DE3545622A1 - Waermespeicher - Google Patents
WaermespeicherInfo
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Classifications
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1,
Solche Wärmespeicher sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.
Sie dienen als Energiespeicher, wobei angestrebt wird,
daß der Speicher ein hohes nutzbares Temperaturniveau wahren,
die Energie unter günstigen Bedingungen entnommen und die
Speicher noch preiswert sind. In der Regel sind sie Warmwasserspeicher.
Die Konzeption des Speichers hängt stark
davon ab, ob er für eine Großanlage oder für kleinere Verbraucher,
z. B. Häusergruppen vorgesehen ist. Ebenfalls ist
es bekannt, einen solchen Speicher das Erdreich als Teil
der Wärmespeicher auszunutzen, wobei die Speicherfunktion
systematisch unterschiedlich ist. Speicher sollen mit
einer zugehörigen Wärmekraftanlage bzw. einem Kraftwerk
abgestimmt sein.
Es ist auch ein Wärmespeicher bekannt, bei der der eigentliche
Speicherraum mit Hilfe von Vakuum isoliert werden
soll. Hierdurch wird eine vorbestimmte und unerläßliche
Wärmeisolation an bestimmten Speicherwandflächen besser
eingehalten. Hierbei treten aber bei dem eigentlichen Ausbau
des Speichers besonders wenn er relativ große Abmessungen
haben soll, besondere bautechnische Probleme auf. Dies betrifft
die Statik, besonders beim Baufortschritt, das
Schützen und Abschirmen der in den eigentlichen Speicherbereich
einzubringenden Wärmetauscheraggregate, die An-
und Unterbringung eines Montagegestells in Verbindung mit
der Vakuumisolation und besonders die Preisgestaltung.
Im transportablen, aber relativ kleinen druckfesten Behälter
als Wärmespeicher, wird nur ein äußerer Mantelraum
als Wärmedämmschicht auch einem Vakuum ausgesetzt. Eine andere
Ausführung als Großraumspeicher kann mit einer Windkraftmaschine
oder mit Solarbatterien gekoppelt werden. Hier wird
ein wabenartiges Mehrkammersystem oder eine Kugelform verwendet,
der Speicher wird im freien Gelände, teilweise überdacht,
aufgestellt. Er kann eine zusätzliche Ummantelung aus
Mauerwerk erhalten und zum Teil im Erdreich versenkt sein.
Solche Wärmespeicher sind aber kostenaufwendig, benötigen
viel Geländefläche zur Aufstellung und sind in der Regel nur
als Kurzzeitspeicher benutzbar. Auch ist es hier nicht gelungen,
schädliche Wärmebrücken zwischen Speicherrinnenbereich
und dem Außenmantel zu beseitigen, so daß Wärmeverluste eintreten
und nur ein Kurzzeitbereich noch wirtschaftlich sein
kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für Langzeitspeicherung
geeigneten Großraumwärmespeicher kostengünstig
auf relativ niederiger Grundfläche zu erstellen, wobei sein
Anschluß an Energiequellen unterschiedlicher Art möglich
sein soll und ein solcher Langzeitgroßraumspeicher wirtschaftlich
fühlbare Wärme zur Verfügung stellen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen
des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Durch Verwendung eines schichtartigen Materials statt Folien
wird die Betriebsfestigkeit hinsichtlich Vakuumisolation verbessert.
Gleiches gilt, wenn Metallblech hierfür verwendet
wird. Schädliche Wärme- (bzw. Kälte-) Brücken im Bereich des
Speicherstandbodens werden durch Hohlbauteile vermieden, die
sowohl die Wärmebrücken wesentlich verringern als auch die
notwendige Festigkeit für die Auflast haben und eine universelle
Anpassung und bessere Ausnutzung des Speicherinnenraums
durch eine Mehrzahl übereinanderliegender Speicherabteile erreicht
wird, deren zugehörige Temperatur im Bodenbereich am
niedrigsten, im oberen Bereich aber am höchsten vorbestimmt
ist.
Durch teilweise vorgefertigte Bauteile kann der Wärmespeicher
als Standardanlage kostensenkend hergestellt werden, insbesondere
bei Verwendung von Stahlbetonbauteilen, verbunden mit
zweckmäßiger Absenkung im Erdreich. Gleichzeitig wird der
Erdaushub als später einzufüllende Wärmespeichermasse vorteilhaft
ausgenutzt; im Einzelfall (Kies) kann dieser zur Betonherstellung
verwendet werden. Weitere Vorteile ergeben sich
hierbei, wenn mehrere Wärmespeicher in einer Reihenfolge am
gleichen Ort erstellt werden. Benötigt man eine relativ
große Speicherkapazität, kann neben Standard-Wärmespeichern
ein weiterer Speicher, statt mit fester Speichermasse mit
Wasser als Speichermasse betrieben werden und kann mit den
übrigen Wärmespeichern kombiniert werden. Bei Zuschaltung
des letzteren Wärmespeichers an einen Wärmeträgersystemkreis
entfällt die Frischwassernachfüllung und ein vorteilhafter
sauerstoffarmer Betrieb wird ermöglicht, ebenfalls verbesserter
Korosionsschutz für die Leitungen und ggf. die Schaffung
von Unterdruckkammern für die, die Wärmekraft nutzende Vorrichtungen,
bzw. Kraftmaschinen, insbesondere nach Patentanmeldung
P 34 02 438.7 und 34 34 924.3.
Ausführungformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Aufriß, teilweise im Schnitt,
im wesentlichen der linken Hälfte eines aufrechten im Erdreich
versenkten Wärmespeichers
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Speicher nach Fig. 1
Fig. 3 eine Draufsicht auf einzelne bzw. vorgefertigte
Betonbauteile nach dem Federnutprinzip
Fig. 4 eine Seitenansicht auf ein Betonbauteil gemäß
Fig. 3
Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht des Wärmespeichers,
aber mit einzelnen Behältern und Wasser als Wärmespeichermasse
sowie Darstellung der rechten Speicherseite.
Fig. 6 eine Draufsicht auf Fig. 5
Fig. 7 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt eines
Speichers gemäß Fig. 5 gemäß anderer Ausgestaltung und
Fig. 8 eine Seitenansicht eines Speichers nach Fig. 5
oder 6, mit einer zugeschalteten Kraftmaschine, die Wärmeenergie
dem Speicher zuführt bzw. Verbrauchern, die die
Speicherwärme abnehmen.
Zur Herstellung des Wärmespeichers wird in einem Freigelände,
z. B. einem Garten, eine Grube etwas größeren Durchmessers als
der vorgesehene Wärmespeicherschacht, z. B. 1,5 bis 2 m tief
ausgebaggert. Auf der Grubensohle werden Betonfertigteile
13 a für die untere Schachtwand im Bodenbereich 15 als Fundament
in Form eines Ringkranzes zusammengesetzt. Hierbei wird
zuerst das den äußeren Teil bildende Winkelstück im Kreis
versetzt ausgerichtet und die Nahtstellen eines Metallrandes
verschweißt. Sie bilden den Sockelbereich der Wand 13, 14
wobei diese Bauteile durch eine jeweilige Feder 13 b und gegenüberliegende
Nut 13 c, vgl. Fig. 3, zusammengesetzt werden
können. Nun wird eine vorteilhaft mehrlagige vakuumdichte
Schicht 12, aus Kunststoff oder Walzblei so eingelegt, daß
Randbereiche nach außen vorragen. Vorteilhaft, vgl. Fig. 5, 7
sind die Bausteine 13 a mit einer ersten Schrägfläche 27 und
gegenüberliegende Bauteile aus Beton oder dergleichen, die
vertikal tiefer im Speicherstandboden 17 liegen, mit einer
zweiten Schrägfläche 28 versehen, zwischen welche diese
Schicht 12 verlegt wird. Anschließend werden die Bauteile
mit der Schrägfläche 27, 28 gegeneinander angepreßt und die
Schicht ist rißfrei verlegt. Ferner wird die vakuumdichte
Schicht 12, vgl. Fig. 1, 5, Fig. 2, der ganzen Höhe nach und
an der Innenseite der Bausteine der Betonwand 10 verlegt bzw.
zwischen innerer Betonwand 14 und äußerer Betonwand 13 in
dem Sinne, daß die Schicht 12 an diesen fest abgestützt ist,
aber ihre vakuumdichte Eigenschaft beibehält. Wird an der
Schachtwand eine hohlraumbildende Schalung hergestellt, kann
die Schicht zusätzlich mit einer wärmedämmenden Materialschicht
11 versehen bzw. in diese zwischen inneren und äußeren
Wandbauteilen 13, 14, eingebettet sein. Der bodenförmige
aus schuhförmig gewinkelten oder treppenförmigen Bauteilen
13, 13 a, gebildete Fundamentkranz, vgl. Fig. 1, 4 dient zum
Aufsetzen von weiteren Bauteilen des Wärmespeichers von
oben her und zu ihrer Verbindung, z. B. durch Eisenanker
und -beton. Eine oder mehrere Schweißnähte 16,
vgl. Fig. 1, verbinden die vakuumdichte Schicht 12 zwischen
Boden- und Mantelbereich. Schleifenförmige Bauteile, insbesondere
Rohrschleifen 18 sind in einer Mehrzahl in der Betonwand
10 vorteilhaft voreingebettet. Sie können U-förmig ausgebildet
sein. Die Rohrenden verlaufen nach außen ins Erdreich,
der den Speicher umgibt und diese Rohrenden bilden
einen Anschluß an eine äußere Wärmepumpe und/oder ein äußeres
Kühlaggregat bzw. werden zu einer Kraftmaschine 29, vgl.
Fig. 8, herangeführt bzw. mit dieser gekoppelt.
Nacheinander wird die äußere Betonwand 10 aus Fertigteilen
hergestellt, die dann eine umlaufende, vorzugsweise zylindrische
Schachtwandschalung bilden. In diese Betonschalung wird
entsprechend die benötigte Eisenbewehrung, neben den Rohrschleifen
18 eingesetzt.
Damit eine solche Wand beim späteren Verfüllen mit
Beton widerstandsfähig ist, wird um die jeweilige mit Beton
auszufüllende Wand als Hilfsmittel ein Metallreifen angeordnet
und dient als Verschalung. Dieser Reifen wird nach
Ausfüllen der Wand mit Beton und nach
Aushärten, entsprechend dem weiteren Aufbau der Außenwand,
angehoben und jeweils neu gespannt. Auf dem Schachtwandfundament,
also der Stufe 40, wird innen im Speicherraum
als Hilfsvorrichtung ein Gerüst, bestehend aus Montagesäulen
oder Montagerohren aufgebaut.
Am Gerüst sind die einzelnen Arbeitsvorrichtungen zum
Lösen und Ausbaggern des Erdreichs montiert, z. B. ein
automatisch gesteuertes, mechanisch-hydrostatisch mit Hilfe
von Preßluft und Wasser arbeitendes Gerät (nicht dargestellt).
Zur Außenwand 10 hin, wird um dieses Gerüst herum, für den
einzugießenden Beton, die erforderliche Einschalung montiert,
wobei vor Eingießen des Betons die vakuumdichte Schicht 12
bereits rundherum als auch der Höhe nach an der äußeren
Schalenwand abgestützt, z. B. angeklebt und die Nähte, z. B.
Schweißnaht 16, oder andere, angebracht sind. Nach Erstellen
eines umlaufenden Teilstückes der Schachtringwand von z. B.
2 m Höhe, wird das nächste entsprechende Teilstück darauf
errichtet und so fort. Gleichzeitig wird das Schachtinnere
durch ein montiertes Baggergerät entsprechend ausgeschachtet.
Im Schachtinneren kann vorteilhaft das Gerüst entsprechend
weiter aufgestockt werden.
Wird der Schacht so tief gebaut, daß Grundwasser eindringt,
wird es im Schacht belassen, die Geräte arbeiten unter der
Wasserfläche weiter. Sobald die vorgesehene Schachttiefe erreicht
ist, wird eine vorbestimmte Menge Beton über die
Schlauchleitung, die gleichzeitig mit Absinken des Schachtes
als Bestandteil der Arbeitsvorrichtung montiert wird, auf
das Erdreich der Schlachtsohle 31 als Betonauffüllung 32,
vgl. Fig. 1 und unter das Schachtwandfundament geschüttet.
Zu diesem Beton werden gleichzeitig Verstärkungsplatten abgesenkt,
so daß sich auf dem Erdreich ein gegen Wasserdruck
gesicherter Betonboden bildet, der widerstandsfähig gegen
das nachdrückende Grundwasser ist. Nach Aushärten des Betonbodens
kann vorteilhaft mit einer Stützvorrichtung, vgl.
Fig. 1, von der im Bodenbereich Eisenanker 39 und ein zugehöriges
Führungsrohr 38 dargestellt sind, bis zur endgültigen
Fertigstellung des Bodens eine Verankerung dadurch erfolgen,
daß Eisenanker 39 vorzugsweise pneumatisch seitlich eingetrieben
werden.
Es ist wesentlich, daß zur Wärmedämmung zwischen Speicherstandboden
17, der unmittelbar an das Erdreich angrenzt, und
den Speicherinnenraum 20 Wärmebrücken vermieden werden;
hierfür dienen die besonderen Hohlbausteine 54 und zugehörigen
Standfüße 55, 56, vgl. Fig. 1, Fig. 5, 7. Die Isolierung kann
durch Isolierschichten aus geeigneten Fasermaterialien in
Form von zusätzlichen Platten verstärkt werden. Auf diesen
Hohlbauteilen werden die Speicherabteile, nachfolgend Abteile 34;
20 a, 20 b, 20 c, usw. aufgebaut, die von Wänden, die einen
jeweiligen Behälter bilden, umschlossen sind und faßringartige
Verstärkungen in Form eines Ringrahmens oder Ringreifens 51
aufweisen. In diesem werden die wellplattenartig verstärkten
Seitenteile 52 über den Umfang hinweg angebracht, z. B. verrastet.
In solchen behälterartigen Kranz, vgl. Fig. 1, wird
lagenweise Erdmasse als Wärmespeichermasse, eingefüllt, z. B.
Kies, Sand odgl. Darüber werden wärmedämmende Abdeckplatten
33, die vorzugsweise Hohlräume aufweisen, aufgelegt. Ferner
Schutzrohre und Stützsäulen, weiter in der aufgeschütteten
Wärmespeichermasse 50 Schutzrohre und Stützsäulen 25, 21 und
entsprechend im Speicherinnenbereich 20 weitere Rohre, Wärmetauscher
und sonstige Vorratsbehälter 60 für ein Wärmeträgermedium.
Von der Wärmedämmplatte 33 ist in Fig. 1 nur
eine dargestellt. Zuletzt bedeckt die vakuumdichte Schicht
12 über dem Deckel 24 den Wärmespeicher und ist mit der entsprechend
seitlich umlaufenden Schicht 12 verschweißt odgl.
Über dem Deckel kann vorteilhaft eine Abdeckung aus isolierenden
Hohlbauteilen aufgebracht werden, auch als
Feuchtigkeitsschutz. Ferner wird ein Sauggebläse 26 zur Herstellung
des Vakuums angeschlossen. Eisenverankerungsstäbe 30
zwischen Betonbauteilen sind in Fig. 1 dargestellt, sowie
schematisch zugehörige Abteile 34, 35, 36, gefüllt mit
Speichermasse im Innenraum 20, wobei das Abteil 34 die relativ
niedrigste, Abteil 35 die höhere, Abteil 36 die relativ
höchste Temperatur aufweist. Ferner in Fig. 3 die zugehörigen
treppenartigen Stufen 40, 41, die Verbindungsanker 42.
Bei der weiteren Ausgestaltung gemäß, insbesondere Fig. 5, 6, 7,
wird anstelle des aufgeschütteten Wärmespeichermaterials eine
Flüssigkeit, insbesondere Wasser verwendet. Eine oder mehrere
druckfeste Behälter 45, insbesondere aus Stahlbeton und vorzugsweise
mit innerer Korrosionsschutzschicht 46 als Metallblechverkleidung,
sind vorgesehen, als auch eine Mehrzahl,
vorzugsweise mindestens drei Rohre für den Wärmeträger 47,
48, die durch den Behälterdeckel 24 unterschiedlich tief
zu den jeweiligen Abteilen im Behälter 45 hereinragen. Vorzugsweise
ist ein Wärmetauscher als Wärme zuführendes Medium,
insbesondere ein Tauchsieder 49 odgl. vorhanden, und mindestens
zwei der Wärmeträgerrohre 48 odgl. sind an eine nicht
dargestellte bzw. Umwälzpumpe 29 a eines Wärmeträgerkreises 29, Fig. 8,
angeschlossen. Die Behälter 45 sind im Speicherinnenraum 20
angeordnet und am Boden wiederum mit Hohlbauteilen, z. B.
hohlen Kammern 54 und Standfüßen 55 versehen, die in Form
von Tragplatten 22 ausgebildet sein können. Die Behälter 45
sind von einem Vakuummantel 50 umfaßt, vorzugsweise durch
Ringreifen aus Eisenmetall innen versteift. Seitenwandplatten
können zur Versteifung bzw. Einrastung der Wärmedämmplatten
33 vorteilhaft dienen. Die Wärme wird so eingespeichert,
daß eine höhere Temperatur im oberen Teil 20 c, die niedrigste
im untersten Abteil 20 a ausgebildet wird, während der Abtransport
benötigter Wärme zu den Verbrauchern umgekehrt,
d. h. zunächst aus dem Abteil 20 c, dann 20 b, dann 20 a erfolgt.
Hierfür dienen die gesteuerten Systemkreise der Kraftmaschine
29. Eine zusätzliche über Mehrwegventil 47 Wärmespeicherung kann durch
in Schutzschachtrohre 25 a eingelassene Wärmestrahler 49 erfolgen,
während über Rohrschleifen 18 Wärme für die Versorgung einer
Wärmepumpe oder eines Kühlkreislaufes, insbesondere für eine
Wärmekraftmaschine 29 in den Zeiten genutzt wird, wo keine
Heizwärme benötigt wird. Hierbei wird Wärme aus dem um den
Wärmespeicher herum befindlichen Erdbereich abgezogen oder an
dieses wieder abgegeben. Diese Rohre 18 können an ein oder
mehrere separat gesteuerte und Wärme übertragende Arbeitskreisläufe
gekoppelt sein, mit zugehörigen zum Heizkeller
odgl. führenden Zweigleitungen.
Wenn aus dem Elektroenergie odgl. erzeugenden Kraftwerk 29,
Fig. 8, im Speicherinnenraum 20 über Rohre und Leitungen,
z. B. dem Tauchsieder 49, oder Wärmestrahlern zugeführt wird,
wird das Abteil 36 oder der Deckel 24 auf die höchste
Temperaturstufe aufgeheizt. Nachfolgende
Abteile 35 usw. werden niedriger aufgeheizt, im letzten
Abteil 34 über dem Speicherstandboden 17 nur bis ca. 100°C.
Da mit Kältebrücken im Bereich des Abteils 34 zu rechnen ist,
bleibt das Abteil 34 niedrigerer Temperaturen durch die Wärmedämmplatte
33 nach oben hin abgeschirmt und Hochtemperaturbereiche
35, 36 etc. sind abgesichert. Es wird ein gesteuerter
Temperaturunterschied unterschiedlicher Wärmespeicherbereiche
erreicht und der Vorteil, daß Wärme zu den Verbrauchern unterschiedlich
abgerufen werden kann.
Dies gilt entsprechend auch für das der Schachtsohle am
nächsten angeordneten Speicher 60, das mit Wasser bzw.
Wasserdamf gefüllt ist und dem Niederdruckdampf für einen
Arbeitskreislauf der Wärmekraftmaschine 29, um im letzteren
Arbeit zu leisten, entnommen werden kann. Bei größerem
Wärmebedarf der Verbraucherheizung etc., wird Wasserdampf
aus dem Speicherbehälter 45 über eine Umschaltvorrichtung
nunmehr an ein Abteil höherer Temperatur, z. B. Abteil 20 b, Fig. 7,
umgeschaltet. Dies gilt sinngemäß wenn im Speicherinnenraum
20 Abteile 34, 35, 36 mit Schüttgutmasse benutzt werden.
Hierbei wird ein Niederdruckwasserdampf erzeugt,
der gleichzeitig auch arbeitswirksam in der Kraftmaschine
29 zum Einsatz kommt, dort Wärme überträgt, als auch zum
Kondensieren gebracht wird. Im geschlossenen Kreislauf wird
über Pumpen das Wasser in den Vorratsbehälter zurückbefördert.
Durch Ausnutzung des Verdampfungsvorgangs wird somit der
Speichermasse möglichst viel Wärme entzogen. Die Einspeicherung
von Außenwärme, z. B. von Sonnenkollektoren, über
einen Wasserdampfkreislauf erfolgt, ein niedrigeres Wärmeniveau
im Speicher vorausgesetzt, in direktem Wärmetausch.
Hierbei kann vorher, über Verdichter, die Temperatur und
der Druck des Wasserdampfes auf geeignete Werte angehoben
werden, bis sie entsprechend weit über der Temperatur zugehörigen
Speichermasse liegt. Im Sommer, wenn keine Wärme
verbraucht wird, wird die eingespeicherte Wärme vorteilhaft
der Kraftvorrichtung 29 zugeführt und die Temperatur entsprechend
über Wärmetauscher vorteilhaft abgesenkt, wobei
die als Wärmetauscher dienenden Rohrschleifen 18 in der
Betonaussenwand eingesetzt werden und Wärme an das
Erdreich abgeben.
Der Energieanteil, abgegeben vom Wärmespeicher an das Kraftwerk
29 wird je nach Einzelfall als Antrieb für eine Wärmepumpe,
einen Verdichter, eine Umwälzpumpe genutzt, evtl. zur
Erzeugung von Elektrizität. Muß die Kraftmaschine 29 arbeiten
und steht somit ein Wärmeüberschuß zur Verfügung, also mehr
als zu einer Gebäudeversorgung benötigt wird, kann in einem
Aggregat der Kraftmaschine 29 der dort umgewandelte Strom
über Leitungen einem Wärmestrahler, einem Tauchsieder 49
odgl. im Speicherinnenraum 20 zugeführt und dort zum Aufheizen
eines bestimmten Speicherabteils 36 odgl. auf Hochtemperatur
benutzt werden. Der Fig. 5 ist zu entnehmen, daß
Wasserdampf, über Verdichter auf erhöhten Druck und Temperatur
gebracht im oberen Bereich des Wärmespeichers über das
Rohr 47 eingepreßt wird. Bei Wasserüberschuß im Behälter 45
bzw. eines seiner getrennten Abteile wird Wasser über ein
entsprechendes Rohr abgesaugt und der Kraftmaschine 29 zugeführt
und zwar aus dem untersten Abteil 20 c, Fig. 7, 8.
Es sind ferner vorteilhaft Umwälzpumpen (nicht dargestellt)
an die Wasserrohrleitungen gekoppelt derart, daß aus einem
oberen Speicherabteil, z. B. 20 c Heißwasser an ein unteres
Speicherabteil, z. B. 20 b oder 20 a zugeführt wird, bis dort
wieder eine vorbestimmte Wassertemperatur sich einstellt,
nachdem vorher aus diesem Abteil (20 b bzw. 20 a) eine entsprechend
große Wärmemenge entzogen worden war. Wärmenutzung
erfolgt vorzugsweise bei der Ausführungsform Fig. 5-7
durch Wasserverdampfung in Niederdruckkesseln der Kraftmaschine
29 oder über Wärmetauscher (60, 57) deren eine Wand über
Kontaktbildung an das benachbarte ggfs. strömende Medium
Wärme abgibt. Aus dem Speicherinnenbereich 20 nach außen
abgezogenes Wasser wird, nach Wärmeabgabe, über den Rohrstutzen
des Rohres 47 in das unterste, dem Behälterboden
benachbarte Abteil 20 a wieder zugeführt.
Claims (17)
1. Wärmespeicher, insbesondere für Erdspeicher, mit mindestens
eine Speichermasse aufweisendem Speicherraum, einer
Einrichtung zur Zu- und Abführung eines Wärmeträgermediums
zur bzw. aus dem Speicherraum in Form einer Flüssigkeit
eines Dampfes und/oder eines Fluids und mindestens einer
den Speicherraum umfassenden wärmeisolierenden Außenwand
sowie einer Einrichtung zum Anschluß des Speichers bzw.
seiner Umhüllung an eine Vakuumanlage bzw. mindestens ein
Sauggebläse, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine vakuumdichte Schicht oder ein vakuumdichtes
Blech zwischen dem eigentlichen Wärmetauscher
aufweisenden Speicherraum und einer tragenden äußeren
Beton- und Stahlbetonwand (10), jedoch an oder in dieser
Aussenwand abgestützt angeordnet sowie aus Kunststoff
oder Metall ausgebildet ist und der aus mindestens einem
Plattenbauteil (22) bestehende Speicherstandboden (17)
aus Stahlbeton, Beton und/oder Eisenmetall bestehende
Hohlbauteile (54, 55) aufweist und die Speichermasse durch
mindestens eine horizontale Wärmedämmplatte (33) in zwei
oder mehr Speicherabteile (34, 35, 36) aufgeteilt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schicht odgl. (12) zwischen radial zueinander beabstandeten
Bauteilen der inneren und äußeren Wand (13, 14) angeordnet
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht mit einer wärmedämmenden Materialschicht
verbunden bzw. versehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht (12) in eine isolierende und dichtende zweite
Schicht (11) zwischen den radial äußeren (13) und radial
inneren (14) Wandbauteilen (10) eingebettet ist.
5. Wärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die vakuumdichte Schicht (12) an Übergangsstellen
von der Wand (10) zur Decke (24) oder Boden (17)
des Wärmespeichers, insbesondere am Bodenbereich (15), verbindende
Schweißstellen bzw. Schweißnähte (16) aufweisen.
6. Wärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens die Mehrzahl der die äußere
Betonwand bildenden Betonbauteile bereits mit in ihren Werkstoff
voreingebetteten, wärmetauschenden Rohrschleifen (18)
zwecks Anschluß an eine äußere Wärmepumpe und/oder ein äußeres
Kühlaggregat versehen sind.
7. Wärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß im Wärmespeicher im Bereich der Innenfläche
der tragenden Betonwand (10, 14) eine oder mehrere
Wellplatten an Außenumfang des eigentlichen Speicherinnenraumes
(20) angeordnet sind.
8. Wärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß im eigentlichen Speicherraum
(20) des Wärmespeichers mindestens eine, vorzugsweise eine
Mehrzahl von als Baustützen und/oder als Leitungen für
mindestens ein fließendes Wärmeträgermedium dienenden
Montagesäulen (21) sich vertikal zwischen mindestens einer
Platte (22) des Standbodens (17) und einer vertikal oberen
Tragplatte (23) bzw. einem Deckel (24), vorzugsweise
aus einem Blech, erstrecken und in dieser Platte (22) aus
Beton verankert sind.
9. Wärmespeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Montagesäulen (21) von einem wärmeisolierenden
druckfest ausgebildeten Montagerohr (25) mindestens teilweise
der vertikalen Höhe nach, umfaßt sind.
10. Wärmespeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die wärmeisolierenden Montagerohre (25) mit mindestens
einem Anschluß- oder Steuerbauteil (47) für eine Vakuumanlage
bzw. ein Sauggebläse (26) oder Wärmeträger-Speisequelle
versehen sind.
11. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die durch Wärmedämmplatten (33) räumlich und wärmeisolierend
abgegrenzten Speicherabteile (34-36) des Speicherraumes
(20) jeweils Speichermasse unterschiedlicher Temperaturen
aufweisen derart, daß ein steigendes Temperaturgefälle
vom Abteil am Standboden (17) bis zum Abteil am
Deckel (24) gegeben ist.
12. Wärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Betonwände (10, 13, 14)
rohrschachtförmig angeordnet sind und einen aus Betonformsteinen
bestehenden Fundamentkranz mit einem Stahlring
sowie einer Schrägfläche zum Schachtboden aufweisen
und am Fundamentkranz mehrere Verankerungsstäbe (30) in
Halte- und Führungsbauteilen angebracht sind sowie unter
dem Fundamentkranz (13 a) eine mit Verstärkungselementen,
versehene, eingeordnete untere Betonbodensohle
(31) mit auf dieser mit Isoliereinlagen versehenen Betonbodenauffüllung
(32).
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die den Fundamentkranz (13 a),
bildenden Betonformsteine nach radial einwärts mehrere
treppenförmige Stufen (40, 41) mit mindestens einer
zum Schachtinneren auskragenden Stufe sowie zwischen
Schachtwand-Fundamentkranz und Boden Verbindungsanker
(42) z. B. Schrauben, Flansche, Anschlußeisen und Nuten
vorhanden sind.
14. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß ein die Speichermasse, z. B.
Wasser/Wasserdampf, umfassender druckfester Behälter
(45) aus Stahlbeton eine mit innerer Korrosionsschutzschicht
(46) versehene Verkleidung aus Metallblech sowie
mindestens drei durch die Behälterdecke (24) geführte
unterschiedlich tief in den Behälter (45) hineinragende
Wärmeträger-Rohre (48) sowie mindestens einen
in den Behälter hineinragenden Tauchsieder (49) odgl.
aufweist, wobei mindestens zwei der Wärmeträger-Rohre
über eine Umwälzpumpe (29 a) einen Wärmeträgerkreis schließen.
15. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Behälter (45) in dem
als Vakuumkammer ausgebildeten Speicherraum (20) angeordnet
sind und diese Behälter als Wärmespeichermasse
eine Schüttgutfüllung (50), vorzugsweise Erdaushub, aufweisen
und die, das Schüttgut umfassende Behälterwand
aus einer auf einer Dämmplatte (33) abgestützten Ringreifenkonstruktion
(19) aus Stahl odgl. besteht, die an
der das Schüttgut aufnehmenden Seite eingerastete Seitenwandplatten
(52), vorzugsweise aus Wellblech, aufweist.
16. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere, die Wärmespeichermasse umschließende
Behälter (45) unterschiedlicher Temperaturbereiche
vertikal übereinander angeordnet und hohle
Kammern (54) und Standfüße (55) aufweisende Tragplatten
(56) haben sowie in der Schüttgutmasse eingebettete, aus
korrisionsbeständigem und druckfestem Werkstoff bestehende,
das Wärmeträgermedium, z. B. Wasser/Wasserdampf,
führende Leitungen, die vorzugsweise als Rippenrohre
(57) und Rohrschlangen ausgebildete Wärmetauscher sowie
mindestens einen Wärmeträger-Speicherbehälter aufweisen.
17. Wärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Bausteine des Speicherstandbodens
(17) eine nach abwärts weisende mindestens teilweise
umlaufende erste Schrägfläche (27) und ihr gegenüberliegende
Betonbauteile oder ein Betonboden, zweite
etwa gleichlaufende Schrägflächen (28) aufweisen,
zwischen welchen die vakuumdichte Isolierschicht (12) mit
Preßsitz gelagert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853545622 DE3545622A1 (de) | 1985-12-21 | 1985-12-21 | Waermespeicher |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853545622 DE3545622A1 (de) | 1985-12-21 | 1985-12-21 | Waermespeicher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3545622A1 true DE3545622A1 (de) | 1987-06-25 |
Family
ID=6289278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853545622 Withdrawn DE3545622A1 (de) | 1985-12-21 | 1985-12-21 | Waermespeicher |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3545622A1 (de) |
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DE102007044557A1 (de) | 2007-09-07 | 2009-03-12 | Österwitz, Karl-Heinz | Erdwärmespeicher mit Dampfsperre, Reservoiren und Befeuchtung für eine Hausenergiezentrale |
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- 1985-12-21 DE DE19853545622 patent/DE3545622A1/de not_active Withdrawn
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