FI76205B - System omfattande en vaermeackumulator och en vaermevaexlare. - Google Patents

Description

76205 Lämnönvaraajän ja lämmönvaihtajän käsittävä järjestelmä Tämä keksintö kohdistuu lämmönvaraajän ja lämmönvaihtajän käsittävään järjestelmään ja tarkemmin sentyyppiseen varaajaan, joka on sovitettu lämmönsiirtoyhteyteen lämmönvaihtajän kanssa energian siirtämiseksi järjestelmään.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada varaaja, joka on sopivan kokoinen ja soveltuu helposti asennettavaksi jo olemassa oleviinkin lämmityskattilarakenteisiin ja sopii sarjatuotantoon olemassa olevalla tekniikalla.

Tietenkin jo aikaisemmin on myös otettu huomioon energiakustannusten alentaminen ja on ehdotettu esim. useita lämmitysjärjestelmiä, jotka käyttävät halpaa yöenergiaa. Tällaiset tunnetut ratkaisut käyttävät esim. vesitankkeja varastoin-tiastioina. Jotta saataisiin tarpeeksi energianvarauskapasi-teettia, tarvitaan suuria, tilaa ja kustannuksia vaativia rakenteita. Toiset tunnetut rakenteet perustuvat myös monimutkaisiin järjestelyihin, jotka ovat kalliita ja muodostavat epäilyttäviä ratkaisuja halvan yöenergian käytölle.

DE-hakemusjulkaisussa 1 679 465 selostetaan tekniikkaa, jossa lämmönvaraaja on kytketty sarjaan lämmitysjärjestelmän kanssa ja jossa on järjestetty kammiotyyppiset, suuren tilavuuden omaavat lämmönsiirtoputket suuren lämpökapasiteetin omaavaan varaajarunkoon. Putket on mitoitettu niin, että kammioihin muodostuu höyryä, kun rungosta ei tapahdu lämmönsiirtoa. Kun lämmönsiirto taas alkaa, puristuu höyryä vähitellen ulos kustakin kammiosta. Tällainen toimintatapa tuo mukanaan säätö-vaikeuksia. Kontrolloimattoman höyrynjakelun vaaran pienentämiseksi ehdotetaan lauhdutinta varaajan lähtöpäähän ja/tai erillisiä höyrynulosottoja kustakin kammiosta.

2 76205

Eräs toinen järjestelmä ylimääräisen höyrynmuodostuksen hallitsemiseksi aikoina, jolloin otetaan ulos vähän lämpöä suuren lämpökapasiteetin omaavasta lämmönvaraajasta, on esitetty DE-hakemusjulkaisussa 1 753 211. Tällainen järjestelmä vaatii ylimääräisen lauhdutinjärjestelyn, joka sisältää vesijärjestelmän paisunta-astioineen, pumpun sekä pumpun säätölaitteet, jotka tunnustelevet varaajan lämmittämän systeemin lämpötilaa.

Esillä oleva keksintö kohdistuu nimenomaan sellaiseen järjestelmään, joka käsittää lämnönvaraajän sekä lämmönvaihtajän, esimerkiksi lämmityskattilaan, jossa järjestelmässä varaaja käsittää rungon, joka on materiaalia, jolla on suuri lämpökapasiteetti ja korkea sulamispiste, esimerkiksi valurautaa, keraamista ainetta jne., ja joka on sovitettu kuumennettavaksi sähköenergialla lämpötilaan, joka on tuntuvasti korkeampi kuin lämmönvaihtajän maksimilämpötila, sekä putkijohdon, joka sisältää suhteellisen alhaisen kiehumispisteen omaavaa väliainetta, esimerkiksi vettä, joka on nestemuodossa sekä lämmön-vaihtoyhteydessä lämmönvaihtajaan ja lämmönvaraajän runkoon.

Keksinnön mukainen järjestelmä tunnetaan kierrätyspumpusta, joka on imupuoleltaan yhteydessä paisunta-astiaan sekä aikaansaa ennakolta määrätyn maksimipaineen, ja lämpötilan tun-nusteluelimistä, jotka on sovitettu siten, että pumppu pysähtyy kun ennakolta määrätty lämpötila saavutetaan lämmönvaih-tajassa, jolloin varaajan sisällä olevassa putkijohdossa syntyy paisunta-astian vaikutuksesta kohtuullisen paineen omaava, kuiva höyrytila, ja jolloin putkijohdon höyryä sisältävä tilavuus on sellainen, että höyry painetaan ulos heti kun pumppu saa käynnistyssignaalin mainituilta lämpötilan tunnustelueli-miltä, uuden lämmönsiirron aikaansaamiseksi varaajan rungon ja lämmönvaihtajän välillä.

76205 3 Höyrytilan kohtuullisella paineella tarkoitetaan tässä siis painetta, joka pitää järjestelmän vesipilarin tasapainossa.

Putkijohto voi olla avoin kanava, joka on suorassa yhteydessä länmönvaihtajaan. Toisessa sovitelmassa lämmönvaihtoputkisto on suljettu silmukka.

Pumpun ohjainlaite voi käsittää termostaatin ja/tai tyristo-rilaitteen, joka tunnustelee veden lämpötilaa länmönvaihto-järjestelmässä ja/tai länmönvaihtajän sisäänotossa ja/ tai sen ulostulossa.

Venttiilijärjestelyjen yksinkertaistamiseksi sekä johdon vapauttamiseksi nestefaasille on varaajan alin osa sopivimmin sovitettu korkeammalle tasolle kuin lämmönvaihtojärjestelmän alin nestetaso. Pumppu sovitetaan edullisimmin nestejärjestelmän alimmalle tasolle.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkkien muodossa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista lämmönvaraa-jaa avoimessa, suorassa yhteydessä painevesijärjestelmään kuvio 2 esittää kaaviollisesti toisen tyyppisen sähkölänmi-tyskattilan periaatetta, kuvio 3 esittää samanlaista muunnosta, kuvio 4 esittää varaajaelementin erillisenä yksikkönä länmi-tyskattilarakenteessa pääasiallisesti kuten sama kuviossa 2, kuvio 5 esittää kaaviollisesti menetelmän varaajan lohkon, jossa on kanavat, valmistamiseksi, kuvio 6 esittää varaajan runkoa, jonka muodostaa useampi osa-lohko , kuvio 7 esittää rungon sovitettuna kaksoiskuoriseen kattilaan, kuvio 8 esittää kaaviollisesti toisen sähkölämnitteisen lämmityskattilan periaatetta, kuvio 9 esittää samantapaista ratkaisua, kuvio 10 esittää varaajaelementin erillisenä yksikkönä lämmityskattilan rakenteessa, joka on pääasiallisesti kuten kuviossa 9 esitetty.

4 76205 kuvio 11 esittää kaaviollisesti kosketuslämmönsiirron periaatetta "vaakasuorassa" ja "pystysuorassa" toimivilla kosketus-lämpölaitteilla , kuvio 11a esittää kaaviollisesti lämmitysputkien sovitusta varaajan runkoon, kuvio 12 esittää vaakasuoraa vaihtoehtoa, jossa on kiilamainen kosketus lämmönsiirtoelementillä, kuvio 13 esittää kaaviollisesti periaatetta, jota sovelletaan jäähdytys-/lämmityskoneeseen, kuvio 14 esittää varaajan rungon parielementtiä.

Lämmityskattila, jota on esitetty viitenumerolla 10 kuviossa 1 on sähkökäyttöinen lämmityskattila. Tunnetuissa versioissa tämä kattila on tyyppiä, jossa sähköinen lämmityspatteri 11 aikaansaa veden lämmityksen painevesijärjestelmässä 12. Putket pattereihin ja takaisin on merkitty viitenumeroilla 13 ja 14. Lämmintä käyttövesijärjestelmää 15 voidaan lämmittää ympäröivästä järjestelmästä 12 tai varustaa erillisellä lämmityspat-terilla (ei esitetty).

Kuviossa 1 kattilalla on erillinen lämmönvaraajan runko 18, jonka aineella on korkea lämmönvarauskyky, esim. valurauta tai keraaminen aine, esim. tyyppiä, jossa on Al203, Si02, Fe203, Ti02, CaO, MgO ja aikalisiä aineita määrässä 37 %, 5 %, 17 %, 1,7 %, 38 %, 0,5 % ja 0,8 % vastaavasti painoprosenteissa. Mainitun keraamisen rungon tehollinen lämpökapasiteetti ja koko n. 40x40x80 cm^ voidaan arvioida olevan 50 000 kcal lämpötilassa n. 400°C. Tämä energia vastaa karkeasti normaalin yhden perheen talon energiatarvetta tavallisena talvipäivänä. Varaajaelementti 18 tulisi edullisimmin sijoittaa korkeammalle tasolle kuin kattilan alin vesitaso. Tällaisella sovituksella vältytään tarkistusventtiileiltä.

Sähköjohtolämmityssovitus 19 muodostuen esim. "Kanthal"-johtumista, muodostuu joukosta johdinvastuselementtejä, jotka on kytketty sarjaan ja sijoitettu sähköisesti ei-johtavaan varaajarunkoon 18. Sähköjohtimien kytkentä sarjaan sallii 5 76205 alemman jännitteen kussakin osassa ja suuremman lämpöhajautu-man. Sähkölämmitysjohtimet 19 voivat esim. kokonaisuudessaan hajottaa 9 kWh,ts. aikavälillä 20.00 ja 5.00 tällainen johtimien sovitus tuottaa 63 kWh energiaa. Lämmitysjohtimet, esim. "Kanthal"-tyyppiä, voivat olla halkaisijaltaan suhteellisen suuria. Lämmitysjohtimien 19 toimintaa säätelee edullisesti ajoitin 20 ja termostaatti.

Lämmitysrunkoa 18 ympäröi paksu eristys 21 edullisesti varustettuna lämpöä heijastavalla pintakerroksella/päällyksellä. Rungossa 18 on sisäänrakennettu tai -sovitettu putkijohto 22, jossa on nestettä, esim. vettä. Putki 22 aikaansaa lämmönvaih-don rungon 18 ja painevesijärjestelmän 12 välillä kun pumppu 23 on käynnissä, edullisesti termostaatin 24 ohjaamana järjestelmässä 12 ja/tai tyristorin ohjatessa pumpun nopeutta suhteessa lämpötilaan syötössä putkijohtoon 22 tai lämpötilaeroon sisäänoton ja ulostulon välillä.

Putkijohto 22 on avoin ja sillä on päät 21' ja 22' korkeapaine-vesijärjestelmässä 12. Pumppu voi olla kaksinopeustyyppiä käynnistyen korkeammalla kierrosnopeudella ja toimien alemmalla kierrosnopeudella etukäteen määrätyn ajan kuluttua.

Siinä tapauksessa, että varaajan rungolla 18 ei olisi tarpeellista kapasiteettia on olemassa myös sähköpätteri 11 toimien lisä/apuyksikkönä.

Putkijohto 22 kuten myös painevesijärjestelmä 12 ovat yhteydessä paisuntasäiliöön 25.

Pumpun 23 imupuoli on yhteydessä paisuntasäiliöön 25, joka on yhteydessä ympäröivään ilmaan ja sisältää tarpeellisen määrän vettä. Venttiilit 35 on edullisesti sovitettu estämään ei-ha-luttua yhteyttä vedensyöttöön astian 25 ja putkien/silmukoiden välillä lämmönvaraajän rungossa 18. Venttiilit sulkeutuvat automaattisesti virta/jännitekatkossa ja kun mikä tahansa putki lämmönvaraajassa alkaa vuotamaan jostakin odottamattomasta syystä. Viimeksi mainitussa tapauksessa, hydrostaattori 6 76205 35', kosteuden tunteva elin, käynnistää venttiilit 35.

Kun oikea lämpötila, esim. 70°C, on saavutettu lämmityskattilassa, termostaatista 24 ja/tai tyristorista saadaan signaali ja pumppu 23 pysähtyy. Varaajan rungon putkessa 22 vesi paisuu, höyryn muodostuessa, kattilaan ja/tai paisunta-astiaan 25. Mitään sisäistä kiertoa ei muodostu järjestelmään, sen sijaan tasapainotila saavutetaan kun kohtuullinen kuivan höyryn paine on tasapainossa järjestelmässä veden kanssa. Varaajassa säilyy höyry, jolla on paine, joka vastaa paisuntastian 25 korkeu-den/paineen aiheuttamaa. Höyry on kuivaa ja kyllästymätöntä ja muodostaa erinomaisen lämpöä eristävän väliaineen ja kuten mainittu, estää itsekierron.

Kun pumppu sen jälkeen saa käynnistyssignaalin on vettä suoraan pumpun imu/painepuolella ja kun pumppu käynnistyy täydellä teholla ja suurella nopeudella höyry puristuu heti ulos ja muuttuu vedeksi, joka kiertää nuolien osoittamaan suuntaan. Kuten mainittu, pumppu on edullisesti tyristorin ohjaama ja palautuu nopeasti kierrätysnopeuteen, edullisesti riippuen lämpötilaerosta kattilan sisään- ja ulostulon välillä, tarkoittaen sitä, että kiertonopeus vaihtelee laajoissa rajoissa. Pumppu voi olla myös tyyppiä, jossa on kaksoiskäämitys, ts. pumppu käynnistyy suurella nopeudella ja automaattisesti esim. yhden minuutin kuluttua hiljenee alemmalle nopeudelle.

Mikäli painevesijärjestelmän lämpötila on 70°C, lämpötilan putkisilmukassa varaajan ulkopuolella ei tarvitse ylittää 80°C.

Lämmityskattila, jota on esitetty viitenumerolla 10 kuviossa 2 ulkopuolisesta ja mitä tulee vesijärjestelmään se on tavallinen sähköinen lämmityskattila. Tunnetuissa rakenteissa lämmi-tyskattilatyyppi on sellainen, jossa sähkölämmityspatteri 11 huolehtii painevesijärjestelmän 12 veden lämmityksestä. Putket pattereihin ja niistä pois on vastaavasti merkitty 13 ja 14. Lämpimän käyttöveden järjestelmää 15 voidaan lämmittää ympäröivällä järjestelmällä 12 tai sillä voi olla erillinen läm-mityspatteri (ei esitetty). Putket lämminvesisäiliöön 15 ja 7 76205 sieltä pois on vastaavasti merkitty viitenumeroilla 16 ja 17.

Kuviossa 2 on lämmityskattilan alapäässä lämmönvaraajän runko 18, jonka aineella on korkea lämmönvarauskyky, esim. valurautaa tai keraamista ainetta, esim. tyyppiä, joka on esitetty kuviossa 1.

Sähkölämmityssilmukka 19 muodostaen sähköpatterin on sovitettu varaajan runkoon 18 ja voi johtaa lämpöä 9 kW, ts. kello 22 ja 5 välillä tällainen patteri kehittää lämmöksi 63 kWh syötettyä energiaa. Patterin 19 kytkentä ja katkaisu tapahtuu edullisesti ajoittimella 20 ja termostaatilla.

Lämmitysrungon 18 ympärillä on paksu eristys, edullisesti varustettuna lämpöä heijastavalla kerroksella/päällysteellä. Runkoon 18 on sisäänrakennettu - sovitettu putkisilmukka 22, jossa on nestettä esim. vettä. Silmukka 22 saattaa rungon 18 lämmönvaihtosuhteeseen painevesijärjestelmän 12 kanssa kun kiertopumppu 22 käynnistetään edullisesti järjestelmässä 12 olevan termostaatin ohjaamana ja/tai tyristorin (kuvio 6) ohjatessa pumpun pyörimisnopeutta tunnistaen lämpötilan silmukan sisäänotossa tai lämpötilaeron sisään- ja ulosoton välillä.

Siinä tapauksessa ettei varaajan rungolla 18 olisi tarpeeksi kapasiteettia on sovitettu myös sähköpatteri 11 toimien vara/lisäyksikkönä.

Vesisilmukka 22 kuten myös painevesijärjestelmä 12 on yhteydessä paisuntasäiliöön 25, 26. On myös mahdollista käyttää patteria 19 lämmittämään suoraan vettä silmukassa 22.

Pumpun 23 imupuoli on yhteydessä paisunta-astiaan 25, joka on yhdistetty ympäröivään ilmaan ja sisältää riittävän määrän vettä. Tarkistusventtiilit 35 on edullisimmin sovitettu estämään ei-halutun yhteyden astian 25 vedensyötön ja lämmönvaraa jän 18 silmukoiden välillä.

Kun oikea lämpötila, esim. 70°C, on saavutettu lämmityskatti- 8 76205 lassa, saadaan termostaatista 24 ja/tai tyristorista signaali ja pumppu 23 pysähtyy. Tarkistusventtiilit 35 estävät veden syötön paisunta-astiasta 25 varaajaan. Varaajaan jää höyryä, jonka paine vastaa paisunta-astian 25 korkeutta.

Kun pumppu sen jälkeen saa käynnitystyssignaalin on vettä valmiina imu/painepuolella ja kun pumppu käynnistyy täydellä teholla ja suurella nopeudella, höyry työnnetään heti ulos. Kuten mainittu, pumppua ohjaa edullisesti tyristori ja pumppu palautuu kiertonopeudelle, joka vaihtelee laajalla alueella ja edullisesti ohjautuu lämmityskattilan sisään- ja ulosoton välillä vallitsevan lämpötilaeron mukaan.

Mikäli lämpötila painevesijärjestelmässä on 70°C ei lämpötilan varaajan ulkopuolella putkisilmukassa tarvitse ylittää 80°C.

Kuviossa 3 on esitetty lämmityskattila, jossa varaajaelin 18 vaikuttaa painevesijärjestelmään 12 periaatteessa samalla tavoin kuin kuviossa 1, mutta jossa painevesijärjestelmä 12 ja lämminkäyttövesijärjestelmä 15 ovat erotetut erotusseinä-mällä 27, joka ulottuu poikki lämmityskattilan. Kuviossa 3 on esitetty myös patteri 28 ja tunnettua tyyppiä oleva sekoi-tusventtiili 29.

Sovitus kuviossa 4 poikkeaa edellä esitetyistä siinä, että lämmönvaraajan runko 18 on sovitettu erilliseksi yksiköksi varsinaisen lämmityskattilan 10 ulkopuolelle, muutoin lämmön-vaihdon periaatteet ovat samat.

Kuviossa 5 on esitetty kaaviollisesti kuinka kaksi lohkoa 30 ja 31 -toisessa on urat 32, 33 siihen tehtyinä ja vastaten silmukkaa 22, joka on niihin sovitettavissa samoin kuin patteri 19 - jotka on sovitettu asetettaviksi yhteen, esim. metalli-laatikossa 34, mikä sen jälkeen varustetaan yhdyskappaleilla ja eristyksellä ja asennetaan lämmityskattilaan tai sovitetaan erilliseksi yksiköksi.

9 76205

Kuviossa 6 on esitetty varaajan runko, jossa on useita osa-lohkoja 36 esim. aikaisemmin mainitusta keraamisesta aineesta. Osalohkot on erotettu toisistaan levyillä 37, jotka ovat esim. kuparia. Levyissä on putkia 38 edullisesti myös kuparia, kiinnitettyinä juottamalla, niittaamalla jne. muodostaen osan nestejärjestelmästä. Levyt 37 edistävät lämmön siirtymistä nesteeseen putkessa 38 ja korjaavat virheet kosketusläm-mönsiirrossa vierekkäisten lohkojen välillä. On myös otaksuttavaa, että nämä levyt pyrkivät estämään lämmön karkaamista ja säröilyä johtuen lämmön karkaamisesta putkien kohdalla.

Kuviossa 6 lämpöpatterit 19 on hajotettu vastaaviin lohkoihin. Muutkin järjestelyt ovat mahdollisia, elimet/patterit voidaan esim. sovittaa samaan levyyn kuin putket 38.

Kuviossa 7 on esitetty lämmityskattila käsittäen varaajarun-gon 18, jossa on kolme osalohkoa 36, jotka on erotettu toisistaan kuparilevyillä 37 muodostaen lämpöä johtavat sillat.

Näihin levyihin on kiinnitetty niittaamalla putket 38 tai muulla sopivalla tavalla muodostaen osan nesteen kiertosilmukasta 22.

Kiertosuuntaa silmukassa 22 on esitetty nuolilla 39, 40. Kiertopumpussa 23 on tyristorilaite 41, joka ohjaa jatkuvasti pumpun 23 nopeutta laajalla alueella tunnistimen 42 ohjaaman signaalin avulla, joka on lämmityskattilan painevesijärjestelmässä silmukkajärjestelmän sisäänsyötön kohdalla.

Paisunta-astia 25, joka on yhteydessä ympäröivään ilmaan, syöttää pumpun imupuolta vedellä ja höyry, jonka paine vastaa paisunta-astian korkeutta, joka höyry on saattanut syntyä silmukan osaan tarkitusventtiilin 35 ja silmukan osaan painevesi-järjestelmässä 12 lämmityskattilassa väliin, pumpun pysähdyksen aikana on helposti ulospuhallettavissa pumpun uudelleen käynnistyessä.

Lämmityskattila, jota on esitetty viitenumerolla 10 kuviossa-8 on sähkölämmityskattila. Tunnetuissa rakenteissa mainittu 10 76205 lämmityskattilatyyppi käsittää sähkölämmityspatterin 11 veden lämmittämiseksi painevesijärjestelmässä 12. Putket patterei-hin ja niistä pois on merkitty viitenumeroin 13 ja 14 vastaavasti. Lämminkäyttövesijärjestelmää 15 voidaan lämmittää ympäröivästä järjestelmästä 12 tai sillä voi olla oma lämmitys-patteri (ei esitetty). Putket lämpimän käyttöveden astiasta 15 ja takaisin on esitetty viitenumeroin 16 ja 17 vastaavasti.

Lämmityskattilan alaosassa kuviossa 8 on lämpövaraajän runko 18 aineesta, jolla on korkea lämmönvarauskyky, esim. valurautaa. Tehollinen lämpökapasiteetti rungolla, jonka koko on 3 noin 30 x 30 x 30 cm , voidaan arvioida välille 20 000 - 40 000 kcal lämpötilassa n. 400°C riippuen eristyksestä ja raudan tai keraamisen aineen tyypistä. Ylempi raja vastaa hyvin energian varastointitarvetta tavalliselle yhden perheen talolle.

Sähkölämmityssilmukka 19, joka muodostaa sähköpatterin on sovitettu varaajan runkoon 18 ja voi antaa esim. 9 kW, ts. esim. klo. 21 ja 5 välillä tällainen patteri tuottaa 63 kWh energiaa. Patterin 19 kytkentää ja katkaisua ohjaa edullisesti ajoitin 20 ja termostaatti.

Lämmitysrungon 18 ympärillä on paksu eristys. Runkoon 18 on tehty tai sovitettu putkisilmukka 22, jossa on korkean kiehumispisteen omaavaa nestettä, esim. voiteluöljyä, jonka kiehumispiste on n. 450°C. Silmukka 22 saattaa rungon 18 lämmön-vaihtosuhteeseen painevesijärjestelmän 12 kanssa kun kierto-pumppu 20 käynnistyy, edullisesti järjestelmässä 12 olevan termostaatin 24 ohjaamana. Erittäin kuuma öljy silmukassa 22 aikaansaa nopeasti halutun lämpötilan painevesijärjestelmässä 12. Siinä tapauksessa ettei varaajan rungolla 18 olisi tarpeellista kapasiteettia on olemassa myös sähköpatteri 11, joka toimii vara/lisäyksikkönä.

öljysilmukka 22 kuten myös painevesijärjestelmä 12 ovat yhteydessä paisunta-astioihin 25, 26. Patteria 19 voidaan myös käyttää lämmittämään suoraan öljyä silmukassa 22.

11 76205

Kuviossa 9 on esitetty lämmityskattila, jossa varaajaelin 18 hyödyttää painevesijärjestelmää 12 periaatteessa samoin kuin kuviossa 8, mutta jossa painevesijärjestelmä 12 ja lämmitys-käyttövesi järjestelmä 15 ovat erotetut toisistaan seinämällä 27, joka ulottuu lämmityskattilan poikki. Kuviossa 9 on esitetty myös patteri 28 ja tunnettua tyyppiä oleva sekoitusvent-tiili 29.

Kuviossa 10 sovitelma poikeaa aikaisemmasta siinä, että lämmön-varaajan runko on sovitettu erillisenä yksikkönä varsinaisen lämmityskattilan 10 ulkopuolelle. Muutoin lämmönvaihdon periaatteet ovat samat.

Kuviossa 11 viitenumerolla 10 esitetty lämmityskattila on sähkölämmityskattila. Tunnetuissa malleissa lämmityskattilatyyppi käsittää sähkölämmityspatterin 11, joka lämmittää veden painevesi/patterijärjestelmässä 12. Pattereiden syöttö- ja paluuputkia on merkitty viitenumeroin 13 ja 14, vastaavasti. Lämminkäyttövesijärjestelmää 15 voidaan lämmittää ympäröivästä järjestelmästä 12 tai sillä voi olla erillinen lämmitys-patteri (ei esitetty). Lämpimän käyttöveden astian 15 syöttöjä poistojohtoja on merkitty viitenumeroilla 16 ja 17, vastaavasti .

Kuviossa 11 lämmityskattilan alaosassa on lämpövaraajan runko 18, joka on ainetta, jolla on korkea lämmönvarauskyky, esim.

3 valurautaa. Rungon, jonka koko on 30 x 30 x 30 cm lämpökapasiteetti voidaan arvioida välille 20 000 - 40 000 kcal lämpötilassa n. 400°C, riippuen eristyksestä ja rautatyypistä. Korkeampi arvo vastaa hyvin energian varastointitarvetta tavalliselle yhden perheen talolle.

Sähkölämmityssilmukka 19, jonka muodostaa sähköpatteri on sovitettu varaajan runkoon 18 ja voi antaa esim. 9 kW, ts. klo. 21 ja 5 välillä tällainen patteri tuottaa 63 kWh energiaa. Patterin 19 kytkentää ja katkaisua ohjaa edullisesti ajoitin 20 ja termostaatti.

12 76205 Lämmitysrungon 18 ympärillä on paksu eristys 21. Elin 23, joka on liikuteltavissa kaksoisnuolen 22 suuntaan, muodostuu tasolevystä ja käsittää ensimmäisen lämpöä eristävän osan 25, esim, keramiikkaa ja toisen lämpöä johtavan osan 27 esim. kuparia tai lämmitysputkia on esitetty lämmitysrungon yläsi-vun 28 ja hyvin lämpöä johtavan rakenteen 29, joka on sovitettu painevesijärjestelmän pohjalle ja lämmönvaihtosuhteeseen keskenään. Rakenne 29 käsittää myös tasaisen lämpöä siirtävän pinnan 30.

Elimen 23 siirtoa kaksoisnuolen 22 suunnassa ohjaa termostaatti 24 tunnistaen lämpötilan painevesijärjestelmässä. Tämä järjestelmä on yhteydessä tavalliseen tapaan paineastiaan 26.

Kun osa 27 koskettaa pintoja 28 ja 30, syntyy lämmönjohtumisesta aiheutuva lämmönsiirto lämmityskattilan 10 painevesijär jestelmään 12. Siinä tapauksessa, että varaajalla 18 ei olisi riittävää kapasiteettia on myös olemassa sähköpatteri 11 toimien vara/lisäyksikkönä.

Kuvio 11a esittää kaaviollisesti lämmönvaraajan runkoa 18, joka on varustettu lämpöä johtavilla levyillä ja/tai lämpöjohdoilla 37a, 38a lämmön johtamiseksi rungossa 18 ja/tai lämmön siirtämiseksi lämmityskattilaan. Tosin lämpöjohdot voivat muodostaa ainoat laitteet lämmön siirtämiseksi paine-vesijärjestelmään. Kosketuslämpömuunnoksessa lämpöjohdot muodostavat nopeat laitteet ottamaan lämpöä varaajasta 18.

Kuten on hyvin tunnettua, lämpöjohdoilla on lämmönjohtokyky, joka on aina 10 000 kertaa korkeampi kuin hyvin tunnetuilla johtavilla metalleilla.

Kuviossa 11 on myös esitetty muunnelma kosketuslämmönsiirto-sovellutuksesta, käsittäen jousien 31 varaan sovitetun vesijärjestelmän 12, joka on liikuteltavissa kaksoisnuolen 32 suunnassa esim. sähkömagneettien avulla (ei esitetty).

Elin 23 voidaan poistaa viimeksi mainitussa versiossa, lämmön-vaihdon tapahtuessa suoralla kosketuksella pintojen 28 ja 30 13 76205 välillä. Varaajan latausvaiheen aikana on vain hyväksyttävä ilmatila rungon 18 ja rakennelman 29 välissä. Lämmön vuoto joutuu periaatteellisesti vesijärjestelmään 12 edellyttäen, että sen eristys on riittävä.

Kuviossa 12 on esitetty vielä eräs sovellutus kosketuslämmön-siirtoelimelle 23. Elin on kiilan muotoinen, "vino" pinta 33, joka on sovitettu toimimaan lämmönsiirtokosketukseen kosketuspinnan 30 kanssa rakennelmassa 29. Kosketuspinta 30 on vino ja sovitettu pinnan 33 mukaiseksi.

Kuviossa 13 on esitetty yleisesti viitenumerolla 10 jäähdy-tys/lämmityskonetta, esim. absorptiotyyppiä. Kone 10 voi olla ilmastointiyksikkö, jossa on ulosotto 11 ja sisäänotto 12 ilmavirralle koneen säteilijäelimestä 13 ja tähän säteilijään. Termillä säteilijäelin tarkoitetaan sitä koneen osaa, joka periaatteessa määrää sen sovitustilan (lämpötilan) jossa kone toimii putkien 11, 12 kautta. Analogisesti tämän kanssa, termi kollektorielin 14 tarkoittaa koneen sitä osaa, joka saa energiaa lämmönvaraajasta 15. Silmukka 16 kollektorin ja varaajan välissä edustaa periaatteessa kollektorin ja säteilyjän välistä sovitusta lämpöpumpussa, sinänsä tunnetulla tavalla, tällainen pumppu sisältää mainitussa silmukassa myös kompressorin venturiventtiilin jne. Toisessa mahdollisessa versiossa kone 10 voi olla absorptiotyyppinen jäähdytyskone.

Lämmönvaraajan runko 15 on ainetta, jolla on korkea lämmönvarauskyky, esim. valurautaa. Rungon, jonka koko on n. 30 x 30 x 30 cm^ tehollinen lämpökapasiteetti voidaan arvioida välille 20 000 - 40 000 kcal lämpötilassa 400°C, riippuen eristyksestä ja raudan tai keraamisen aineen tyypistä jne.

Lämmönvaraajan runkoon 15 on sovitettu sähkölämmityssilmukka 17, jonka muodostaa sähköpalkki ja se voi kehittää 9 kW, ts. klo. 21 ja 5 välillä tällainen patteri kehittää 63 kWh energiaa. Patterin 17 kytkentää ja katkaisua ohjaa ajoitin 18 ja termostaatti.

14 76205 Lämmitysrungon 15 ympärillä on paksu eristys, joka edullisesti on varustettu lämpöä heijastavalla peitepinnalla/kerroksella. Rungossa 15 on sisään rakennettu tai sovitettu putkisilmukka 20, jossa on nestettä, esim. vettä tai muuta nestettä, jolla on korkea kiehumispiste, esim. voiteluöljyä, jonka kiehumispiste on 450°C. Mahdollisia ovat korkeapainevesihöyry ja metallit tyyppiä natrium, elohopea. Silmukka 20 saattaa rungon 15 lämmönvaihtosuhteeseen kollektorielimen 12 kanssa kun kierto-pumppu 21 käynnistetään, edullisesti termostaatin 23 ohjaamana paluuputkessa 12. Lämmitettävän tilan lämpötila yleisesti vastaa paluuputken 12 ilman lämpötilaa. Erittäin kuuma öljy putkessa 20 antaa nopeasti halutun lämpötilan kollektorin elimissä 14. Käytettäessä vettä lämmönkantajana soveltuvat samat kiertoperiaatteet kuin aikaisemmin on esitetty. Mikäli varaajan rungolla 15 ei ole tarpeellista kapasiteettia on olemassa sähköpatteri 22, joka toimii vara/lisäyksikkönä.

öljysilmukka 20 on yhteydessä paisunta-astiaan 23. On myös mahdollista käyttää patteria 17 lämmittämään suoraan öljyä silmukassa 20.

Kuviossa 14 on kaaviollisesti esitetty kaksi valurautalohkoa 24, 25, joissa toisessa on urat 26, 27 vastaten silmukkaa 20, joka on asennettavissa runkoon 15 ja sähköpatteri 17, joka on sovitettu yhteenpantavaksi esim. metallilaatikkoon 28, joka on varustettu yhdistyskappaleella ja eristyksellä.

Kuviossa 14 on esitetty rakennelma 29 toisessa valurautapuolis-kossa 25. Rakennelmaan, joka on lämpöä hyvin johtavaa ainetta, on tehty urat 30. Ideana on se, että lämmitys/jäähdytysko-neen kollektorielin 14 on aseteltavissa vasten ja irti lämmön-siirtokosketukseen liikuttaen sitä kaksoisnuolen 31 suunnassa. Mikäli lämmönsiirto tapahtuu täysin kosketuslämmönsiirtona ura 26 on tietenkin tarpeeton ja siinä tapauksessa runko 15 voi olla yhtä kappaletta.

Vaikkakin erikoisia sovellutuksia onkin esitetty on selvää, että muunnokset ja vaihtoehdot ovat tietenkin mahdollisia 76205 15 oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Esim. keksinnön puitteisiin kuuluu käyttää nk. lämpöputkia tukemaan lämmönsiirtoa ja jakelua varaajan rungossa ja myös sen siirrossa varaajan runkoon. Tällaiset lämpöputket voidaan edullisesti kiinnittää levyihin varaajan rungossa.

Claims (8)

1. 76205 16 Patentti vaatimukset
2. 1. Lämmönvaraajan ja lämmönvaihtajan käsittävä järjestelmä, esimerkiksi lämmityskattila, jossa lämmönvaraaja käsittää rungon (18), joka on materiaalia, jolla on suuri lämpökapasiteetti ja korkea sulamispiste, esimerkiksi valurautaa, keraamista ainetta jne., ja joka on sovitettu kuumennettavaksi sähköenergialla (19) lämpötilaan, joka on tuntuvasti korkeampi kuin lämmönvaihtajan maksimilämpötila, sekä putkijohdon (22), joka sisältää suhteellisen alhaisen kiehumispisteen omaavaa väliainetta, esimerkiksi vettä, joka on nestemuodossa sekä 1ämmönvaihtoyhteydessä lämmönvaihtajaan ja lämmönvaraajan runkoon, jolloin putkijohtoon on sovitettu kierrätyspumppu (23), joka toimii nesteen kuljettamiseksi varaajan rungon ja lämmönvaihtajan välillä, tunnettu kierrätyspumpusta (23), joka on imupuolel taan yhteydessä paisunta-astiaan sekä aikaansaa ennakolta määrätyn maksimipaineen, ja lämpötilan tun-nusteluelimistä (24), jotka on sovitettu siten, että pumppu pysähtyy, kun ennakolta määrätty lämpötila saavutetaan lämmön-vaihtajassa, jolloin varaajan sisällä olevassa putkijohdossa (22) syntyy paisunta-astian vaikutuksesta kohtuullisen paineen omaava, kuiva höyrytila, ja jolloin putkijohdon höyryä sisältävä tilavuus on sellainen, että höyry painetaan ulos heti kun pumppu saa käynnistyssignaalin mainituilta lämpötilan tunnus-teluelimi 1tä, uuden lämmönsiirron aikaansaamiseksi varaajan rungon ja lämmönvaihtajan välillä.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu putkijohto (22) on avoin johto, joka on suorassa yhteydessä lämmönvaihtajaan.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu putkijohto on suljettu silmukka (22).
5. 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että pumpun ohjauslaite käsittää termostaatin (24) ja/tai tyristori1 aitteen (41), joka tunnustelee lämpötilaa lämmönvaihtajassa ja/tai lämmönvaihtajan otossa ja lähdössä. 17 76205
6. 5. Patenttivaatimuksen 2 tai 4 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että varaajan alin osa on sovitettu korkeammalle tasolle kuin lämmönvaihtojärjestelmän veden alin taso.
7. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kiertopumppu (23) on asetettu nestejär-jestelmän alimmalle tasolle.
8. 1. System omfattande en värmeackumulator och en värme- växlare, t.ex. en värmepanna, varvid värmeackumul atom omfat-tar en kropp (18), av ett material med hög värmekapacltet och hög smältpunkt, t.ex. gjutjärn, keramiskt material osv, och varvid kroppen är anordnad att uppvärmas med elenergi (19) tili en temperatur som betydligt överstiger värmeväxlarens maximala temperatur, samt en rörledning (22) som innehäller ett medium med relatlvt läg kokpunkt, t.ex. vatten, i vätske-form och i värmeväxlande förhällande tili värmeväxlaren och värmeackumulatoms kropp, varvid det i rörledningen anordnats en cirkulationspump (23) för transport av vätskan mellan värmeackumul atoms kropp och värmeväxlaren, kännetecknat av en cirkulationspump (23) vars sugsida stär 1 förbindelse med ett expansionskärl och att den ästadkommer ett pä förhand fast-ställt maxlmalt tryck, och av temperaturdetekterande organ (24), som anordnats sä att pumpen stannar dä en pä förhand bestämd temperatur 1 värmeväxlaren uppnäs, varvid det i rörledningen (22) inom värmeackumul atom uppstär pä grund av expansionskärl ets inverkan ett tillständ med torr Inga under moderat tryck, och varvid den rörvolym som innehäller Inga är sädan att Ingan genast presses ut dl pumpen fär en startsignal frln nämnda temperaturdetekterande organ, för förnyad värme-växling mellan värmeackumulatorkroppen och värmeväxlaren.