FI64856B - Saett att i en markkropp lagra termisk energi - Google Patents

Saett att i en markkropp lagra termisk energi Download PDF

Info

Publication number
FI64856B
FI64856B FI772970A FI772970A FI64856B FI 64856 B FI64856 B FI 64856B FI 772970 A FI772970 A FI 772970A FI 772970 A FI772970 A FI 772970A FI 64856 B FI64856 B FI 64856B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
temperature
heat
energy
channels
markers
Prior art date
Application number
FI772970A
Other languages
English (en)
Other versions
FI64856C (fi
FI772970A (fi
Inventor
Ove Bertil Platell
Original Assignee
Sunstore Kb
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from SE7612143A external-priority patent/SE7612143L/xx
Priority claimed from SE7710748A external-priority patent/SE408087B/sv
Application filed by Sunstore Kb filed Critical Sunstore Kb
Publication of FI772970A publication Critical patent/FI772970A/fi
Publication of FI64856B publication Critical patent/FI64856B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI64856C publication Critical patent/FI64856C/fi

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0052Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using the ground body or aquifers as heat storage medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/10Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • F24T10/17Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using tubes closed at one end, i.e. return-type tubes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Building Environments (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Road Signs Or Road Markings (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

I- - Π r_, .... KUULUTUSJULKAISU . . Q Γ .
M (11) utläggningsskrift 64 85 6 cd-Ie ’ it ^(51) K*.ik3/I«.a.3 F 24 J 3/02, F 24 D 11/00 SUOMI —FINLAND (21) P*Mntt»»»kMiiu· — Pattnameknlng 772970 (22) HaktmltpUvi — Amflknlnpdaf 07· 10.77 (23) AlkuplW—G«tl|h*t*di| 07.10.77 (41) TulKit (ulklMktl — Blivlt offwKlig 02.05.78
Patentti- ja rekisterihallitut , Nihtiviksipanon » kuuLJulk^un pvm.- 30 09 83
Patent· oeh regictentyrelaen An»ölun utbgd och uil.ikrtft»n publkand (32)(33)(31) pyy«1««y «uoikeu» —Bvgird priorltM 18.01.77 26.09.77 Ruotsi-Sverige(SE) 76l2llt3-3, 77107^+8-0 Toteennäytetty-Styrkt (71) Sunstore Kommanditbolag, Box Ul79, S-203 13 Malmö U, Ruotsi-Sverige (SE) (72) Ove Bertil Platell, Sigtuna, Ruotsi-Sverige(SE) (7M Oy Heinänen Ab (5*0 Tapa varastoida maakappaleeseen termistä energiaa -Sätt att i en markkropp lagra termisk energi
Esillä olevan keksinnön kohteena on tapa varastoida maakappa-leeseen, joka on suorassa termisessä yhteydessä ympäröivän maar. kanssa, termistä energiaa, joka tuodaan lämpöä vastaanottavista laitteista, maakappaleeseen useiden siihen sovitettujen, olennaisesti rinnakkaisten kanavien kautta kierrättämällä nestettä piirissä, joka sisältää kanavat ja lämpöä vastaanottavat laitteet, ja ottaa maakappaleesta nesteen välityksellä varastoitunutta energiaa kohteen lämpötilan säätämiseksi kierrättämällä nestettä piirissä, joka käsittää kanavat ja lämpöä luovuttavia laitteita.
Lämmön varastointimahdollisuuksien tarvetta on useilla soveltamisalueilla energiatekniikassa. Erittäin ajankohtainen on säteilyn ja talteenotetun auringon lämmön varastoinnin tarve. Esimerkiksi huoneiston lämmittämisessä aurinkoenergialla on ehtona, että tulee voida varastoida energiaa lämmön muodossa 4 2 64856 aurinkoisilta jaksoilta vähemmän aurinkoisille. Toivottavaa on voida varastoida auringon lämpöä kesävuosipuoliskolta tal-vivuosipuoliskolle.
Käytettäessä tuulienergiaa huoneistojen lämmittämiseen on lämmön varastoimistarve samantapainen. Useissa prosessiteollisuuksissa saadaan suuria lämpömääriä suhteellisen alhaisessa lämpötilassa, jota voitaisiin käyttää esimerkiksi huoneistojen lämmittämiseen. Koska ei voida taloudellisesti varastoida tätä lämpöä lämmöntarpeen esiintymiseen saakka, menee suuria energiamääriä hukkaan.
Esimerkiksi lämpövoimalaitoksessa, jossa suuret vaihtelut sähkön tarpeessa tekevät mahdottomaksi rationaalisen lämmön tuotannon hyväksikäytön, olisi lämmön varastoinnin mahdollisuus toivottava.
Jätteiden polttaminen halvan lämmön varastointimenetelmän yhteydessä aikaansaisi sellaisen energiaresurssin käyttämisen hyödyksi, jota tänään ei käytetä,.
Halpa ja yksinkertainen energian varastointimenetelmä, jota voidaan käyttää pienessä mittakaavassa, rohkaisee myöskin yksittäistä ihmistä rationaaliseen sellaisen jätemateriaalin hyväksikäyttöön, joka ei muuten tulisi käytetyksi,
Nykyään sovelletaan useita menetelmiä lämmön varastoimiseksi. Lämmön varastoimiseksi käytetään eri aineita. Eräs menetel-' mä käyttää materiaalien ominaislämpöä hyväksi siten, että ne lämmitetään. Toiset menetelmät käyttävät materiaalin sulamislämpöä tai höyrystymislämpöä siten, että lämpöä tuodaan sulamispisteessä ja vastaavasti kiehumispisteessä, Lisäksi eräs menetelmä käyttää kiderakenteen muuttumisen yhteydessä tietyissä materiaaleissa tapahtuvaa energiavaihtoa. Tiettyjä menetelmiä käytetään nykyään valmiissa järjestelmissä, toiset menetelmät ovat kehitysasteella.
3 6 4 8 5 6 Käytettävä menetelmä riippuu halutusta toimintalämpötila-alu-eesta, tiiviydestä, hyväksikäytettävästä lämpövuodosta, otettavissa olevasta tehosta painoa/tilavuutta kohti, perustmiskus-tannuksista jne.
Yhteistä edellä esitetyille menetelmille on, että mikään niistä ei ole tarkoitetttu tai sopiva vuoden osasta toiseen tapahtuvaan varastointiin kohdistuviin menetelmiin. Parhaiden menetelmien varastointiaika on enintään muutamia viikkoja.
Eräässä sovellutusesimerkissä käytetään vettä varastointiväli-aineena, kun energiaa saadaan auringon lämmön talteenottami-sesta. Varastoitua lämpöenergiaa käytetään omakotikiinteistön lämmittämiseksi. Jos päivän aikana saatu auringon lämpö käytetään vuorokauden aikana, ja lämpötila-alueen on sallittu olla 60-95°C, vaaditaan 2-3 m^:n hyvin eristetty vesisäiliö. Lämmittämisen vähäaurinkoisena vuorokautena täytyy tapahtua jossakin muodossa lisälämmön avulla. Jos halutaan pienentää tätä haittaa, voidaan rakentaa suurmpi auringon lämmön talteenoton ja suurempi lämmön varastointiyksikkö. Tällaisen kustannukset eivät kuitenkaan ole mielekkäitä tämän päivän energian hinnoilla,
Erästä melko mielenkiintoista lämmön vsrastointiraenetelmää on lisäksi ehdotettu viime aikoina, ja tämä menetelmä muodostuu siitä, että järjestetään maakappale, joka on suorassa termisessä yhteydessä ympäröivän maan kanssa, kuten edellä johdannossa mainittiin. Maakappaleeseen sovitetut kanavat voivat erään ehdotuksen mukaan muodostua maassa olevista porarei'is-tä, joihin kuhunkin on pantu virtaavaa nestettä sisältävä put-kikierukka. Erään toisen ehdotuksen mukaan kanavat muodostuvat kallioon räjäytettyyn kaivantoon tietyn mallin mukaan sovitetuista ja porareikien kautta yhditetyistä kanavista. Molemmissa tapauksissa edellytetään korkeita lämpötiloja kanavassa virtaavassa nesteessä ( normaalisti radiaattorilämpöti-la on vähintään 50°C) ja monimutkaista säätöjärjestelmää ter- 4 64856 misen energian sisään- ja ulossyötön ohjaamiseksi. Korkeiden lämpötilojen perusteella tulevat ympäröivään maahan menevät ja nesteen kierron yhteydessä syntyvät häviöt hyvin suuriksi, koska esimerkiksi ympäröivällä maalla on huomattavasti alhaisempi lämpötila (Tukholmassa 8°C). Jos auringon lämmön talteen-ottimia käytetään, nämä saavat korkeissa lämpötiloissa huonon hyötysuhteen. Nämä epäkohdat ovat käytännössä niin huomattavia, että menetelmää ei ole voitu soveltaa realistisissa ja taloudellisesti puolustettavissa olosuhteissa.
Se, mitä halutaan, on lämmön varastointijärjestely, joka ilman liian suuria kustannuksia voidaan tehdä: varastointikapasiteetiltaan riittävän korkeaksi, sellaisiin häviöihin, jotka voidaan taloudellisesti kompensoida, esimerkiksi auringon lämmöntalteenottopinnalla, ja yksinkertaisella tekniikalla ja yksinkertaisilla aineilla.
Tämä on keksinnön mukaan saavutettu siten, että kanavat kytketään rinnakkain niin, että suurin etäisyys kanavien välillä on 2.s, ia että kanavien määrä ja mitoitus sovitetaan riippuen termisen energian lasketusta ajoittaisesta saannista ja otosta etupäässä pitkän ajanjakson, esimerkiksi vuoden aikana, sellaisiksi, että maakappaletta ympäröivällä rajapinnalla etäisyydellä £ uloimpana sijaitsevissa kanavissa olevista pisteistä laskettuna kaikissa suunnissa ulospäin maakappaleen keskustasta korkein lämpötila on suuruusluokkaa 35°C ja energian saannista ja otosta johtuva lämpötilan vaihtelu ajanjakson aikana on enintään 10°C, jolloin etäisyyden s määrää kaava -x(~ä 1 s= y—
missä 6U
a= ——— /cp ja 63 on lämpötilavaihtelun frekvenssi (jaksottainen)
Cp = maakappaleen ominaislämpö 5 6 4 8 5 6 /λ =maakappaleen lämmönjohtavuus vjf =maakappaleen tiheys.
Keksintö perustuu kokonaan verrattuna aikaisemmin ehdotettuihin edellä kuvattuihin menetelmiin perustavaa laatua olevaan eroon, joka muodostuu siitä, että käytetään niin alhaista lämpötilaa maakappaletta ympäröivässä rajapinnassa kuin 35°C.
Käytettäessä auringon lämmön talteenottimia on edullista, jos auringon lämmön talteenottimista ulos lähtevällä nesteellä on lämpötila, joka rajoittuu korkeintaan 45°C:een, edullisesti 35°C:een, jolloin talteenottimet vidaan tehdä äärimmäisen yksinkertaisiksi rakenteeltaan ja kuitenkin saadaan hyvin suuri hyötysuhde, jopa suurempi kuin mutkikkaimmissa, fokusoivissa auringon lämmön talteenottimissa, jotka toimivat lämpöä luovuttavien laitteiden alhaiseen lämpötilaan saadaan suurin ko-konaishyötysuhde.
Keksinnön mukaisen tavan avulla saavutetaan siis mm, seuraa^· via etuja: a) kapasiteetti voidaan saada niin suureksi kuin vaaditaan ilman suuria kustannuksia, b) lämmön vuotamisen vuoksi syntyvät menetykset ovat niin pieniä, että ne voidaan kompensoida taloudellisesti esimerkiksi lisäämällä auringon lämpöä vangitsevaa pintaa, c) . nykypäivän tekniikka on sovellettavissa eikä vaadita mitään täydentäviä osia, d) yksinkertaisia auringon lämmön talteenottimia voidaan käyttää hyötysuhteen ollessa hyvä, e) maakappaleeseen ei synny suuria termisiä jännityksiä tai väsymisilmiöitä ja f) maakappaleen suurin ylälämpötila on niin alhainen, että ei synny ekologisia haittavaikutuksia.
Tietysti lämmön luoyutusjärjestelmä täytyy mitoittaa niin, että tarvittavat lämpömäärät voidaan siirtää nesteestä huoneistoon sellaisessa nesteen lämpötilassa, joka ei eroa huoneen 6 64856 lämpötilasta enempää kuin 10°C,
Maavarasto muodostuu ensi kädessä sisemmästä alueesta (katso kuvat 3a ja 3b), joka on varustettu kanavilla tai johtoradoilla lämmön tuomiseksi. Tämän alueen rajapinta muodostuu pinnasta, joka ympäröi maassa olevia aktiivisia johtoratoja.
Laskettaessa maavaraston varastointikapasiteettia voidaan edellä määritellyn alueen olettaa täydellisesti seuraavan mukana johtoratojen lämpötilavaihteluissa, edellyttäen että kappaleen jokainen tilavuuselementti on korkeintaan etäisyydellä s^ jostakin johtoradasta.
Teoksesta Jacob, Heat Transfer, Sixth printing, March 1958,sivu 303 saadaan että Λ jossa a= —— ja lämpötilavaihtelun (jaksottaisen) frek- o' p . ' c venssi, jolloin maakappaleen lämmönjohtavuus, = maakappaleen tiheys ja c = maakappaleen ominaislämpö, Γ
Kahden vierekkäisen johtoradan välisenä etäisyyden pitää sen vuoksi olla pienempi kuin 2 s^. Lämpötilan jaksottaisen vaihtelun yhteydessä alueen rajapinnassa tulee lämpö kulkemaan ulos tai vastaavasti otetuksi takaisin ympäröivästä maasta.
Se lämpö, joka tällä tavalla syklisesti johdetaan tai vastaavasti otetaan takaisin ympäröivästä maasta, voidaan kuvata teoksen Jacob, Heat Transfer, sivu 293 mukaan: Q=Y1 - 2% *C’ φ jossa 2 on lämpötilan vaihtelu (katso kuva 3c) a e-ή· cP'Λ’ 7 64856 Tämä lämpömäärä Q voidaan varastoida ulkoalueeseen Z2 maava- rastoon, joka kokonaan ottaa osaa (seuraa) pinnan lämpö- tilavaihtelua 2® . Tämän ulomman alueen Z„ tilavuus voidaan a 2 merkitä Y * s2, jossa s2 voidaan tulkita "ekvivalenttiseksi sisääntunkeutumissyvyydeksi" maahan alueen Z^ ulkopuolella. Maavaraston tilavuutta voidaan siis tarkastella vyöhykkeiden Z^ ja Z2 summana ja rajapinnalla Y2, joka on matkan s2 päässä pinnasta Y^.
On siis voimassa että Q^Y * 2® i- = s_ * Y, ' 2-Q ’ f *c a -luo 2 l a p jolloin saadaan s„
2 \ LO
huomataan siis että s^ = s2> Lämmönvarastointiprosessissa toimivan maamassan optimaalisen hyväksikäytön saavuttamiseksi jaetaan kanavat edullisesti niin, että jokaisen prosessiin osallistuvan massaelementin suurin etäisyys kanavaan on noin 1 m hyvin vesipitoisessa massassa ja noin 3 m hyvin vähän vettä sisältävässä maassa tai kalliossa kuten graniitissa,
Jotta optimoitaisiin lämmön varastointiprosessissa toimivan maamassan mahdollisuus käyttää suurinta käytettävissä olevaa tehoa, voidaan kanavien käytettävissä olevalle kokonaisvaippa-pinnalle antaa sopiva suuruus sovittamalla sopivasti tehokas johtopituus ja johdon halkaisija,
Keksintöä ja sillä saavutettuja etuja selvennetään seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa
Kuv, 1 esittää porareiällä aikaansaadun yksinkertaisen johto-radan esimerkkiä,
Kuv, 2 esittää esimerkkiä omakotitalon alla lämmön varastoimiseen osallistuvasta maakappaleesta,
Kuv , 3a ja 3b esittävät maakappaletta kahdessa projektiosassa, ja 8 64856
Kuv. 3c esittää lämpötilan vaihtelujen aluetta leikkauksessa maakappaleesta,
Kuva 1 esittää maakappaleeseen 1 sovitettua kanavaa tai johtorataa, joka on aikaansaatu poraamalla 3 m pitkän lämpöeris-tetyn johdon lisäksi esimerkiksi 10 m syvä reikä 2, jonka halkaisija on esimerkiksi 2,5 m, joka porareikä on vuorattu esimerkiksi alumiinikalvoa olevalla ’’sukalla" 3, johon on sijoitettu samankeskisesti tuloputki 4. Vuori 3, joka on esimerkiksi ylipaineiskun avulla puristettu painautumaan porareiän 2 seiniä vasten, on yhdistetty tiiviisti liitäntäputkeen 5, joka samoin kuin putki 4 on liitetty putkijohtoon 6, jonka välityksellä putket 3, 4 yhdessä lämmön tuottamista varten olevan laitteen 7, esimerkiksi auringon lämmön talteenottimien kanssa, ja lämpöä luovuttavan laitteen 8, esimerkiksi radiaatto-rien kanssa muodostavat suljetun piirin virtaavalle nesteelle, esimerkiksi vedelle.
Jotta ei mainittavasti vaikutettaisi lämpötilaan maanpinnalla, on putken yläosa eristetty suunnilleen matkalta S2»
Porareiät 2 on sovitettu korkeintaan suuruusluokkaa 2s^ olevin välitiloin. Välitilan suuruus riippuu maatyypistä ja on ilmoitettu seuraavassa:
Maatyyppi Etäisyys 2s^ ] (kierto = 1 v)2 s_ j I_____________2 _
Igraniitti 6,4 m l ! , ! '[hiekka 4,6 m i
Imortoni 5,4 m sayi ! 3,5 m [lieju 2,0 m jvesi _ 1,8 m
Kuva 2 esittää tavallista omakotitaloa 10, jonka pituus x leveys on 15 x 8m, joka on rakennettu kallioperälle ja jonka vuotuinen energian tarve on 26 000 kWh, jota varten on ajateltu 9 6 4 8 5 6 2 rakennettavaksi kattoon olennaisesti vaakasuora 40 m :n auringon lämmön talteenotin. Tästä voidaan laskea, että vuotuisen tarpeen 100%:ksi peittämiseksi aurinkoenergialla vaaditaan keksinnön mukainen maakappale, jonka tilavuus on 2300 3 m . Tällainen aikaansaadaan helposti kahden 10 m syvyyteen ja noin 6 m:n välitiloin (2s^ = 6 m) tehdyn porareikärivin avulla. Porareikien ei tietenkään tarvitse olla pystysuoria vaan ne voivat poiketa tästä tarpeen vaatiessa. Maakappale ulottuu (graniitti) noin 3 m ulos molemmista porareikien riveistä sekä sivujen ulkopuolella että alaspäin (ja ylöspäin jos porareikien yläosien tulisi olla eristettuja) ja käsittä- 3 vät tilavuuden, joka on suurempi kuin 2300 m .
Kuva 3a esittää pystyleikkausta maakappaleesta 12, joka on muodostettu viidestä rivistä pystysuoria kanavia tai johto-ratoja 2. Rajapinta ympäröi kanavaa 2 ja menee äärimmäisinä sijaitsevien kanavien ja niiden päätepintojen kautta, Kanavien välinen etäisyys on enintään matkan 2s^ suuruinen ja rajapinnan sisään suljettua aluetta on merkitty viitemer-kinnällä Z^,
Alueen Z^ ympärillä on alue Z2* jolla on laajuus S2 rajapintaan Y2* Nämä alueet ja pinnat päältä katsottuna esitetään kuvassa 3b,
Kuva 3c esittää lämpötilajakautumaa maakappaleen ulottuman 12' alueella vaakatasossa ja lämpötiladeviaatiota suuruudella 2^a lämpöenergian sisäänsyötössä ja ulosotossa maavarastoon ja vastaavasti maavarastosta. Kuvassa 3a ja b esitettyjen rajapintojen Y^ ja Y2 asemat on merkitty kuvaan 3c samoin kuin lämpötilajakautuma ulomman rajapinnan Y2 ulkopuolella.
Maakappaleen lämpötilan nostamiseksi keksinnön mukaisesti esimerkiksi 25°C:een ja 30°C:een vaaditaan alkuvaiheen aikana suhteellisen suuri energiamäärä, joka voidaan saada esimerkiksi tilapäisistä auringon lämmön talteenottimista, jotka on sijoitettu rakennustyöpaikalle. Voidaan ajatella myös muita 10 64856 tilapäisiä lämpölähteitä, Maakappaleen tämän alkulämmittämi-sen kustnnusta voidaan pitää investointina.
Vastaavalla tavalla kuin normaalin omakotitalon yhteydessä voidaan usean perheen talo varustaa esimerkiksi auringon lämmön talteenottimilla ja maakappaleella, jotka saavat toimia mata-lalämpötilatyypin lämpöjärjestelmiä vastaan talossa. Peittämällä tällä tavalla aina 100%:iin saakka lämmöntarve myös usean perheen talossa voidaan tietysti saada suuria taloudellisia hyötyjä.
Useissa tapauksissa ja varsinkin niissä maissa, joissa maan lämpötila on yli 20°C, voi olla sopivaa saman periaatteen mukaan vaihtoehtoisesti tai lisäksi järjestää lämpötilaltaan alhaisempi maakappale, jonka lämpötila on noin 10-15°C, pitämään viileänä huoneiston, joka on pitkäaikaisesti alttiina ei-toivotulle lämpenemiselle.
Keksinnön mukaista maavarastointimenetelmää voidaan tietysti käyttää myös uima-altaiden lämmittämiseen. Keksintö on sovellettavissa yleisesti tapauksiin, joissa auringon lämmön tal-teenottimista tai tuuligeneraattoreista (mekaanisen vesijarrun tai sähkölämmön kautta) saatavan energian tai hukkalämmön syöttönopeus maahan vaihtelee ja maasta otettavan energian määrä vaihtelee tai pysyy vakiona, mutta myös tapauksiin, joissa termisen energian syöttö maahan pysyy vakiona ja maasta otetun energian määrä vaihtelee ja mahdollisesti hetkellisesti ylittää energian syöttönopeuden,
Maakappaleen mitoittaminen ja kanavien jakaminen voi tietyissä tapauksissa edellyttää mutkikkaita laskelmia, jotka tietysti helpottuvat jos käytetään tietokonekäsittelyä.
Kuten edellä on mainittu on lämpöä luovuttavilla laitteilla oltava suuri luovuttava pinta, jonka lämpötila on matala. Tällainen laite voi käisttää huoneessa yhden tai useampia seinäpintoja ja/tai kattopinnan. Lämpöä luovuttavan pinnan voi muodostaa esimerkiksi ohut puukuitupaneli, jonka takana n. 25°C
6 4 8 5 6 lämpöinen ilma virtaa hitaasti paneelin takana olevaan tilaan ilmavirran suuntaan nähden poikittain järjestettyjen putkien lämmittämänä. Putkissa virtaa kiertävä neste, jonka lämpötila voi olla n.27°C. Osan virtaavasta ilmasta voi muodostaa pienen tuulettimen avulla puhallettu raitis ilma. Myös lämpöä sitovat laitteet voidaan toteuttaa samalla yksinkertaisella tavalla, vaikka on sopivaa käyttää säänkestävyydeltään parempaa panelia, esimerkiksi alumiinilevyä.
Keksintö ei ole tietenkään rajoittunut tässä esitettyihin so-vellutusmuotoihin, vaan useat muunnokset ovat mahdollisia patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnön puitteissa.

Claims (5)

12 64 856
1. Tapa varastoida maakappaleeseen (12), joka on suorassa termisessä yhteydessä ympäröivän maan kanssa, termistä energiaa, joka tuodaan lämpöä vastaanottavista laitteista (7), maakappaleeseen useiden siihen sovitettujen, olennaisesti rinnakkaisten kanavien (2) kautta kierrättämällä nestettä piirissä, joka sisältää kanavat (2) ja lämpöä vastaanottavat laitteet (7), ja ottaa maakappaleesta (12) nesteen välityksellä varastoitunutta energiaa kohteen (esim. 10) lämpötilan säätämiseksi kierrättämällä nestettä piirissä, joka käsittää kanavat (2) ja lämpöä luovuttavia laitteita (8), tunnettu siitä, että kanavat (2) kytketään rinnakkain niin, että suurin etäisyys kanavien välillä on 2.s, ja että kanavien määrä ja mitoitus sovitetaan riippuen termisen energian lasketusta ajoittaisesta saannista ja otosta etupäässä pitkän ajanjakson, esimerkiksi vuoden aikana, sellaisiksi, että maakappaletta (12) ympäröivällä rajapinnalla (Y ) etäisyydellä s uloimpana sijaitsevissa kanavissa (2) olevista pisteistä laskettuna kaikissa suunnissa ulospäin maakappaleen keskustasta korkein lämpötila on suuruusluokkaa 350 C ja energian saannista ja otosta rjohtuva lämpötilan vaihtelu ajanjakson aikana on enintään 10°C, jolloin etäisyyden s määrää kaava •-i¥ missä a . _2_ .ia 00 on lämpöti 1 avaihtelun frekvenssi (jaksottainen) ~ 2 . 1Q~^ c = maakappaleen ominaislämpö P A = maakappaleen lämmönjohtavuus f = maakappaleen tiheys.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa rakennuksen (10) lämpötilan säätämiseksi, tunnettu siitä, että nestettä tuodaan lämpöä 13 64856 luovuttaviin laitteisiin (8) lämpötilassa, joka ei eroa rakennuksen tarkoitetusta huonelämpötilasta enempää kuin 10°C, sopivimmin 5°C.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, jossa lämpöä vastaanottavina laitteina (7) käytetään auringon lämmön talteenottimia (11), tunnettu siitä, että auringon lämmön talteenottimista (11) ulos menevällä nesteellä on lämpötila, joka on korkeintaan 45°C, sopivimmin 35°C. 1¾ 6 4 8 5 6
1. Sätt att i en markkropp (12), som stär i direkt termisk förbindelse med omgivande mark, lagra termisk energi, som frän värmeupptagande anordnihgar (7) tillföres markkroppen via ett flertal i markkroppen anordnade, väsentligen parallella kanaler (2) genom cirkulering av ett fluidum i en krets innehällande kanalerna (2) och de värmeupptagande anordningarna (7), och att frän markkroppen (12) medelst fluidet uttaga upplagrad termisk energi för temperering av ett objekt (t.ex. 10) genom cirkulering av fluidet i en krets innehällande kanalerna (2) och värmeavgivande anordningar (8), känneteck-n a t därav, att kanalerna (2) anordnas parallellkopplade med ett största avständ mellan kanalerna av 2.s och i ett sädant antal och med en sädan dimensionering i beroende av beräknad periodisk tillförsel och uttagning av termisk energi under en företrädesvis läng tidsperiod, exempelvis ett är, att en markkroppen (12) omgivande begränsningsyta (Y^) pä avständet s frän punkter pä de ytterst belägna kanalerna (2) räknat i alla riktningar utät frln markkroppens mitt, erhäller en ··. högsta temperatur av storleksordningen 35°C och en av tillförsel och uttagning av energi betingad temperaturvariation under tidsperioden av högst 10°C, varvid s bestämmes av uttrycket ·f. TL där a = - C .c -> P och är frekvensen för temperaturvariationen (periodisk) - 2 . 10"7 Cp = specifikä värmet för markkroppen, TL = värmekonduktiviteten hos markkroppen, och ^ = markkroppens densitet.
FI772970A 1976-11-01 1977-10-07 Saett att i en markkropp lagra termisk energi FI64856C (fi)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE7612143 1976-11-01
SE7612143A SE7612143L (sv) 1976-11-01 1976-11-01 Marklagring av verme t.ex. solverme
SE7710748 1977-09-26
SE7710748A SE408087B (sv) 1977-09-26 1977-09-26 Sett att i en markkropp lagra termisk energi

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI772970A FI772970A (fi) 1978-05-02
FI64856B true FI64856B (fi) 1983-09-30
FI64856C FI64856C (fi) 1984-01-10

Family

ID=26656752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI772970A FI64856C (fi) 1976-11-01 1977-10-07 Saett att i en markkropp lagra termisk energi

Country Status (23)

Country Link
US (1) US4445499A (fi)
JP (1) JPS6034031B2 (fi)
AT (1) AT372515B (fi)
AU (1) AU513327B2 (fi)
BE (1) BE860338A (fi)
BR (1) BR7707287A (fi)
CA (1) CA1110939A (fi)
CH (1) CH626978A5 (fi)
CS (1) CS251756B2 (fi)
DD (1) DD132204A5 (fi)
DE (1) DE2748727A1 (fi)
DK (1) DK150249C (fi)
FI (1) FI64856C (fi)
FR (1) FR2369508A1 (fi)
GB (1) GB1558116A (fi)
IL (1) IL53091A (fi)
IT (1) IT1091567B (fi)
LU (1) LU78416A1 (fi)
MX (1) MX149568A (fi)
NL (1) NL182668C (fi)
NO (1) NO142762C (fi)
PL (1) PL201842A1 (fi)
YU (1) YU259677A (fi)

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0006643A3 (fr) * 1978-01-10 1980-02-20 Francesco Fava Echangeur de chaleur pour accumulateur de chaleur et accumulateur de chaleur à grande capacité et longue période de conservation; système de cimentation d'une nappe d'eau souterraine; parois extérieures d'immeubles et installation de chauffage
SE408470C (sv) * 1978-03-21 1981-02-02 Sunstore Kommanditbolag Handel Sett att lagra temisk energi i ett marklager
DE2853975A1 (de) * 1978-12-14 1980-07-03 Kassens Karl A Fassaden-sonnenkolektor-platte
SE429262B (sv) * 1979-03-12 1983-08-22 Sven Ake Larson Sett vid framstellning av ett vermemagasin for lagring av verme i berg samt vermemagasin framstellt enligt settet
FR2455717A1 (fr) * 1979-05-04 1980-11-28 Olivet Jean Systeme de stockage saisonnier de chaleur dans le sol, applique au chauffage solaire
FR2495741A2 (fr) * 1979-05-04 1982-06-11 Olivet Jean Systeme de stockage saisonnier de la chaleur dans le sol applique au chauffage solaire
SE7904334L (sv) * 1979-05-17 1980-11-18 Nils Goran Hultmark Utnyttjande av spillverme for att hindra forluster
FR2461897A2 (fr) * 1979-07-18 1981-02-06 Olivet Jean Systeme de stockage saisonnier de chaleur dans le sol applique au chauffage solaire
JPS5627888A (en) * 1979-08-13 1981-03-18 Takasago Thermal Eng Co Lts In-soil heat accumulator
FR2465171A1 (fr) * 1979-09-14 1981-03-20 Autran Leon Stockage de la chaleur solaire dans le sol au moyen de sondes porteuses du liquide caloporteur
FR2470938A2 (fr) * 1979-11-30 1981-06-12 Olivet Jean Systeme de stockage saisonnier de chaleur dans le sol, applique au chauffage solaire
DE3003007C2 (de) * 1980-01-29 1983-10-27 Franz Karl 8500 Nürnberg Krieb Verfahren zum Speichern von Niedertemperaturwärme im Erdreich
US4452303A (en) * 1980-08-07 1984-06-05 Wavin B. V. Device and a method for recovering heat from the soil
DE3032109A1 (de) * 1980-08-22 1982-04-01 Andreas Dr.-Ing. 1000 Berlin Hampe Vorrichtung zum gewinnen von erdwaerme
FR2510732A1 (fr) * 1981-07-29 1983-02-04 Butez Raymond Procede de captage d'energie solaire avec stockage intersaisonnier destine au chauffage des immeubles ou serres de productions horticoles
SE447844B (sv) * 1985-07-02 1986-12-15 Palne Mogensen Sett och anordning for okning av vermeovergang vid vermevexlare i borrhal genom radiell utvidgning av vermevexlarelementet
DE4437124C2 (de) * 1993-06-04 2003-11-20 Vattenfall Europe Generation Verwendung einer Sonde aus einer unten geschlossenen Doppelrohrtour
DE4319111C2 (de) * 1993-06-04 2002-02-28 Ver Energiewerke Ag Verwendung einer Sonde aus einer unten geschlossenen Doppelrohrtour
DE4440550A1 (de) * 1994-11-12 1996-05-15 Xaver Angerer Einrichtung und Verfahren zum Einbringen einer Erdsonde in ein Bohrloch
SE513267C2 (sv) * 1998-12-09 2000-08-14 Bertil Forsman Värmeväxlare för anbringande i borrhål samt sätt att anbringa värmeväxlare
DE102005038512A1 (de) * 2005-07-29 2007-02-01 Maico Elektroapparate-Fabrik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Betriebsführung einer temperierten Raumlüftung
SE530722C2 (sv) * 2006-02-24 2008-08-26 Scandinavian Energy Efficiency Förfarande jämte anordning för uppvärmning respektive nedkylning
US8378280B2 (en) * 2007-06-06 2013-02-19 Areva Solar, Inc. Integrated solar energy receiver-storage unit
EP2331792A2 (en) 2007-06-06 2011-06-15 Areva Solar, Inc Combined cycle power plant
WO2008154427A2 (en) * 2007-06-06 2008-12-18 Ausra, Inc. Convective/radiative cooling of condenser coolant
WO2009025786A1 (en) * 2007-08-21 2009-02-26 Joseph Timothy Blundell C.o.r.e. - continuous omnidirectional radiant energy geodesic hubs/structures
US20090056703A1 (en) * 2007-08-27 2009-03-05 Ausra, Inc. Linear fresnel solar arrays and components therefor
US9022020B2 (en) * 2007-08-27 2015-05-05 Areva Solar, Inc. Linear Fresnel solar arrays and drives therefor
CN101918772A (zh) * 2007-11-07 2010-12-15 犹他州立大学研究基金会 用于加热和空气调节应用的大地耦合热交换
SE0801107L (sv) * 2008-05-15 2009-11-10 Scandinavian Energy Efficiency Förfarande samt anordning för uppvärmning och kylning av flera småhus
WO2010088632A2 (en) 2009-02-02 2010-08-05 Glasspoint Solar, Inc. Concentrating solar power with glasshouses
US8851066B1 (en) 2009-04-01 2014-10-07 Kelvin L. Kapteyn Thermal energy storage system
SE536313E (sv) 2009-07-13 2016-06-07 Skanska Kommersiell Utveckling Norden Ab Förfarande för kylning innefattande ett berglager
CN101737985B (zh) * 2009-12-09 2013-05-29 吉林大学 能量地下存储动态控制系统和方法
WO2012128877A2 (en) 2011-02-22 2012-09-27 Glasspoint Solar, Inc. Concentrating solar power with glasshouses
WO2012006288A2 (en) 2010-07-05 2012-01-12 Glasspoint Solar, Inc. Subsurface thermal energy storage of heat generated by concentrating solar power
US8701773B2 (en) 2010-07-05 2014-04-22 Glasspoint Solar, Inc. Oilfield application of solar energy collection
CN105927953B (zh) 2010-07-05 2019-02-15 玻点太阳能有限公司 太阳能直接生成蒸汽
AU2011276377B2 (en) 2010-07-05 2016-05-19 Glasspoint Solar, Inc. Concentrating solar power with glasshouses
DK177468B1 (en) * 2010-09-28 2013-06-24 Innogie Aps Fully integrated solar absorber
US20140116643A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-01 Heng Sheng Investment Holdings Limited, LLC Heat Exchanging and Accumulating Single Well for Ground Energy Collection
US9874359B2 (en) 2013-01-07 2018-01-23 Glasspoint Solar, Inc. Systems and methods for selectively producing steam from solar collectors and heaters
US9200799B2 (en) 2013-01-07 2015-12-01 Glasspoint Solar, Inc. Systems and methods for selectively producing steam from solar collectors and heaters for processes including enhanced oil recovery
US9970687B2 (en) * 2013-06-26 2018-05-15 Tai-Her Yang Heat-dissipating structure having embedded support tube to form internally recycling heat transfer fluid and application apparatus
US10113808B2 (en) * 2013-06-26 2018-10-30 Tai-Her Yang Heat-dissipating structure having suspended external tube and internally recycling heat transfer fluid and application apparatus
US10065147B2 (en) 2014-10-23 2018-09-04 Glasspoint Solar, Inc. Gas purification using solar energy, and associated systems and methods
WO2016065191A1 (en) 2014-10-23 2016-04-28 Glasspoint Solar, Inc. Heat storage devices for solar steam generation, and associated systems and methods
WO2017136241A1 (en) 2016-02-01 2017-08-10 Glasspoint Solar, Inc. Separators and mixers for delivering controlled-quality solar-generated steam over long distances for enhanced oil recovery, and associated systems and methods
NO20161109A1 (no) * 2016-07-04 2018-01-05 Mt Åsen As Varmelagringssystem
NO343262B1 (en) * 2016-07-22 2019-01-14 Norges Miljoe Og Biovitenskapelige Univ Nmbu Solar thermal collecting and storage

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR956062A (fi) * 1950-01-24
BE672916A (fi) *
US345586A (en) * 1886-07-13 Oil from wells
FR475226A (fr) * 1914-01-29 1915-04-26 Henri Monbeig Dispositifs pour l'utilisation de la différence de température entre les couches inférieures du sol et l'atmosphère
US2559870A (en) * 1949-08-24 1951-07-10 Frazer W Gay House heating system
GB1215416A (en) * 1969-03-21 1970-12-09 Nils Hugo Charles Larsson Improvements in and relating to buildings
US3485216A (en) * 1968-11-06 1969-12-23 Comstock & Wescott Vapor generator
CH569243A5 (fi) * 1972-08-05 1975-11-14 Terracom Ets
DE2445281A1 (de) * 1974-09-21 1976-04-08 Erik Dipl Ing Zimmer Verfahren zur waermespeicherung
DK136124B (da) * 1974-11-12 1977-08-15 Brueel Schioeler & Jensen Aps Fremgangsmåde ved varmeakkumulering og akkumulator til udøvelse af fremgangsmåden.
US4054246A (en) * 1975-02-20 1977-10-18 Johnson Arthur F Building structure for solar energy recovery and utilization
US4024910A (en) * 1975-05-21 1977-05-24 Werner Frank D Rock channel heat storage
US4061267A (en) * 1975-08-18 1977-12-06 Lof George O G Solar heating system and operation thereof
US4018279A (en) * 1975-11-12 1977-04-19 Reynolds Merrill J In situ coal combustion heat recovery method
FR2339143A1 (fr) * 1976-01-26 1977-08-19 Guimbal Jean Chauffage solaire par accumulation
DE2605953A1 (de) * 1976-02-14 1977-08-25 Artus Feist Waermespeicher

Also Published As

Publication number Publication date
BE860338A (fr) 1978-05-02
MX149568A (es) 1983-11-25
CA1110939A (en) 1981-10-20
ATA776577A (de) 1983-02-15
AT372515B (de) 1983-10-25
IT1091567B (it) 1985-07-06
JPS6034031B2 (ja) 1985-08-06
DK483277A (da) 1978-05-02
CH626978A5 (fi) 1981-12-15
IL53091A0 (en) 1977-12-30
DE2748727A1 (de) 1978-05-03
BR7707287A (pt) 1978-07-25
IL53091A (en) 1980-05-30
DK150249B (da) 1987-01-19
FI64856C (fi) 1984-01-10
DD132204A5 (de) 1978-09-06
NO142762B (no) 1980-06-30
NO142762C (no) 1980-10-08
PL201842A1 (pl) 1978-06-19
US4445499A (en) 1984-05-01
FR2369508B1 (fi) 1984-07-20
NL7712046A (nl) 1978-05-03
AU2964677A (en) 1979-04-26
NL182668C (nl) 1988-04-18
DK150249C (da) 1987-09-28
NO773557L (no) 1978-05-03
FR2369508A1 (fr) 1978-05-26
YU259677A (en) 1983-12-31
JPS5363634A (en) 1978-06-07
CS251756B2 (en) 1987-08-13
FI772970A (fi) 1978-05-02
GB1558116A (en) 1979-12-19
LU78416A1 (fi) 1978-01-31
NL182668B (nl) 1987-11-16
AU513327B2 (en) 1980-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI64856B (fi) Saett att i en markkropp lagra termisk energi
Singh et al. Recent advancements in earth air tunnel heat exchanger (EATHE) system for indoor thermal comfort application: A review
US5477914A (en) Ground source heat pump system comprising modular subterranean heat exchange units with multiple parallel secondary conduits
KR101524821B1 (ko) 지열 에너지 시스템 및 작동 방법
KR101524820B1 (ko) 지열 에너지 시스템 및 작동 방법
Zhao et al. Development of a single-phase thermosiphon for cold collection and storage of radiative cooling
JP3143619B1 (ja) 基礎杭による地中熱利用システム
JP4642579B2 (ja) 地熱採熱システム
Heidarinejad et al. Performance analysis of a ground-assisted direct evaporative cooling air conditioner
RU2651276C1 (ru) Устройство для обогрева почвы
JP5067956B1 (ja) 熱交換システム
EP2976579B1 (en) Heat exchange apparatus and method for energy storage
WO2002027106A1 (fr) Structure utilisant l'energie geothermique
JP2007032910A (ja) 地熱交換器及び空調装置
US20090211568A1 (en) Thermal Storage System
US11156374B2 (en) Thermal-energy exchange and storage system
SE408087B (sv) Sett att i en markkropp lagra termisk energi
KR101097910B1 (ko) 적층수평형 구조의 지열교환기
Ok et al. Long-term borehole energy storage by the inlet position control for low temperature heat source application
JPH0417353B2 (fi)
Lingo Jr et al. Exergy management between a building and its environment for residential HVAC
JP2008190177A (ja) ヒートポンプ用採熱装置
FI127176B (fi) Lämmönsiirtojärjestelmä
JPS59122854A (ja) 熱交換装置
Soriano et al. Lessons from the vernacular architecture in Sierra Mágina, Jaén

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: SUNSTORE KOMMANDITBOLAG