DE2657244A1

DE2657244A1 - Warmwasserreservoir

Info

Publication number: DE2657244A1
Application number: DE19762657244
Authority: DE
Inventors: Peter Heinrich Erwin Margen
Original assignee: Studsvik Energiteknik AB
Current assignee: Studsvik Energiteknik AB
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1977-07-07
Also published as: FI763600A; SE7514625L; SE400829B

Description

Die Erfindung betrifft ein Hexßwasserreservoxr mit mindestens einer Platte, die auf der Wasseroberfläche schwimmt, und zwar zur Verminderung von thermischen Verlusten zur Atmosphäre hin. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen extrem großen Heißwasserbehälter, z.B. von der Art, wie er bei einer Fernheizanlage verwendet wird, um die während 24 Stunden auftretenden Veränderungen auszugleichen oder sogar die über ein ganzes Jahr auftretenden Veränderungen beim Heißwasserverbrauch auszugleichen. Solch ein großes Reservoir kann in zweckmäßiger Weise aus einem Teil eines Sees bestehen, der unterteilt ist,

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wobei die Teilung oder der Abschnitt aus einer vertikalen Wand besteht, deren Oberkante von Pontons bzw. Schwimmkörpern getragen wird und die sich zu der gewünschten Tiefe in den See hinab erstreckt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die auf der Wasseroberfläche anfallende Sonnenstrahlung auszunutzen, um eine zusätzliche Erwärmung des warmen Wassers hervorzurufen. Dies erreicht man erfindungsgemäß dadurch, daß man eine Pumpe anordnet, um Wasser auf die Oberfläche der Platte zu pumpen, während die Sonne scheint, woraufhin das Wasser zurückläuft, während es durch die Sonnenstrahlung erwärmt wird, und über die Kante der Platte oder durch Öffnungen in der Platte zurück in das Reservoir bzw. den Tank oder Behälter fließt.

Das Wasser wird vorzugsweise nur während Sonnenscheins umgepumpt. Zu anderen Zeiten kann das Pumpen des Wassers zur Oberfläche der Platte zum Kühlen des so mitgepumpten Wassers führen.

Das umgepumpte Wasser wird vorzugsweise von einem Niveau abgenommen, welches sich dicht am Boden des Reservoirs "oder Behälters befindet. Dies ist besonders bei einem Behälter zweckmäßig, der zwei relativ homogene Schichten warmen Wassers unterschiedlicher Temperaturen enthält. Dies ist z.B. in einem Reservoir für eine Fernheizanlage der Fall. Die oberen wärmeren Schichten bestehen aus Beschickungswasser für die von der Heizanlage zu erwärmenden Gebäude. Die untere, kühlere Schicht besteht aus von dem Gebäude kommendem Rücklaufwasser. In diesem Fall ist es erwünscht, daß das Wasser, welches von der Sonnenstrahlung erwärmt werden soll, immer' aus der unteren, kühleren Schicht kommt. Die Leitung, durch welche das Wasser hochgepumpt wird,

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hat deshalb eine Öffnung, die sich nahe dem unteren Niveau der kühleren Schicht befindet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Im Folgenden wird auf eine besonders bevorzugte Ausführungsform mit einer Fernheizanlage mit einem Heißwasserreservoir gemäß der Erfindung Bezug genommen. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Heizanlage und der Reservoirs und

Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch ein Teil des Reservoirs oder Behälters.

Eine Fernheizanlage 21 ist in der Nähe des Ufers eines Sees angeordnet. In diesem wird ein Heißwasserreservoir mit einer vertikalen Wand 26 hervorgerufen, die von Pontons oder Schwimmkörpern 27 getragen wird, welche auf der Wasseroberfläche schwimmen. In diesem bevorzugten Falle erstreckt sich das Reservoir bis an das Ufer heran, welches Teil der Wand des Reservoirs bildet. Gewöhnlich ist es jedoch bevorzugt, daß das Reservoir in einem gewissen Abstand vom Ufer angeordnet ist und daß die ganze Wand des Reservoirs durch die Wand 26 gebildet wird. Die Wand 26 besteht vorzugsweise aus zwei Wänden, zwischen denen sich stehendes Wasser befindet, um das heiße Wasser von dem kalten Seewasser zu isolieren. Das Material der Wand oder der Wände ist vorzugsweise eine flache Bahn oder ein Gewebe, die bzw. das mit Kunststoff überzogen ist, um sie wasserdicht zu machen. An der unteren Kante 28 der Wand 26 sind vorzugsweise Gewichte angebracht, damit sie in einer im wesentlichen

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vertikalen Stellung schwimmt. Die untere Kante 28 der Wand bildet ein Niveau 4, welches die untere Grenze des Reservoirs darstellt. Unter dem Niveau 4 befindet sich eine Schicht 3 kalten Seewassers. Das Reservoir enthält zwei relativ homogene Warmwasserschichten, nämlich eine obere wärmere Schicht 1 und eine untere kühlere Schicht 2. Die Grenze 5 zwischen den zwei Schichten verändert sich je nach den Veränderungen im Verlaufe einer Zeit von 24 Stunden oder eines Jahres oder beider.

Wasser wird dem Reservoir durch die Leitungen 6 und 7 zugeführt und von diesem abgezogen. Die Öffnung des Rohres 6 ist nahe der Oberseite der Warmwasserschicht 1 angeordnet. Die Öffnung des Rohres 7 ist in der Nähe des Bodens der Schicht 2 des kühleren Wassers angeordnet. Die Rohre 6 und 7 sind über Rohre 23 mit der Fernheizanlage 21 verbunden. Diese Anlage kann eine Kernreaktoranlage oder eine Anlage sein, die Öl oder Kohle als Brennstoff verwendet. Die Anlage ist vorzugsweise ein Elektrizitätswerk. In dieser Art von Anlage sind die Turbinen Rückdruckturbinen, und die in den Kondensoren absorbierte Wärme wird zur Erwärmung des Wassers in dem Warmwasserreservoir gemäß der Erfindung benutzt. Andererseits kann die Fernheizanlage anstelle Elektrizität zu erzeugen nur Wärme durch den Brennstoff erzeugen. Die zu erwärmenden Gebäude 22 sind mit der Anlage 21 über Rohre 24 verbunden. Mittels Dreiwegeventile 25 kann die Anlage 21 mit dem Reservoir oder mit den Gebäuden 22 oder mit beiden in Verbindung gebracht werden.

Platten 10 fließen auf der Oberfläche des Reservoirs. Die Platten bestehen vorzugsweise aus geschäumtem Kunststoff mit geschlossenen Poren, so daß die Platten eine erhebliche Zeit lang

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auf dem Wasser schwimmen können, ohne daß sich die Poren mit Wasser füllen. Die dargestellten Platten haben quadratische Form. Andererseits können die Platten auch rechteckig oder sechseckig sein, so daß die Platten dicht aneinander gebracht werden können, ohne im wesentlichen die ganze Reservoiroberfläche zu bedecken. Benachbarte Platten sind durch Befestigungseinrichtungen 11 verbunden. Ein Loch 12, welches durch die Platte führt, steht mit einem Rohr oder einem Schlauch 13 in Verbindung, der vertikal in die Nachbarschaft der unteren Grenze 4 der kühleren Schicht ragt. Eine mit dem Rohr oder dem Schlauch verbundene Pumpe 14 kann Wasser zur oberen Oberfläche der Platte 10 hochpumpen. Diese Oberfläche ist so hergestellt, daß sie in wirksamer Weise Sonnenstrahlen absorbiert. Sie kann z.B. schwarz bestrichen sein. Das Wasser läuft über die Platte, wird direkt durch die Sonnenstrahlung und durch die erwärmte Oberflächenschicht auf der Platte erwärmt und fließt durch Öffnungen 15 in der Platte oder über die Kante der Platte nach unten zur Schicht 1. Um thermische Verluste infolge Verdampfung, Strahlung und Konvektion zu vermindern, ist mindestens eine von Haltern 17 getragene dünne Lage, dünne Platte oder ein blattartiges Material 16 in geringem Abstand über der Oberfläche der Platte angeordnet. Die dünnen Lagen 16 können aus dünnen Platten aus Glas oder Kunststoff bestehen. An den Kanten der transparenten Teile 16 sind Rinnen 29 zur Aufnahme von Regenwasser vorgesehen, welches durch Abflußrohre 30 nach unten zur Schicht 3 kalten Seewassers fließt. Auf diese Weise wird verhindert, daß kaltes Regenwasser sich mit dem warmen Wasser im Behälter vermischt.

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Der Wasserstrom in dem Reservoir ist in Fig. 2 mittels Pfeilen dargestellt. Die weißen Pfeile zeigen den Strom während des Winters, die schwarzen Pfeile während des Sommers an. Während des Winters wird Warmwasser von der Schicht 1 durch das Rohr 6 abgezogen und zum Erwärmen der Gebäude 22 zu diesen transportiert. Das Rücklaufwasser von den Gebäuden tritt in die Schicht durch das Rohr 7 ein. Die Grenze 5 zwischen den zwei Schichten bewegt sich nach oben. Während des Sommers wird kühleres Wasser von der Schicht 2 durch das Rohr 7 abgezogen und zur Anlage 21 transportiert, wo es erwärmt wird. Es tritt durch das Rohr 6 in die Schicht 1 ein. Die Grenze 5 bewegt sich nach unten.

Bei einem speziellen Beispiel hatte das kalte Seewasser in der Schicht 3 eine Temperatur von etwa 8° C. Das Wasser in der Schicht 2 hatte eine Temperatur von etwa 25° C. Das Wasser in der Schicht 1 hatte eine Temperatur von etwa 60° C.

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Claims

Patentansprüche

.1.'Warmwasserreservoir mit mindestens einer auf der Wasseroberfläche schwimmenden Platte zur Verminderung von Wärmeverlusten zur Atmosphäre hin, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (14) zum Hochpumpen von Wasser zur oberen Oberfläche der Platte (10) während Zeiten des Sonnenscheines angeordnet ist, derart, daß danach das Wasser zurückläuft, während es durch Sonnenstrahlung erwärmt wird, und über die Kante der Platte (10) und durch öffnungen (15) in derselben zurück in das Reservoir fließt.
2. Warmwasserreservoir nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (10) mit einer Strahlung absorbierenden Oberfläche versehen ist.
3. Warmwasserreservoir nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß es zwei Warmwasserschichten mit unterschiedlichen Temperaturen enthält, nämlich eine obere wärmere Schicht (1) und eine untere kühlere Schicht (2) und daß ein Rohr (13) mit der Pumpe (14) derart in Verbindung steht, daß Wasser von einem Niveau dicht neben dem Boden (4) der unteren kühleren Schicht (2) gesammelt wird.
4. Warmwasserreservoir nach einem der Ansprüche 1 bis 3, insbesondere zur Verwendung bei einer Fernheizanlage und mit zu erwärmenden Gebäuden mittels in dieser Anlage erwärmten Wassers, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmwasserreservoir zum Ausgleich von Schwankungen des Warmwasserverbrauches einen ausgewählten Bereich eines Sees aufweist, dieser Bereich von einer Wand (26) eingeschlossen ist, die in einer im wesentlichen vertikalen Position schwimmt und von Pontons bzw. Schwimmkörpern (27) ge-

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tragen ist, die auf der Wasseroberfläche schwimmen, daß zwei Warmwasserschichten in dem Reservoir durch die Wand (26) gebildet sind, nämlich eine obere Schicht (1) wärmeren Wassers als Beschxckungswasser für die Gebäude (22) und eine untere Schicht (2) kühleren Wassers zur Aufnahme des Rücklaufwassers von den Gebäuden (22), daß die Platten (10) auf der Oberfläche des Reservoirs zur Verminderung thermischer Verluste zur Atmosphäre hin schwimmen, eine Pumpeinrichtung (13, 14) zum Pumpen des Wassers von der unteren Schicht (2) kühleren Wassers zur Oberseite der Platten (10) vorgesehen ist, welche durch die Sonnenstrahlung zu erwärmen ist, die auf die Platten (10) auftrifft, und daß Öffnungen für das somit durch die Sonnenstrahlung erwärmte Wasser zum Hinabfließen in die obere Schicht (1) wärmeren Wassers vorgesehen sind.

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