide vom wärmezuführenden Wärmeträgermedium durchflossen werden, wobei die Aufschmelzleitung 15b die Aufgabe hat, die Rücklaufleitung und die Abgabeleitung freizuschmelzen, während die AufschmeIzleitung 15b der Erschmelzung eines Verbindungskanals zum Sammelraum dient.

Während die Aufschmelzleitungen in den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 bis 4 alle in den Primärkreis eingeschaltet waren, zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 eine Ausgestaltung, bei welcher eine Aufschmelzleitung 17 in den Sekundärkreis eingeschaltet ist. Dieser Kreis ist als Wärmepumpenkreis ausgebildet mit einem Kompressor 18, einem daran anschließenden Wärmetauscher 19 und einer in der Zeichnung nicht gesondert dargestellten Entspannungseinrichtung, an die sich der Wärmetauscher 9 anschließt. In diesem Leitungssystem 13 (Sekundärkreis) wird das Wärmeträgermedium in dem Kompressor 18 verdichtet und gleichzeitig erwärmt. Ein Teil der Wärme wird im Wärmetauscher 19 an ein Nutzmedium in einem Leitungssystem 20 abgegeben. Das abgekühlte Wärraeträgermedium wird in der Expansionseinrichtung entspannt und weiter abgekühlt und tritt als kaltes Wärmeträgermedium in den Wärmetauscher 9 ein, in dem es erneut Wärme aus dem Wärmetauschermedium und/oder dem Primärkreis aufnimmt.

Auf diese Weise erhält man am Einlaß des Wärmetauschers 19 eine hohe Temperatur des Wärmeträgermediums. In diesem Be-

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reich zweigt bei diesem Ausgestaltungsbeispiel die Aufschmelzleitung 17 ab, die beispielsweise ähnlich wie die Aufschmelzleitung 15a im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 im Innern der Rücklaufleitung und der Abgabeleitung bis an deren Ende geführt wird. Der zurückführende Teil der Aufschmelzleitung 17 mündet dann stromabwärts des Wärmetauschers 19 wieder in die Leitungsschleife 12. Auf diese Weise wird die Aufschmelzleitung von dem im Kompressor 18 erwärmten Wärmeträgermedium durchflossen. Es ist mit diesem System also möglich, die im Latentwärmespeicher gespeicherte Wärme selbst zum Aufschmelzen des verfestigten Wärmespeichermediums zu verwenden, wobei lediglich eine relativ geringe .Leistung zum Antrieb des Kompressors 18 notwendig ist, um die Wärmemenge von der relativ niedrigen Temperatur des Wärmespeichers auf die höhere Aufschmelztemperatur zu bringen.

Alternativ zu der anhand der Fig. 5 erläuterten Lösung kann vorgesehen sein, daß die Aufschmelzleitung 17 nicht vom Wärmeträgermedium des Leitungssystems 14 durchflossen wird, sondern von dem Nutzmedium im Leitungssystem 20. Eine solche alternative Ausgestaltung ist in Fig. 5 durch eine gestrichelte Verbindung zwischen der Aufschmelzleitung 17 und dem Leitungssystem 20 angedeutet, wobei die Verbindungsstellen mit dem Leitungssystem 20 am Einlaß bzw. am Auslaß des Wärmetauschers 19 angeordnet sind. Die Aufschmelzleitung 17 ist damit parallel zum eigentlichen Nutzmedienkreislauf geschaltet, der in Fig. 5 nicht eigens dargestellt ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß auch die Aufschmelzleitung 17 von dem nicht aggressiven, nicht umweltbelastenden Nutzmedium durchflossen werden kann, beispielsweise in einem Heizungssystem von Wasser. Dadurch wird die Gefahr einer Abgabe von chemisch aggressiven und gefährlichen Wärmeträgermedien im

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Innern des Latentwärmespeichers weiter herabgesetzt.

Die geometrische Anordnung der Aufschmelzleitungen kann in verschiedener Weise gewählt werden, wesentlich ist lediglich, daß die Aufschmelzleitungen einen Kreislauf für das Wärmetauschermedium auch bei verfestigtem Wärmespeichermedium freihalten.

Es ist dabei auch möglich, die Aufschmelzleitungen je nach Betriebszustand in unterschiedlicher Weise in den Wärmeträgermedienkreislauf einzuschalten. So kann beispielsweise vorgesehen werden, daß eine Aufschmelzleitung bei Betriebsbeginn in Reihe in das Leitungssystem 11 des wärmezuführenden Wärmeträgermediums eingeschaltet wird, während nach dem ersten Aufschmelzen des Wärmespeichermediums eine Umschaltung derart erfolgt, daß die Aufschmelzleitung parallel zur Leiterschleife 10 geschaltet wird. Im ersten Falle wird dann die Aufschmelzleitung vom gesamten im Kreislauf geführten Wärmeträgermedium durchflossen, im zweiten Falle nur von einem Teil desselben.

In Fig. 6 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers dargestellt. Dieser entspricht weitgehend der in Fig. 1 dargestellten Anordnung; entsprechende Teile tragen daher dieselben Bezugszeichen.

Im Gegensatz zu der Ausgestaltung des in Fig. 1 dargestellten Latentwärmespeichers ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Hohlraum 22 im Inneren des Behälters 1 durch eine Wand 21 vom übrigen Innenraum des Behälters 1 abgetrennt, wobei sich die Wand 21 auf der dem Wärmespeichermedium 2 gegenüberliegenden Seite des mit Wärmetauschermedium 4 gefüllten Sammelraums 3 befindet und mit dem Wärmetauschermedium 4 in Wärmekontakt steht. ■

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Die Wand 21 weist an ihrer dem Sammelraum 3 zugewandten Seite senkrecht in das Wärmetauschermedium 4 hineinragende Wärmeübergangsrippen 23 auf.

Der Hohlraum 22 ist in das Leitungssystem 11 des Wärmeträgermediums eingeschaltet, er wird also von diesem Wärmeträgermedium durchflossen. Im Innern des Hohlraums 22 befindet sich ferner das andere Leitungssystem 13 für das andere Wärmeträgermedium.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Schichtdicke des Wärmetauschermediums 4 in Sammelraum 3 erniedrigt werden kann, so daß insgesamt eine größere Wärmespeichermedienmerige im Behälter aufbewahrt werden kann. Darüber hinaus erhält man eine zusätzliche Sicherheit gegen eine Undichtigkeit des Leitungssystems 13; aus diesem etwa austretendes Wärmeträgermedium kann infolge der Abtrennung durch die Wand 21 nicht mit dem Wärmetauschermedium 4 und dem Wärmespeichermedium 2 in Kontakt kommen. In einem praktischen Ausführungsbeispiel würde der Hohlraum 22 beispielsweise von Wasser als Wärmeträgermedium durchströmt, während im Leitungssystern 13 Frigen im Kreislauf geführt wäre.

Selbstverständlich können auch bei diesem Ausführungsbeispiel in der oben beschriebenen Weise Aufschmelzleitungen abgezweigt werden.

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Claims

Patentansprüche :

1.; Latentwärmespeicher mit einem Behälter zur Aufnahme ei-"" nes Latentwärmespeichermediums und einem .Kreislauf für ein mit dem Latentwärmespeichermedium nicht mischbares, eine vom Wärmespeichermedium verschiedene Dichte aufweisendes, offen durch das Speichermedium geführtes Wärmetauschermedium, wobei im Behälter ein Sammelraum für das Wärmetauschermedium vorgesehen ist, in dem ein von einem externen Wärmeträgermedium durchflossener Wärmetauscher angeordnet ist, der einen Wärmeübergang zwischen Wärmeträgermedium und Wärmetauschermedium vermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß im Wärmetauscher (9) ein erstes, wärmezuführendes Wärmeträgermedium und ein zweites, wärmeabführendes Wärmeträgermedium in getrennten Leitungssystemen (11, 13) geführt sind, wobei die beiden Leitungssysteme (11, 13) untereinander und mit dem umgebenden Wärmetauschermedium (4) in Wärmekontakt stehen.

2. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Wärmetauschermedium (4) in Wärmekontakt stehenden Tauscherflächen des Wärmetauschers (9) im wesentlichen senkrecht ausgebildet sind.

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3. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2 mit Aufschmelzleitungen im Speicherbehälter, die in Wärmekontakt mit einer das Wärmetauschermedium in das Wärmespeichermedium abgebenden Leitung stehen und die von dieser Leitung bis zu dem Sammelraum führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschmelzleitungen (15, 15a, 15b, 17) von Wärmeträgermedium durchströmt sind.

4. Latentwärmespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschmelzleitungen (15, 15a, 15b) von dem ersten, wärmezuführenden Wärmeträgermedium durchströmt sind.

5. Latentwärmespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten, wärmeabführenden Leitungssystem

(13) eine Wärmepumpe angeordnet ist und daß zumindest ein Teil des von der Wärmepumpe erwärmten Wärmeträgermediums durch die Aufschmelzleitungen (17) geführt ist.

6. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschmelzleitungen (15_f 15a, 15b, 17) wahlweise parallel zu den durch den Wärmetauscher (9) geführten Leitungssystemen (11, 13) und wahlweise in Reihe zu diesen Leitungssystemen schaltbar sind.

7. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit Aufschmelzleitungen im Speicherbehälter, die in Wärmekontakt mit einer das Wärmetauschermedium in das Wärmespeichermedium abgebenden Leitung stehen und die von dieser Leitung bis in den Sammelraum führen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten, wärmeabführenden Leitungssystem (13) eine Wärmepumpe angeordnet ist, über deren Kondensator ein Nutzmedium erwärmbar ist, und daß die Aufschmelz-

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leitungen (17) zumindest von einem Teil des Nutzmediums durchströmt sind.

8. Latentwärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Wärmespeichermedium (2) gegenüberliegenden Seite des Wärmetauschermediensammelraumes (3) im Behälter (1) ein durch eine Wand (21) abgeschlossener Hohlraum (22) vorgesehen ist, wobei die Wand (21) in Wärmekontakt mit dem Wärmetauschermedium (4) im Sammelraum (3) steht, daß eines der beiden Wärmeträgermedien durch den Hohlraum (22)hindurchgeführt ist und daß sich in dem Hohlraum (22) das Leitungssystem (11) bzw. (13) für das andere Wärmeträgermedium befindet.

9. Latentwärmespeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der den Hohlraum (22) abschließenden Wand (21) senkrecht in das Wärmetauschermedium (4) ragende Wärmeübergangsrippen (23) angeordnet sind.

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