DE2801791A1

DE2801791A1 - Vorrichtung zur verlustarmen speicherung von waermeenergie in einem waermespeicher und zur verlustarmen entnahme der gespeicherten waermeenergie aus diesem speicher

Info

Publication number: DE2801791A1
Application number: DE19782801791
Authority: DE
Inventors: Uwe Hansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-17
Filing date: 1978-01-17
Publication date: 1979-07-19

Description

Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 27 00 822.6) betrifft ein Verfahren zur verlustarmen Speicherung in einem Wärmespeicher und zur verlustarmen Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie aus diesem Wärmespeicher unter Verwendung eines als Wärmeträger geeigneten Strömungsmediums, vorzugsweise von Flüssigkeiten, die zur Speicherung der Wärmeenergie im Umlaufbetrieb die Energiequelle und den Wärmespeicher, und zur Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie im Umlaufbetrieb den Wärmespeicher und den Verbraucher durchfließen, daß zum Abgeben und Speichern der von dem Strömungsmedium von der Energiequelle aufgenommenen Wärmeenergie an die Wärmespeichermasse des Wärmespeichers, dieser von dem Strömungsmedium von seinem Zentrum her lagenweise, vorzugsweise spiralförmig, nach außen in Richtung äußeren Umfang durchflossen wird, und daß zur Entnahme von gespeicherter Wärmeenergie der Wärmespeicher von dem Strömungsmedium in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird.

Gemäß diesem Verfahren wird der Wärmespeicher während des Speichervorganges von innen her nach außen aufgeheizt und während des Entnahmevorganges wird dem Wärmespeicher von außen nach innen Wärmeenergie entzogen.

Es wird in dem Hauptpatent ausgeführt, daß zu diesem Zweck über einen in dem Wärmespeicher angeordneten Rohrleitungsballen, das von der Energiequelle erwärmte Strömungsmedium in den Kern des Wärmespeichers eingeführt und unter ständiger Wärmeabgabe an die Wärmespeichermasse durch das Rohrleitungssystem zum äußeren Umfang des Wärmespeichers und nach dem Austritt zum Wiederaufwärmen zur Energiequelle zurückgeführt wird.

Die Entnahme erfolgt in umgekehrter Richtung. Das Strömungsmedium wird aus dem Kern des Wärmespeichers entnommen, dem Verbraucher zugeführt und das abgekühlte Strömungsmedium dem äußeren Umfang des Wärmespeichers wieder zugeführt, und über den Rohrleitungsballen unter langsamer Erwärmung dem Speicherkern zugeleitet.

Der Rohrleitungsballen ist, wie im Hauptpatent vorgeschlagen, aus einzelnen Rohrleitungslagen, von denen jeweils die nächste Rohrleitungslage die vorhergehende in einem gewissen Abstand umgibt, gebildet, und ein gemeinsames Zentrum schalenartig umgeben.

Bei jeder einzelnen dieser Rohrleitungslagen ist die Rohrleitung spiralförmig in einer Richtung über den jeweiligen Umfang gewickelt, so daß Rohrleitungseinlauf und -auslauf sich an zwei gegenüberliegenden Punkten einer jeden Rohrleitungslage befinden.

Die Durchflußgeschwindigkeit des Strömungsmediums muß relativ niedrig gewählt werden, damit während des Speicherns von dem Strömungsmedium in der Energiequelle (Sonnenkollektor) eine möglichst große Wärmemenge aufgenommen werden kann, und während des Entnehmens das Strömungsmedium in den weniger warmen Randzonen des Wärmespeichers möglichst viel Wärme aufnehmen kann, damit dem Kern möglichst lange keine oder nur wenig Wärme entzogen zu werden braucht.

Diese geringe Durchflußgeschwindigkeit des Strömungsmediums hat aber den Nachteil, daß das Strömungsmedium an der Eintrittsseite in die einzelnen Rohrleitungslagen die Wärme bereits auf der ersten Umfangshälfte abgibt bzw. aufnimmt, und die sich daran anschließende Umfangshälfte fast unbeeinflußt bleibt, was unerwünschte Wärmeverluste zur Folge hat.

Die Erfindung hat sich daher zur Vermeidung dieser Wärmeverluste die Aufgabe gestellt, eine gleichmäßigere Verteilung der Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe durch das Strömungsmedium über den ganzen Umfang der einzelnen Rohr- leitungslagen zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Führen des Wärmeträgermediums sich schalenartig umhüllende Rohrleitungslagen gewickelt sind, daß die einzelnen Rohrleitungslagen strömungsmäßig innerhalb der Funktionseinheiten miteinander verbunden sind, und daß die Rohrleitung jeder Rohrleitungslage spiralförmig mit einer solchen Steigung gewickelt ist, daß die eine Hälfte der Rohrleitung in der einen Richtung über den Umfang der Rohrleitungslage und die andere Hälfte in dazu entgegengesetzter Richtung, vorzugsweise in die Rohrleitungszwischenräume, gewickelt ist.

Der Umfang einer jeden Rohrleitungslage wird jetzt zweimal vollständig, und zwar gegenläufig, durchströmt. Jedoch wird aufgrund der nun doppelt so großen Steigung der Rohrleitungsspirale der Rohrleitungswickel über seinen gesamten Umfang in der einen Strömungsrichtung doppelt so schnell durchflossen, was eine gleichmäßigere Verteilung bei der Wärmeaufnahme bzw. -entnahme zur Folge hat.

Damit bei der entgegengesetzten Durchströmungsrichtung die vorher eingespeicherte bzw. vom Strömungsmedium aufgenommene Wärmemenge nicht wieder ausgespeichert bzw. abgegeben wird, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Rohrleitungen jeder Rohrleitungslage zueinander, und die einzelnen Rohrleitungslagen unter- einander in einem bestimmten Abstand angeordnet sind.

Die Erfindung wird anhand des gezeichneten Ausführungsbeispiels erläutert.

In der Figur ist der übersichtlicheren Darstellung wegen nur eine Rohrleitungslage 1 des Wärmespeichers dargestellt. Mit 2 und 3 sind die beiden Ein- bzw. Ausläufe der Rohrleitungslage 1 bezeichnet, die mit den sich nach innen bzw. nach außen anschließenden Rohrleitungslagen verbunden zu denken sind.

Die Rohrleitung 4 ist in der einen Richtung mit einem solchen Abstand 5 spiralförmig über den Umfang der Rohrleitungslage 1 gewickelt, daß die Rohrleitung 4 in der dann entgegengesetzt gewickelten Richtung noch mit einem ausreichenden Zwischenraum 6 zu den den Abstand 5 bestimmenden Wicklungen in diesen einlegbar ist.

Mit 7 ist der Wendewickelpunkt der Rohrleitung 4 der Rohrleitungslage 1 bezeichnet.

Leerseite

Claims

1) Vorrichtung zur verlustarmen Speicherung von Wärmeenergie in einem Wärmespeicher und zur verlustarmen Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie aus diesem Wärmespeicher unter Verwendung eines als Wärmeträger geeigneten Strömungsmediums, vorzugsweise von Flüssigkeiten, die zur Speicherung der Wärmeenergie im Umlaufbetrieb die Energiequelle und den Wärmespeicher, und zur Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie im Umlaufbetrieb den Wärmespeicher und den Verbraucher durchfließen, daß zum Abgeben und Speichern der von dem Strömungsmedium von der Energiequelle aufgenommenen Wärmeenergie an die Wärmespeichermasse des Wärmespeichers, dieser von dem Strömungsmedium von seinem Zentrum her lagenweise, vorzugsweise spiralförmig, nach außen in Richtung äußeren Umfang durchflossen wird, und daß zur Entnahme von gespeicherter Wärmeenergie der Wärmespeicher von dem Strömungsmedium in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird, nach Patent (Patentanmeldung P 27 00 822.6), dadurch gekennzeichnet, daß zum Führen des Wärmeträgermediums sich schalenartig umhüllende Rohrleitungslagen (1) gewickelt sind, daß die einzelnen Rohrleitungslagen (1) strömungsmäßig innerhalb der Funktionseinheiten mit- einander verbunden sind, und daß die Rohrleitung (4) jeder Rohrleitungslage (1) spiralförmig mit einer solchen Steigung gewickelt ist, daß die eine Hälfte der Rohrleitung (4) in der einen Richtung über den Umfang der Rohrleitungslage (1) und die andere Hälfte in dazu entgegengesetzter Richtung, vorzugsweise in die Rohrleitungszwischenräume (5), gewickelt ist.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (4) jeder Rohrleitungslage (1) zueinander, und die einzelnen Rohrleitungslagen (1) untereinander in einem bestimmten Abstand (6) angeordnet sind.