FI94985B - Lämmönvaraaja, menetelmä lämmönvaraajan käyttämiseksi sekä lämmönvaraajan käyttö - Google Patents

Description

94985 Lämmönvaraaja, menetelmä lämmönvaraajän käyttämiseksi sekä lämmönvaraajän käyttö. - Värmeackumulator, förfarande för användning av värmeackumulatorn samt användning av värme-ackumulatorn.

Keksinnön kohteena on lämmönvaraaja, jossa on alhaisen termisen johtavuuden, alle 20 W/mK, omaava absorptio- ja varaajakappale ja lämmönsiirtoainetta johtava johtojärjestelmä lämmön johtamiseksi kappaleeseen tai siitä pois. Lisäksi keksinnön kohteena on menetelmä lämmönvaraajän käyttämiseksi sekä lämmönvaraajän käyttö.

Lämmön sisäänjohto tai poisto tapahtuu toisin kuin alhaisen johtavuuden omaavassa kappaleessa syntyvä lämpövirtaus, enemmän tai vähemmän poikittain siihen nähden, minkä vuoksi keksinnön mukaista lämmönsiirtokerrosta jatkossa nimitetään myös lämpöaltaaksi .

Lämmönsisäänjohto- tai lämmönpoistokysymys tulee esiin ensisijaisesti otettaessa lämpöä ilmakehälähteistä (auringon säteily ja kokonaissäteily, sidottu lämpö, ilma-, sadevesi ja jätevesi-lämpö jne.) ja maalähteistä (maa-, pohja- ja lähdevesilämpö) - ajankohtainen kysymys uusiutuvien energioiden saamiseksi päivä- tai vuosisyklien yhteydessä.

Osittain patenttioikeudellisesti suojatut ideat ja menetelmät koskien tätä energiansaantitapaa ovat viime vuosina valtavasti lisääntyneet. Puhtaasti maalämmön saanti syvältä on teknisesti toteutettavissa ainoastaan porausreikien avulla, joista näennäisesti pistemäisesti poistetaan lämpöä syvimmästä kohdasta.

Mikäli halutaan sekä maalämpöä että ilmakehän lämpöä, on viimeksi mainittu mahdollisesti ainoastaan pinnan välittömässä läheisyydessä. Tällöin haitataan pakosta maanviljelykäyttöä.

2 94985

Lukuisten laitteiden avulla pyritään sen vuoksi käyttämällä hyväksi tarjoutuvia liikennöintipintoja tai erityisiä urheilukäyttöön tarkoitettuja pintoja saamaan ilmakehän ja maan energiaa, jolloin samanaikaisesti käytetään varaamis-kykyä enemmän tai vähemmän suuressa määrin päivälämmön varastoimiseksi ja sen poistamiseksi yöllä. Varaajan varaamiseksi tai pinnan pitämiseksi jäästä vapaana johdetaan lämpöä sellaisiin useimmiten täysin määrättyihin käyttötarkoituksiin suunniteltuihin järjestelmiin, jotka on suojattu lukuisilla patenteilla.

Mm. sellainen laite on tullut tunnetuksi, joka lämmittää ja/tai jäähdyttää auringonsäteilylle alttiina olevaa bitumi-noitua materiaalikerrosta, erityisesti kadun päälikerrosta, jossa laitteessa on lukuisasti pitkittäin lämmitettävään ja/tai jäähdytettävään materiaalikerrokseen nähden järjestettyjä lämmönvaihdinyksiköitä. Näissä yksiköissä on kaksi nesteenkiertojärjestelmää. Ensimmäinen järjestelmä on lämpöä siirtävässä suhteessa lämmitettävään ja/tai jäähdytettävään materiaalikerrokseen nähden ja toinen on lämpöä siirtävässä suhteessa lämmönvaraajaan.

Lämmönvaraaja muodostaa tällöin samanaikaisesti kadun pohjarakenteen ja se voi muodostua kokonaan tai osittain katua rakennettaessa ylösnostetusta maasta.

*

Nesteenkiertojärjestelmissä kiertää lämmönsiirtoaine lämmön kuljettamiseksi materiaalikerroksesta lämmönvaraajaan tai kääntäen riippuen siitä, onko materiaalikerros esimerkiksi kesällä jäähdytettävä tai talvella lämmitettävä.

Molemmat nesteenkiertojärjestelmät ovat pystytasossa.

: (DE-OS 34 07 927).

Toinen työ, joka käsittelee massiiviabsorboijaa uudenaikaisena lämmitysjärjestelmänä betonisissa valmisosarakenteissa, on perusteellisesti arvioitu julkaisussa SIA-Bulletin "Industrielles Baen", 4/82. Tällöin poistetaan absorboijien 3 94985 avulla, jotka ovat suuripintaisia lämmönvaihtimia, ympäristöstä lämmön muodossa olevaa energiaa. Tämä lämpöenergia saatetaan lämpöpumpun avulla alhaisemmasta lämpötilatasosta korkeampaan lämpötilatasoon siten, että saatava lämpöenergia on käyttökelpoista lämmitystarkoituksiin. Tässä työssä on myös esitetty lämpötilojen kulku pinnalla ja eri kerroksissa erityisessä, 30 cm paksussa teräsbetoniseinässä sekä lämpötilakäyrien vaihesiirto nesteellä täytetyssä absorptiopiirissä. Myös lämpöpumpun tehokerroin ulkolämpö-tilasta riippuen on esitetty lämmityslämpötilaparametrinä.

CH-patenttijulkaisussa 661 340 suositellaan suuripintaisen, lämmönvaraajakerroksen päällä olevan putkipiirin lisäksi metallisia kontaktilamelleja lämmön jakamiseen, joita nykyisin suurimmaksi osaksi käytetään lattialämmitysteknii-kassa.

Kaikille järjestelmille on yhteistä lämmön poistaminen lämmönvaihtoputkien avulla, joiden pinta tietyistä kohdista on suurennettu tavanomaisilla rivoilla tai lamelleilla tehon lisäämiseksi. Näennäisesti lineaarinen poisto, ts. ainoastaan vain pinnan peittävä, putkimainen poistojärjestelmä, aikaansaa alhaisen termisen johtavuuden omaavassa kappaleessa likimain lieriömäisiä isotermejä, joiden lämmön- 2 johtokyky yksiköissä w/m Δ K ei likimainkaan vastaa aidosti pintamaista poistoa likimain yhdensuuntaisilla isotermeillä.

Lisäksi CH-patenttijulkaisussa 661 340 ehdotetut lamellit muodostavat termisiä oikosulkuelementtejä, koska ne johtavat lämpöä putkenpäästä pois takaisin putken alkuun.

Oheisen keksinnön tehtävänä on näin ollen aikaansaada laitteisto, joka aikaansaa sisään- tai poisjohtavan lämpö-virran termisesti yhtenäisessä kappaleessa tai varaajassa, jolloin kappaleeseen muodostetut isotermit ovat keskenään likimain yhdensuuntaisia ja lämmönjohtuminen tapahtuu 94985 4 sopivimmin poikittain muodostettuun lämpövirtaan nähden varaa-jakappaleessa tai kappaleissa, jolla on heikko terminen johtavuus .

Keksinnön mukaisesti tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 mukaisen laitteiston avulla. Keksinnön mukaisen menetelmän ja käytön osalta viitataan vaatimuksiin 25-29.

Edellytyksenä lämmönjohtamiselle toisessa kuin alkuperäisessä suunnassa alhaisen lämmönjohtavuuden omaavassa kappaleessa on kappaleen suhteen 20 - 1000 kertaa suurempi ominaislämmönjohtavuus lämpöaltaana vaikuttavassa kerroksessa vähimmäispoikki-leikkauksen yhteydessä verrattuna lämpöä johtavaan kappaleen poikkileikkaukseen sopivan lämmönjohtotehon saamiseksi, joka teho on mitoitettava kappaleen ominaislämmönjohtavuuden λ W/mK ja hyvin johtavan lämpöallaskerroksen suhteeseen verrannollisesti .

Lämmönsiirto laitteistoon tai poissiirto sieltä tapahtuu joko nestemäisellä lämmönsiirtoaineella, joka sekundääripuolella johdetaan muutos- tai kulutuskohtaan, tai sähkösiirrolla Joule-lämpönä lämmön sisäänjohtoon tai Pelletierefektin avulla läm-rr.önpoistoon.

. Hyvin lämpöäjohtava, alhaisen johtavuuden omaavan kappaleen kanssa lämpöäjohtavasti liitetty kerros voi muodostua kuparista, alumiinista, hopeasta tai kullasta ja niiden seoksista ja se voidaan aikaansaada puolivalmisteista, kuten levyistä tai putkista valmistamalla, valamalla edellä mainitut metallit liitosvaluina tai rakentamalla sintrattu kappale, johon hyvin johtava kerros muodostetaan paikalla sintraamalla. Alhaisen lämmönjohtavuuden omaava kappale, jolla on rajallinen tai näennäisesti rajaton suuruus ja lämmönsiirtokapasiteetti välillä 20 - 200 W/m2 lämpöä johtavassa osassa, voidaan käyttää - ilmakehän ja maan lämmön talteenottamiseen ja varastointiin, 5 94985 - ympäröivän huoneilman lämpötilan säätöön, - termiseen prosessiohjaukseen ei-metallisissa paksuseinämäi-sissä säiliöissä kemiallisissa ja biokemiallisissa menetelmissä, - suunnattuun lämmittämiseen tai jäähdyttämiseen mekaanisten komponenttien sisällä välttämällä paikallisia ylilämpö-tiloja sekä - jäähdyttämällä tai lämmittämällä tapahtuvaan lämpötilan säilyttämiseen elektronisessa laitteessa.

Lämpövirtauksen tasomainen vaikutus lämpöaltaan lämmönjohto-kerroksen lävitse mahdollistaa maksimaalisten lämpötehojen siirtämisen mainitulla arvolla Δ K. Tässä keksintö poikkeaa perusteellisesti suoraan sisäänasennetusta lämmönvaihtimesta, jossa lämmönsiirtoneste virtaa ja jossa lämpövirran vaikutus tapahtuu parhaassa tapauksessa näennäisesti lineaarisesti lämmönvaihtoputkien avulla, useimmiten kuitenkin ainoastaan näennäisesti pistemäisesti kuulamaisten astioiden avulla.

Oheinen keksintö varmistaa maksimaalisen lämpövirran yksi-2 köissä W/m K halutussa rajallisessa tai näennäisesti rajattomassa termisessä kappaleessa muotoilemalla optimaalisesti sisäänsyötön tai poiston yhteydessä syntyvät lämpö-virrat. Kehityksen kuluessa esiintulevina käyttötapoina ilman ja maan energian samoinkuin suurlaitoksissa kemiallis-ten/biologisten menetelmien yhteydessä ja konerakennuksessa on lämmönsiirto lämmönsiirtonesteen avulla etualalla, jolloin myös erikoistapauksessa höyrystymislämpöä voidaan suoraan käyttää. Hienomekaanisissa tai elektronisissa laitoksissa tulee kysymykseen sähköinen lämmönvarastointi Joule-lämpönä tai poisto Pelletier-elementin avulla.

Jos lämmönsiirtoaineen syöttöä ja poistoa varten järjestetyt ja altaana vaikuttavana lämmönjohtopintana johtavasti yhdistetty lämmönvaihdinputkirekisteri on ohjattu yhdensuuntaisesti, jäähdyttää tai lämmittää lämmönsiirtoaine 6 94985 termisen kappaleen lävitse kulkiessaan paluuseen saakka siten, että termisessä kappaleessa muodostuu koko leveydelle tasaiset lämpötilapudotukset vastaten suuntaa syötön ja paluun välillä. Hyvin johtavan syöttö- tai poistokerroksen tulee tässä tapauksessa olla mahdollisimman täydellisesti pinnan kattava. Jos lämmönvaihdinputket sitä vastoin on sovitettu lämpöallaspinnalle hiusneulamaisesti syöttö ja poisto samalla puolella tai meanderimaisesti syöttö ja poisto syöttöpisteestä sovitettuna, syntyy lämmönsiirto-aineen lämpötilamuutoksista läpimenon aikana lämpökenttä, joka lämpötilan osalta poikkeaa vieressä olevien välijohti-mien kentästä siten, että lämpöaltaana vaikuttavana korkeamman johtavuuden omaava kerros reunassa seuraavaan lämpö-kenttään nähden on sopivalla tavalla katkaistava. Muuten syntyy lämpösilta ja siten terminen oikosulku, joka ratkaisevasti pienentää järjestelmän poistotehoa.

Jos termistä kappaletta käytetään kaksijakoisesti varaajan varaamiseen tai purkamiseen tai vaihtoehtoisesti pintalämmön tarjoamiseen tai sen poistamiseen (atmosfäärinen kollektori), on löydettävä kompromissi hyvin lämpöäjohtavan lämpöallas-kerroksen geometrisessa sijainnissa kollektorin optimin ja varaajan optimin välillä. Paikallisista olosuhteista riippuen voidaan järjestää myös useita lämpöaltaita kulloistenkin tehtävien mukaisesti optimaaliseen paikkaan.

Lämpöallas yhdistää lämpövirran termisessä varaajakappa-leessa lämmönvaihtimen kanssa. Jotta koko siihen johdettu lämpömäärä olisi johdettavissa siitä pois, on lämpökapasiteetin = Qw . vastattava vähintään kaapattavaa lämpö- virtaa Qth A kappaleessa, ellei haluta ottaa ! mukana korkeampia lämpötilapoikkeamia ja siten heikentynyttä poistojärjestelmän hyötysuhdetta. Näin määrätyn kerrospoik-kileikkauksen olisi oltava ainoastaan lämmönvaihtimen liitoskohdassa ja se voisi muuttua poikittain siitä poispäin välitilan keskelle seuraavan lämmönvaihdinputken välissä nollaksi, jolloin kuitenkin tällainen lämpöaltaan 7 94985 sovellutusmuoto on teknisesti hankala ja yleensä kustannuksiltaan kallis.

Käyttöä lämpöaltaalla on ennen kaikkea ilmasta/maasta varaa-jakollektoreiden avulla otettavan energian yhteydessä. Optimaalinen kollektorin puoleinen poistomäärä saadaan paikallisten ilmasto-olosuhteiden mukaan. Se on välillä 30 - 150 W/m2 ja se vaihtelee säästä riippuen erittäin laajoissa rajoissa. Merkittävää on sen vuoksi yleensä kaksijakoisen käytön yhteydessä alapohjavaraajän luovutuskyky. Se saadaan jatkuvassa käytössä erittäin tiiviin kallion maksimaalisen johtavuuden λ 4 W/mK ja kuivan maaperän johtavuuden λ 0,3 W/mK välistä ja ainoastaan pienten heilahdusten yhteydessä. Poistettaessa liikaa lämpöä alapohjasta, ts. kun Δ K lämmön-siirtonesteen ja alapohjan välillä on liian suuri, muodostuu lisääntyneen pinnallisen lämmönpoiston vuoksi jäätymisvaara, joka voidaan estää vähentämällä lämmönpoistoa pintayksikköä kohden tai lisäämällä päällystä (lämpöallas syvemmälle, mahdollisesti useita lämpöaltaita vuodenaikaan nähden sovitetulla poistolla). Talvivuosipuoliskon aikana käyttämättä olevien pintojen yhteydessä, esimerkiksi vapaiden alueiden jne. yhteydessä, voidaan lämmönpoisto pinnalta ja siten jäätyminen estää eristyspeitteen avulla tai erikoistapauksessa pintoja voidaan käyttää jääpintoina.

Eräs tärkeä keksinnön mukaisen laitteen käyttö on siinä, että sitä käytetään aivan yleisesti lämmön muodossa olevan energian varastointiin ja takaisinsaantiin, jolloin läm-pöylimäärän yhteydessä terminen varaajalohko voidaan erittäin tehokkaasti lämmittää ja lämmöntarpeen yhteydessä lämpö voidaan jälleen ottaa pois. Toisaalta voidaan käyttää pienempiä lämpötilaeroja varastointiin ja takaisinsaantiin ja lisäksi sidotun lämmön hyödyntävien erityisten varaajakappa-leiden liittämisen avulla edelleen kohoavat varausmäärät ovat huomattavia, koska niitä voidaan erittäin tehokkaasti 8 94985 hyödyntää.

Liikkuvien termisten varaajakappaleiden tapauksessa, esimerkiksi rautatievaunuihin järjestettynä, on myös lämmön paikallinen siirtäminen mahdollista.

Aivan yleisesti kuitenkin keksinnön mukaisella laitteella, ts. lämpöaltaalla, tulee mahdolliseksi lämmön sisäänjohtaminen tai poisjohtaminen huonosti lämpöä johtavista aineista, mikä tavanomaisissa menetelmissä ja laitteissa oli mahdollista ainoastaan joko epätaloudellisessa muodossa tai vain erittäin edullisissa olosuhteissa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkkien avulla lähemmin ja viittaamalla oheisiin piirustuksiin.

Kuvio 1 esittää lämpöaltaan kaaviollista rakennetta vaihto-ehtoineen a) lämmönsiirto lämmönvaihtimen kautta lämmönsiirto-nesteeseen, b) sähköinen lämmönsiirto.

Kuvio 2 esittää massiiviabsorptiolämmönvaihtimen pysty-leikkausta, jolloin kuviossa 2a on välittömästi kallion päällä oleva päivä- tai vuosivaraaja ja kuviossa 2b keinotekoisen päivävaraajan päällä maa- tai sedimenttialustalla vuosivaraaja.

Kuvio 3 esittää putkilaitteiden päälikuvantoja, jolloin kuviossa 3a on rinnakkain ohjatut johdot, joissa on sama virtaussuunta, kuviossa 3b on hiusneulaputket ja kuviossa 3c meanderiputket. 1 · 9 94985

Kuviot 4a-d esittävät lämmönpoisto- ja lämmönvaihtokerroksen sovellutusmuotojen pystyleikkauksia.

Kuvio 5 esittää ulkolämpötilan lämpötilakäyrän vaihesiirtoa absorptiopiirissä.

Kuvio 6 esittää lämpötilakäyrän vaihesiirtoa massiiviabsorp-tiovaraajan syvyyden funktiona.

Kuvio 7 esittää kaaviollisesti lämmönpoistolaitteiston käyttötilanteita a-e.

Kuvio 8 esittää ilman energiatarjonnan vuosisykliä.

Kuvio 9 esittää lämpötilakäyriä maanpinnan alapuolisen syvyyden funktiona eri vuodenaikoina.

Kuviossa la on kaaviollisesti esitetty keksinnön mukainen laitteisto, joka oleellisesti käsittää hyvin lämpöäjohtavan lämmönpoisto- ja -syöttökerroksen 20, joka on järjestetty alhaisen termisen lämmönjohtavuuden 5 omaavaan kappaleeseen sen kanssa termisesti yhdistetysti. Kerros 20 on kytketty termisesti esimerkiksi putkijohdon 6a kanssa, jossa johdossa virtaa lämmönsiirtoaine lämpöpumpusta/lämpöpumppuun 3a (ei esitetty) ja joka lisäksi on liitetty lämmönmuodostajän ·1 4a tai lämmönkuluttajan 4a kanssa.

Analogisesti kuvio Ib esittää kerrosta 20, johon reunaosan 6b päihin on järjestetty sähköjännite, esimerkiksi virtalähteen 4b avulla.

I Sähköjännitteen pitkin kerroksen 20 reunaosaa muodostama lämpö johdetaan tämän kerroksen avulla yhtenäiseen kappaleeseen. Analogisesti lämpö voidaan liittämällä Pelletier-elementti (ei esitetty) johtaa pois sähkövirran avulla alhaisen johtavuuden omaavasta kappaleesta.

I · I

10 94985

Kuvio 2 esittää massiiviabsorptiovaraajän periaatteellista rakennetta pystyleikkauksena, kuviossa a kallion päälle rakennettuna kalliovaraajana 15 (λ = 1,75 - 4,65 W/mK) ja kuviossa b maaperän tai sedimentin 16 (Λ < 0,8 W/mK) päälle rakennettuna.

Esiinkaivettu kallio varustetaan tiiviistä sementistä (λ > 1,16 - 1,4 W/mK) olevalla tasoituskerroksella 17 sopivan putkenlaskupinnan 20 muodostamiseksi. Maaperä tai sedimentti lujitetaan sullomalla kiviä ja päällystämällä laihalla betonilla 18 (λ '—'0,8 W/mK) ja muodostetaan mahdollisesti toinen putkenlaskupinta 20. Päivävaraaja 19, jonka lämmön-johtavuus λ = 1,16 - 1,4 W/mK on hyvin tiivistetystä betonista valmistettu lujitettu massiivibetonilaatta, jonka paksuus vastaa päivävaraajatarvetta, vähintään kuitenkin 15 cm.

Lämmönpoisto- ja -syöttökerros, jolla on vähintään 100-kertainen lämmönjohtavuus massiiviabsorptiovaraajakappalee-seen verrattuna, muodostuu lämmönsiirtonestejohdoista 6 ja niihin lämpöäjohtavasti liitetystä, lämmönpoistotason mahdollisesti täysin peittävästä lämmönjohtokerroksesta 22, jotka molemmat sopivimmin ovat kuparista, jolla on lämmönjohtokyky λ · 400 W/mK.

·. Tällä tavoin syntyy rakenne, josta voidaan käyttää nimitystä lämpöallas. Ulkoa tuleva lämpö joutuu varaajan 19 materiaalin lävitse lämpöä johtavaan ainekerrokseen, jonka λ 200 -400 W/mK. Esimerkiksi toisissaan riippuvien levyjen 22 varassa oleva kerros on erittäin ohut, esim. 0,1-1 mm.

Se mahdollistaa tulevien lämpömäärien poisjohtamisen mihin .* tahansa suuntaan pienissä poikkileikkauksissa, jotka ovat verrannollisia varaajan lämmönjohtavuuden λ ja metallin, sopivimmin Cu, lämmönjohtavuuden λ suhteeseen. Tämä lämpö siirretään lämpöä vastaanottavaan veteen pakokonvektion avulla. Tällä tavoin saadaan elegantti mahdollisuus johtaa lämpöä haluttuun suuntaan.

• · * ·« - tu.t eitti Mia 11 94985 Lämmönjohtokerros on liitettävä alla olevaan samoinkuin päällä olevaan betoniin huokosettomasti ja lämpöä johtavasti. Lämmön poisto ja siirto siirtoaineesta voi tapahtua yhdessä tasossa vaihtoehtoisesti ilman tai maan lämpöä varten kuvion 2a mukaisesti tai kahdessa tasossa kuvion 2b mukaisesti, jossa on eri järjestelmä absorboitua ja varastoitua lämpöä varten.

Pinnalta absorboiva päälikerros 21, jonka johtavuus λ = 1,2 W/mK, on muotoiltava yhdessä sepeliperustuksena toimivien, alla olevien kerrosten kanssa vastaamaan primäärikäytön, esimerkiksi liikennöintialustan jne., vaatimuksia. Sen paksuus on mitoitettava siinä määrin riittäväksi, että pintalämpötilaerot, ts. lämpötilaerot pinnalla, putkien tai lämpöaltaan päällä ovat huomaamattomia (esim. < 2 K).

Itse absorptiopinta voidaan tehdä paremmin auringonsäteilyä absorboivaksi mustaamalla, maalaamalla, järjestämällä tummia lisäaineita, sekä myös mahdollisesti bitumista tai tummista luonnonkivistä muodostetulla peitteellä 24.

Massiivivaraajakappale on eristettävä mitattuun syvyyteen sivuilla olevalla kevytsorasta tai muusta säänkestävästä eristysmateriaalista olevalla lämmöneristyksellä 23 (λ < 0,6 W/mK) ulospäin tapahtuvaa lämpöhäviötä vastaan . tai lämmön poistumisen estämiseksi vieressä oleviin rakenteisiin, jotta lämpövirta kulkisi oleellisesti ainoastaan kohtisuorasti absorptiopintaan nähden.

Jos varaajasta liian alhaisen ulkolämpötilan vuoksi poistuu lämpöä absorptiopinnan kautta, voidaan tämä epäsuotava lämpövirta estää rullattavan eristyskannen 25 (Λ < 0,1 W/mk) avulla, mahdollisesti automaattisesti lämpötila- tai säteily-intensiteettiohjatusti.

Kuviot 3a, b ja c esittävät päälikuvantona kolmea erilaista näennäisesti kaksidimensionaalisen poistokerroksen sovellu- • « 12 94985 tusmuotoa massiiviabsorptio varaajan 5 muodostavassa lämmön-vaihtimessa. Putkimitoitus sovitetaan ajallisen läpivirtaus-määrätarpeen mukaisesti, jolloin poikkileikkaukset on mitoitettava riittäviksi, jotta vältettäisiin liian suuret pumppu-energiahäviöt ja virtausnopeudet < 1 m/s.

Jotta varmistettaisiin kondensaatti- ja sadeveden poistuminen päälikerroksen 21 tai sen mahdollisen peitteen 24 päältä sidotun lämmön ja konvektiolämmön optimaalisen hyödyntämisen varmistamiseksi, on pinnan oltava mahdollisimman vettähylkivä ja riittävästi kallistettu.

Kuvio 3 esittää lämmönvaihdinta, jossa tapahtuu rinnakkainen samansuuntainen virtaus, ts. syöttö 26 yhdeltä puolelta ja paluu 27 vastakkaiselta puolelta. Tichelmann'in mukaisella syöttö- ja paluuohjauksella tai suuren poikkileikkauksen omaavilla molemminpuolisilla liitoskappaleilla paineen tasaamiseksi on varmistettava tasainen rekisterin läpivirtaus. Poistotasossa syntyy tasainen lämpötilan kohoaminen kohti poistosivua. Lämmönpoistolevyt 22 voidaan täten järjestää pinnan täysin peittäviksi.

Kuviossa 3b esitetyissä, samat läpivirtauspituudet omaavissa ja siten ilman erityistoimenpiteitä samat läpivirtausmäärät varmistavissa hiusneularekistereissä sitä vastoin syntyy sisäänmenevissä ja palaavissa hiusneulahaaroissa erilaisten lämpötilojen muodostamia kenttiä. Lämmönjohtokerroksen 22 on sen vuoksi oltava putkien välissä keskellä 5-10 mm erotettuna 28. Levykenttäleveyden kaksinkertaistaminen hiusneulaparien vuorottaisella eripuolisella liittämisellä on mahdollista.

Meanderin muotoinen sovitus kuvion 3c mukaisesti helpottaa monimutkaisten pintojen peittämistä. Eri suuruisten lämpötilojen kentät tulevat kuitenkin paljon monimutkaisemmiksi, levyjen väistämättömät erotusosat 28 yksittäisten lämpötila-kenttien keskinäisen vaikutuksen välttämiseksi vaikeammiksi.

13 94 985 Näennäisesti kolmidimensionaalisessa lämmönpoistossa tilavuudeltaan käytännöllisesti rajoittamattomasta kalliovaraajasta 15 nämä lämpötilakentät ovat ilman lämmönpoiston suhteen merkitykseltään toissijaisia.

Kuvioissa 4a - d on esitetty leikkauksena neljä lämmönvaihtimen sovellutusmuunnosta. Hinnaltaan edullisimpia ja sovelta-miskelpoisimpia ovat yleensä kaupallisesti saatavissa olevista kupariputkista ja -levyistä valmistetut kuvioiden 4a ja b mukaiset muunnokset. Putkien välitila tai lämpöä vastaanottavien ja lämmönvaihtoputkiin 6a johtavien levyjen 22 vaikutusleveys määrää lämmön siirtämisen vaadittavan levyn 22 paksuuden, nimittäin vaikutusleveys (päälilevyn 21 johtavuus λ = 1,16 per levyn 22-johtavuus λ = 400), ts.

äärimmäisille putkivälitiloille 1000 mm tai 200 mm tai putkiakselipuolietäisyyksille 500 mm 100 mm poistuvien putkivaikutusalue 40 mm 30 mm = levyvaikutusalue 460 mm 70 mm tulee levypituudeksi noin >1,2 mm >0,2 mm Lämpöäjohtava liitos putkiksi 6 muodostettujen nestejohtojen kanssa voidaan varmistaa ympäröimällä ne hyvin ’’läpimenevien" paksuudeltaan 0,15 - 0,4 mm olevien lämmönjohtokerrosten 22 muodossa olevien pitkittäis- tai poikittaisvaotettujen : levyratojen avulla. Sileitä levyjä voidaan myös hitsaamalla tai juottamalla liittää etupäässä esivalmisteina putkien 6a kanssa. Putkivälitila ja levypaksuus on optimoitava erilaisiin käyttötapauksiin vastaten paikallisia materiaali-ja valmistuskustannuksia, jolloin pienet putkivälitilat sopivat ennen kaikkea rinnakkaisille, yksisuuntaisille putkirekistereille.

Kuvio 4c esittää sisältä pykälillä tai välikkeillä jäykistettyä, halutun virtauskuvion antavia tasaisia suorakulmio-koteloita 29, joiden lujuus on varmistettu vasta betonin sitoutumisen jälkeen.

- 94985 14

Kuviossa 4d on esitetty kaksikerroksiset, hitsatut levyt, ns. rullaliitoselementit, joissa nauhamaisesti keskenään ei-hitsatut kohdat laajennetaan putkimaisesti riittäviksi läpivirtauspoikkileikkauksiksi 30. Näissä länunönvaihtimissa johtoputket 6a ja levyt 22 on yhdistetty. Ne soveltuvat etupäässä yksisuuntaisesti läpivirtaaviin kuvion 3a mukaisiin rinnakkaisrekistereihin.

Absorptiopinnalle virtaava lämpö on riippuvainen auringon säteilystä ja kokonaissäteilyn ja sidotun lämmön sekä pinta-lämpötilan konvektiolämmön suhteesta. Määrällisesti se määräytyy suuressa määrin paikallisesta ilmastosta ja kollek-torin alijäähdytystehosta.

Vaikkakin päivähuippu- sekä päivä- ja viikkokeskiarvot tunnetaan auringonsäteilyn ja kokonaissäteilyn osalta vuoden eri aikoina suuressa määrässä maantieteellisiä paikkakuntia, kuten esimerkiksi SMA-julkaisussa "Klimadaten fiir die Energietechnik Juli 1981 bis Juni 1985" on esitetty, mahdollistavat nämä kuitenkin ainoastaan laitteiston mielekkään poistotehon ennakoinnin. Näin voitaisiin ilmastollisesti suotuisassa paikassa (maissin kypsyminen tähkäpääksi varmistettu) mitata poistotehoksi mainittujen tietojen -2 perusteella 100 Wm . Ajallisesti nopeasti ja suuruudeltaan laajoissa rajoissa vaihteleva, paikkakunnasta oleellisesti *: riippuva sidotun lämmön määrä kasteolosuhteissa konvektiivisesti siirtyneestä sadevesi- ja ilmalämmöstä tekee mahdottomaksi koko atmosfäärisen energiatarjonnan arvioinnin.

Ulkolämpötarjonnan päiväsykli siirtyy ajallisesti kuvion 5 mukaisen absorptiopiirin ominaisen hitauden vuoksi ja huomattavasti suuremmassa määrin kuvion 6 mukaisen massii-vivaraajan nopeuden vuoksi. Optimaalinen poistomaksimin siirto 10 - 12 tuntia kohti ulkoilmaminimiä on rajoitetulla lämmönpoistolla kalliovaraajassa 15 sinänsä mahdollista ja keinotekoisessa päivävaraajassa 19 se on varmistettava 15 94985 riittävällä varaajakapasiteetilla. Laitteiston kaksijakoisuus on esitetty kuvioiden 7a - e mukaisissa viidessä käyttö-tapauksessa. Kuvion 7a mukaisesti ei poisteta lainkaan lämpöä. Laitteisto 1 on poissa käytöstä. Kaikki absorboitu ilman energia virtaa kuvion 2a mukaiseen kalliovaraajaan 15 tai päivävaraajaan 19 ja vähäisemmässä määrin maaperään tai sedimenttiin 16 (kuvio 2b). Jos poistolaitteisto on käytössä, voi joko kuvion 7b mukaisesti ainoastaan osa absorboidusta energiasta tai kuvion 7c mukaisesti koko energia tulla poisotetuksi, jolloin tapauksessa b) ylimäärä joutuu varaajaan.

Täysi poisto epätyydyttävän absorption yhteydessä ja osittaisen varaajan tyhjennyksen yhteydessä on esitetty kuviossa 7d.

Jos kuvion 8 mukaisessa vuosisyklissä ilman energiatarjonta on tullut mitättömän pieneksi, voidaan tällöin ainoastaan hyödyntää vielä maalämpöä kuvion 7e mukaisesti. Lämpöhäviö absorptiopinnan lävitse on estettävä eristyskannalla 25.

Mikäli toinen poistopinta on olemassa päivävaraajan alapuolella kuvion 2b mukaisesti otetaan lämpö sieltä.

Kalliovaraajasta 15 tai sedimentistä 16 pintayksikköä kohti poistettavissa oleva maalämpö lämmönjohtavuuden ja lämpö-sisällön perusteella edellyttää varaajamassan homogeenisuutta ja isotropiaa. Näin on ainoastaan erikoistapauksissa; yleensä : kallio on poimuttunut, anisotrooppinen, mahdollisesti vesisuo- nien halkoma ja tiheydeltään erilainen, maaperä ja sedimentti vesipitoisia ja ilman kalliita maaperäkokeita lämpöfysikaalisten ominaisuuksien suhteen tuskin arvioitavissa. Käytännössä voidaan kuitenkin ainoastaan jo joka tapauksessa ilman energian poistoon olemassa olevaa lämmönvaihdinta käyttää maksimaa- * lisesti hyväksi. Mallitapauksessa valittu poistoteho 100 _2

Wm riittänee myös kovassa kalliossa, jolla on korkea lämmönjohtavuus ja suuri lämpösisältö.

Massiiviabsorptio-lämmönvaihtimia 5 voidaan käyttää kanava- 16 94985 pohjaelementteinä tai kantajina kansielementteinä lämmön poistamiseksi myös virtaavista vesistä, sopivimmin lämpimistä jätevesistä. Kokonaisten korkeasti kuormitettavien, esimerkiksi esijännitettyjen betonielementtien tehdasmainen valmistus mahdollistaa erityisten lämmönvaihdin-poistokerrosten rakentamisen johtojärjestelmineen 6a pienemmiksi, jolloin riittävä muotolujuus saadaan vasta ympäröivän betonin kovettumisen jälkeen. Valmiissa elementeissä lämmönvaihdin sekä syöttöjä paluuliitosjakokotelot on erityisen hyvin suojattu ja lämpöä johtava liitos betonin kanssa varmistettu.

Siellä missä on riittäviä vapaita pintoja ilman viljelyllistä tehokäyttöä käytettävissä, voi rajoitetun tehon (30 - 80 2 W/m ) omaavan poistokerroksen rakentaminen vähäisen lämmön-johtavuuden (λ = 0,3 - 0,7) omaavaan maaperään olla taloudellista .

Syvyyteen 20 - 50 cm levitetty poistopinta voidaan päällystää lämpöaltaaksi, esimerkiksi rakentamiseen käytettävillä vakiokuparilevyillä (2 x 1 m, paksuus 0,55 mm), jotka keskeltä pitkittäissuunnassa on vaotettu putkirekisteriin tarttumista varten. Poistokerros peitetään tämän jälkeen kaivetulla maa-aineksella, levitetään humuskerros ja suoritetaan istutukset .

Näistä yhteyksistä saadaan kuvatun lämmityslaitoksen aikaan-·’ saamiseksi, mitä tulee poisto-osaan, seuraavat kvalita tiiviset havainnot: 1. Lämpötila-aallot ja siten lämpötilaheilahtelut syvyydessä x etäisyytenä vapaasta absorptiopinnasta mitattuna on esitetty kuvion 9 mukaisilla käyrillä.

2. Vapaan absorptiopinnan vastaanottaman energian päivittäisen jaksottaisuuden (paiväsyklin) hyväksikäyttämiseksi on nestejohtojärjestelmä, kuten esimerkiksi kuvioissa 5 ja 6 on esitetty, järjestettävä muutamien desimetrien • · 17 94985 syvyyteen. Tämän määrittämiseksi on haluttu vaihesiirto (kuvio 5) otettava huomioon, mikä riippuu sekä heräte-lämpötilaheilahtelun taajuudesta että myös absorptio-varaa jamateriaalin lämmönjohtoluvusta. Jos η on heilahtelu-luku, t aika, x syvyys ja a lämmönjohtoluku, saadaan vaihesiirto kaavasta / x. V Γ)' V cos (n*t - -— · x) a· V 2

Vaihesiirto kasvaa syvyyden x kasvaessa, heilahteluluvun n kasvaessa ja absorptiovaraajamateriaalin lämmönjohtolu-vun λ pienetessä.

Tarvittava kulloinkin poistettava lämpömäärä on tällöin valitulla asennussyvyydellä x erityisesti kysymys siitä, mikä on vapaan absorptiopinnan ja nestejohtojärjestel-män mitoitus sekä mikä on rakennetapa ja -laatu.

Toinen reunaehto on tällöin otettava huomioon valittaessa rakennussyvyyttä x, kun lämpötilarajat annetaan tässä syvyydessä x. Päivittäisten lämpötila-aaltojen käyrät -analogisesti kuvion 9 osittaisten käyrien kanssa - antavat tämän jälkeen rakennusalueen, jossa nämä raja-arvot :* ovat odotettavissa. Lämpötilan °C oordinaatta-akselilla on annettu päivämäärille 31.1., 30.4, 31.7 ja 31.10. etäisyydestä maanpinnasta riippuvat lämpötilakäyrät.

3. Vapaan absorptiopinnan vastaanottaman energian vuosi-syklin optimaaliselle hyväksikäytölle pätevät rakennus- « syvyyden x valinnan osalta analogiset tarkastelut, kuten ne on kohdassa 2 esitetty.

On selvää, että tällöin kysymys energian varastointiky-vystä on huomattavasti suurempi merkitykseltään.

18 94985

Rakennussyvyyttä x valittaessa on kuitenkin tässä otettava päinvastoin kuin kohdassa 2 huomioon rakenteelliset kustannukset ja mahdollisesti kasvava maa-ala.

4. Näistä tarkasteluista saadaan, että puhtaasti tekniseltä kannalta olisi tavoiteltavaa järjestää ainakin yhden jaksottaisuuksien luvun suhteen energian vastaanotto vapaasta ilmasta vastaavalla määrällä nestejohtojärjes-telmiä eri syvyyksiin. Tämä luku olisi kaksi, yksi päivä- ja yksi vuosisykliä varten. Se, onko tulevaisuudessa mielekästä korvata nämä molemmat syklit muilla sykleillä, jääköön nähtäväksi.

Koko ongelmaan oleellisesti vaikuttavat tekijät, jotka johtavat valittuun ratkaisuun, eivät ole teknisiä vakio-tekijöitä vaan puhtaasti taloudellisia, kuten materiaali-kustannukset, palkat, rakennusmääräykset, ympäristökysymykset jne. Koska nämä jatkuvasti muuttuvat, antaa optimointi myös eri ratkaisuja.

• ·

Claims (29)

1. Lämmönvaraaja, jossa on alhaisen termisen johtavuuden, alle 20 W/mK, omaava absorptio- ja varaajakappale (5) ja lämmön-siirtoainetta johtava johtojärjestelmä lämmön johtamiseksi kappaleeseen tai siitä pois, tunnettu siitä, että absorptio- ja varaajakappaleessa (5) on vähintään yksi siinä pintamaisesti ulottuva kerros (20), jolla on suurempi lämmön-johtavuuskerroin kuin kappaleella ja joka materiaali on yhdistetty lämpöäjohtavasti johtojärjestelmän ja kappaleen kanssa, ja että johtojärjestelmässä, jossa on keskenään vierekkäiset, lämmönsiirtoainetta kulloinkin vastakkaisiin suuntiin johtavat johto-osat, osien välissä oleva kerros on katkaistu niitä pitkin.

2. Värmeackumulator enligt patentkravet 1, kännetec-k n a d därav, att skiktets (20) värmeledningsförmäga är minst 50-faldig jämfört med absorptions- och ackumulatorkroppen (5) med lag värmeledningsförmäga. * 3. Värmeackumulator enligt patentkravet 1 eller 2, känne- t e c k n a d därav, att ätminstone ett värmeöverföringsskikt har förenats termiskt med en värmeöverföringsvätska ledande fast/flytande-värmeväxlare, varvid värmeväxlaren termiskt har förenats inne i enskilda värmeöverföringsskikt i en kropp med . lag ledningsförmäga eller utanför den med värmeöverföringsskikt för att inleda eller utleda värme.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönvaraaja, tunnet-t u siitä, että kerroksen (20) lämmönjohtavuus on vähintään 50-kertainen verrattuna alhaisen termisen lämmönjohtavuuden omaavaan absorptio- ja varaajakappaleeseen (5).

3. Värmeackumulator enligt patentkraven 1 -8, känne-t e c k n a d därav, att ätminstone ett värmeledande skikt anordnats ätminstone ungefär parallellt med ytan tili en värmemottagande eller överlätande, en termisk gränsyta bildande kropp med läg värmeledningsförmäga.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että vähintään yksi lämmönsiirtokerros on liitetty lämpöäjohtavasti lämmönsiirtonestettä johtavan kiinto/neste-lämmönvaihtimen kanssa, jolloin lämmönvaihdin on termisesti liitetty yksittäisten lämmönsiirtokerrosten sisällä . alhaisen johtokyvyn omaavassa kappaleessa tai sen ulkopuolella lämmönsiirtokerrosten kanssa lämmön sisäänjohtamiseksi tai poisj ohtamiseksi.

4. Värmeackumulator enligt patentkravet 1 eller 2, känne-t e c k n a d därav, att ätminstone ett värmeöverföringsskikt har termiskt förenats med ett Pelletier-element eller ett Joule-motständselement (6b) och värmeöverföringen sker ätmin-stone delvis i form av elektrisk energi.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että ainakin yksi lämmönsiirtokerros on yhdistetty lämpöäsiirtävästi Pelletier-elementin tai Joule-vastuselementin (6b) kanssa ja että lämmönsiirto tapahtuu ainakin osittain sähköisen energian muodossa. 94985 20

5. Värmeackumulator enligt patentkraven 1 -4, känne- t e c k n a d därav, att ett tvärsnitt QWL för ätminstone ett skikt med en högre ledningsförmäga λ WL motsvarar formeln 27 94985 QwL = ÖFst ' λ Fs^· λ WL varvid QFst är tvärsnittet hos den aktiva värmeströmmen i ett fast ämne med lägre specifik ledningsförmäga Fst.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että ainakin yhden, korkeamman johtavuuden λ omaavan kerroksen poikkileikkaus Q^l vastaa kaavaa Qwl = QFst · VFst X WL jolloin Q pst on vaikuttavan lämpövirran poikkileikkaus alhaisemman ominaisjohtavuuden pst omaavassa kiinteässä aineessa.

6. Värmeackumulator enligt patentkraven 1 -5, känne- t e c k n a d därav, att ätminstone ett skikt, vilket värmele-dande förenats med den omgivande, absorptions- och ackumulator-kroppen med läg värmeöverföringsförmäga, framställts av ett väl ledande ämne, säsom koppar, aluminium, silver, guld och/eller blandning av dessa metaller.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että ainakin yksi kerros, joka lämpöä-johtavasti on yhdistetty ympäröivän, alhaisen termisen lämmön-johtavuuden omaavan absorptio- ja varaajakappaleen kanssa, on valmistettu hyvin johtavasta aineesta, kuten kuparista, alumiinista, hopeasta, kullasta ja/tai näiden metallien seoksesta.

7. Värmeackumulator enligt patentkraven 1 -5, känne- t e c k n a d därav, att ett skikt med högre ledningsförmäga bildats med hjälp av ingjutna metaller med hög värmelednigns-förmäga, säsom koppar, aluminium, silver, guld och legeringar av dessa. 8. värmeackumulator enligt patentkraven 1 -5, känne- < t e c k n a d därav, att ett skikt med högre värmeledningsför-mäga har bildats genom att anordna ett skikt av koppar, aluminium, silver eller guld i form av metall eller blandningspulver och genom att anordna en efterbehandling, säsom en sintring.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että korkeamman johtavuuden omaava kerros on muodostettu sisäänvalettujen, korkean lämmönjohtavuu-den omaavien metallien, kuten kupari, alumiini, hopea, kulta ja niiden seokset, avulla.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että korkeamman johtavuuden omaava ker- : ros on muodostettu järjestämällä kerroksen muodostavasti kupa ria, alumiinia, hopeaa tai kultaa metallin tai seosjauheen muodossa ja järjestämällä jälkikäsittely, kuten esimerkiksi sintraus.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että vähintään yksi lämpöäjohtava kerros on järjestetty ainakin likimain yhdensuuntaisesti lämpöä vastaanottavan tai luovuttavan, termisen rajapinnan 21 94985 muodostavan alhaisen lämmönjohtavuuden omaavan kappaleen pinnan kanssa.

10. Värmeackumulator enligt patentkraven 1 -9, känne-c e c k n a d av en pä botten belägen, luftens och jordens värme mottagande absorptions- och ackumulatorkropp, som upp-visar ett genom kroppen utfört ledningssystem för att leda värmeöverföringsmediet, varvid värmeledningsskiktet (20, 22) i absorptions- och ackumulatorkroppen (5, 21) anordnats tvärs 28 94985 relativt en naturlig värmeström och sträcker sig over ytan, som tagits av ledningssystemet (6) och har förenats värmeledande med ledningssystemet (6) och kroppen (5, 21).

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu maassa olevasta, ilman ja maan lämpöä talteenottavasta absorptio- ja varaajakappaleesta, jossa on kappaleen läpi vedetty johtojärjestelmä lämmönsiirtoaineen johtamiseksi, jolloin lämmönjohtokerros (20, 22) absorptio- ja varaajakappaleessa (5, 21) on järjestetty poikittain luonnol-nolliseen lämpövirtaan nähden ja ulottuu johtojärjestelmän (6) ottaman pinnan yli ja on yhdistetty lämpöä johtavasti johto-järjestelmän (6) ja kappaleen (5, 21) kanssa.

11. Värmeackumulator enligt nägot av patentkraven 1-10, kännetecknad därav, att värmeöverföringsvätska ledande ledningssystemets rör placerats i det mycket ledande, som värmebassäng fungerande skiktet registerartat med 5-120 cm mellanrum.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että lämmönsiirtonestettä johtavat johtojärjestelmän putket on sovitettu hyvin johtavaan, lämpö-altaana vaikuttavaan kerrokseen rekisterimäisesti välitilojen ollessa 5-120 cm.

12. Värmeackumulator enligt patentkravet 11 med en av ett naturligt botten (15, 16) omgiven ackumulatorkropp (5), ett i betong (21) och/eller jorden (15, 16) anordnat, vätska ledande ledningssystem (6, 6a), som star i värmeväxlande förbindelse med betongen och/eller jorden, kännetecknad därav, att ledningssystemet (6a) bildats av ett material, vars värme-ledningskoefficient λ > 200 W/mK och att detta ledningssystem (6a) värmeledande förenats med minst ett slutet eller nätlik-nande avdragningsskikt (22), varvid detta avdragningsskikt har : en värmeledningskoefficient, som är minst 80 - 100 ganger större än det detta skikt inneslutande betong- eller jordmate-rialet. 13. värmeackumumator enligt nägot av patentkraven 10 - 12, .kännetecknad därav, att trafikytor, sasorn gator, vägar, ramper, trappor, parkeringsplatser uppförts som termiskt lagerblock, som uppvisar en termisk gränsyta bildande yta för att uppfänga värme pä ytan, för att de skulle fungera som luftens värmekollektorer/ackumulatorer.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen lämmönvaraaja, jossa on luonnollisen pohjan (15, 16) ympäröimä varaajakappale (5), betoniin (21) ja/tai maaperään (15, 16) järjestetty, nestettä johtava johtojärjestelmä (6, 6a), joka on lämpöävaihtavassa yhteydessä betonin ja/tai maaperän kanssa, tunnettu siitä, että johtojärjestelmä (6, 6a) on muodostettu materiaalista, jonka lämmönjohtavuuskerroin X > 200 W/mK ja että tämä johtojärjestelmä (6a) on lämpöäjohtavasti yhdistetty vähintään yhden suljetun tai verkkomaisen, johtojärjestelmän päälle ulottuvan poistokerroksen (22) kanssa, jolloin tällä poistokerrok-sella on lämpökerroin, joka on vähintään 80-100 kertaa suurempi kuin tämän kerroksen sisäänsä sulkevan betoni- tai maaperämate-riaalin. 22 94985

13. Jonkin patenttivaatimuksen 10-12 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että liikennöintipinnat, kuten kadut, tiet, rampit, raput, pysäköintipaikat, on rakennettu termisiksi varaajakappaleiksi, joilla on termisen rajapinnan muodostava pinta lämmön vangitsemiseksi pinnalle, jotta ne toimisivat ilman lämpökollektoreina/varaaj ina.

14. Värmeackumulator enligt nägot av patentkraven 10 - 13, kännetecknad därav, att absorptions- och ackumula-torkroppen (5) uppvisar en mot den fria atmosfären anordnad yta (31), som är försedd med en svärtning, en strykningsyta, en bitumenbeklädnad eller en naturstensbeklädnad. 29 94985 15. värmeackumulator enligt nägot av patentkraven 10 - 14, kännetecknad därav, att absorptions- och ackumula-torkroppen mellan den termiska gränsytans (31) yta och värme-ledningsskiktet (22) uppvisar ett betong absorberande täckskikt (21), vars värmeledningsförmäga λ = 1,0 - 1,4 w/mK.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 10-13 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että absorptio- ja varaajakappaleella (5) on vapaata ilmaa vasten järjestetty pinta (31), joka on varustettu mustauksella, sivelypinnalla tai bitumipäällyksellä tai luonnonkivipeitteellä.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 10-14 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että absorptio- ja varaajakappaleessa on kappaleen termisen rajapinnan pinnan (31) ja lämmönjohtoker-roksen (22) välissä betonin absorboiva päälikerros (21), jonka lämmönjohtavuus 1,0 - 1,4 W/mK.

16. Värmeackumulator enligt patentkravet 15, kännetecknad därav, att tjockleken av det absorberande täckskiktet (21) är 2 - 40 cm.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että absorboivan päälikerroksen (21) paksuus on välillä 2-40 cm.

17. Värmeackumulator enligt patentkraven 15 eller 16, kännetecknad därav, att täckskiktet (21) under det värme-ledande skiktet eller värmeavdragningsplanet förenats med berg-underlaget (15) med hjälp av en betongfyllning (17), vars värmeledningsförmäga λ > 1 W/mK.

17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että päälikerros (21) lämpöäjohtavan : kerroksen tai lämmönpoistotason alapuolella on liitetty lämpöä- johtavasti betonitäytteen (17) avulla, jonka lämmönjohtavuus 1 W/mK, kallioalustan (15) kanssa.

18. Värmeackumulator enligt nägot av patentkraven 10 - 17, kännetecknad därav, att för att täcka den fria ytan (31) har anordnats t.ex. en värme- och/eller ljusstyrd, isole- • rande beklädnad (25).

18. Jonkin patenttivaatimuksen 10-17 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että vapaan pinnan (31) peittämiseksi on järjestetty esimerkiksi lämpö- ja/tai valo-ohjattu, eristävä peite (25). 23 94985

19. Värmeackumulator enligt nägot av patentkraven, kännetecknad därav, att ätminstone en del av sidoväggarna i det med värmeledande skiktet försedda ackumulatorkroppen (17, t 19, 21) isolerats (23). 20. värmeackumulator enligt nägot av patentkraven 10 - 19, kännetecknad därav, att det värmeledande skiktet (6, 22) har utformats av en svetsad dubbelplät sä, att med tillhjälp av mekanisk, pneumatisk och/eller hydraulisk ut- i vidgning av de icke-svetsade ytorna uppstär kanaler för att styra värmeväxlingsvätskan med ändöppningar för anslutning tili en inmatning och retur.

19. Jonkin patenttivaatimuksen mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että ainakin osa sivuseinämistä lämpöä-johtavan kerroksen omaavassa varaajakappaleessa (17, 19, 21) on eristetty (23).

19 94985

20. Jonkin patenttivaatimuksen 10-19 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että lämpöäjohtava kerros (6, 22) on muodostettu siten hitsatusta kaksoislevystä, että mekaanisen, pneumaattisen ja/tai hydraulisen ei-hitsattujen pintojen laajentamisen avulla syntyy kanavia lämmönvaihtonesteen ohjaamiseksi yhdessä päätyaukkojen kanssa syötön ja paluun liittämiseksi.

21. Värmeackumulator enligt nägot av patentkraven 10 - 20, kännetecknad därav, att det värmeledande skiktet förenats med ett eller flera planliknande, väsentligen 30 94985 rektangulära rör för genomströmning av värmeväxlingsvätskan, vilka rör företrädesvis förstyvats med uppdelande steg eller innerstöd. 22. värmeackumulator enligt nägot av patentkraven 12-21, kännetecknad därav, att det det värmeledande skik-tet in i sig omslutande lagerskiktet (19) är skiktartat och 15-80 cm, företrädesvis 20 - 30 cm, tjockt och utformat av betong.

21. Jonkin patenttivaatimuksen 10-20 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että lämpöäjohtava kerros on liitetty yhden tai useamman tasomaisen, oleellisesti suorakulmaisen putken kanssa lämmönvaihtonesteen läpivirtausta varten, jotka putket sopivimmin on jäykistetty jakavilla pykälillä tai sisä-tuilla.

22. Jonkin patenttivaatimuksen 12-21 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että lämpöäjohtavan kerroksen sisäänsä sulkeva varaajakerros (19) on kerrosmainen ja 15-80 cm, sopivimmin 20-30 cm paksu ja se on muodostettu betonista. : 23. Jonkin patenttivaatimuksen 10-22 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että lämmönpoisto tapahtuu viljelyksel-lisesti käyttämättömillä tai vain epäolennaisesti käytetyillä vapailla pinnoilla, kuten nurmikolla, ja alapohjaa, kuten maaperää, sedimenttiä, kalliota, käytetään maavaraajana, jolloin poistokerros on syvyydellä 5-50 cm, jotta päälikerros myös alhaisilla ulkolämpötiloilla estäisi pinnalta tapahtuvan lämpö-häviön, kun alapohjasta pelkästään otetaan lämpöä. 24 94985

23. Värmeackumulator enligt nägot av patentkraven 10 - 22, kännetecknad därav, att värmeavdragning sker od-lingsmässigt med oanvända eller endast oväsentligt använda fria ytor, säsom gräsmattor, och bottenlaget, säsom jordgrund, sediment, sten användes som jordmagasinerare, varvid utdragnings-skiktet ligger pä ett djup av 5 - 50 cm för att täckskiktet vid läga utetemperaturer skall kunna hindra en frän ytan skeende värmeförlust, da endast frän bottenlagent tages värme. : 24. Värmeackumulator enligt nägot av patentkraven 10 - 23, kännetecknad därav, att för att utnyttja botten-eller avfallsvattenströmmarnas värme har det värmeledande skiktet anordnats ovanför, i, eller under dylika strömmar. - 25. Förfarande för användning av värmeackumulatorn enligt nägot av patentkraven 10-24, kännetecknat därav, att yttemperaturen inställes pä en termisk gränsyta utformade ackumulatorkropp för att utvinna luftens värme pä värmeavdrag-ningssystemets effekter mellan 20 - 200 W/m2, vid en tempera-tur, som vid soi- och totalsträlning är 2 - 7° K lägre än ,· kontakt- eller latentvärmeöverskottet respektive lufttempera-tur, daggpunkt eller regnvattenstemperatur pä ytan.

24. Jonkin patenttivaatimuksen 10-23 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että pohja- tai jätevesivirtojen lämmön hyödyntämiseksi lämpöä johtava kerros on sijoitettu tällaisten virtojen ylä-, sisä- tai alapuolelle.

25. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 10-24 mukaisen lämmön-varaajan käyttämiseksi, tunnettu siitä, että pintalämpötila säädetään termisen rajapinnan muodostavan varaajakappa-leen pinnalla ilman lämmön saamiseksi lämmönpoistojärjestelmän tehoilla välillä 20 - 200 W/m^ lämpötilaan, joka auringonsäteilyn ja kokonaissäteilyn yhteydessä on kontakti- tai sidottua lämpöylimäärää 2 - 7° K alhaisempi kuin kulloinenkin ilman lämpötila, kastepiste tai sadeveden lämpötila pinnan päällä.

26. Förfarande för användning av värmeackumulatorn enligt nägot av patentkraven 10-24, kännetecknat därav, att ett värmeöverföringsskikt och med detta förenat värmeavdrag-ningssystem är sä anordnade relativt en optimal 31 94985 värmeavdragning frän en absorptions- och ackumulatorkropp eller detta används sa, att solenergi, som strälar pä ytan av absorptions- eller ackumulatorkroppen, delvis hamnar in i ackumula-torns djup för att avdraga värme vid solsträlningens fränvaro genom att vända värmeströmmen genom värmeöverföringskiktet.

26. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 10-24 mukaisen lämmön-varaajan käyttämiseksi, tunnettu siitä, että lämmön-siirtokerros ja sen kanssa liitetty lämmönpoistojärjestelmä on siten järjestetty lämmön optimaalisen absorptio- ja varaajakap-paleesta poiston suhteen tai sitä käytetään siten, että aurinkoenergia, joka säteilee absorptio- tai varaajakappaleen pinnalle, joutuu osittain varaajan syvyyteen lämmön poistamiseksi auringonsäteilyn poissaollessa kääntämällä lämmönsiirtokerroksen lävitse tapahtuva lämpövirta.

27. Användning av ackumulatorn enligt nagot av patentkraven 1-24 som en konstgjord konstruktion, säsom en flodkanal, vat-tentank, strandmur, damm, stödmur, avskiljningsvägg.

27. Jonkin patenttivaatimuksen 1-24 mukaisen lämmönvaraajän käyttö keinotekoisena rakenteena, kuten jokikanavana, vesitankkina, rantamuurina, patona, tukimuurina, erotusseinämänä.

28. Användning av ackumulatorn enligt nagot av patentkraven 1-9 för att reglera värmeekonomin i förlustvärme bildande maskinelement eller i maskinelement som skall uppvärmas tili drifttemperatur, varvid ett värmeledande skikt inne i byggdelen med lag totalvärmeledningsförmäga, bildar en värmebrygga tili värmeväxlaren.

28. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukaisen lämmönvaraajän käyttö lämpötalouden säätämiseen häviölämpöä muodostavissa tai käyttölämpötilaan lämmitettävissä kone-elementeissä, jolloin lämpöäjohtava kerros rakenneosan sisällä, jolla on alhainen kokonaislämmönjohtavuus, muodostaa lämpösillan lämmönvaihtimeen. 25 94985

29. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukaisen lämmönvaraajan käyttö lämpötilan säätämiseen elektronisissa rakenneosissa, jolloin lämpöäjohtavana kerroksena vaikuttava kupari-, hopea-tai kultakerros muodostaa lämpösillan Joule-vastuselementtiin tai Pelletier-elementtiin. ♦ 26 94985 1. värmeackumulator med en absorptions- och ackumulatorkropp (5) med lag värmeöverföringsförmäga, under 20 W/mK, och ett ledningssystem för ett värmeöverföringsmedium för att leda värme tili kroppen eller bort frän denna, kännetec-k n a d därav, att absorptions- och ackumulatorkroppen (5) uppvisar ätminstone ett planartat sig utsträckande skikt (20) med en högre värmeledningskoefficient än kroppen och vilket material förenats termiskt med ledningssystemet och kroppen, och att ledningssystemet, som uppvisar sinsemellan parallella, värmeöverföringsmediet i motsatta riktningar ledande lednings-delar, har skiktet mellan delarna brutits längs de.

29. Användning av ackumulatorn enligt nagot av patentkraven 7-9 för att reglera temperaturen i elektroniska byggdelar, : · varvid det som värmeledande skikt fungerande koppar-, silver-eller guldskiktet bildar en värmebrygga tili ett Joule-mot-ständselement eller ett Pelletier-element. t : Γ