PL248520B1 - Zasobnik ciepła z zamkniętym obiegiem wodnym - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest zasobnik ciepła z zamkniętym obiegiem wodnym składający się z izolowanego termicznie dwukomorowego zbiornika wody (1), w którym znajduje się sztywna, uszczelniona i przemieszczalna względem jego ścian termoizolacyjna przegroda (2), która dzieli zbiornik wody (1) na pierwszą komorę (A) schłodzonej wody i drugą komorę (B) ciepłej wody. Poza zbiornikiem wody (1) pierwsza komora (A) schłodzonej wody połączona jest z drugą komorą (B) ciepłej wody poprzez pompę obiegową (3) i podgrzewacz wody (4). Do pierwszej komory (A) schłodzonej wody podłączona jest rura doprowadzająca wodę, a do drugiej komory (B) ciepłej wody przez rurę odprowadzającą wodę podłączona jest pompa odprowadzająca (5). W rurze doprowadzającej wodę do pierwszej komory (A) schłodzonej wody i w rurze odprowadzającej wodę z drugiej komory (B) ciepłej wody umieszczone są czujniki temperatury, które wraz z pompą obiegową (3) i pompą odprowadzającą (5) połączone są ze sterownikiem. Charakteryzuje się on tym, że zbiornik wody (1) jest w postaci poziomo ustawionego półwalca. Przegroda (2) ma prostokątny kształt, jest pionowo ułożona i przymocowana jest jednym z boków do zawiasu (8) o poziomej osi obrotu zamontowanego w środku płaskiej bocznej ściany zbiornika wody (1). Pompa odprowadzająca (5) połączona jest poprzez wymiennik ciepła (9) i rurę doprowadzającą wodę z pierwszą komorą (A) schłodzonej wody. Wymiennik ciepła (9) połączony jest z pompą czynnika odbierającego ciepło (10), która połączona jest ze sterownikiem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest zasobnik ciepła z zamkniętym obiegiem wodnym, zwłaszcza stosowany z systemem chłodzenia serwerów w centrum danych.

Z opisu zgłoszenia patentowego DE102004039626A1 znany jest zasobnik z cieczą stanowiącą medium magazynujące ciepło, zawierający dwie komory - jedną do oddawania ciepła, a drugą do pochłaniania ciepła. Stosunek objętości tych komór jest zmienny, przy czym zwiększenie objętości jednej z komór powoduje zmniejszenie objętości drugiej. Mechanizm wymiany ciepła jest połączony z jednostką transportową i umożliwia przekazywanie ciepła pomiędzy medium roboczym, takim jak np. olej termiczny, a cieczą magazynującą ciepło. Przedmiotem zgłoszenia jest również niezależne zastrzeżenie patentowe dotyczące sposobu magazynowania energii cieplnej.

Celem wynalazku jest nieuciążliwe i efektywne przechowywanie ciepła wytwarzanego np. funkcjonowaniem serwerów w centrach danych i wykorzystywanie go do celów grzewczych.

Przedmiotem wynalazku jest zasobnik ciepła z zamkniętym obiegiem wodnym posiadający izolowany termicznie dwukomorowy zbiornik wody, w którym znajduje się sztywna, uszczelniona i przemieszczalna względem jego ścian termoizolacyjna przegroda, która dzieli zbiornik wody na pierwszą komorę schłodzonej wody i drugą komorę ciepłej wody. Poza zbiornikiem wody pierwsza komora schłodzonej wody połączona jest z drugą komorą ciepłej wody poprzez pompę obiegową i podgrzewacz wody. Do pierwszej komory schłodzonej wody podłączona jest rura doprowadzająca wodę, a do drugiej komory ciepłej wody przez rurę odprowadzającą wodę podłączona jest pompa odprowadzająca. W rurze doprowadzającej wodę do pierwszej komory schłodzonej wody i w rurze odprowadzającej wodę z drugiej komory ciepłej wody umieszczone są czujniki temperatury, które wraz z pompą obiegową i pompą odprowadzającą połączone są ze sterownikiem. Jego istotą jest to, że zbiornik wody jest w postaci poziomo ustawionego półwalca. Przegroda ma prostokątny kształt, jest pionowo ułożona i przymocowana jest jednym z boków do zawiasu o poziomej osi obrotu zamontowanego w środku płaskiej bocznej ściany zbiornika wody. Pompa odprowadzająca połączona jest poprzez wymiennik ciepła i rurę doprowadzającą wodę z pierwszą komorą schłodzonej wody. Wymiennik ciepła połączony jest z pompą czynnika odbierającego ciepło, która połączona jest ze sterownikiem.

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest efektywne przechowywanie ciepła, które może być zintegrowane z systemami zarządzania energią o różnej skali - od małych instalacji domowych po duże systemy komunalne i przemysłowe.

Zasobnik według wynalazku w przykładzie wykonania przedstawion y jest na schematycznym rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają:

Fig. 1 - widok perspektywiczny zasobnika,

Fig. 2 - przekrój poprzeczny zasobnika wzdłuż linii A-A z Fig. 1 z elementami układu sterowania.

Zasobnik ciepła z zamkniętym obiegiem wodnym w przykładzie wykonania zastosowany jest w układzie grzewczym w budynku biurowca. Funkcjonuje on tutaj jako magazyn ciepłej wody pośrednio wykorzystywanej do ogrzewania biur oraz do podgrzewania wody użytkowej. Zasobnik ciepła z zamkniętym obiegiem wodnym posiada izolowany termicznie dwukomorowy zbiornik wody 1 w kształcie poziomo ustawionego półwalca o pojemności 10000 I. Zbiornik ten wykonany jest ze stali n ierdzewnej zabezpieczonej powłoką antykorozyjną i otoczony jest warstwą izolacji termicznej wykonanej z wełny mineralnej i spienionego polistyrenu. W zbiorniku wody 1 znajduje się sztywna, prostokątna, termoizolacyjna przegroda 2, która wykonana jest z kilku warstw materiałów piankowych zabezpieczonych wodoodporną powłoką z elastomeru. Ta uszczelniona silikonem i przemieszczalna względem ścian zbiornika wody 1 przegroda dzieli go na pierwszą komorę A schłodzonej wody i drugą komorę B ciepłej wody. Przegroda 2 przymocowana jest jednym z boków do zawiasu 8 o poziomej osi obrotu, który zamontowany jest w środku poziomo ułożonej płaskiej bocznej ściany zbiornika wody 1. Poza zbiornikiem wody 1 pierwsza komora A schłodzonej wody połączona jest z drugą komorą B ciepłej wody poprzez pompę obiegową 3 i podgrzewacz wody 4, który zintegrowany jest z systemem chłodzenia serwerów w centrum danych. Pompa obiegowa 3 połączona jest z pierwszą komorą A schłodzonej wody przez króciec zamontowany w środkowej części płaskiej ściany bocznej zbiornika wody 1. Do pompy obiegowej 3 podłączony jest króciec uzupełniającej wody. Podgrzewacz wody 4 połączony jest z drugą komorą B ciepłej wody przez króciec zamontowany również w środkowej części płaskiej ściany bocznej zbiornika wody 1. Do drugiej komory B ciepłej wody przez rurę odprowadzającą wodę podłączona jest cyrkulacyjna pompa odprowadzająca 5. Pompa odprowadzająca 5, do której podłączony jest króciec nadmiarowej wody połączona jest poprzez wymiennik ciepła 9 i rurę doprowadzającą wodę z pierwszą komorą

A schłodzonej wody. Rura odprowadzająca wodę zamontowana jest w połowie długości drugiej komory B ciepłej wody, przy płaskiej bocznej ścianie zbiornika wody 1, a rura doprowadzająca wodę zamontowana jest w połowie długości pierwszej komory A schłodzonej wody, przy płaskiej bocznej ścianie zbiornika wody 1. Jako wymiennik ciepła 9 zastosowany jest wymiennik płaszczowo-rurowy, w którym czynnikiem odbierającym ciepło jest uzdatniona woda. Wymiennik ciepła 9 połączony jest również z pompą czynnika odbierającego ciepło 10. Pompa obiegowa 3, pompa odprowadzająca 5 i pompa czynnika odbierającego ciepło 10 połączone są z termostatycznym sterownikiem 7. Do sterownika 7 podłączone są dwa czujniki temperatury 6.1 i 6.2, przy czym czujnik temperatury 6.1 umieszczony jest w rurze doprowadzającej wodę do pierwszej komory A schłodzonej wody, a czujnik temperatury 6.2 znajduje się w rurze odprowadzającej wodę z drugiej komory B ciepłej wody. Jako czujniki temperatury 6.1, 6.2 zastosowane są termistorowe czujniki PTC.

Działanie zasobnika ciepła z zamkniętym obiegiem wodnym według wynalazku przedstawionego w przykładzie wykonania polega na tym, że za pomocą pompy obiegowej 3 przetłacza się wodę z pierwszej komory A schłodzonej wody do podgrzewacza wody 4. Tu podgrzewa się ją do wymaganej temperatury wykorzystując ciepło z systemu chłodzenia serwerów w centrum danych i magazynuje się ją w drugiej komorze B ciepłej wody. Zgromadzoną ciepłą wodę, w zależności od potrzeb za pomocą pompy odprowadzającej 5 dostarcza się do wymiennika ciepła 9. W wymienniku ciepła 9 przekazywane jest jej ciepło do czynnika odbierającego ciepło, a ten wykorzystuje się do ogrzewania biur lub w instalacji CWU. Schłodzoną w wymienniku ciepła 9 wodę kieruje się rurą doprowadzającą wodę do pierwszej komory A schłodzonej wody. Sterowanie urządzeniem do magazynowania ciepłej wody odbywa się z wykorzystaniem sterownika 7, do którego przesyłane są sygnały z czujników temperatury 6.1 i 6.2 mierzących w sposób ciągły temperaturę ciepłej wody odprowadzanej z drugiej komory B ciepłej wody i temperaturę schłodzonej wody doprowadzanej do pierwszej komory A schłodzonej wody. Sterownik 7 zarządza pracą pompy obiegowej 3, pompy odprowadzającej 5 i pompy czynnika odbierającego ciepło 10. Przemieszczenia niezamocowanego do zawiasu 8 boku przegrody 2 w zbiorniku wody 1 pod wpływem zmian działającego na nią ciśnienia wody zmieniają w odwrotnej zależności pojemność pierwszej komory A schłodzonej wody i drugiej komory B ciepłej wody. Zmienia się w ten sposób ilość zmagazynowanej ciepłej wody w drugiej komorze B ciepłej wody. Bilans wody w komorach zbiornika wody 1 kontroluje się również poprzez doprowadzanie uzupełniającej wody i odprowadzanie nadmiarowej wody.

Zasobnik ciepła z zamkniętym obiegiem wodnym gromadzi ciepło odpadowe z centrum danych zapewniając niezawodne ogrzewanie i ciepłą wodę użytkową w budynku biurowca.

Wykaz oznaczeń

- zbiornik wody

A - pierwsza komora schłodzonej wody

B - druga komora ciepłej wody 2 - przegroda

- pompa obiegowa 4 - podgrzewacz wody 5 - pompa odprowadzająca 6.1,6.2 - czujnik temperatury 7 - sterownik

- zawias

- wymiennik ciepła

- pompa czynnika odbierającego ciepło.

Claims (1)

1. Zasobnik ciepła z zamkniętym obiegiem wodnym posiadający izolowany termicznie dwukomorowy zbiornik wody (1), w którym znajduje się sztywna, uszczelniona i przemieszczalna względem jego ścian termoizolacyjna przegroda (2), która dzieli zbiornik wody (1) na pierwszą komorę (A) schłodzonej wody i drugą komorę (B) ciepłej wody, natomiast poza zbiornikiem wody (1) pierwsza komora (A) schłodzonej wody połączona jest z drugą komorą (B) ciepłej wody poprzez pompę obiegową (3) i podgrzewacz wody (4) tudzież do pierwszej komory (A)

PL 248520 Β1 schłodzonej wody podłączona jest rura doprowadzająca wodę, a do drugiej komory (B) ciepłej wody przez rurę odprowadzającą wodę podłączona jest pompa odprowadzająca (5) oraz w rurze doprowadzającej wodę do pierwszej komory (A) schłodzonej wody i w rurze odprowadzającej wodę z drugiej komory (B) ciepłej wody umieszczone są czujniki temperatury (6.1, 6.2), które wraz z pompą obiegową (3) i pompą odprowadzającą (5) połączone są ze sterownikiem (7), znamienny tym, że zbiornik wody (1) jest w postaci poziomo ustawionego półwalca, a przegroda (2) ma prostokątny kształt, jest pionowo ułożona i przymocowana jest jednym z boków do zawiasu (8) o poziomej osi obrotu zamontowanego w środku płaskiej bocznej ściany zbiornika wody (1), zaś pompa odprowadzająca (5) połączona jest poprzez wymiennik ciepła (9) i rurę doprowadzającą wodę z pierwszą komorą (A) schłodzonej wody oraz wymiennik ciepła (9) połączony jest z pompą czynnika odbierającego ciepło (10), która połączona jest ze sterownikiem (7).