DE121C - Process for cooling and preheating the air with the help of geothermal energy - Google Patents

Process for cooling and preheating the air with the help of geothermal energy

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Description

1877.1877.

Klasse 27.Class 27.

FISCHER & STIEHL in ESSEN a. d. Ruhr. Verfahren zur Kühlung und Vorwärmung der Luft mit Hülfe der Erdwärme.FISCHER & STIEHL in ESSEN ad Ruhr. Process for cooling and preheating the air with the help of geothermal energy.

Patentirt im Deutschen Reiche vom ii. August 1877 ab.Patented in the German Empire from ii. August 1877.

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.The soil temperature at a depth of 2 to 3 m below the surface in our areas is approx. 8 to 9 ° in winter, and 12 to. 13 0 C. in summer; the minimum of the temperature falls in the month of March, the maximum in the month of 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.To investigate whether this floor temperature is used for the purpose of cooling buildings in the Summer is to be made usable, the inventors on June 20th d. J. a string of clay tubing 0.08 m clear width and 20 m length 2.2 m below the surface of the earth. The one The mouth of the same was in the bureau on the ground floor, the other end the pipe had been associated with a chimney.

In der im Bureau befindlichen Emgangsmündung des Rohres wurde ein Anemometer aufgestellt und vor der Mündung ein Thermometer angebrächt.An anemometer was set up in the mouth of the pipe in the office and a thermometer in front of the muzzle.

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.A second thermometer was in the other end of the clay pipe where it rose from the ground comes out again, with its ball set into it, so that this thermometer the Temperature of the air moving through the clay pipe.

Infolge der saugenden Wirkung des Schornsteins geht ein constanter Luftstrom durch das Thonrohr.As a result of the suction effect of the chimney, a constant flow of air goes through it Clay pipe.

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. The first attempt was made on June 22nd. By heating the chimney by means of a special fire in the basement, the speed of the air in the clay pipe was increased to an average of 100 m p. Minute brought. During a ten-hour experiment was the temperature of the inflowing air in the Thonrohr minimum 23Y 2 0 C, at the maximum 24Y 2 0 C. The temperature of the outflowing air in the tube was constant 16 '/ 2 0 C. It was during the duration of the experiment in A total of 372 cbm of air passed through the pipe.

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.Another experiment was made the following day. Since the Temperatnr the atmosphere aufsen only 22 0 C. amount, the Bureau room was heavily artificially heated. During a 14% hour experiment the temperature at the Einströmungsmündung of Thonrohres in minimum 22 1 / ° C, at the maximum 34 ° C. The temperature of the cooled air in the minimum 15,7s 0 C., at a 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.The speed of the air in the pipe was an average of 110 m per minute, and the The amount of air passed through during the test was 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.A 12-hour test on June 25, at an average air speed of 95 m and an inflow temperature of 21 to 21 and 2 ° C., resulted in a temperature of the cooled air of 14.8 to 15 ° C. The quantity of air passed through was 368 cbm. An experiment on June 26 gave the same result.

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.From then on the system remained in uninterrupted operation until August 6th, but without any particular one Chimney heating. The speed of the air in the pipe was average 30 m per minute, the temperature of the incoming air at least 17 ° C, maximum 23 ° C., the temperature of the cooled air 13.5 to 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.As noted above, the air was taken from the bureau, but its temperature was not kept pace with the fluctuations in the outer atmosphere. The temperature of the During the specified period, the atmosphere was a minimum of 13 ° C and a maximum of 30 ° C.

Am 7. August wurde wieder ein Versuch mit angeheiztem Schornstein gemacht.On August 7th, another experiment was made with a heated chimney.

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.The speed of the air in the pipe was an average of 95 m per minute. The amount of air passed through within 10 hours was 350 cbm. The temperature of the incoming air was a minimum of 21 '/. 2 ° C, at a maximum 25% a G., the temperature of the cooled air 14.8 ° C. at the minimum and 15.9 ° C. at the maximum. The temperature of the outer atmosphere during the duration of this experiment fluctuated between 24 0 C. and 28 0 C.

Am Schlüsse dieses Versuches waren vom 22. Juni an 12100 cbm Luft durch das Rohr gekühlt worden.At the end of this experiment were from June 22nd with 12,100 cbm of air through the pipe been cooled.

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 cbmThe efficiency of the same has meanwhile seen not yet diminished, as from a comparison between the August 7th experiment and those of June 22, 23 and 25. Through the cited experiments is found that the 1 square meter pipe surface at each external summer temperature per hour 10 cbm

Claims (1)

Luft auf 15 bis 17° C mit Sicheiheit abzu kühlen im Stande istAir to 15 to 17 ° C with certainty is able to cool JHiei durch lajfet sich die Grofse einer Kühlung» Anlage fm jeden, einzeln^ Fall ,berechnenJHiei through the size of a cooling allows itself " Calculate annex for each individual case Es sei ζ B an ■^ersammiimgs - Local fur 600 Peisonen, welches mit 100 Gasflammen er-Jleuchtet__istjZU kühlenLet ζ B an ■ ^ ersammiimgs - Local fur 600 peons, which lit up with 100 gas flames__istjZU cool "Jede Pasön™prö3ücnF^urch Ausathmung und Waimeleitung stundlich 100 Caloiien, also zusammen 60000 Cälorien pro Stunde."Each pasön ™ test by exhalation and Waimeleitung 100 calories an hour, so together 60,000 calories per hour. 100 Flämmen erzeugen bei der Verbrennung des Gases etwa 140000 Cälorien pro Stunde.100 flames produce when burned of the gas about 140,000 calories per hour. 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.The surrounding walls and windows of the local like from the outside about 18,000 calories transmit. In total, the room to be cooled would be 60,000 -J- 140,000 -j- 18000 = 218000 calories flow in per hour, which are to be absorbed by the cooled air. 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.Assuming would be introduced That the ventilation air at 17 0 C. and abstreiche 30 ° C., which is possible because of the greater portion of the heat-production is done by the gas flames only at a considerable height, where those present are not affected by it, so i'cbm or 1.2 kg of ventilation air takes in 1.2 χ 0.267 (30 = 17) - 4.16 calories. Es müssen demnach = 52400 cbmIt must therefore = 52,400 cbm - 4,16- 4.16 Luft stündlich zugeführt werden. Da 1 qm Thonrohroberfläche 10 cbm Luft pro Minute kühlen kann, so würden zu dieser Luftkühlungs-AnlageAir to be supplied every hour. There is 1 square meter of clay pipe surface 10 cbm of air per minute can cool, so would this air cooling system , 5240 qm Thonrohroberfläche anzuordnen sein., 5240 square meters of clay pipe surface to be arranged. 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.If the same local were only used during the day, i.e. without gas lighting, only 78,000 calories to be kept cool. In this case, the temperature of the air being skimmed off should be can only be accepted at 25 ° C. Es werden demnach von 1 cbm Ventilationsluft 1,2 X 0,267 (25 = 17) = 2,56 Calojien aufgenommen. Demnach müfsten— = 34000 cbmThere are therefore 1 cbm of ventilation air 1.2 X 0.267 (25 = 17) = 2.56 calojien added. According to this, you have to - = 34,000 cubic meters 2,562.56 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, wozuAir are introduced every hour, for the cooling of which 3400 square meters of clay pipe surface would be required. If one wanted to effect the cooling by means of ice, then about 30,000 cbm of fresh air would have to be introduced every hour with gas light to achieve sufficient purity of the air, and without gas lighting about 18,000 cbm of fresh air would have to be introduced every hour. These air quantities would be to cool in the first case on -j- 8 ° C in the second case at 12 0 C., to achieve the same effect with respect to the cooling, as previously thought. At an external temperature of 25 ° C. these air quantities would be 163000 resp. 78,000 calories must be withdrawn, why 163000 · . . 78000 „, ,163000 ·. . 78000 ",, — /—1800 kg resp. — =860 kg- / -1800 kg resp. - = 860 kg 90 ' . . ° 9090 '. . ° 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.Ice per hour are necessary, since the output of ι kg of ice can be assumed to be 90 calories. This shows the enormous costs involved in cooling using ice must, compared to cooling by means of the ground temperature. .Die in der beschriebenen Weise im Sommer zur Kühlung der Ventilationsluft dienende Anlage kann ebenfalls benutzt werden, um die Luft im Winter vorzuwärmen. ■ ..The in the manner described in the summer The system used to cool the ventilation air can also be used to circulate the air in the Preheat winter. ■. 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.Attempts in this direction have not yet been made. However, according to the cooling tests mentioned, it can be assumed with certainty that ι square meters of clay pipe surface will deliver 10 cbm of air per hour from 0 ° to -50 ° C. at all winter temperatures that occur. In this way, a significant saving in coal can be achieved with winter heating. 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.With daily use of the heating and ventilation system in question, this savings amounts to as far as this can now be assessed, approx. 7 ρ Ct. the additional costs for the cooling device; thus covers interest and amortization for them, so that the summer air cooling would be free of charge. 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.This method of cooling or preheating with the aid of the soil temperature can can also be used with other gaseous or liquid bodies; of course the detail construction can be changed according to the purpose, which is irrelevant. 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.It must still be emphasized that the method is based on the premise that it is not too deep under the pipe system the groundwater is, otherwise the soil would not be able to the required amount of heat to be continuously absorbed or submit. 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.A groundwater current, even if it flows slowly, is capable of damaging the pipes surrounding soil despite the significant heat supply, respectively. Heat extraction on one To maintain a constant temperature which is close to the normal floor temperature. 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.Patent claim: The process, gaseous or .liquid bodies by means of conduction through a pipe or Bring the sewer system to a temperature ■ which comes close to the floor temperature. Hierzu 1: Blatt Zeichnungen.For this 1: sheet of drawings.
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