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1 Latentspeicher Wärmezellentechnologie (Power-Tank Standardspeicher) Der Wärmemarkt der Zukunft fordert den intelligenten Wärmespeicher, um die in Spitzenzeiten anfallenden Wärmemengen aus kleinen oder unregelmäßigen Energiequellen für den späteren Bedarf zu speichern oder zu nutzen. Wärmezellentechnologie: Wärmezellen werden je nach Dimensionierung zu Latentspeichern verschaltet. Das Phase-Change-Material (PCM) besteht aus einer aliphatischen Verbindung (Paraffin). 3,5mal mehr Energie als in konventionellen Wasser-Schichtenspeichern bei gleichem Volumen durch Nutzung latenter (Schmelzwärme) und sensibler Wärme. Deutliche Verringerung thermischer Verluste Erhebliche Reduzierung der Speicherstellfläche Variable Höhen Einfacher Transport und Aufbau durch innovative Wärmezellentechnologie für Ein- und Mehrfamilienhäuser für Alt- und Neubauten für Industrie und Gewerbe Die Vorteile: Dauerhaftes Medium Lebensmittelecht keine Toxizität keine Korrosion besonders günstige Eigenschaften für Speicherung von Wärme über längere Zeiträume keine Vermischung des PCM-Mediums mit Brauch- oder Warmwasser einfacher Transport Der Unterschied Latentspeicher nutzen neben der latenten Wärme auch die sensible Wärme - das führt zu großer Speicherkapazität mit wesentlich kleinerem Speichervolumen (ca. 1 zu 3,5). Volumenspeicher (Wasserspeicher) können in größeren Temperaturbereichen arbeiten, können nur sensible Wärme nutzen und haben größere Verluste auszugleichen. Das Funktionsprinzip An den Wärmeversorgern (Solaranlage, Heizzentrale, Holzofen, Abwärmezentren bei Industrieanlagen, Wärmepumpe, Brennstoffzellen u.ä.) erfassen Messpunkte die Temperatur. Über eine Magnetventilsteuerung können die Wärmezellen-Module individuell angesteuert werden. Das Be- und Entladen findet über den gleichen Wärmeaustauscher statt. Jede Wärmezelle hat einen Wärmetauscher. Wärmekapazität von Stoffen Der Vorteil des PCM's liegt in der Nutzung der latenten Wärme während des Phasenwechsels. Ein geringerer, aber nicht zu vernachlässigender, Teil wird als so genannte sensible (fühlbare) Wärme gespeichert. Der Wärmeinhalt einer PowerTank Zelle beträgt ca. 14 kwh bei einem Delta T von 500 C (ca. 300 C C).

2 Die Standardspeicher Power-Tank Standardspeicher sind in zwei Größen erhältlich. Power-Tank LTP für Häuser bis 140 m² Wohnfläche Power-Tank LTP für Häuser bis 250 m² Wohnfläche Außerdem für alle Gebäudegrößen und für Industrie und Gewerbe konfigurierbar. Technische Informationen 1. Technische Daten Power Tank LTP LTP Speicherart Volumen Höhe Speicher Latentspeicher ca. 720 l ca mm Breite abhängig von der Aufstellung Tiefe " " " " Durchmesser Wärmezelle Volumen Wärmezelle Gewicht Wärmezelle Material Speichermedium Gewicht Speicher Nutzbare Wärmemenge Speicher Delta T - 15 K Nutzbare Wärmemenge Zelle Delta T - 15 K Länge Tauchhülse Tiefe Temperaturfühler oben Tiefe Temperaturfühler oben Wärmetauscher Kupfer Übertragungsleistung pro Zelle je nach Temperatur Betriebsdruck Wärmetauscher Betriebsdruck Zelle Temperatur max: Isolierung: Gefahrenklassifizierung 210 mm 60 l ca. 50 kg hitzebeständiger Kunststoff Paraffin 48/52 C ca. 600 kg ca. 170 kwh ca. 14 kwh 1500 mm 250 mm max mm 19 m² 0,8-1,4 kw max. 4 bar drucklos 80 PSE kaschiert Störfallverordnung: nicht anwendbar Klassifizierung VbF: unterliegt nicht der Verordnung brennbarer Flüssigkeiten Wassergefährdungsklasse: kein wassergefährdender Stoff Bei Brand: Kein Wasservollstrahl! (Wassernebel, Schaum, Sand, CO²) Latentspeicher ca. 360 l ca mm den Wärmezellen 210 mm 60 l ca. 50kg hitzebeständiger Kunststo Paraffin 48/52 C ca. 300 kg ca. 85 kwh ca. 14 kwh 1500 mm 250 mm max mm 9,5 m² 0,8-1,4 kw max. 4 bar drucklos 80 wie LTP

3 Alles was man über Paraffin wissen sollte... Paraffine in der Wärmetechnik Struktur Paraffin stellt eine Sammelbezeichnung für gesättigte Kohlenwasserstoffgemische dar, die hauptsächlich aus Erdöl gewonnen werden und ein Nebenprodukt der Schmierölherstellung sind. Paraffine werden auch als Wachse bezeichnet. Paraffine sind organische Stoffe; nach der Raffination sind sie geruchlos, geschmacklos und ungiftig. Es werden Normalparaffine und Isoparaffine unterschieden. Normalparaffine sind einfache, lang gestreckte Ketten. Isoparaffine haben von einer langen Grundkette verzweigende Äste. Für wärmetechnische Anwendungen kommen überwiegend Normalparaffine zum Einsatz. Die chemische Summenformel für Paraffin lautet: C n H 2n+2

4 Schmelztemperatur Für Paraffine mit einer Schmelztemperatur zwischen 30 bis 90 C liegt die Zahl n zwischen 18 und 50. Mit steigender Molekülkettenlänge bzw. steigender Molmasse nimmt die Schmelztemperatur des Materials stetig zu. Paraffine sind Stoffe, die durch günstige chemische und physikalischen Eigenschaften gut für thermische Anwendungen geeignet sind. Die technische Handhabung ist unproblematisch. Wärmespeicherkapazität Der Vorteil eines PCM's liegt in der Nutzung der latenten Wärme während des Phasenwechsels. Ein geringerer, aber nicht zu vernachlässigender Teil, wird als so genannte sensible (fühlbare) Wärme gespeichert. Daher sollte ein PCM auch gleichzeitig über eine hohe spez. Wärmespeicherkapazität verfügen. Die spez. Wärmekapazität von Wärmeparaffin liegt bei etwa 2,1 kj/(kg K). Zusammen mit der Schmelzenthalpie von 180 bis 230 kj/kg ergeben sich für organische Stoffe sehr gute Wärmespeichereigenschaften. Paraffin speichert bis zu 4 mal mehr Wärme als Wasser. Wärmeleitfähigkeit Normalerweise ist für eine schnelle Be- und Entladung z.b. eines Latentwärmespeichers eine hohe spez. Wärmeleitfähigkeit erforderlich. Es gibt aber auch eine Reihe von Anwendungen (z.b. den Schmelztemperatur Wärmespeicherkapazität

5 Essenstransport), bei denen es nicht so sehr auf sehr große Wärmeübertragungsleistungen ankommt. Wie nahezu alle organischen Stoffe, so haben auch unsere Wärmeparaffine eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,18 W/(m K). Diesen scheinbaren Nachteil können wir jedoch durch große spezifische Oberflächen kompensieren. Die elektrische Leitfähigkeit liegt so niedrig, dass das Wärmeparaffin sehr gute Isolatoreigenschaften hat. Paraffine Volumenausdehnung Jeder Stoff ändert beim Phasenwechsel seine Dichte und damit auch sein Volumen. In geschlossenen Behältern muss daher immer ein Ausdehnungsvolumen für ungebundene PCM's vorgesehen werden, um Überdrücke im Speicherbehälter zu vermeiden. Die Dichte von flüssigen Wärmeparaffin liegt je nach Schmelztemperatur zwischen 750 und 850 kg/m³; feste Paraffine haben eine Dichte von 800 bis 900 kg/m³. Hieraus resultiert eine maximale Volumenausdehnung von 10% beim Phasenwechsel fest/flüssig. Unterkühlung Von Unterkühlung spricht man, wenn die Erstarrungstemperatur unterhalb der Schmelztemperatur liegt. Idealerweise soll jedoch nicht nur die gesamte gespeicherte Wärme nutzbar sein, sondern sie soll auch das gleiche Temperaturniveau besitzen, wie bei der Einspeisung. Im Gegensatz zu anderen Latentwärmespeichermaterialie n weisen unsere PCM's praktisch keine Unterkühlungserscheinungen

6 auf. Zyklenstabilität Ein PCM durchläuft im Laufe seines "Lebens" sehr viele Beund Entladezyklen. Hierbei sollte sich das Speichermaterial in seinem wärmetechnischen Eigenschaften möglichst nicht ändern, d.h., Änderungen der Schmelz- bzw. Erstarrungstemperatur sowie der Speicherkapazität sollten nicht auftreten. Wärmeparaffine sind im Gegensatz zu vielen anderen PCM's alterungsbeständig und zyklenstabil, da keine chemischen Reaktionen während des Speicherbetriebes im Speichermaterial bzw. gegenüber Wärmetransportmitteln und Anlagenwerkstoffen auftreten. Aufschmelzen und Erstarren ist ein rein physikalischer Vorgang. Aus diesem Grund ist die Wärmespeicherkapazität über die gesamte Lebensdauer auf konstant hohem Niveau. Überhitzungen Aus verschiedenen Gründen kann es vorkommen, dass die Temperaturen eines Systems für kurze Zeit höher liegen als vorgesehen. Diese Überhitzung führt neben einem höheren sensiblen Wärmeinhalt u. U. aber zu einer Beeinträchtigung des Produktes. Wärmeparaffine sind je nach Schmelztemperatur bis zu 250 C thermisch stabil. Auch bei höheren Betriebstemperaturen siedet Wärmeparaffin nicht, d.h. es entstehen keine hohen Dampfdrücke. Im flüssigen Zustand hat es eine geringe Viskosität, die ähnlich hoch ist wie die von Wasser. Paraffin bzw. Wachs (auch Grundstoff für Kerzen) ist brennbar. Die Zündtemperatur liegt jedoch

7 deutlich über 250 C. Korrosivität Ein wichtiger Aspekt für ein PCM ist auch sein Verhalten gegenüber Werkstoffen und Arbeitsmedien. Idealerweise sollte auch das PCM nicht mit ihnen reagieren, um Korrosion und andere nachteilige Effekte zu vermeiden. Wärmeparaffine sind gegenüber fast allen Materialien inert, d.h. sie reagieren chemisch nicht mit ihnen. Schon in der Namensgebung der Paraffine kommt dies zum Ausdruck: "parum affinis" - praktisch keine chemische Reaktion. Nicht ohne Grund werden Paraffine z.b. zur Hohlraumversiegelung und zum Lackschutz in der Autoindustrie eingesetzt. Ökologie In den letzten Jahren hat sich das Umweltbewusstsein der Menschen sehr stark gewandelt und die Kunden schauen vermehrt auch auf die ökologischen Eigenschaften eines Produktes. Wärmeparaffine sind ökologisch unbedenkliche Stoffe und nicht wassergefährdend, ehemals Wassergefährdungsklasse 0. Sie sind weder toxisch noch gesundheitsschädlich. Sie sind recyclebar und biologisch abbaubar. Vollraffinierte Paraffine entsprechen den deutschen (BgVV) und den amerikanischen (FDA) Reinheitsvorschriften für Produkte, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen. Aus den genannten Gründen werden sie auch in der Lebensmittelindustrie (z.b. als Käseumhüllung) oder als Grundmaterial für Cremes und Salben eingesetzt.