DE2801791A1 - Heat storage pipeline with liq. storage medium - has helically wound pipelines enveloping each other for uniform heat circulation - Google Patents

Heat storage pipeline with liq. storage medium - has helically wound pipelines enveloping each other for uniform heat circulation

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DE2801791A1 DE19782801791 DE2801791A DE2801791A1 DE 2801791 A1 DE2801791 A1 DE 2801791A1 DE 19782801791 DE19782801791 DE 19782801791 DE 2801791 A DE2801791 A DE 2801791A DE 2801791 A1 DE2801791 A1 DE 2801791A1
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Abstract

The low loss storage system for thermal energy ensures also low loss drawing of this stored energy. A liquid storage medium circulates between the energy source heat storage and heat drawing point. Heat absorption and emission is uniform over the whole circumference of the individual pipelines. The pipelines are wound so that they form shell like assemblies around each other. The individual pipe systems are connected to each other within functional units. These pipelines are wound in such a helical pattern with such a pitch that one half of the pipeline in one direction is wound over the circumference of a second pipeline system. The other half is wound in opposite direction pref. in the pipeline interstitial spaces.

Description

Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 27 00 822.6) betrifft ein Verfahren zur verlustarmen Speicherung in einem Wärmespeicher und zur verlustarmen Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie aus diesem Wärmespeicher unter Verwendung eines als Wärmeträger geeigneten Strömungsmediums, vorzugsweise von Flüssigkeiten, die zur Speicherung der Wärmeenergie im Umlaufbetrieb die Energiequelle und den Wärmespeicher, und zur Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie im Umlaufbetrieb den Wärmespeicher und den Verbraucher durchfließen, daß zum Abgeben und Speichern der von dem Strömungsmedium von der Energiequelle aufgenommenen Wärmeenergie an die Wärmespeichermasse des Wärmespeichers, dieser von dem Strömungsmedium von seinem Zentrum her lagenweise, vorzugsweise spiralförmig, nach außen in Richtung äußeren Umfang durchflossen wird, und daß zur Entnahme von gespeicherter Wärmeenergie der Wärmespeicher von dem Strömungsmedium in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird.The main patent (patent application P 27 00 822.6) relates to a method for low-loss storage in a heat storage unit and for the low-loss extraction of the stored thermal energy from this heat storage unit using a flow medium suitable as a heat transfer medium, preferably liquids, which use the energy source and to store the thermal energy in circulation the heat accumulator, and the heat accumulator and the consumer flow through the heat accumulator and the consumer to remove the stored heat energy, so that the heat energy absorbed by the flow medium from the energy source is transferred to the heat storage mass of the heat accumulator, this from the flow medium from its center in layers, preferably in a spiral , is traversed to the outside in the direction of the outer circumference, and that the heat accumulator is traversed by the flow medium in the opposite direction to remove stored thermal energy.

Gemäß diesem Verfahren wird der Wärmespeicher während des Speichervorganges von innen her nach außen aufgeheizt und während des Entnahmevorganges wird dem Wärmespeicher von außen nach innen Wärmeenergie entzogen.According to this method, the heat accumulator is heated from the inside to the outside during the storage process, and heat energy is extracted from the heat accumulator from the outside to the inside during the removal process.

Es wird in dem Hauptpatent ausgeführt, daß zu diesem Zweck über einen in dem Wärmespeicher angeordneten Rohrleitungsballen, das von der Energiequelle erwärmte Strömungsmedium in den Kern des Wärmespeichers eingeführt und unter ständiger Wärmeabgabe an die Wärmespeichermasse durch das Rohrleitungssystem zum äußeren Umfang des Wärmespeichers und nach dem Austritt zum Wiederaufwärmen zur Energiequelle zurückgeführt wird.It is stated in the main patent that for this purpose the flow medium heated by the energy source is introduced into the core of the heat accumulator via a pipe bale arranged in the heat accumulator and with constant heat transfer to the heat accumulator mass through the pipeline system to the outer circumference of the heat accumulator and after the outlet is returned to the energy source for rewarming.

Die Entnahme erfolgt in umgekehrter Richtung. Das Strömungsmedium wird aus dem Kern des Wärmespeichers entnommen, dem Verbraucher zugeführt und das abgekühlte Strömungsmedium dem äußeren Umfang des Wärmespeichers wieder zugeführt, und über den Rohrleitungsballen unter langsamer Erwärmung dem Speicherkern zugeleitet.The removal takes place in the opposite direction. The flow medium is taken from the core of the heat accumulator, fed to the consumer and the cooled flow medium is fed back to the outer circumference of the heat accumulator and fed to the accumulator core via the pipe bale with slow heating.

Der Rohrleitungsballen ist, wie im Hauptpatent vorgeschlagen, aus einzelnen Rohrleitungslagen, von denen jeweils die nächste Rohrleitungslage die vorhergehende in einem gewissen Abstand umgibt, gebildet, und ein gemeinsames Zentrum schalenartig umgeben.As suggested in the main patent, the pipe ball is formed from individual pipe layers, of which the next pipe layer surrounds the previous one at a certain distance, and surrounds a common center like a shell.

Bei jeder einzelnen dieser Rohrleitungslagen ist die Rohrleitung spiralförmig in einer Richtung über den jeweiligen Umfang gewickelt, so daß Rohrleitungseinlauf und -auslauf sich an zwei gegenüberliegenden Punkten einer jeden Rohrleitungslage befinden.In each of these pipeline layers, the pipeline is wound spirally in one direction over the respective circumference, so that the pipeline inlet and outlet are located at two opposite points of each pipeline layer.

Die Durchflußgeschwindigkeit des Strömungsmediums muß relativ niedrig gewählt werden, damit während des Speicherns von dem Strömungsmedium in der Energiequelle (Sonnenkollektor) eine möglichst große Wärmemenge aufgenommen werden kann, und während des Entnehmens das Strömungsmedium in den weniger warmen Randzonen des Wärmespeichers möglichst viel Wärme aufnehmen kann, damit dem Kern möglichst lange keine oder nur wenig Wärme entzogen zu werden braucht.The flow rate of the flow medium must be selected to be relatively low so that the largest possible amount of heat can be absorbed by the flow medium in the energy source (solar collector) while it is being stored, and the flow medium can absorb as much heat as possible in the less warm edge zones of the heat accumulator while it is being removed, so that little or no heat needs to be extracted from the core for as long as possible.

Diese geringe Durchflußgeschwindigkeit des Strömungsmediums hat aber den Nachteil, daß das Strömungsmedium an der Eintrittsseite in die einzelnen Rohrleitungslagen die Wärme bereits auf der ersten Umfangshälfte abgibt bzw. aufnimmt, und die sich daran anschließende Umfangshälfte fast unbeeinflußt bleibt, was unerwünschte Wärmeverluste zur Folge hat.This low flow rate of the flow medium has the disadvantage that the flow medium on the inlet side in the individual pipeline layers already emits or absorbs the heat on the first half of the circumference, and the adjoining half of the circumference remains almost unaffected, which results in undesirable heat losses.

Die Erfindung hat sich daher zur Vermeidung dieser Wärmeverluste die Aufgabe gestellt, eine gleichmäßigere Verteilung der Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe durch das Strömungsmedium über den ganzen Umfang der einzelnen Rohr- leitungslagen zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Führen des Wärmeträgermediums sich schalenartig umhüllende Rohrleitungslagen gewickelt sind, daß die einzelnen Rohrleitungslagen strömungsmäßig innerhalb der Funktionseinheiten miteinander verbunden sind, und daß die Rohrleitung jeder Rohrleitungslage spiralförmig mit einer solchen Steigung gewickelt ist, daß die eine Hälfte der Rohrleitung in der einen Richtung über den Umfang der Rohrleitungslage und die andere Hälfte in dazu entgegengesetzter Richtung, vorzugsweise in die Rohrleitungszwischenräume, gewickelt ist.The invention has therefore set itself the task of avoiding these heat losses, a more uniform distribution of the heat absorption or heat output by the flow medium over the entire circumference of the individual pipe to achieve line layers. This object is achieved according to the invention in that shell-like enveloping pipe layers are wound to guide the heat transfer medium, that the individual pipe layers are connected to one another in terms of flow within the functional units, and that the pipe of each pipe layer is spirally wound with a pitch such that one half of the Pipeline is wound in one direction over the circumference of the pipeline layer and the other half in the opposite direction, preferably in the interstices of the pipeline.

Der Umfang einer jeden Rohrleitungslage wird jetzt zweimal vollständig, und zwar gegenläufig, durchströmt. Jedoch wird aufgrund der nun doppelt so großen Steigung der Rohrleitungsspirale der Rohrleitungswickel über seinen gesamten Umfang in der einen Strömungsrichtung doppelt so schnell durchflossen, was eine gleichmäßigere Verteilung bei der Wärmeaufnahme bzw. -entnahme zur Folge hat.The circumference of each pipeline layer is now completely traversed twice, in opposite directions. However, because the pipe spiral is now twice as steep, the pipe coil flows through twice as fast over its entire circumference in one direction of flow, which results in a more even distribution of heat absorption or extraction.

Damit bei der entgegengesetzten Durchströmungsrichtung die vorher eingespeicherte bzw. vom Strömungsmedium aufgenommene Wärmemenge nicht wieder ausgespeichert bzw. abgegeben wird, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Rohrleitungen jeder Rohrleitungslage zueinander, und die einzelnen Rohrleitungslagen unter- einander in einem bestimmten Abstand angeordnet sind.So that the previously stored or absorbed by the flow medium amount of heat is not stored or released again in the opposite direction of flow, it is proposed in a further embodiment of the invention that the pipelines of each pipeline layer to each other, and the individual pipeline layers. are arranged at a certain distance from each other.

Die Erfindung wird anhand des gezeichneten Ausführungsbeispiels erläutert.The invention is explained with reference to the illustrated embodiment.

In der Figur ist der übersichtlicheren Darstellung wegen nur eine Rohrleitungslage 1 des Wärmespeichers dargestellt. Mit 2 und 3 sind die beiden Ein- bzw. Ausläufe der Rohrleitungslage 1 bezeichnet, die mit den sich nach innen bzw. nach außen anschließenden Rohrleitungslagen verbunden zu denken sind.In the figure, for the sake of clearer representation, only one pipe layer 1 of the heat accumulator is shown. With 2 and 3, the two inlets and outlets of the pipeline layer 1 are designated, which are to be thought of as being connected to the pipeline layers adjoining inward and outward.

Die Rohrleitung 4 ist in der einen Richtung mit einem solchen Abstand 5 spiralförmig über den Umfang der Rohrleitungslage 1 gewickelt, daß die Rohrleitung 4 in der dann entgegengesetzt gewickelten Richtung noch mit einem ausreichenden Zwischenraum 6 zu den den Abstand 5 bestimmenden Wicklungen in diesen einlegbar ist.The pipeline 4 is wound spirally over the circumference of the pipeline layer 1 in one direction with a spacing 5 such that the pipeline 4 can still be inserted in the opposite wound direction with a sufficient gap 6 to the windings determining the spacing 5.

Mit 7 ist der Wendewickelpunkt der Rohrleitung 4 der Rohrleitungslage 1 bezeichnet.7 with the turning point of winding of the pipeline 4 of the pipeline layer 1 is designated.

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Claims (2)

1) Vorrichtung zur verlustarmen Speicherung von Wärmeenergie in einem Wärmespeicher und zur verlustarmen Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie aus diesem Wärmespeicher unter Verwendung eines als Wärmeträger geeigneten Strömungsmediums, vorzugsweise von Flüssigkeiten, die zur Speicherung der Wärmeenergie im Umlaufbetrieb die Energiequelle und den Wärmespeicher, und zur Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie im Umlaufbetrieb den Wärmespeicher und den Verbraucher durchfließen, daß zum Abgeben und Speichern der von dem Strömungsmedium von der Energiequelle aufgenommenen Wärmeenergie an die Wärmespeichermasse des Wärmespeichers, dieser von dem Strömungsmedium von seinem Zentrum her lagenweise, vorzugsweise spiralförmig, nach außen in Richtung äußeren Umfang durchflossen wird, und daß zur Entnahme von gespeicherter Wärmeenergie der Wärmespeicher von dem Strömungsmedium in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird, nach Patent (Patentanmeldung P 27 00 822.6), dadurch gekennzeichnet, daß zum Führen des Wärmeträgermediums sich schalenartig umhüllende Rohrleitungslagen (1) gewickelt sind, daß die einzelnen Rohrleitungslagen (1) strömungsmäßig innerhalb der Funktionseinheiten mit- einander verbunden sind, und daß die Rohrleitung (4) jeder Rohrleitungslage (1) spiralförmig mit einer solchen Steigung gewickelt ist, daß die eine Hälfte der Rohrleitung (4) in der einen Richtung über den Umfang der Rohrleitungslage (1) und die andere Hälfte in dazu entgegengesetzter Richtung, vorzugsweise in die Rohrleitungszwischenräume (5), gewickelt ist.1) Device for the low-loss storage of thermal energy in a heat storage device and for the low-loss extraction of the stored thermal energy from this heat storage device using a flow medium suitable as a heat transfer medium, preferably liquids, which are used to store the thermal energy in circulation, the energy source and the heat storage device, and to remove the stored thermal energy in circulation flow through the heat storage and the consumer, that for releasing and storing the heat energy absorbed by the flow medium from the energy source to the heat storage mass of the heat storage, this from the flow medium from its center in layers, preferably spirally, outwards towards the outer circumference is traversed, and that the heat accumulator is traversed by the flow medium in the opposite direction to remove stored thermal energy, according to patent (patent application P 27 00 822.6), characterized in that d ate to carry the heat transfer medium, shell-like enveloping pipe layers (1) are wound, so that the individual pipe layers (1) flow within the functional units with are connected to each other, and that the pipeline (4) of each pipeline layer (1) is spirally wound with such a pitch that one half of the pipeline (4) in one direction over the circumference of the pipeline layer (1) and the other half in is wound in the opposite direction, preferably in the pipeline spaces (5). 2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (4) jeder Rohrleitungslage (1) zueinander, und die einzelnen Rohrleitungslagen (1) untereinander in einem bestimmten Abstand (6) angeordnet sind.2) Device according to claim 1, characterized in that the pipes (4) of each pipe layer (1) to one another, and the individual pipe layers (1) are arranged at a certain distance (6) from one another.
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