PL243924B1 - Bufor cieczowy z ruchomą, termoizolowaną przegrodą, do magazynowania energii cieplnej - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest zbiornik (3) - bufor cieczowy z ruchomą termoizolowaną przegrodą do magazynowania energii cieplnej rozdzielającą gorącą ciecz grzewczą od zimnej cieczy grzewczej stosowany w instalacjach c.o. i c.w.u. Termoizolowana przegroda przemieszcza się w dół lub górę zbiornika (3) w zależności od tego czy jest on rozładowywany czy ładowany gorącą cieczą grzewczą. Przegrodę może stanowić przepona z elastycznego tworzywa lub sztywniejszy fragment mocowany w środku zbiornika za pośrednictwem rozciągliwej przepony lub nieutwierdzony pływak (8) z uszczelką (10) i z obciążnikiem (9). Przegroda posiada mniejszy ciężar niż wypierana ciecz grzewcza. Zamontowany w jej środku zawór temperaturowy (Zt) otwiera się gdy temperatura ponad przegrodą spadnie poniżej zadanej np. 35°C.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zbiornik - bufor cieczowy z ruchomą, termoizolowaną przegrodą do magazynowania energii cieplnej powodującą rozdział gorącej cieczy grzewczej od zimnej cieczy grzewczej. Może być stosowany do ogrzewania w instalacjach c.o. i c.w.u.

Znane i stosowane rozwiązania techniczne wykorzystują zjawisko stratyfikacji termicznej rozdzielającej ciepłą ciecz grzewczą od zimnej cieczy warstwą termokliny, która rozszerza się wraz z upływem czasu i postępującym mieszaniem się cieczy. Mieszanie ciepłej cieczy grzewczej z zimną cieczą grzewczą przyspiesza burzliwe dostarczanie ciepłej c.g. na ogół na górę zbiornika i burzliwy odbiór zimnej c.g. z dołu zbiornika. Podstawowa zasada ładowania bufora polega na dostarczaniu do góry zbiornika tyle samo gorącej cieczy grzewczej ile zostanie pobrane zimnej c.g. z dołu zbiornika. Korzystne jest aby temperatura cieczy grzewczej w strefie jej poboru była stabilna i jak najwyższa np. S5°C w otwartych układach grzewczych gdy cieczą grzewczą jest woda.

Z opisu patentowego Nr 233675 znany jest bufor cieczowy zbudowany z jednego lub paru zbiorników z priorytetem c.w.u. wykorzystujący stratyfikację termiczną i sposób nieburzliwego dostarczania i odbierania c.g. Niedogodnością w tych konstrukcjach jest poza zwiększającą się grubością termokliny wraz z upływem czasu i konieczną dużą smukłością zbiornika H/D (gdzie H - wysokość, D - średnica zbiornika) jest również możliwość wymieszania się całej c.g. wskutek wielokrotnego jej przepompowywania gdy jest niewyłączona pompa obiegowa.

Bufor cieczowy z ruchomą przegrodą według wynalazku charakteryzuje się tym, że funkcję cienkiej warstwy termokliny spełnia termoizolowana przegroda rozdzielająca gorącą c.g. od zimnej i przemieszczająca się w dół lub górę zbiornika w zależności od tego czy jest ładowany czy rozładowywany. Przegroda ta posiada mniejszy ciężar od ciężaru c.g., w której jest zanurzona w związku z czym posiada wyporność powodującą jej wynurzanie.

W środku przegrody termoizolowanej zamontowany jest zawór temperaturowy, który otwiera się gdy temperatura ponad nią spadnie poniżej określonej, np. 35°C. Umożliwi to uniesienie się przegrody do wyższej pozycji rozgraniczającej strefę gorącą od zimnej i przepływ schłodzonej c,g. do dolnej części zbiornika.

Wewnętrzną część elastycznej, pływającej, termoizolowanej przegrody o ciężarze właściwym mniejszym niż ciężar właściwy wypieranej cieczy grzewczej (c.g.) stanowi sztywniejszy fragment zamocowany do obwodowej, rozciągliwej przepony montowanej w połowie wysokości zbiornika przy większej jego smukłości i obciążnikiem w dolnej jego części zapobiegającemu jego wywróceniu się.

Podstawową zaletą zbiorników z ruchomą przegrodą jest ich działanie, niezależne od smukłości, co zmniejsza zużycie materiałów niezbędnych do ich budowy. Przykładowo do zbudowania walcowego przeponowego zbiornika o pojemności 1 m³ i smukłości „1” potrzeba o 20% mniej stali i materiałów termoizolacyjnych niż do budowy zbiornika o tej samej pojemności o smukłości 4 zalecanej dla zbiorników ze stratyfikacją termiczną. Będzie niższy koszt zużytych materiałów, niższe straty cieplne i koszty eksploatacji.

Przedmiot wynalazku przedstawiono na przykładzie wykonania na rysunku, na którym: Fig. 1 - schemat zbiornika przy jego większej smukłości.

Bufor cieczowy według wynalazku zbudowany jest ze zbiornika z termoizolowaną przegrodą 1 rozdzielającą gorącą c.g. 2 od zimnej c.g 4. Przegroda ta przemieszcza się w dół lub górę zbiornika w zależności od tego czy bufor jest ładowany czy rozładowywany. Przegroda termoizolowana 1 posiada mniejszy ciężar właściwy od ciężaru c.g., w której jest zanurzona w związku z czym posiada wyporność powodującą jej wynurzanie.

W środku przegrody termoizolowanej 1 zamontowany jest zawór temperaturowy Zt, który otwiera się gdy temperatura ponad przegrodą spadnie poniżej określonej, np. 35”C. Umożliwia to unoszenie się termoizolowanej przegrody 1 do wyższego poziomu rozgraniczającego strefę gorącą cd zimnej i przepływ schłodzonej c.g. do dolnej części zbiornika 3.

Przy większej smukłości zbiornika 3, w środku przegrody jest sztywniejszy fragment 5 zamocowany do obwodowej, rozciągliwej przepony 6 montowanej w połowie wysokości zbiornika. Obciążnik 7 o ciężarze G zamocowany poniżej środka wyporu Sw zapobiega wywracaniu się przegrody wskutek działania siły wyporu W.

Wykaz oznaczeń

- termoizolowana przegroda,

- gorąca ciecz grzewcza,

- zbiornik,

- zimna ciecz grzewcza,

- sztywniejszy fragment,

- rozciągliwa przepona,

- obciążnik,

Zt - zawór temperaturowy,

c.g. - ciecz grzewcza,

c.o. - centralne ogrzewanie,

c.w.u. - ciepła woda użytkowa,

Sw - środek wyporu,

W - siła wyporu,

G - ciężar obciążnika.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Bufor cieczowy do magazynowania energii cieplnej wyposażony w pływającą, termoizolowaną przegrodę z zaworem temperaturowym umieszczoną pomiędzy gorącą cieczą grzewczą zgromadzoną w górnej części zbiornika a zimną cieczą grzewczą w dolnej części zbiornika, znamienny tym, że wewnętrzną część elastycznej pływającej, termoizolowanej przegrody (1) o ciężarze właściwym mniejszym niż ciężar właściwy wypieranej cieczy grzewczej (c.g.} stanowi sztywniejszy fragment (5) zamocowany do cylindrycznej, rozciągliwej przepony (6) utwierdzonej w środku zbiornika (3).