SE408087B - SEE THAT IN A GROUND BODY STORES THERMAL ENERGY - Google Patents

SEE THAT IN A GROUND BODY STORES THERMAL ENERGY

Info

Publication number
SE408087B
SE408087B SE7710748A SE7710748A SE408087B SE 408087 B SE408087 B SE 408087B SE 7710748 A SE7710748 A SE 7710748A SE 7710748 A SE7710748 A SE 7710748A SE 408087 B SE408087 B SE 408087B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
heat
channels
soil body
temperature
ground
Prior art date
Application number
SE7710748A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE7710748L (en
Inventor
Sok
Original Assignee
Platell Ove Bertil
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
Application filed by Platell Ove Bertil filed Critical Platell Ove Bertil
Priority to SE7710748A priority Critical patent/SE408087B/en
Priority to FI772970A priority patent/FI64856C/en
Priority to IL7753091A priority patent/IL53091A/en
Priority to CA288,451A priority patent/CA1110939A/en
Priority to AU29646/77A priority patent/AU513327B2/en
Priority to NO773557A priority patent/NO142762C/en
Priority to CH1300377A priority patent/CH626978A5/de
Priority to FR7732328A priority patent/FR2369508A1/en
Priority to CS777005A priority patent/CS251756B2/en
Priority to LU78416A priority patent/LU78416A1/xx
Priority to JP52129535A priority patent/JPS6034031B2/en
Priority to YU02596/77A priority patent/YU259677A/en
Priority to PL20184277A priority patent/PL201842A1/en
Priority to DE19772748727 priority patent/DE2748727A1/en
Priority to DK483277A priority patent/DK150249C/en
Priority to MX171169A priority patent/MX149568A/en
Priority to BR7707287A priority patent/BR7707287A/en
Priority to BE182228A priority patent/BE860338A/en
Priority to IT29216/77A priority patent/IT1091567B/en
Priority to AT0776577A priority patent/AT372515B/en
Priority to GB42037/77A priority patent/GB1558116A/en
Priority to DD7700201798A priority patent/DD132204A5/en
Priority to NLAANVRAGE7712046,A priority patent/NL182668C/en
Publication of SE7710748L publication Critical patent/SE7710748L/en
Publication of SE408087B publication Critical patent/SE408087B/en
Priority to US06/112,518 priority patent/US4445499A/en

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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Greenhouses (AREA)

Description

.. ma: a.- 7?1:0'71+8~0 Vid användning av vindenergi för lokaluppvärmning finns ett likartat värmelagringsbehov. I många processindustrier erhålls stora värmemängder vid relativt låg temperatur, som skulle kunna användas till exempelvis lokaluppvärmning. Avsaknaden av en eko- nomisk möjlighet att kunna lagra denna värme tills ett värmebehov finnes gör att stora energimängder går till spillo. .. ma: a.- 7? 1: 0'71 + 8 ~ 0 When using wind energy for local heating, there is one similar heat storage requirements. In many process industries obtained large amounts of heat at relatively low temperatures, which could be used for, for example, local heating. The lack of an economic economic possibility of being able to store this heat until a heat demand exists causes large amounts of energy to be wasted.

Vid exempelvis kraftvärmeverk där stora variationer i elbehovet omöjliggör ett rationellt utnyttjande av värmeproduktionen skulle en värmelagringsmöjlíghet vara önskvärd.At, for example, combined heat and power plants where large variations in the need for electricity makes it impossible to rationally utilize heat production a heat storage option would be desirable.

I Förbränning av avfall i kombination med en billig värmelagrings metod skulle medföra utnyttjande av en energiresurs, som idag ej används.In Incineration of waste in combination with a cheap heat storage method would entail the utilization of an energy resource, which today does not used.

En billig och enkel energilagringsmetod som kan användas i liten skala uppmuntrar också den enskilde till ett rationellt utnyttjande av avfallsmaterial, som annars ej skulle komma till användning.A cheap and easy energy storage method that can be used on a small scale also encourages the individual to a rational utilization of waste materials, which would not otherwise be generated use.

Idag tillämpas ett flertal metoder att lagra värme. Olika material utnyttjas för värmelagring. En metod utnyttjar materialens specifika värme genom att de uppvärms. Andra metoder utnyttjas ett materials smältvärme eller ångbildningsvärme genom att värmen tillförs vid smält- respektive kokpunkten. Ytterligare en metod använder sig av energiutbytet vid kristallomvandling i vissa material. Vissa metoder används idag i färdiga system, andra metoder befinner sig i ett utvecklingsstadium.Today, a number of methods are used to store heat. Various materials are used for heat storage. One method utilizes the materials specific heat by heating them. Other methods are used a heat of fusion or heat of vaporization of a material by the heat added at the melting or boiling point. Another method uses the energy exchange in crystal conversion in some material. Some methods are used today in ready-made systems, others methods are in a development stage.

Vilken metod som kommer till användning beror på önskat arbetstemperaturområde, kompakthet, acceptabelt värmeläckage, uttagbar effekt per vikt/volym, anläggningskostnader osv.Which method is used depends on the desired operating temperature range, compactness, acceptable heat leakage, removable power per weight / volume, construction costs, etc.

Gemensamt för de ovan presenterade metoderna är att ingen är avsedd eller lämplig för lagringsmetoder upp mot delar av år; Lagringstiden för de bästa metoderna är maximalt några veckor.Common to the methods presented above is that none is intended or suitable for storage methods up to parts of years; The storage time for the best methods is a maximum of a few weeks.

I ett tillämpningsexempel används vatten som lagringsmedium när energin erhålls från en solfångare. Den lagrade värmeenergin skall användas för uppvärmning av en villafastighet. Om instrålad solvärme som erhållits under en dag skall användas under ett dygns förbrukning, och temperaturområdet tillåts vara 60-95°C, krävs en välisolerad vattentank på 2-3 m3. Uppvärmning under ett solfattigt dygn måste då ske med tillsatsvärme i någon form. Vill man minska den olägenheten kan man anlägga en större solfångare och en större värmelagringsenhet. Kostnaden för en sådan ambition är dock med dagens energipris oförsvarlig. 7710748-0 En intressantare värmelagringsmetod har vidare föreslagits på senare tid och består däri, att en markkropp anordnas, som står i direkt termisk förbindelse med omgivande mark, såsom anges inled- ningsvis. De i markkroppen anordnade kanalerna kan enligt ett förslag består av borrhål i marken, i vilka vardera en rörslinga med ett strömmande fluidum är nedsänkt. Enligt ett annat förslag består kanalerna av i berg sprängda schakt enligt ett visst mönster _och förbundna genom borrhâl. I båda fallen förutsätts höga tempe- raturer hos det i kanalerna strömmande fluidet (normal radiator- temperatur är minst 50°C) och ett komplicerat reglersystem för att :styra in- och utmatningen av den termiska energin. På grund av de ihöga temperaturerna blir förlusterna till omgivande mark och vid flfluidets kretslopp mycket stora, eftersom exempelvis omgivande mark fhar en betydligt lägre temperatur (i Stockholm 800). Om solfångare användes får dessa vid höga temperaturer dålig verkningsgrad.In one application example, water is used as the storage medium when the energy is obtained from a solar collector. The stored heat energy shall be used for heating a residential property. If irradiated solar heat obtained during a day should be used for 24 hours consumption, and the temperature range is allowed to be 60-95 ° C, one is required well-insulated water tank of 2-3 m3. Heating under a sunless day must then be done with additional heat in some form. Do you want to reduce that inconvenience one can install a larger solar collector and a larger one heat storage unit. However, the cost of such an ambition is included today's energy price unjustifiable. 7710748-0 A more interesting heat storage method has also been proposed in recent times and consists in arranging a ground body, which stands in direct thermal connection with the surrounding soil, as indicated in the ningsvis. The channels arranged in the ground body can according to one proposals consist of boreholes in the ground, in each of which a pipe loop with a flowing fluid is immersed. According to another proposal the canals consist of shafts blasted in rock according to a certain pattern _and connected by drill holes. In both cases, high temperatures are assumed. temperatures of the fluid flowing in the channels (normal radiator temperature is at least 50 ° C) and a complicated control system to : control the input and output of the thermal energy. Because of those at high temperatures, the losses to surrounding soil and at fl the fluid cycle is very large, because for example surrounding soil has a significantly lower temperature (in Stockholm 800). About solar panels used, these have poor efficiency at high temperatures.

'Dessa nackdelar är i praktiken så avsevärda, att metoden ej har kunnat tillämpas under realistiska och ekonomiskt försvarbara för- hållanden.These disadvantages are in practice so considerable that the method does not have could be applied under realistic and economically justifiable attitudes.

Vad man önskar sig är en värmelagríngsanordning som utan alltför stora kostnader kan göras: med tillräckligt hög lagringskapacitet, med förluster som ekonomiskt kan kompenseras, exempelvis med solfångaryta, och med enkel teknik och enkla material.What you want is a heat storage device like without excessive costs can be incurred: with a sufficiently high storage capacity, with losses that can be financially compensated, for example with solar collector surface, and with simple technology and simple materials.

.Detta har enligt uppfinningen ernåtts därigenom, att kanalerna anordnas i ett sådant antal och med en sådan dimensionering och fördelning i beroende av beräknad tillförsel och uttagning av termisk energi under en företrädesvis lång tidsperiod, exempelvis ett år, att en markkroppen omgivande begränsningsyta på avståndet a sz _ Q, där a = -E- , varvid ayär frekvensen för temperaturvariationen 'Y P (periodisk) I cp = specifika värmet för markkroppen JL = värmekonduktiviteten hos markkroppen och af markkroppens densitet, från punkter på de ytterst belägna kanalerna räknat i alla rikt- ningar utåt från markkroppen, erhåller en högsta temperatur av '(71 07% -0 u storleksordningen 35°C och en av tillförsel och uttagning av energi betingad variation under tidsperioden av högst l0°C. _ Uppfinningen bygger helt på den i jämförelse med de tidigare föreslagna ovan relaterade metoderna fundamentala skillnaden bestående i att en så låg temperatur hos den markkroppen omgivande begränsningsytan som ca 3S°C användes. I Vid användning av solfångare är det fördelaktigt om det från solfångarna utgående fluidet har en temperatur, som begränsas till högst ß5°C, företrädesvis 35°C, varvid solfångarna kan göras extremt enkla till sin konstruktion och ändå få en mycket hög verk- ningsgrad, t o m högre än de mest sofistikerade, fokuserande sol- fångare som arbetar med temperaturer upp till 100°C, hos fluidet.This has been achieved according to the invention in that the channels arranged in such a number and with such a dimensioning and distribution depending on the estimated supply and withdrawal of thermal energy for a preferably long period of time, for example one year, to a ground body surrounding boundary surface at a distance a sz _ Q, where a = -E-, where ay is the frequency of the temperature variation 'Y P (periodic) I cp = specific heat for the ground body JL = the thermal conductivity of the ground body and of the density of the field body, from points on the outermost channels in all directions outwards from the ground body, obtains a maximum temperature of '(71 07% -0 u of the order of 35 ° C and one of the supply and removal of energy-conditioned variation during the time period not exceeding 10 ° C. The invention is based entirely on it in comparison with the previous ones proposed above related methods fundamental difference consisting of such a low temperature of the surrounding soil body the confinement surface of which about 3S ° C was used. IN When using solar panels, it is advantageous if from the solar collector output fluid has a temperature, which is limited to not more than ß5 ° C, preferably 35 ° C, whereby the solar collectors can be made extremely simple to construct and still have a very high even higher than the most sophisticated, focused solar catchers operating at temperatures up to 100 ° C, in the fluid.

Speciellt i kombination med låg temperatur hos de värmeavgivande aanordningarna erhålles en hög totalverkningsgrad.Especially in combination with low temperature of the heat dissipating the devices obtain a high overall efficiency.

Genom sättet enligt uppfinningen ernås således bl a följande fördelar: a) Kapaciteten kan göras så stor som krävs utan höga kost- nader, b) förlusterna på grund av värmeläckage är så små, att de ekonomiskt kan kompenseras exempelvis med ökad solfångaryta, c) dagens teknik är tillämpbar och inga komplicerade komponenter krävs, I 7 7 d) enkla solfångare kan användas med god verkningsgrad, e) inga större termiska spänningar eller utmattningsfenomen uppstår i markkroppen, och f) markkroppens maximala övertemperatur är så låg, att ekologiska skadeverkningar ej uppstår.The method according to the invention thus achieves, inter alia, the following benefits: a) The capacity can be made as large as required without high costs nader, (b) the losses due to heat leakage are so small that they can be compensated financially, for example with increased solar collector surface, c) current technology is applicable and not complicated components required, I 7 7 d) simple solar collectors can be used with good efficiency, e) no major thermal stresses or fatigue phenomena occurs in the ground body, and f) the maximum overtemperature of the ground body is so low that ecological adverse effects do not occur.

Givetvis måste värmeavgivningssystemet dimensioneras så, att erforderliga värmemängder kan överföras från fluidet till lokalen vid en temperatur på fluidet som ej skiljer sig från lokalens med_mer_än l0°C. i Marklagret består i första hand av en inre zon Zl (se fig. 3a och Sh), som är försedd med kanaler eller ledningsbanor för tillförsel av värme. Begränsningsytan Y1 för denna zon utgörs“av ytan som omsluter de aktiva ledningsbanorna i marken. _ Vid beräkning av marklagrets lagringskapacitet kan den ovan definierade zonen antas fullständigt följa med i ledningsbanornas temperaturvariationer, förutsatt att varje volymelement i kroppen _ ligger på högst avståndet sl från någon av ledningsbanorna. 'där a = 7710748-6 Ur Jacob, Heat Transfer, Sixth printing, March 1958, sid 303, fås att och Q)= frekvensen för temperaturvariationen (perio- Ä.Of course, the heat dissipation system must be dimensioned as follows, that required amounts of heat can be transferred from the fluid to the room at a temperature of the fluid which does not differ from of the room with more than 10 ° C. in The ground layer consists primarily of an inner zone Zl (see fig. 3a and Sh), which are provided with channels or conduits for supply of heat. The boundary surface Y1 for this zone consists of “of the surface enclosing the active conduits in the ground. _ When calculating the storage capacity of the soil layer, it can be above defined zone is assumed to be fully included in the pipelines temperature variations, provided that each volume element in the body _ is at the maximum distance sl from any of the conduit paths. 'where a = 7710748-6 From Jacob, Heat Transfer, Sixth printing, March 1958, page 303, available to and Q) = the frequency of the temperature variation (period Ä.

I'°P disk), varvid Ä_= värmekonduktiviteten hos markkroppen I = markkroppens densitet och specifika värmet från markkroppen.I '° P disk), where Ä_ = the thermal conductivity of the ground body I = soil body density and specific heat from the ground body.

°P Avståndet mellan två intilliggande ledningsbanor bör därför vara mindre än 2 sl. .Vid periodisk variation av temperaturen i z nens begränsningsyta kommer värme att vandra ut respektive tagas tillbaka från omgivande mark. Den värme som på så sätt cykliskt tillförs respektive återtages från den omgivande marken kan skriv~r enligt _ Jacob: Heat Transfer, sid 293, Q =Yl.20a.¿e. -åï där 29a är temperaturvariationen (se fig. 30) .ß . cp lll Denna värmemängd Q kan lagras i en yttre zon Z2 i marklagret, som helt deltager i (följer) ytan Ylzs temperaturvariation 2 a.° P The distance between two adjacent conduits should therefore be less than 2 sl. .In case of periodic variation of the temperature in z nens limitation area, heat will migrate out or be taken back from surrounding land. The heat thus supplied cyclically respectively taken back from the surrounding land can write ~ r according to _ Jacob: Heat Transfer, page 293, Q = Yl.20a.¿e. -åï where 29a is the temperature variation (see Fig. 30) .ß. cp lll This amount of heat Q can be stored in an outer zone Z2 in the ground storage, which fully participates in (follows) the surface Ylzs temperature variation 2 a.

Volymen av denna yttre zon Z2 kan skrivas Y1 . s2, där sz kan tolkas som det "ekvivalenta ínträngningsdjupet" i marken utanför zon Zl. Marklagrets volym kan således betraktas som summan av zonerna Zl och Z2 och med en begränsningsyta Y2, som ligger på avstånd sz från ytan Yl. 1 Alitsågälier Q=Y.26a.,,(.-Ví=s2.srl.29a.f.cp varvid fås sz = \/ å .The volume of this outer zone Z2 can be written Y1. s2, where sz can interpreted as the "equivalent penetration depth" in the ground outside zon Zl. The volume of the land stock can thus be regarded as the sum of zones Z1 and Z2 and with a boundary surface Y2, which lies on distance sz from the surface Yl. 1 Alitsågälier Q = Y.26a. ,, (.- Ví = s2.srl.29a.f.cp whereby sz = \ / å is obtained.

Man finner alltså att sl = sz .It is thus found that sl = sz.

För ernâende av optimalt utnyttjande av i värmelagringspro- cessen arbetande markmassa fördelas lämpligen kanalerna så, att varje i processen deltagande masselement har ett största avstånd i till en kanal av ca 1 meter för mycket vattenrik mark till ca 3 meter för mycket vattenfattig mark eller berggrund, såsom granit. 7710748-0 För optimering av möjligheten för den i värmelagringsprocessen arbetande markmassan att tillgodogöra sig maximal tillgänglig effekt, kan kanalernas totala tillgängliga mantelyta ges en lämplig storlek genom anpassning av effektiva ledningslängden och lednings- diametern. _ De erforderliga kanalerna kan åstadkommas särskilt enkelt, om sättet enligt uppfinningen har de i kraven 5 eller 6 angivna kännetecknen.In order to achieve optimal utilization of in heat storage The working mass of the soil is suitably distributed in the channels so that each mass element participating in the process has a maximum distance in to a canal of about 1 meter for very water-rich ground to approx 3 meters for very water-poor soil or bedrock, such as granite. 7710748-0 For optimization of the possibility of it in the heat storage process working soil mass to assimilate maximum available effect, the total available mantle surface of the channels can be given a suitable size by adjusting the effective cable length and cable diameter. _ The required channels can be provided particularly easily, if the method according to the invention has those specified in claims 5 or 6 the characteristics.

Uppfinningen och de genom denna ernådda fördelarna tydlig- göres närmare i det följande under hänvisning till bifogade rit- ningar, pâ vilka figur 1 visar ett utföringsexempel på en enkel ledningsbana âstadkommen medelst ett borrhål, figur 2 visar ett exempel på en i värmelagringen deltagande markkropp under en villa, ö' figur 3a och 3b visar en markkropp i två projektioner, och figur 3c visar området för temperaturens variationer i ett snitt genom markkroppen.The invention and the advantages achieved thereby will be discussed in more detail below with reference to the attached on which figure 1 shows an embodiment of a simple line path accomplished by means of a borehole, Figure 2 shows an example of a participant in heat storage ground body under a villa, island ' figure 3a and 3b shows a ground body in two projections, and Figure 3c shows the range of temperature variations in one cut through the ground body.

Figur l visar en i en markkropp l anordnad kanal eller led- ningsbana som âstadkommits genom borrning av förutom en värmeiso- lerad tilledning med 3*m längd ett exempelvis 10 meter djupt hål 2 med en diameter av exempelvis 2,5 cm, vilket borrhâl är fodrat med en "strumpa" 3 av exempelvis aluminiumfolie, i vilken ett koncen- triskt tilledningsrör N är placerat. Fodret 3, som genom exempelvis en övertrycksstöt har pressats till anliggning mot borrhâlets 2 väggar, är tätande förbundet med ett anslutningsrör 5, som i likhet med röret 4 är anslutet till en rörledning 5, över vilken rören 3,4 tillsammans med en anordning 7 för tillförsel av värme, exempelvis en solfångare,och en anordning 8 för avgivande av värme, exempelvis radiatorer, bildar en sluten krets för ett strömmande fluidum, exempelvis vatten. i För att temperaturen på markytan ej skall pâverkas nämnvärt är övre delen av röret isolerad ungefär sträckan S2.Figure 1 shows a channel or hinge arranged in a ground body 1. created by drilling in addition to a thermal insulation clay conduit with 3 * m length a for example 10 meter deep hole 2 with a diameter of, for example, 2.5 cm, which borehole is lined with a "sock" 3 of, for example, aluminum foil, in which a concentrated trical supply pipe N is located. The feed 3, as by e.g. an overpressure shock has been pressed into abutment against the borehole 2 walls, are sealingly connected to a connecting pipe 5, which like with the pipe 4 is connected to a pipeline 5, over which the pipes 3,4 together with a device 7 for supplying heat, for example a solar collector, and a device 8 for emitting heat, for example radiators, form a closed circuit for a flowing fluid, for example water. in In order for the temperature on the ground surface not to be significantly affected the upper part of the pipe is insulated approximately the distance S2.

Borrhålen 2 är anordnade med mellanrum av storleksordningen högst 2.s, vars värde beror av marktypen och är angivet nedan: v 77107lr8'0 Marktyp Avståndet 2 sl (cyke1=1 år)2 32 Granit 6,H m Sand U,6 m Morän _ 5,U m Lera ' ' 3,5 m Gyttja 2,0 m Vatten 1,8 m Figur 2 visar en normal villa 10 med längd x breddmåtten x 8 m byggd på berggrund och med ett årsenergibehov på 26 000 kWh, på vilken en väsentligen horisontell solfångare ll på H0 m2 tänkes vara inbyggd i taket. Härav kan man räkna ut att för 100% täckning av årsbehovet med solenergi erfordras en markkropp 12 enligt uppfinningen med volymen 2300 m3. En sådan åstadkommes lätt med hjälp av två rader av borrhål med djupet 10 m och ett mellanrum av ca 6 m (2sl = 6 m). Borrhålen behöver själv- fallet inte vara lodräta utan kan luta om så skulle erfordras.The boreholes 2 are arranged at intervals of the order of magnitude not more than 2.s, the value of which depends on the type of land and is given below: v 77107lr8'0 Ground type Distance 2 sl (cyke1 = 1 year) 2 32 Granite 6, H m Sand U, 6 m Morän _ 5, U m Lera '' 3.5 m Gyttja 2.0 m Water 1.8 m Figure 2 shows a normal villa 10 with length x width measurements x 8 m built on bedrock and with an annual energy requirement of 26,000 kWh, on which a substantially horizontal solar collector ll of H0 m2 is thought to be built into the roof. From this you can calculate that for 100% coverage of the annual need for solar energy, one is required ground body 12 according to the invention with a volume of 2300 m3. Such a is easily achieved by means of two rows of boreholes with a depth of 10 m and a space of about 6 m (2sl = 6 m). The boreholes need self- the case should not be vertical but may be tilted if required.

Markkroppen sträcker sig (granit) ca 3 m ut från de båda raderna med borrhål såväl utåt sidorna som nedåt (och uppåt om borrhålens övre delar skulle vara isolerade) och omfattar en volym >2300 m3.The ground body extends (granite) about 3 m out from the two rows with boreholes both outwards on the sides and downwards (and upwards about the boreholes upper parts would be insulated) and cover a volume> 2300 m3.

Figur 3a visar en vertikalsektion genom en markkropp l2 bildad av fyra rader av vertikala kanaler eller ledningsbanor 2.Figure 3a shows a vertical section through a ground body 12 formed by four rows of vertical channels or conduits 2.

En begränsníngsyta Yl omsluter kanalerna 2 och går genom de ytterst belägna kanalerna samt deras ändytor. Avstånden mellan kanalerna och den av begränsningsytan Yl inneslutna är högst sträckan sl zonen är betecknad Zl. sträcker sig en zon Z2, som har utsträckningen Runt zonen Zl Dessa zoner och ytor visas uppi- sz ut till en begränsningsyta Y2. från i figur 3b.A boundary surface Y1 encloses the channels 2 and passes through the outermost ones located the channels and their end faces. The distances between the channels and the one enclosed by the boundary surface Y1 is at most the distance sl the zone is designated Zl. extends a zone Z2, which has the extent Around zones Zl These zones and surfaces are shown sz out to a boundary surface Y2. from in Figure 3b.

Figur 3c visar temperaturfördelningen inom markkroppens utsträckning 12' i ett horisontalplan och temperatursvinget med storleken 2Ûa vid inmatning och uttagning av värmeenergi till resp. från marklagret. Läget av de i fig. Sa och b'visade begränsnings- ytorna Y1 och Y2 är markerade i figur 3c liksom temperaturfördel- ningen utanför den yttre begränsningsytan Y2. ¿v?1ov4s-o För höjningen av markkroppens temperatur enligt uppfinningen exempelvis till 25°C och 30°C krävs under ett initialskede en relativt stor energimängd, som kan erhållas från exempäïvis till- fälliga solfångare, som ställts upp på byggarbetsplatsen. Även andra tillfälliga värmekällor kan tänkas. Kostnaden för denna initialuppleddning av markkroppen kan betraktas som en investering.Figure 3c shows the temperature distribution within the soil body extent 12 'in a horizontal plane and the temperature swing with size 2Ûa when input and output of heat energy to resp. from the soil layer. The position of the constraints shown in Figs. surfaces Y1 and Y2 are marked in Figure 3c as well as temperature distribution outside the outer boundary surface Y2. ¿V? 1ov4s-o For raising the temperature of the soil body according to the invention for example to 25 ° C and 30 ° C is required during an initial stage one relatively large amount of energy, which can be obtained from, for example, folding solar panels, set up at the construction site. Also other temporary heat sources are conceivable. The cost of this initial training of the soil body can be considered as an investment.

På liknande sätt som vid normalvillan kan ett flerfamiljshus förses med exempelvis solfångare och en markkropp, som får arbeta mot ett värmesystem av lågtemperaturtyp i huset. Att på detta sätt till 100 % täcka värmebehovet även i flerfamiljshus kan givetvis ge store ekonomiska vinster.In a similar way as in the normal villa, an apartment building can equipped with, for example, solar panels and a ground body, which is allowed to work against a heating system of low temperature type in the house. That on this ways to 100% cover the heating needs even in multi-family houses can of course provide large financial gains.

I många fall och särskilt i länder med en marktemperatur av uppåt 20°C kan det vara lämpligt att enligt samma princip alternativt eller'dessutom anordna en svalare markkropp med temperaturen ca -l5°C för svalhâllning av en lokal, som långvarigt är.ntsatt för icke önskad tillförsel av värme.In many cases and especially in countries with a ground temperature of upwards of 20 ° C it may be appropriate to according to the same principle alternatively or in addition arrange a cooler ground body with a temperature of approx -l5 ° C for keeping cool in a room that has been exposed to for a long time unwanted supply of heat.

Marklagringsmetoden enligt uppfinningen kan självlallet även utnyttjas för temperering av simbassänger.The soil storage method according to the invention can of course also used for tempering swimming pools.

Uppfinningen är tillämpbar generellt vid varierande tillförsel av termisk energi från solfångare, vindgenerator (via mekanisk vattenbroms eller elvärme), spillvärme och varierande eller konstant uttag av termisk energi men även vid konstant tillförsel av termisk energi och varierande uttag, som momentant kan vara större än den tillförda energin.The invention is generally applicable to varying supplies of thermal energy from solar panels, wind generator (via mechanical water brake or electric heating), waste heat and varying or constant extraction of thermal energy but also with constant supply of thermal energy and varying outlets, which may momentarily be greater than that added energy.

Markkroppens dimensionering och kanalernas fördelning kan i vissa fall förutsätta komplicerade beräkningar, som självfallet ,underlättas i hög grad om datorbehandling tillgripes.The dimensioning of the ground body and the distribution of the channels can in some cases require complicated calculations, as a matter of course , is greatly facilitated if computer processing is resorted to.

Uppfinningen är självfallet inte begränsad till de här visade utföringsformerna utan åtskilliga modifikationer är möjliga inom ramen för den i kraven definierade uppfinningen.The invention is of course not limited to those shown here embodiments without numerous modifications are possible within within the scope of the invention defined in the claims.

Claims (6)

.vyffi - 9 7710748-0 P A T E N T K R A V.vyf fi - 9 7710748-0 P A T E N T K R A V 1. Sätt att i en markkropp, som står i direkt termisk förbin- delse med omgivande mark, lagra termisk energi, som från värmeupp- tagande anordningar, såsom solfångare, tillföres markkroppen via ett flertal i markkroppen anordnade kanaler genom cirkulering av ett fluidum i en krets innehållande kanalerna och de värmeupp- tagande anordníngarna, och att från markkroppen medelst fluidet uttaga upplagrad termisk energi för temperering av ett objekt, såsom en byggnad, genom cirkulering av fluidet i en krets inne- hållande kanalerna och värmeavgivande anordningar, k ä n n e - t e c k n a t därav, att kanalerna anordnas i ett sådant antal _och med en sådan dimensionering och fördelning i beroende av beräknad tillförsel och uttagning av termisk energi under en företrädesvis lång tidsperiod, exempelvis ett år, att en markkroppen omgivande begränsningsyta på avståndet 7\ 3.cp varvid LJ är frekvensen för temperaturvariationen (periodisk) där a = cp specifika värmet för markkroppen' 7L värmekonduktiviteten hos markkroppen _3 = markkroppens densitiet, från punkter på de ytterst belägna kanalerna räknat i alla rikt- ningar utåt från markkroppen, erhåller en högsta temperatur av storleksordningen 35°C och en av tillförsel och uttagning av energi betingad variation under tidsperioden av högst l0°C.A method of storing thermal energy in a soil body which is in direct thermal communication with the surrounding soil, which from heat-absorbing devices, such as solar collectors, is supplied to the soil body via a plurality of channels arranged in the soil body by circulating a fluid in a circuit containing the channels and the heat-absorbing devices, and extracting stored thermal energy from the ground body by means of the fluid for tempering an object, such as a building, by circulating the fluid in a circuit containing the channels and heat-emitting devices, due to the fact that the channels are arranged in such a number - and with such a dimensioning and distribution depending on the calculated supply and extraction of thermal energy for a preferably long period of time, for example one year, that a ground body surrounding boundary surface at the distance 7 \ 3.cp wherein LJ is the frequency of the temperature variation (periodic) where a = cp specific heat for the ground body '7L thermal conductivity the density of the soil body _3 = the density of the soil body, from points on the outermost channels calculated in all directions outwards from the soil body, obtains a maximum temperature of the order of 35 ° C and a variation of energy supply and withdrawal during the time period not exceeding 10 ° C. 2. Sätt enligt krav l för temperering av en byggnad, kiä n n e t e c k n a t därav, att fluidet tillföres de värmeav- givande anordningarna med en temperatur som ej skiljer sig från byggnadens avsedda rumstemperatur med mer än 10°C, företrädesvis 5°C.2. A method according to claim 1 for tempering a building, characterized in that the fluid is supplied to the heat-emitting devices at a temperature which does not differ from the intended room temperature of the building by more than 10 ° C, preferably 5 ° C. 3. Sätt enligt krav 1 eller 2, varvid som värmeupptagande anordningar användes solfångare, 'k ä n n e t e o k n a ti därav, att från solfångarna utgående fluidum har en temperatur som begrän- sas till högst HSOC, företrädesvis 3590. ”Ära _ 7710748-0 1°3. A method according to claim 1 or 2, wherein solar collectors are used as heat-absorbing devices, characterized in that the fluid emanating from the solar collectors has a temperature which is limited to a maximum of HSOC, preferably 3590. "Ära _ 7710748-0 1 ° 4. Sätt enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att för ernàende av optimalt utnyttjande avli lagringspro- cessen arbetande markkropp kanalerna fördelas så, att varje i processen deltagande masselement har ett största avstånd till en kanal, som är lika med sträckan s.4. A method according to any one of claims 1-3, characterized in that in order to achieve optimal utilization of the storage process, the channels are distributed so that each mass element participating in the process has a maximum distance to a channel equal to the distance s. 5. Sätt enligt_nägot av kraven l-4, k ä,n n e t e c k n a t däñav, att kanalerna i markkroppen âstadkommes genom borrning av ett antal hål från markytan och insättning av ett foder, före- trädesvis av metall med erforderlig tryckhâllfasthet i varje borrhâl, i vilket ett koncentriskt, vid borrhålets botten öppet rör anordnas, varjåmte rören och fodren sammankopplas med rörled- ningar till bildande av åtminstone en sluten krets innehållande de värmeavgivande och värmeupptagande anordningarna.5. A method according to any one of claims 1-4, characterized in that the channels in the ground body are provided by drilling a number of holes from the ground surface and inserting a liner, preferably of metal with the required compressive strength in each borehole, in which a concentrically, open pipes are arranged at the bottom of the borehole, and the pipes and liners are connected with pipelines to form at least one closed circuit containing the heat-emitting and heat-absorbing devices. 6. Sätt enligt något av kraven 1-M, varvid marken har en mjuk beskaffenhet, k ä n n e_t e c k n a t därav, att kanalerna i markkroppen åstadkommas genom intryckning i markkroppen av ett antal vid intryckningsänden slutna rör och anordnande i varje rör av ett koncentriskt, vid rörets slutna ände öppet innerrör, var- jämte ytter- och innerrören sammankopplas med rörledningar till bildande av åtminstone en sluten krets innehållande de värmeav- givande och värmeupptagande anordningarna. ANFÜRDA PUBLIKATIONER:A method according to any one of claims 1-M, wherein the soil has a soft nature, characterized in that the channels in the soil body are produced by pressing into the soil body a number of tubes closed at the end of the depression and arranging in each tube a concentric, at the closed end of the tube open inner tube, together with the outer and inner tubes are connected with pipelines to form at least one closed circuit containing the heat emitting and heat absorbing devices. MENTION PUBLICATIONS:
SE7710748A 1976-11-01 1977-09-26 SEE THAT IN A GROUND BODY STORES THERMAL ENERGY SE408087B (en)

Priority Applications (24)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE7710748A SE408087B (en) 1977-09-26 1977-09-26 SEE THAT IN A GROUND BODY STORES THERMAL ENERGY
FI772970A FI64856C (en) 1976-11-01 1977-10-07 SAETT ATT I EN MARKKROPP LAGRA TERMISK ENERGI
IL7753091A IL53091A (en) 1976-11-01 1977-10-10 Method of storing heat in the ground
CA288,451A CA1110939A (en) 1976-11-01 1977-10-11 Ground-storage of heat, such as solar heat
AU29646/77A AU513327B2 (en) 1976-11-01 1977-10-13 Ground storage of heat
NO773557A NO142762C (en) 1976-11-01 1977-10-17 PROCEDURE FOR MARKING STORAGE OF HEAT, e.g. SOLAR
CH1300377A CH626978A5 (en) 1976-11-01 1977-10-26
FR7732328A FR2369508A1 (en) 1976-11-01 1977-10-26 PROCESS FOR STORING HEAT IN THE GROUND, IN PARTICULAR SOLAR HEAT
CS777005A CS251756B2 (en) 1976-11-01 1977-10-27 Device for storage of heat energy
YU02596/77A YU259677A (en) 1976-11-01 1977-10-28 Device for accumulating thermic energy in the earth
JP52129535A JPS6034031B2 (en) 1976-11-01 1977-10-28 Earth storage method for solar-like heat
LU78416A LU78416A1 (en) 1976-11-01 1977-10-28
PL20184277A PL201842A1 (en) 1976-11-01 1977-10-29 THE METHOD OF ACCUMULATION OF HEAT ENERGY
DE19772748727 DE2748727A1 (en) 1976-11-01 1977-10-29 METHOD AND DEVICE FOR STORING THERMAL ENERGY, SUCH AS SOLAR HEAT, FOR EXAMPLE
IT29216/77A IT1091567B (en) 1976-11-01 1977-10-31 METHOD FOR STORING THERMAL ENERGY IN A LAND SPACE
MX171169A MX149568A (en) 1976-11-01 1977-10-31 IMPROVED SYSTEM FOR THE STORAGE OF THERMAL ENERGY SUCH AS SOLAR
BR7707287A BR7707287A (en) 1976-11-01 1977-10-31 PROCESS FOR STORAGE OF THERMAL ENERGY IN A MASS THAT IS IN DIRECT THERMAL CONNECTION WITH THE SURROUNDING SOIL
BE182228A BE860338A (en) 1976-11-01 1977-10-31 THERMAL ENERGY STORAGE PROCESS
DK483277A DK150249C (en) 1976-11-01 1977-10-31 PROCEDURE FOR STORAGE AND RECOVERY OF HEAT ENERGY FROM THE SOIL CROP
AT0776577A AT372515B (en) 1976-11-01 1977-10-31 DEVICE FOR STORING HEAT
GB42037/77A GB1558116A (en) 1976-11-01 1977-10-31 Groundstorage of heat such as solar heat
DD7700201798A DD132204A5 (en) 1976-11-01 1977-11-01 GROUND STORAGE OF WAERME, FOR EXAMPLE SUNWATER
NLAANVRAGE7712046,A NL182668C (en) 1976-11-01 1977-11-01 METHOD FOR STORING HEAT ENERGY, SUCH AS SOLAR HEAT IN GROUND.
US06/112,518 US4445499A (en) 1976-11-01 1980-01-16 Ground-storage of heat such as solar heat

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE7710748A SE408087B (en) 1977-09-26 1977-09-26 SEE THAT IN A GROUND BODY STORES THERMAL ENERGY

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7710748L SE7710748L (en) 1979-03-27
SE408087B true SE408087B (en) 1979-05-14

Family

ID=20332371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7710748A SE408087B (en) 1976-11-01 1977-09-26 SEE THAT IN A GROUND BODY STORES THERMAL ENERGY

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE408087B (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1980002736A1 (en) * 1979-05-30 1980-12-11 Hagconsult Ab Utilization of ground earth under building structures for storing and/or withdrawal of heat energy
WO1981000754A1 (en) * 1979-09-06 1981-03-19 N Knudsen Heat accumulator
WO1981002059A1 (en) * 1980-01-11 1981-07-23 Thermopalning Konsult Handel A method and a device for absorbing and emitting heat or cold from the ground
WO1982001860A1 (en) * 1980-12-02 1982-06-10 Olav Hallaraune Launching apparatus for discharging a projectile connected to a lifeline or the like
US4715429A (en) * 1985-07-02 1987-12-29 Palne Mogensen Method and means for applying a heat exchanger in a drill hole for the purpose of heat recovery or storage
US7337838B2 (en) 2002-01-31 2008-03-04 Lowte Ab Plant for tempering of a building
EP3717841A4 (en) * 2017-11-30 2021-09-08 Double M Properties AB Arrangement and method for optimal energy storage and recapturing of thermal wells

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1980002736A1 (en) * 1979-05-30 1980-12-11 Hagconsult Ab Utilization of ground earth under building structures for storing and/or withdrawal of heat energy
WO1981000754A1 (en) * 1979-09-06 1981-03-19 N Knudsen Heat accumulator
WO1981002059A1 (en) * 1980-01-11 1981-07-23 Thermopalning Konsult Handel A method and a device for absorbing and emitting heat or cold from the ground
WO1982001860A1 (en) * 1980-12-02 1982-06-10 Olav Hallaraune Launching apparatus for discharging a projectile connected to a lifeline or the like
US4715429A (en) * 1985-07-02 1987-12-29 Palne Mogensen Method and means for applying a heat exchanger in a drill hole for the purpose of heat recovery or storage
US4867229A (en) * 1985-07-02 1989-09-19 Palne Mogensen Method and means for applying a heat exchanger in a drill hole for the purpose of heat recovery or storage
US7337838B2 (en) 2002-01-31 2008-03-04 Lowte Ab Plant for tempering of a building
EP3717841A4 (en) * 2017-11-30 2021-09-08 Double M Properties AB Arrangement and method for optimal energy storage and recapturing of thermal wells

Also Published As

Publication number Publication date
SE7710748L (en) 1979-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI64856C (en) SAETT ATT I EN MARKKROPP LAGRA TERMISK ENERGI
Rosen et al. Geothermal energy: sustainable heating and cooling using the ground
Nordell et al. High temperature solar heated seasonal storage system for low temperature heating of buildings
KR101524821B1 (en) Geothermal energy system and method of operation
KR101524820B1 (en) Geothermal energy system and method of operation
Kallio Geothermal energy use, Country update for Finland
Torras et al. Parametric study of two-tank TES systems for CSP plants
Akhmetov et al. Thermal energy storage systems–review
Banerjee et al. Evaluation of possibilities in geothermal energy extraction from oceanic crust using offshore wind turbine monopiles
González et al. Constructal design of salt‐gradient solar pond fields
SE408087B (en) SEE THAT IN A GROUND BODY STORES THERMAL ENERGY
Operacz et al. The Standard Geothermal Plant as an Innovative Combined Renewable Energy Resources System: The Case from South Poland
Dehghan et al. Sensible thermal energy storage
Gunerhan et al. Utilization of basalt stone as a sensible heat storage material
Hud et al. Mathematical modelling of heat transfer in a greenhouse with surface soil heating system
Coelho et al. Assessing the Effectiveness of an Innovative Thermal Energy Storage System Installed in a Building in a Moderate Continental Climatic Zone
Sanner et al. Advantages and problems of high temperature underground thermal energy storage
US4510992A (en) Solar energy system
Zeh et al. Monitoring of a large-scale geothermal collector system and a 5GDHC in Bad Nauheim
Zhang et al. Analysis of the impact of parameters of gravity heat pipe radiator on the temperature control of gangue hill and engineering test
Lee et al. Borehole thermal energy storage
Yaakob An innovative approach to heat extraction from a salinity gradient solar pond to enhance overall efficiency
Villa A numerical methodology and analysis of borehole thermal energy storage performance
JP2018166451A (en) Stored heat utilization structure
Hammons Geothermal power generation: global perspectives; USA and Iceland; technology, direct uses, plants, and drilling

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7710748-0

Effective date: 19940410

Format of ref document f/p: F