CS241152B1

CS241152B1 - Water heat storage source device

Info

Publication number: CS241152B1
Application number: CS817315A
Authority: CS
Inventors: Jan Nejtek; Emil Berger
Original assignee: Jan Nejtek; Emil Berger
Priority date: 1981-10-07
Filing date: 1981-10-07
Publication date: 1986-03-13
Also published as: CS731581A1

Abstract

Předmětem řešení je zařízení vodního akumulačního zdroje tepla s alespoň jednou sérií akumulačních nádrží situovaných v odlišných horizontálních rovinách a zdrojem tepla situovaným v horizontální rovině nejnižší akumulační nádrže nebo pod touto- horizontální rovinou, jejich vzájemné hydraulické propojení a napojení na vytápěcí systém. Podstatou řešení je paralelní propojení zdroje tepla (1) a nejméně jedné vertikální série akumulačních nádrží (2) na výstupní potrubí (3) a vratné potrubí (4) vytápěcího systému, přičemž výstupní potrubí (3J je na zařízení připojeno nahoře a vratné potrubí (4) dole. Kromě uvedených znaků existují i další možné varianty zařízení.The subject of the solution is a device of a water storage heat source with at least one series of storage tanks situated in different horizontal planes and a heat source situated in the horizontal plane of the lowest storage tank or below this horizontal plane, their mutual hydraulic connection and connection to the heating system. The essence of the solution is the parallel connection of the heat source (1) and at least one vertical series of storage tanks (2) to the outlet pipe (3) and the return pipe (4) of the heating system, whereby the outlet pipe (3J is connected to the device at the top and the return pipe (4) at the bottom. In addition to the above features, there are other possible variants of the device.

Description

Předmětem vynálezu jp zařízení vodního akumulačního zdroje alespoň jednou sérií akumulačních nádrží, situovaných v odlišných horizontálních rovinách a zdrojem tepla situovaným v horizontální rovině nejnižší akumulační nádrže nebo pod touto horizontální rovinou, jejich vzájemné uspořádání a napojení na vytápěcí systém.It is an object of the invention to provide a water storage source device with at least one series of storage tanks situated in different horizontal planes and a heat source located in or below the horizontal plane of the lowest storage tank, their mutual arrangement and connection to a heating system.

Dosud používané zařízení akumulačních zdrojů tepla s více než jednou akumulační nádrží mívají nádrže uloženy buď jako ležaté, nebo stojaté, avšak vesměs v jedné výškové úrovni. Zdrojem tepla pro akumulační nádrže je buď samostatný průtočný ohřívák, nebo topná tělesa instalovaná přímo do každé z akumulačních nádrží.The hitherto used heat storage equipment with more than one storage tank has tanks placed either as horizontal or standing, but generally at one level. The heat source for the accumulation tanks is either a separate once-through heater or heaters installed directly in each of the accumulation tanks.

Pokud jsou akumulační nádrže situovány v odlišných horizontálních rovinách se zdrojem tepla v nejnižší rovině, zapojuje se zdroj tepla s akumulačními nádržemi sériově na výstupní a vratné odběrné potrubí.If the accumulation tanks are situated in different horizontal planes with the heat source in the lowest plane, the heat source with the accumulation tanks is connected in series to the outlet and return sampling pipes.

Taková uspořádání akumulačních zdrojů tepla vyžadují rozsáhlá regulační a zabezpečovací zařízení, případně čerpadla pro oběh akumulačního média přes zdroj tepla nebo se na nich narušuje při nabíjení mezní vrstva tvořící rozhraní mezi studenou a teplou vodou tvořící akumulační médium. Většina známých zařízení nevyužívá optimálně obestavěný prostor úložiště nádrží při nepříznivém poměru akumulačního objemu k ochlazovanému povrchu nádrží.Such heat storage arrangements require extensive control and safety devices, or pumps for circulating the heat storage medium through the heat source, or the charging layer forming an interface between the cold and hot water forming the heat storage medium is disrupted upon charging. Most of the known devices do not utilize optimally enclosed tank storage space at an unfavorable ratio of storage volume to the cooled surface of the tanks.

Nevýhody dosud používaných zařízení akumulačních zdrojů tepla odstraňuje zařízení podle vynálezu s alespoň jednou sérií akumulačních nádrží v odlišných horizontálních rovinách se zdrojem tepla situovaným v horizontální rovině nejnižší akumulační nádrže nebo pod touto horizontální rovinou, jehož podstatou je paralelní zapojení vertikálních sérií akumulačních nádrží a zdroje tepla na výstupní a vratné potrubí. Výhodné je propojení spodních nádrží jednotlivých vertikálních sérií na vratné potrubí společným propojovacím potrubím, do kterého lze vřadit další samostatnou akumulační nádrž a rovněž když veškeré potrubí je na akumulační nádrže napojeno z předního čela paralelně s podélnou osou nádrží.Disadvantages of the heat storage devices used hitherto are eliminated by the device according to the invention with at least one series of accumulation tanks in different horizontal planes with a heat source situated in or below the horizontal plane of the lowest accumulation tank. outlet and return pipes. It is advantageous to connect the lower tanks of the individual vertical series to the return pipe by means of a common interconnecting pipe into which another separate storage tank can be inserted and also when all the piping is connected to the storage tanks from the front face parallel to the longitudinal axis of the tanks.

Výhodou zařízení podle vynálezu proti dosud užívaným zařízením akumulačních zdrojů tepla je samotížné nabíjení akumulačních nádrží gravitačním vztlakem akumulačního média bez narušení mezní vrstvy mezi ochlazenou vodou a na ní plovoucí ohřátou vodou, která nebyla ještě před počátkem nabíjení vyčerpána. Při současném nabíjení i odběru tepla je odbíráno nejteplejší akumulační médium buď ze zdroje tepla, nebo nejvýše položených akumulačních nádob automaticky vlivem téhož gravitačního vztlaku, což zajišťuje dimenzování potrubí na totožnou ztrátu hydrodynamického vztlaku u všech paralelně zapojených částí zařízení.The advantage of the device according to the invention over the previously used heat storage devices is the gravity charging of the accumulation tanks by gravity buoyancy of the storage medium without disturbing the boundary layer between the cooled water and the heated heated water, which was not exhausted before charging. With simultaneous charging and heat removal, the hottest storage medium is taken from either the heat source or the highest storage tanks automatically due to the same gravitational buoyancy, ensuring that the piping is dimensioned for the same hydrodynamic buoyancy loss across all parallel connected equipment components.

Zařízení podle vynálezu minimalizuje počet prvků zabezpečovacího a regulačního systému a eliminuje potřebu oběhových čerpadel nabíjení. Situování všech vstupních a výstupních hrdel včetně regulačních a zabezpečovacích prvků do předních čel nádrží omezuje manipulační a komunikační prostor pouze před čelní stranu sestavy zařízení akumulačního zdroje tepla. Proti dosavadním zařízením se snižuje potřeba obestavěného prostoru omezením ze tří stran sestavy, ze spodu a z vrchu pouze na nutnou tloušťku tepelné izolace. Rovněž se zmenšuje ochlazovaný povrch sestavy, zejména při větším počtu řazených vertikálních sérií akumulačních nádrží a tím i tepelné ztráty do okolního prostoru.The device according to the invention minimizes the number of elements of the security and control system and eliminates the need for charging circulation pumps. The location of all inlet and outlet ports, including control and safety elements, in the front faces of the tanks limits the handling and communication space only in front of the heat storage device assembly. Compared to the existing devices, the need for enclosed space is reduced by limiting from three sides of the assembly, from the bottom and from the top to only the necessary thickness of thermal insulation. Also, the cooled surface of the assembly decreases, especially when there are a plurality of vertical stacks of accumulation tanks arranged, and thus the heat loss to the surrounding space.

Na přiloženém výkrese je znázorněno několik příkladů zařízení ve schematickém čelním pohledu. Obr. 1 znázorňuje zařízení akumulačního zdroje tepla s jednou vertikální sérií akumulačních nádrží a se zdrojem tepla umístěným v horizontální rovině nejníže položené akumulační nádrže. Obr. 2 znázorňuje obdobné zařízení, avšak se zdrojem tepla pod horizontální rovinnou nejnižší akumulační nádrže. Na obr. 3 je zařízení se dvěma vertikálními sériemi akumulačních nádrží a zdrojem tepla umístěným pod horizontální rovinou nejníže položené akumulační nádrže se společným propojovacím potrubím spodních akumulačních nádrží na vratné potrubí. Na obr. 4 je obdobné zařízení jako na obr. 3, avšak se třemi vertikálními sériemi akumulačních nádrží a se samostatnou akumulační nádrží vsazenou do společného propojovacího' potrubí.The attached drawing shows several examples of the device in a schematic front view. Giant. 1 shows a heat storage source device with one vertical series of storage tanks and a heat source located in the horizontal plane of the lowest storage tank. Giant. 2 shows a similar device but with the heat source below the horizontal plane of the lowest storage tank. Fig. 3 shows a device with two vertical series of storage tanks and a heat source located below the horizontal plane of the lowest storage tank with a common connection pipe of the lower storage tanks for the return line. Fig. 4 shows a device similar to Fig. 3, but with three vertical series of accumulation tanks and a separate accumulation tank embedded in a common interconnecting line.

Zařízení akumulačního zdroje tepla je koncipováno jako stavebnice základních funkčních dílů a z nich lze podle individuálních požadavků sestavit ještě další varianty sestav podle stejných principů.The heat storage device is designed as a set of basic functional parts and from these it is possible to assemble according to individual requirements further variants of the assemblies according to the same principles.

Zařízení vodního akumulačního zdroje tepla sestává ze zdroje tepla 1, alespoň jedné vertikální série akumulačních nádrží 2, případně z jedné nebo více dalších vertikálních sérií akumulačních nádrží 5, samostatné akumulační nádrže 7 a rovněž z výstupního potrubí 3, vratného potrubí 4, eventuálně společného propojovacího potrubí 6.The water storage heat storage device comprises a heat source 1, at least one vertical series of storage tanks 2, optionally one or more other vertical series of storage tanks 5, a separate storage tank 7 as well as an outlet pipe 3, a return pipe 4 or a common connecting pipe 6.

Zdroj tepla 1 tvořený akumulační nádrží se zabudovaným elektrickým topným tělesem, vybavený regulačním a zabezpečovacím zařízením je uložen v jedné horizontální rovině s nejnižší nádrží vertikální série akumulačních nádrží 2, 5 nebo pod touto horizontální rovinou, dále je připojen na výstupní potrubí 3 a vratné potrubí 4 paralelně alespoň s jednou vertikální sérií akumulačních nádrží 2, přičemž případná jedna nebo více dalších vertikálních sérií akumulačních nádrží 5 jsou rovněž na výstupní potrubí 3 a vratné potrubí 4 připojeny paralelně se zdrojem tepla 1 i první vertikální sérií akumulačních nádrží. Při řazení více než jedné vertikální série akumulačních nádrží 2, 5 je výhodné spodní nádrže jednotlivých vertikálních sérií akumulačních nádrží připojit na vratné potrubí 4 společným propojovacím potrubím 6 do něhož může být vřazena samostatná akumulační nádrž 7 uložená v jedné horizontální rovině se zdrojem tepla.The heat source 1 consisting of an accumulation tank with a built-in electric heating element, equipped with a control and safety device, is located in one horizontal plane with or below this horizontal tank of the vertical series of storage tanks 2, 5, further connected to outlet pipe 3 and return pipe 4 parallel to at least one vertical series of accumulation tanks 2, wherein any one or more further vertical series of accumulation tanks 5 are also connected to the outlet line 3 and return line 4 in parallel with the heat source 1 and the first vertical series of accumulation tanks. When shifting more than one vertical series of storage tanks 2, 5, it is advantageous to connect the lower tanks of the individual vertical series of storage tanks to the return line 4 through a common interconnecting line 6 into which a separate storage tank 7 can be inserted.

Výstupní potrubí 3 je připojeno nahoře a vratné potrubí 4 dole na zdroj tepla 1 a jednotlivé vertikální série akumulačních nádrží 2, 5, přičemž vlastní¹ zaústění veškerého potrubí na zdroj tepla 1 i vertikální série akumulačních nádrží 2 a eventuálně použitou samostatnou akumulační nádrž 7 je z předního čela paralelně s podélnou osou nádrží.The outlet pipe 3 is connected at the top and the return pipe 4 at the bottom to the heat source 1 and the individual vertical series of storage tanks 2, 5, with its own ¹ opening of all the pipes to the heat source 1 and vertical series of storage tanks 2. the front face parallel to the longitudinal axis of the tanks.

Zařízení je koncipováno pro ležaté válcové nádrže, lze však použít i jiného, například hranolovitého tvaru a rovněž uložení nádrží může být i v jiné poloze. Ležaté válcové nádrže jsou však nejvýhodnější.The device is designed for horizontal cylindrical tanks, but it is also possible to use a different, for example prismatic shape, and also to accommodate the tanks in a different position. However, horizontal cylindrical tanks are the most advantageous.

Při ohřívání akumulačního média ve zdroji tepla 1 je teplá voda gravitačním vztlakem vytlačována do horní části jedné nebo více vertikálních sérií akumulačních nédrží 2, 5, kde plove na studené vodě při zachování výrazného rozhraní — mezní vrstvy. Během trvajícího ohřívání vody klesá mezní vrstva postupně ve vertikálních sériích akumulačních nádrží 2, 5 a eventuálně samostaťňé akumulační nádrži 7, až při plném nabití akumulačních nádrží dosáhne horizontální roviny totožné s rovinou uložení zdroje tepla 1. Při odběru tepla bez ohřívání vody ve zdroji tepla 1 naopak mezní vrstva stoupá současně ve všech vertikálních sériích akumulačních nádrží 2, 5 i ve zdroji tepla 1 a části výstupního potrubí 3 nad zdrojem tepla 1.When heating the storage medium in the heat source 1, hot water is forced by gravity buoyancy into the upper part of one or more vertical series of storage tanks 2, 5, where it floats on cold water while maintaining a distinct boundary layer. During the continuous heating of the water, the boundary layer decreases gradually in vertical series of storage tanks 2, 5 and possibly a separate storage tank 7 until it reaches a horizontal plane identical to the storage plane of the heat source 1 when the storage tanks are fully charged. on the contrary, the boundary layer rises simultaneously in all vertical series of storage tanks 2, 5 and in the heat source 1 and part of the outlet pipe 3 above the heat source 1.

Ve všech paralelních cestách hydraulického zapojení zařízení se gravitačním vztlakem udržuje mezní vrstva na stejné výši. Gravitační vztlak stabilizuje polohu mezní vrstvy ve stejné výši i při současném ohřívání vody ve zdroji tepla 1 a odběru tepla ze zařízení akumulačního zdroje tepla.In all parallel paths of the hydraulic engagement of the device, the boundary layer is maintained at the same height by gravity buoyancy. Gravitational buoyancy stabilizes the position of the boundary layer at the same level even when the water in the heat source 1 is heated and the heat is taken from the heat storage device.

Zařízení je uvažováno jako zdroj tepla pro ústřední vytápění teplou vodou. Lze jej však užít i k jiným účelům a akumulační médium nemusí být voda, ale i jiné kapalné látky.The device is considered as a heat source for central heating with hot water. However, it can also be used for other purposes and the storage medium need not be water but also other liquid substances.

Claims

Subject

A water storage heat source device with at least one series of storage tanks situated in different horizontal planes, with a heat source situated in or below the horizontal plane of the lowest storage tank, with an outlet pipe connected from the highest storage tank, characterized in that the source The heat (11) and the vertical series of storage tanks (2) are connected to the outlet pipe (3) and the return pipe (4J) in parallel.

Device according to claim 1, characterized in that, in parallel with the heat source (1j) and the vertical series of storage tanks (2),

One or more additional vertical series of storage tanks (5) are connected to the outlet pipe (3) and the return pipe (4).

Device according to claim 2, characterized in that the lower tanks of the individual vertical series of storage tanks (2, 5) are connected to the return line (4) by a common connecting line (6).

Device according to claim 3, characterized in that a separate storage tank (7) is inserted into the interconnecting line (6).

Device according to Claims 1 to 4, characterized in that all the pipes are connected to the storage tanks from the front face parallel to the longitudinal axis of the tanks.