CS247453B1

CS247453B1 - Equipment for providing low-potential heat for heat pumps

Info

Publication number: CS247453B1
Application number: CS146082A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Smely
Original assignee: Zdenek Smely
Priority date: 1982-03-04
Filing date: 1982-03-04
Publication date: 1987-01-15

Abstract

Podstatou řešení je použití vody, popř jiné kapaliny schopné uvolňovat skupenské teplo v nádobách z plastických či jiných pružných hmot, které jsou odolné proti poškození při změně svého vnitřního oběhu a jež jsou umístěny v tepelně izolovaném zásobníku /např. ve sklepě vytápěného domu/. Tento zásobník je spojen potrubím s výparníkem uvnitř výměníku tepelného čerpadla anebo přímo v tomto zásobníku je umístěn výparník. Médium pro přenos tepla odnímaného z nádob k výparníku může být plynné 1 kapalné.The essence of the solution is the use of water or another liquid capable of releasing heat of mass in containers made of plastic or other flexible materials that are resistant to damage when changing their internal circulation and which are placed in a thermally insulated tank /e.g. in the basement of a heated house/. This tank is connected by a pipe to the evaporator inside the heat pump exchanger or the evaporator is placed directly in this tank. The medium for transferring heat removed from the containers to the evaporator can be gaseous or liquid.

Description

Vynález se týká zařízení pro-zajištění nízkopotenciálního tepla pro tepelná čerpadla, a to za pomoci vody nebo jiné kapaliny jako zdroje tohoto tepla.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a device for providing low-potential heat to heat pumps using water or other liquid as the heat source.

Tepelná čerpadla umožňují hospodárné využité tepelné energie tím, že přečerpávají teplo z nižší potenciální úrovně na úroveň vyšší díky tomu, že v nich disipuje ušlechtilejší energie mechanická nebo elektrická.Heat pumps enable economical utilization of heat energy by transferring heat from a lower potential level to a higher level by dissipating the more noble mechanical or electrical energy.

Cím menší je rozdíl teplot mezi /studeným a horkým objektem, tím výhodnější je použití tepelných čerpadel. Jejich princip je znám již mnoho desetiletí, avšak k velkému rozšíření jejich použití dochází právě v poslední době, nebot přispívají k šetření teplem.The smaller the temperature difference between / cold and hot object, the more advantageous is the use of heat pumps. Their principle has been known for many decades, but their use has been widespread recently, as it contributes to heat savings.

Nehledě na velkou rozmanitost konstrukcí sestávající tepelná čerpadla z několika základních částí> a to z kompresoru, který stlačuje tepelné médium /plyn nebo páry/ do menšího objemu a vyšších tlaků, z výměníku tepla, v němž stlačené médium odevzdá část své tepelné energie do jiného zpravidla vyhřívaného prostředí, a z výparníku, ve kterém se ochlazené a kondenzované tepelné médium, nejčastěji fluorované uhlovodíky, čpavek a kysličník siřičitý, po snížení tlaku vypařuje a odebírá nízkopotenciální /studené/ teplo z okolního prostředí.Despite the great variety of designs, heat pumps consist of several basic parts, namely a compressor that compresses the heat medium (gas or steam) to a smaller volume and higher pressures, a heat exchanger in which the compressed medium transfers some of its heat energy to another heated environment, and from an evaporator in which the cooled and condensed thermal medium, most commonly fluorinated hydrocarbons, ammonia and sulfur dioxide, evaporate and remove low-potential / cold / heat from the environment after pressure reduction.

Při nedostatku nízkopotenciálního tepla se může stát velkým problémem zásobování výparníku nízkopotenciálním teplem. Nejvýhodnější bývá využití odpadního tepla, avšak jeho zdroje bývají omezené. V tom případě přichází v úvahu například nízkopotenciální teplo vodních toků či nádrží, které je využito tak, že voda z takového zdroje omývá výparník a dále se ochlazuje.In the absence of low-potential heat, the supply of low-potential heat can become a major problem. The use of waste heat is most preferred, but its sources are limited. In this case, for example, the low-potential heat of watercourses or reservoirs is used, which is used so that the water from such a source washes the evaporator and further cools.

Nesmí však dojít k poklesu teploty vodního zdroje na 0 °C, nebot by se pak výparník obalil ledem a došlo by k podstatnému snížení jeho výkonu nébo i k úplnému jeho vyřazení a tedy i k vyřazení tepelného čerpadla z činnosti. U malých tepelných čerpadel se jako zdroje nízkopotenciálního tepla využívá také teplo obsažené v půdě nebo se staví zpravidla tepelně izolované vodní nádrže, napojené na sluneční kolektory nebo výměníky tepla, jež doplňují a obnovují zásobu nízkopotenciální energie ve vhodném údobí.However, the temperature of the water source must not drop to 0 ° C, since the evaporator would then be wrapped in ice and there would be a significant reduction in its output or even its complete shutdown and thus the heat pump shut down. In small heat pumps, the heat from the soil is also used as a source of low-potential heat or, as a rule, heat-insulated water tanks are built, connected to solar collectors or heat exchangers to replenish and restore the low-potential energy supply in a suitable time.

Tyto zdroje nízkopotenciálního tepla jsou však málo vydatné anebo příliš nákladné stejně jako speciální zásobníky tepla, obsahující zpravidla masívní elementy na bázi solí nebo kompozic, které při svém tuhnutí uvolňují skryté teplo krystalizační. Zde je však řada problémů s výběrem vhodného média pro tento nízkopotenciální tepelný akumulátor, nebot soli a kompozice, krystalizující při teplotách několika desítek stupňů Celsia, ztrácejí tepelnou energii v průběhu doby únikem do okolí díky tepelné vodivosti.However, these low-potential heat sources are low-yielding or too expensive, as well as special heat stores, generally containing solid salt-based or composition-based elements which, upon solidification, release the hidden crystallization heat. However, there are a number of problems with selecting a suitable medium for this low-potential heat accumulator, since salts and compositions crystallizing at temperatures of several tens of degrees Celsius lose thermal energy over time due to thermal conduction.

Za dosavadního stavu techniky v oblasti topných systémů s využitím tepelných čerpadel tedy v mírném a polárním pásmu Země existují značné problémy se zajištěním stabilních zdrojů nízkopotenciálního tepla s dostatečnou kapacitou pro celosezónní, především zimní provoz tepelných čerpadel.Thus, there are considerable problems in the field of heat pump systems using heat pumps in the temperate and polar zones of the Earth to provide stable sources of low-potential heat with sufficient capacity for seasonal, especially winter heat pump operation.

Tyto potíže narůstají s přechodem od malých tepelných čerpadel, určených například k vytápění jednotlivých místností nebo domků, k velkým tepelným čerpadlům, schopným vyhřívat i velké objekty, at už jde o skupiny domů nebo o průmyslová zařízení. Nedostatek vhodných a stabilních zdrojů nízkopotenciálního tepla patří k nejvýznamnějším faktorům omezujícím obecné využití této jinak velmi výhodné techniky - tepelných čerpadel.This difficulty increases with the transition from small heat pumps, for example, for heating individual rooms or houses, to large heat pumps capable of heating large buildings, whether in groups of houses or industrial installations. The lack of suitable and stable sources of low-potential heat is one of the most important factors limiting the general application of this otherwise very advantageous technique - heat pumps.

Nejdostupnější zdroj nízkopotenciálního tepla, atmosférický vzduch, je prakticky dostupný všude, avšak právě v období, kdy jsou největší mrazy a kdy je zapotřebí největšího množství tepla k vytápění budov i jiných objektů, je účinnost odnímání nízkopotenciálního tepla z atmosférického vzduchu nejnižší; k tomu přistupují ještě potíže s usazováním námrazy na výparnících tepelných čerpadel.The most affordable source of low-potential heat, atmospheric air, is practically available everywhere, but at times when the frost is high and the most heat is needed to heat buildings and other objects, the efficiency of removing low-potential heat from atmospheric air is the lowest; In addition, there are also problems with the build-up of icing on the heat pump evaporators.

Pro dosavadní tepelné výměníky tepelných čerpadel je totiž chlazení vody pod 0 °C naprosto nežádoucí, nebot obaluje ve formě ledu výměník popřípadě výparník, a zabraňuje takto další funkci zařízení, poněvadž působí jako tepelný izolátor. Proto lze u běžných tepelných čerpadel, odebírajících teplo například z tekoucí vody, toto teplo odčerpávat jen a potud, pokud teplota vody nepoklesne pod 0 °C.Indeed, for the existing heat exchangers of heat pumps, water cooling below 0 ° C is absolutely undesirable, since it encapsulates the exchanger or evaporator in the form of ice and thus prevents further operation of the device, since it acts as a heat insulator. Therefore, in conventional heat pumps taking heat from, for example, running water, this heat can only be pumped out as long as the water temperature does not fall below 0 ° C.

Tyto problémy se dají výrazně omezit nebo i eliminovat využitím zařízení podle vynálezu, které umožňuje využít bez obvyklých problémů takový koncentrovaný zdroj nízkopotenciální energie, jako je krystalizační teplo kapalin, například vody.These problems can be significantly reduced or even eliminated by the use of the device according to the invention, which makes it possible to exploit, without usual problems, a concentrated source of low-potential energy, such as the crystallization heat of liquids, for example water.

Je známo, že voda uvolňuje cca 335 kJ/kg tepelné energie při fázovém přechodu z kapalné fáze do fáze tuhé /led/. Podmínkou využití tohoto tepelného zdroje je zvládnutí dostatečně rychlé tepelné výměny mezi zdrojem tepla /mrznoucí kapalinou/ a spotřebičem tepla /výměník tepelného čerpadla/.It is known that water releases about 335 kJ / kg of thermal energy during the phase transition from the liquid phase to the solid phase (ice). The use of this heat source requires that the heat exchange between the heat source (freezing liquid) and the heat sink (heat exchanger) is sufficiently fast.

Zařízení podle vynálezu umožňuje efektivně tohoto tepla využít a tím podstatně zlepšit charakteristiku topného zařízení využitím tepelných čerpadel.The device according to the invention makes it possible to efficiently utilize this heat and thereby substantially improve the characteristic of the heating device by using heat pumps.

Využití zařízení podle vynálezu eliminuje nejméně výhodnou oblast využití nízkopotenciálního tepla při nedostatku jeho kvalitních zdrojů, v zimních měsících. Podstatou tohoto zařízení je použití vody, popřípadě jiné kapaliny, schopné uvolňovat skupenské resp. fázové či krystalizační teplo při svém chladnutí /a přeměně v led/ v nádobách z plastických či jiných pružných hmot, které jsou odolné proti poškození při změně svého vnitřního objemu; tyto nádoby jsou umístěny v zásobníku /například ve sklepě/, který je spojen potrubím pro přívod tepla uvolněného z vody v nádobách s výparníkem tepelného čerpadla; tento výparník však může být umístěn přímo v zásobníku, nejlépe v jeho horní části.The use of the device according to the invention eliminates the least advantageous area of utilization of low-potential heat in the absence of its quality sources in the winter months. The essence of this device is the use of water, or other liquid, capable of releasing latent resp. phase or crystallization heat upon cooling (and conversion into ice) in plastic or other resilient containers that are resistant to damage when their internal volume changes; these vessels are placed in a container (for example a cellar) which is connected by a conduit for supplying heat released from the water in the vessels to the heat pump evaporator; however, this evaporator may be located directly in the reservoir, preferably in its upper part.

Teplo postupně uvolňované z nádob v zásobníku se pomocí plynného nebo kapalného média - majícího bod svého tuhnutí pod bodem vzniku ledu z vody - přenáší do výparníku, kde ohřívá kondenzované pracovní tepelné médium tepelného čerpadla /čpavek, freon apod./. Kapalným médiem pro přenos tepla z nádob k výměníku resp. k výparníku tepelného čerpadla mohou být roztoky látek rozpustných ve vodě, a to jak organických, tak i anorganických, například roztok soli kuchyňské, metanolu, etanolu, glykolu, glycerinu, močoviny atd., tedy obecně látek, které snižují podle fyzikálně chemických zákonů bod tuhnutí tepelného média.The heat gradually released from the containers in the tank is transferred to the evaporator where it heats the condensed working heat medium of the heat pump (ammonia, freon, etc.) using a gaseous or liquid medium - having its freezing point below the ice formation point of the water. The liquid medium for the transfer of heat from the vessels to the exchanger resp. to the heat pump evaporator there can be solutions of water-soluble substances, both organic and inorganic, for example a solution of table salt, methanol, ethanol, glycol, glycerine, urea, etc., generally substances which lower the freezing point according to physicochemical laws thermal medium.

Může jít o organické kapaliny, jejich směsi nebo jejich směsi s vodou, popřípadě s roztoky tuhých látek ve vodě. Pokud jde o plynná média, lze použít vzduchu, kysličníku uhličitého i jiných plynů nebo jejich směsí. Výběr vhodného tepelného média bude záviset na řadě okolností, jako je cena a dostupnost komponent chladicího média, jejich hořlavost a toxicita /včetně ekologických hledisek/, korozní aktivita, tepelně-technické charakteristiky apod.These may be organic liquids, mixtures thereof, or mixtures thereof with water, optionally with solutions of solids in water. For gaseous media, air, carbon dioxide and other gases or mixtures thereof may be used. The choice of a suitable thermal medium will depend on a number of circumstances, such as the cost and availability of coolant components, their flammability and toxicity (including environmental considerations), corrosion activity, thermal characteristics, etc.

Mezi nejvýhodnější varianty patří bezesporu roztok kuchyňské soli ve vodě, směs metanol - voda nebo glykol - voda, popřípadě vzduch v uzavřeném cyklu. Každá z uvedených i neuvedených variant se bude vzájemně od sebe lišit někdy v detailech, jindy i v zásadnějších ukazatelích.The most preferred variants are undoubtedly a sodium salt solution in water, a methanol-water or glycol-water mixture, or a closed-cycle air. Each of the mentioned and unlisted variants will differ from each other sometimes in details, sometimes also in more fundamental indicators.

Tak například použití roztoku kuchyňské soli zajistí nízké pořizovací náklady, vysokou intenzitu výměny tepla, nepatrnou toxicitu apod., ale je nutno brát zřetel na korozní vliv tohoto roztoku. Tento vliv bude prakticky odstraněn použitím směsi alkoholů a vody, avšak vzrostou pořizovací 'ináklady a mírně se zvýší nároky na bezpečnost práce při poněkud menších ukazatelích tepelné výměny.For example, the use of a salt solution will ensure low purchase costs, high heat exchange rates, low toxicity, and the like, but the corrosion effect of the solution must be considered. This effect will be virtually eliminated by the use of a mixture of alcohols and water, but the purchase costs will increase and work safety requirements will be slightly increased with somewhat smaller heat exchange indicators.

Voda jako zdroj nízkopotenciálního tepla je umístěna v izolovaných nádobách, u nichž musí být splněny určité obecné nároky na tvar a jiné vlastnosti jakož i rozmístění. Nádoby musí mít dostatečný celkový povrch a tím dostatečný kontakt s tepelným médiem, proudícím kolem nich, aby toto médium odnímající nízkopotenciální teplo v nádobách obsažené mohlo zajišťovat plynulou tepelnou výměnu.Water, as a source of low-potential heat, is placed in insulated containers, which must meet certain general requirements for shape and other properties as well as placement. The containers must have a sufficient overall surface area and therefore sufficient contact with the thermal medium flowing around them so that the low-potential heat-removing medium contained in the containers can provide a continuous heat exchange.

Objem nádob musí být limitovám tím, že v příliš velké nádobě bude voda při svém mrznutí u jejích stěn tvořit tepelně izolační vrstvu ledu, která bude zpomalovat přenos tepla od tuhnoucí vody uvnitř nádoby k tepelnému médiu. Příliš malé nádoby budou sice výhodné z tepelně-teohnického hlediska, ale bude jich potřeba mnoho, což zkomplikuje jejich rozmístění a manipulaci s nimi.The volume of the containers must be limited by the fact that, in too large a container, the water will form a thermally insulating layer of ice when it freezes at its walls, which will slow the heat transfer from the solidifying water inside the container to the thermal medium. Too small containers will be advantageous from a thermo-theatrical point of view, but many will be needed, which will complicate their placement and handling.

Materiál stěn nádob, popřípadě jejich konstrukce, musí umožňovat kompenzaci objemových změn Obsahu nádob při fázovém přechodu voda - led. Materiál musí být pružný, nebo mít volný objem uvnitř nádoby anebo umožňovat geometrické zvýšení objemu přeskupením jednotlivých částí nádoby atp.The material of the walls of the vessels, or their construction, must enable compensation of the volume changes of the vessel content during the water-ice phase transition. The material must be flexible or have a free volume inside the container, or allow a geometric increase in volume by rearranging the individual parts of the container, etc.

Přitom stěna nádoby musí mít dostatečnou tepelnou propustnost; jedním z předpokladů je, aby byla co nejtenčí, přičemž však musí být dostatečně pevná. Nádoby mohou být plnitelné opakovaně nebo i jednorázově /mohou být například z plastů a zatavené/ a měly by odolávat difúzi, aby nedošlo ke vzájemné penetraci obsahu nádob a tepelného média.The container wall must have sufficient heat permeability; one of the prerequisites is that it should be as thin as possible, but must be strong enough. The containers may be refillable or disposable (for example, plastic and sealed) and should resist diffusion to prevent penetration of the contents of the containers and the thermal medium.

Materiál nádob musí odolávat působení složek tepelného média. Nádoby musí být vhodně rozmístěny v zásobníku - bud stabilně, například v paletách, přičemž je žádoucí dbát na to, aby podíl objemu nádob s vodou byl z celkového objemu zásobníku oo nejvyšší - nebo 1 náhodné /volně/, jestliže půjde například o uzavřené nádoby, kulovitého tvaru, umístěné v zásobníku. Kulovitý nebo válcovitý či jinak nepravidelný tvar nádob je výhodný zejména při použití plynných tepelných médií, nebot zajištuje dobrou obtékatelnost nádob tímto tepelným médiem.Container material must withstand the effects of thermal medium components. The containers must be suitably distributed in the container - either stably, for example in pallets, taking care to ensure that the proportion of the water container volume is the highest of the total container volume o - or 1 random (loose) if these are closed containers, spherical shape, placed in the magazine. The spherical or cylindrical or otherwise irregular shape of the containers is particularly advantageous when using gaseous thermal media, as it ensures good bypassability of the containers with this thermal medium.

Příklad provedení vynálezu je patrný z obr. 1, znázorňujícího schématické uspořádání okruhu mezi výparníkem tepelného čerpadla a zásobníkem s nucenou tepelnou výměnou, z obr. 2, znázorňujícího pohled na zásobník, z obr. 3 a 4, znázorňujících řezy jinými zásobníky a z obr. 5, osvětlujícího rozměrové poměry nádob.An exemplary embodiment of the invention is shown in Fig. 1, showing a schematic circuit arrangement between the heat pump evaporator and the forced-heat storage tank, Fig. 2, showing a view of the reservoir, Figs. 3 and 4 showing cross-sections through other reservoirs, and Fig. 5. illuminating the dimensions of the containers.

Do výparníku v tepelného čerpadla na obr. 1 vcházející pracovní kapalina /například tekutý čpavek/ potrubím la se působením okolního tepelného média M ve výměníku 2 mění v pracovní plynnou látku /například čpavkovou páru/, vedenou potrubím lb ke kompresoru tepelného čerpadla.The working fluid (e.g. liquid ammonia) entering the evaporator in the heat pump in line 1 is transformed into working gas (e.g. ammonia vapor) through the heat exchanger M in the exchanger 2 through line 1b to the heat pump compressor.

Toto tepelné médium M /například vzduch/ je vháněno do výměníku £ pomocí cirkulačního čerpadla 3a potrubím £ ze zásobníku £ /například sklepa domu/, v němž je umístěna nádoba 6 s vodou o velkoplošném povrchu. Po odevzdání určitého množství tepla v pracovní látce ve výparníku V se tepelné médium M vrací potrubím £ do zásobníku £ s nižší teplotou.This heat medium M (e.g. air) is blown into the exchanger 6 by means of a circulation pump 3a via a line 6 from a storage tank 6 (for example, a house basement) in which a large-surface water container 6 is placed. After a certain amount of heat has been transferred to the working medium in the evaporator V, the heat medium M is returned via line 6 to the lower temperature storage tank 6.

V zásobníku £ na obr. 2 jsou umístěny dvě nádoby na vodu o velkoplošném povrchu, a to nádoba 6a s půdorysem ve tvaru podélně členěného obdélníku a 6b s půdorysem ve tvaru půlkruhově členěného půlkruhu. Zásobník £ je potrubím pro přívod vzduchu a pro vypouštění vzduchu £ spojen s prostorem 2, v němž je umístěn výparník V. obě nádoby 6a, 6b jsou opatře ny pro napouštění a vypouštění vody přívodním potrubím 7 a vypouštěcím potrubím 8.In the reservoir 6 of FIG. 2, two large surface water containers are provided, namely a container 6a with a plan view in the form of a longitudinally segmented rectangle and 6b with a plan view in the form of a semicircular segmented semicircle. The reservoir 4 is connected to the space 2 in which the evaporator V is located by the air supply and exhaust air ducts. Both vessels 6a, 6b are provided for inlet and discharge of water through the inlet duct 7 and the exhaust duct 8.

Naproti tomu na obr. 3 a 4 jsou znázorněny nádoby 6c až 61 a 6 j, které se po naplnění vodou trvale uzavřou /například zatavením otvoru/ a v nichž se pak tedy voda nevyměňuje. Jejich tvary jsou rozmapité, například též koule nebo válce 6j nebo tělesa s rozličně zakřivenými povrchovými plochami, přičemž tato tvarová rozmanitost je určována kromě průmyslové yyrobitelnosti a použitelného materiálu /například plastických hmot/ též potřebou dosahovat co nejvýhodnější velikosti povrchové plochy, umožňující optimální odčerpání tepla z vody v nich umístěné a potřebou optimálního využití prostoru zásobníku 5 /tj. s minimálními mezerami mezi jednotlivými nádobami 6c až 6j/. Nádoby 6c až 6i jsou umístěny na polici P i na dně zásobníku £, ktéfcý je větratelný dveřmi /popř. okny či jinými otvory/, umístěnými v protilehlých stěnách 9, 10 zásobníku £.On the other hand, FIGS. 3 and 4 show containers 6c to 61 and 6j which, when filled with water, are permanently closed (for example by sealing the opening) and in which the water is then not exchanged. Their shapes are expandable, for example also spheres or cylinders 6j or bodies with differently curved surfaces, this shape being determined in addition to the industrial machinability and the usable material (e.g. plastics) also by the need to achieve the most advantageous surface area for optimum heat removal. water placed in them and the need for optimal use of the storage tank 5 / ie. with minimum gaps between the individual vessels 6c to 6j). The containers 6c to 6i are located on the shelf P 1 at the bottom of the container 6, which can be ventilated through the door (s). windows or other openings located in opposing walls 9, 10 of the container.

Tyto dveře /otvory/ umožňují tepelné izolování prostoru zásobníku £ v období mrazivého počasí a naopak skýtají možnost rychlého proudění otepleného vzduchu do zásobníku £ při vzestupu venkovní teploty /třeba i tehdy, když v zimním období nastane podstatné oteplení počasí/ a tím i možnost případného rozmrznutí vody v nádobách 6c až 6j.These doors / openings / allow the thermal insulation of the storage tank space during the freezing weather and, on the contrary, provide the possibility of rapid flow of warm air into the storage tank as the outside temperature rises (even if there is substantial weather warming in winter). water in containers 6c to 6j.

Valivého tvaru nádob 6j /koule válce apod./ na obr. 4 je využito'k usnadnění manipulace s nimi jak při jejich umistování do zásobníku £, k čemuž je v horní jeho části upraven otvor 9a pro valení nádob 6j dovnitř, tak při jejich odstraňování ze zásobníku £, k čemuž je podlaha 11 sešikmena směrem k vyprazdňovacímu otvoru 10a, opatřenému uzavíratelnou záklopkou 10a'.The rolling shape of the containers 6j (cylinder ball or the like) in Fig. 4 is used to facilitate handling both when they are placed in the container 6, for which an opening 9a is provided in the upper part for rolling the containers 6j inwards and for removing them. from the container 6 to which the floor 11 is inclined towards the discharge opening 10a provided with a closable flap 10a '.

Na obr. 5 se schematicky znázorňují poměry rozměrů a, b, c nádob 6c až 6i, které však bez ohledu na vyobrazení mohou mít libovolný tvar, ale u nichž - se zřetelem na postupné mrznutí vody v nich umístěné při provozu zařízení a tím na zachování možnosti dalšího postupného odčerpávání skupenského tepla z ještě nezmrzlé vody - platí zásada, že dva /např. rozměr bac/ ze tří základních rozměrů nejsou nijak limitovány, zatímco třetí rozměr /např. rozměr a/ s výhodou není větší než 20 cm.FIG. 5 shows schematically the proportions of the dimensions a, b, c of the containers 6c-6i, which, however, may be of any shape, notwithstanding the illustration, but in which - with regard to the freezing of the water contained therein; the possibility of further gradual removal of latent heat from still not frozen water - the principle that two / eg. the dimension b and c of the three basic dimensions are not limited, while the third dimension (e.g. the dimension a / preferably is not more than 20 cm.

U znázorněných provedení vynálezu je společným znakem, že nádoby 6a až 61 jsou obtékány plynným nebo kapalným médiem M, které před tím proudilo kolem výparníku V tepelného čerpadla a které se tam ochladilo na teploty těsně pod 0 °C.In the illustrated embodiments of the invention, a common feature is that the vessels 6a to 61 are bypassed by the gaseous or liquid medium M which previously flowed around the heat pump evaporator V and cooled there to temperatures just below 0 ° C.

Voda uzavřená v nádobách 6a až 61 v důsledku toho začíná tuhnout v led a postupně uvolt ňované fázové, resp. skupenské teplo přechází do tepelného média Ml, M2, které se tím ohřívá téměř k O °C. To umožňuje funkci tepelného čerpadla v novém výhodnějším režimu právě v období studených zimních dnů, kde je deficit tepla k vytápění nejvyšší.As a result, the water enclosed in the vessels 6a to 61 begins to solidify into ice and gradually release the phase and water phases respectively. the latent heat is transferred to the thermal medium M1, M2, which thus heats to almost 0 ° C. This enables the heat pump to operate in a new, more advantageous mode just in cold winter days, where the heat deficit for heating is highest.

Kapacitu zásobníku nádob s vodou lze volit tak, aby byla schopna pokrýt potřeby vytápění za krátkých zimních období se zvláště nízkou teplotou venkovního vzduchu. Tento zdroj nízkopotenciálního tepla je vyčerpán po zamrznutí veškeré vody v uzavřených nádobách; určité další množství tepla je možné z něj získat dalším snížením jeho teploty pod 0 °C.The capacity of the water tank can be selected to be able to meet the heating needs in short winter periods with particularly low outdoor air temperatures. This source of low-potential heat is exhausted after freezing of all water in closed containers; some additional amount of heat can be obtained from it by further reducing its temperature below 0 ° C.

K opětovnému využití zásobníku tepla podle vynálezu je třeba opět přeměnit led v nádobách v kapalnou vodu, a to pokud možno co nejteplejší. Toho lze dosáhnout využitím přirozené tepelné vyměny s vnějším prostředím, například prouděním vzduchu kolem nádob s ledem v období s teplotami nad 0 °C nebo nucenou tepelnou výměnou, například cirkulací tepelného média mezi výměníkem tepla a zásobníkem.In order to reuse the heat storage device according to the invention, it is necessary to convert the ice in the containers again into liquid water, as warm as possible. This can be achieved by utilizing natural heat exchange with the external environment, for example by air flowing around ice containers in temperatures above 0 ° C or by forced heat exchange, for example by circulating the heat medium between the heat exchanger and the reservoir.

Výhodné je kombinovat zásobník fázového a fyzického tepla podle vynálezu se slunečními kolektory nebo se zdroji odpadního tepla. Jinou možností je po odpojení využít zásobníky tepla jako zdroje chladu pro letní období s tím, že k začátku příštího období veškerý led v nádobách roztaje.It is advantageous to combine the phase and physical heat store according to the invention with solar collectors or waste heat sources. Another option is to use the heat reservoirs as a cold source for the summer after disconnection, with all the ice in the containers melting at the beginning of the next period.

Zařízení podle vynálezu umožňuje uplatnit řady kombinací jednotlivých popsaných prvků podle konkrétních podmínek a volit s přihlédnutím k nim optimální variantu.The device according to the invention makes it possible to apply a series of combinations of the individual elements described according to the particular conditions and to select the optimum variant with regard to them.

Claims

Apparatus for providing low-potential heat for heat pumps using water or other liquid in enclosed spaces as a heat source, characterized in that the water or other liquid capable of releasing phase and / or liquid upon cooling. the latent heat or crystallization heat is placed in containers (6, 6a to 6j), of which three basic dimensions preferably one is not more than 20 cm and which are resistant to damage when their internal volume changes and are loosely or firmly contained in the container 5), which is a thermally insulated space with a gaseous or liquid heat medium (Mi, M2) and from which either the pipe (3) is provided for the supply of released heat to the heat exchanger (2) with the heat pump evaporator (V) 4) for returning the heat medium (M1, M2), which bypassed the evaporator (V) and gradually transferred to it the heat released in the tank (5) from the vessels (6, 6a to 6j) or the evaporator (V) of the heat pump of the tank (5), preferably in its upper part, which at the same time serves as a heat exchanger.

Device according to claim 1, characterized in that in the containers (6, 6a to 6j) there is a liquid which solidifies at a higher temperature than the liquid medium (M2) is by-passing in the container (5), the liquid medium (M2) being aqueous a solution of one or more low molecular weight substances that lower the freezing point of the liquid medium (M2).

Device according to claim 1, characterized in that the gaseous medium (M1) consists of air or hydrogen or helium or a mixture of helium and air.

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the containers (6, 6a to 6j) are made of a resilient plastic, rubber or metal foil or consist of a combination of rigid and resilient materials so that they can change their shape without damage changes in internal volume, especially when the water-ice state changes.

Device according to Claims 1 to 4, characterized in that a circulation pump (3a) is provided in the spaces containing the gaseous or thermal medium (M1, M2) in order to ensure the forced circulation of the medium through the entire circuit.

Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the closed circuit for the circulation of the gaseous or liquid medium (M1, M2) is connected to the solar collectors or other heat exchangers in part of the container (5).

Device according to Claims 1, 3, 4 and 5, characterized in that the container (5) is ventilated by means of closable openings in its walls (9, 10).

Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the replaceable liquid containers (6a, 6b) are provided with a supply line (7) and a discharge line (8) and are generally fixed in the container (5) while the containers (6c) For example, for non-replaceable liquid, they are generally freely placed on the shelves (P) or on the bottom (11) of the container (5).