Optimierung der Beladung von Eisspeichern

Eisspeicher werden als thermische Energiespeicher eingesetzt, um die Verfügbarkeit und Sicherheit der Kälte- bzw. Wärmebereitstellung zu erhöhen.

Optimierung der Beladung von Eisspeichern

Eisspeicher finden beispielsweise in Kombination mit einer Kälteanlage zur Klimatisierung oder in Kombination mit einer Wärmepumpe zur Beheizung von Gebäuden Einsatz. Sie werden als thermische Energiespeicher eingesetzt, um die Verfügbarkeit und Sicherheit der Kälte-/ bzw. Wärmebereitstellung zu erhöhen.

Bei der Beladung eines Eisspeichers bildet sich Eis auf der Oberfläche des Wärmeübertragers, sobald lokal die Nukleationstemperatur erreicht ist. Durch die wachsende Eisschichtdicke steigt deren Wärmeleitwiderstand an und die Beladungsleistung nimmt ab. Es müssen große Wärmeübertrager verbaut werden, um den kompletten Eisspeicher mit einer gewünschten Mindestbeladungsleistung gefrieren zu können.

Mit einer geeigneten Oberflächenmodifizierung des Wärmeübertragers soll die Eisbildung beeinflusst, und damit der Beladungsvorgang und die Konstruktion des Eisspeichers optimiert werden.

Beschreibung und Prozessschema der aktuellen Anlage

Prinzipskizze Eisspeicher_vereinfacht
In einem Versuchsstand kann das Vereisungsverhalten verschiedener Wärmeübertrager mit unter­schiedlicher Oberflächenbeschaffenheit während der Beladung des Eisspeichers, d.h. dem Entzug von Wärme, untersucht werden. Der Modell-Eisspeicher ist ein wassergefüllter, ge­dämmter Behälter, in den verschiedene Wärmeübertragerrohre eingebracht werden können. Im Wärmeübertrager zirkuliert Ethanol, das über einen Thermostat temperiert wird. Über kalibrierte Thermoelemente werden die Wassertemperaturen im Eisspeicher und die Ethanol­temperatur gemessen. Mit einem Coriolis-Massedurchflussmessgerät wird die Dichte und der Massen­strom des Ethanols bestimmt. Die Eisbildung wird zusätzlich optisch über eine Kamera erfasst.