DE2811439A1 - Underground heat store using solar heat - uses second coil inside main coil as heat exchanger for hot water supply - Google Patents

Underground heat store using solar heat - uses second coil inside main coil as heat exchanger for hot water supply

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DE2811439A1 DE19782811439 DE2811439A DE2811439A1 DE 2811439 A1 DE2811439 A1 DE 2811439A1 DE 19782811439 DE19782811439 DE 19782811439 DE 2811439 A DE2811439 A DE 2811439A DE 2811439 A1 DE2811439 A1 DE 2811439A1
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Abstract

The heating system using a solar heat collector (5) as in the main patent, uses the underground heat store (1) to heat water for general purposes, as well as room heating. Inside the heat store is a set of concentric tubes (3) forming the heat exchanger for the room heater circuit, and enclosing a core (2) which is also enclosed by a heat exchanger coil (14) for the hot water. This coil terminates in a loop (9) forming the supply and return lines, which at the top end are connected to the cold water supply (10) and hot water delivery (12) points. In an alternative design, the two sets of heat exchange coils are the same size, overlapping each other, extending over the whole region of the heat store.

Description

Vorrichtung zur verlustarmen Speicherung von Warme-Device for low-loss storage of heat

energie in einen Wmlpeicher und zur verlustarmen Entnahme der gespeicherten Wärme energie aus diesem Wärmespeicher Das Hauptpatent (Patentanmeldung p 27 oo 822.6) betrifft ein Verfahren 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 Speicher, 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 Wärme energie 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.energy in a heat storage and for low-loss extraction of the stored Heat energy from this heat accumulator The main patent (patent application p 27 oo 822.6) relates to a method for the low-loss storage of thermal energy in one Heat storage and for low-loss extraction of the stored heat energy from it Heat storage using a flow medium suitable as a heat transfer medium, preferably of liquids that are used to store thermal energy in circulation the energy source and the storage, and for the extraction of the stored thermal energy in circulation operation through the heat accumulator and the consumer that for dispensing and storing the heat absorbed by the flow medium from the energy source energy to the heat storage mass of the heat storage this from the flow medium from its center in layers, preferably in a spiral, outwards in the direction the outer circumference is traversed, and that for the extraction of stored thermal energy the flow medium flows through the heat accumulator in the opposite direction will.

Durch dieses Verfahren wird bewirkt, daß der Wärmespeicher während des Speichervorganges von innen her nach außen aufgeheizt, und daß dem Wärmespeicher während des Entnahmevorganges von außen nach innen Wärmeenergie entzogen wird.This process causes the heat accumulator during of the storage process from the inside out heated up, and that the heat accumulator during the extraction process from the outside to the inside heat energy is withdrawn.

Zu diesem Zweck wird ein strömendes Wärmeträgermedium im geschlossenen Kreislauf zum Speichern von Wärmeenergie zwischen Sonnenkollektor und dem Wärmespeicher und zum Entnehmen von Wärmeenergie zwischen Wärmespeicher und dem verbraucher umgewälzt.For this purpose, a flowing heat transfer medium is used in the closed Circuit for storing heat energy between the solar collector and the heat accumulator and circulated to remove heat energy between the heat storage and the consumer.

Wärmeenergie wird in der Haustechnik in der Regel zum Beheizen des Gebäudes und darüberhinaus zum Erwärmen von Brauchwasser benötigt.Thermal energy is usually used in building services to heat the Building and also needed for heating domestic water.

Zum beheizen des Gobäudos wird dem Wärmeträgermedium die Wärmesentzogen, indem sie über dafür vorgesehene Heizkörper an das Umgebungemedium abgegeben wird. Das abgekühlte Wärmeträgermedium fließt in den Wärmespeicher zur erneuten Wärmeaufnahme zurück.To heat the Gobäudo the heat is extracted from the heat transfer medium, by emitting it to the ambient medium via heating elements provided for this purpose. The cooled heat transfer medium flows into the heat accumulator for renewed heat absorption return.

Zum Erwärmen des Brauchwassers ist in der Brauchwasserleitung zwischen Frischwasserzufluß und der Wasserentnahmestelle in der Regel ein Wärmetauscher mit einem Warmwasserboiler vorgeschen.To heat the domestic water is in the domestic water pipe between Fresh water inflow and the water withdrawal point usually have a heat exchanger a hot water boiler.

Diese Bekannten Einrichtungen @u@ Erwärmen des Erauchwassers sind im der Erstellung teuer, und sind in der Unterhaltung unwirtschaftlich.These well-known facilities are @ u @ heating the Erauchwassers im expensive to build, and are in the Entertainment uneconomical.

Einen derartigen Wärmetauscher bei der Verwendung eines Wärmespeichers gemäß dem Hauptpatent einzuschalten, ist auch nur bedingt möglich, da für die Gebäudeheizung, bedingt durch die sich zunehmend durchsetzende Fußbodenheizung, nur noch Vorlauftemperaturen benötigt und daher dem Wärmespeicher auch nur noch entnommen werden, die deutlich unterhalb der erforderlichen Brauchwasser temperatur liegen. Es wäre also erforderlich, die dem Wärmespeicher entnommene Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums auf die Brauchwassertemperatur zu erhöhen.Such a heat exchanger when using a heat accumulator switching on according to the main patent is also only possible to a limited extent, since for building heating, Due to the increasingly prevalent underfloor heating, only flow temperatures required and therefore only removed from the heat accumulator that is clearly are below the required service water temperature. So it would be necessary the flow temperature of the heat transfer medium taken from the heat storage tank to the To increase the hot water temperature.

Da aber die Wärme energie für die Brauchwassererwärmung nur ein Bruchteil der Wärme energie für die Gebäudeheizung ausmacht, wäre es Energieverschwendung.But since the thermal energy for domestic water heating is only a fraction the amount of thermal energy used to heat buildings, it would be a waste of energy.

Aufgabe der Zusatzerfindung war es daher, eine Vorrichtung zur Brauchwassererwärmung zu schaffen, die einen teuren Wärmetauscher entbehrt, und darüberhinaus die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums für die Beheizung des Gebäudes in der Höhe unbeeinflußt läßt.The task of the additional invention was therefore to provide a device for heating domestic water to create, which lacks an expensive heat exchanger, and moreover the flow temperature of the heat transfer medium for heating the building is unaffected in height.

Diese Aufgabe wird in einer Ausgestaltung des Gegenstandes des Hauptpatentes dadurch gelöst, daß in dem Wärmespeicher zusätzlich zu dem Speicher- und dem Heizkreislauf eine Rohrleitung mit einem Wasserzulauf am Speichereinlauf und wenigstens einer Wasserentnahmeeinrichtung am Speicherauslauf angebracht ist. Das Brauchwasser wird so ebenfalls direkt in dem Wärme speicher erwärmt. Die Kosten für die erforderliche längere Rohrleitung sind im Verhältnis zu den verminderten Kosten durch Einsparen des sonst erforderlichen Wärmetauschers vernachlässigbar klein.This task is in one embodiment of the subject matter of the main patent solved in that in the heat storage in addition to the storage and the heating circuit a pipe with a water inlet at the storage inlet and at least one Water extraction device is attached to the storage outlet. The domestic water is also heated directly in the heat storage tank. The cost of the required longer pipelines are in proportion to the reduced costs due to savings the otherwise required heat exchanger is negligibly small.

In Wohngebäuden, in denen erwärmtes Brauchwasser nur in größeren Zeitabständen entnommen wird, würde stich das in der Zwischenzeit stehende Wasser in den außerhalb des Wärmespeichers befindlichen Rohrleitungen abkuhlen, und man müßte es erst ablaufen lassen, bevor erwärmtes Brauchwasser entnommen werden kann.In residential buildings in which heated domestic water is only available at longer intervals removed, the water standing in the meantime would stab the outside the pipes located in the heat storage cool down, and it would have to be drained first let before heated Domestic water can be taken.

Dieser Nachteil wird gemäß einer Ausgestaltung der Zusatzerfindung dadurch verwirklicht, daß die Rohrleitung schalenartig, vorzugsweise einlagig, um den Speicherkern angeordnet ist, und daß Speichereinlauf und Speicherauslauf miteinander kreislaufmäßig verbunden sind Solange kein Brauchwasser entnommen wird, wird das Wasser im so genannten Kurzschluß umgewälzt, so daß es sieb immer wieder im Wärmespeicher aufheizt, und im Falle der Entnahme sofort heißes Brauchwasser an der Wasserentnahmeeinrichtung zur Verfügung steht.This disadvantage is in accordance with one embodiment of the additional invention realized in that the pipeline is shell-like, preferably in one layer, around the memory core is arranged, and that the memory inlet and the memory outlet together are connected to the cycle As long as no domestic water is drawn, the Water circulated in a so-called short circuit, so that it screened again and again in the heat storage tank heats up, and in the case of withdrawal, hot water immediately at the water withdrawal device is available.

Wird oft und/oder in größeren Mengen erwärmtes Brauchwasser benötigt, wird in einer weiteren Ausgestaltung der Zusatzerfindung vorgoschlagen, daß die Rohrleitung lagenweise, vorzugsweise spiralförmig, vom äsßoren Rand des Wärmespeichers in Richtung Speicherzontrum gewickolt ist, und daß der Speichercinlauf am äußeren Rand und der Speicherauslauf vom Speicherzontrum her vorgeschen ist. Das so in don Wärmespeicher einflioßende Kaltwasser ist bereits orwärmt, bover es in das heiße Zontrum gelangt, und entzicht demzufolge dem Zentrum weniger Wärme, was bei der erforderlichen Erwärmung von großen Brauchwassermengen von maßgeblicher Bedoutung ist.If heated domestic water is required often and / or in large quantities, is proposed in a further embodiment of the additional invention that the Pipeline in layers, preferably in a spiral, from the äsßoren edge of the heat accumulator is wound in the direction of the storage area, and that the storage inlet is on the outside Edge and the storage outlet from the storage zone is forward. So in don The cold water flowing into the heat storage tank is already warmed up, but it is poured into the hot water Zontrum arrives, and consequently loses less heat from the center, which is the case with the required heating of large quantities of domestic water of significant bedoutung is.

Die Erfindung wird anhand der gezeichneten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is explained on the basis of the illustrated exemplary embodiments.

Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für die Entnahme von erwärmtem Brauchwasser in größeren Zeitabständen Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für ein häufiges Entnehmen von erwärmtem 3auch wasser in größeren Mengen In Figur 1 und Figur 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. In beiden Figuren ist mit 1 der schematisch dargestellte Wärmespeicher in seiner Gesamtheit dargestellt. Durch die um das Speicher zentrum 2 konzentrisch angeordneten Kreise sollen die einzelnen schalenartig ausgebildeten, untereinander verbundenen Rohrleitungswickel 3 dargestellt sein, die in die Wärmespeichermasse 4 eingebettet sind.The figures show: FIG. 1 an exemplary embodiment for the removal of heated material Domestic water at longer time intervals Figure 2 shows an embodiment for a frequent Removal of heated 3 also water in larger quantities in Figure 1 and Figure 2 are the same parts are denoted by the same reference numerals. In both figures, 1 the schematically shown heat accumulator shown in its entirety. By the concentric circles around the storage center 2 are intended to represent the individual Shell-like, interconnected pipeline coil 3 shown which are embedded in the heat storage mass 4.

Mit 5 ist der Sonnenkollektor und mit 6 die yerbindungsrohrleitung zwischen dem Sonnenkollektor 5 und dem Wärmespeicher 1 bezeichnet, über welche die Wärmeeinspeicherung in den Wärmespeicher 1 erfolgt.5 is the solar collector and 6 is the connection pipeline between the solar collector 5 and the heat accumulator 1, through which the Heat storage in the heat accumulator 1 takes place.

7 ist die Gebäudeheizung und 8 die Verbindungsleitung, über welche das Wärmeträgermedium zwischen Wärmespeicher 1 und der Gebäudeheizung 7 zirkuliert.7 is the building heating and 8 is the connection line over which the heat transfer medium circulates between the heat accumulator 1 and the building heating system 7.

Nit 9 ist die Rohrleitung zum Erwärmen des Brauchwzsgers in dem Wärmespeicher 1 bezeichnet, die einen Wasserzulauf 1o am Speichereinlauf 11 und eine Wasserentnahmeeinrichtung 12 am Speicherauslauf 13 aufweist.Nit 9 is the pipeline for heating the utility tool in the heat accumulator 1 denotes, which has a water inlet 1o at the storage inlet 11 and has a water extraction device 12 at the storage outlet 13.

In Figur 1 ist die Rohrleitung 9 innerhalb des Wärmespeichers 1 konzentrisch nach Art einer Schale 14 um den Speicherkern 2 gewickelt, und die beiaen aus aem Wärmespeicher 1 herausführenden Enden sind zu einer Ringleitung 15 miteinander verbunden, an welche der Wasserzulauf 1o und die Wasserentnahmeeinrichtung 12 angeschlossen sind. Zwischen der Rohrleitungsschale 14 und der Ringleitung 15 wird das Wasser ständig umgewälzt, so daß in jedem Moment der Entnahme von Brauchwasser über die Wasserentnahmeeinrichtung 12 sofort heißes Brauchwasser zur Verfügung steht In Figur 2 ist die Rohrleitung 9 innerhalb des Wärmespeichers 1 als Spirale 16, und zwar vom äußeren Rand des Wärmespeichers 1 zum Speicherzentrum 2 gewickelt. Das eine aus dem Wärmespeicher 1 herausführende Ende 17 der Rohrleitung 9 ist direkt mit dem Wasserzulauf 1o und das andere Ende 18 direkt mit der Wasserentnahmeeinrichtung 12 Verbunden.In FIG. 1, the pipeline 9 is concentric within the heat accumulator 1 like a shell 14 wrapped around the storage core 2, and the two from aem The ends leading out from the heat accumulator 1 are connected to one another to form a ring line 15, to which the water inlet 1o and the water extraction device 12 are connected are. Between the pipe shell 14 and the ring line 15, the water constantly circulated, so that at every moment of the withdrawal of hot water on the Water extraction device 12 hot water is immediately available in Figure 2 is the pipe 9 within the heat accumulator 1 as a spiral 16, namely wound from the outer edge of the heat accumulator 1 to the storage center 2. The one from the heat accumulator 1 leading out end 17 of the pipeline 9 is directly with the water inlet 1o and the other end 18 directly to the water extraction device 12 Connected.

Wird hier warmes Brauchwasser über die Wasserentnahmeein richtung 12 entnommen,fließt kaltes Wasser von dem nicht so warmen äußeren Rand des Wärmespeichers 1 spiralförmig in Richtung heißes Speicherzentrum 2 und erwärmt sich bereits auf dem Weg dorthin, so daß dem Speicherzentrum 2 selbst weniger Wärme entzogen wird,If hot water is used here via the water extraction device 12 removed, cold water flows from the not so warm outer edge of the heat accumulator 1 in a spiral in the direction of the hot storage center 2 and is already warming up the way there, so that less heat is extracted from the storage center 2 itself,

Claims (3)

patentansprüche 1) .Vorrichtung zur verlustarmen Speicherung von Wärmeenergie in einem Wärmespeicher und zur verlustarmen 3Entnahme der gespeicherten Wärme energie aus diesem Wärmespeicher unter Verwendung eines als Wärmeträger geeigneten Strömungsmediums, vorzugsweise von Flüssigkeiten, die zur Speicherung der Wärme energie im Umlaufbetrieb die Energiequelle und den Speicher, 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 Wärme speichers dieser von dem STrömungsmedium von seinem Zentrum her lagenweise, vorzugsweise spiralförmig, nach außen in Rjch tung 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 oo 822.6), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wärmespeicher (1) zusätzlich zu dem Speicher- und dem Heizkreislauf eine Rohrleitung (9) mit einem Wasserzulauf (10) am speichereinlauf (11) und wenigstens einer Wasserentnahmeeinrichtung (12) am Speicherauslauf (13) einem braoht ist. Claims 1). Device for low-loss storage of Thermal energy in a thermal store and for low-loss 3-removal of the stored Heat energy from this heat storage using a suitable heat transfer medium Flow medium, preferably of liquids, used to store the heat energy in circulation operation the energy source and the storage, and for the removal of the stored thermal energy in circulation operation the heat storage and the consumer flow through that for the discharge and storage of the flow medium from the Energy source absorbed thermal energy to the heat storage mass of the heat storage this from the flow medium from its center in layers, preferably spirally, outward in the direction of the outer circumference is flowed through, and that for the removal of stored heat energy of the heat accumulator from the flow medium in the opposite direction Direction is traversed, according to patent .... (patent application P 27 oo 822.6), thereby characterized in that in the heat accumulator (1) in addition to the memory and the Heating circuit a pipe (9) with a water inlet (10) at the storage inlet (11) and at least one water extraction device (12) at the storage outlet (13) one is braoht. 2) Vorrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (9) schalenartig, vorsugsweise einlagig, um den Speicherkern (2) angeordnet ist, und daß Speichereinlauf (11) und Speicherauslauf (13) miteinander kreislauSmäßig verbunden sind.2) Device according to claim t, characterized in that the pipeline (9) is arranged like a shell, preferably in one layer, around the storage core (2), and that the storage inlet (11) and storage outlet (13) are circular with one another are connected. 3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (9) lagenweise, vorzugsweise spiralförmig, vom äußeren Rand des Wärmespeichers (1) in Richtung Speicherzentrum (2) gewickelt ist, und daß der Speichereinlauf (11) am äußeren Rand und aer Speicherauslauf (13) vom Speicherzentrum (2) her vorgesehen ist.3) Device according to claim 1, characterized in that the pipeline (9) in layers, preferably in a spiral, from the outer edge of the heat accumulator (1) is wound in the direction of the storage center (2), and that the storage inlet (11) provided on the outer edge and the storage outlet (13) from the storage center (2) is.
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