DE121C

DE121C - Verfahren zur Kühlung und Vorwärmung der Luft mit Hülfe der Erdwärme

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Publication number: DE121C
Application number: DE121DA
Authority: DE
Original assignee: Fischer & Stiehl
Current assignee: Fischer & Stiehl
Priority date: 1877-08-10
Filing date: 1877-08-10
Anticipated expiration: 1897-08-11

Description

1877.

Klasse 27.

FISCHER & STIEHL in ESSEN a. d. Ruhr. Verfahren zur Kühlung und Vorwärmung der Luft mit Hülfe der Erdwärme.

Patentirt im Deutschen Reiche vom ii. August 1877 ab.

Die Bodentemperatur in einer Tiefe von 2 bis 3 m unter der Oberfläche beträgt in unseren Gegenden ca. 8 bis 9 ° im Winter, und 12 bis . 13⁰C. im Sommer; und zwar fällt das Minimum der Temperatur in den Monat März, das Maximnm in den Monat September.

Um zu untersuchen, ob diese Bodentemperatur zum Zwecke der Kühlung von Gebäuden im Sommer nutzbar zu machen sei, haben die Erfinder am 20. Juni d. J. einen Thonrohrstrang von 0,08 m lichter Weite und 20 m Länge 2,2 m tief unter die Erdoberfläche gelegt. Die eine Mündung desselben befand sich in dem im Parterre gelegenen Bureau, das andere Ende des Rohres war mit einem Schornstein in Verbindung gebracht worden.

In der im Bureau befindlichen Emgangsmündung des Rohres wurde ein Anemometer aufgestellt und vor der Mündung ein Thermometer angebrächt.

Ein zweites Thermometer war im anderen Ende des Thonrohres, wo es aus dem Erdboden wieder heraustritt, mit seiner Kugel in dasselbe eingelassen, so dafs dieses Thermometer die Temperatur der durch das Thonrohr bewegten Luft angiebt.

Infolge der saugenden Wirkung des Schornsteins geht ein constanter Luftstrom durch das Thonrohr.

Am 22. Juni wurde der erste Versuch ge-, macht. Durch Anwärmung des Schornsteines mittels eines besonderen Feuers im Souterain wurde die Geschwindigkeit der Luft im Thonrohr auf durchschnittlich 100 m p. Minute gebracht. Während eines zehnstündigen Versuches betrug die Temperatur der ins Thonrohr einströmenden Luft im Minimum 23Y₂ ⁰ C, im Maximum 24Y₂ ⁰ C. Die Temperatur der abströmenden Luft im Rohr betrug constant 16 '/₂ ⁰C. Es wurden während der Dauer des Versuches im Ganzen 372 cbm Luft durch das Rohr geführt.

Am folgenden Tage wurde ein weiterer Versuch angestellt. Da die Temperatnr der Atmosphäre aufsen nur 22⁰C. betrag, so wurde der Bureau-Raum künstlich stark erwärmt. Während eines 14 % stündigen Versuches betrug die Temperatur an der Einströmungsmündung des Thonrohres im Minimum 22¹/, ° C, im Maximum 34° C. Die Temperatur der gekühlten Luft im Minimum 15,7s⁰ C., im Maximum 16,8° C.

Die Geschwindigkeit der Luft im Rohr war durchschnittlich 110 m pro Minute, und die während der Dauer des Versuches durchgeleitete Luftmenge betrug 565 cbm.

Ein 12stündiger Versuch am 25. Juni ergab bei einer mittleren Geschwindigkeit der Luft von 95 m und einer Einströmungs-Temperatur von 21 bis 21 y₂ ° C, eine Temperatur der gekühlten Luft von 14,8 bis 15° C. Das durchgeleitete Luftquantum betrug 368 cbm. Dasselbe Resultat ergab ein Versuch am 26. Juni.

Seitdem blieb das System bis zum 6. August ununterbrochen in Thätigkeit, jedoch ohne besondere Beheizung des Schornsteins. Die Geschwindigkeit der Luft im Rohr betrug durchschnittlich 30 m pro Minute, die Temperatur der einströmenden Luft im Minimum 17 ° C, im Maximum 23 ° C., die Temperatur der gekühlten Luft 13,5 bis 15,5° C.

Wie oben bemerkt, wurde die Luft aus dem Bureau entnommen, dessen Temperatur nicht mit den Schwankungen der äufseren Atmosphäre gleichen Schritt hielt. Die Temperatur der Atmosphäre betrug im angegebenen Zeitraum im Minimum 13 ° C, im Maximum 30° C.

Am 7. August wurde wieder ein Versuch mit angeheiztem Schornstein gemacht.

Die Geschwindigkeit der Luft im Rohr war durchschnittlich 95 m pro Minute. Das innerhalb 10 Stunden durchgeleitete Luftquantum betrug 350 cbm. Die Temperatur der einströmenden Luft betrug im Minimum 21 '/.₂ ° C, im Maximum 25 %^a G., die Temperatur der gekühlten Luft 14,8° C. im Minimum und 15,9° C. im Maximum. Die Temperatur der äufseren Atmosphäre während der Dauer dieses Versuches schwankte zwischen 24⁰ C. und 28⁰ C.

Am Schlüsse dieses Versuches waren vom 22. Juni an 12100 cbm Luft durch das Rohr gekühlt worden.

Die Leistungsfähigkeit desselben hat sieh inzwischen noch nicht vermindert, wie aus einem Vergleich zwischen dem Versuch vom 7. August und denjenigen vom 22., 23. und 25. Juni hervorgeht. Durch die angeführten Versuche ist festgestellt, das 1 qm Rohroberfläche bej jeder äufseren Sommertemperatur pro Stunde 10 cbm

Claims

Luft auf 15 bis 17° C mit Sicheiheit abzu kühlen im Stande ist

JHiei durch lajfet sich die Grofse einer Kühlung» Anlage fm jeden, einzeln^ Fall ,berechnen

Es sei ζ B an ■^ersammiimgs - Local fur 600 Peisonen, welches mit 100 Gasflammen er-Jleuchtet__istjZU kühlen

"Jede Pasön™prö3ücnF^urch Ausathmung und Waimeleitung stundlich 100 Caloiien, also zusammen 60000 Cälorien pro Stunde.

100 Flämmen erzeugen bei der Verbrennung des Gases etwa 140000 Cälorien pro Stunde.

Die Umfassungswände und Fenster des Locals mögen von aufsen her etwa 18000 Cälorien transmittiren. Im Ganzen würden dem zu kühlenden Räume also 60000 -J- 140000 -j- 18000 = 218000 Cälorien stündlich zufliefsen, welche von der gekühlten Luft aufzunehmen sind.

Nimmt man an, dafs die Ventilationsluft mit 17⁰C. eingeführt werde und mit 30° C. abstreiche, was zulässig ist, weil der gröfste Theil der Wärmeproduction durch die Gasflammen erst in beträchtlicher Höhe geschieht, wo die Anwesenden nicht mehr davon berührt werden, so nimmt i'cbm oder 1,2 kg Ventilationsluft 1,2 χ 0,267 (30 = 17) — 4,16 Cälorien auf.

Es müssen demnach = 52400 cbm

- 4,16

Luft stündlich zugeführt werden. Da 1 qm Thonrohroberfläche 10 cbm Luft pro Minute kühlen kann, so würden zu dieser Luftkühlungs-Anlage

, 5240 qm Thonrohroberfläche anzuordnen sein.

Würde dasselbe Local nur am Tage, also ohne Gasbeleuchtung, benutzt, so würden nur 78000' Cälorien zu kühlen sein. Die Temperatur der abstreichenden Luft dürfte in diesem Falle nur auf 25 ° C. angenommen werden.

Es werden demnach von 1 cbm Ventilationsluft 1,2 X 0,267 (25 = 17) = 2,56 Calojien aufgenommen. Demnach müfsten— = 34000 cbm

2,56

Luft stündlich eingeführt werden, zu deren Kühlung 3400 qm Thonrohr-Oberfläche erforderlich wären. Wollte man die Kühlung mittels Eis bewirken, so würden bei Gaslicht zur Erzielung einer genügenden Reinheit der Luft etwa 30000 cbm, und ohne Gasbeleuchtung etwa 18000 cbm frische Luft stündlich einzuführen sein. Diese Luftmengen würden im ersten Falle auf -j- 8° C, im zweiten Falle auf 12⁰C. zu kühlen sein, um den gleichen Effect bezüglich der Abkühlung zu erzielen, wie vorher angenommen. Bei einer äufseren Temperatur von 25° C. würde diesen .Luftmengen 163000 resp. 78000 Cälorien zu entziehen sein, wozu

163000 · . . 78000 „, ,

— /—1800 kg resp. — =860 kg

90 ' . . ° 90

Eis pro Stunde erforderlich sind, da die Leistung von ι kg Eis zu 90 Cälorien anzunehmen ist. Daraus geht hervor, welche enorme Kosten für eine Kühlung mittels Eis aufgewandt werden müfsten, gegenüber einer Kühlung vermittels der Erdbodentemperatur.

.Die in der beschriebenen Weise im Sommer zur Kühlung der Ventilationsluft dienende Anlage kann ebenfalls benutzt werden, um die Luft im Winter vorzuwärmen. ■ .

Versuche sind in dieser Richtung bisher nicht gemacht worden. Es ist jedoch nach den angeführten Kühlversuchen mit Sicherheit anzunehmen, dafs ι qm Thonrohroberfläche bei allen vorkommenden Winter-Temperaturen pro Stunde 10 cbm Luft von o° bis -f- 5⁰ C. liefern wird. Hierdurch kann bei der Winterheizung eine wesentliche Kohlenersparnifs erzielt werden.

Bei täglichem Gebrauch der betreffenden Heiz- und Ventilations-Anlage beträgt diese Ersparnifs, soweit sich dies jetzt beurtheilen läfst, circa 7 ρ Ct. der Mehrkosten für die Kühlvorrichtung; deckt also Zinsen und Amortisation für dieselben, so dafs die sommerliche Luftkühlung kostenfrei wäre.

Dieses Verfahren der Kühlung oder Vorwärmung mit Hülfe der Erdbodentemperatur kann auch bei anderen gasförmigen oder flüssigen Körpern angewandt werden; natürlich müfste die Detailconstruction dem Zweck entsprechend umgeändert werden, was nebensächlich ist.

Es miifs noch hervorgehoben werden, dafs das Verfahren auf der Voraussetzung basirt, dafs in nicht zu grofser Tiefe unter dem Rohrsystem das Grundwasser sich befinde, da anderenfalls das Erdreich nicht im Stande sein würde, die erforderlichen Wärmemengen dauernd aufzunehmen resp. abzugeben.

Ein, wenn auch nur langsam fliefsender Grundwasserstrom ist jedoch im Stande, das die Rohre umgebende Erdreich trotz der bedeutenden Wärmezufuhr resp. Wärme-Entnahme auf einer Temperatur dauernd zu erhalten, welche der normalen Bodentemperatur nahe kommt.

Patent-Anspruch: Das Verfahren, gasförmige oder .flüssige Körper vermittels Durchleitung durch ein unterirdisch angelegtes Rohr- oder Kanalsystem auf eine Temperatur ■ zu bringen, welche der Bodentemperatur nahe kommt.

Hierzu 1: Blatt Zeichnungen.