PL219778B1

PL219778B1 - Device for generation and storage of heat energy

Info

Publication number: PL219778B1
Application number: PL398996A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Kowal; Andrzej Szychowski
Original assignee: Politechnika Swietokrzyska
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2015-07-31
Also published as: PL398996A1

Abstract

Urządzenie ma postać usytuowanego w wykopie zbiornika (1), a na dnie tego zbiornika, ma ułożone perforowane cyrkulacyjne przewody (3), przez które tłoczone jest ogrzane powietrze lub inny gaz. Na przewodach umieszczone jest porowate złoże (4) zawierające materiał o właściwościach akumulacyjnych energię cieplną i stanowiące magazyn ciepła, natomiast w warstwie złoża (4) usytuowane są szczelne cyrkulacyjne przewody (5) wymiennika ciepła wypełnione cieczą grzewczą. Nad przewodami (5) wymiennika ciepła usytuowane są końcówki perforowanych, odsysających przewodów (6), zaopatrzone w wentylatory odsysające powietrze lub inny gaz, schłodzone po przejściu przez magazyn ciepła, przy czym nad przewodami (6) znajduje się paroizolacja oraz warstwa izolacji termicznej, na której usytuowana jest konstrukcja absorbera (7). Wyloty odsysających przewodów (6) są wyprowadzone nad powierzchnię absorbera (7), przy czym nad absorberem (7), na konstrukcji nośnej, usytuowana jest przezroczysta przegroda (8), korzystnie szklana, która stanowi pokrycie urządzenia i przegroda ta jest usytuowana nieco nad poziomem gruntu. Perforowane cyrkulacyjne przewody (3) umieszczone pod złożem (4) materiału akumulacyjnego są połączone szczelnymi tłoczącymi przewodami (10) z wewnętrzną przestrzenią (9) urządzenia, zawartą pomiędzy absorberem (7) i przezroczystym pokryciem (8), a ich wloty korzystnie są usytuowane wzdłuż północnej ściany urządzenia i są zaopatrzone w wentylatory tłoczące, natomiast wspomniane perforowane odsysające przewody (6) są połączone szczelnymi przewodami z wewnętrzną przestrzenią (9) urządzenia, a ich wyloty są usytuowane po przeciwnej stronie, w stosunku do wlotów przewodów tłoczących.The device is in the form of a tank (1) located in a trench, and at the bottom of this tank, there are perforated circulation pipes (3) through which heated air or another gas is pumped. On the pipes, there is a porous bed (4) containing a material with thermal energy accumulation properties and constituting a heat storage, while in the layer of the bed (4), there are tight circulation pipes (5) of the heat exchanger filled with a heating fluid. Above the pipes (5) of the heat exchanger, there are the ends of perforated, suction pipes (6), equipped with fans for suction of air or another gas, cooled after passing through the heat storage, and above the pipes (6) there is a vapour barrier and a thermal insulation layer, on which the absorber structure (7) is located. The outlets of the suction pipes (6) are led out above the surface of the absorber (7), wherein above the absorber (7), on the supporting structure, there is a transparent partition (8), preferably made of glass, which constitutes the cover of the device and this partition is located slightly above the ground level. The perforated circulation pipes (3) placed under the bed (4) of accumulation material are connected by tight pressing pipes (10) with the internal space (9) of the device, contained between the absorber (7) and the transparent cover (8), and their inlets are preferably located along the northern wall of the device and are provided with pressing fans, while the said perforated suction pipes (6) are connected by tight pipes with the internal space (9) of the device, and their outlets are located on the opposite side, in relation to the inlets of the pressing pipes.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pozyskiwania i magazynowania energii cieplnej z promieniowania słonecznego. Wynalazek ma zastosowanie do budowy ekologicznych systemów ogrzewania pomieszczeń z zastosowaniem pomp ciepła lub podgrzewania ciepłej wody użytkowej w obiektach budowlanych zwłaszcza budownictwa mieszkaniowego oraz użyteczności publicznej.The subject of the invention is a device for acquiring and storing thermal energy from solar radiation. The invention is applicable to the construction of ecological space heating systems using heat pumps or heating domestic hot water in buildings, especially in housing and public buildings.

Znane powszechnie kolektory słoneczne zbudowane są z absorbera, izolacji termicznej, przegrody szklanej oraz sztywnej obudowy stanowiącej konstrukcję nośną absorbera. Znanym rozwiązaniem jest na przykład płaskopłytowy kolektor samonośny, który można zainstalować jako ścianę osłonową lub na pokrycie dachu. Do najważniejszych niedogodności znanych rozwiązań zalicza się to, iż kolektory te mają postać płaskich konstrukcji wymagających wydzielonych powierzchni do ich zainstalowania oraz specjalnych dodatkowych konstrukcji nośnych.Commonly known solar collectors consist of an absorber, thermal insulation, a glass partition and a rigid casing constituting the supporting structure of the absorber. A known solution is, for example, a flat plate self-supporting collector which can be installed as a curtain wall or roof covering. The most important disadvantages of the known solutions include the fact that these collectors are in the form of flat structures requiring separate surfaces for their installation and special additional load-bearing structures.

Z opisu patentowego nr 166877 znana jest przestrzenna struktura budowlana do pozyskiwania energii cieplnej, w której absorbery mają postać płyt tworzących układ ostrosłupów, a w płaszczyźnie pasów górnych ma przezroczystą przegrodę stanowiącą pokrycie. Powietrze lub inny gaz zawarty w warstwie środkowej struktury stanowi chwilowy magazyn pozyskanej energii i może służyć jako jej nośnik. W tym wypadku przestrzenny charakter struktury umożliwia ekonomiczne wykorzystanie kolektora przy znacznych rozpiętościach dachów i ścian i nie nadaje się do obiektów budownictwa mieszkaniowego.From the patent description No. 166877, a three-dimensional building structure for generating thermal energy is known, in which the absorbers are in the form of plates forming a pyramidal system, and in the plane of the upper belts it has a transparent partition which forms a covering. The air or other gas contained in the middle layer of the structure is a temporary storage of the energy obtained and may serve as its carrier. In this case, the spatial nature of the structure allows the economic use of the collector with large spans of roofs and walls and is not suitable for residential buildings.

z opisu patentowego nr 182933 znany jest dach wiązarowo-płatwiowy do pozyskiwania energii cieplnej, w którym absorbery znajdują się w płaszczyźnie pasów dolnych wiązarów, a w płaszczyźnie pasów górnych znajduje się przezroczysta przegroda stanowiąca pokrycie. Powietrze zawarte w warstwie środkowej dachu stanowi chwilowy magazyn pozyskiwanej energii i może służyć jako jej nośnik. W tym przypadku wiązarowo-płatwiowa konstrukcja dachu ogranicza zastosowanie rozwiązania do obiektów typu halowego.Patent description No. 182933 discloses a truss-purlin roof for generating thermal energy, in which the absorbers are located in the plane of the chords of the lower trusses, and in the plane of the upper chords there is a transparent barrier constituting a covering. The air contained in the middle layer of the roof is a temporary storage of obtained energy and can serve as its carrier. In this case, the truss-purlin structure of the roof limits the application of the solution to hall-type facilities.

Z opisu patentowego nr 202436 znany jest stropodach do pozyskiwania energii cieplnej, w którym na stropie ostatniej kondygnacji budynku umieszcza się paroizolację, warstwę izolacji termicznej oraz konstrukcję absorbera korzystnie z blachy fałdowej lub falistej. W pewnej odległości nad absorberem umieszcza się, na rusztowej konstrukcji nośnej, przegrodę przezroczystą korzystnie z szyb zespolonych, która stanowi pokrycie dachu. Absorber z przegrodą przezroczystą oraz ściankami osłonowymi (kolankowymi) zamykają przestrzeń wewnętrzną stropodachu, która służy do akumulacji, chwilowego magazynowania i transportu ciepła wraz z zawartym w niej ogrzanym powietrzem lub innym gazem. W tym przypadku specyficzna konstrukcja stropodachu ogranicza zastosowanie rozwiązania do obiektów budowlanych o prawie płaskim dachu.Patent description No. 202,436 describes a flat roof for generating thermal energy, in which a vapor barrier, a thermal insulation layer and an absorber structure, preferably made of corrugated or corrugated sheet, are placed on the ceiling of the last storey of the building. At a distance above the absorber, a transparent partition, preferably made of insulating glass, is placed on the frame supporting structure, which forms the roof covering. The absorber with a transparent partition and curtain walls (elbow) close the internal space of the roof, which is used for accumulation, temporary storage and transport of heat together with the heated air or other gas contained in it. In this case, the specific structure of the flat roof limits the application of the solution to buildings with an almost flat roof.

Urządzenie do pozyskiwania i magazynowania energii cieplnej z promieniowania słonecznego, korzystnie zawierające pompę cyrkulacyjną i pompę ciepła, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma postać usytuowanego w wykopie zbiornika, a na dnie tego zbiornika ma ułożone perforowane cyrkulacyjne przewody, przez które tłoczone jest ogrzane powietrze lub inny gaz. Na wspomnianych przewodach cyrkulacyjnych umieszczone jest porowate złoże zawierające materiał o właściwościach akumulacyjnych energię cieplną i stanowiące magazyn ciepła, natomiast w warstwie tego złoża usytuowane są szczelne cyrkulacyjne przewody wymiennika ciepła wypełnione cieczą grzewczą. Nad przewodami wymiennika ciepła usytuowane są końcówki perforowanych, odsysających przewodów, zaopatrzone w wentylatory odsysające powietrze lub inny gaz, schłodzone po przejściu przez magazyn ciepła. Nad tymi przewodami znajduje się paroizolacja oraz warstwa izolacji termicznej, na której usytuowana jest konstrukcja absorbera, korzystnie z blachy fałdowej, a wyloty odsysających przewodów są wyprowadzone nad powierzchnię absorbera. Nad absorberem, na konstrukcji nośnej, usytuowana jest przezroczysta przegroda, korzystnie szklana, która stanowi pokrycie urządzenia i przegroda ta jest usytuowana nieco nad poziomem gruntu, korzystnie w spadku w kierunku południowym. Wspomniane perforowane cyrkulacyjne przewody umieszczone pod złożem materiału akumulacyjnego są połączone szczelnymi tłoczącymi przewodami, korzystnie izolowanymi termicznie, z wewnętrzną przestrzenią urządzenia, zawartą pomiędzy absorberem i przezroczystym pokryciem, a ich wloty korzystnie są usytuowane wzdłuż północnej ściany urządzenia i są zaopatrzone w wentylatory tłoczące, natomiast wspomniane perforowane odsysające przewody są połączone szczelnymi przewodami z wewnętrzną przestrzenią urządzenia, a ich wyloty są usytuowane po przeciwnej stronie, w stosunku do wlotów przewodów tłoczących.The device for obtaining and storing thermal energy from solar radiation, preferably comprising a circulation pump and a heat pump, according to the invention is characterized in that it has the form of a tank situated in a pit, and at the bottom of the tank it has perforated circulation conduits through which heated air is pumped. or other gas. On said circulation lines there is a porous bed containing a material with thermal energy accumulation properties and constituting a heat store, while in the layer of this bed there are sealed circulation heat exchanger lines filled with a heating liquid. Above the heat exchanger pipes there are ends of perforated, suction pipes, equipped with fans sucking air or other gas, cooled after passing through the heat store. Above these pipes there is a vapor barrier and a layer of thermal insulation on which the absorber structure, preferably made of a corrugated sheet, is located, and the outlets of the suction lines are led above the absorber surface. Above the absorber, on the supporting structure, there is a transparent partition, preferably glass, which covers the device, and the partition is situated slightly above ground level, preferably sloping towards the south. Said perforated circulation conduits placed under the bed of storage material are connected by tight pressure conduits, preferably thermally insulated, to the inner space of the device, comprised between the absorber and the transparent covering, and their inlets are preferably located along the northern wall of the device and are provided with forcing fans, while the said the perforated suction lines are connected by sealed lines to the internal space of the device, and their outlets are located on the opposite side to the inlets of the forcing lines.

PL 219 778 B1PL 219 778 B1

Korzystnie, absorber wykonany jest z blachy falistej lub płaskiej i pokryty jest, od strony padania promieniowania słonecznego, powłoką zwiększającą pochłanianie energii promienistej słońca.Preferably, the absorber is made of corrugated or flat sheet metal and is covered on the side of the incidence of solar radiation with a coating increasing the absorption of the sun's radiant energy.

W innej wersji rozwiązania perforowane cyrkulacyjne przewody usytuowane są w warstwie porowatego złoża materiału akumulacyjnego, korzystnie w połowie grubości, a szczelne przewody wymiennika ciepła są usytuowane wzdłuż linii śrubowej wokół cyrkulacyjnych przewodów, natomiast odsysające przewody usytuowane są powyżej i poniżej szczelnych przewodów wymiennika ciepła. Korzystnie jest też, gdy szczelne cyrkulacyjne przewody wymiennika ciepła połączone z pompą cyrkulacyjną oraz pompą ciepła.In another version of the solution, the perforated circulation pipes are located in the layer of the porous bed of the storage material, preferably in half the thickness, and the sealed heat exchanger tubes are located along a helix around the circulation tubes, and the suction tubes are located above and below the sealed heat exchanger tubes. It is also advantageous for the sealed circulation lines of the heat exchanger to be connected to the circulation pump and the heat pump.

W kolejnej wersji wynalazku, płyta absorbera wraz z izolacją termiczną i paroizolacją może być umieszczona nad złożem materiału akumulacyjnego pod kątem do poziomu ze spadkiem w kierunku południowym, a perforowane przewody odsysające oraz szczelne przewody wymiennika ciepła mogą być usytuowane w objętości złoża akumulacyjnego równoległe do płaszczyzny absorbera. Ułatwia to przenikanie przez przegrodę promieniowania słonecznego i odprowadzanie wód opadowych.In a further version of the invention, the absorber plate with thermal insulation and vapor barrier can be placed above the accumulation material bed at an angle to the horizontal with a slope towards the south, and the perforated suction pipes and sealed heat exchanger pipes can be located in the volume of the accumulation bed parallel to the plane of the absorber . This facilitates the penetration of solar radiation through the barrier and the drainage of rainwater.

Przewiduje się także rozwiązanie, w którym szczelne przewody wymiennika ciepła są usytuowane pomiędzy perforowanymi tłoczącymi przewodami i perforowanymi odsysającymi przewodami pod mniejszym kątem do poziomu w stosunku do nachylenia absorbera.It is also envisaged that the sealed heat exchanger tubes are positioned between the perforated delivery tubes and the perforated suction tubes at a smaller angle to the horizontal with respect to the inclination of the absorber.

W innym rozwiązaniu, perforowane tłoczące przewody są usytuowane na co najmniej dwóch poziomach, szczelne cyrkulacyjne przewody wymiennika ciepła są umieszczone naprzemiennie w stosunku do perforowanych przewodów tłoczących ogrzane powietrze, natomiast perforowane odsysające przewody są usytuowane na co najmniej dwóch poziomach, odpowiednio nad szczelnymi przewodami wymiennika ciepła, przy czym nad każdym poziomem przewodów odsysających znajduje się pozioma przegroda izolowana termicznie i przeciwwilgociowe.In another solution, the perforated delivery lines are located on at least two levels, the sealed circulation lines of the heat exchanger alternate with the perforated lines for supplying hot air, and the perforated suction lines are located on at least two levels, respectively above the sealed lines of the heat exchanger. above each level of the suction pipes there is a horizontal, thermally insulated and damp proof partition.

Wloty tłoczących przewodów i wyloty odsysających przewodów są usytuowane nad powierzchnią absorbera wzajemnie po przeciwnych bokach ograniczających wewnętrzną przestrzeń urządzenia wypełnioną powietrzem lub innym gazem.The inlets of the pressure conduits and the outlets of the suction conduits are positioned above the absorber surface on opposite sides delimiting the internal space of the device filled with air or other gas.

Pod przezroczystą zewnętrzną przegrodą może być umieszczona dodatkowa przezroczysta przegroda, korzystnie szklana, ograniczająca ogrzewaną wewnętrzną przestrzeń nad absorberem. Dodatkowa wewnętrzna przegroda poprzez ograniczenie ogrzewanej przestrzeni wewnętrznej urządzenia pozwała na zmniejszenie strat cieplnych przez przenikanie i konwekcję.An additional transparent partition, preferably glass, may be placed under the transparent outer partition, delimiting the heated inner space above the absorber. An additional internal partition, by limiting the heated internal space of the device, allows to reduce heat losses through penetration and convection.

Nad powierzchnią absorbera, a pod powierzchnią przegrody szklanej zewnętrznej lub wewnętrznej - gdy taka występuje, zainstalowane są dodatkowe i nie izolowane termicznie płaszczyzny i/lub powierzchnie absorbujące, korzystnie o regulowanym ustawieniu w stosunku do kierunku promieniowania słonecznego.Above the surface of the absorber, and below the surface of the external or internal glass partition, if present, additional and non-thermally insulated absorbing planes and / or absorbing surfaces are installed, preferably with adjustable orientation in relation to the direction of solar radiation.

Boczne ściany zbiornika na wysokości poniżej szklanej przegrody, od strony wewnętrznej przestrzeni, są zaopatrzone w absorbery, korzystnie w postaci blachy płaskiej lub niskofałdowej.The side walls of the tank at a height below the glass partition, on the inner side of the space, are provided with absorbers, preferably in the form of a flat or low-fold sheet.

Północna ściana zbiornika może być wyższa od pozostałych ścian i od strony południowej, powyżej przezroczystej przegrody jest zaopatrzona w powłokę odbłyśną.The northern wall of the tank may be higher than the other walls and on the south side, above the transparent partition, it is provided with a reflective coating.

Korzystnie jest gdy ściany zbiornika są izolowane termicznie i przeciw wilgotnościowo, a perforowane cyrkulacyjne tłoczące ogrzane powietrze przewody są ułożone na warstwie piasku.Preferably, the walls of the tank are thermally and anti-moisture insulated, and the perforated, circulating, circulating hot air conduits are laid on the sand layer.

W okresie wiosenno - letnim, promieniowanie słoneczne po przejściu przez przegrodę przezroczystą urządzenia wg wynalazku pada na płytę absorbera i zostaje częściowo pochłonięte powodując wzrost jego temperatury. Absorber oddaje ciepło zawartemu wewnątrz urządzenia powietrzu lub innemu gazowi. Ogrzane w zamkniętej, wewnętrznej przestrzeni urządzenia powietrze lub inny gaz jest transportowane pod absorber i wtłaczane w porowate złoże materiału akumulacyjnego powodując jego ogrzanie. Po oddaniu ciepła schłodzone powietrze lub inny gaz jest zasysane do perforowanych przewodów odsysających i kierowane z powrotem do wewnętrznej przestrzeni urządzenia zawartej pomiędzy absorberem a przegrodą przezroczystą. Z kolei ciepło zakumulowane i zmagazynowane w złożu z materiałem akumulacyjnym jest w okresie jesienno - zimowym odbierane przez ciecz grzewczą zawartą w szczelnych przewodach cyrkulacyjnych oraz jest transportowane do pompy ciepła i dalej do ogrzewania obiektu lub np. wody użytkowej.In the spring-summer period, the solar radiation, after passing through the transparent barrier of the device according to the invention, falls on the absorber plate and is partially absorbed, causing its temperature to rise. The absorber transfers heat to the air or other gas inside the device. Air or other gas heated in the closed internal space of the device is transported under the absorber and forced into the porous bed of storage material, causing it to be heated. After heat dissipation, the cooled air or other gas is sucked into the perforated suction pipes and directed back to the internal space of the device between the absorber and the transparent partition. In turn, the heat accumulated and stored in the bed with the accumulation material is collected in the autumn and winter period by the heating liquid contained in sealed circulation pipes and is transported to the heat pump and further to heat the facility or e.g. utility water.

Przedmiot wynalazku jest ukazany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia podstawowy schemat urządzenia do pozyskiwania i magazynowania energii cieplnej, fig. 2 - przekrój poprzeczny urządzenia z perforowanymi przewodami tłoczącymi umieszczonymi w połowie głębokości porowatego złoża magazynującego, dodatkową przegrodą przezroczystą ograniczającą straty ciepła oraz płaszczyzną odbłyśną na ścianie północnej, fig. 3 - przekrój poprzeczny urządzenia z absorberem i przegrodą przezroczystą nachyloną w kierunku południowym, a fig. 4The subject of the invention is shown in the drawing, in which fig. 1 shows the basic diagram of a device for obtaining and storing thermal energy, fig. 2 - a cross-section of the device with perforated forcing lines located halfway through the depth of the porous storage bed, an additional transparent partition limiting losses. and a reflective plane on the north wall, Fig. 3 - a cross-section of the device with an absorber and a transparent partition inclined towards the south, and Fig. 4

PL 219 778 B1PL 219 778 B1

- przekrój poprzeczny urządzenia z ułożonymi warstwowo perforowanymi przewodami tłoczącymi i naprzemiennie szczelnymi przewodami cyrkulacyjnymi wymiennika ciepła oraz dodatkowymi płytami absorbującymi umieszczonymi na powierzchni absorbera.- cross-section of the device with layered perforated pressure pipes and alternately sealed circulation pipes of the heat exchanger and additional absorbing plates placed on the absorber surface.

Urządzenie do pozyskiwania i magazynowania energii cieplnej w przykładzie wykonania ma postać usytuowanego w wykopie zbiornika 1. Na dnie zbiornika są umieszczone perforowane przewody cyrkulacyjne 3 służące do tłoczenia ogrzanego powietrza lub innego gazu. Na perforowanych przewodach tłoczących 3 umieszczone jest złoże 4 zawierające materiał porowaty o właściwościach akumulacyjnych energię cieplną i posiadające strukturę umożliwiającą przepuszczanie powietrza lub innego gazu (np. złoże skalne) oraz stanowiące magazyn ciepła. W zbiorniku wypełnionym złożem akumulacyjnym 4, w pewnej odległości nad przewodami tłoczącymi 3 ułożone są szczelne cyrkulacyjne przewody 5 wymiennika ciepła, w układzie spiralnym i zawierające ciecz grzewczą, które to przewody są połączone z pompą cyrkulacyjną i pompą ciepła 2. W pewnej odległości nad przewodami 5 znajdują się perforowane przewody 6 odsysające powietrze lub inny gaz, schłodzone po przejściu przez złoże akumulacyjne 4. Nad odsysającymi przewodami 6 umieszczona jest paroizolacja oraz izolacja termiczna, na której zainstalowana jest metalowa płyta absorbera 7. Płyta absorbera od strony padania promieniowania słonecznego jest pokryta powłokami zwiększającymi pochłanianie energii promienistej słońca.The device for obtaining and storing thermal energy, in an exemplary embodiment, is in the form of a tank 1 located in the pit. At the bottom of the tank there are perforated circulation lines 3 for forcing heated air or other gas. On the perforated delivery lines 3 there is a bed 4 containing a porous material with the property of accumulating thermal energy and having a structure that allows the passage of air or other gas (e.g. a rock bed) and serves as a heat store. In the tank filled with the accumulation bed 4, at a distance above the forcing pipes 3, sealed circulation pipes 5 of the heat exchanger are arranged in a spiral arrangement and containing the heating liquid, which pipes are connected to the circulation pump and the heat pump 2. At a distance above the pipes 5 there are perforated pipes 6 for sucking air or other gas, cooled after passing through the accumulation bed 4. Above the suction pipes 6 there is a vapor barrier and thermal insulation, on which a metal absorber plate is installed 7. The absorber plate from the incidence of solar radiation is covered with increasing coatings absorption of the sun's radiant energy.

W pewnej odległości nad absorberem 7 umieszczona jest, na metalowej konstrukcji nośnej, przezroczysta przegroda 8 z szyb zespolonych, która stanowi pokrycie urządzenia. Absorber 7 wraz z przezroczystą przegrodą 8 oraz ścianami zbiornika 1 zamyka przestrzeń wewnętrzną 9 urządzenia.At a distance above the absorber 7, a transparent partition 8 made of insulating glass units is placed on the metal supporting structure, which covers the device. The absorber 7 together with the transparent partition 8 and the walls of the tank 1 closes the internal space 9 of the device.

Perforowane przewody cyrkulacyjne 3 umieszczone pod złożem 4 materiału akumulacyjnego są połączone szczelnymi i izolowanymi termicznie tłoczącymi przewodami 10 z wewnętrzną przestrzenią 9 urządzenia, a ich wloty są umieszczone wzdłuż północnej ściany urządzenia i są zaopatrzone w wentylatory tłoczące. Perforowane odsysające przewody 6 są również połączone szczelnymi przewodami ssącymi z wewnętrzną przestrzenią urządzenia 9, ale ich wyloty są umieszczone po przeciwnej stronie w stosunku do wlotów przewodów tłoczących tzn. wzdłuż południowej ściany zbiornika 1 i są wyposażone w wentylatory ssące.The perforated circulation lines 3 located under the bed 4 of the storage material are connected by tight and thermally insulated pressure lines 10 to the internal space 9 of the device, and their inlets are located along the north wall of the device and are provided with forcing fans. The perforated suction lines 6 are also connected by tight suction lines to the internal space of the device 9, but their outlets are located on the opposite side to the inlets of the pressure lines, i.e. along the south wall of the tank 1 and are equipped with suction fans.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 2 perforowane przewody cyrkulacyjne 10 umieszczone są w połowie grubości złoża 4 materiału akumulacyjnego, a szczelne przewody 11 wymiennika ciepła umieszczone są wzdłuż linii śrubowej wokół przewodów 10 w układzie poziomym. Natomiast odsysające przewody 12 umieszczone są pod i nad ułożonymi spiralnie szczelnymi przewodami 11 wymiennika ciepła. Ponadto północna ściana 13 jest wyższa od pozostałych ścian i jest zaopatrzona od strony południowej w odbłyśną powłokę 14 usytuowaną nad przezroczystą przegrodą 8. Poniżej zewnętrznej przezroczystej przegrody 8 umieszczona jest dodatkowa przezroczysta przegroda 8a ograniczająca wewnętrzną przestrzeń 9 oraz zmniejszająca straty ciepła. Również poniżej przegrody 8 na bocznych ścianach urządzenia, od strony padania promieniowania słonecznego, umieszczono dodatkowe absorbery 15.In the solution shown in Fig. 2, the perforated circulation lines 10 are arranged in the middle of the bed 4 of the storage material, and the sealed lines 11 of the heat exchanger are arranged along a helix around the lines 10 in a horizontal arrangement. The suction lines 12, on the other hand, are arranged below and above the spiral-shaped, sealed lines 11 of the heat exchanger. Moreover, the north wall 13 is higher than the other walls and is provided on the south side with a reflective coating 14 positioned above the transparent partition 8. Below the outer transparent partition 8 is an additional transparent partition 8a limiting the internal space 9 and reducing heat loss. Also below the partition 8, on the side walls of the device, from the incidence of solar radiation, additional absorbers 15 are placed.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 3 płyta absorbera 7 wraz z izolacją termiczną i paroizolacją umieszczona jest nad złożem materiału akumulacyjnego 4 pod kątem do poziomu ze spadkiem w kierunku południowym. Szczelne przewody 5 wymiennika ciepła oraz odsysające przewody 6 umieszczone są równoległe do płaszczyzny absorbera 7 natomiast perforowane tłoczące przewody 3 umieszczone są poziomo na żelbetowym dnie 1a zbiornika 1. Ponadto północna ściana 13 jest wyższa od pozostałych ścian i jest zaopatrzona od strony południowej w absorber 15 umieszczony pod przegrodą przezroczystą 8.In the solution shown in Fig. 3, the absorber plate 7 with thermal insulation and vapor barrier is placed above the bed of storage material 4 at an angle to the horizontal with a slope towards the south. The tight pipes 5 of the heat exchanger and the suction pipes 6 are placed parallel to the plane of the absorber 7, while the perforated forcing pipes 3 are placed horizontally on the reinforced concrete bottom 1a of the tank 1. Moreover, the north wall 13 is higher than the other walls and is provided on the south side with an absorber 15 placed under the transparent partition 8.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 4 perforowane tłoczące przewody 3 umieszczone są w przestrzeni zajmowanej przez złoże 4 materiału akumulacyjnego na dwóch poziomach, na dnie zbiornika oraz w około połowie grubości złoża 4. Górne wyloty tych przewodów, wychodzące ponad absorber 7, są zaopatrzone w wentylatory tłoczące. Szczelne cyrkulacyjne przewody 5 wymiennika ciepła umieszczone są nad dolnym i górnym poziomem perforowanych tłoczących przewodów 3. Odsysające przewody 6 umieszczone są również w dwóch poziomach, odpowiednio nad dolnym i górnym poziomem szczelnych przewodów cyrkulacyjnych 5 i zaopatrzone są w wentylatory ssące. Nad dolnym poziomem odsysających przewodów 6 umieszczona jest szczelna i izolowana termicznie i przeciwwilgociowo przegroda 16 ograniczająca straty ciepła. Wyloty odsysających przewodów 6 wyprowadzone są nad powierzchnię absorbera 7 po przeciwnej stronie urządzenia w stosunku do wlotów tłoczących przewodów 3. Ponadto nad powierzchnią absorbera 7 umieszczone są dodatkowe absorbujące płaszczyzny 17 - nie izolowane termicznie i nachylone w kierunku południowym.In the solution shown in Fig. 4, the perforated delivery conduits 3 are placed in the space occupied by the bed 4 of the accumulation material on two levels, at the bottom of the tank and in about half the thickness of the bed 4. The upper outlets of these conduits, extending above the absorber 7, are provided with fans. embossing. The sealed circulation pipes 5 of the heat exchanger are placed above the lower and upper level of the perforated pressure pipes 3. The suction pipes 6 are also placed in two levels, respectively above the lower and upper level of the sealed circulation pipes 5 and are provided with suction fans. Above the lower level of the suction pipes 6 there is a tight and thermally and damp-proofed partition 16 limiting heat losses. The outlets of the suction lines 6 are led above the surface of the absorber 7 on the opposite side of the device to the inlets of the pressure lines 3. Moreover, additional absorbing planes 17 are placed above the surface of the absorber 7 - not thermally insulated and inclined towards the south.

PL 219 778 B1PL 219 778 B1

W każdej z wersji wynalazku absorber 7 wraz z przezroczystą przegrodą 8 oraz ścianami zbiornika 1 zamykają przestrzeń wewnętrzną 9 urządzenia, w której ogrzewane jest powietrze lub inny gaz. Ogrzane w wewnętrznej przestrzeni 9 powietrze lub inny gaz jest transportowane przewodami tłoczącymi pod absorber 7, gdzie za pomocą perforowanych cyrkulacyjnych przewodów 3, 10 jest przepuszczane przez perforowane złoże 4 materiału akumulacyjnego ogrzewając go, po czym ostudzone powietrze lub inny gaz jest zasysane przez przewody 6, 12 i powtórnie kierowane do wewnętrznej przestrzeni 9 gdzie ulega ponownemu ogrzaniu. Zmagazynowane w materiale akumulacyjnym 4 ciepło jest odbierane przez ciecz grzewczą zawartą w szczelnych cyrkulacyjnych przewodach 5, 11 skąd jest kierowane do pompy ciepła 2 i odbiorników energii cieplnej.In each version of the invention, the absorber 7 together with the transparent partition 8 and the walls of the vessel 1 close the interior space 9 of the device in which air or other gas is heated. The air or other gas heated in the inner space 9 is transported through pressure conduits under the absorber 7, where, by means of perforated circulation conduits 3, 10, it is passed through the perforated bed 4 of the accumulation material, heating it, and then cooled air or other gas is sucked through conduits 6, 12 and re-directed to inner space 9 where it is reheated. The heat stored in the accumulation material 4 is received by the heating liquid contained in sealed circulation lines 5, 11 from where it is directed to the heat pump 2 and heat energy receivers.

Claims

Patent claims

Device for obtaining and storing thermal energy from solar radiation, preferably comprising a circulation pump and a heat pump, characterized in that it is in the form of a tank (1) situated in a trench, and at the bottom of the tank has perforated circulation pipes (3) arranged through it. which is pumped with heated air or other gas, and on the said pipes there is a porous bed (4) containing a material with thermal energy accumulation properties and constituting a heat store, while in the bed layer (4) there are sealed circulation pipes (5) of the heat exchanger filled with heating liquid, and above the pipes (5) of the heat exchanger there are the ends of the perforated, suction pipes (6), equipped with fans that suck air or other gas, cooled after passing through the heat store, and above the pipes (6) there is a vapor barrier and a layer thermal insulation, on which the absorber structure is situated (7) preferably made of a corrugated sheet, and the outlets of the suction lines (6) are led above the surface of the absorber (7), a transparent partition (8), preferably made of glass, that covers the surface of the absorber (7) on the supporting structure. the devices and the partition is situated slightly above ground level, preferably at a slope to the south, and said perforated circulation conduits (3) located under the bed (4) of storage material are connected by tight pressure conduits (10), preferably thermally insulated, to the inner space (9) of the device, contained between the absorber (7) and the transparent cover (8), and their inlets preferably located along the north wall of the device and provided with forcing fans, while the said perforated suction ducts (6) are connected by sealed ducts to the inner space (9) of the device, and their outlets are located on the opposite side to the inlets of the piston lines hares.

2. The device according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the absorber (7) is made of corrugated or flat sheet metal and is covered on the side of the incidence of solar radiation with a coating increasing the absorption of the sun's radiant energy.

3. The device according to claim 1 A method as claimed in claim 1, characterized in that the perforated circulation conduits (10) are situated in the layer of the porous bed of the storage material (4), preferably in the middle of its thickness, and the sealed conduits (11) of the heat exchanger are arranged along a helix around the circulation conduits (10), while suction pipes (12) are positioned above and below the sealed pipes (11) of the heat exchanger.

4. The device according to claim 1 1, characterized in that the absorber plate (7) with thermal insulation and vapor barrier is placed above the bed of the storage material (4) at an angle to the horizontal with a slope towards the south, and the perforated suction pipes (6) and the sealed pipes (5) of the exchanger heat are situated in the volume of the accumulation bed (4) parallel to the plane of the absorber (7).

5. The device according to claim 1 The heat exchanger (5) is located between the perforated delivery lines (3) and the perforated suction lines (6) at a smaller angle to the horizontal in relation to the inclination of the absorber (7).

6. The device according to claim 1 The air-tight circulation pipes (5) of the heat exchanger are arranged alternately in relation to the perforated pipes (3) forcing the heated air, and the perforated suction pipes (6) ) are located on at least two levels, respectively above the sealed conduits (5) of the heat exchanger, and above

At each level of the suction pipes (6) there is a horizontal partition (16) which is thermally and damp-proofed.

7. The device according to claim 1 A method as claimed in any one of claims 1, 3, 4 and 5, characterized in that the inlets of the pressure lines (3) and the outlets of the suction lines (6) are located above the surface of the absorber (7) on opposite sides delimiting the inner space (9).

8. The device according to claim 1 1, 3, 4 and 5, characterized in that an additional transparent partition (8a), preferably glass, is placed under the transparent partition (8), delimiting the heated inner space (9) above the absorber (7).

9. The device according to claim 1 1, 2, 3, 4, 5 and 7, characterized in that additional and non-thermally insulated planes and / or absorbing surfaces (17) are installed above the surface of the absorber (7) and below the surface of the glass partition (8) or (8a). ) preferably adjustable in relation to the direction of solar radiation.

10. The device according to claim 1 1, 2, 3, 4, 5 and 7, characterized in that the side walls of the tank (1) at a height below the glass partition (8, 8a) on the inner side of the space (9) are provided with absorbers (15), preferably in the form of a flat or low-corrugated sheet.

11. The device according to claim 1 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that the north wall (13) of the tank (1) is higher than the other walls and on the south side, above the transparent partition (8), is provided with a reflective coating (14).

12. The device according to claim 1 The container according to claim 1, characterized in that the walls of the tank (1) are thermally and moisture-insulated.

13. The device according to claim 1 A heat exchanger according to claim 1, characterized in that sealed circulation lines (5) of the heat exchanger connected to the circulation pump and the heat pump (2).

14. The device according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the perforated circulation lines (3) are laid on the sand layer.