CS241152B1 - Zařízení vodního akumulačního zdroje tepla - Google Patents

Abstract

Předmětem řešení je zařízení vodního akumulačního zdroje tepla s alespoň jednou sérií akumulačních nádrží situovaných v odlišných horizontálních rovinách a zdrojem tepla situovaným v horizontální rovině nejnižší akumulační nádrže nebo pod touto- horizontální rovinou, jejich vzájemné hydraulické propojení a napojení na vytápěcí systém. Podstatou řešení je paralelní propojení zdroje tepla (1) a nejméně jedné vertikální série akumulačních nádrží (2) na výstupní potrubí (3) a vratné potrubí (4) vytápěcího systému, přičemž výstupní potrubí (3J je na zařízení připojeno nahoře a vratné potrubí (4) dole. Kromě uvedených znaků existují i další možné varianty zařízení.

Description

Předmětem vynálezu jp zařízení vodního akumulačního zdroje alespoň jednou sérií akumulačních nádrží, situovaných v odlišných horizontálních rovinách a zdrojem tepla situovaným v horizontální rovině nejnižší akumulační nádrže nebo pod touto horizontální rovinou, jejich vzájemné uspořádání a napojení na vytápěcí systém.

Dosud používané zařízení akumulačních zdrojů tepla s více než jednou akumulační nádrží mívají nádrže uloženy buď jako ležaté, nebo stojaté, avšak vesměs v jedné výškové úrovni. Zdrojem tepla pro akumulační nádrže je buď samostatný průtočný ohřívák, nebo topná tělesa instalovaná přímo do každé z akumulačních nádrží.

Pokud jsou akumulační nádrže situovány v odlišných horizontálních rovinách se zdrojem tepla v nejnižší rovině, zapojuje se zdroj tepla s akumulačními nádržemi sériově na výstupní a vratné odběrné potrubí.

Taková uspořádání akumulačních zdrojů tepla vyžadují rozsáhlá regulační a zabezpečovací zařízení, případně čerpadla pro oběh akumulačního média přes zdroj tepla nebo se na nich narušuje při nabíjení mezní vrstva tvořící rozhraní mezi studenou a teplou vodou tvořící akumulační médium. Většina známých zařízení nevyužívá optimálně obestavěný prostor úložiště nádrží při nepříznivém poměru akumulačního objemu k ochlazovanému povrchu nádrží.

Nevýhody dosud používaných zařízení akumulačních zdrojů tepla odstraňuje zařízení podle vynálezu s alespoň jednou sérií akumulačních nádrží v odlišných horizontálních rovinách se zdrojem tepla situovaným v horizontální rovině nejnižší akumulační nádrže nebo pod touto horizontální rovinou, jehož podstatou je paralelní zapojení vertikálních sérií akumulačních nádrží a zdroje tepla na výstupní a vratné potrubí. Výhodné je propojení spodních nádrží jednotlivých vertikálních sérií na vratné potrubí společným propojovacím potrubím, do kterého lze vřadit další samostatnou akumulační nádrž a rovněž když veškeré potrubí je na akumulační nádrže napojeno z předního čela paralelně s podélnou osou nádrží.

Výhodou zařízení podle vynálezu proti dosud užívaným zařízením akumulačních zdrojů tepla je samotížné nabíjení akumulačních nádrží gravitačním vztlakem akumulačního média bez narušení mezní vrstvy mezi ochlazenou vodou a na ní plovoucí ohřátou vodou, která nebyla ještě před počátkem nabíjení vyčerpána. Při současném nabíjení i odběru tepla je odbíráno nejteplejší akumulační médium buď ze zdroje tepla, nebo nejvýše položených akumulačních nádob automaticky vlivem téhož gravitačního vztlaku, což zajišťuje dimenzování potrubí na totožnou ztrátu hydrodynamického vztlaku u všech paralelně zapojených částí zařízení.

Zařízení podle vynálezu minimalizuje počet prvků zabezpečovacího a regulačního systému a eliminuje potřebu oběhových čerpadel nabíjení. Situování všech vstupních a výstupních hrdel včetně regulačních a zabezpečovacích prvků do předních čel nádrží omezuje manipulační a komunikační prostor pouze před čelní stranu sestavy zařízení akumulačního zdroje tepla. Proti dosavadním zařízením se snižuje potřeba obestavěného prostoru omezením ze tří stran sestavy, ze spodu a z vrchu pouze na nutnou tloušťku tepelné izolace. Rovněž se zmenšuje ochlazovaný povrch sestavy, zejména při větším počtu řazených vertikálních sérií akumulačních nádrží a tím i tepelné ztráty do okolního prostoru.

Na přiloženém výkrese je znázorněno několik příkladů zařízení ve schematickém čelním pohledu. Obr. 1 znázorňuje zařízení akumulačního zdroje tepla s jednou vertikální sérií akumulačních nádrží a se zdrojem tepla umístěným v horizontální rovině nejníže položené akumulační nádrže. Obr. 2 znázorňuje obdobné zařízení, avšak se zdrojem tepla pod horizontální rovinnou nejnižší akumulační nádrže. Na obr. 3 je zařízení se dvěma vertikálními sériemi akumulačních nádrží a zdrojem tepla umístěným pod horizontální rovinou nejníže položené akumulační nádrže se společným propojovacím potrubím spodních akumulačních nádrží na vratné potrubí. Na obr. 4 je obdobné zařízení jako na obr. 3, avšak se třemi vertikálními sériemi akumulačních nádrží a se samostatnou akumulační nádrží vsazenou do společného propojovacího' potrubí.

Zařízení akumulačního zdroje tepla je koncipováno jako stavebnice základních funkčních dílů a z nich lze podle individuálních požadavků sestavit ještě další varianty sestav podle stejných principů.

Zařízení vodního akumulačního zdroje tepla sestává ze zdroje tepla 1, alespoň jedné vertikální série akumulačních nádrží 2, případně z jedné nebo více dalších vertikálních sérií akumulačních nádrží 5, samostatné akumulační nádrže 7 a rovněž z výstupního potrubí 3, vratného potrubí 4, eventuálně společného propojovacího potrubí 6.

Zdroj tepla 1 tvořený akumulační nádrží se zabudovaným elektrickým topným tělesem, vybavený regulačním a zabezpečovacím zařízením je uložen v jedné horizontální rovině s nejnižší nádrží vertikální série akumulačních nádrží 2, 5 nebo pod touto horizontální rovinou, dále je připojen na výstupní potrubí 3 a vratné potrubí 4 paralelně alespoň s jednou vertikální sérií akumulačních nádrží 2, přičemž případná jedna nebo více dalších vertikálních sérií akumulačních nádrží 5 jsou rovněž na výstupní potrubí 3 a vratné potrubí 4 připojeny paralelně se zdrojem tepla 1 i první vertikální sérií akumulačních nádrží. Při řazení více než jedné vertikální série akumulačních nádrží 2, 5 je výhodné spodní nádrže jednotlivých vertikálních sérií akumulačních nádrží připojit na vratné potrubí 4 společným propojovacím potrubím 6 do něhož může být vřazena samostatná akumulační nádrž 7 uložená v jedné horizontální rovině se zdrojem tepla.

Výstupní potrubí 3 je připojeno nahoře a vratné potrubí 4 dole na zdroj tepla 1 a jednotlivé vertikální série akumulačních nádrží 2, 5, přičemž vlastní¹ zaústění veškerého potrubí na zdroj tepla 1 i vertikální série akumulačních nádrží 2 a eventuálně použitou samostatnou akumulační nádrž 7 je z předního čela paralelně s podélnou osou nádrží.

Zařízení je koncipováno pro ležaté válcové nádrže, lze však použít i jiného, například hranolovitého tvaru a rovněž uložení nádrží může být i v jiné poloze. Ležaté válcové nádrže jsou však nejvýhodnější.

Při ohřívání akumulačního média ve zdroji tepla 1 je teplá voda gravitačním vztlakem vytlačována do horní části jedné nebo více vertikálních sérií akumulačních nédrží 2, 5, kde plove na studené vodě při zachování výrazného rozhraní — mezní vrstvy. Během trvajícího ohřívání vody klesá mezní vrstva postupně ve vertikálních sériích akumulačních nádrží 2, 5 a eventuálně samostaťňé akumulační nádrži 7, až při plném nabití akumulačních nádrží dosáhne horizontální roviny totožné s rovinou uložení zdroje tepla 1. Při odběru tepla bez ohřívání vody ve zdroji tepla 1 naopak mezní vrstva stoupá současně ve všech vertikálních sériích akumulačních nádrží 2, 5 i ve zdroji tepla 1 a části výstupního potrubí 3 nad zdrojem tepla 1.

Ve všech paralelních cestách hydraulického zapojení zařízení se gravitačním vztlakem udržuje mezní vrstva na stejné výši. Gravitační vztlak stabilizuje polohu mezní vrstvy ve stejné výši i při současném ohřívání vody ve zdroji tepla 1 a odběru tepla ze zařízení akumulačního zdroje tepla.

Zařízení je uvažováno jako zdroj tepla pro ústřední vytápění teplou vodou. Lze jej však užít i k jiným účelům a akumulační médium nemusí být voda, ale i jiné kapalné látky.

Claims (5)

1. předmEt

   1. Zařízení vodního akumulačního zdroje tepla s alespoň jednou sérií akumulačních nádrží situovaných v odlišných horizontálních rovinách, se zdrojem tepla situovaným v horizontální rovině nejnižší akumulační nádrže nebo pod touto horizontální rovinou, s výstupním potrubím zapojeným z nejvýše položené akumulační nádrže, vyznačené tím, že zdroj tepla (lj a vertikální série akumulačních nádrží (2) jsou zapojeny na výstupní potrubí (3) a na vratné potrubí (4J paralelně.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že paralelně se zdrojem tepla (lj a vertikální sérií akumulačních nádrží (2) je na

   YNÁLEZU výstupní potrubí (3) a vratné potrubí (4) připojena jedna nebo více dalších vertikálních sérií akumulačních ,nádrží (5).
3. 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že spodní nádrže jednotlivých vertikálních sérií akumulačních nádrží (2, 5) jsou připojeny na vratné potrubí (4) společným propojovacím potrubím (6).
4. 4. Zařízeni podle bodu 3, vyznačené tím, že do propojovacího potrubí (6) je vřazena samostatná akumulační nádrž (7).
5. 5. Zařízení podle bodů 1 až 4, vyznačené tím, že veškeré potrubí je na akumulační nádrže napojeno z předního čela paralelně s podélnou osou nádrží.