PL245575B1 - Variable capacity heat storage - Google Patents
Variable capacity heat storage Download PDFInfo
- Publication number
- PL245575B1 PL245575B1 PL438020A PL43802021A PL245575B1 PL 245575 B1 PL245575 B1 PL 245575B1 PL 438020 A PL438020 A PL 438020A PL 43802021 A PL43802021 A PL 43802021A PL 245575 B1 PL245575 B1 PL 245575B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- bed
- heat
- thermodynamic medium
- thermodynamic
- medium
- Prior art date
Links
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 3
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000000887 hydrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000005399 mechanical ventilation Methods 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 150000004688 heptahydrates Chemical class 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 229910017621 MgSO4-7H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000004687 hexahydrates Chemical class 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000004686 pentahydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 150000004685 tetrahydrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004684 trihydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Central Heating Systems (AREA)
- Building Environments (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest magazyn ciepła o zmiennej pojemności. Magazyn ciepła o konstrukcji modułowej zawierający zasilanie z co najmniej jednego źródła energii oraz co najmniej jeden odbiornik energii, w którym nośnikiem energii jest czynnik termodynamiczny, którego strumień przepływa przez złoże charakteryzuje się tym, że zawiera złoże z materiałem reagujące termochemicznie oraz kanały czynnika termodynamicznego (2), przez który płynie czynnik termodynamiczny (7), przy czym złoże jest podzielone na przynajmniej dwie warstwy złoża (5), przedzielone strefami buforowymi (4), przy czym kanały czynnika termodynamicznego (2) są wyposażone w zawory (1), które sterują strumieniem czynnika termodynamicznego (7) do warstw złoża (5), przy czym złoże reaguje termochemicznie z czynnikiem termodynamicznym lub substancją przez ten czynnik przenoszoną, przy czym złoże lub warstwa złoża (5) funkcjonuje w fazie ładowania lub fazie rozładowania.The subject of the application is a heat storage device with variable capacity. A heat storage device of modular construction containing power from at least one energy source and at least one energy receiver, in which the energy carrier is a thermodynamic medium, the stream of which flows through the bed, is characterized in that it contains a bed with a thermochemically reacting material and thermodynamic medium channels (2) through which the thermodynamic medium (7) flows, wherein the bed is divided into at least two bed layers (5), separated by buffer zones (4), wherein the thermodynamic medium channels (2) are equipped with valves (1) that control the flow of the thermodynamic medium (7) to the bed layers (5), wherein the bed reacts thermochemically with the thermodynamic medium or a substance carried by this medium, wherein the bed or bed layer (5) functions in the charging phase or the discharging phase.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest magazyn ciepła o zmiennej pojemności.The subject of the invention is a heat storage tank with variable capacity.
Magazynowanie energii jest bardzo istotnym zagadnieniem z punktu widzenia rosnącego zapotrzebowania na energię, rosnącego udziału odnawialnych źródeł energii w miksie energetycznym jak i występowania niestabilności konwersji energii. Energia pozyskana ze słońca na potrzeby ogrzewania domów jednorodzinnych nie jest w pełni efektywnie wykorzystywana ze względu na mniejsze zapotrzebowanie na ciepło w okresie letnim przy jednoczesnym maksimum natężenia słonecznego. Sezonowe magazynowanie energii stanowi pewne rozwiązanie tego zagadnienia, które pozwala w pełni wykorzystać potencjał odnawialnych źródeł energii.Energy storage is a very important issue from the point of view of the growing demand for energy, the growing share of renewable energy sources in the energy mix and the occurrence of energy conversion instability. Energy obtained from the sun for the needs of heating single-family houses is not fully efficiently used due to the lower demand for heat in the summer with the simultaneous maximum solar intensity. Seasonal energy storage is a certain solution to this issue, which allows the full use of the potential of renewable energy sources.
Z opisu polskiego patentu PL 233606 znany jest układ do sezonowego magazynowania ciepła zawierający źródło ciepła w postaci kolektorów słonecznych połączonych z przeponowym wymiennikiem ciepła ciecz-powietrze, charakteryzuje się tym, że w układzie zamkniętym połączone są wymiennik ciepła ciecz-powietrze z termochemicznym magazynem ciepła oraz rekuperatorem do ogrzewania instalacji docelowej i poprzez rekuperator połączony jest z obiegiem gruntowego wymiennika ciepła, który za pomocą pompy połączony jest ze zbiornikiem magazynowym cieczy.The description of Polish patent PL 233606 describes a system for seasonal heat storage containing a heat source in the form of solar collectors connected to a diaphragm liquid-air heat exchanger, characterized in that in a closed system the liquid-air heat exchanger is connected to a thermochemical heat storage device and a recuperator for heating the target installation and via the recuperator it is connected to the circuit of the ground heat exchanger, which is connected to the liquid storage tank by means of a pump.
Z kolejnego opisu patentowego PL 219778 znane jest urządzenie mające 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 przewodach umieszczone jest porowate złoże zawierające materiał o właściwościach akumulacyjnych energię cieplną i stanowiące magazyn ciepła, natomiast w warstwie 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, przy czym nad przewodami znajduje się paroizolacja oraz warstwa izolacji termicznej, na której usytuowana jest konstrukcja absorbera. Wyloty odsysających przewodów są wyprowadzone nad powierzchnię absorbera, przy czym nad absorberem, na konstrukcji nośnej, usytuowana jest przezroczysta przegroda, korzystnie szklana, która stanowi pokrycie urządzenia i przegroda ta jest usytuowana nieco nad poziomem gruntu. Perforowane cyrkulacyjne przewody umieszczone pod złożem materiału akumulacyjnego są połączone szczelnymi tłoczącymi przewodami 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.From the next patent description PL 219778 a device is known in the form of a tank located in a trench, and at the bottom of this tank, it has perforated circulation pipes through which heated air or another gas is pumped. On the pipes there is a porous bed containing a material with thermal energy accumulation properties and constituting a heat storage, while in the layer of the bed there are tight circulation heat exchanger pipes filled with heating fluid. Above the heat exchanger pipes there are the ends of perforated, suction pipes, equipped with fans that suck out the air or another gas, cooled after passing through the heat storage, and above the pipes there is a vapour barrier and a thermal insulation layer on which the absorber structure is located. The outlets of the suction pipes are led out above the surface of the absorber, wherein above the absorber, on the supporting structure, there is a transparent partition, 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 placed under the bed of accumulation material are connected by tight pressing pipes with the internal space of the device, contained between the absorber and the transparent cover, 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 are connected by tight pipes with the internal space of the device, and their outlets are located on the opposite side, in relation to the inlets of the pressing pipes.
W przypadku znanych magazynów ciepła ze stanu techniki utrudnione jest przechowywanie energii na sposób ciepła sezonowo w postaci modułowej, ponieważ sam nośnik akumulujący ciepło z czasem podlega degradacji. W urządzeniach o konstrukcji jednoczęściowej niezwykle trudna jest ocena zużycia całego złoża oraz wymiana części złoża zużytego termodynamicznie. Proces termodynamiczny przebiega w czole reakcji, czyli tylko w części złoża, zużycie materiału w złożu nie następuje równomiernie np. przy wlotach kanałów na pewno zużycie materiału złoża będzie większe niż przy ujściu czynnika termodynamicznego, natomiast wymianie podlega całe złoże.In the case of known heat storage devices from the state of the art, it is difficult to store energy in the form of seasonal heat in a modular form, because the heat accumulating medium itself degrades over time. In devices with a single-piece design, it is extremely difficult to assess the consumption of the entire bed and replace the part of the bed that has been thermodynamically used. The thermodynamic process takes place in the reaction front, i.e. only in part of the bed, the consumption of material in the bed does not occur evenly, e.g. at the channel inlets, the consumption of bed material will certainly be greater than at the outlet of the thermodynamic medium, while the entire bed is replaced.
Problemami technicznymi rozwiązywanymi przez wynalazek są niezadowalająca sprawność magazynu ciepła, trudności w sterowaniu pojemnością cieplną magazynu, utrata właściwości (zdolności akumulacyjnych) złoża na skutek jego degradacji i brak możliwości wymiany części zdegradowanego złoża.The technical problems solved by the invention include unsatisfactory efficiency of the heat storage facility, difficulties in controlling the thermal capacity of the storage facility, loss of properties (accumulation capacity) of the deposit due to its degradation and the impossibility of replacing part of the degraded deposit.
W świetle opisanego stanu techniki celem niniejszego wynalazku jest przezwyciężenie wskazanych niedogodności i dostarczenie magazynu ciepła o konstrukcji modułowej, z możliwością sterowania pojemnością cieplną, w której poszczególne moduły magazynu są łatwo wymienialne, wraz ze zużyciem materiału reagującego użytego do magazynowania ciepła oraz dzięki budowie piętrowej ogrzewanie wzajemne poszczególnych warstw magazynu.In the light of the described state of the art, the aim of the present invention is to overcome the indicated disadvantages and to provide a heat storage device with a modular structure, with the possibility of controlling the thermal capacity, in which the individual modules of the storage device are easily replaced, along with the consumption of the reactive material used for storing heat and, thanks to the storey structure, mutual heating of the individual layers of the storage device.
Magazyn ciepła o konstrukcji modułowej zawierający zasilane z co najmniej jednego źródła energii oraz odbiór do co najmniej jednego odbiornika energii, w którym nośnikiem energii jest czynnik termodynamiczny, którego strumień przepływa przez złoże charakteryzuje się tym, że zawiera złoże z materiałem reagującym termochemicznie oraz kanały czynnika termodynamicznego, przez który płynie czynnik termodynamiczny, przy czym złoże jest podzielone na przynajmniej dwie warstwy złoża, przedzielone strefami buforowymi, przy czym kanały czynnika termodynamicznego są wyposażone w zawory, które sterują strumieniem czynnika termodynamicznego do warstw złoża, przy czym złoże reaguje termochemicznie z czynnikiem termodynamicznym lub substancją przez ten czynnik przenoszoną, przy czym złoże lub warstwa złoża funkcjonuje w fazie ładowania lub fazie rozładowania.A heat storage device of modular construction comprising a supply from at least one energy source and a reception for at least one energy receiver, in which the energy carrier is a thermodynamic medium, the stream of which flows through the bed, is characterized in that it comprises a bed with a thermochemically reacting material and thermodynamic medium channels through which the thermodynamic medium flows, wherein the bed is divided into at least two bed layers separated by buffer zones, wherein the thermodynamic medium channels are equipped with valves that control the flow of the thermodynamic medium to the bed layers, wherein the bed thermochemically reacts with the thermodynamic medium or a substance carried by said medium, wherein the bed or bed layer functions in the charging phase or the discharging phase.
Korzystnie, materiałem złoża reagującym termochemicznie jest materiał hydratyzujący oraz dehydratyzujący.Preferably, the thermochemically reacting bed material is a hydrating and dehydrating material.
Korzystnie, materiałem reagującym złoża jest siarczan magnezu.Preferably, the bed reactant material is magnesium sulfate.
Korzystnie, czynnikiem termodynamicznym jest powietrze.Preferably, the thermodynamic medium is air.
Korzystnie, warstwy złoża oraz strefy buforowe są ułożone na przemian poziomo w układzie piętrowym.Preferably, the bed layers and buffer zones are arranged alternately horizontally in a tiered arrangement.
Korzystnie, strefą buforową jest pusta przestrzeń.Preferably, the buffer zone is empty space.
Korzystnie, w strefie buforowej zamontowane są mierniki parametrów termodynamicznych czynnika (tj. czujnik temperatury i/lub wilgotności).Preferably, meters of the thermodynamic parameters of the medium (i.e. temperature and/or humidity sensor) are installed in the buffer zone.
Korzystnie, warstwy złoża są wymienne niezależnie od siebie oraz umieszczone w pojemniku zawierającym złoże przepuszczające czynnik termodynamiczny.Preferably, the layers of the bed are replaceable independently of each other and placed in a container containing a bed permeable to a thermodynamic medium.
Korzystnie, magazyn ciepła wyposażony jest w sterownik elektroniczny do regulacji zaworów.Advantageously, the heat storage tank is equipped with an electronic controller for regulating the valves.
Alternatywnie magazyn ciepła przystosowany jest do łączenia w baterie zawierające co najmniej dwa magazyny ciepła.Alternatively, the heat accumulator is adapted to be connected into batteries containing at least two heat accumulators.
Korzystnie, gdy obieg czynnika termodynamicznego jest wymuszany przez dwa wentylatory.It is advantageous when the circulation of the thermodynamic medium is forced by two fans.
Dla lepszego zrozumienia wynalazku, został on zilustrowany w przykładach wykonania oraz na załączonych figurach, na których:For a better understanding of the invention, it is illustrated in the examples and in the accompanying figures, in which:
Fig. 1 - przedstawia schemat magazynu ciepła (11) dla przykładu wykonania z trzema warstwami złoża (5) oraz przyłączami,Fig. 1 - shows a diagram of the heat storage (11) for an example of the design with three layers of the bed (5) and connections,
Fig. 2A - przedstawia schemat fazy ładowania/rozładowania dla warstwyI,Fig. 2A - shows the charge/discharge phase diagram for layer I,
Fig. 2B - przedstawia schemat fazy ładowania/rozładowania dla warstwyII,Fig. 2B - shows the charge/discharge phase diagram for layer II,
Fig. 2C - przedstawia schemat fazy ładowania/rozładowania dla warstwyIII,Fig. 2C - shows the charge/discharge phase diagram for layer III,
Fig. 3A - przedstawia układ złożony z magazynu ciepła (11), odbiornika (9) oraz źródła energii (8) zintegrowany z instalacją wentylacji mechanicznej z rekuperacją (10) pracujący w fazie ładowania,Fig. 3A - shows a system consisting of a heat storage (11), a receiver (9) and an energy source (8) integrated with a mechanical ventilation system with heat recovery (10) operating in the charging phase,
Fig. 3B - przedstawia układ złożony z magazynu ciepła (11), odbiornika (9) oraz źródła energii (8) zintegrowany z instalacją wentylacji mechanicznej z rekuperacją (10) pracujący w fazie rozładowania.Fig. 3B - shows a system consisting of a heat storage unit (11), a receiver (9) and an energy source (8) integrated with a mechanical ventilation system with heat recovery (10) operating in the discharge phase.
Poniższy przykład ilustruje wynalazek, nie ograniczając go w żaden sposób.The following example illustrates the invention without limiting it in any way.
Przykład 1. Magazyn ciepła dla domu jednorodzinnegoExample 1. Heat storage for a single-family house
Przedmiot wynalazku został przedstawiony na Fig. 3A/B jako element systemu grzewczego z odbiornikiem energii 9 w postaci domu jednorodzinnego oraz źródłem energii 8 w postaci kolektora słonecznego. Magazyn ciepła 11 przedstawiono na Fig. 1, w którym wykorzystano materiał reagujący w postaci siarczanu magnezu (MgSO4) w trzech warstwach złoża (modułach) 5 ułożonych piętrowo przedzielonych pustymi przestrzeniami jako strefy buforowe 4. Opcjonalnie, dla szczelnego oddzielenia od siebie poszczególnych warstw złoża 5, strefy buforowe 4 mogą być dodatkowo wyposażone w zawory żaluzjowe pozwalające na kierowanie przepływu czynnika bezpośrednio przez większą liczbę warstw złoża 5 bez konieczności kierowania go przez zawory albo być oddzielone przegrodami stałymi. Siarczan magnezu występuje w układzie bezwodnym bądź też w postaci, jedno-, dwu-, trzy-, cztero-, pięcio-, sześcio- i siedmiowodnym MgSO4-7H2O, zwany heptahydratem, przy czym heptahydrat jest trwały w temperaturze pokojowej.The subject of the invention is shown in Fig. 3A/B as an element of a heating system with an energy receiver 9 in the form of a single-family house and an energy source 8 in the form of a solar collector. The heat storage 11 is shown in Fig. 1, in which a reacting material in the form of magnesium sulphate (MgSO4) is used in three layers of the bed (modules) 5 arranged in tiers separated by empty spaces as buffer zones 4. Optionally, for tight separation of individual layers of the bed 5 from each other, the buffer zones 4 can be additionally equipped with shutter valves allowing for directing the flow of the medium directly through a larger number of layers of the bed 5 without the need to direct it through valves or be separated by fixed partitions. Magnesium sulfate occurs in an anhydrous system or in the form of mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- and heptahydrate MgSO4-7H2O, called heptahydrate, with the heptahydrate being stable at room temperature.
Magazyn ciepła 11, w którym poszczególne warstwy złoża 5 połączone są za pomocą kanałów czynnika termodynamicznego 2 z zestawem zaworów 1 regulujących przepływ czynnika termodynamicznego, z regulatorem powietrza 12 (do regulacji wilgotności powietrza), który to układ jest przedstawiony na Fig. 1 jest zintegrowany z:The heat storage device 11, in which the individual layers of the bed 5 are connected by means of thermodynamic medium channels 2 with a set of valves 1 regulating the flow of the thermodynamic medium, with an air regulator 12 (for regulating the air humidity), which arrangement is shown in Fig. 1, is integrated with:
- instalacją kolektorów słonecznych 8, w której czynnikiem obiegowym jest najczęściej glikol, poprzez wymiennik ciepła,- solar collector installation 8, in which the circulating medium is usually glycol, via a heat exchanger,
- instalacją wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła 10, w którym czynnikiem obiegowym jest powietrze wentylacyjne, w każdym z tych układów wymusza się obieg za pomocą pomp i/lub wentylatorów nie ujętych na rysunkach.- a mechanical ventilation system with heat recovery 10, in which the circulating medium is ventilation air, in each of these systems the circulation is forced by means of pumps and/or fans not shown in the drawings.
Magazyn ciepła 11 funkcjonuje w dwóch fazach:Heat storage 11 operates in two phases:
- fazie ładowania, w której następuje proces dehydratacji złoża, czyli akumulacji ciepła, stan ten jest przedstawiony na Fig. 3A,- the charging phase, in which the process of bed dehydration takes place, i.e. heat accumulation, this state is shown in Fig. 3A,
- fazie rozładowania, w której następuje proces hydratacji złoża, czyli odzysku ciepła, stan ten jest przedstawiony na Fig. 3B.- the discharge phase, in which the bed hydration process takes place, i.e. heat recovery, this state is shown in Fig. 3B.
Sterowanie kierunkiem przepływu powietrza odbywa się poprzez układ zaworów, przy czym ciepła woda użytkowa w okresach letnich jest ogrzewana bezpośrednio z układu solarnego jako odrębny układ nie pokazany na schemacie.The air flow direction is controlled by a valve system, while the domestic hot water in the summer is heated directly from the solar system as a separate system not shown in the diagram.
Faza ładowania (akumulacja ciepła)Charging phase (heat accumulation)
Magazyn ciepła 11 jest poddany fazie ładowania poprzez przejście strumienia czynnika termodynamicznego 7 w postaci gorącego powietrza podgrzanego nadmiarowym ciepłem z kolektorów słonecznych 8, kanałem wejściowym 6, do aktywnych warstw złoża 5 na skutek czego następuje odwadnianie siarczanu magnezu w poszczególnych warstwach. Reakcja zachodzi w pewnej objętości złoża zwanej czołem reakcji.The heat storage 11 is subjected to a charging phase by passing a stream of a thermodynamic medium 7 in the form of hot air heated by excess heat from solar collectors 8, through the input channel 6, to the active layers of the bed 5, as a result of which the magnesium sulphate is dehydrated in the individual layers. The reaction takes place in a certain volume of the bed called the reaction front.
Ładowanie ciepła w magazynie ciepła 11 odbywa się w poszczególnych warstwach złoża 5, których stan naładowania rejestruje się za pomocą mierników parametrów termodynamicznych umieszczonych w poszczególnych strefach buforowych.Heat loading in the heat storage tank 11 takes place in individual layers of the bed 5, the charge state of which is recorded by means of thermodynamic parameter meters placed in individual buffer zones.
Warstwy Wi, Wii, Wiii ładuje się licząc od dołu ku górze od warstwy I przez warstwę II do warstwy III, a sterowanie odbywa się poprzez regulacje zaworów 1 osobnymi strumieniami czynnika termodynamicznego Si, S2, S3. Aktywność poszczególnych warstw złoża 5, poprzez zdolność przyjęcia energii, są odczytywane za pomocą mierników termodynamicznych, a czynnik termodynamiczny jest kierowany do kolejnej warstwy za pomocą zaworów 1. Wilgotność czynnika termodynamicznego jest regulowana za pomocą regulatora czynnika termodynamicznego 12.Layers Wi, Wii, Wiii are loaded from bottom to top from layer I through layer II to layer III, and control is carried out by regulating valves 1 with separate streams of thermodynamic medium Si, S2, S3. The activity of individual layers of bed 5, through their ability to absorb energy, is read by thermodynamic meters, and the thermodynamic medium is directed to the next layer by means of valves 1. The humidity of the thermodynamic medium is regulated by means of thermodynamic medium regulator 12.
Obieg czynnika termodynamicznego dla poszczególnych warstw w fazie ładowania:Thermodynamic medium circulation for individual layers in the charging phase:
- warstwa I jest ładowana, gdy zawory A, C, D są otwarte, natomiast zawory B, E, F są zamknięte, stan ten jest przedstawiony na Fig. 2A,- layer I is loaded when valves A, C, D are open and valves B, E, F are closed, this state is shown in Fig. 2A,
- warstwa II jest ładowana, gdy zawory B, C, E są otwarte, natomiast zawory A, D, F są zamknięte, stan ten jest przedstawiony na Fig. 2B,- layer II is charged when valves B, C, E are open and valves A, D, F are closed, this state is shown in Fig. 2B,
- warstwa III jest ładowana, gdy zawory B, D, E, F są otwarte, natomiast zawory A, C są zamknięte, stan ten jest przedstawiony na Fig. 2C.- layer III is charged when valves B, D, E, F are open and valves A, C are closed, this state is shown in Fig. 2C.
Faza rozładowania (odbiór ciepła)Discharge phase (heat removal)
W fazie rozładowania ciepła (odbiór ciepła) następuje proces odwrotny, czyli uwadniania siarczanu magnezu, przez co generowane jest ciepło w wyniku reakcji termochemicznych. Podobnie jak w fazie ładowania, czynnik termodynamiczny 7, czyli w tym przypadku powietrze o określonej wilgotności, regulowanej za pomocą regulatora czynnika termodynamicznego 12, reaguje ze złożem poprzez uwadnianie siarczanu magnezu. Podgrzane powietrze na wylocie 3 z magazynu ciepła 11 trafia na wymiennik rekuperacyjny systemu wentylacji mechanicznej 10, gdzie oddaje ciepło świeżej porcji powietrza kierowanej do pomieszczenia. Tym samym zapewniona jest zarówno wymiana powietrza w budynku oraz ogrzewanie.In the heat discharge phase (heat collection), the reverse process occurs, i.e. hydration of magnesium sulphate, which generates heat as a result of thermochemical reactions. Similarly to the charging phase, the thermodynamic medium 7, i.e. in this case air with a specific humidity, regulated by means of the thermodynamic medium regulator 12, reacts with the bed by hydrating magnesium sulphate. The heated air at the outlet 3 from the heat storage 11 reaches the recuperative exchanger of the mechanical ventilation system 10, where it gives off heat to the fresh portion of air directed to the room. In this way, both air exchange in the building and heating are ensured.
Obieg czynnika termodynamicznego dla poszczególnych warstw w fazie rozładowania (odbioru ciepła) przebiega w ten sam sposób, jak dla fazy ładowania, a mianowicie:The circulation of the thermodynamic medium for the individual layers in the discharge phase (heat removal) proceeds in the same way as for the charging phase, namely:
- warstwa I jest rozładowywana, gdy zawory A, C, D są otwarte, natomiast zawory B, E, F są zamknięte, stan ten jest przedstawiony na Fig. 2A,- layer I is unloaded when valves A, C, D are open and valves B, E, F are closed, this state is shown in Fig. 2A,
- warstwa II jest rozładowywana, gdy zawory B, C, E są otwarte, natomiast zawory A, D, F są zamknięte, stan ten jest przedstawiony na Fig. 2B,- layer II is discharged when valves B, C, E are open and valves A, D, F are closed, this state is shown in Fig. 2B,
- warstwa III jest rozładowywana, gdy zawory B, D, E, F są otwarte, natomiast zawory A, C są zamknięte, stan ten jest przedstawiony na Fig. 2C.- layer III is unloaded when valves B, D, E, F are open and valves A, C are closed, this state is shown in Fig. 2C.
Fazy ładowania oraz rozładowania następują zamiennie w zależności od zapotrzebowania na ciepło. Układ wyposażony jest w sterownik elektroniczny sterujący zaworami 1 oraz zaworami integrującymi instalacje magazynu ciepła 11 z instalacją wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła 10 oraz instalacją kolektorów słonecznych 8, które są zaworami elektromagnetycznymi. Cały układ jest przekazywany zdalnie do systemu zarządzającego domem w systemie inteligentny dom, który jest zarządzany zdalnie poprzez aplikację mobilną. W każdej chwili dostępny jest raport oceniający sprawność układu oraz poszczególnych warstw złoża 5, informujący o potrzebie ewentualnej wymiany konkretnej warstwy złoża 5.The charging and discharging phases occur alternately depending on the heat demand. The system is equipped with an electronic controller controlling valves 1 and valves integrating the heat storage installation 11 with the mechanical ventilation installation with heat recovery 10 and the solar collector installation 8, which are electromagnetic valves. The entire system is transmitted remotely to the home management system in the smart home system, which is managed remotely via a mobile application. A report assessing the efficiency of the system and individual layers of the bed 5 is available at any time, informing about the need for a possible replacement of a specific layer of the bed 5.
Magazyn ciepła 11 może stanowić wydzielony element zagłębiony w ziemię z kanałem dostępowym do celów serwisowych (m.in. wymiana złoża, kontrola mierników), bądź stanowić element instalacji umieszczony wewnątrz budynku (np. w kotłowni, piwnicy).The heat storage unit 11 may be a separate element sunk into the ground with an access channel for service purposes (e.g. replacement of the bed, checking of meters), or it may be an element of the installation placed inside the building (e.g. in the boiler room, basement).
Wynalazek ma zastosowanie jako magazyn ciepła w budownictwieThe invention is used as a heat storage in construction
Lista elementów:List of items:
1. zawory,1. valves,
2. kanał czynnika termodynamicznego,2. thermodynamic medium channel,
3. kanał wyjściowy,3. output channel,
4. strefy buforowe,4. buffer zones,
5. warstwy złoża,5. layers of the deposit,
6. kanał wejściowy,6. input channel,
7. strumień czynnika termodynamicznego,7. thermodynamic medium flow,
8. źródło energii,8. energy source,
9. odbiornik energii,9. energy receiver,
10. instalacja wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła,10. installation of mechanical ventilation with heat recovery,
11. magazyn ciepła,11. heat storage,
12. regulator czynnika termodynamicznego,12. thermodynamic factor regulator,
Wi, Wii,WiiiWii, Wii, Wii
A, B, C, D, E, FA, B, C, D, E, F
Si, S2, S3S, S2, S3
- numer warstwy złoża,- bed layer number,
- oznaczenia zaworów,- valve markings,
- strumienie czynnika termodynamicznego przechodzące przez jedną warstwę.- thermodynamic medium flows passing through one layer.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438020A PL245575B1 (en) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | Variable capacity heat storage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438020A PL245575B1 (en) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | Variable capacity heat storage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL438020A1 PL438020A1 (en) | 2022-12-05 |
| PL245575B1 true PL245575B1 (en) | 2024-09-02 |
Family
ID=84426782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL438020A PL245575B1 (en) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | Variable capacity heat storage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL245575B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN121539992A (en) * | 2026-01-15 | 2026-02-17 | 中石油深圳新能源研究院有限公司 | A well-shaped stacked packed bed thermal storage device and its operation method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110193336A (en) * | 2019-05-31 | 2019-09-03 | 西安交通大学 | A kind of delaminating units formula reactor for hydrated salt heat accumulation |
| PL233606B1 (en) * | 2017-11-21 | 2019-11-29 | Inst Chemicznej Przerobki Wegla | Heat energy storage system and method for storing heat energy |
-
2021
- 2021-05-31 PL PL438020A patent/PL245575B1/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL233606B1 (en) * | 2017-11-21 | 2019-11-29 | Inst Chemicznej Przerobki Wegla | Heat energy storage system and method for storing heat energy |
| CN110193336A (en) * | 2019-05-31 | 2019-09-03 | 西安交通大学 | A kind of delaminating units formula reactor for hydrated salt heat accumulation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL438020A1 (en) | 2022-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11421914B2 (en) | Thermal storage system with coupled tanks | |
| US10054372B2 (en) | Thermal energy storage system | |
| US4248291A (en) | Compact thermal energy reservoirs | |
| EP2225500B1 (en) | Thermal solar energy collector for producing heat and/or cooling | |
| CA1140415A (en) | Solar energy heat storage and transfer system | |
| US4049195A (en) | Solar heated building structure | |
| CN101672524B (en) | Electric heating energy-storage recycling system | |
| CN203731726U (en) | Energy storage tank-type earth energy collecting device and air conditioner system with energy storage tank-type earth energy collecting device | |
| PL245575B1 (en) | Variable capacity heat storage | |
| US20050247430A1 (en) | Storage heat exchanger, related operating methods and use of the storage heat exchanger | |
| CN106662411B (en) | equipment for storing liquids | |
| KR20120134188A (en) | Solar hot water system with cooling | |
| JPH0476203A (en) | Method and system for making use of energy | |
| CN113739434A (en) | Solar energy multistage phase change heat storage heating system | |
| CN2429790Y (en) | Solar water heater | |
| RU93208U1 (en) | GREENHOUSE WITH HEATED SOIL FROM SOLAR RADIATION ENERGY | |
| CN116177093B (en) | Partition-through integrated green grain storage system | |
| CN220397643U (en) | Portable absorption heat-retaining device and system | |
| WO2015094102A1 (en) | Construction comprising a building structure and a ground-based heat storage | |
| CA1099604A (en) | Heating and climate equalizing system | |
| CN222703883U (en) | Energy circulation system for double-side energy storage and heat exchange | |
| KR100964885B1 (en) | Solar thermal storage tank | |
| US20250102190A1 (en) | Thermal Storage | |
| US11920870B1 (en) | Thermal energy storage system | |
| US20240125505A1 (en) | Thermal energy unit for quasi-autonomous climate control |