DE3108420A1

DE3108420A1 - Eislatentspeicher

Info

Publication number: DE3108420A1
Application number: DE19813108420
Authority: DE
Inventors: Martin 7095 Rainau-Schwabsberg Wiedemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-06
Filing date: 1981-03-06
Publication date: 1982-10-07

Description

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Martin Wiedemann, 7095 Rainau-Schwabsberg

Ei si at ent speicher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Eisiatentspeieher für die Wärmepumpentechnik, bei welchem die Sole führenden Rohre in einem in das Erdreich eingelassenen Behälter angeordnet sind.

Die Eislatentspeicher haben die Aufgabe in Verbindung mit einem Energiesammler möglichst viel Energie einzufangen und diese für Heizungszwecke nutzbar zu machen.

Es ist bereits bekannt, den Eislatentspeicher über ein Rohrsystem entweder über einen Direktverdampfer oder über einen Solezwischenlauf einzufrieren. Diese bekannten Ausführungen haben jedoch den Nachteil, daß sich zunächst das Wasser innerhalb des Behälters in Eis umwandelt, der Speicher sich dadurch nach außen abisoliert und dadurch verhältnismäßig zu wenig Wärme aus dem Erdreich gezogen werden kann.

Von der Überlegung ausgehend, daß der Eisiatentspeicher die Insel einer größeren Wärmeentzugsquelle im Erdreich sein kann, muß der Forderung Rechnung getragen werden, möglichst lange Zeit Wärme aus dem Eislatentspeicher zu entziehen, bevor dieser völlig eingefriert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Eislatentspeicher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein günstiger Wärmeentzug aus dem Erdreich möglich ist, bei geringen Kostenaufwand für Herstellung und Montage des

Elslatentspeichers.

Die Aufgabe wird "bei einem Ei si at ent spei oh er erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wandungen des Behälters aus baukastenförmig zusammengesetzten Einzelwandteilen bestehen, welche je von mindestens einen zur Soleführung bestimmten in sich geschlossenen Kanal durchzogen sind.

Die Einzelwandteile sind dabei plattenförmig geradlinig oder gewölbt verlaufend ausgebildet.

Der Ei si at ent spei ch er kann deshalb je nach Platz- und Wärmebedarf sverhältni ssen in Dreieckform, Viereckform, Mehreckform oder Rundform zusammengestellt werden.

Um möglichst große vom Erdreich umgebene Wärmeentzugsflächen zu erhalten, sind an den Wandungen des Behälters plattenförmige Rippen, nach außen abstehend, angebracht, die ebenfalls Kanäle zu ihrer Durchflutung der Sole besitzen. Die plattenförmigen Rippen werden baukastenförmig an die Einzelwandteile angesetzt und verlaufen von dort strahlenförmig nach außen.

Zweckmäßig sind die Rippen kongruent mit den Einzelwandteilen und werden bevorzugt an den Stoßstellen je zweier Einzelwandteile gehalten.

Jedes Einzelwandteil und/oder Rippe ist aus zwei dünnwandigen Stahl- oder Edelmetallplatten zusammengesetzt, von denen wenigstens eine Platte Ausstülpungen-Sicken zur Bildung der Sole führenden Kanäle aufweist. Eine solche Ausgestaltung ergibt nicht nur eine formstabile Ausführung, sondern bietet gleichzeitig einen guten Schutz gegen Beschädigungen der Soleführungskanäle. Die Kanäle sind so angeordnet, daß die Strömung in denselben für jedes Einzelwandteil besonders abschaltbar ist wodurch bei einem Ausfall eines Einzelwandteiles oder eines Rippenteils der Solegesamtumlauf innerhalb des LatentSpeichers nicht beeinträchtigt wird. - 3 -

Jedes Einzelwandteil und Jede Rippe sind jeweils mit eigenen Rohranschlüssen für den Zulauf und für den Rücklauf der Sole versehen.

Zweckmäßig sind der Zulauf und der Rücklauf im Bereich der Zusammensetzstellen der Einzelwandteile bzw. Rippen angeordnet .

Die Einzelwandteile und gegebenenfalls die Rippen sind unter Zwischenschaltung von Kupplungselementen mittels SchraubenverMndungen, Klammern, Nieten Quetschen, Schweissen oder Löten zusammengesetzt. Besonders "bei Verwendung von Edelstahl wird die Verschweißung vorteilhaft sein.

In der Regel können die Kupplungselemente aus Säulen bestehen, welche Nut- und Federanschlußteile besitzen anweichen die Einzelwandteile angeflanscht werden.

Zur max. Wärmeentzugsmöglichkeit des Erdbodens sind die Wandungen des Behälters mit einer Boden- und Deckenwandung abdichtend verbunden wobei in den beiden Wandungen Lagerstellen zur Aufnahme eines Rührwerkes für den Behälterinhalt vorgesehen sind, welches den Eisansatz an den Wandteilen verzögern soll, um damit den Behälter nochgleichmäßig zu entwärmen.

Es besteht auch die Möglichkeit Boden- und Deckenwandung mit einem Durchlaufkanal zu versehen und diesen an den Solekreislauf mit anzuschließen.

Zur weiteren Verbesserung des Wärmeentzuges vom Erdreich zum Speicher hin wird vorgeschlagen den Kiarwasserinhalt des Speichers, mit einer Frostschutz-Soleflüssigkeit so zu mischen, daß der Latentpunkt niedriger liegt, d.h. daß der Eisi at entspeicher erst bei minus zwei Grad oder minus vier Grad anfängt einzufrieren.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestallten Ausführung si» ei spiel es näher erläutert. Es zeigt

Pig. 1 eine Gesamtansicht des EislatentSpeichers

in Viereckform mit an den Seitenwänden nach außen abstehenden Rippen, in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 ^ein Einzelwandseitenteil mit angesetzten Rippen in Vorderansicht und mit dazu gehöriger Draufsicht,

Fig. 3 Senkrechter Schnitt durch das Einzelwndseitenteil nach· A-B , '

Fig. 4 eine Koppelleiste für die Eckverbindungen der Einzelwandteile in Seitenansicht und Draufsicht,

Fig.5-1imögliche Querschnittsformen der in die Plattenteile der Einzelwandseitenteile geeckten Kanäle zur Durchströmung der Sole,

Fig. 12- Vz, mögliche Quer schnitt sformen des aus plattenförmigen Einzelwandteilen bestehenden Eislatentspeichers mit innen liegendem Rührwerk.

Der in Fig.1 dargestellte Eislatentspeicher ist primär aus vier seitlichen plattenförmigen Einzelwandteilen 1 sowie eines bodenseitigen und eines deckenseitigen Wandteiles und 3 zusammengesetzt. Hierzu weisen die Einzelwandteile an ihren Seitenkanten Verbindungselemente 4 auf, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Koppelleiste 5 ineinandergreifen um einen geschlossenen stabilen Körper zu bilden.

Jedes Einzelwandteil 1 ist aus zwei dünnwandigen Platten 6 schichtkörperartig zusammengesetzt. Mindestens eine dieser "beiden Platten 6 weist Ausstülpungen, Sicken 7 auf, welche sich über die gesamte Plattenfläche erstrecken. Der Querschnitt der Ausstülpungen bzw. Sicken kann verschieden ausgebildet sein, wie in den Fig. 5-10 dargestellt ist, wobei für den Fall, daß beide Platten 6 Sicken aufweisen diese einander deckungsgleich gegenüberliegen. Im Bereich außerhalb der Sicken liegen die Platten 6 im wesentlichen flüssigkeitsdicht aneinander. Die Sicken eines Seitenwandteils bilden ein zusammenhängendes Rohr für den Durchlauf einer Sole. Dieses Rohr mündet im Bereich ein und derselben Kante des Einzelwandteils, wobei ein Zulauf 8 und ein Ablauf 9 für die Sole gebildet ist. An den Zu- und Ablauf ist jeweils eine nicht dargestellte Leitung angeschlossen, welche in bekannter Weise zu einer Wärmepumpe führt bzw. von dieser ausgeht. Die Verbindungselemente 4 zwischen jeweils zwei Einzelwandteilen 1 können als unmittelbar ineinander greifende Nut- und Federverbindungen ausgebildet sein. Bevorzugt ist jedoch zwischen den Einzelwandteilen eine Koppelleiste 10 vorgesehen, welche ihrerseits Verbindungselemente aufweist, die mit Verbindungselementen der Einzelwandteile 1 zusammenwirken. Vorzugsweise hat die Koppelleiste 10 einen Querschnitt, wie er in Fig. 4- dargestellt ist. Hierbei sind die Verbindungselemente 4 als T-förmige Federn ausgebildet, die in entsprechende T- förmigen Nuten an den Kanten der Seitenwandteile 1 eingreifen. Die Koppelleiste 10 kann hierbei mit vier Federn versehen sein, wobei die beiden nicht mit Seitenwandteilen 1 zusammenwirkenden Federn die Möglichkeit zum Anschluß seitlicher Rippen11 bieten, wie in Fig.1 dargestellt ist. Die Rippen 11 sind plattenförmige Gebilde, welche vorzugsweise dieselbe Größe und denselben Aufbau wie die Seitenwandteile 1 besitzen. Die Rippen stehen, wie in Fig.1 gezeigt, strahlenförmig von dem von den Seitenwandteilen gebildeten Körper ab. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit die Rippen statt im Außen-

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kantenbereich oder zusätzlich zum Außenkanten!) er eich auch in einem mittleren Bereich der Seitenwandteile 1 anzuschließen , wobei dort dann auch entsprechende Verbindungselemente 4 vorgesehen sind und die Verbindung zwischen Seitenwandteil 1 und Rippe 11 wieder unter Zwischenschaltung einer Koppelleiste 10 erfolgen kann.

Die Seitenwandteile 1 "brauchen nicht unbedingt so wie in Fig.1 dargestellt, zusammengesetzt sein, sondern können auch einen Raumkörper mit Querschnitten bilden wie sie in den Pig. 1<|-14 gezeigt sind.

Desgleichen müssen die Seitenwandteile 1 nicht immer eben sein, sondern können auch gekrümmt sein, wie in Fig. 13 dargestellt ist, so daß ein tonnenförmiger Körper entsteht wobei die Rippen 11 sowohl eben als auch gekrümmt gestal- -r tet sein können.

Analog ist es auch möglich, im Bedarfsfall gekrümmtflächige Rippen 11 in Verbindung mit ebenflächigen Körpern zu verwenden.

Die gegenseitigen Verbindungen der Einzelwandteile 1 einschl. der bodenseitigen und der deckenseitigen sind flüssigkeit sdicht ausgebildet. - Boden- und Deckenteil 2/3 bestehen in der Regel bei kleineren Behältern aus Stahl bzw. Bundmetall, bei größeren Behältern aus Stahlbeton. Das deckenseitige und das bodenseitige Seitenwandteil tragen jeweils ein Lager für die Welle eines Rührwerkes 12 welches sich quer durch den gesamten von den Einzelwandteilen 1 gebildeten Körper erstreckt und von einem geeigneten Elektromotor angetrieben ist.

Anstelle eines Rührwerkes 12 kann auch eine andere Rührwerkeinrichtung vorgesehen sein.

Der als Eislatentspeicher dienende Körper ist im betriebs-

bereiten Zustand im Erdboden eingegraben wobei der Zwischenraum zwischen den Rippen 11 mit Erdreich ausgefüllt ist. Das Innere des Körpers bzw. des EislatentSpeichers ist mit Klarwasser gefüllt welches bevorzugt mit einer den Gefrierpunkt herabsetzenden ProstschutzflüsBigkeit gemischt ist.

Innerhalb der Rohre der Einzelwandteile 1 und der Rippen 11 fließt Sole von einer Wärmepumpe kommend und zu dieser zurückströmend.

Über die Sole wird dem Erdreich und zugegebenen Zeitpunkt in bekannter Weise dem Klarwasser des EisiatentSpeichers Wärme entzogen, welche über die Wärmepumpe zu Heizzwecken verwendbar ist.

Die Seitenwandplatten 1 bzw. Rippen 11 können als Normelemente jederzeit auch für andere Anlagen Verwendung finden z.B. als Heizkörper für Schwimmbadbecken wobei durch die Kanäle 7 der Seitenwandteile warmes Wasser gepumpt wird. Ebenfalls besteht die Möglichkeit diese Seitenwandplatten 1 in fließende Gewässer einzusetzen um Wärme über einem Soledurchlauf zu gewinnen.

Der erfindungsgemäße Eisiatentspeicher eignet sich auch als Latentspeicher mit anderen Medien, die eine höhere Wärmespeicherung und einen höher liegenden Latentpunkt haben als Wasser, z.B. Salzhydrate oder Matsch ( Eutektika).

Mit geringen zusätzlichen Aufwand, ist z.B. bei Klaubersalz ein kompletter Wärmeaustausch gegeben und auch die Stratifikation gelöst.

Die Außenwände heizen auf und das Inner? eines solchen Speichers wird mit unmischbaren Medien, ζ,Β. öl mit sogenannten Impf lanzen aufgeheizt.

Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfinderischer Bedeutung sein,

Ergänzend wird noch daraufhingewiesen, daß der erfindungsgemäße Eisi at entspeicher, insbesondere entsprechend der Fig. 13, jedoch ohne Rührwerk und ohne seitlich abstehende Rippen 11 zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser von Haushalten und Gewerbebetrieben einsetzbar ist, indem der Eislatentspeicher in liegender Form als Zwischenstück in die örtliche Kanalrohrleitung eingesetzt wird.

Claims

Fat ent ansprüche

Eislatent speicher für die Wärmepumpentechnik bei welchem die Sole führenden Rohre in einem in das Erdreich eingelassenen Behälter angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen des Behälters aus baukastenförmig zusammengesetzten Einzelwandteilen (1) "bestehen, welche ;je von mindestens einer zur. Soleführung "bestimmten Rohrschlange, die durch Ausstülpungen(7)Sicken zweier gegeneinander gerichteter Plattenteile (6) entsteht, durchzogen sind.

Eisi at entspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwandteile (1) plattenförmig ausgebildet sind.

Ei si at ent spei eher nach Anspuch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Einzelwandteile (1) gewölbt sind.

Eislatentspeicher nach einem der vorhergehenden Anspüche , dadurch gekennzeichnet, daß von den Wandungen (1) des Behälters plattenförmige Rippen (11) nach außen abstehen.

5. Eislatentspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Rippen (11) baukastenförmig an die Eizelwandteile (1) angesetzt sind.

6· Eisiatentspeieher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Rippen (11) an der StoßstellQ zweier Einzelwandteile (1) gehalten sind.

7· Eisiatentspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Einzelwandteil (1) und/oder

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Rippe (11) aus zwei Platten (6) zusammengesetzt sind, von denen wenigstens eine Ausstülpungen (7) zur Bildung der Sole führenden Rohre -Kanäle aufweist.

8. Eislatentspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Einzelwandteil (1) und jede Rippe (11) jeweils mit eigenen RohranSchlüssen (8) für den Zulauf und für den Rücklauf (9) der Sole versehen sind.

9. Ei si at ent speicher nach Anspruch 8, dadurch gekenn-* zeichnet, daß der Zulauf (8) und der Rücklauf (9) im Bereich der Zusammensetzstellen (14) der Einzelwandteile (1) bzw. Rippen (11) angeordnet sind.

10. Eisiatentspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwandteile (1) und gegebenenfalls die Rippen (11) unter Zwischenschaltung von Kupplungselementen (5) zusammengesetzt sind.

11. Eisiatentspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (5) aus Säulen bestehen, welche Nut- und Feder-Anschlußteile besitzen.

12. Ei si at ent spei eher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (1) des Behälters mit einer Boden-und Deckenwandung (2,3) verbunden sind.

13_# Eisiatentspeicher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Boden- und Deckenwandung des Behälters Lager zur Aufnahme eines RUhrwerkes (12) für den Behälterinhalt angeordnet sind.

14. Ei si at ent speicher nach einem der vorhergehenden Anspruch?; dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwandteile (1) des⁷ Behälters austauschbar zur Verwendung

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als Gräbenkollektor, Garagenflachblock, Dachabsorber oder Energiezaun eingesetzt werden können.

15. Engergiespeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwandteile (1) mit den Kupplungselementen^, 5 ) verschweißt sind.

16. Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eislatentspeicher als Zwischenstück in Kanä}.rohrleitungen zum Zwecke einer Wärmerückgewinnung eingesetzt ist.