DE2439028A1 - Warmwasser-grosswaermespeicher - Google Patents

Warmwasser-grosswaermespeicher

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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

PATENTANWALT
DIPL.-ING. GERD COMMENTZ
7 STUTTGART 1
KXIPPENECKSTRASSE 4 ■ TELEFON (0711) 465644
13. August 1974 C/E Sch 153 P
Professor Dr.-Ing. Günte-r Scholl
CH-6549 Planezzo/Pauäfo, "SieCsa Rosina (Schweiz)
Warmwasser - G-roßwärme spei eher
In der deutschen Offenlegungsschrift ITr. 2 049 574 sowie in der Zeitschrift VJDI-Hachrichten Hr. 48/1971 ist über ein Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung von Energie unter Verwendung von !fässer als Speichermittel berichtet.
Die vorgenannten Veröffentlichungen erläutern, daß in natürlich vorhandenen oder künstlich angelegten Speicherseen, deren Spiegelfläche durch darauf schwimmende Kunststoff-Folien und luftkissen, Schäumstoffplatten u. d£l. vor Verdunstung und Uärmeverlusten geschützt ist, große Wärmemengen in Form von warmem Wasser über größere Zeiträume hinweg gespeichert werden können.
3s ist ferner in den vorgenannten Veröffentlichungen beschrieben, daß, infolge des unterschiedlichen spezifischen
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COMMEBZBANK STUTTGART (BLZ 60040071) 7751027 ■ POSTSCHECKAMT STUTTGART 25780-700 · TELEFONISCHE AUSKÜNFTE SIND UNVERBINDLICH
- 2 - 13.3.1974
Gewichtes zwischen kälterem und warmem ':.'asser im Speicher selbsttätig eine Schichtung des '."s-ssers nach seiner £emperatur erfolgt, daß also das heiße Wass= ,usagen auf dem kalten Wasser schwimmt.
Die Ladung eines derartigen Speichers erfolgt in der Weise, daß vom Boden des Sees kaltes "/asser abgezogen wird und dieses nach seiner Erwärmung wieder in den See in der Hohe der Spiegelfläche zurückgeführt, sich unterhalb der Spiegelfläche über dem kalten Wasser ausbreitet.
Bei der Entladung kann, in umgekehrter Weise, v/armes "iascer ständig unterhalb der Spiegelfläche des Sees abgezogen und einem "Wärmeverbraucher zigeführt v/erden, dort seine Wärme abgeben und abgekühlt wieder in den See zurückgepumpt werden.
Dabei nimmt die Dicke der unter der Spiegelfläche des Sees befindlichen warmen Wasserschicht ständig ab, während die Schichtstärke des abgekühlten Wassers entsprechend zunimmt.
Vom Beginn der Ladung eines solchen Speichersees bis zum Zeitpunkt seiner völligen Entladung befindet sich also, bei dieser bekannten Ausführungsform, ständig unmittelbar unter der ganzen Spiegelfläche des Sees, also unter der
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wärmeisolierenden, schwimmenden Abdeckung, V/asser von höchster Temperatur.
Die Größe der WärmeVerluste eines solchen Uarmwasser-Großwärmespeichers an die Umgebung sind also unabhängig vom jeweiligen Kalt- und Warmwasser-Inhalt des"Sees und während der gesamten Betriebszeit, in welcher der See überhaupt noch warmes Wasser enthält, gleich hoch.
Gegenstand der Erfindung ist' ein ¥armwasser-Großwärniespeicher, bei welchem die WärmeVerluste durch die schwimmende Abdeckung, in Abhängigkeit der jeweiligen !Füllung des Sees mit heißem Wasser stehen, so daß hei gleicher Ausführung und Güte der Isolation, bezogen auf die Gesamtzeit der ladung und Entladung, die Wärmeverluste durch diese Abdeckung auf etwa die Hälfte zurückgehen.
Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß der Speichersee durch die Errichtung von Dämmen oder Sperrwänden mit Schleusen oder Ventilen, in mehrere Zellen aufgeteilt ist und diese Zellen nacheinander bei der Ladung mit heißem, bei der Entladung mit kaltem Wasser jeweils durch Verdrängung des einen durch das andere gefüllt werden.
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!Din weiterer Gegenstand der Erfindung ist, daß die den Speichersee in mehrere Zellen aufteilenden Sperrwände aus zv/ei im Abstand voneinander errichteten Wänden erstellt sind, von denen die eine Wand auf Stützen stehend, bis zur Spiegelfläche aufsteigend, dem V/asser unten einen Durchflussquerschnitt offen läßt, die andere Wand hingegen unten von der Grundfläche des Sees ausgeht, jedoch nit Abstand unterhalb der Spiegelfläche endet und dem Wasser oben einen Durchflussquerschnitt offen läßt.
Bei diesem Aufbau der Sperrwände erfolgt die Verdrängung des kalten bzw. des heissen Wassers bei der Ladung und Entladung selbsttätig von Zelle zu Zelle, wobei sich jede Zelle bei der Ladung von oben nach unten mit heissein Wasser, bei der Entladung von unten nach oben mit kaltem Wasser vollständig füllt.
Zur Umschaltung des Speichers von Ladung auf Entladung bedarf es lediglich der Umkehrung der Strömungsrichtung des Wassers im Speicher.
Die Erfindung werde anhand der Abbildungen näher erläutert.
In Pig. 1 ist im Grundriß und in teilweise schematischer Darstellung der Aufbau eines Warmwasser-Großwärmespeichers gemäß der Erfindung dargestellt.
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Der von dem Damm (1) umgebene, völlig mit Wasser gefüllte und mit einer Isolierabdeckung versehene Speichersee ist durch die Sperrwände (2,3,4 und 5) in die Zellen (6,7,8,9 und 10) aufgeteilt. Über die Schleusen oder Ventile (11,12,13,14 und 15), sind die Seilen (6,7,3,9 und 10) an die Kaltwasserleitung (21) angeschlossen, wobei die !Füllung der Zellen mit kaltem vfasser jeweils nahe der Grundfläche erfolgt.
Entsprechend sind auf der Gegenseite der Zellen, diese über die Schleusen oder Ventile (16,17,18,19 und 20) mit der TTeißwasserleitung (24) verbunden.
Hier münden die Anschlüsse sämtlich nahe unterhalb der Spiegelfläche der Zellen des Speichersees.
Bei dem Betrieb der Anlage werden die Zellen des Großwärmespeichers nacheinander durch Öffnen der zu jeder Zelle zugehörigen Ventile geladen, indem das kalte Wasser mittels der Pumpe (22) dem Wärmeaustauscher (23) zugeführt wird und über die Leitung (24) der betreffenden Zelle des Großwärmespeichers zufliesst.
So v/erden nacheinander alle Zellen z.B. während der Sommerzeit mit heißem Wasser gefüllt. "Jährend des Winters können nun die Zellen mittels der Pumpe (25) die Vorlaufleitung (26) eines Fernwärmenetzes versorgen, während das vom Pern-
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värmenetz über die Leitung (2?) zurückkommende kalte './asser mittels der Pumpe (2S) die Zellen wieder nacheinander füllt.
"■'fahrend des '/inters kann natürlich auch die im r/ärmeaußtausoher (2?) weiterhin anfallende '/färme gleichzeitig mit der T,/äiT:ie des Speichers dem Fernwärmenetζ zur "Verfügung ge s t e 11 τ we r de η.
In Jig. 2 ist ebenfalls im G-rundriss und in teilweise schematiseher Darstellung ein gleichgroßer './arme spei ο her gezeigt, der von dem Damm (29) umschlossen ist.
Bei diesem Speicher b-3 stehe :.i die irennwände (30,31,32 und 33) zur Slidung der Speicherzellen (34,35,35,37 und 3-0 aus zwei Sperrmauern, wie diese in vergrößertem Maßstab in Pig. 3 im Schnitt dargestellt sind.
Durch die bei der !^läuterung der Fig. 3 näher beschriebenen Funktion der aus zwei liänden bestehenden Sperrmauer sind bei dem Großwärmespeieher nach I?ig. 2 keine Ventile oder >;chleusen erf orderlich.
Bei der ladung dieses Speichers wird über die Leitungen (39 und 40) mittels der Pumpe (41) das kalte Wasser durch
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den ;/ämeaustauscher (42) gedrückt, und in diesem erwärmt über die Leitungen (413 und 44) viode:: in den Cpeichersee gefördert.
Durch die in Fig. 3 dargestellte Ausbildung der Sperrmauern (30,31,32 und 33) füllen sich die Zellen (34, 35j36»37 und 38) nacheinander mit heißem "wasser, wobei z.B. die Zelle (35) erst dann einen Zufluß von heißem V/asser aus der Zelle (34) erhält, wenn diese bereits völlig mit heißem Wasser gefüllt ist.
Bei der Entladung des Speichers durch Umkehrung der Ströiaungsrichtung des "wassers im Reicher, füllt sich dieser aus dem von der Rücklauf leitung (43) eines Fernwärmenetz&s kommenden kalten Wassers, mittels der Pumpe (49) über die leitungen (50) und (39).
Hierbei strömt das kalte PöicIcLaufwasser zunächst der Zelle (30) nahe dem Boden des Sees zu und verdrängt das darin befindliche heiße Wasser über die doppelte Absperrmauer (33) in die Zelle (37). "Von dort über die Zellen (36 und 35) zur Zelle (34), von wo es, nahe unterhalb der Spiegelfläche abgezogen, über die Leitungen (44 und 45), mittels der Pumpe (46), der Rücklaufleitung (47) des Fernwärmenetzes zufliesst. Auch in diesem Fall ist es möglich, das Fernwärmenetζ gleichzeitig mittels des Wärmeaustauschers (42) durch
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- 8 - 13.8.1974 die I-unpo (41) zusätzlich nit heissem Wasser zu versorgen.
In Fig. 3 ist der Schnitt durch eins aus zwei Wänden (51) und (52) "bestehende Sperrwand in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die beiden "fände (51 und 5?-) sind durch senkrecht zu ihnen angeordnete Stützmauern (53) gegenseitig versteift.
In der Zeichnung ist das im Boden (54) des Speichersees angeordnete Fundament- (55) auf dem die Wände (51 und 52) errichtet sind, dargestellt.
Ebenso ist die auf der Spiegelfläche des Sees schwimmende Isolation (56) erkennbar. Die Mauer (51) auf Stützen (57) stehend, läßt unten eine 3intrittsoffnung (58) für das Wasser frei, welches zwischen den Mauern (51) und (52) hochsteigen kann, um über den freien Querschnitt (59) zwischen der Sperrmauer (52) und der Isolation (56) des Sees zur nächsten Zelle überzuströmen.
Zur Füllung und Entladung des Speichersees besitzt die Wand (52) unten kleine Löcher (60), zum Druckausgleich bei Füllung oder Entleerung des Speichers mit Wasser.
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Claims (1)

- 9 - - 13.8.1974 Ansprüche · " ■ ■ .
1. VaiTawasser-GkroiBwärmespeicher dadurch gekennzeichnet, daß der Speichersee durch die Errichtung von Damen.-. . . -■; oder Sperrwänden (2,3,4,5) mit.Schleusen oder Ventilen (11,12,13,14,1,5,16,17,18,19,20) in mehrere Zellen (6,7,8,9,10) aufgeteilt ist, und diese Zellen nacheinander "bei de:c Ladung mit heißem, bei der Entladung mit kaltem Wasser jeweils durch Verdrängung des einen durch das andere gefüllt v/erden.
. Varmwasser-Großwärmespeicher .nach* Anspi-uch..-1,.. dadurch-, gekennzeichnet, daß die den. Speichorsee in,mehrere.;-. . ·... Zellen (34,35,36,37,38) aufteilenden Sperrwände (30,31,32,3?) aus zv/ei ira Abstand voneinander errichteten ".fänden (51 und 52) erstellt sind, von denen die eine-· Wand (.5-1:) auf Stützen (57); stehend, bis zur Spiegelfläche, aufsteigend, dem Wasser'unten. einen Durchflussquerschnitt (5.8) ,offen läßtj- die andere Wand (52) hingegen unten von der Grundfläche des Sees ausgeht, jedoch mit Abstand unterhalb der Spiegelfläche endet' und dem Wasser oben einen Durchflussquerschnitt (59) offen läßt.
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