DISPOSITIVO DE ALMACENAMIENTO DE CALOR.

Dispositivo de almacenamiento de calor con un depósito (8) impermeable al agua y aislado contra pérdidas de calor hacia el exterior,

que está dividido en su altura por medio de al menos una chapa de separación o rejilla de separación (9), provistas con orificios, en zonas de almacenamiento (10, 11, 12), de manera que el depósito (8) presenta al menos una entrada y una salida, en el que al menos en una zona de almacenamiento (10, 11, 12) está previsto al menos un elemento de almacenamiento de calor latente (1) con una funda (2) y con un medio de almacenamiento de calor dispuesto dentro de la funda (2), en el que el medio de almacenamiento de calor comprende un material de cambio de fases, que presenta en un intervalo de temperaturas de funcionamiento una transición de fases y puede absorber y almacenar el calor desde un medio portador de calor y puede ceder el calor almacenado al medio portador de calor, en el que dispositivo de almacenamiento de calor presenta un sistema de conducción (15) y válvulas de bloqueo o de regulación (13, 14), a través de las cuales se pueden regular diferentes vías de circulación del medio portador de calor a través del dispositivo de almacenamiento de calor y a través de las cuales se pueden utilizar las zonas de almacenamiento (10, 11, 12) de forma separada y/o simultánea de tal modo que los procesos de almacenamiento de calor y los procesos de descarga de calor se pueden realizar de forma separada o simultánea y a diferentes temperaturas del medio portador de calor y/o del medio de almacenamiento de calor

La invención se refiere al campo de la acumulación de calor. En particular, la invención se refiere a un dispositivo de almacenamiento de calor con un depósito impermeable al agua y aislado contra pérdidas de calor hacia el exterior y con al menos un acumulador de calor latente, que está dispuesto dentro del depósito.

A través del almacenamiento de calor se puede aprovechar económicamente la energía térmica, como por 5 ejemplo energía solar o en calefacciones a base de combustibles. La energía térmica se puede almacenar por medio de almacenamiento de calor sensible, en el que se lleva a cabo una modificación continua de la temperatura de un elemento de almacenamiento de calor destinado para el almacenamiento de calor, o por medio de almacenamiento de calor latente, en el que el material del elemento de almacenamiento de calor experimenta una transición de fases. En el almacenamiento de calor latente, el material del elemento de almacenamiento d calor comienza a fundirse cuando se 10 alcanza la temperatura de la transición de fases. A pesar del almacenamiento adicional de energía en forma de calor, no tiene lugar ninguna elevación de la temperatura del elemento de almacenamiento de calor. Solamente se inicia una elevación de la temperatura cuando el material o bien el material de cambio de fase (PCM – Phase Change Material) del elemento de almacenamiento de calor está totalmente fundido. Puesto que durante un periodo de tiempo más prolongado, a pesar de la alimentación de calor, no tiene lugar ninguna elevación considerable de la temperatura, la 15 energía almacenada durante la transición de las fases se designa como calor oculto o también calor latente.

Un elemento de almacenamiento de calor de este tipo se conoce, por ejemplo, a partir del documento FR 2 375 568 A1 y comprende un depósito para el alojamiento del medio de almacenamiento de calor o bien del material de cambio de fases. El depósito presenta una configuración en forma de paralelogramo o en forma de cubo, en la que las paredes del depósito están arqueadas hacia dentro. Bajo la influencia de una presión en el interior del depósito se 20 pueden arquear las paredes hacia fuera, de manera que en el interior del depósito, entre las paredes opuestas, respectivamente, están tensados muelles de tracción, que provocan que las paredes opuestas sean llevadas a la posición arqueada hacia dentro.

El calor latente posibilita en una zona de modificaciones menores de la temperatura el almacenamiento de cantidades de calor relativamente altas, de manera que se puede conseguir una densidad de almacenamiento alta. Los 25 acumuladores de calor con elementos de almacenamiento de calor latente y acumuladores de calor latente utilizan, por lo tanto, la entalpía de fundición durante la transición de las fases o bien durante la modificación del estado del equipo.

En acumuladores de calor latente conocidos, que se utilizan para el almacenamiento, para el transporte y para la llamada posterior de calor producido, en un lugar con calor producido, como por ejemplo una instalación de combustión, el calor es introducido a través de un medio portador de calor en un sistema de conducción que conduce 30 fluido. El medio portador de calor es conducido entonces hacia un elemento de almacenamiento de calor del acumulador de calor latente y circula alrededor y/o a través de éste, para transmite el calor presente en el medio portador de calor sobre un medio de almacenamiento de calor dispuesto en el elemento de almacenamiento de calor. En este tipo de alojamiento de calor, el medio de almacenamiento de calor se funde y absorbe durante el proceso de fusión el calor desde el medio portador de calor. Durante la cesión de calor se desarrolla el proceso inverso. Un medio 35 portador de calor frío en comparación con el medio de almacenamiento de calor es introducido en el acumulador de calor latente, que absorbe el calor del medio acumulador de calor que se cristaliza entonces. Tales acumuladores de calor latente pueden presentar otros componentes para elevar la eficiencia y la seguridad. El sistema de conducción que conduce fluido en el acumulador de calor latente actúa como intercambiador de calor entre el medio portador de calor atravesado y el medio de almacenamiento de calor, de manera que el medio de almacenamiento de calor está separado 40 del medio portador de calor por medio de una funda del elemento de almacenamiento de calor.

Un dispositivo del tipo de un acumulador de calor latente se conoce, por ejemplo, a partir del documento EP 1 195 571 A1 y presenta una carcasa impermeable al agua y aislada del calor, en la que varios tubitos están dispuestos en capas, que contienen un material de cambio de fases. La carcasa está dividida por medio de una pared de separación en dos segmentos, en los que los tubitos de forma circular están apilados colocados adyacentes o 45 superpuestos. Al acumulador de calor latente se alimenta a través de un orificio de entrada un medio portador de calor, que es conducido entonces a través del primer segmento y a continuación a través del segundo segmento, antes de que llegue entonces a través de un orificio de salida fuera del acumulador de calor latente.

Un acumulador de calor adicional en otros campos de la técnica se fabrica habitualmente como una unidad de construcción compacta, que está diseñada para un campo de aplicación predeterminado y para condiciones marginales 50 predeterminadas y que normalmente ni se puede ampliar ni se puede reequipar, sino que solamente se puede sustituir por un sistema nuevo.

Por lo tanto, existe la necesidad de un acumulador de calor, que presenta una estructura modular así como compatible, que se puede modificar y reequipar posteriormente, de manera que se pretende al mismo tiempo una alta eficiencia de almacenamiento de calor con relación al espacio necesario. 55

La invención tiene el problema de crear una solución, que acondiciona de manera sencilla en cuanto al diseño y con coste favorable un dispositivo de almacenamiento de calor mejorado.

Este problema se soluciona por un dispositivo de almacenamiento de calor con un depósito impermeable al agua y aislado contra pérdidas de calor hacia el exterior, que está dividido en su altura por medio de al menos una chapa de separación o rejilla de separación, provistas con orificios, en zonas de almacenamiento, de manera que el depósito presenta al menos una entrada y una salida, de manera que al menos en una zona de almacenamiento está previsto al menos un elemento de almacenamiento de calor latente con una funda y con un medio de almacenamiento 5 de calor dispuesto dentro de la funda, de manera que el medio de almacenamiento de calor comprende un material de cambio de fases, que presenta en un intervalo de temperaturas de funcionamiento una transición de fases y puede absorber y almacenar el calor desde un medio portador de calor y puede ceder el calor almacenado al medio portador de calor. El dispositivo de almacenamiento de calor presenta un sistema de conducción y válvulas de bloqueo o de regulación, a través de las cuales se pueden regular diferentes vías de circulación del medio portador de calor a través 10 del dispositivo de almacenamiento de calor y a través de las cuales se pueden utilizar las zonas de almacenamiento de forma separada y/o simultánea de tal modo que los procesos de almacenamiento de calor y los procesos de descarga de calor se pueden realizar de forma separada o simultánea y a diferentes temperaturas del medio portador de calor y/o del medio de almacenamiento de calor.

Las configuraciones y los desarrollos ventajosos y convenientes de la invención se deducen a partir de las 15 reivindicaciones dependientes.

El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con la invención posibilita una estructura modular y compatible de un sistema de almacenamiento de calor así como una modernización de sistemas de almacenamiento de calor existentes y una elevación de la acumulación de energía con la misma necesidad de espacio. Puesto que los elementos de almacenamiento de calor latente se pueden combinar entre sí, el acumulador de calor latente puede ser 20 reequipado o bien rearmado y ampliado posteriormente por medio de otros elementos de almacenamiento de calor latente.

En un desarrollo de la invención está previsto que al menos un orificio de paso esté configurado en el elemento de almacenamiento de calor latente en su dirección longitudinal y/o que la superficie envolvente del elemento de almacenamiento de calor latente presente secciones cóncavas en la sección transversal. 25

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1. Dispositivo de almacenamiento de calor con un depósito (8) impermeable al agua y aislado contra pérdidas de calor hacia el exterior, que está dividido en su altura por medio de al menos una chapa de separación o rejilla de separación (9), provistas con orificios, en zonas de almacenamiento (10, 11, 12), de manera que el depósito (8) presenta al menos una entrada y una salida, en el que al menos en una zona de almacenamiento (10, 11, 12) está 5 previsto al menos un elemento de almacenamiento de calor latente (1) con una funda (2) y con un medio de almacenamiento de calor dispuesto dentro de la funda (2), en el que el medio de almacenamiento de calor comprende un material de cambio de fases, que presenta en un intervalo de temperaturas de funcionamiento una transición de fases y puede absorber y almacenar el calor desde un medio portador de calor y puede ceder el calor almacenado al medio portador de calor, en el que dispositivo de almacenamiento de calor presenta un sistema de conducción (15) y 10 válvulas de bloqueo o de regulación (13, 14), a través de las cuales se pueden regular diferentes vías de circulación del medio portador de calor a través del dispositivo de almacenamiento de calor y a través de las cuales se pueden utilizar las zonas de almacenamiento (10, 11, 12) de forma separada y/o simultánea de tal modo que los procesos de almacenamiento de calor y los procesos de descarga de calor se pueden realizar de forma separada o simultánea y a diferentes temperaturas del medio portador de calor y/o del medio de almacenamiento de calor. 15

2. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos un orificio de paso (3) está configurado en el elemento de almacenamiento de calor latente (1) en su dirección longitudinal y/o la superficie envolvente del elemento de almacenamiento de calor latente (1) presenta secciones cóncavas (4) en la sección transversal.

3. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el elemento de 20 almacenamiento de calor latente (1) presenta un perfil de la sección transversal de forma poligonal y una forma prismática estirada alargada.

4. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el perfil de la sección transversal de forma poligonal es un hexágono y secciones cóncavas (4) correspondientes de la superficie envolvente de elementos de almacenamiento de calor latente (1) dispuestos adyacentes entre sí configuran orificios de paso (5) 25 correspondientes.

5. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4, en el que los elementos de almacenamiento de calor latente (1) de una zona de almacenamiento (10, 11, 12) están dispuestos en forma de panal de abejas y/o en capas adyacentes entre sí para rellenar el espacio.

6. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 5, en el que las 30 secciones (4) cóncavas en la sección transversal de la superficie envolvente del acumulador de valor latente (1) presentan un material elástico o un componente variable en la longitud, que posibilita una dilatación del elemento de almacenamiento de calor latente (1) en el caso de una modificación del volumen del material de cambio de fases condicionada por la temperatura.

7. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 6, en el que el 35 orificio de paso (3) presenta varias nervaduras radiales (6) dispuestas distribuidas de manera uniforme entre la delimitación del orificio de paso y la funda.

8. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 6, en el que el orificio de paso (3) presenta varios refuerzos (6) en forma de línea helicoidal dispuestos distribuidos de manera uniforme entre la delimitación del orificio de paso y la funda. 40

9. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la funda (2) del elemento de almacenamiento de calor latente (1) presenta un material hermético al fluido con una conductividad térmica alta, con preferencia un material como aluminio, cobre, acero o acero noble.

10. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la funda (2) del elemento de almacenamiento de calor latente (1) está formada de un plástico. 45

11. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de cambio de fases presenta acetato de sodio trihidrato, sulfato de sodio decahidrato, hidróxido de bario octahidrato y/o cloruro de magnesio hexahidrato.

12. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que en cada zona de almacenamiento (9, 10, 11) está dispuesto al menos un elemento de almacenamiento de calor latente (1) 50 con un punto de fusión diferente.

13. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que varias zonas de almacenamiento (10, 11, 12) están destinadas en cada caso para una condición predeterminada de cambio de fase y presentan elementos de almacenamiento de calor latente (1) diseñados de acuerdo con las condiciones de cambio de fases. 55

14. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos de almacenamiento de calor latente (1) de una zona de almacenamiento (10, 11, 12) respectiva presentan intervalos de temperaturas de funcionamiento que se solapan.

15. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que las zonas de almacenamiento (10, 11, 12) están previstas a diferentes alturas del depósito (8). 5

16. Disposición con un dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores y con un colector solar, en la que un conducto de circuito del colector solar (20) está acoplado con el dispositivo de almacenamiento de calor (7, 19) para la alimentación de energía térmica.

17. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, en el que al menos un intercambiador de calor (16) está dispuesto en el interior del depósito (8) y/o un intercambiador de calor (16) 10 está dispuesto fuera del depósito (8).

18. Dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15 y 17, en el que varias zonas de almacenamiento (10, 11, 12) se pueden utilizar en serie y/o en paralelo.