DE3015347A1 - Heating system for building - uses hydrophilic fluid passing through water and over generator in loading cycle - Google Patents
Heating system for building - uses hydrophilic fluid passing through water and over generator in loading cycleInfo
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Abstract
Description
16.4.1980 Akte 516April 16, 1980 Act 516
Verfahren und Anlage zur Beheizung eines GebäudesProcess and system for heating a building
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung eines Gebäudes mittels nur zeitweise verfügbarer Umgebungswärme und mittels eines Energiespeichermediums, das in Verbindung mit Wasser exotherm bzw. endotherm reagiert, wobei das Speichermedium in einem Ladezyklus durch Wasserentzug geladen und in einem Entladezyklus unter Wasserzufuhr auf einen Wärmetauscher entladen wird und zum Wassertransport ein Trägermedium eingesetzt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens,The invention relates to a method for heating a building by means of ambient heat that is only temporarily available and by means of an energy storage medium which reacts exothermically or endothermically in connection with water, wherein the storage medium is charged in a charge cycle by dehydration and in a discharge cycle with a supply of water is discharged onto a heat exchanger and a carrier medium is used to transport water. Further concerns the invention a system for carrying out the method,
In der US-PS 3 973 552 ist ein derartiges Verfahren beschrieben. Das Speichermedium besteht aus einem Hydroxid des Magnesium, Kalzium oder Barium. Dieses wird von der Umgebungswärme auf Temperaturen zwischen 3000C und 900°C erhitzt, wobei das betreffende Oxid und Wasserdampf entsteht. Der Wasserdampf wird durch ein Trägergas abgeführt und kondensiert in einem Behälter. Zur Ent-Such a process is described in US Pat. No. 3,973,552. The storage medium consists of a hydroxide of magnesium, calcium or barium. This is heated by the ambient heat to temperatures between 300 0 C and 900 ° C, wherein the oxide and water vapor in question arises. The water vapor is removed by a carrier gas and condenses in a container. To develop
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ladung des Speichers wird von dem Trägergas ein Wassernebel aus dem Behälter dem Speichermedium zugeführt. Die dabei entstehende Wärme wird über den Wärmetauscher genutzt. Die von dem Trägergas zu durchdringende Höhe des Speichermediums soll kO cm nicht übersteigen. Um aus Sonnenenergie stammende Umgebungswärme nutzen zu können, muß das Speichermedium eines parajbolförmigen Reflektors angeordnet sein. An eine Langzeitspeicherung ist hier nicht gedacht. Die Anlage ist so ausgelegt, daß bei Tag Wärme gespeichert wird, die dann nachts abgegeben werden kann.Charge of the storage, a water mist from the container is supplied to the storage medium by the carrier gas. The resulting heat is used via the heat exchanger. The height of the storage medium to be penetrated by the carrier gas should not exceed kO cm. In order to be able to use ambient heat from solar energy, the storage medium must be arranged in a parajbole-shaped reflector. Long-term storage is not considered here. The system is designed so that heat is stored during the day, which can then be released at night.
In der DE-OS 28 53 2^7 sind Speicherverfahren erwähnt, bei denen im Sommer Sonnenenergie zur Wärmeversorgung im Winter gespeichert werden soll. Es ist hierfür ein besonderer Speicheraufbau beschrieben. Dieser soll eine den Ablauf der Wärmeübertragung verhindernde Sinterung des Speichermediums vermeiden und eine hinreichende Wärmeübertragungsgeschwindigkeit gewährleisten. Als Trägermedium für das Wasser bzw. den Wasserdampf eines Salzhydrats wird ein Gas, wie beispielsweise Luft, verwendet, die die Oberflächen des in Formkörpern angeordneten Speichermediums bestreicht.In DE-OS 28 53 2 ^ 7 storage methods are mentioned, in which solar energy is to be stored in summer for heat supply in winter. It is for this a special memory structure is described. This is intended to prevent the heat transfer from occurring during sintering of the storage medium and ensure a sufficient heat transfer rate. as The carrier medium for the water or the water vapor of a salt hydrate is a gas such as air, which brushes the surfaces of the storage medium arranged in shaped bodies.
In der FR-PS 1 015 933 ist als Speichermedium Natriumhydrogenphosphat, Na„ HPOr, erwähnt. Als Trägermedium für den Wassertransport ist Luft vorgesehen.In FR-PS 1 015 933, sodium hydrogen phosphate is used as a storage medium, Well, "HPOr, mentioned. Air is intended as the carrier medium for water transport.
Es sind auch andere Wärmespeicherverfahren bekannt, bei denen nicht mit einer exothermen bzw. endothermenOther heat storage methods are also known in which there is no exothermic or endothermic
+ im Brennpunkt - 3 - + in focus - 3 -
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-i--i-
Reaktion gearbeitet wird. So ist beispielsweise in der DE-OS 28 54 880 ein Verfahren beschrieben, bei dem die Schmelzwärme eines Mediums zur Speicherung eingesetzt wird.Reaction is being worked on. For example, in DE-OS 28 54 880 a method is described in which the Heat of fusion of a medium is used for storage.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem der Ablauf der Wärmeübertragung verbessert ist.The object of the invention is to propose a method of the type mentioned, in which the sequence of the Heat transfer is improved.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Ladezyklus eine hydrophile Trägerflüssigkeit, deren Verdampfungstemperatur über oder unter der von Wasser liegt, durch das Speichermedium, dem sie Wasser entzieht, und über einen Austreiber geführt wird, in dem unter dem Einfluß der Umgebungswärme Wasser und Trägerflüssigkeit voneinander getrennt werden. Im Ladezyklus, in dem das Wasser des das Speichermedium bildenden Hydrats entzogen werden soll, lagert die hydrophile Trägerflüssigkeit Wasser an. Es ist damit nicht notwendig, das Speichermedium auf eine Temperatur zu bringen, bei der das Wasser des Hydrats verdampft. Darüber hinaus vermischt sich die hydrophile Trägerflüssigkeit mit dem Hydrat in allen Zonen wesentlich besser als ein gasförmiges Trägermedium.According to the invention, the above object in a method is The type mentioned at the outset is achieved in that a hydrophilic carrier liquid, its evaporation temperature, in the charging cycle above or below that of water, through the storage medium from which it withdraws water, and through a Expeller is performed, in which water and carrier liquid are separated from each other under the influence of the ambient heat will. In the charging cycle, in which the water of the hydrate forming the storage medium is to be withdrawn, is stored the hydrophilic carrier liquid to water. It is therefore not necessary to set the storage medium to a certain temperature at which the water of the hydrate evaporates. In addition, the hydrophilic carrier liquid mixes with the hydrate in all zones much better than a gaseous carrier medium.
Als hydrophile Trägerflüssigkeit kann beispielsweise 1,4-Dioxan eingesetzt werden, dessen Siedepunkt oberhalb desjenigen von Wasser liegt. Es können jedoch auch andere Trägerflüssigkeiten eingesetzt werden, die aufgrund ihrer hydrophilen Eigenschaft dem Hydrat Wasser entziehen und deren Verdampfungstemperatur von der des Wassers verschieden ist.1,4-Dioxane, for example, can be used as the hydrophilic carrier liquid are used whose boiling point is above that of water. However, other carrier liquids can also be used are used which, due to their hydrophilic property, remove water from the hydrate and their Evaporation temperature is different from that of the water.
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Die hydrophile Trägerflüssigkeit transportiert Wasser des Hydrats in den Austreiber. Diesem wird beispielsweise über einen Sonnenkollektor erwärmte Luft mit einer Temperatur, die unterhalb der Verdampfungstemperatur der Trägerflüssigkeit liegt, zugeführt. Es wird dabei Wasser ausgetrieben. Die vom Wasser befreite Trägerflüssigkeit wird anschließend dem Speichermedium zugeführt.Liegt die Verdampfungstemperatur der Trägerflüssigkeit unter der des Wassers, so wird die Trägerflüssigkeit im Austreiber verdampft und an anderer Stelle kondensiert, während das im Austreiber zurückbleibende Wasser anderweitig abgeführt werden muß.The hydrophilic carrier liquid transports water of the hydrate in the expeller. This is, for example, heated air from a solar collector at a temperature which is below the evaporation temperature of the carrier liquid, supplied. It becomes water expelled. The carrier liquid freed from the water is then fed to the storage medium Evaporation temperature of the carrier liquid below that of des Water, the carrier liquid is evaporated in the expeller and condenses elsewhere, while the water remaining in the expeller is otherwise discharged must become.
Da die zum Speichermedium zurückfließende Trägerflüssigkeit zwangsläufig durch die Umgebungswärme mehr oder weniger erwärmt ist, wird vorzugsweise diese Wärme auf die zum Austreiber strömende, wasserenthaltende Trägerflüssigkeit übertragen. Es ist damit die wasserenthaltende Trägerflüssigkeit vor dem Eintritt in den Austreiber vorgewärmt.As the carrier liquid flowing back to the storage medium is inevitably more or less heated by the ambient heat, this heat is preferably applied to the Transferring expeller flowing, water-containing carrier liquid. It is therefore the water-containing carrier liquid preheated before entering the expeller.
Bei einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens führt vorzugsweise ein erster Kreislauf über den Wärmetauscher und ein zweiter Kreislauf über den Austreiber.In the case of a system for carrying out the method, preferably leads a first circuit via the heat exchanger and a second circuit via the expeller.
Weitere Vorteile bestehen darin, daß die hydrophile Trägerflüssigkeit gegenüber einem gasförmigen Trägermedium größere Wassermengen zu binden vermag und Luft gegenüber bessere Wärmeübertragungseigenschaften aufweist.Further advantages are that the hydrophilic carrier liquid Compared to a gaseous carrier medium, it is able to bind larger amounts of water and compared to air has better heat transfer properties.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Die Zeichnung zeigt eine Anlage schematisch, anhand der der Verfahrensablauf beschrieben wird.Further advantageous refinements of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment. The drawing shows a system schematically, on the basis of which the process sequence is described.
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Es ist ein Speicherbehälter 1 für das Speichermedium vorgesehen. Dem Speicherbehälter 1 ist einerseits ein Entladekreislauf 2 und andererseits ein Ladekreislauf parallelgeschaltet. Beide Kreisläufe 2 und 3 sind für den Flüssigkeitstransport ausgelegt. Dem Speicherbehälter 1 ist eine Umwälzpumpe 4 und im Rücklaufpunkt der beiden Kreisläufe 2 und 3 ein umschaltbares Dreiwegeventil 5 vorgeschaltet.It is a storage container 1 for the storage medium intended. The storage container 1 is on the one hand a discharge circuit 2 and on the other hand a charging circuit connected in parallel. Both circuits 2 and 3 are for designed for liquid transport. The storage tank 1 is a circulation pump 4 and in the return point of the two circuits 2 and 3 a switchable three-way valve 5 upstream.
Im Entladekreislauf 2 liegt ein Wärmetauscher 6 primärseitig, an dessen Sekundärseite 7 Wärmeverbraucher eines Gebäudes, wie beispielsweise Raumheizkörper, angeschlossen sind. Außerdem ist im Entladekreislauf 2 ein Beimisch— ventil 8 angeordnet, durch das dem Entladekreislauf 2 Wasser aus dem Leitungsnetz zuführbar ist.In the discharge circuit 2 there is a heat exchanger 6 on the primary side, and one on the secondary side 7 of which is a heat consumer Building, such as room heaters, are connected. In addition, there is an admixture in the discharge circuit 2 arranged valve 8, through which the discharge circuit 2 water can be supplied from the mains.
Im Ladekreislauf 3 ist ein Austreiber 9 angeordnet. Dieser weist einen Raum 10 auf, in den über Düsen 11 eine Vorlaufleitung 12 des Ladekreislaufes 3 mündet. Der Raum 10 ist mit einem Lufteinlaß 13 und einem Luftabzug 14 versehen. Unten im Austreiber 9 ist ein Sammelbecken 15 vorgesehen, das über eine Rücklaufleitung 16 des Ladekreislaufes 3 mit dem Dreiwegeventil 5 verbunden ist. Zwischen der Vorlaufleitung 12 und der Rücklaufleitung 16 ist ein Wärmewechsler 17 angeordnet,An expeller 9 is arranged in the charging circuit 3. This has a space 10 in which nozzles 11 a feed line 12 of the charging circuit 3 opens. The space 10 is provided with an air inlet 13 and an air outlet 14. At the bottom of the expeller 9 is a collecting basin 15 is provided, which is connected to the three-way valve 5 via a return line 16 of the charging circuit 3 is. Between the flow line 12 and the return line 16 a heat exchanger 17 is arranged,
In dem Speicherbehälter 1 ist ein Speichermedium 18 untergebracht, das mit Wasser ein Hydrat bildet. Als Speichermedium ist vorzugsweise Na HPO, vorgesehen. Es kann auch Na OH oder KOH verwendet werden. Als Träger-A storage medium 18, which forms a hydrate with water, is accommodated in the storage container 1. as The storage medium is preferably Na HPO. It Na OH or KOH can also be used. As a carrier
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flüssigkeit zum Wassertransport, insbesondere im Ladekreislauf 3» ist beispielsweise 1,^-Dioxan verwendet. Es handelt sich dabei um ein Lösungsmittel mit hydrophilen Eigenschaften,dessen Verdampfungstemperatur über der von Wasser liegt.liquid for water transport, especially in the charging circuit 3 », for example 1, ^ - Dioxane is used. It is a solvent with hydrophilic properties whose evaporation temperature is above that lies by water.
An den Lufteinlaßstutzen 13 ist eine Wärmequelle angeschlossen, die aus der Umgebung, beispielsweise von einem Sonnenkollektor, warme, trockene Luft liefert. Die Luft soll dabei so trocken und warm sein, daß das mit der Trägerflüssigkeit durch die Düsen 11 in den Raum 10 eingestäubte Wasser durch den Luftabzug 1^ abgeführt wird, so daß diesen feuchte Luft verläßt. Die Temperatur der Luft soll nicht so hoch sein, daß die Trägerflüssigkeit verdampft.A heat source is connected to the air inlet nozzle 13, which supplies warm, dry air from the environment, for example from a solar collector. The air should be so dry and warm that it is dusted with the carrier liquid through the nozzles 11 into the space 10 Water is discharged through the air vent 1 ^, so that this leaves moist air. The temperature the air should not be so high that the carrier liquid evaporates.
Geht man davon aus, daß im Speicher das Hydrat vorliegt, dieser also entladen ist und geladen werden soll, dann wird die Umwälzpumpe k eingeschaltet und das Dreiwegeventil 5 so geschaltet, daß der Ladekreislauf 3 in Betrieb ist. Es wird dabei durch die Lösung im Speicherbehälter 1 Trägerflüssigkeit gefördert. Diese entzieht der Lösung aufgrund ihrer hydrophilen Eigenschaften Wasser. Trägerflüssigkeit mit angelagertem Wasser wird in den Raum 10 eingestäubt. Dort wird das Wasser von der zugeführten Warmluft aufgenommen und durch den Luftabzug 1^ abgeführt. Die Trägerflüssigkeit gelangt in das Sammelbecken 15. Die von der Trägerflüssigkeit aufgenommene Wärme der Warmluft wird an die Vorlaufleitung abgegeben, was die Wasseraustreibung begünstigt. Die Trägerflüssigkeit gelangt dann wieder in das Speicher-Assuming that the hydrate is present in the memory, that is, it is discharged and is to be charged, then the circulation pump k is switched on and the three-way valve 5 is switched so that the charging circuit 3 is in operation. It is conveyed by the solution in the storage container 1 carrier liquid. This removes water from the solution due to its hydrophilic properties. Carrier liquid with accumulated water is dusted into space 10. There the water is absorbed by the supplied warm air and discharged through the air vent 1 ^. The carrier liquid reaches the collecting basin 15. The heat of the warm air absorbed by the carrier liquid is given off to the flow line, which promotes the expulsion of water. The carrier liquid then returns to the storage tank
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medium 18, wo sie sich erneut mit diesem vermischt und Wasser aufnimmt. Die Trägerflüssigkeit zirkuliert so im Ladekreislauf 3 bis die Warmluftzufuhr endet oder dem Hydrat das Wasser entzogen ist, wobei dann das Speichermedium wasserfrei, bzw. wenigstens weitgehend wasserfrei, d.h. geladen ist.medium 18, where it mixes with this again and Absorbs water. The carrier liquid circulates in the charging circuit 3 until the supply of warm air ends or the Hydrate the water is withdrawn, in which case the storage medium is anhydrous, or at least largely anhydrous, i.e. is loaded.
Um die dem Speichermedium entziehbare Wärme zur Gebäudeheizung zu nutzen, wird das Dreiwegeventil 5 umgeschaltet, und über das Beimischventil 8 Wasser zugeführt. Das Wasser gelangt unter Hydratbildung in das Speichermedium 18 und reagiert mit diesem. Dabei erwärmt sich der Inhalt des Speicherbehälters 1. Die entstehende — warme - Lösung wird dem Wärmetauscher 6 zugeführt und von dort an die Verbrauchsstellen geführt. Dieser Kreislauf kann sich fortsetzen bis der Speicher 1 entladen ist.About the heat that can be extracted from the storage medium for heating the building to use, the three-way valve 5 is switched over, and water is supplied via the mixing valve 8. The water gets into the storage medium 18 and with hydrate formation responded with this. The contents of the storage container 1 heat up. The resulting - warm - solution is fed to the heat exchanger 6 and from there to the consumption points. This cycle can develop continue until memory 1 is discharged.
Auch bei der Entladung des Speichermediums bindet die Trägerflüssigkeit, soweit sie sich im Speicherbehälter befindet, Wasser. Dies ist jedoch unschädlich, da ohne weiteres Wasser in einer Menge zugeführt werden kann, die zur vollständigen Hydratbildung führt.Even when the storage medium is discharged, the carrier liquid binds to the extent that it is in the storage container located, water. However, this is harmless, since water can easily be supplied in an amount that leads to complete hydrate formation.
Durch das beschriebene Verfahren und die beschriebene Anlage sind wesentliche Forderungen, die an Langzeitspeicher für die Gebäudebeheizung gestellt werden, erfüllt. So liegt die Umkehrtemperatür der chemischen Reaktion imThe described method and the described system are essential requirements for long-term storage for building heating are met. So the reverse temperature of the chemical reaction lies in
ο ο
Bereich zwischen 30 C und 100 C. Die Energiedichte des
Speichers, die räumliche Dichte des Speichermaterials und das Speichervermögen für Wasser ist groß. Bei demο ο
Range between 30 C and 100 C. The energy density of the storage, the spatial density of the storage material and the storage capacity for water is large. In which
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Ladevorgang kann das Speichermedium nicht verbacken. Es wird auch nicht von der Trägerflüssigkeit mit genommen.. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist hoch. Es ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit gegeben.The storage medium cannot bake the loading process. It is also not taken by the carrier liquid. The reaction speed is high. There is a high thermal conductivity.
Im Rahmen der Erfindung liegen zahlreiche weitere Ausführungsbeispiele. So kann beispielsweise das bei der Entladung des Speichers zuzuführende Wasser auch direkt in den Speicherbehälter 1 eingesprüht werden.Numerous other exemplary embodiments lie within the scope of the invention. For example, the water to be supplied when the storage tank is discharged can also be supplied directly are sprayed into the storage container 1.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202013004654U1 (en) * | 2013-05-17 | 2014-08-18 | Thomas Lauinger | Heat storage system |
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1980
- 1980-04-22 DE DE19803015347 patent/DE3015347A1/en not_active Withdrawn
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| DE202013004654U1 (en) * | 2013-05-17 | 2014-08-18 | Thomas Lauinger | Heat storage system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8130 | Withdrawal |