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PATENTANSPRÜCHE
1. Wärmespeicher für die Beheizung eines Bauwerks, mit Mitteln zum Durchleiten von Wärmeträgern, durch das Wärmespeichermedium, mit einer Wärmeisolation, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Rohre (6) aufweisen, eingebettet in einer wärmeleitenden Masse (7), wobei die Masse (7) und die Rohre (6) in Kanälen (2, 3) in der Weise verlegt sind, dass sie zwecks Reparatur zugänglich sind.
2. Wärmespeicher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (6) zum Durchleiten eines Wärmeträgers mindestens 1,5 m unter der Erdoberfläche angeordnet sind und nur die Zu- und Ableitung eine geringere Verlegetiefe aufweisen.
3. Wärmespeicher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (6) aus polyvernetztem Kunststoff, vorzugsweise Polybutylen bestehen, und dass die Masse (7) aus Metallabfällen oder Schwerschlacke besteht.
4. Wärmespeicher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (6) und die Masse (7) auf der Sohle der Kanäle (2, 3) verlegt sind, wobei darüber ein Kriechraum (8) zwecks Reparaturen angeordnet ist.
5. Wärmespeicher nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kriechraum (8) an Ansaug- und Ableitungskanäle (15, 16, 17) angeschlossen ist, zwecks Durchleitung von zu erwärmender Gebäudeluft.
6. Wärmespeicher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kanälen (2, 3) zusätzliche Rohre (9) in einer oder mehreren Schichten verlegt sind.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmespeicher für die Beheizung eines Bauwerks.
Ein bekannter Vorschlag sieht vor, Wärme im vorhandenen Baugrund zu speichern. Dieses Ziel ist an sich richtig. Der Vorschlag sieht Schlitze oder Bohrlöcher in vorhandenen Baugrund vor, durch welche das Wärmetransportmedium geleitet wird. Je nach Art des Mediums sollen die Kanäle mit Auskleidungen (Rohre, Rechteckkanäle) versehen oder blank (unausgekleidet) belassen werden. Nur selten trifft man auf Fels ohne Risse oder Spalten. Solche im Fels meist vorhandenen Risse verhindern jedoch zufolge schlechter Wärmeleitfähigkeit den Baugrund als Wärmespeicher zu nutzen. Im weiteren sind Bohrlöcher im Fels zu teuer. Der Vorschlag offenbart auch nicht, wie man solche Bohrlöcher waagrecht und in einer Tiefe von mehreren Metern überhaupt erstellen kann.
Ob man nun teure Bohrlöcher im Fels erstellt, oder ob man Bohrlöcher in weicherem Baugrund nachträglich auskleidet, es ist beides viel zu aufwendig, weil in jedem Fall eine sehr grosse Anzahl Kanäle zur Wärmeübertragung an den Baugrund erstellt werden müssten. Wenn überhaupt erstellbar, wäre ein solcher Wärmespeicher unwirtschaftlich wegen den hohen Erstellungskosten.
Die Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile zu vermeiden und weitere Vorteile zu bieten.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass der Wärmespeicher mit einer Wärmeisolation und mit Mitteln zum Durchleiten von Wärmeträgern durch das Wärmespeichermedium versehen ist, wobei die Mittel Rohre aufweisen, welche in einer wärmeleitenden Masse eingebettet sind und wobei die Rohre und die Masse in Kanälen in der Weise verlegt sind, dass sie zwecks Reparatur zugänglich sind.
Es ist vorteilhaft, die Mittel zur Durchleitung des Wärmeträgers mindestens 1,5 m unter der Erdoberfläche zu führen und den vorhandenen Baugrund als Wärmespeicher zu benutzen.
Es ist vorteilhaft, die Rohre aus polyvernetztem Kunststoff, vorzugsweise Polybutylen vorzusehen und als wärmeleitende Masse Metallabfälle oder Schwerschlacke zu wählen, weil diese sehr preiswert sind.
Es ist vorteilhaft, wenn die Mittel zum Durchleiten des Wärmeträgers Rohre sind, welche zur besseren Wärmeübertragung an das umgebende Erdreich mit einem Material guter Wärmeleitfähigkeit umgeben sind. Besonders preisgünstig hiezu ist Schwerschlacke oder Metallabfälle mit einem Raumgewicht von über 3000 kg/m3.
Es ist zweckmässig diese Rohre, eingepackt in Metallabfälle, auf dem Grund von Betonkanälen zu verlegen und dar über einen begehbaren oder durchlrriechbaren Raum vorzusehen, zwecks späterer Reparaturmöglichkeit. Es ist vorteilhaft, diesen durchkriechbaren Raum mit einem wurstförmigen Wärmespeicher teilweise zu füllen, welcher Wasser in einer etwa zylinderförmigen Folie speichert. Dies erhöht die Speicherkapazität für Wärme, und erleichtert die Wärmeabnahme von den Rohren.
Eine noch grössere Speicherkapazität für Wärme erreicht man, indem man anstelle des zylindrischen Wasserspeichers Glaubersalz, kugelförmig umhüllt, einbringt.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Haus mit einem Wärmespeicher,
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Haus nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Längsschnitt durch einen Wärmespeicher.
In Fig. 1 ist in einem Baugrund 1 ein Betonkanal 2 und parallel dazu ein weiterer Kanal 3 verlegt. Vorteilhaft verwendet man dazu im Handel erhältliche, vorfabrizierte Fernheizkanäle. Die zugehörigen Kanaldeckel 4 und 5 können mit über 2,5 Tonnen pro Laufmeter belastet werden. Beide Kanäle enden in einen Installationsgang 13 (Fig. 2).
In der Kanalsohle werden Kunststoffrohre 6 aus Polybuthylen verlegt, für ein mittleres Einfamilienhaus etwa total 200 m. Diese Rohre, als Register verlegt, werden mit feinen Metallabfällen 7 umhüllt und mit Bitumenemulsion getränkt.
Diese dient als Korrosionsschutz.
In gleicher Weise werden Kunststoffrohre 9 in einer oder mehreren Schichten zwischen den Kanälen verlegt.
Darnach werden die Kanaldeckel 4, 5 aufgelegt. Über den Rohren 6 verbleibt ein Kriechraum 8, welcher später allfällig notwendige Reparaturen erlaubt. Die Rohre 9 hingegen wären nur unter grossem Aufwand zugänglich.
Über den Kanaldeckeln und den Rohren 9 wird eine Wärmeisolierschicht 10 eingebracht, vorteilhaft Kohlenschlacken, welche sehr billig und verrottungsfest sind. Daraufwird der Betonfussboden 11 gegossen. Die Wärmeisolierschicht 10 ist gegen eine Uberwärmung des Fussbodens im Sommer vorgesehen und ist ferner für eine gesteuerte Wärmeentnahme notwendig.
Die Wärmeentnahme kann durch Zirkulation von Wasser durch die Kunststoffrohre 6 und 9 erfolgen oder durch Luftzirkulation in den Kriechräumen 8. Dabei ist vorgesehen, dass Raumluft des Hauses 12 durch Ansaugschlitze 15, 16 angesogen wird, sich im Kriechraum erwärmt und durch jedem Kanal zugeordnete Ventilatoren 17 in einen schlitzförmigen Kanal 18 geführt wird, wo die Warmluft in Fensternähe wieder in den Wohnraum hochsteigt. Die Kanalwände wirken derart als Wärmetauscher für die im Erdreich gespeicherte Wärme.
Während der Heizperiode dringt eine geringe Menge Wärme durch die Wärmeisolation 10 hindurch zum Fussboden 11. Bei einer Wärmeisolation aus Schlacke von einem Meter Dicke ist der Wärmedurchgang etwa 0,3 Watt/ C/m2 Temperaturdifferenz zwischen Wärmespeicher und Raumluft. Genügt diese Grundleistung nicht mehr bei sinkender
Aussentemperatur, kann die Raumluft in oben angeführter Weise thermostatisch gesteuert erwärmt werden.
Die Kunststoffrohre 6 und 9 werden vorteilhaft gruppenweise verlegt und im Installationsgang 13 zusammengefasst.
Derart kann ein allfälliges Leck in einer Gruppe festgestellt werden und diese Gruppe stillgelegt werden, bis eine Reparatur notwendig wird. Im Installationsgang 13 können Apparate wie Umwälzpumpen, Ventile und Steuerungen untergebracht werden. Er ist über eine Lucke 14 zugänglich. Eine Wärmeisolation 19 unter dem Fussboden verhindert ein ungewünschtes Entweichen von Wärme.
Als Variante kann der Kriechraum 8 teilweise mit einem zusätzlichen Wärmespeicher 20 versehen sein, bestehend aus einer etwa zylinderförmigen Folie, gefüllt mit Wasser. Die Wassermenge beträgt im vorliegenden Beispiel etwa 12 m3.
Als weitere Variante kann der Kriechraum 8 mit Glaubersalz in Kugel- oder Zylinderform aufgefüllt sein, anstelle der Wasserblase. Dies bewirkt eine mehrfach grössere Wärmespeicherfähigkeit.
Zur Zeit des Wärmeüberschusses wird der Baugrund 21 aufgeheizt, im vorliegenden Beispiel ein Volumen von bis zu 300 m3. Dies entspricht vergleichsweise etwa einer Speicherkapazität für Wärme von etwa 150 m3 Wasser. Ein solches Speichervolumen genügt, um ein gut isoliertes Haus über einen Monat lang autonom zu heizen. Die Gesamtkosten eines solchen Wärmespeichers betragen etwa Fr. 5000.-, was eine bisher unbekannt wirtschaftliche Wärmespeicherung bedeutet.
Im weiteren ist noch eine Gebäudeluft-Vorwärmung im Winter möglich oder eine Luftkühlung im Sommer. Es ist vorteilhaft, einen Entwässerungsgraben 22 um das Gebäude anzulegen und diesen zwecks Wärmeisolation mit Schlacke aufzufüllen. Das auf der Grabensohle geführte Entwässerungsrohr 25 ist mit Luftansaugrohr 24 verbunden und wird über einen Siphon 26 entwässert. Die Luft kann auf diese Weise im Sommer auf ca. 23 C gekühlt werden und im Winter auf ca. 15 C vorgewärmt ins Gebäude geführt werden.
Meist ist ein Siphon 26 notwendig um üble Gerüche fernzuhalten.
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PATENT CLAIMS
1. Heat accumulator for heating a building, with means for passing heat carriers through the heat storage medium, with thermal insulation, characterized in that the means have tubes (6) embedded in a heat-conducting mass (7), the mass (7 ) and the pipes (6) in ducts (2, 3) are laid in such a way that they are accessible for repair.
2. Heat accumulator according to claim 1, characterized in that the tubes (6) for passing a heat transfer medium are arranged at least 1.5 m below the surface of the earth and only the supply and discharge lines have a lower installation depth.
3. Heat accumulator according to claim 1, characterized in that the tubes (6) consist of poly-crosslinked plastic, preferably polybutylene, and that the mass (7) consists of metal waste or heavy slag.
4. Heat accumulator according to claim 1, characterized in that the tubes (6) and the mass (7) are laid on the sole of the channels (2, 3), a crawl space (8) being arranged above them for repairs.
5. Heat accumulator according to claim 4, characterized in that the crawl space (8) is connected to intake and discharge channels (15, 16, 17) for the purpose of passing building air to be heated.
6. Heat accumulator according to claim 1, characterized in that between the channels (2, 3) additional pipes (9) are laid in one or more layers.
The invention relates to a heat accumulator for heating a building.
A known proposal provides for the storage of heat in the existing building site. This goal is correct in itself. The proposal provides slots or boreholes in existing ground through which the heat transport medium is passed. Depending on the type of medium, the ducts should be lined (pipes, rectangular ducts) or left blank (unclad). You rarely come across rock without cracks or crevices. Such cracks, which are usually present in the rock, prevent the building ground from being used as a heat store due to poor thermal conductivity. Furthermore, drill holes in the rock are too expensive. The proposal also does not disclose how such holes can be drilled horizontally and at a depth of several meters.
Whether you create expensive boreholes in the rock, or whether you subsequently line boreholes in a softer foundation, both are far too complex because in any case a very large number of channels for heat transfer to the foundation would have to be created. If at all possible, such a heat store would be uneconomical because of the high production costs.
The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to offer further advantages.
This goal is achieved in that the heat accumulator is provided with thermal insulation and with means for passing heat carriers through the heat storage medium, the means having tubes which are embedded in a heat-conducting mass and the tubes and the mass in channels in such a way are laid so that they are accessible for repair.
It is advantageous to run the means for the passage of the heat transfer medium at least 1.5 m below the surface of the earth and to use the existing building ground as a heat store.
It is advantageous to provide the pipes made of poly-cross-linked plastic, preferably polybutylene, and to choose metal waste or heavy slag as the heat-conducting mass, because they are very inexpensive.
It is advantageous if the means for passing the heat transfer medium are pipes which are surrounded by a material with good thermal conductivity for better heat transfer to the surrounding earth. Heavy-duty slag or metal waste with a density of more than 3000 kg / m3 is particularly inexpensive.
It is advisable to lay these pipes, wrapped in metal waste, on the bottom of concrete channels and to provide them in a walk-through or smellable room for the purpose of repairing them later. It is advantageous to partially fill this crawlable space with a sausage-shaped heat store, which stores water in an approximately cylindrical film. This increases the storage capacity for heat and facilitates heat removal from the pipes.
An even greater storage capacity for heat can be achieved by introducing Glauber's salt, spherically enveloped, in place of the cylindrical water reservoir.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawings.
Show it:
1 shows a cross section through a house with a heat store,
2 is a plan view of a house according to FIG. 1,
Fig. 3 is a longitudinal section through a heat accumulator.
In Fig. 1, a concrete channel 2 and a further channel 3 is laid in a building ground 1. Pre-fabricated district heating ducts commercially available are advantageously used for this purpose. The associated manhole covers 4 and 5 can be loaded with over 2.5 tons per linear meter. Both channels end in an installation passage 13 (Fig. 2).
Plastic pipes 6 made of polybutylene are laid in the sewer base, for a medium-sized family house around 200 m. These pipes, laid as a register, are covered with fine metal waste 7 and impregnated with bitumen emulsion.
This serves as protection against corrosion.
In the same way, plastic pipes 9 are laid in one or more layers between the channels.
Then the manhole covers 4, 5 are placed. A crawl space 8 remains above the tubes 6, which later allows any necessary repairs. The tubes 9, however, would only be accessible with great effort.
A heat insulation layer 10 is introduced over the manhole covers and the pipes 9, advantageously coal slags, which are very cheap and rot-proof. The concrete floor 11 is poured onto it. The heat insulation layer 10 is provided to prevent the floor from being overheated in summer and is also necessary for controlled heat removal.
The heat can be removed by circulating water through the plastic pipes 6 and 9 or by air circulation in the crawl spaces 8. It is provided that room air in the house 12 is sucked in through suction slots 15, 16, warms up in the crawl space and through fans 17 assigned to each channel is guided into a slot-shaped duct 18, where the warm air rises again into the living room near the window. The channel walls act as a heat exchanger for the heat stored in the ground.
During the heating period, a small amount of heat penetrates through the heat insulation 10 to the floor 11. With a heat insulation made of slag of one meter thickness, the heat transfer is about 0.3 watts / C / m2 temperature difference between the heat store and the room air. This basic service is no longer sufficient when the
Outside temperature, the room air can be heated in a thermostatically controlled manner as described above.
The plastic pipes 6 and 9 are advantageously laid in groups and combined in the installation aisle 13.
In this way, a possible leak in a group can be determined and this group can be shut down until a repair is necessary. Apparatus such as circulation pumps, valves and controls can be accommodated in the installation aisle 13. It is accessible via a gap 14. Thermal insulation 19 under the floor prevents undesired escape of heat.
As a variant, the crawl space 8 can be partially provided with an additional heat store 20, consisting of an approximately cylindrical film filled with water. The amount of water in the present example is about 12 m3.
As a further variant, the crawl space 8 can be filled with Glauber's salt in a spherical or cylindrical shape instead of the water bubble. This causes a heat storage capacity that is several times greater.
At the time of excess heat, the subsoil 21 is heated, in the present example a volume of up to 300 m3. This corresponds comparatively to a storage capacity for heat of around 150 m3 of water. Such a storage volume is sufficient to autonomously heat a well-insulated house for over a month. The total cost of such a heat storage is about Fr. 5000.-, which means previously unknown economic heat storage.
In addition, building air preheating is possible in winter or air cooling in summer. It is advantageous to create a drainage ditch 22 around the building and fill it with slag for thermal insulation. The drainage pipe 25 guided on the trench bottom is connected to the air intake pipe 24 and is drained via a siphon 26. In this way, the air can be cooled to approx. 23 C in summer and fed into the building preheated to approx. 15 C in winter.
A siphon 26 is usually necessary to keep away bad smells.