DE8004508U1

DE8004508U1 - LIQUID HEAT STORAGE

Info

Publication number: DE8004508U1
Application number: DE19808004508
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-20
Filing date: 1980-02-20
Publication date: 1980-10-16

Description

HANS TRAPPENBERG · PATENTINGENIEUR · KARLSRUHEHANS TRAPPENBERG PATENT ENGINEER KARLSRUHE

Hans-Peter Ritter GQ 204Hans-Peter Ritter GQ 204

Flüssigkeits-WärmespeicherLiquid heat storage

Latentspeicher sind bekannt und werden seit einiger Zeit intensiv weiterentwickelt und ihre Anwendung gefördert, um insbesondere im Bereich der Gebäudeheizungen die natürlichen Alternativenergien zu Heizöl und Strom, wie Sonnen- und Erdenergie nutzbar zu machen. Da insbesondere die Sonnenenergie mittels den heute kommerziell einsetzbaren Kollektoren häufig dann nicht genutzt werden kann, wenn sie gebraucht wird, ist es unumgänglich, Energie-, resp. Wärmespeicher zu verwenden. Dafür eignen sich Latentspeicher recht gut. Aber auch gewöhnliche Flüssigkextsspeicher, die mit Wasser oder Öl gefüllt sind und einfach aufgeheizt werden, wenn Energie vorhanden ist, um bei Energiebedarf wieder abgekühlt zu werden, werden dafür verwendet.Latent storage systems are known and have been intensively developed for some time, and their use is promoted, in particular in the area of building heating, the natural alternative energies to heating oil and electricity, such as solar and earth energy to make usable. In particular, solar energy is often used by means of collectors that can be used commercially today can then not be used, if it is needed, it is inevitable to use energy, respectively. To use heat storage. Latent storage is quite suitable for this. But also ordinary liquid cext memories that are filled with water or oil and are simply heated up when energy is available, in order to be cooled down again when energy is required used for it.

Plüssigkeits-Wärmespeicher haben aber den Nachteil, daß ihre Wärmeinhalte in der Regel kleiner sind als diejenigen von Latentspeichern, bei denen die beim Übergang vom einen in den anderen Aggregatzustand des Speichermediums entstehende Latentwärme ausgenützt werden kann= Latentspeicher ihrerseits weisen aber den Nachteil auf, daß sie ohne meist komplizierte und teure Wärmetauscher nicht verwendet werden können. Ihr nachträglicher Einbau in bestehende Wärmespeicher ist zudem mit hohen Investitionen verbunden.But liquid heat accumulators have the disadvantage that their heat contents are usually smaller than those of latent accumulators, in which the latent heat generated during the transition from one to the other aggregate state of the storage medium can be used = latent storage for their part have the disadvantage that they are usually complicated without and expensive heat exchangers cannot be used. Their subsequent installation in existing heat storage is also associated with high investments.

Der vorliegenden Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit für die Erhöhung der Wärmespeicherkapazität von flüssigen Medien anzugeben, die ohne schwierige undThe present innovation is therefore based on the task of providing a way of increasing the heat storage capacity of liquid media to indicate that without difficult and

teure Modifikationen an bestehenden Flüssigkeits-Wärmespeichern deren Wärmespeicherkapazität wesentlich vergrößert und die Verwendung von Wärmetauschern überflüssig macht.expensive modifications to existing liquid heat storage systems their heat storage capacity is significantly increased and the use of heat exchangers is superfluous.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs gelöst.According to the innovation, this object is achieved according to the characterizing part of the protection claim.

Nachfolgend wird eine mögliche Ausführungsform der Neuerung anhand der einzigen Figur beschrieben.The following is a possible embodiment of the innovation described with reference to the single figure.

Wasser, das in seinem flüssigen Aggregatszustand von null G-rad Celsius auf 100 ⁰C erwärmt wird, nimmt pro Kilopond respektive Liter 292,8 KJ Energie auf, welche Energie ihm wieder entzogen werden kann. Die aufgenommene Energiemenge und die Wassertemperatur steigen linear an, wie dies aus der Kurve 1 in der Zeichnung ersichtlich ist.Water, which is heated in its liquid state from zero G-rad Celsius to 100 ⁰ C, respectively per kilogram force liter absorbs 292.8 KJ of energy, which energy can be withdrawn from it again. The amount of energy absorbed and the water temperature increase linearly, as can be seen from curve 1 in the drawing.

Ähnlich verläuft die Kurve bei den meisten anderen Stoffen, die in einem Aggregatszustand aufgewärmt, respektive abgekühlt werden, wobei allerdings die Steilheit der Kurve und die Werte auf der Abszisse und auf der Ordinate im Diagramm anders sein können.The curve is similar for most other substances that are warmed up or cooled down in an aggregate state however, the steepness of the curve and the values on the abscissa and on the ordinate in the diagram can be different.

Anders verhält es sich bekanntlich, wenn ein Stoff, zum Beispiel Paraffin, über eine Aggregatszustands-Änderungstemperatur hinaus erwärmt, respektive abgekühlt wird, da bei Erreichen des Schmelzpunktes die Temperatur des Stoffes trotz unverändertem Zuführen von Energie beim Erhitzen, respektive Entzug von Energie beim Abkühlen, eine vorbestimmte Zeit lang unverändert bleibt, was auf das Phänomen der stoffspezifischen Latentwärme zurückzuführen ist.As is well known, the situation is different when a substance, for example paraffin, exceeds a physical state change temperature is also heated or cooled, because when the melting point is reached, the temperature of the substance despite unchanged supply of energy during heating, respectively withdrawal of energy during cooling, for a predetermined period of time remains unchanged, which is due to the phenomenon of substance-specific latent heat.

; Dies hat auch zur Folge, dass bei einer gegebenen Tempera-; This also has the consequence that at a given temperature

turerhöhung des Stoffes dieser wesentlich mehr Energie zuincrease the substance of this much more energy

; speichern vermag, als wenn er nicht von einem Aggregatszu-; save as if it were not supplied by an aggregate

ξ stand in den andern wechselt, wie dies aus Kurve 2 hervorgeht,ξ stood in the other changes, as can be seen from curve 2,

j Da bestehende Heizanlagen, die bereits mit Alternativener- j Since existing heating systems that are already equipped with alternative

gien betrieben werden, oder solche zumindest mit ausnützen,are operated, or at least take advantage of them,

f häufig bereits mit Warmwasserspeichern versehen sind, aus-f are often already provided with hot water storage tanks, from

· welchen bei Bedarf Energie zu Heizzwecken entzogen wird, ■:· Which, if required, energy is extracted for heating purposes, ■:

ohne dass dies über Wärmetauscher geschieht, und der nachträgliche Einbau eines zweiten Kreislaufes und eines Wärmetauschers umständlich und aufwendig ist, eignet sich das erfindungsgemässe Verfahren hier ausserordentlich gut, um bei dem durch den Speicher gegebenen Volumen dessen Energie-Speicherkapazität wesentlich zu erhöhen.without this happening via heat exchangers, and the subsequent Installation of a second circuit and a heat exchanger is cumbersome and expensive, this is suitable The method according to the invention is extremely good here, in order to achieve the energy storage capacity of the volume given by the memory to increase significantly.

Um die Schwierigkeiten zu umgehen, die sich durch die Verwendung von konventionellen Latentspeichern ergeben, deren Energie man nur über Wärmetauscher nutzbar machen kann, schlägt die vorliegende Erfindung vor, das Latentspeichermedium in relativ kleine, luft- und wasserdichte Behälter _, einzufüllen, die dann direkt in die Flüssigkeitsspeicher gelegt werden. Die Verwendung eines Wärmetauschers ist dabei nicht notwendig, um die in den Behältern gespeicherte Energie an den Flüssigkeitskreislauf, d.h. in der Regel den Wasserkreislauf, abzugeben. Das die Behälter im Flüssigkeitsspeicher umspülende Wasser übernimmt diese Energie von die- 'i "sen direkt. Eine Verschmutzung des FlüssigkeitskreislaufesIn order to circumvent the difficulties arising from the use of conventional latent storage systems, the energy of which can only be made available via heat exchangers, the present invention proposes that the latent storage medium be filled into relatively small, airtight and watertight containers, which can then be filled directly be placed in the liquid reservoir. The use of a heat exchanger is not necessary in order to transfer the energy stored in the containers to the liquid cycle, ie usually the water cycle. The containers in the liquid storage water flowing around takes this energy of diesel 'i "Contamination sen directly. The liquid circuit

ά durch dieses Verfahren kann völlig ausgeschlossen werden, ά by this method can be completely ruled out,

wenn die Behälter wie oben erwähnt dicht sind.if the containers are tight as mentioned above.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass sich durch die Einlagerung von Polyäthylenbehältern, die mit Paraffin gefülltIn practice it has been shown that the storage of polyethylene containers that are filled with paraffin

sind, die Wärmespeicherkapazität eines bestehenden Wasserspeichers um bis zu einem Faktor drei erhöht werden kann. Polyäthylen als Behältermaterial hat sich bewährt, da es elastisch genug ist, die Dehnungen aufzunehmen, die durch die Erhitzung des Paraffins entstehen. Behälter aus anderen Materialien sind allerdings ebenfalls verwendbar. Genauso kann ein anderer Stoff als Paraffin als Latentwärme-Speicher verwendet werden, wobei die Wahl des Behältermaterials wie auch des Latentwärme-Speichermediums in Abhängigkeit des verwendeten Temperaturbereiches der Flüssigkeit im Flüssigkeitsspeicher zu treffen ist.are the heat storage capacity of an existing water storage tank can be increased by up to a factor of three. Polyethylene as a container material has proven itself because it is elastic enough to absorb the expansion caused by heating the paraffin. Container from others However, materials can also be used. Likewise, a substance other than paraffin can act as a latent heat store can be used, the choice of the container material as well as the latent heat storage medium depending on of the temperature range used for the liquid in the liquid reservoir is to be met.

Als Behälter eignen sich besonders gut dichte Zylinder mit einem Volumen von ca. einem Liter. Die Flüssigkeitsspeicher können bis ungefähr zu 90 $ ihres Volumens mit solchen Behältern gefüllt werden.Sealed cylinders with a volume of approx. One liter are particularly suitable as containers. The liquid reservoirs can be filled with such containers up to about 90 $ of their volume.

Die vorliegende Neuerung bietet gegenüber den herkömmlichen Verfahren zur Nutzung der Latentwärme in einem Speichermedium den Vorteil, daß sie extrem einfach und praktisch überall, d.h. in bestehenden und neu zu erstellenden Anlagen mit Flüssigkeitsspeichern, außerordentlich preisgünstig eingesetzt werden kann.The present innovation offers compared to the conventional method for using the latent heat in a storage medium the advantage that it is extremely easy and practically everywhere, i.e. in existing and newly created Systems with liquid storage, can be used extremely inexpensive.

SUMMARY

Indem in einem Flüssigkeitsspeicher eine Vielzahl von
kleinvolumigen Behältern eingelagert werden, welche Behälter mit einem, im Temperaturbereich, in welchem der
Flüssigkeitsspeicher betrieben wird, seinen Schmelzpunkt aufweisenden Medium gefüllt sind, kann der Flüssigkeitsspeicher ohne Zwischenschaltung eines Wärmetauschers zum Latentspeicher gemacht werden, der eine wesentlich erhöhte Wärmespeicher-Kapapzität aufweist.By having a large number of
small-volume containers are stored, which containers with a, in the temperature range in which the
Liquid storage is operated, are filled with its melting point medium, the liquid storage can be made without the interposition of a heat exchanger to the latent storage, which has a significantly increased heat storage capacity.

Claims

• ■ »III HANS TRAPPENBERG - PATENT ENGINEER ■ KARLSRUHE 06/20/1980 TR / nl GQ 204 G 80 04 508.5 Hans-Peter Ritter PROTECTION CLAIMS

1. Liquid heat storage,
marked

through a large number of in the fluid reservoir (2) to be stored containers (5) which are filled with a medium (6) in the temperature range in which the Plüssigkeitsspeicher (2) is operated, has an aggregate state change point.

2. Plüssigkeits heat accumulator according to claim 1, characterized in that

that it (2) is filled with containers (5) up to 90 fo its volume.

3. Liquid heat accumulator according to claim 1, characterized in that
that the container (5) have a cylindrical shape.

A. Liquid heat accumulator according to claim 1, characterized in that
that the container (5) are made of polyethylene.

5. liquid heat storage device according to claim 1, characterized in that
that the medium (6) is paraffin.

• 6-, -eec ·; characterized,
that the medium (6j ^ i »-trem temperature range in which the liquid storage tank (2) is operated, from the fixed