DE3118920A1

DE3118920A1 - Waermespeicher, insbesondere fuer solarwaerme

Info

Publication number: DE3118920A1
Application number: DE19813118920
Authority: DE
Inventors: Karsten Laing; Oliver Laing; geb. Melchior Ingeborg 7148 Remseck Laing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1983-02-24

Description

DK 167O/2P

Wärmespeicher, insbesondere für Solarwärme

Die Erfindung bezieht sich auf Langzeitspeicher. Durch Speicherung lässt sich theoretisch der gesamte Raumheizbedarf durch solare Energie aufbringen, falls die Wärme über lange Zeiträume im Speicher gehalten werden kann.

Es sind Langzeitspeicher beschrieben, die einen extrem grossen Wärmedämmaufwand erfordern. Dies ist der Grund, weshalb Langzeitspeicher bisher nicht verwirklicht werden konnten.

Die erfindungsgemässen Speicher werden ohne jede Wärmedämmung ins Erdreich eingelassen. Dabei wird die Tiefe so gewählt, dass sich der jährliche Temperaturgang des Erdreiches nicht mehr nennenswert auswirkt. Als Speichermasse wird deshalb erfindungsgemäss eine Substanz gewählt, deren Kristallisationstemperatur mit der mittwinterlichen Erdreichtemperatur zusammenfälltι Dies ist für die meisten Gebiete Mitteleuropas 11 - 12°C. Die Erfindung sieht Erdtanks vor, in deren Innenraum grossflächige Wärmeübertragerelemente gleichmässig verteilt sind, wobei bevorzugt Plastikschläuche Verwendung finden. Gemäss der Erfindung eignet sich als Speichermasse für Gegenden mit ca. 11⁰C Erdreichtemperatur insbesondere eine Mischung aus 32,2 Gew.% Natriumsulfat, 43,0 Gew.% Wasser, 24,8 Gew.% Ammoniumchlorid + Impfmittel. Für Gegenden, bei denen die winterliche Bodentemperatur nahe 5°C liegt* sollte die Speichermasse aus 30,1 Gew.% Natriumsulfat, 38,2 Gew.% Wasser, 31,7 Gew.% Kaliumchlorid + Impfmittel bestehen= Im Bereich der geometrischen Achse des Gefässes kann ein Rührwerk vorgesehen werden. Zum gleichen Zwecke kann jedoch auch eine Pumpe an geeigneter Stelle angeordnet werden, die die spezifisch leichtere Schmelze im oberen Bereich des Behälters absaugt und in den unteren Bereich zurückfördert. Durch diese Massnahme wird eine Separierung der Mischungskomponenten, die zu starken Verschiebungen der Schmelztemperatur und zur Verringerung der Speicherkapazität führt, vermieden.

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Es hat sich aber gezeigt, dass auch bei regelmässigem Durchmischen der Schmelze Verschiebungen der Schmelztemperatur sich einstellen, die dadurch verursacht wurden, dass aufgrund des unterschiedlichen Dampfdruckes der Schmelze einerseits und des Wärmeträgerwassers andererseits ein Austausch durch die Wandung der Wärmetauschflächen aus Plastik stattfindet, wodurch sich das stöchiometrische Verhältnis zwischen den verschiedenen Salzen und dem Wasser ändert.

Die Erfindung sieht deshalb weiterhin vor, dass als Wärmeträger eine Flüssigkeit eingesetzt wird, deren Dampfdruck mit dem Dampfdruck der geschmolzenen Speichermasse zusammenfällt. Eine solche Flüssigkeit ist für die beiden angeführten Salze z.B. ein Phosphorsäure-Wasser-Gemisch. Die Anwendung dieser Lehre ist nicht auf Erdspeicher beschränkt.

Die Erfindung soll anhand von Figuren beschrieben werden.

Figur 1 zeigt den Querschnitt durch einen Speicherbehälter mit eingebautem Rührwerk.

Figur 2 zeigt die Fixierung der Schläuche. Figur 3 zeigt die Schaltung der Schläuche.

Figur 4 zeigt den Querschnitt von Schläuchen, die sich vorteilhaft biegen lassen.

- S.

Figur 1 zeigt im Schnitt den Aufbau des erfindungsgemässen Speichers, der so tief in das Erdreich 1 abgesenkt ist, dass auch die winterliche Erdreichtemperatur nicht unter 11°bzw. 5°C absinkt. Der Speicherbehälter selbst besteht aus einer inneren Kugelschale 2 und einer weiteren Kugelschale 3, zwischen denen ein Hohlraum 4 gebildet ist, in dem sich ein gasdurchlässiger distanzhaltender Körper befindet. Der Hohlraum 4 wird teilweise evakuiert und über eine Leitung 5 mit einem nicht gezeigten Leckanzeigegerät verbunden. Zum Erdreich hin folgt die Wandung 6 aus Beton. Längs der inneren Kugelschale sind Haken 7 angeformt, um die Schlauche 8 gewickelt sind. Im mittleren Bereich sind Haken 9 von Tellern 10 gehalten, die auf ein Rohr 11 montiert sind, welches mit dem Deckel 12 eine Einheit bildet. Die Schläuche sind mit umlaufenden Kanälen 13 und 14 verbunden, diese umlaufende» Kanäle wiederum mit der Zuleitung 15 für den Wärmeträger und der Ableitung 16. Eine Axialpumpe 17 saugt durch Öffnungen 18 Schmelze an, die durch Öffnungen 19 und durch die Bodenöffnung 20 wieder austritt und zu einer Durchmischung der Schmelze führt.

Figur 2 zeigt die Ausbildung der Haken 7, die vorzugsweise über Füsse 21 mit der inneren Kugelschale 2 verklebt sind.

Figur 3 zeigt, wie jeweils ein Wärmetauschschlauch 8 mäanderförmig zwischen den Haken 7 und 7' eingehängt wird, dessen Enden 3© und 31 mit den Ringkanälen 13 und 14 kommunizieren.

Figur 4a zeigt einen Fiachschlauch mit einem Steg 40, der nur mit dem Gurt 41 des Schlauches verbunden ist, wodurch er sich im Bereich der Haken 7 auch mit kleinem Radius biegen lässt.

Figur 4b zeigt eine andere Ausführung eines leicht biegbaren Schlauches, der aus mehreren als Einheit extrudierten Schläuchen 42 besteht.

ι ⁶* Leerseite

Claims

Ansprüche

Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme, insbesondere Sonnenwärme, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Speichergefäss in an sich bekannter Weise im Erdreich befindet und eine Speichermasse enthält, die bei einer Temperatur schmilzt, die mit der mittleren Erdreichtemperatur annähernd zusammenfällt.
2. Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermasse aus 32,2 Gew.% Natriumsulfat, 43,0 Gew.% Wasser und 24,8 Gew.% Ammoniumchlorid besteht.
3. Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermasse aus 30,1 Gew.% Natriumsulfat, 38,2 Gew.% Wasser und 31,7 Gew.% Kaliumchlorid besteht.
4. Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der nach innen weisenden Wand Haken (7) befestigt sind, die auf Horizontalebenen, die jeweils den gleichen Abstand von Behälterzentrum (25) haben, angeordnet sind, wobei die Haken (7) vertikal verlaufende Schläuche (8) in ihrer Lage fixieren.
5. Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schläuche (8) mit ihren Enden (30 und 31) in Sammelkanäle (13 und 14) münden.

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6. Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Zylinderbereich des Speichers von einem Einsatz (10, 11) ausgefült wird, der ebenfalls durch Haken (9) gehaltene Schläuche (8') trägt.
7. Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch einen ovalen Querschnitt und mindestens einen zur kurzen Achse parallelen Steg (40) aufweist.
8. Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (40) in nur einer Gurtfläche (41) verankert ist.
9. Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch aus mehreren miteinander eine Einheit bildenden Schläuchen (42) gebildet wird.
10. Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umwälzeinrichtung (17) vorgesehen ist, die im oberen Bereich (18) Schmelze ansaugt und diese durch tieferliegende öffnungen (19 und 20) austreten lässt.
11. Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme, insbesondere nach Anspruch 1, mit einer Wärmeträgerflüssigkeit, die durch Plastikkanäle (8) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfdruck dieser Flüssigkeit mit dem Dampfdruck der Speichermassenschmelze zusammenfällt.
12. Speicher zur Speicherung von Niedertemperaturwärme nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit ein Gemisch aus Wasser und Phosphorsäure bildet.