DE102012000143A1 - Transferring heat and storing heat using specific and latent heat content of substances, comprises absorbing heat from heat source through heat storage material, storing heat, discharging heat to load, and releasing specific heat in plants - Google Patents

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Abstract

Transferring heat and storing heat using specific and latent heat content of substances, comprises absorbing the heat to be stored from a heat source through a heat storage material in the form of its fusion heat and its specific heat corresponding to the temperature increase, storing heat in the form of the heat content of the molten heat storage material, discharging the heat to the load in the form of solidification heat, and releasing the specific heat of the heat storage material in plants separated from one another. Transferring heat and storing heat using specific and latent heat content of substances, comprises absorbing the heat to be stored from a heat source through a heat storage material in the form of its fusion heat and its specific heat corresponding to the temperature increase, storing heat in the form of the heat content of the molten heat storage material, discharging the heat to the load in the form of solidification heat, and releasing the specific heat of the heat storage material in plants separated from one another, where a constant direct contact of the heat storage material to be melted, preferably to be cooled to the respective heat exchange surface is present by rapidly removing the forming liquid phase from the melting zone and the resulting solid phase from the heat exchange surface of the load side. An independent claim is also included for a device for transferring heat and storing heat using specific and latent heat content of substances, where the solid heat storage material is melted in a melting container (1) by heat input from the heating medium flowing through wall surfaces, pipes, slabs or similar components or by electric heating elements, which exits via an intermediate base of a melting zone (5), having perforated plates (4) or sieve-like elements, and accumulates at additionally heated base of the melting container at a distance to the intermediate base, from where the melt is guided for intermediate storage in an intermediate storage (2) and to a crystallization plant (3), in which the melt transfers its latent heat content by cooling and the portion corresponding to the temperature reduction transfers its specific heat content to the medium of the load side, and is transported back in the solid state to the melting plant.

Description

Im Zusammenhang mit der angestrebten Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Energien einerseits und die effektivere Gestaltung von Energieerzeugungsprozessen, darunter insbesondere durch Nutzung von sogenannter „Abfallwärme” andererseits gewinnt die Speicherung von Energie aus ökonomischen und ökologischen Gründen immer mehr an Bedeutung. Eine zunehmende Rolle spielt dabei die Wärmespeicherung unter Nutzung der hohen Schmelz- und Erstarrungswärme verschiedener Stoffe. Die bekanntesten der dabei verwendeten Phasenwechselmaterialien bzw. PCM (Phase Change Material) sind organische Verbindungen wie Paraffine und Wachse mit Schmelzpunkten bis etwa 120°C, höhermolekulare Kohlenwasserstoffe mit Schmelzpunkten um etwa 130 bis 140°C, beziehungsweise bestimmte anorganische Salze wie insbesondere eutektische Gemische von KNO3/NaNO3/NaNO2 (Schmelzpunkt 142°C) oder KNO3/NaNO3 (Schmelzpunkt 225°C) und Salzhydrate wie die Hydrate der Halogenide, Chlorate, Sulfate, Hydroxide, Nitrate von Alkali und Erdalkalimetallen, die unter Normaldruck bis maximal 130°C einsetzbar sind.In the context of the intended conversion of the energy supply to renewable energies on the one hand and the more effective design of energy production processes, in particular through the use of so-called "waste heat" on the other hand, the storage of energy for economic and ecological reasons becomes more and more important. Heat storage using the high melting and solidification heat of various substances plays an increasing role. The best known of the phase change materials or PCM (phase change material) used are organic compounds such as paraffins and waxes with melting points up to about 120 ° C, higher molecular weight hydrocarbons having melting points of about 130 to 140 ° C, or certain inorganic salts such as eutectic mixtures of KNO 3 / NaNO 3 / NaNO 2 (melting point 142 ° C) or KNO 3 / NaNO 3 (melting point 225 ° C) and salt hydrates such as the hydrates of the halides, chlorates, sulfates, hydroxides, nitrates of alkali and alkaline earth metals, which under normal pressure to maximum 130 ° C can be used.

Ein wesentliches Merkmal der bekannten Speichertechnologien ist, dass sie nur eine schmale Temperaturzone im Bereich des Phasenüberganges für die Übertragung und Speicherung der Wärme ausnutzen. Den maßgeblichen Anteil an der gespeicherten und genutzten Wärme bildet damit die Schmelz- bzw. Erstarrungswärme, die als sogenannte Latentwärme übertragen wird. Der Anteil an genutzter spezifischer Wärme ist infolge des engen Temperaturbereichs relativ gering.An essential feature of the known storage technologies is that they exploit only a narrow temperature zone in the region of the phase transition for the transfer and storage of the heat. The decisive part of the stored and used heat thus forms the melting or solidification heat, which is transmitted as so-called latent heat. The proportion of specific heat used is relatively low due to the narrow temperature range.

Insbesondere bei Stoffen wie Paraffinen und Wachsen aber auch bei den Salzen hat sich dabei deren schlechte Wärmeleitfähigkeit als Problem erwiesen, welches sowohl den Eintrag der Wärme als auch deren Ausspeisen aus dem Speicher enorm beeinträchtigt. Dadurch haben diese Produkte in der Praxis bisher nur eine begrenzte Anwendung gefunden.In particular, in the case of substances such as paraffins and waxes but also in the salts, their poor thermal conductivity has proven to be a problem that affects both the entry of heat and their outlets from the memory enormously. As a result, these products have found in practice only a limited application.

Zur Umgehung dieses Problems wurden vielfach diverse spezielle Konstruktionen der Speicher entwickelt. So wird in US 4294078 ein Wärmspeicher beschrieben der als dreidimensionale, rasterartige oder gitterartige Struktur das Speichermedium fast vollständig durchsetzt. In AT 509 274 A1 und DE 10 2010 061 316 A1 wird ein Latentwärmespeicher mit Rührwerk vorgestellt, in dem das Rührwerk in der flüssigen Phase zur Verbesserung der Durchmischung dient. Zur Verbesserung des Wärmetransportes im festen Speichermedium ist am Rührorgan zumindest ein das Speichermedium in einem großen Volumenbereich durchsetzendes Wärmeleitelement angeordnet.To circumvent this problem many different designs of memory have been developed. So will in US 4294078 a heat storage described as three-dimensional, grid-like or lattice-like structure almost completely penetrates the storage medium. In AT 509 274 A1 and DE 10 2010 061 316 A1 introduced a latent heat storage tank with agitator, in which the agitator in the liquid phase serves to improve the mixing. To improve the heat transfer in the solid storage medium, at least one heat-conducting element which passes through the storage medium in a large volume range is arranged on the stirring element.

Andere Lösungsvarianten sind beispielsweise das Umhüllen des Speichermaterials mit Kunststoffen, so beschreibt DE 10 2009 032 918 A1 das Einpacken des Speichermaterials in kleine Folienbeutel. Das Einbringen in Silikongummischläuche wird DE 100 01 998 A1 angewendet.Other variants of the solution are, for example, the wrapping of the storage material with plastics, so describes DE 10 2009 032 918 A1 wrapping the storage material in small foil bags. The introduction into silicone rubber hoses is DE 100 01 998 A1 applied.

Ein grundsätzlich anderer Weg ist das Einbetten in eine spezielle Kunststoffmatrix wie in DE 10 2010 052 287 A1 beschrieben. Diese Lösungen sind in der Regel mit einer Reduzierung des nutzbaren Volumens verbunden, da die Umhüllungen und Trägermaterialien nicht oder nur wenig zur Wärmespeicherkapazität beitragen.A fundamentally different way is to embed in a special plastic matrix as in DE 10 2010 052 287 A1 described. These solutions are usually associated with a reduction in usable volume, since the sheaths and substrates do not or only slightly contribute to the heat storage capacity.

In den meisten der bisher eingesetzten Speicher muss beim Aufheizen die für das Schmelzen des festen Materials benötigte Wärme von den Heizflächen durch die bereits geschmolzenen Anteile hindurch zum noch aufzuschmelzenden Material gelangen. Dieser Abstand vergrößert sich naturgemäß mit der Zunahme des Flüssiganteiles im Verlauf des Schmelzprozesses. Beim Wärmeaustrag, also beim Abkühlen bildet der zuerst erstarrte Anteil eine feste Schicht an den Austauschflächen, die wiederum den Wärmetransport vom noch flüssigen Anteil aus dem Inneren des Speichers zur Austauschfläche blockiert. Da sich diese Probleme mit zunehmender Größe des Speichers verstärken, sind dem Bau von größeren Anlagen Grenzen gesetzt.In most of the memories used hitherto, the heat required for melting the solid material must pass from the heating surfaces through the already molten portions to the material which is still to be melted during heating. This distance increases naturally with the increase of the liquid content in the course of the melting process. During heat removal, ie during cooling, the first solidified portion forms a solid layer on the exchange surfaces, which in turn blocks the heat transfer from the still liquid portion from the interior of the store to the exchange surface. As these issues increase as the size of the memory increases, there are limits to the construction of larger facilities.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden insbesondere die Voraussetzungen für die Anwendung der Wärmespeicherung und des Wärmetransportes in Großanlagen geschaffen. Dies wird vor allem dadurch erreicht, dass der Wärmeeintrag und der Wärmeaustrag sowie die Speicherung der Wärme in räumlich voneinander getrennten Anlagen erfolgen. Dabei wird ein direkter Übergang der Wärme von den Heizflächen zum noch festen Anteil des Wärmespeichermaterials beim Aufschmelzen beziehungsweise vom noch flüssigen Anteil zu den Abkühlflächen beim Wärmeaustrag gewährleistet. Das wird erreicht, indem in der Aufschmelzanlage die bereits geschmolzenen Anteile rasch aus der Schmelzzone entfernt und weitergeleitet werden, während in der Anlage für den Wärmeaustrag die bereits erstarrten Anteile ihrerseits ebenso rasch in fester Form ausgetragen werden. Die uneffektiven Wärmetransporte durch die Flüssigkeit beim Aufschmelzen beziehungsweise durch die Schicht erstarrten Materials beim Abkühlen entfallen. Die eigentliche Speicherung der Wärme in Form des Wärmeinhaltes des Wärmespeichermaterials erfolgt in einem separaten, gut isolierten speziellen Speicherbehälter, der beliebig groß gewählt und in dem das geschmolzene Speicherlmaterial beliebig lange zwischengelagert werden kann.With the method and the device according to the invention in particular the conditions for the application of heat storage and heat transfer in large-scale facilities are created. This is achieved above all by the fact that the heat input and the heat discharge as well as the storage of the heat take place in spatially separate plants. In this case, a direct transition of the heat from the heating surfaces to the still fixed portion of the heat storage material during melting or from the still liquid portion is guaranteed to the cooling surfaces during heat removal. This is achieved by quickly removing and passing the already molten parts out of the melting zone in the smelting plant, while in the plant for the heat removal the already solidified parts are in their turn likewise discharged in solid form. The ineffective heat transport through the liquid during melting or by the layer of solidified material during cooling omitted. The actual storage of heat in the form of the heat content of the heat storage material takes place in a separate, well-insulated special storage tank, which can be chosen arbitrarily large and in which the molten Speicherlmaterial can be stored as long as desired.

Ein weiterer grundlegender Vorzug des neuen Verfahren besteht darin, dass sowohl die Wärmeübernahme von der Wärmequelle als auch die Wärmeübergabe an den Verbraucher in einem relativ breiten Temperaturbereich erfolgen. Dies bedeutet, dass neben der latenten Wärme auch der diesem Temperaturbereich entsprechende Anteil an spezifischer Wärme für die Übertragung und Speicherung genutzt wird, was die auf die Mengeneinheit an Speichermaterial bezogene Speicherleistung ganz wesentlich erhöht. Trotz dieses breiten Temperaturbereiches gestattet es die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, den Prozess durch Wahl der Verfahrensparameter so zu steuern, dass auf der Verbraucherseite enge Temperaturbereiche eingestellt und den Erfordernissen angepasst werden können. Another fundamental advantage of the new method is that both the heat transfer from the heat source and the heat transfer to the consumer take place in a relatively wide temperature range. This means that, in addition to the latent heat, the proportion of specific heat corresponding to this temperature range is also used for the transmission and storage, which substantially increases the storage capacity related to the unit of quantity of storage material. Despite this wide temperature range, the design of the device according to the invention makes it possible to control the process by selecting the process parameters so that narrow temperature ranges can be set and adapted to the requirements on the consumer side.

Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der anhängenden Zeichnung in 1 dargestellt.The operating principle of the device according to the invention is shown in the attached drawing in FIG 1 shown.

Der Wärmetransport erfolgt von der Wärmequelle über die Aufschmelzanlage (1), den Zwischenspeicher (2) bis zur Kristallisationsanlage (3) in Form des Wärmeinhaltes der als Trägermedium fungierenden Schmelze des Wärmespeichermaterials. Nach der Energieabgabe auf der Austragsseite wird das nun abgekühlte, erstarrte Material in fester Form, beispielweise in Form von Paraffin- oder Wachsschuppen, wieder der Aufschmelzanlage zugeführt. Durch diese Ausgestaltung bietet sich das Verfahrens insbesondere für größere technische Anlagen an. Durch die Beschleunigung der Wärmeübertragungsprozesse wird gleichzeitig die Umlaufgeschwindigkeit des Wärmespeichermaterials in den Übertragungsanlagen erhöht, wodurch die transportierte Wärmemenge pro Zeiteinheit und pro Mengeneinheit des umlaufenden Materials entsprechend ansteigt. Bei der Betrachtung des Gesamtbedarfes des Anlagenkomplexes an Wärmespeichermaterial muss die für die Zwischenspeicherung vorgesehene Menge je nach der konkreten Bedingungen unter Beachtung des Wärmeangebotes und des Wärmebedarfs berücksichtigt werden.The heat transfer takes place from the heat source via the melting plant ( 1 ), the cache ( 2 ) to the crystallization plant ( 3 ) in the form of the heat content of acting as a carrier medium melt of the heat storage material. After the energy release on the discharge side, the now cooled, solidified material in solid form, for example in the form of paraffin or wax flakes, fed back to the Aufschmelzanlage. This refinement makes the method particularly suitable for larger technical installations. Due to the acceleration of the heat transfer processes, the rotational speed of the heat storage material in the transmission systems is simultaneously increased, whereby the amount of heat transported per unit time and per unit quantity of the circulating material increases accordingly. When considering the total requirement of the complex of heat storage material, the amount for temporary storage must be taken into account, depending on the specific conditions, taking into account the heat supply and the heat demand.

Als Wärmequelle beziehungsweise Heizmedien können beispielsweise Heißwasser, Dampf, Wärmeträgern, heiße Gase oder dergleichen verwendet werden, insofern ihre Temperatur oberhalb des Schmelzbereiches des Wärmespeichermaterials liegt. Hierzu zählen auch Solarwärmeanlagen, insbesondere Parabolrinnen-Solarkraftwerke mit entsprechend hohen Arbeitstemperaturen.For example, hot water, steam, heat carriers, hot gases or the like may be used as the heat source or heating media insofar as their temperature is above the melting range of the heat storage material. These include solar heating systems, parabolic trough solar power plants with correspondingly high operating temperatures.

Neben dieser Nutzung des Wärmeinhaltes der genannten Medien ist erfindungsgemäß aber auch eine Nutzung elektrischer Energie möglich. So können beispielsweise Energien wie überschüssiger Nachtstrom oder unregelmäßig anfallende regenerative Energien wie der Strom aus Wind- oder Fotovoltaik-Solaranlagen genutzt und in Form von Wärmeenergie gespeichert werden.In addition to this use of the heat content of said media but according to the invention, a use of electrical energy is possible. For example, energy sources such as surplus nighttime electricity or irregular regenerative energies such as electricity from wind or photovoltaic solar systems can be used and stored in the form of heat energy.

Für die Aufschmelzanlage (1) werden gut isolierte Behälter beliebiger Form verwendet, deren Größe der im Umlauf befindlichen Menge des festen Wärmespeichermaterials anzupassen ist. Vorteilhaft ist die Verwendung doppelwandiger Behälter, deren Wandung vom Heizmedium durchströmt wird. Zusätzlich ist die Aufschmelzzone mit weiteren Heizelementen ausgestattet, wie sie aus herkömmlichen Speicherkonstruktionen bekannt sind. Durch geeignete Konstruktion wie zum Beispiel durch Einbringen von Sieben, Lochplatten (4) oder dergleichen ist dafür zu sorgen, dass sich die geschmolzenen Anteile von den noch festen Anteilen trennen und sich in einer Nachheizzone (7) am Boden ansammeln, von wo sie aus dem Aufschmelzgefäß weggefördert werden. Durch geeignete Prozesssteuerung ist dafür zu sorgen, dass kein Rückstau von der am Boden befindlichen Schmelze bis zu der aufzuschmelzenden Schicht entsteht, sondern dass hier immer ein Zwischenraum (6) verbleibt, der ein freies Ablaufen der verflüssigten Anteile aus dieser Schicht gewährleistet.For the melting plant ( 1 ) Well insulated containers of any shape are used, the size of the circulating amount of solid heat storage material is to be adjusted. It is advantageous to use double-walled containers whose wall is flowed through by the heating medium. In addition, the reflow zone is equipped with further heating elements, as known from conventional storage constructions. By suitable construction, such as by introducing sieves, perforated plates ( 4 ) or the like, it is necessary to ensure that the molten fractions separate from the still solid fractions and settle in a post-heating zone ( 7 ) at the bottom, from where they are conveyed away from the melting vessel. Appropriate process control must ensure that no backflow from the melt on the ground to the layer to be melted occurs, but that there is always an intermediate space ( 6 ), which ensures free drainage of the liquefied components from this layer.

Das durch den Zwischenboden nach unten austretende Wärmespeichermaterial verlässt die Aufschmelzzone mit Temperaturen in der Nähe des Schmelzpunktes. Durch den mit frischem Heizmedium beschickten Behälterboden und das ebenso beheizte Behälterunterteil wird das Wärmespeichermaterial weiter aufgeheizt und nimmt damit die dem Temperaturanstieg entsprechende Menge an spezifischer Wärme auf. So nimmt zum Beispiel Hartparaffin zusätzlich zur Schmelzenthalpie von ca. 220 bis 240 kJ/kg noch einen Anteil an spezifischer Wärme von ca. 2,1 kJ/kg pro Grad Temperaturerhöhung auf, wodurch sich der gesamte Wärmeinhalt des flüssigen Materials entsprechend dem gewählten Temperaturbereich erhöht. Wie in den Beispielen ausgeführt, wird dort die auf die Schmelzwärme bezogene Wärmespeicherkapazität um bis zu 93% (Beispiel 3) gesteigert.The heat storage material exiting through the intermediate bottom leaves the melting zone at temperatures near the melting point. Due to the vessel bottom charged with fresh heating medium and the likewise heated container bottom part, the heat storage material is further heated and thus absorbs the amount of specific heat corresponding to the temperature rise. For example, hard paraffin, in addition to the enthalpy of fusion of about 220 to 240 kJ / kg, still has a specific heat content of about 2.1 kJ / kg per degree of temperature increase, which increases the total heat content of the liquid material according to the selected temperature range , As stated in the examples, the heat storage capacity based on the heat of fusion is increased by up to 93% (Example 3).

Die Vorrichtungen für den Wärmeeintrag sind der Art des Heizmediums anzupassen. Für Heizflüssigkeiten kann auf Konstruktionen zurückgegriffen werden, wie sie bereits in bekannten Wärmespeichern auf Paraffin- oder Salzbasis angewendet werden. Hierbei handelt es sich meist um flüssigkeitsdurchströmte Röhren, Platten oder ähnliche Bauelemente. In speziellen Fällen, in denen Reaktionen zwischen Heizmedium und Wärmespeichermaterial auszuschließen sind, ist grundsätzlich auch eine direkte Behandlung des Wärmespeichermaterials mit einem gas- beziehungsweise dampfförmigen Heizmedium möglich. So kann das erstarrte Wärmespeichermaterial (speziell Paraffine und Wachse) auf Siebböden oder Lochplatten aufgebracht und dann beispielsweise mittels Wasserdampf aufgeschmolzen werden.The heat input devices must be adapted to the type of heating medium. For heating fluids can be used on constructions, as they are already used in known heat accumulators on a paraffin or salt basis. These are usually liquid-flowed tubes, plates or similar components. In special cases, in which reactions between the heating medium and heat storage material are excluded, in principle, a direct treatment of the heat storage material with a gas or vaporous heating medium is possible. Thus, the solidified heat storage material (especially paraffins and waxes) on sieve plates or perforated plates are applied and then melted, for example by means of steam.

Für die Zwischenspeicherung werden gut isolierte Behälter beliebiger Form verwendet (2), deren Größe der im Umlauf befindlichen Menge an Wärmespeichermaterial anzupassen ist. Sämtliche Behälter, Pumpen, Rohrleitungen usw. sind gut zu isolieren und mit Zusatzheizungen auszustatten.Caching uses well-insulated containers of any shape ( 2 ) whose size is to be adapted to the amount of heat storage material in circulation. All containers, pumps, pipelines, etc. should be well insulated and equipped with additional heaters.

Der Wärmeaustrag erfolgt in der in 2 skizzierten Kristallisationsanlage (3) und ist mit dem Erstarren des Wärmespeichermaterials verbunden. Um zu vermeiden, dass das Material beim Abkühlen zu einem unhandlichen Block erstarrt, ist eine gleichzeitige Zerkleinerung in eine transportable Größe und Form erforderlich. Erfindungsgemäß wird dafür eine Vorrichtung verwendet, die sich äußerlich an das Prinzip einer Kühlwalze anlehnt (16). Das Innere dieser Walze wurde dabei so gestaltet, dass die Fließrichtung des vom Verbraucher kommenden Wärmeträgermediums im Inneren der Walze (24) entgegen der Fließrichtung des erstarrenden Wärmespeichermaterials auf der Außenseite (25) gerichtet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der stationäre Innenkern der Walze so geformt ist, dass die Walze nach dem Abheben der Schuppen (13) über einen engen Spalt geführt wird, der durch eine spezielle stationäre Rückflusssperre (18) begrenzt ist. Zusätzlich wird dieser Spalt noch durch eine flexible Abdichtung (19) abgesperrt, wodurch sich die Strömungsrichtung des Flüssigkeitsstroms zwangsläufig entgegen der Drehrichtung der Walze ausrichtet. Die gleichmäßige Verteilung der eintretenden Flüssigkeit über die gesamte Breite der Walze erfolgt in der Form, dass in die Vertiefung (20) ein mit Austrittsöffnungen versehenes Rohr eingebettet ist. Der Austritt des aufgeheizten flüssigen Wärmeträgermediums aus der Walze erfolgt analog in umgekehrter Richtung über eine Austrittsrinne (21). Die zu- und abführenden Leitungen sind in den Walzenkern integriert und in der Skizze nicht dargestellt. Um ein stabiles Temperaturprofil im Inneren der Walze und damit auch auf der Walze aufbauen zu können, ist für den stationären Kern ein Werkstoff mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit zu verwenden. Die gesamte Walze einschließlich der Wanne ist nach außen mit einer wirkungsvollen Wärmeisolierung und insbesondere für Anfahr- und Abfahrprozesse mit einer Zusatzheizung zu versehen. Ebenso sind die Anlagenteile für den Abtransport der Schuppen zu isolieren.The heat is discharged in the in 2 sketched crystallization plant ( 3 ) and is associated with the solidification of the heat storage material. In order to avoid that the material solidifies on cooling to a bulky block, a simultaneous shredding into a transportable size and shape is required. According to the invention, a device is used which externally follows the principle of a cooling roller ( 16 ). The interior of this roller was designed so that the flow direction of the consumer coming heat transfer medium inside the roller ( 24 ) against the flow direction of the solidifying heat storage material on the outside ( 25 ). This is achieved in that the stationary inner core of the roller is shaped so that the roller after lifting the scales ( 13 ) is passed over a narrow gap, which by a special stationary backflow barrier ( 18 ) is limited. In addition, this gap is still a flexible seal ( 19 ), whereby the flow direction of the liquid flow inevitably aligns counter to the direction of rotation of the roller. The uniform distribution of the incoming liquid over the entire width of the roll takes place in the form that in the depression ( 20 ) is embedded with a tube provided with outlet openings. The exit of the heated liquid heat transfer medium from the roll is carried out analogously in the reverse direction via an outlet channel ( 21 ). The incoming and outgoing lines are integrated into the roll core and not shown in the sketch. In order to be able to build up a stable temperature profile in the interior of the roll and thus also on the roll, a material with a low heat conductivity is to be used for the stationary core. The entire roller including the tub is to be provided to the outside with an effective thermal insulation and in particular for start-up and Abfahrprozesse with an additional heater. Likewise, the plant components for the removal of the scales are to be isolated.

Um im Bedarfsfalle die Schichtdicke an Wärmespeichermaterial auf der Walze zu erhöhen, kann optional noch eine spezielle Auftragsvorrichtung in Form einer Breitschlitzdüse über die gesamte Walzenbreite angebracht werden, durch die zusätzliches flüssiges Materials seitlich auf die Walze aufgetragen wird (in der Skizze nicht dargestellt).In order to increase the layer thickness of heat storage material on the roller in case of need, a special application device in the form of a slot die can be optionally applied over the entire roll width, by the additional liquid material is applied laterally on the roller (not shown in the sketch).

Durch die beschriebene Ausgestaltung der Kristallisationsanlage wird erreicht, dass das Wärmespeichermaterial bis nahe an die Eintrittstemperatur des vom Verbraucher kommenden Wärmeträgermediums abgekühlt wird und damit auch seinen entsprechenden Anteil an spezifischer Wärme übergibt. Ein weiterer Vorzug besteht darin, dass das Medium der Verbraucherseite auf einfache Weise auf jede beliebige Temperatur im Bereich zwischen seiner Eintrittstemperatur in die Kristallisationsanlage und der Temperatur des vom Speicherbehälter ankommenden Wärmespeichermaterials aufgeheizt werden kann. Diese Austrittstemperatur kann durch Faktoren wie Strömungsgeschwindigkeit und Durchflussmenge des aufzuheizenden Mediums, Rotationsgeschwindigkeit der Trommel, Eintauchtiefe der Trommel und damit auch Durchsatzmenge an geschmolzenem Wärmespeichermaterial usw. geregelt werden. Die Wirkungsweise der Kristallisationsanlage ist mit der eines Durchlauferhitzers zu vergleichen. Daneben schafft diese Ausgestaltung die Voraussetzung dafür, dass zusätzlich eine präzise Feinregelung der Temperatur nach den Wünschen des Verbrauchers durch Abmischen des in der Kristallisationsanlage aufgeheizten Mediums mit dem vom Verbraucher kommenden kalten Medium bzw. mit Frischwasser nach dem Prinzip einer Mischbatterie vorgenommen werden kann. Grundsätzlich ist es beispielsweise auch möglich, die gleiche Anlage – je nach Bedarf – entweder für die Bereitstellung von Fernwärme oder für die Warmwasserversorgung zu nutzen. Hierbei ist lediglich die Temperaturführung in der Kristallisationsanlage zu verändern. Um in diesem Falle eine Kontamination des für die menschliche Hygiene verwendeten Warmwassers mit dem Heizungswasser auszuschließen, kann die Verbindung zwischen Kristallisationsanlage und dem Warmwasserkreislauf über einen dazwischengeschalteten Wärmetauscher erfolgen.The described embodiment of the crystallization system ensures that the heat storage material is cooled to near the inlet temperature of the heat transfer medium coming from the consumer and thus also transfers its corresponding proportion of specific heat. A further advantage is that the consumer-side medium can be easily heated to any temperature in the range between its inlet temperature to the crystallization unit and the temperature of the heat storage material arriving from the storage container. This exit temperature can be controlled by such factors as the flow rate and flow rate of the medium to be heated, the rotational speed of the drum, immersion depth of the drum, and thus also the flow rate of molten heat storage material, etc. The mode of operation of the crystallization plant is comparable to that of a continuous flow heater. In addition, this embodiment provides the prerequisite that in addition a precise fine adjustment of the temperature according to the wishes of the consumer by mixing the heated in the crystallization medium with the coming from the consumer cold medium or fresh water on the principle of a mixer can be made. In principle, it is also possible, for example, to use the same system - depending on requirements - either for the provision of district heating or for the hot water supply. Here, only the temperature control in the crystallization plant is to change. To exclude in this case a contamination of the hot water used for human hygiene with the heating water, the connection between the crystallization system and the hot water circuit can be done via an interposed heat exchanger.

Das auf der Walze befindliche und durch die Abkühlung versprödete Wärmespeichermaterial löst sich gut von der Oberfläche und wird von dieser durch die anliegende Abstreifvorrichtung entfernt. Befördert wird dieser Prozess insbesondere bei Paraffinen, Wachsen und höhermolekularen Kohlenwasserstoffen noch dadurch, dass diese beim Übergang flüssig/fest eine deutliche Volumenkontraktion von etwa 5 bis 10% aufweisen, was das Zersplittern des abgekühlten Materials zusätzlich begünstigt. Damit besteht die Wahlfreiheit, die Kristallisationsanlage entweder wie in 1 dargestellt direkt oberhalb des Aufschmelzbehälters anzuordnen, wo das erstarrte Material im natürlichen Gefälle in das Aufschmelzgefäß gelangt oder das schuppige Material mit einer Fördereinrichtung, beispielsweise einer Förderschnecke oder einem Transportband zu transportieren (27), was es gestattet, Aufschmelz- und Abkühlanlage räumlich zu trennen.The stored on the roller and embrittled by the cooling heat storage material dissolves well from the surface and is removed from it by the adjacent stripper. This process is promoted especially in paraffins, waxes and high molecular weight hydrocarbons even more by the fact that they have a significant volume contraction of about 5 to 10% at the transition liquid / solid, which additionally promotes the splitting of the cooled material. Thus there is the freedom of choice, the crystallization plant either as in 1 to be arranged directly above the melting container, where the solidified material passes in the natural gradient in the melting vessel or to transport the flaky material with a conveyor, such as a screw conveyor or a conveyor belt ( 27 ), which allows to separate the melting and Abkühlanlage spatially.

Ein maßgeblicher Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass größere Mengen der Schmelze in einem beliebig dimensionierbaren Speicherbehälter zwischengelagert werden können. Die Einspeicherung der Wärme ist dann nicht an den momentanen Bedarf gekoppelt und kann ständig laufen, sobald ein entsprechendes Wärmeangebot (Wärme-Quelle) verfügbar ist. Solange mit dem gleichen Speichermaterial gearbeitet wird, kann ein Speicherbehälter parallel für mehrere Wärmequellen bzw. Aufschmelzanlagen verwendet werden, beispielsweise für die gleichzeitige Nutzung der Wärme aus Solaranlagen, aus Heißwasser, sonstigen heißen Flüssigkeiten, Dampf, heißen Abgasen usw., wenn deren Temperaturen oberhalb des Schmelzbereiches des verwendeten Wärmespeichermaterials liegen. Wie bereits beschrieben, kann auch die Energie von überschüssigem Strom in Form von Wärme gespeichert werden. Auf diese Weise kann aus einem heterogenen Angebot an Wärmequellen bzw. Strom ein einheitliches Wärmeangebot erzeugt werden, das lediglich durch den Schmelzbereich des verwendeten Wärmespeichermaterials bestimmt wird. A significant advantage of the method according to the invention is that larger amounts of the melt can be stored in an arbitrarily dimensioned storage container. The storage of heat is then not coupled to the current needs and can run continuously as soon as a corresponding heat supply (heat source) is available. As long as you work with the same storage material, a storage tank can be used in parallel for multiple heat sources or melting plants, for example, for the simultaneous use of heat from solar systems, hot water, other hot liquids, steam, hot exhaust gases, etc., if their temperatures above the Melting range of the heat storage material used are. As already described, the energy of excess electricity can also be stored in the form of heat. In this way, a uniform supply of heat can be generated from a heterogeneous supply of heat sources or electricity, which is determined only by the melting range of the heat storage material used.

Die Entnahme aus dem Zwischenspeicher kann dem Bedarf des Wärmeverbrauchers angepasst werden. Auch hier können mehrere Verbraucher parallel bedient werden. Voraussetzung ist, dass das erstarrte Material von dort wieder einer Aufschmelzanlage zugeführt wird, beispielsweise als Schuppen mittels einer Förderschnecke. Das Zusammenführen der Energie aus unterschiedlichen Quellen zu einem einheitlichen größeren Wärmepool mit definierten kalorischen Daten schafft die Voraussetzung für das Installieren auch größerer Verbraucher, die auf das Vorhandensein eines stabilen, einheitlichen Wärmevorrates angewiesen sind.The removal from the buffer can be adapted to the needs of the heat consumer. Here, too, several consumers can be operated in parallel. The prerequisite is that the solidified material from there is again fed to a melting plant, for example as a flake by means of a screw conveyor. Merging the energy from different sources into a single larger heat pool with defined caloric data creates the prerequisite for installing even larger consumers who depend on the presence of a stable, unified heat inventory.

In den Beispielen 1 bis 4 werden Anwendungen im technischen Maßstab beschrieben, die die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen sollen. Für den Durchsatz von Mengen in der dort verwendeten Größenordnung von 100 Tonnen Speicherkapazität für geschmolzenes Wärmespeichermaterial ist naturgemäß auch eine entsprechende Dimensionierung der Kristallisationsanlage erforderlich. Eine Berechnung zeigt, dass sich beispielsweise eine Walze mit einem Durchmesser von 2 m und einer Breite von 5 m für die Abkühlung von 100 Tonnen pro Speicherperiode anbietet. Eine derartige Walze mit einer Oberfläche von 31,5 m2 würde bei einer Schichtdicke von 5 bis 6 mm 157,5 kg Wärmespeichermaterial (gerechnet mit 5 g/cm2 für paraffinische Materialien mit einer Dichte von ca. 0,9 g/cm3) pro Umdrehung durchsetzen. Für 100 Tonnen errechnet sich somit eine notwendige Leistung von 635 Umdrehungen. Je nach Arbeitsdauer pro Speicherperiode würde das folgende Umdrehungsgeschwindigkeiten ergeben:

  • – bei 10 Stunden (600 Minuten) 1 Minute pro Umdrehung
  • – bei 12 Stunden (720 Minuten) 1,1 Minute pro Umdrehung
  • – bei 24 Stunden (1440 Minuten) 2,3 Minuten pro Umdrehung.
Examples 1 to 4 describe applications on an industrial scale which are intended to demonstrate the performance of the process according to the invention. For the throughput of quantities in the order of 100 tons used there storage capacity for molten heat storage material naturally also a corresponding dimensioning of the crystallization plant is required. A calculation shows, for example, that a roll with a diameter of 2 m and a width of 5 m offers cooling for 100 tons per storage period. Such a roll with a surface area of 31.5 m 2 would, with a layer thickness of 5 to 6 mm, 157.5 kg heat storage material (calculated at 5 g / cm 2 for paraffinic materials with a density of about 0.9 g / cm 3 ) per revolution. For 100 tons, this results in a necessary output of 635 revolutions. Depending on the working time per storage period, the following rotational speeds would result:
  • - at 10 hours (600 minutes) 1 minute per revolution
  • - at 12 hours (720 minutes) 1.1 minutes per revolution
  • - at 24 hours (1440 minutes) 2.3 minutes per revolution.

Das würde bedeuten, dass die Geschwindigkeit des am Abstreifer ankommenden Wärmespeichermaterials sich im Bereich von 3,5 cm/s bis 10,3 cm/s bewegt.This would mean that the velocity of the thermal storage material arriving at the scraper is in the range of 3.5 cm / s to 10.3 cm / s.

Bei gegebenen örtlichen Voraussetzungen (beispielsweise an größeren Chemiestandorten mit verschiedenen Wärmequellen und verschiedenen Bedarfsträgern) ist es grundsätzlich auch möglich durch Errichtung mehrerer paralleler Anlagen Wärmespeichermaterialien mit unterschiedlichen Betriebstemperaturen (entsprechend ihren Schmelzpunkten) zu nutzten, beispielsweise herkömmliche Hartparaffine mit Schmelztemperaturen von 50 bis 60°C oder Spezialparaffine mit Schmelztemperaturen bis etwa 100°C neben Polyolefin-Abbauwachsen nach DE 100 01998 A1 oder Modifizierten Polyolefinen nach DE 10 2010 052 287 A1 mit Schmelztemperaturen von 120 bis 140°C. Auch eine Nebeneinandernutzung von Paraffinen/Wachsen und Salzen oder Salzhydraten ist möglich. Durch Hintereinanderschalten von Anlagen mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen kann der Wärmeinhalt der Wärmequellen maximal ausgenutzt werden.Under given local conditions (for example at larger chemical sites with different heat sources and different demand carriers), it is also possible to use thermal storage materials with different operating temperatures (according to their melting points) by constructing several parallel systems, for example conventional hard paraffins with melting temperatures of 50 to 60 ° C or Specialty paraffins with melting temperatures up to about 100 ° C in addition to polyolefin degradation waxes after DE 100 01998 A1 or modified polyolefins DE 10 2010 052 287 A1 with melting temperatures of 120 to 140 ° C. A side by side use of paraffins / waxes and salts or salt hydrates is possible. By connecting plants with different melting temperatures in series, the heat content of the heat sources can be maximally utilized.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, dass jederzeit eine teilweise oder völlige Entnahme des Wärmespeichermaterials aus dem Kreislauf möglich ist. So kann beispielsweise ein durch den Gebrauch gealtertes Paraffin auf einfache Weise in flüssiger Form entnommen und per Kesselwagen in eine Paraffinfabrik transportiert und dort mittels üblicher Reinigungsprozesse wie Bleicherde-Raffination oder auch Hydrierung zu neuwertigem Material aufgearbeitet werden. Bei größeren Anlagen kann diese Aufbereitungsmöglichkeit auch vor Ort geschaffen werden. Mit dieser Regenerationsmöglichkeit kann der Gefahr einer alterungsbedingten Abnahme der Zyklenstabilität entgegengewirkt werden.Another significant advantage of the method according to the invention over the prior art is that at any time a partial or complete removal of the heat storage material from the circulation is possible. Thus, for example, a paraffin waxed by the use can be easily removed in liquid form and transported by tank wagon to a paraffin factory where it can be worked up to new material by means of conventional cleaning processes such as bleaching earth refining or else hydrogenation. For larger systems, this treatment option can also be created on site. With this regeneration option, the risk of an aging-related decrease in cycle stability can be counteracted.

Bei Wärmespeichermaterialien wie bestimmten Paraffinen, die aufgrund eines breiten Molmassenspektrums ihrer Inhaltsstoffe beim Einsatz in herkömmlichen Latentwärmespeichern zu einer Entmischung und damit zu einem Nachlassen der Wärmespeicherfähigkeit tendieren, wird diese Neigung im erfindungsgemäßen Verfahren durch das ständige Umwälzen des Materials unterdrückt. Im gleichen Sinne wird auch der bei Salzhydraten und Salzmischungen vorhandenen Neigung zur Entmischung entgegengewirkt.In heat storage materials such as certain paraffins, which tend due to a wide molecular weight spectrum of their ingredients when used in conventional latent heat storage to segregation and thus to a decrease in heat storage capacity, this tendency is suppressed in the process according to the invention by the constant circulation of the material. In the same sense, the tendency to segregate present in salt hydrates and salt mixtures is also counteracted.

Als ein Mangel beim Einsatz von Salzen und Salzhydraten wird bei den bekannten Verfahren häufig darauf verwiesen, dass diese Verbindungen beim Auskristallisieren zu Unterkühlungen neigen, wodurch die Freisetzung der gespeicherten Latentwärme nicht am eigentlichen Erstarrungspunkt sondern erst nach weiterer Abkühlung erfolgt und damit das Arbeiten in einem engen Temperaturbereich behindert. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen von vornherein in einem breiteren Temperaturbereich gearbeitet und das Wärmespeichermaterial bei der Wärmeabgabe bis in die Nähe der Eintrittstemperatur des Wärmeträgers der Verbraucherseite in die Kristallisationsanlage abgekühlt. Eine Verzögerung der Kristallisation in diesem Bereich durch eine Unterkühlung der Schmelze kann somit im erfindungsgemäßen Verfahren weitgehend toleriert werden. As a shortcoming in the use of salts and salt hydrates is frequently referred to in the known methods that these compounds tend to crystallize to hypothermia, whereby the release of the stored latent heat not at the actual solidification point but only after further cooling and thus working in a tight Temperature range hindered. By contrast, in the method according to the invention, work is carried out from the start in a broader temperature range and the heat storage material is cooled down to the vicinity of the inlet temperature of the heat carrier on the consumer side in the crystallization system during the heat release. A delay of the crystallization in this area by a supercooling of the melt can thus be largely tolerated in the process according to the invention.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the following examples.

Beispiel 1example 1

In der in 1 dargestellten Vorrichtung wird ein Hartparaffin mit einem Schmelzpunkt von 62°C und einer Schmelzwärme von 220 kJ/kg als Wärmespeichermaterial eingesetzt. Für das Aufschmelzen des aus der Kristallisationsanlage (3) kommenden festen Materials ist die Aufschmelzanlage (1) über einen Wärmeträgeröl-Kreislauf mit der Kühlseite eines Blockheizkraftwerkes mit Gasmotor verbunden. Die Aufschmelzanlage verfügt über ein eingebautes spiralförmiges Rohrsystem für das als Heizmedium fungierende Wärmeträgeröl. Im unteren Drittel des Behälters befindet sich eine waagerecht angebrachte Lochplatte (4), die durch ein aufliegendes spiralförmiges, vom Wärmeträgeröl durchströmtes Rohr zusätzlich beheizt wird. Das Heizsystem ist derart gestaltet, dass das mit etwa 120 bis 130°C ankommende heiße Wärmeträgeröl zunächst den Bodenbereich des Aufschmelzbehälters und die auf der Lochplatte angebrachte Rohrschlange durchströmt, um dort ein zusätzliches Aufheizen der Schmelze auf Temperaturen möglichst nahe der Eintrittstemperatur des Wärmeträgeröls zu erreichen. Danach wird das Öl der Mantelheizung des Gefäßes und dem Rohrsystem im oberen Bereich zugeführt und verlässt die Aufschmelzanlage mit einer Temperatur von etwa 60°C.In the in 1 A hard paraffin having a melting point of 62 ° C. and a heat of fusion of 220 kJ / kg is used as the heat storage material. For the melting of the from the crystallization plant ( 3 ) coming solid material is the melting plant ( 1 ) connected via a heat transfer oil circuit with the cooling side of a combined heat and power plant with gas engine. The melting plant has a built-in spiral pipe system for the heating medium acting as heating medium. In the lower third of the container is a horizontally mounted perforated plate ( 4 ), which is additionally heated by an overlying spiral, through which heat transfer oil flowed pipe. The heating system is designed in such a way that the hot heat transfer oil arriving at about 120 to 130 ° C. flows through the bottom area of the melting tank and the pipe coil mounted on the perforated plate in order to achieve additional heating of the melt to temperatures as close as possible to the inlet temperature of the heat carrier oil. Thereafter, the oil is supplied to the jacket heating of the vessel and the pipe system in the upper area and leaves the melting plant at a temperature of about 60 ° C.

Das mit einer Temperatur von etwa 20°C von der Kristallisationsanlage kommende und von oben über eine Schleuse in den Behälter eingebrachte feste, schuppenförmige Wärmeträgermaterial (10) wird an den Heizflächen (Behälterwandung, Heizrohre) der Aufschmelzzone (5) kontinuierlich aufgeschmolzen und verlässt sofort nach der Verflüssigung die Aufschmelzzone nach unten durch die Lochplatte (4).The with a temperature of about 20 ° C coming from the crystallization and introduced from above a lock in the container solid, flaky heat transfer material ( 10 ) is at the heating surfaces (container wall, heating tubes) of the melting zone ( 5 ) continuously melted and leaves immediately after liquefaction, the melting zone down through the perforated plate ( 4 ).

Aus dem beheizten Bodenbereich (7) wird das geschmolzene Material mit einer Temperatur von etwa 110°C in den Zwischenbehälter (2) abgepumpt. Das geschmolzene Wärmespeichermaterial wird von dort je nach Bedarf mit einer wärmeisolierten Pumpe in die Wanne der Kristallisationsanlage (12) gefördert.From the heated floor area ( 7 ), the molten material at a temperature of about 110 ° C in the intermediate container ( 2 ) pumped. The molten heat storage material is from there as needed with a heat-insulated pump in the tub of the crystallization plant ( 12 ).

Als Verbraucher dient hier die Warmwasserversorgung einer größeren Wohnanlage. In der erfindungsgemäßen Kristallisationsanlage wird das mit einer Temperatur von 10°C ankommende Frischwasser auf eine Temperatur von 60°C erwärmt. Die Wärmeübertragung erfolgt mittels der Kristallisationswalze (16), die das etwa 110°C heiße geschmolzene Wärmespeichermaterial aus der Wanne der Anlage (12) als Schicht auf die Walze (25) übernimmt. Diese Schicht wird durch das die Walze im Gegenstrom durchströmende Frischwasser (24) abgekühlt und zum Erstarren gebracht und anschließend durch die Abstreifvorrichtung (13) abgehoben und zersplittert. Die Temperatur der die Anlage verlassenden Schuppen beträgt etwa 20°C. Diese Schuppen werden mittels einer Förderschnecke (27) in das Aufschmelzgefäß (1) transportiert und dort wieder aufgeschmolzen.As a consumer here serves the hot water supply of a larger residential complex. In the crystallization plant according to the invention, the fresh water arriving at a temperature of 10 ° C. is heated to a temperature of 60 ° C. The heat transfer takes place by means of the crystallization roller ( 16 ), which contains about 110 ° C molten heat storage material from the sump of the plant ( 12 ) as a layer on the roller ( 25 ) takes over. This layer is formed by the fresh water flowing through the roller in countercurrent ( 24 ) and solidified and then by the scraper ( 13 ) lifted off and splintered. The temperature of the shed leaving the plant is about 20 ° C. These scales are transported by means of a screw conveyor ( 27 ) in the melting vessel ( 1 ) and melted there again.

Die Temperatur des austretenden Warmwassers wird durch Steuerung über den Wasserdurchsatz pro Zeiteinheit und die Rotationsgeschwindigkeit der Walze geregelt und bei 60°C gehalten.The temperature of the exiting hot water is controlled by controlling the water flow rate per unit time and the rotation speed of the roller and kept at 60 ° C.

Bei seiner Abkühlung von 110 auf 20°C gibt das Paraffin neben der Erstarrungswärme von 220 kJ/kg noch einen spezifischen Wärmeanteil von ca. 189 kJ/kg (90 × 2,1 kJ/kg) ab. Damit ergibt hier der spezifische Wärmeanteil bezogen auf die Schmelzwärme eine Leistungserhöhung um 86%. In der Kristallisationsanlage werden somit pro Tonne Wärmespeichermaterial beim Abkühlen von 110°C auf 20°C insgesamt etwa 409 MJ Wärme abgegeben. Das entspricht etwa 113,6 kWh. Damit lassen sich 1,95 m3 Wasser von 10 auf 60°C erwärmen. In einem Zwischenspeicher mit 100 Tonnen Wärmespeichermaterial lässt sich somit eine nutzbare Wärmeleistung von 11,4 MWh speichern. Damit können theoretisch ca. 195 m3 Wasser von 10 auf 60°C erwärmt werden.When cooled from 110 to 20 ° C, the paraffin, in addition to the solidification heat of 220 kJ / kg, still gives off a specific heat fraction of about 189 kJ / kg (90 × 2.1 kJ / kg). Thus, the specific heat content based on the heat of fusion results in a power increase of 86%. Thus, in the crystallization plant, a total of about 409 MJ of heat is released per ton of heat storage material upon cooling from 110 ° C. to 20 ° C. That corresponds to about 113.6 kWh. This allows 1.95 m 3 of water to be heated from 10 to 60 ° C. In a cache with 100 tons of heat storage material can thus be a usable heat output of 11.4 MWh store. This theoretically allows approx. 195 m 3 of water to be heated from 10 to 60 ° C.

Beispiel 2.Example 2.

In der in Beispiel 1 verwendeten Vorrichtung wird ein handelsübliches Paraffin mit der Typenbezeichnung RT 82, einem Erstarrungspunkt von 82°C und einer Schmelzwärme von 176 kJ/kg als Wärmespeichermaterial eingesetzt. Der Wärmeeintrag erfolgt wie in Beispiel 1.In the apparatus used in Example 1, a commercial paraffin with the type designation RT 82, a solidification point of 82 ° C and a heat of fusion of 176 kJ / kg is used as a heat storage material. The heat input takes place as in Example 1.

Das mit etwa 120° bis 130°C in die Anlage eintretende Wärmeträgeröl verlässt diese mit einer Temperatur von etwa 80°C.The heat transfer oil entering the plant at about 120 ° to 130 ° C. leaves it at a temperature of about 80 ° C.

Das aus der Kristallisationsanlage (3) kommende zerkleinerte Wärmespeichermaterial (10) wird mit einer Temperatur von etwa 50°C in die Aufschmelzzone eingebracht. Nach dem Aufschmelzen fließt der geschmolzene Anteil über den durchlässigen Zwischenboden (4) mit einer Temperatur von etwa 85 bis 90°C nach unten ab und sammelt sich zunächst an dem mit frischem Wärmeträgeröl beheizten Boden des Aufschmelzbehälters an (7). Von dort wird das Material mit einer Temperatur von etwa 110°C in den Zwischenbehälter (2) und von dort weiter in die Kristallisationsanlage (3) gefördert. The from the crystallization plant ( 3 ) coming comminuted heat storage material ( 10 ) is introduced at a temperature of about 50 ° C in the melting zone. After melting, the molten fraction flows over the permeable intermediate floor ( 4 ) at a temperature of about 85 to 90 ° C down and first accumulates at the heated with fresh heat transfer oil bottom of the reflow tank ( 7 ). From there, the material with a temperature of about 110 ° C in the intermediate container ( 2 ) and from there into the crystallization plant ( 3 ).

Als Verbraucher dient hier der Fernwärmekreislauf einer größeren Wohnanlage, der mit einer Vorlauftemperatur von 80°C und einer Rücklauftemperatur von etwa 40°C arbeitet. Die Wärmeübertragung erfolgt mittels der Kristallisationswalze (16), die das 110°C heiße geschmolzene Wärmespeichermaterial aus der Wanne (12) der Anlage als Schicht (25) auf die Walze übernimmt. Diese Schicht wird durch das die Walze im Gegenstrom (23) (24) durchströmende Wasser aus dem Rücklauf der Fernwärmeleitung gekühlt und zum Erstarren gebracht. Durch Steuerung über den Wasserdurchsatz pro Zeiteinheit und die Rotationsgeschwindigkeit der Walze wird erreicht, dass sich hierbei das Wasser von etwa 40°C auf 80°C erhitzt. Die Temperatur der die Anlage verlassenden Schuppen beträgt etwa 50°C. Diese Schuppen werden mittels eines Transportbandes (27) in das Aufschmelzgefäß transportiert und dort wieder aufgeschmolzen.As a consumer here serves the district heating circuit of a larger residential complex, which works with a flow temperature of 80 ° C and a return temperature of about 40 ° C. The heat transfer takes place by means of the crystallization roller ( 16 ), the 110 ° C hot molten heat storage material from the tub ( 12 ) of the plant as a layer ( 25 ) on the roller takes over. This layer is replaced by the roller in countercurrent ( 23 ) ( 24 ) flowing water from the return of the district heating pipe cooled and solidified. By controlling the water throughput per unit time and the rotational speed of the roller is achieved that in this case the water from about 40 ° C to 80 ° C heated. The temperature of the shed leaving the plant is about 50 ° C. These scales are conveyed by means of a conveyor belt ( 27 ) are transported into the melting vessel and melted there again.

Bei seiner Abkühlung von 110 auf 50°C gibt das Paraffin neben der Erstarrungswärme von 176 kJ/kg noch einen spezifischen Wärmeanteil von ca. 126 kJ/kg (60 × 2,1 kJ/kg) ab. Damit ergibt hier der spezifische Wärmeanteil bezogen auf die Schmelzwärme eine Leistungserhöhung um 71,6%. In der Kristallisationsanlage werden somit pro Tonne Wärmespeichermaterial beim Abkühlen von 110°C auf 50°C insgesamt etwa 302 MJ Wärme abgegeben. Das entspricht etwa 83,8 kWh. Damit lassen sich 1,8 m3 Wasser von 40 auf 80°C erwärmen. In einem Zwischenspeicher mit 100 Tonnen Wärmespeichermaterial lässt sich somit eine nutzbare Wärmeleistung von 8,4 MWh speichern. Damit können theoretisch ca. 180 m3 Wasser von 40 auf 80°C erwärmt werden.When it is cooled from 110 to 50 ° C, the paraffin, in addition to the solidification heat of 176 kJ / kg, still gives off a specific heat fraction of about 126 kJ / kg (60 × 2.1 kJ / kg). Thus, the specific heat content based on the heat of fusion results in a power increase of 71.6%. Thus, in the crystallization plant, a total of about 302 MJ of heat is released per ton of heat storage material when cooling from 110 ° C. to 50 ° C. That corresponds to about 83.8 kWh. Thus, 1.8 m 3 of water can be heated from 40 to 80 ° C. A usable heat output of 8.4 MWh can thus be stored in a buffer with 100 tons of heat storage material. This theoretically allows approx. 180 m 3 of water to be heated from 40 to 80 ° C.

Beispiel 3Example 3

Die verwendete Vorrichtung unterscheidet sich von den in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen dadurch, dass der Wärmeeintrag hier mittels elektrischer Beheizung erfolgt. Anstelle der Verbindungsleitungen (8) und (9) wird das Aufschmelzgefäß (1) über eine hier nicht eingezeichnete Stromzuführung versorgt. Als Stromquelle dient eine Photovoltaik-Solaranlage mit einer installierten Leistung von etwa 5 Megawattstunden, die hier für die Bereitstellung industrieller Prozesswärme genutzt wird.The device used differs from that described in Examples 1 and 2 in that the heat input takes place here by means of electrical heating. Instead of connecting lines ( 8th ) and ( 9 ), the melting vessel ( 1 ) supplied via a not shown here power supply. The power source is a photovoltaic solar system with an installed capacity of about 5 megawatt hours, which is used here for the provision of industrial process heat.

In Folge der natürlichen Schwankungen der Dauer und der Intensität der Sonneneinstrahlung variiert auch das Stromangebot für die Aufschmelzanlage und damit der Anfall an geschmolzenem Wärmespeichermaterial ständig, wird aber durch die ausreichende Dimensionierung des Zwischenspeichers und durch eine entsprechend große Menge des im Umlauf befindlichen Wärmespeichermaterials ausgeglichen.As a result of the natural variations in the duration and intensity of solar radiation and the supply of electricity for the melting plant and thus the accumulation of molten heat storage material constantly varies, but is compensated by the sufficient dimensioning of the buffer and by a correspondingly large amount of circulating heat storage material.

Die gesamte Vorrichtung ist so ausgelegt, dass sie einerseits während der Betriebszeit der Solaranlage die Gesamtmenge an vorhandenem Wärmespeichermaterial von etwa 100 Tonnen in flüssiger Form im Zwischenspeicher (2) lagern und dass sie andererseits im Nachtbetrieb das während des Betriebes der Kristallisationsanlage (3) in gleicher Menge anfallende feste, schuppenförmige Wärmespeichermaterial (10) in der Aufschmelzanlage aufnehmen und bevorraten kann.The entire device is designed so that on the one hand during the operating time of the solar system, the total amount of existing heat storage material of about 100 tons in liquid form in the cache ( 2 ) and, on the other hand, that during night-time operation, during operation of the crystallisation plant ( 3 ) in the same amount accumulating solid, flaky heat storage material ( 10 ) in the melting plant and can stockpile.

Als Wärmespeichermaterial wird hier ein nach DE 10 2010 052 287 A1 aus PE-HD hergestelltes modifiziertes Polyolefin mit einem Schmelzbereich 125 bis 140°C, mit einem Peak bei 135°C und einer Schmelzwärme mit 270 kJ/kg eingesetzt. Sowohl der Behälterboden und die Behälterwandung als auch die schraubenartig, mit Gefälle nach unten angeordneten plattenförmigen Heizelemente werden auf Temperaturen von 190 bis 200°C aufgeheizt. Das am beheizten Boden des Aufschmelzgefäßes sich ansammelnde geschmolzene Wärmespeichermaterial (7) wird mit einer Temperatur von ca. 170°C zunächst in den Zwischenspeicher abgepumpt und von dort nach Bedarf in die Kristallisationsanlage weitergefördert.As a heat storage material is here after DE 10 2010 052 287 A1 made of PE-HD modified polyolefin having a melting range of 125 to 140 ° C, with a peak at 135 ° C and a heat of fusion with 270 kJ / kg used. Both the container bottom and the container wall as well as the helical, arranged with a slope down plate-shaped heating elements are heated to temperatures of 190 to 200 ° C. The molten heat storage material accumulating on the heated bottom of the reflow vessel ( 7 ) is first pumped out at a temperature of about 170 ° C in the buffer and from there further promoted as needed in the crystallization plant.

Verbraucher sind hier Produktionsbetriebe eines Industriegebietes mit Unternehmen aus der Lebensmittel- und Leichtindustrie sowie ein benachbartes landwirtschaftliches Unternehmen mit Gewächshäusern und Trocknungsanlagen, welche Prozesswärme im Temperaturbereich bis etwa 90°C benötigen. Hierfür wird ein unter einem Druck von 4 bar arbeitender Heißwasserkreislauf betrieben, mit dem die Kristallisationsanlage über einen Wärmeträgeröl-Kreislauf verbunden ist. Die Wärmeübertragung auf das Wärmeträgeröl erfolgt mittels der Kristallisationswalze, die das 170°C heiße geschmolzene Wärmespeichermaterial aus dem Trog der Anlage als Schicht auf die Walze übernimmt. Diese Schicht wird durch das die Walze im Gegenstrom durchströmende Wärmeträgeröl aus dem Rücklauf aus der Prozesswasseranlage gekühlt und zum Erstarren gebracht. Durch Steuerung über den Durchsatz des Wärmeträgeröls pro Zeiteinheit wird hierbei eine Erhitzung des Öles von 40°C auf 100°C erreicht. Die Temperatur der die Anlage verlassenden Schuppen beträgt etwa 50°C. Diese Schuppen werden mittels einer Förderschnecke in das Aufschmelzgefäß transportiert und dort wieder aufgeschmolzen.Consumers here are production companies of an industrial area with companies in the food and light industry as well as a neighboring agricultural company with greenhouses and drying plants which require process heat in the temperature range up to about 90 ° C. For this purpose, operated under a pressure of 4 bar working hot water circuit, with which the crystallization plant is connected via a heat transfer oil circuit. The heat transfer to the heat transfer oil is carried out by means of the crystallization roller, which takes over the 170 ° C hot molten heat storage material from the trough of the plant as a layer on the roller. This layer is cooled by the roller in countercurrent flowing through the heat transfer oil from the return from the process water system and solidified. By controlling the flow rate of the heat transfer oil per unit time in this case a heating of the oil is reached from 40 ° C to 100 ° C. The temperature the shed leaving the plant is about 50 ° C. These flakes are transported by means of a screw conveyor into the melting vessel and melted there again.

Da der Bedarf an Prozesswärme und damit der Durchlauf an aufzuheizendem Wärmeträgeröl zeitlich schwankt, wird der Durchsatz an geschmolzenem Wärmespeichermaterial einerseits über die Zuführung aus dem Speichergefäß und andererseits über die Regulierung der Rotationsgeschwindigkeit der Walze geregelt. Die Entnahme aus dem Speicher erfolgt entsprechend dem Bedarf.Since the need for process heat and thus the passage of aufheizendem heat transfer oil fluctuates over time, the throughput of molten heat storage material is controlled on the one hand via the supply from the storage vessel and on the other hand via the regulation of the rotational speed of the roller. The removal from the store takes place according to demand.

Bei seiner Abkühlung von 170 auf 50°C gibt das modifizierte Polyolefin neben der Erstarrungswärme von 270 kJ/kg noch einen spezifischen Wärmeanteil von ca. 252 kJ/kg (120 × 2,1 kJ/kg) ab. Damit ergibt hier der spezifische Wärmeanteil bezogen auf die Schmelzwärme eine Leistungserhöhung um 93%. In der Kristallisationsanlage werden somit pro Tonne Wärmespeichermaterial beim Abkühlen von 170°C auf 50°C insgesamt etwa 522 MJ Wärme abgegeben. Das entspricht 144,8 kWh. Damit lassen sich 2,1 m3 Wasser von 30 auf 90°C erwärmen. In einem Zwischenspeicher mit 100 Tonnen Wärmespeichermaterial lässt sich somit theoretisch eine nutzbare Wärmeleistung von 14,5 MWh speichern, die während der Nachtstunden zur Verfügung steht. Damit können theoretisch ca. 210 m3 Wasser von 30 auf 90°C erwärmt werden.When cooled from 170 to 50 ° C, the modified polyolefin in addition to the solidification heat of 270 kJ / kg still a specific heat content of about 252 kJ / kg (120 × 2.1 kJ / kg) from. Thus, the specific heat content based on the heat of fusion results in a power increase of 93%. Thus, in the crystallization plant, a total of about 522 MJ of heat is released per ton of heat storage material when cooling from 170 ° C. to 50 ° C. That corresponds to 144.8 kWh. Thus, 2.1 m 3 of water can be heated from 30 to 90 ° C. In a cache with 100 tons of heat storage material can thus theoretically store a usable heat output of 14.5 MWh, which is available during the night hours. This theoretically allows about 210 m 3 of water to be heated from 30 to 90 ° C.

Dieser Leistung entspricht ein 3-stündiger Betrieb der Fotovoltaik-Anlage unter optimalen Bedingungen. Da die Kristallisationsanlage auch während der Zeit des Strombezugs aus der Solaranlage dem Speichertank flüssiges Wärmespeichermaterial entnimmt und damit freies Volumen im Tank schafft, kann das tägliche Angebot an flüssigem Wärmespeichermaterial unter Nutzung der restlichen Kapazität der Solaranlage zusätzlich zu den genannten 100 t in Abhängigkeit von der Sonnenscheindauer weiter erhöht werden.This performance corresponds to a 3-hour operation of the photovoltaic system under optimal conditions. Since the crystallization plant also removes liquid heat storage material from the solar system during the time of the electricity purchase from the storage tank and thus creates free volume in the tank, the daily supply of liquid heat storage material using the remaining capacity of the solar system can be in addition to the said 100 t depending on the duration of sunshine be further increased.

Beispiel 4Example 4

Vom Grundprinzip her wird hier die gleiche Arbeitsweise angewendet wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben. Das Wärmeträgeröl für den Aufschmelzprozess wird durch eine Parabolrinnen-Solaranlage auf etwa 300°C aufgeheizt. Als Wärmespeichermaterial dient hier die in der Solarindustrie gebräuchliche eutektische Mischung aus 60 Masse-% Natriumnitrat (NaNO3) und ca. 40 Masse-% Kaliumnitrat (KNO3) mit einem Schmelzpunkt von etwa 222°C, einer Schmelzwärme von 280 kJ/kg und einer spezifischen Wärme von 1,55 kJ/kg × Kelvin.From the basic principle here the same procedure is used as described in Examples 1 and 2. The thermal oil for the melting process is heated by a parabolic trough solar system to about 300 ° C. As a heat storage material here is used in the solar industry eutectic mixture of 60% by mass of sodium nitrate (NaNO 3 ) and about 40% by mass of potassium nitrate (KNO 3 ) with a melting point of about 222 ° C, a heat of 280 kJ / kg and a specific heat of 1.55 kJ / kg × Kelvin.

Das von der Kristallisationsanlage (3) mit einer Temperatur von etwa 180°C ankommende zerkleinerte Material (10) wird in der Aufschmelzanlage verflüssigt und wird von dieser mit einer Temperatur von etwa 280°C in den Zwischenspeicher (2) und von dort wieder in die Kristallisationsanlage gepumpt.That of the crystallization plant ( 3 ) comminuted material arriving at a temperature of about 180 ° C ( 10 ) is liquefied in the Aufschmelzanlage and is from this with a temperature of about 280 ° C in the buffer ( 2 ) and pumped from there back into the crystallization plant.

Die Kristallisationsanlage ist über einen Wärmeträgeröl-Kreislauf mit einer Dampferzeugeranlage verbunden. Das mit einer Rücklauftemperatur von 170°C ankommende Wärmeträgeröl wird mit einer Vorlauftemperatur von etwa 200°C an den Dampferzeuger abgegeben.The crystallization plant is connected via a thermal oil circulation with a steam generator. The arriving at a return temperature of 170 ° C heat transfer oil is discharged with a flow temperature of about 200 ° C to the steam generator.

In der Kristallisationsanlage werden beim Abkühlen des Wärmespeichermaterial von 280°C auf 180°C neben der Schmelzwärme von 280 kJ/kg noch 155 kJ/kg (100 × 1,55 kJ/kg) an spezifischer Wärme abgegeben. Damit ergibt hier der spezifische Wärmeanteil bezogen auf die Schmelzwärme eine Leistungserhöhung um 55,3%. Pro Tonne werden somit insgesamt 435 MJ Wärme freigesetzt. Das entspricht 124,3 kWh. In einem Zwischenspeicher mit 100 Tonnen Wärmespeichermaterial lässt sich somit eine unter diesen Bedingungen nutzbare Wärmeleistung von 12,4 MWh speichern.In the crystallization plant, 155 kJ / kg (100 × 1.55 kJ / kg) of specific heat are given off on cooling of the heat storage material from 280 ° C to 180 ° C in addition to the heat of 280 kJ / kg. Thus, the specific heat content based on the heat of fusion results in a power increase of 55.3%. A total of 435 MJ heat is released per ton. This corresponds to 124.3 kWh. In a buffer with 100 tons of heat storage material can thus be used under these conditions usable heat output of 12.4 MWh.

Wird die gespeicherte Wärme bei tieferen Temperaturen angewendet, d. h. das Wärmespeichermaterial weiter abgekühlt, so erhöht sich der nutzbare Wärmeanteil des Speicherinhaltes um den Anteil an zusätzlich freiwerdender spezifischer Wärme. Bei Absenkung um 10°C sind das pro 100 Tonnen 430,6 kWh.If the stored heat is applied at lower temperatures, d. H. the heat storage material further cooled, so the usable heat content of the storage capacity increases by the proportion of additional heat released in addition. When lowering by 10 ° C, this is 430.6 kWh per 100 tons.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Aufschmelzanlage für WärmespeichermaterialMelting plant for heat storage material
22
Zwischenspeicher für geschmolzenes WärmespeichermaterialBuffer for molten heat storage material
33
Kristallisationsanlagecrystallization system
44
Siebboden oder LochplatteSieve bottom or perforated plate
55
Aufschmelzzone (mit Wandheizung und Heizelementen)Melting zone (with wall heating and heating elements)
66
freier Zwischenraumfree space
77
Nachheizzone (mit Wandheizung und Heizelementen)Reheating zone (with wall heating and heating elements)
88th
Vorlauf von WärmequelleFlow of heat source
99
Rücklauf zur WärmequelleReturn to the heat source
1010
festes Wärmespeichermaterial (Schuppen)solid heat storage material (dandruff)
1111
flüssiges Wärmespeichermaterialliquid heat storage material
1212
Wanne für flüssiges WärmespeichermaterialTub for liquid heat storage material
1313
Abstreifvorrichtung für erstarrtes WärmespeichermaterialScraper for solidified heat storage material
1414
kaltes Wärmeträgermedium vom Verbrauchercold heat transfer medium from the consumer
1515
heißes Wärmeträgermedium zum Verbraucherhot heat transfer medium to the consumer
1616
rotierende Walzerotating roller
1717
stationärer Kernstationary core
1818
Stationäre RückflusssperreStationary backflow barrier
1919
flexible Rückflussdichtungflexible reflux seal
20 20
Eintrittsrinne für kaltes Wärmeträgermedium vom VerbraucherEntry channel for cold heat transfer medium from the consumer
2121
Austrittsrinne für heißes Wärmeträgermedium zum VerbraucherExit channel for hot heat transfer medium to the consumer
2222
Ringspalt für WärmeträgermediumAnnular gap for heat transfer medium
2323
Drehrichtung der WalzeDirection of rotation of the roller
2424
Fließrichtung WärmeträgermediumFlow direction of heat transfer medium
2525
erstarrendes Wärmespeichermaterialsolidifying heat storage material
2626
Auffangwanne für zerkleinertes WärmespeichermaterialDrip tray for shredded heat storage material
2727
Transportvorrichtung (z. B. Förderband oder Transportschnecke)Transport device (eg conveyor belt or transport screw)
2828
Isolierunginsulation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (8)

Verfahren zur Wärmeübertragung und Wärmespeicherung unter Nutzung des spezifischen und latenten Wärmeinhaltes von Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensstufen Übernahme der zu speichernden Wärme von einer Wärmequelle durch ein Wärmespeichermaterial in Form seiner Schmelzwärme und seiner der Temperaturerhöhung entsprechenden spezifischen Wärme, die Speicherung der Wärme in Form des Wärmeinhaltes des geschmolzenen Wärmespeichermaterials und die Abgabe der Wärme an den Verbraucher in Form der Erstarrungswärme und der freiwerdenden spezifischen Wärme des Wärmespeichermaterials in voneinander getrennten Anlagen erfolgen, wobei durch rasches Entfernen der sich bildenden Flüssigphase aus der Aufschmelzzone einerseits und der entstehenden festen Phase von der Wärmeaustauschfläche der Verbraucherseite andererseits ein ständiger direkter Kontakt des zu schmelzenden beziehungsweise zu kühlenden Wärmespeichermaterials zu den jeweiligen Wärmeaustauschflächen gewährleistet wird.Method for heat transfer and heat storage using the specific and latent heat content of substances, characterized in that the process stages take over the heat to be stored from a heat source through a heat storage material in the form of its heat of fusion and its temperature increase corresponding specific heat, the storage of heat in the form the heat content of the molten heat storage material and the delivery of heat to the consumer in the form of solidification heat and the liberated specific heat of the heat storage material in separate plants done by rapidly removing the forming liquid phase from the melting zone on the one hand and the resulting solid phase of the heat exchange surface the consumer side on the other hand, a constant direct contact of the heat storage material to be melted or cooled to the respective heat exchange surfaces is guaranteed. Verfahren zur Wärmeübertragung und Wärmespeicherung unter Nutzung des spezifischen und latenten Wärmeinhaltes von Stoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle Flüssigkeiten oder Gase mit Temperaturen oberhalb des Schmelzbereiches des Wärmespeichermaterials genutzt werden.Process for heat transfer and heat storage using the specific and latent heat content of substances according to claim 1, characterized in that are used as a heat source liquids or gases with temperatures above the melting range of the heat storage material. Verfahren zur Wärmeübertragung und Wärmespeicherung unter Nutzung des spezifischen und latenten Wärmeinhaltes von Stoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle elektrischer Strom genutzt wird und der Wärmeeintrag mittels elektrisch beheizter Heizelemente erfolgt.Method for heat transfer and heat storage using the specific and latent heat content of substances according to claim 1, characterized in that electrical power is used as the heat source and the heat input is effected by means of electrically heated heating elements. Verfahren zur Wärmeübertragung und Wärmespeicherung unter Nutzung des spezifischen und latenten Wärmeinhaltes von Stoffen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für den Betrieb der Heizelemente elektrischer Strom aus Windkraft- oder Solaranlagen verwendet wird.Method for heat transfer and heat storage using the specific and latent heat content of substances according to claim 3, characterized in that electrical power from wind turbines or solar systems is used for the operation of the heating elements. Verfahren zur Wärmeübertragung und Wärmespeicherung unter Nutzung des spezifischen und latenten Wärmeinhaltes von Stoffen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Abgabe seiner Wärme an den Verbraucher erstarrende Wärmespeichermaterial zu einem gut förderfähigen, schuppenartigen Material konfektioniert wird.Method for heat transfer and heat storage using the specific and latent heat content of substances according to claim 1 to 4, characterized in that the solidified in the delivery of its heat to the consumer heat storage material is made up to a well-eligible, scale-like material. Vorrichtung zur Wärmeübertragung und Wärmespeicherung unter Nutzung des spezifischen und latenten Wärmeinhaltes von Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass das zunächst feste Wärmespeichermaterial in einem Aufschmelzgefäß (1) mittels Wärmeeintrag über vom Heizmedium durchströmte Wandflächen, Rohre, Platten oder ähnliche Bauteile oder durch elektrische Heizelemente aufgeschmolzen wird und über einen aus Lochplatten oder siebähnlichen Elementen bestehenden Zwischenboden (4) die Aufschmelzzone (5) verlässt und sich mit Abstand (6) zum Zwischenboden am zusätzlich beheizten Boden des Aufschmelzgefäßes (7) ansammelt, von wo es zunächst zur Zwischenlagerung in den Zwischenspeicher (2) und von dort in die Kristallisationsanlage (3) gefördert wird, in der es unter Abkühlung seinen latenten Wärmeinhalt sowie den der Temperaturerniedrigung entsprechenden Teil seines spezifischen Wärmeinhaltes an das aufzuheizende Medium der Verbraucherseite übergibt und von dort im festen Aggregatzustand wieder zur Aufschmelzanlage zurückbefördert wird.Device for heat transfer and heat storage using the specific and latent heat content of substances, characterized in that the initially solid heat storage material in a melting vessel ( 1 ) is melted by means of heat input through flowed through by the heating medium wall surfaces, pipes, plates or similar components or by electrical heating elements and a consisting of perforated plates or sieve-like elements intermediate floor ( 4 ) the melting zone ( 5 ) leaves and by far ( 6 ) to the intermediate bottom at the additionally heated bottom of the melting vessel ( 7 ), from where it is first stored temporarily in the buffer ( 2 ) and from there into the crystallization plant ( 3 ) is promoted, in which it passes under cooling its latent heat content and the temperature reduction corresponding part of its specific heat content of the medium to be heated on the consumer side and is transported back from there in the solid state to the reflow system. Vorrichtung zur Wärmeübertragung und Wärmespeicherung unter Nutzung des spezifischen und latenten Wärmeinhaltes von Stoffen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abgabe der Wärme an das Medium der Verbraucherseite und für dessen Aufheizung eine Anlage benutzt wird, die nach dem Prinzip einer Kühlwalze funktioniert und die Umwandlung der Schmelze in förderfähige Schuppen bewirkt, indem das in der Wanne (13) befindliche heiße Wärmespeichermaterial von der rotierenden Kühlwalze (16) aufgenommen und von dem das Innere der Kühlwalze entgegen der Drehrichtung der Walze (23) durchströmenden aufzuheizenden Medium (24) der Verbraucherseite bis nahe an die Eintrittstemperatur dieses Mediums abgekühlt wird, wonach das abgekühlte Wärmespeichermaterial mittels einer Abstreifvorrichtung (13) von der Walze abgenommen, zerkleinert und über eine Fördervorrichtung (27) wieder dem Aufschmelzgefäß (1) zugeführt wird.Device for heat transfer and heat storage using the specific and latent heat content of substances according to claim 6, characterized in that for the delivery of heat to the medium of the consumer side and for heating a plant is used, which works on the principle of a cooling roller and the Conversion of the melt into eligible scales caused by the in the tub ( 13 ) located hot heat storage material from the rotating chill roll ( 16 ) and from which the interior of the cooling roller counter to the direction of rotation of the roller ( 23 ) flowing through the medium to be heated ( 24 ) on the consumer side is cooled to near the inlet temperature of this medium, after which the cooled heat storage material by means of a stripping device ( 13 ) removed from the roller, crushed and a conveyor device ( 27 ) back to the melting vessel ( 1 ) is supplied. Vorrichtung zur Wärmeübertragung und Wärmespeicherung unter Nutzung des spezifischen und latenten Wärmeinhaltes von Stoffen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch Variation von Verfahrensparametern, insbesondere der Eintauchtiefe der Walze in das flüssige Wärmespeichermaterial, der Rotationsgeschwindigkeit der Walze, der Durchflussgeschwindigkeit des aufzuheizenden Mediums der Verbraucherseite und dem Verhältnis von durchgesetztem Wärmespeichermaterial zu durchgesetztem Medium der Verbraucherseite die Austrittstemperatur des Mediums der Verbraucherseite im Temperaturbereich zwischen der Eintrittstemperatur des Wärmespeichermaterials und der Eintrittstemperatur des Mediums der Verbraucherseite geregelt und konstant gehalten wird.Device for heat transfer and heat storage using the specific and latent heat content of substances according to claim 7, characterized in that by varying process parameters, in particular the depth of immersion of the roller in the liquid heat storage material, the rotational speed of the roller, the flow rate of the medium to be heated on the consumer side and the outlet temperature of the medium of the consumer side in the temperature range between the inlet temperature of the heat storage material and the inlet temperature of the medium of the consumer side is controlled and kept constant the ratio of prevailing heat storage material to enforced medium of the consumer side.
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