Experimentelle Untersuchung des Ladezustands von Latentwärmespeichern

Abstract

Latentwärmespeicher werden bei konstanter Temperatur durch einen Phasenwechsel betrieben und besitzen eine hohe Energiedichte. Zur effizienten Nutzung eines Latentwärmespeichers ist eine genaue Regelung des Be- und Entladens der Latentwärmespeichern essenziell. Jedoch ist der Ladezustand eines Latentwärmespeichers aufgrund der konstanten Temperatur während eines Phasenwechsels schwierig bestimmbar. Bis heute existieren für Latentwärmespeicher kein zuverlässiges Messverfahren zur Ladezustandsbestimmung. Das Hauptergebnis dieser Arbeit ist der Beweis der Durchführbarkeit einer Ladezustandsbestimmung für Rippenrohrlatentwärmespeicher mittels Druckmessung durch Messungen des Druckanstiegs mit einem Drucksensor bzw. mit einem U-Rohrmanometer beim Aufladen eines Phasenwechselmaterials. Bei dem Messverfahren mit Drucksensor steigt der Druck im latenten Bereich um 300 mbar und bei der Methode mit dem U-Rohrmanometer steigt der Druck um 190 mbar. Die in dieser Arbeit hergeleiteten druckabhängigen volumen,-massen- und enthalpiebasierten Ladezustände steigen bei dem Messverfahren mit Drucksensor von 0% bis 107% und bei Verwendung des U-Rohrmanometers von 0% bis 80%. Diese Ergebnisse zeigen, dass mit beiden Messverfahren der Ladezustand bestimmt werden kann. Außerdem ist der Druckanstieg im Behälter bei der Messung mit U-Rohrmanometer geringer als mit Drucksensor, weshalb der Speicherbehälter nicht nach DGRL ausgelegt werden oder überdimensioniert werden muss. Insgesamt schafft diese Arbeit eine Grundlage zur Entwicklung eines einfachen und anwendbare Messverfahrens zur Bestimmung des Ladezustands eines Rippenrohrlatentwärmespeichers. Die in dieser Arbeit untersuchten Messverfahren zur Ladezustandsbestimmung funktionieren grundsätzlich, sollten aber mit einer Sensitivitätsanalyse und weiteren Versuchsreihen zum besseren Verständnis der physikalischen Vorgänge verbessert und verifiziert werden.