Zeolithspeicher in der thermischen Solartechnik

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: 41758

Schlüsselwörter (Deutsch)

TP0072;F - Solarwärme u. Wärmespeicherung

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Zeolithspeicher in der thermischen Solartechnik

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Die geschlossene Sorptionsspeicheranlage soll leistungsfähiger gemacht werden. Dazu ist das Sorptionsmodul neu zu gestalten. Die laufenden Studien befassen sich mit dem Design dieses Moduls. Bei der Dimensionierung des Wärmetauschers im Sorptionsmodul ist die Druck- und Temperatur-Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit und des Wärmeübergangs zu berücksichtigen. Dies führte zu einem Spiralfinen-Wärmetauscher mit entsprechender Oberflächenbehandlung und einer Fläche von 1.8 m2. Durch Messungen der Stoffübergangszone an den Stoffpaaren Aktivkohle und Alkohol und an weiteren Paarungen wie Silicagel und Wasser kann die Geometrie des Wärmetauschers festgelegt werden. Ein erster nationaler und internationaler Informationsaustausch hat im Rahmen eines Treffens zum IEA Tasks 32 stattgefunden. Die Arbeiten zur Anwendung von Sorptionsmaterialien in der thermischen Solartechnik werden weiter verfolgt.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Hochschule für Technik HSR

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Gantenbein,Paul
Brunold,Stefan
Frei,Ueli

Zugehörige Dokumente

• Sorptionsspeicher, Phase 1: Aufbau einer Laboranlage - Jahresbericht 2000 [PDF] 192 kB
• Sorptionsspeicher, Aufbau und Inbetriebnahme der Laboranlage - Jahresbericht 2001 [PDF] 1'818 kB
• Sorptionsspeicher, Aufbau und Inbetriebnahme der Laboranlage - Jahresbericht 2002 [PDF] 202 kB
• Sorptionsspeicher, Sorptionsmaterialien, Studie Wärme- & Stoffaustausch - Jahresbericht 2003 [PDF] 1'126 kB

Schlussbericht (Deutsch)

Eine geschlossene Sorptionsspeicheranlage wurde aufgebaut. Die zentralen Apparate sind das Sorptionsmodul und die Wasservorlage, welche über eine Rohrleitung mit eingebautem Kugelhahn miteinander verbunden sind. In beiden Behältern ist ein Wärmetauscher eingebaut. Dem Sorptionsmodul können 35 l Sorptionsmaterial und der Wasservorlage 24 l entsalztes Wasser eingefüllt werden.Der externe Glykol Kreislauf für das Sorptionsmodul besteht aus einer elektrischen Heizung für die Wärmezufuhr und einem Lamellen Wärmetauscher zur Wärmeabfuhr. Der Wasservorlage wird aus einem Thermostatbad über einen Wärmetauscher Energie zu- oder abgeführt.Bei der Dimensionierung der Wärmetauscher sind die Druck- und Temperaturabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit und des Wärmeübergangs zu berücksichtigen. Dies führt im Fall des Sorptionsmoduls zu einem Spiralfinen Wärmetauscher mit entsprechender Oberflächenbehandlung und einer Fläche von 1.8 m2. Der Wasservorlage wurden zwei Spiralschlauch Wärmetauscher, zur Verdampfung und zur Kondensation des Sorbates, mit je einer Fläche von 0.9 m2 eingebaut.Für die Messungen wurde das Sorptionsmaterial Silicagel 720 eingesetzt und eine Lade- / Ausheiztemperatur von 120 _C gewählt. Die Temperatur Erhöhung im ersten externen Kreislauf, in Abhängigkeit von der Wassertemperatur in der Vorlage, liegt bei maximal 42 _C, bei 25 _C in der Wasservorlage. Wird die Systemgrenze nur um das Sorptionsmodul gelegt, dann beträgt die aus dieser Messung bestimmte Energiedichte 106 kWh/m3. Legt man aber richtigerweise die Grenze auch um die Wasservorlage, dann wird die Energiedichte auf einen Wert von knapp 20 kWh/m3 reduziert, weil die Verdampfungsenthalpie vorher über die Wasservorlage zugeführt werden muss. Die Sättigung des Silicagels liegt bei den gewählten Temperaturen maximal bei rund 20 Gew.%.Die in der Literatur angegebenen Energiedichten mit 140 bis 150 kWh/m3 sind bezogen auf das Sorptionsmodul alleine richtig. Bei einem realen System ist die Systemgrenze aber weiter zu fassen, so dass die Wasservorlage dazu gehört. D. h. immer, wenn Wärme aus dem Speicher entzogen werden soll, dann muss der Wasservorlage die Verdampfungsenthalpie des Wassers zugeführt werden. Dies bedeutet, das System hat eine Kühlleistung entsprechend der Saugleistung des Sorptionsmaterials für Wasserdampf. Die Anwendung des Systems zur Kühlung im Sommer kann daher interessant sein. Dies bedeutet, dass an Hand der Stoffdaten von Sorbat und Sorbent über deren Einsatz zur Heizung und/oder zur Kühlung entschieden werden muss.Eine nationale und internationale Zusammenarbeit wird im Rahmen eines IEA Tasks 32 ?Storage concepts for solar buildings? im Bereich Solar Heating & Cooling aufgenommen.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
SPF Institut für Solartechnik

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Frei,Ueli
Gantenbein,Paul
Brunold,Stefan

Zugehörige Dokumente

• Sorptionsspeicher | Aufbau und Inbetriebnahme der Laboranlage - Schlussbericht 2003 [PDF] 1'486 kB