HU205987B - Anti-freezing collector of storing system for solar equipments - Google Patents
Anti-freezing collector of storing system for solar equipments Download PDFInfo
- Publication number
- HU205987B HU205987B HU883582A HU358288A HU205987B HU 205987 B HU205987 B HU 205987B HU 883582 A HU883582 A HU 883582A HU 358288 A HU358288 A HU 358288A HU 205987 B HU205987 B HU 205987B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- collector
- storage
- boundary surface
- uppermost
- water
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Abstract
A találmány tárgya tárolós rendszerű fagyásálló kollektor szoláris berendezésekhez, amely folyadékot tároló térfogata rugalmas elemekből, ez utóbbiakat összekötő ugyancsak rugalmas legfelső elemből, csatlakozó hidegvíz vezetékből, melegvíz vezetékből áll. A kollektor részben átlátszó hőszigeteléssel, részben pedig átlátszatlan hőszigeteléssel van burkolva. A találmány szerinti kollektor újdonsága abban van, hogy a kollektor (1) tárolós eleme (2) és a legfelső eleme (3) szilárd határoló felülettel (.15) rendelkezik, amely vagy sík határoló felületből/felületekből és/vagy konkáv felületből/felületekből, vagy lencsekompenzátorból és/vagy belülről a víz (16) tere felőli oldalon rugalmas bélésből (17) és/vagy a víz (16) terétől fóliával elválasztott gázpámából van kialakítva. A kollektor (1) szilárd határoló felülete (15) van részben az átlátszó hőszigeteléssel (27), részben az átlátszatlan hőszigeteléssel (28) burkolva. A szilárd határoló felület (15) által határolt térfogat 10-1001/m2 nagyságú, míg a rugalmas bélés (17) vastagsága a szilárd határoló felületnél (15) legalább 500-szor kisebb (pl. poliészter anyagból van kialaldtva), továbbá, hogy a tárolós elemek (2) és a felettük lévő legfelső elem (3) soros vagy párhuzamos kapcsolású zárt áramkört alkotnak. A hidegvíz-vezeték (4) a legfelső elem (3) aljához, a melegvíz-vezeték (5) a legfelső elem (3) tetejéhez csatlakozik. l.ábra 28 3b. ábra HU 205 987 B A leírás terjedelme: 16 oldal (ezen belül 9 lap ábra)Field of the Invention The present invention relates to a storage-type freezer-resistant collector for solar installations comprising a liquid storage volume of elastic elements, a flexible elastic member connecting the latter, a cold-water connection, a hot-water pipe. The collector is partly covered with transparent insulation and partly with opaque thermal insulation. The novelty of the collector according to the invention is that the storage element (2) of the collector (1) and the top element (3) have a solid boundary surface (.15) which is either a flat boundary surface (s) and / or a concave surface (s), or from a lens compensator and / or an interior side of the water (16) on the side of the water (16) is formed by a flexible liner (17) and / or a gas separator separated from the water (16) by a film. The solid boundary surface (15) of the collector (1) is partially covered with transparent thermal insulation (27), partly with opaque thermal insulation (28). The volume bounded by the solid bounding surface (15) is 10-1001 / m 2, while the thickness of the flexible lining (17) at the solid boundary surface (15) is at least 500 times smaller (e.g. the storage elements (2) and the uppermost element (3) above constitute a closed or parallel circuit. The cold water line (4) connects to the bottom of the top element (3) and the hot water line (5) to the top of the top element (3). Fig. 28 3b. EN 205 987 B Scope of the description: 16 pages (including 9 sheets)
Description
A találmány tárgya tárolós rendszerű fagyásálló kollektor szoláris berendezésekhez.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a storage system antifreeze collector for solar installations.
Azon szoláris rendszereknek, amelyek folyadékok (pl. használati melegvíz, fűtési melegvíz stb.) előállítására szolgálnak, különféle műszaki-gazdaságossági követelményeket kell kielégíteniük. Egyebek közt biztosítaniuk kell:Solar systems for the production of liquids (eg domestic hot water, heating hot water, etc.) must meet various technical and economic requirements. They shall ensure, inter alia:
- téli időszakban a lefagyás veszélyének kizárását,- eliminating the risk of freezing during the winter,
- működésükkor a hőfogyasztás és a hőnyereség ingadozásának kompenzálását,- to compensate for fluctuations in heat consumption and heat gain during operation,
- a berendezés energetikai szempontból hatékony működését.- the energy-efficient operation of the equipment.
A felsorolt szempontokon túlmenően, a szoláris berendezés könnyen kezelhető és javítható, üzembiztos, gazdaságos, piacképesen olcsó kell legyen. Belátható, hogy valamennyi szempont maximális igénnyel aligha realizálható, ezért bizonyos kompromisszumot kell létrehozni.In addition to the above, solar equipment should be easy to use and repair, reliable, economical, and marketable inexpensive. It is clear that all aspects are hardly feasible at maximum demand, so some compromise has to be made.
Az ismert legkorszerűbb megoldások mindegyike ilyen kompromisszum alapján jött létre.All of the known state-of-the-art solutions are based on such a compromise.
A fagyveszély elleni védekezés például alapvetően kétféleképpen történhet:For example, there are basically two ways to protect against the risk of frost:
télen a berendezés fagyveszélynek kitett elemeit leürítik, majd a fagyveszély elmúltával ismételten feltöltik, avagy fagyálló közvetítőkőzeges (pl. etilén v. propilén-glikol) rendszereket alkalmaznak.in the winter, the equipment is exposed to frost hazard and then refilled after the frost hazard, or using antifreeze medium (eg ethylene or propylene glycol).
Az említett kétféle megoldás hátrányai az alábbiak:The disadvantages of these two solutions are:
- mindkét esetben csökken a hasznosítható hőmennyiség, a leürítés ugyanis a téli időszakban jelentkező napsütés hasznosítását zárja ki, a közvetítőközeges hővisszanyerő rendszerekben pedig a többlépcsős (hőcserélőn keresztül történő) hőcsere, a közvetítőközegek rosszabb hőtechnikai jellemzői csökkentik a hőhasznosítást;- in both cases, the amount of heat that can be utilized is reduced, since drainage excludes the use of sunshine in the winter period, and in multi-stage (heat exchanger) heat exchange systems with heat transfer systems, the heat recovery characteristics of the media reduce heat recovery;
- az ismert berendezések üzemeltetése a felhasználó fokozott figyelmét igénylik. A véletlenszerű, vagy esetleges figyelmetlenségéből származó hibák, például a rendszer leürítésének elmulasztása vagy a közvetítőközeg koncentrációjának nem megfelelő beállítása adott esetben költséges károkat, üzemkiesést okozhat;- the operation of known equipment requires increased user attention. Accidental or inattentive errors, such as failing to empty the system or improperly adjusting the concentration of the medium, can, in some cases, result in costly damage or loss of operation;
- a közvetítőközegek egészségre károsak, ezért a két közeg keveredését üzemzavar esetén is kizáró speciális hőcserélőket, automatikákat igényelnek, ami ismét csak költséget és hibalehetőséget növelő tényező.- the transmission media are harmful to health, therefore they require special heat exchangers and automatics, which exclude the mixing of the two media in case of malfunction, which again increases the cost and the possibility of errors.
A hőfogyasztás és a hőnyereség véletlenszerű változásainak kompenzálására a legtöbb szoláris rendszerben folyadéktöltetű hőtárolókat alkalmaznak, melyeket közvetlenül csatlakoztatnak a kollektorok áramköréhez. A hőtárolót a kollektorok szintje alatt, valamely alkalmas mellékhelyiségben (pince, kamra) helyezik el, ezért a gravitációs áramlás hiánya miatt a tárolót és a kollektort összekötő általában hosszú (20-40 fm) és általában gyengén hőszigetelt csővezetékben szivatytyús kényszeráramlást kell létrehozni. A kollektorkor, a tároló vagy hőcserélő hőteljesítményének szabályozását a szivattyú vezérlésével, vagy szabályozó szerelvényekkel, kézi úton vagy automatikusan végzik. A rendszer biztonságát (fagyvédelmét, felforrás elleni védelmét stb.) részben automatikával, részben pedig egyéb biztonságtechnikai berendezésekkel (pl. biztonsági szelep, zárt tágulási tartály, speciális hőcserélő stb.) oldják meg.To compensate for random changes in heat consumption and heat gain, most solar systems use liquid-filled heat accumulators that are directly connected to the collector circuit. The heat accumulator is located below the collector level in a suitable restroom (cellar, pantry), therefore due to the lack of gravity flow, a long flow (20-40 fm) and usually poorly insulated pipework connecting the reservoir and the collector must be pumped. The heat output of the manifold, the storage tank or the heat exchanger is controlled either by the control of the pump or by control valves, manually or automatically. The system security (frost protection, boil-out protection, etc.) is solved partly by automation and partly by other safety equipment (eg safety valve, closed expansion tank, special heat exchanger, etc.).
Látható, hogy a fagy védelemre és a hőigények kompenzálására jelenleg alkalmazott megoldások a jelzett követelményeknek olyan kompromisszumát képezik, melyek az üzemeltetést bonyolultabbá teszik, a hibalehetőségek számát, a beruházási és üzemi költségeket növelik, sőt bizonyos tekintetben újabb megoldandó problémákat generálnak:It can be seen that the current solutions for frost protection and heat compensation are a trade-off of the requirements mentioned, which complicate operation, increase the number of failures, increase investment and operating costs, and in some respects generate new problems to be solved:
- a kollektort a hőtárolóval összekötő cirkulációs csőhálózat költséges, nehezen telepíthető és hőszigetelhető, ezért hővesztesége a tároló hőveszteségével együtt általában meghaladja a kollektorét, csökkentve a rendszer hatásfokát;- the circulating pipe network connecting the collector to the heat storage tank is expensive, difficult to install and insulate, therefore its heat loss, together with the heat loss from the storage tank, generally exceeds the collector, reducing the efficiency of the system;
- az alkalmazott keringetőszivattyúk villamosenergia-igénye még családi házak esetében is éves szinten legalább 200 kWh, vagyis nagyságrendileg egy hűtőszekrény áramfogyasztásával egyenértékű;- the electricity demand of the circulators used, even in the case of single-family houses, is at least 200 kWh per year, which is equivalent to the power consumption of a refrigerator;
- a hőmérsékletkülönbség értékelése alapján történő szivattyúvezérlés nem megbízható. Nem működő szivattyú esetén ugyanis a hőérzékelők környezetében a víz nem áramlik, s így azok nem a mértékadó hőmérsékletkülönbséget érzékelik. Emiatt a szoláris szivattyúk bekapcsolása csak nagy késéssel, vagy egyáltalán nem történik meg;- Pump control based on temperature difference assessment is not reliable. In the case of an inoperative pump, water is not flowing in the vicinity of the heat sensors, so that they do not detect the significant temperature difference. As a result, the solar pumps are only switched on with great delay or not at all;
- az egészségre ártalmas közvetítőközegek használata számos segédberendezést és szakismeretet feltételez.- the use of mediators harmful to health requires a large number of ancillary equipment and expertise.
Az ismert módon kialakított fagyvédelem és hőtárolás végül is nemcsak nagyon költséges, de bonyolultsága ellenére is megbízhatatlan, sok a hibalehetősége és a hasznosítható hőmennyiség is lecsökken.The known frost protection and heat storage are not only very costly but, despite their complexity, unreliable, they have a high potential for failure and reduce the amount of heat that can be utilized.
A jelenleg alkalmazott és korszerűnek tekintett szivattyús szoláris rendszerek mellett megemlíthető még a szoláris energiahasznosításnak ismert további egyszerű módja is, melynél a jelzett szabályozási problémák elkerülhetők voltak; a feketére festett, nyomásnélküli tárolók. Az ilyen tároló-kollektorok azonban csak nyitott rendszerekben alkalmazhatók, téli időszakban szükségszerűen leüritendők. További hátrányuk, hogy az abszorberfelület a tárolt térfogathoz képest fajlagosan kicsi, a tartály nem hőszigetelhető, kis területre összpontosuló nagy súlya, terjedelme miatt sem statikai, sem pedig esztétikai szempontból nem alkalmas épületek határoló szerkezetein való elhelyezésre, ezért gyakorlatilag kívül esik a szoláris energia széles körű hasznosításának körén.In addition to the currently used and considered pumped solar systems, there is another simple method known for solar energy utilization where the indicated regulatory problems were avoided; pressure-free tanks painted in black. However, such storage collectors can only be used in open systems and must be drained in winter. A further disadvantage is that the absorber surface is relatively small in relation to the stored volume, due to its large weight and volume, which is not heat insulated, concentrated on a small area, and is not suitable for recovery.
Ismeretesek gumi- vagy műanyagkollektorok, melyek tágulóképességük révén el tudnák viselni a lefagyás okozta terheléseket, azonban ezek a lényegesen kisebb üzemi terheléseket nem bírják ki, így többnyire csak szabadkifolyású, nyomásnélküli rendszerben alkalmazhatók. E látszólagos ellentmondás oka, hogy ezek az anyagok az üzemi körülmények között - mivel a víz utánpótlása a hálózatból biztosított - a túlnyomás hatására korlátlan térfogatra, azaz az elszakadásig képesek tágulni.Rubber or plastic manifolds are known which, due to their expansion capacity, can withstand the loads caused by freezing, but they cannot withstand significantly lower operating loads, so they can be used only in a free-flow, unpressurized system. The reason for this apparent contradiction is that these materials are able to expand to unlimited volumes under pressure due to pressurized water supply from the grid, which means that they can burst.
HU 205 987 ΒHU 205 987 Β
Az ismertetett műszaki-gazdasági és üzemviteli szempontok nem megfelelő kompromisszuma következtében a potenciális felhasználóknak (családi házak, lakóépületek) a szoláris rendszerek iránti érdeklődése nem elegendően nagy; a megújuló energiaforrások hasznosításának üteme a legtöbb országban elmarad a lehetőségektől.Due to the inadequate trade-off between the described socio-economic and operational aspects, potential users (detached houses, residential buildings) are not sufficiently interested in solar systems; the rate of utilization of renewable energy sources is below potential in most countries.
Találmányunkkal célunk olyan szoláris rendszer kialakítása, melyben a hőtárolás és a fagyvédelem új módszereinek alkalmazásával a szoláris rendszerek gyártása, szerelése, üzembentartása egyszerűsíthető; a költségek, a hibalehetőségek száma csökkenthető.It is an object of the present invention to provide a solar system in which the production, installation and maintenance of solar systems can be simplified using new methods of heat storage and frost protection; the costs and the number of errors are reduced.
A találmányi gondolat lényegét az alábbi felismeré* sek képezik:The idea of the invention is as follows:
- a fagy által okozott károk nemcsak a fagy veszély csökkentésével, közvetítőközeg alkalmazásával, hanem olyan megoldásokkal is elkerülhetők, amelyekkel a fagyveszélynek kitett elemek lefagyását nem gátoljuk meg, viszont magukat az elemeket úgy alakítjuk ki, hogy a folyadék lefagyása azokban kárt ne okozhasson;- damage caused by frost can be avoided not only by reducing the risk of frost by using a transfer medium, but also by means of preventing the freezing of the elements exposed to the frost, but by designing the elements themselves so that freezing of the liquid does not cause damage to them;
- a szoláris rendszer teljes hővesztesége nagymértékben csökkenthető, így a cirkulációs hálózat, szivattyú és vezérlő automatika elhagyható, ha a kollektort úgy képezzük ki, hogy az a szükséges tároló térfogatot is magába foglalja.- the total heat loss of the solar system can be greatly reduced so that the circulation network, pump and control automation can be omitted if the collector is designed to include the required storage volume.
A tárolós rendszerű fagyásálló kollektor tehát önmagában tartalmazza, és ily módon helyettesíti a hagyományos szoláris rendszerek minden lényeges elemét és funkcióját:The storage system frost-resistant collector thus incorporates and thus replaces all essential elements and functions of conventional solar systems:
- a kollektort,- the collector,
- a hőtárolót,- the heat storage,
- a cirkulációs vezetéket a szivattyúval,- the circulation line with the pump,
- a szabályozó-vezérlő automatikát,- controller-control automation,
- a fagyvédelemhez szükséges (egészségre ártalmas) közvetítőközegeket, speciális hőcserélőket,- mediators (harmful to health) required for antifreeze protection, special heat exchangers,
- egyéb biztonsági és szerkezeti elemeket (pl, zárt tágulási tartály).- other safety and structural features (eg closed expansion vessel).
Ennek megfelelően a találmány szerinti tárolós rend‘ szerű fagyásálló kollektoros szoláris berendezések elvi kapcsolása is igen egyszerű, melynek lényege, hogy a hálózati hidegvizet közvetlenül a tárolós kollektoron * vezetik át, melyből a melegített víz vagy közvetlenül a fogyasztóhoz, vagy kiegészítő energiaforráson, pl. villanybojleren át áramolhat a fogyasztóhoz,Accordingly, the principle of connecting the storage system of the present invention to frost-resistant solar collector solar systems is very simple, whereby the cold water from the mains is passed directly to the storage collector, from which the heated water is either directly to the consumer or to an additional energy source. can flow to the consumer through an electric boiler,
A találmány szerinti megoldás funkcionális szempontból kielégíti a jelenlegi korszerű rendszerekkel szemben támasztott követelményeket, üzemviteli szempontból viszont a hagyományos, nyomásnélküli tárolóhoz képest megbízhatóbb, egyszerűbb.The present invention satisfies the functional requirements of current state-of-the-art systems, but is more reliable and simple to operate than conventional, unpressurized storage.
A találmány szerinti tárolós rendszerű fagyásálló kollektor úgy van kialakítva, hogy annak szerkezeti anyagai kibírják a víz lefagyásakor fellépő, az üzemi nyomás által okozott terhelésnél nagyságrendekkel nagyobb igénybevételt. A víz térfogata megfagyáskor kb. 10%-ot tágul, ami 3-4% lineáris hőtágulásnak felel meg. Ilyen igénybevételt védelem nélkül a szokásos szerkezeti anyagok nem bírnak ki, az acélcsövek például alkotóirányban hasadnak szét. A fémcsövek ilyen jellegű reakciójának egyik oka abban kereshető, hogy hengeres fonnának a jelentkező lineáris és térfogati hőtágulás felvételére nincs semminemű „tartaléka”.The antifreeze collector of the storage system according to the invention is designed so that its structural materials can withstand the stresses exerted by the pressure of the water when it is frozen. The volume of water at freezing is approx. It expands by 10%, which corresponds to a linear thermal expansion of 3-4%. Without such stress, ordinary structural materials cannot withstand such stress, for example, steel pipes split apart. One reason for this kind of reaction of metal tubes is that the cylindrical spun has no "reserve" to absorb the linear and volumetric expansion that occurs.
A második fontos ok az, hogy a lefagyás környezetében szerepet játszó anyagok mindegyike (víz, acél) gyakorlatilag összenyomhatatlan, deformáció felvételére alkalmatlan.The second important reason is that all materials (water, steel) that play a role in the freezing environment are virtually incompressible, unable to absorb deformation.
A harmadik tényező, hogy legtöbbször azok a kisméretű csőszakaszok fagynak le, melyeknek hőtároló képessége kisebb, s így már rövid idő (pl. egy éjszaka) alatt elveszíthetik hőtartalékaikat, míg a nagyobb méretűek a nappali felmelegedés, vagy vízfogyasztás során pótolhatják azt. Az is megemlítendő, hogy a lefagyás általában felül indul meg (a víz sűrűségének inverziós pontja kb. +4 °C).The third factor is that most of the small pipe sections that have less heat storage capacity freeze, so they can lose their heat storage in a short time (eg overnight), while larger ones can replace it during daytime warming or water consumption. It should also be noted that freezing usually starts at the top (inversion of the density of water is about + 4 ° C).
A találmány szerinti tárolós rendszerű fagyálló kollektor szerkezetének kialakításakor a fenti problémák megoldását tűztük ki, az alábbi következtetéseket vonva le:In designing the antifreeze collector structure of the storage system of the present invention, we have solved the above problems by drawing the following conclusions:
- a fagyálló kollektor geometriai kialakítása olyan kell legyen, hogy a jelentkező térfogati tágulást a határoló szerkezetekben kialakított felület-tartalék képes legyen kompenzálni. Ezért a határoló felület nem lehet folyamatos körszelvény, vagy gömb alak, hanem sík vagy görbült (konkáv és/vagy konvex) felületelemek kombinációjából kell álljon, mely elemeknek alakváltozása a terhelés következtében rugalmas kell hogy legyen, azaz hogy a terhelés megszűnésekor az eredeti forma visszaálljon.- the geometry of the antifreeze collector must be such that the volume expansion in the boundary structures can compensate for the volume expansion occurring. Therefore, the boundary surface should not be a continuous circular or spherical shape, but should consist of a combination of flat or curved (concave and / or convex) surface elements, the deformation of which must be elastic under load, that is, when the load is released.
- A fagyálló kollektor határoló felületein vagy környezetükben a fagyveszély-koncentrálódási helyeken olyan szerkezeti anyagokat kell alkalmazni, amelyek a lineáris (térfogati) tágulást részben vagy egészében felvenni képesek anélkül, hogy a határoló szerkezet vagy önmaguk károsodnának Ilyen anyagok lehetnek rugalmas anyagok vagy gázok. Ezekkel az anyagokkal szemben további követelmények, hogy egészségre ne legyenek károsak, élettartamuk megfeleljen a kollektor élet40 tartamának (vízben oldódó elemeket ne tartalmazzanak, ne legyenek nedvszívók).- Structural materials capable of absorbing, in whole or in part, linear (volumetric) expansion without fracturing the containment structure or by themselves should be used at frost hazard concentration points on or around the antifreeze collector. Such materials may be flexible materials or gases. These materials have additional requirements to ensure that they are not harmful to health and that they have a lifetime corresponding to the life of the collector (no water-soluble elements or absorbents).
- Biztosítani kell hogy a kollektor vízjáratainak mindenütt olyan nagy vízkapacitása legyen, hogy az átlagos lehűlési-felmelegedési ciklus alatt a tárolt víz ne fagyjon le. A fagyveszély csökkenthető az árnyékolt részek hőszigetelésével (átlátszatlan hőszigetelés), illetőleg hatékony felső fényáteresztő burkolattal és/vagy szelektív bevonatokkal.- Ensure that the collector's water passages everywhere have sufficient water capacity so that the stored water does not freeze during the average cooling-warming cycle. The risk of frost can be reduced by insulating the shielded parts (opaque thermal insulation), or by using an effective light transmission cover and / or selective coatings.
- Fontos, hogy a kollektorban a fagyponthoz közeli hőmérsékleten (0-4 °C között) az inverziós sűrűségkülönbség hatására egy olyan természetes áramlás alakulhasson ki, amelynek hatására a +4 °C alá lehűlt pontokról a még meg nem fagyott víz az áramkör legfelső pontjára emelkedik. Ez a jelenség a lefagyás elleni védelemben hasznosítható. E célból a kollektort úgy alakítjuk ki, hogy annak valamennyi eleme legalább egy olyan zárt áramlási kört alkosson, melynek legfelső pontján is vagy egy tároló kollektorelem. A hidegvíz be3- It is important that at the temperature near the freezing point (0-4 ° C), the inverter density difference can produce a natural flow which causes the frozen water to rise from the points below + 4 ° C to the highest point of the circuit . This phenomenon can be used to protect against freezing. To this end, the collector is configured such that each of its elements forms at least one closed flow loop, at the top of which is a storage collector element. Cold water on3
HU 205 987 Β vezetése ezen felső kollektorelem alján, a melegvíz elvezetése pedig ennek felső részéből történik. Ez az elrendezés napsütéses időszakban az ismert termoszifonos kialakításnak megfelelően önszabályozóan működik. Az áramkör alsó részeiben ugyanis áramlás csak akkor léphet fel, ha a napsütés hatására bennük magasabb hőmérséklet alakul ki, mint a legfelső kollektorelem alján. Ha viszont az alsó kollektorelemek hőmérséklete alacsonyabb (de még +4 °C-nál melegebb), az áramlás bennük akkor is szünetel még, ha egyébként a legfelső tároló kollektorelemben a fogyasztás hatására áramlás alakul ki. A hideg alsó kollektorelemek tehát nem hűtik a tárolót. Megváltozik azonban a helyzet, ha az alsó kollektorelemekben a víz az inverziós pont alá (4 ’C) hűl, ekkor ismét olyan áramlás indul mely az alsó rétegekben is szállíthat hőt, lassítva azok lefagyását és közelítőleg állandó +2-3 °C hőmérsékleten tartja az alsó kollektorelemek hőmérsékletét. Hogy a jelzett gravitációs áramlás intenzitása megfelelő legyen, az áramlási kör elemeit kis ellenállásúra kell tervezni (ami egyébként a tároló térfogat miatt is szükséges). A legfelső tároló kollektorelem egyébként a légtelenítési feladatot is jól képes ellátni.EN 205 987 Β at the bottom of this upper collector element and hot water from the upper part. This arrangement is self-regulating during the sunny period according to the known thermosiphon design. In fact, flow in the lower parts of the circuit can only occur if they are exposed to higher temperatures than the bottom of the uppermost collector element due to sunlight. Conversely, if the lower collector elements have a lower temperature (but still warmer than + 4 ° C), the flow in them will be interrupted even if otherwise the flow in the uppermost storage collector element occurs. Thus, the cold bottom collector elements do not cool the container. However, the situation changes when the water in the lower collector elements cools below the inversion point (4 'C), and again a flow is initiated that can transport heat to the lower layers, slowing their freezing and keeping the temperature at approximately + 2-3 ° C. lower collector element temperature. In order for the indicated gravity flow to be adequate, the elements of the flow circuit must be designed with low resistance (which is otherwise necessary due to the storage volume). The top storage collector element is also capable of performing the venting task.
- A legfelső tároló kollektor hóntartása tehát az egész kollektor fagyvédelmét elősegítheti, ezért mérlegelhető, hogy’ annak hóntartását ne csak a fogyasztott víz által, ciklikusan, hanem más eszközökkel, pl. igen alacsony hőmérsékletű (520 °C) hulladékhővel, vagy egyéb kiegészítő energiaforrásokkal biztosítjuk. Hulladékhó felhasználásra az alábbi példák említhetők:Therefore, keeping the top storage collector snow-free can help protect the entire collector from frost, so consider keeping it snow-free, cyclically, by other means, eg. very low temperature (520 ° C) waste heat or other additional energy sources. Examples of waste snow use include:
- a legfelső tároló kollektorelem burkolatát az elszívott levegővel melegítjük kívülről;- heating the housing of the uppermost storage collector element with exhaust air from the outside;
- a legfelső tároló kollektorelemtől hulladékhő-forrás hőcserélőjéhez külön cirkulációs vezetékhálózatot építünk ki. Ha az ilyen hulladékenergia-forrás hőcserélője (talajhő, hűtött kamra stb.) a tároló kollektorelem alatt van, akkor a segédáramkőrben a természetes cirkuláció önszabályozóan csak akkor alakul ki, ha a tároló kollektorelem hőmérséklete a hulladék hőenergia forrásának hőmérséklete alá hűl.- establishing a separate circulation pipeline from the uppermost storage collector element to the waste heat source heat exchanger. If the heat exchanger of such a waste energy source (ground heat, cooled chamber, etc.) is below the storage collector element, then natural circulation in the auxiliary circuit is self-regulating only when the storage collector element temperature is below the heat source of the waste heat source.
A találmány tárgya tárolós rendszerű fagyásálló kollektor szoláris berendezésekhez, amely folyadékot tároló térfogatú rugalmas elemekből, ez utóbbiakat öszszekötő ugyancsak rugalmas legfelső elemből, csatlakozó hidegvíz vezetékből, melegvíz vezetékből áll; és a kollektor részben átlátszó hőszigeteléssel, részben pedig átlátszatlan hőszigeteléssel van burkolva. A találmány újdonsága abban van, hogy a kollektor tárolós eleme és a legfelső eleme szilárd határoló felülettel rendelkezik, amely vagy sík határoló felületből/felületekből vagy lencsekompenzátorból és/vagy belülről a víz tere felőli oldalon rugalmas bélésből és/vagy a víz terétől fóliával elválasztott gázpámából van kialakítva, és hogy a kollektor szilárd határoló felülete van részben az átlátszó hőszigeteléssel burkolva; továbbá hogy a szilárd határoló felület által határolt térfogat 10100 1/m2 nagyságú, míg a rugalmas bélés vastagsága a szilárd határoló felület lapjai közötti távolságnak 35%-a, maximálisan 3 mm, rugalmassági modulusa a szilárd határoló felületénél legalább 500-szor kisebb (pl. poliészter anyagból van kialakítva), továbbá hogy a tárolós elemek és a felettük lévő legfelső elem soros vagy párhuzamos kapcsolású zárt áramkört alkotnak; végül pedig hogy a hidegvíz-vezeték a legfelső elem aljához, a melegvíz-vezeték a legfelső elem tetejéhez csatlakozik.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a storage system antifreeze collector for solar installations comprising a fluid storage volume resilient member, an interconnected resilient top member, a connected cold water conduit and a hot water conduit; and the collector is partially covered with transparent thermal insulation and partly with opaque thermal insulation. The novelty of the invention is that the collector storage element and the uppermost element have a solid boundary surface consisting of either a flat boundary surface (s) or a lens compensator and / or a gas foil separated from the water side by a flexible liner and / or water space. formed and that the solid collector surface of the collector is partially covered with transparent thermal insulation; and that the volume bounded by the solid boundary surface is 10,100 1 / m 2 , while the thickness of the elastic liner is 35% of the distance between the sheets of the solid boundary surface, up to 3 mm, with a modulus of elasticity of at least 500 times made of polyester material) and that the storage elements and the topmost element thereof form a closed circuit in series or in parallel; and finally, the cold water pipe is connected to the bottom of the uppermost element and the hot water pipe is connected to the top of the uppermost element.
További újdonságként említjük, hogy a tárolós elemek párhuzamosan vannak elrendezve, amelyek a legfelső elem és adott esetben egy alsó vízszintes tárolós elem útján vannak egymással összekötve.Another novelty is that the storage elements are arranged in parallel, which are interconnected by the upper element and possibly a lower horizontal storage element.
A tárolós elemek „U” alakban vannak meghajlítva és külön-külön vagy együttesen egyik végükkel a legfelső elem aljához, másik végükkel a legfelső elem tetejéhez vannak kötve.The storage elements are bent in a "U" shape and are individually or jointly connected at one end to the bottom of the uppermost element and at the other end to the top of the uppermost element.
A tároló elemekben áramlásvezető betét van elhelyezve, amely egyik oldalán a legfelső elem tetejéhez, másik oldalán a legfelső elem aljáról induló áramlási utat alkot.The storage elements are provided with a flow guide insert which forms a flow path from one side to the top of the uppermost member and on the other side from the bottom of the uppermost member.
A kollektor segédáramkörrel és hőcserélővel rendelkezik; és a segédáramkör egyik csatlakozása a kollektor legalsó pontjáról vagy a legfelső elem aljáról indul ki, másik csatlakozása a legfelső elem tetejéhez van kötve; továbbá a segédáramkör hőcserélőt tartalmaz, amely a kollektor alatt helyezkedik el.The collector has an auxiliary circuit and a heat exchanger; and one connection of the auxiliary circuit extends from the lowest point of the collector or from the bottom of the uppermost element, the other connection is connected to the top of the uppermost element; and the auxiliary circuit includes a heat exchanger located below the collector.
Újdonságként említjük még, hogy a legfelső elem szilárd határoló felülete és az átlátszatlan hőszigetelés közötti tér meleg levegőt - pl. meleg hulladéklevegőt átbocsátó légcsatomát alkot.Another novelty is that the space between the solid boundary surface of the uppermost element and the opaque heat insulation is warm air, e.g. forming a duct for the passage of warm waste air.
A találmány szerinti kollektor legfontosabb előnyei a következők:The main advantages of the collector according to the invention are as follows:
A szoláris berendezésnek a találmány szerinti tárolós rendszerű fagyásálló kolletorokkal történő kialakítása olyan komplex megoldás, melynek során a fagyvédelmet és a hőtárolást részben a kollektoroknak fagyásálló tároló kialakításával, részben pedig a lefagyást késleltető, vagy azt megelőző más eszközökkel érjük el.Constructing a solar system with antifreeze collectors of the storage system of the present invention is a complex solution in which frost protection and heat storage are achieved partly by providing collectors with an antifreeze container and partly by other means to delay or prevent freezing.
Minthogy a kollektor fagyvédelme az inverziós áramlás következtében 4-5 °C átlaghőmérsékleten is biztosítható, a szükséges hőigény még akkor sem képviselne éves szinten jelentős veszteséget, ha azt nemesebb hőforrásból fedezik (pl. fűtési rendszerből). A fagyvédelem megoldására alkalmazott ismert megoldások legalább ilyen nagyságrendű, vagy nagyobb közvetett és közvetlen energiaveszteséget okoznak és jóval költségesebbek.As the collector frost protection can be ensured at an average temperature of 4-5 ° C due to the inversion flow, the required heat requirement would not represent a significant annual loss even if it is covered by a higher heat source (eg heating system). Known solutions for frost protection cause indirect and direct energy losses of at least that magnitude or greater and are much more expensive.
A találmány szerinti tárolós rendszerű fagyásálló kollektor szoláris berendezésekhez példakénti kiviteli alakját rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol azAn exemplary embodiment of the storage system antifreeze collector for solar installations of the present invention will be described in greater detail by reference to the drawing, wherein:
1. ábra párhuzamos elemekből alkotott kollektornak a szoláris rendszerbe való elvi alapkapcsolatát szemlélteti vázlatosan ábrázolva, aFig. 1 is a schematic diagram showing the basic connection of a collector made of parallel elements to the solar system;
2. ábra az 1. ábrának azon változata, ahol a lefagyásmentesítést önszabályozóan működő, hulladékhőt hasznosító hőcserélővel végezzük, aFigure 2 is a variation of Figure 1 where the freeze-thaw is performed with a self-regulating waste heat exchanger,
HU 205 987 ΒHU 205 987 Β
3a. ábra a kollektor elemeinek soros kapcsolásával kialakított találmány szerinti kiviteli alakját szemlélteti, a3a. Fig. 4A illustrates an embodiment of the invention by serial connection of the collector elements;
3b. ábra a 3a. ábrán látható kollektorelemek metszetét szemlélteti, a3b. 3a. FIG
4a., 4b., 4c. ábrák a kollektorelemek további kiviteli alakjait mutatják be, az4a., 4b., 4c. Figs. 4 to 5 show further embodiments of the collector elements
5. ábra egy további gázpámás kollektorelem kiviteli alakot szemléltet, aFigure 5 illustrates another embodiment of a gas-fired collector element, a
6a.-6h. ábrák a kollektorelemek néhány lehetséges profilkialakítását szemléltetik, a6A-6h. Figures 3 to 5 illustrate some possible profile designs of the collector elements;
7a. ábra a kollektorelemek és összekötő csövek lencsekompenzátorszerű szerelvényét szemlélteti, a7a. Fig. 4A illustrates a lens-compensator-type assembly of collector elements and connecting pipes;
7b. ábra a 7a. ábrának szelvényét ábrázolja, amikor a kollektor egyetlen kompenzátorból áll, a7b. 7a. Fig. 4A is a sectional view of a collector consisting of a single compensator;
8. ábra a 3. ábrának megfelelő kiviteli alak függőleges vagy ferde ábrázolásban, aFigure 8 is a vertical or oblique view of the embodiment of Figure 3, a
9. ábra párhuzamos elemekből álló legfelső vízszintes tároló elemmel és alsó osztócsővel kialakított szerelvényt szemléltet nézetben, vázlatosan, aFig. 9 is a diagrammatic view, in schematic view, of an assembly formed by a top horizontal storage element and a bottom manifold consisting of parallel elements;
10. ábra a 9. ábrának alsó osztócső nélküli változata „U” alakú kollektorelemekkel, aFigure 10 is a variant of Figure 9 without a bottom manifold with "U" shaped collector elements, a
11. ábra a 9. ábrának azon kiviteli változata, ahol alsó osztócső áramlásterelő és/vagy fagyálló betétek vannak a függőleges kollektorelemekben, aFigure 11 is an embodiment of Figure 9, wherein the bottom manifold is provided with flow baffles and / or antifreeze pads in the vertical collector members,
12. ábra a 9., 10., 11. ábrák azon kiviteli változata, ahol a fagymentesítés a külső felületen meleg levegővel történik.Fig. 12 is an embodiment of Figs. 9, 10, 11, wherein the antifreeze is externally provided with hot air.
Az 1. ábra párhuzamos elemekből alkotott kollektornak a szoláris rendszerhez való elvi alapkapcsolását szemlélteti vázlatosan ábrázolva.Figure 1 is a schematic diagram illustrating the basic principle of a collector consisting of parallel elements to the solar system.
Á találmány szerinti (1) kollektor hat darab függőleges elrendezésű fényáteresztő, vagy szelektív hővédő bevonatú (2) tárolós elemből, egy darab ezen (2) tárolós elemeket összekötő (3) legfelső elemből áll. A (4) hidegvíz-vezeték a (3) legfelső elem alján csatlakozik, míg az (5) melegvíz-vezeték a hőszigetelt (3) legfelső elem tetején lép ki. A rendszer ürítésére-töltésére a (9) szelepek szolgálnak. Az (5) melegvíz-vezeték és a (4) hidegvíz-vezeték egymáshoz csatlakoznak és közös vezetékkel vannak a (12) melegvíz-tárolóhoz kötve, melyet a (11) kiegészítő energiaforrás fűt. Az (5) melegvíz vezetékben a (10) visszacsapó szelep van beépítve.The collector (1) according to the invention consists of six vertically arranged light transmitting or selective heat shielded storage elements (2), one upper element (3) connecting these storage elements (2). The cold water conduit (4) is connected at the bottom of the uppermost element (3), while the hot water conduit (5) exits at the top of the insulated upper element (3). The valves (9) serve to drain and charge the system. The hot water line (5) and the cold water line (4) are connected to each other and connected by a common line to the hot water storage tank (12), which is heated by the auxiliary energy source (11). The non-return valve (10) is integrated in the hot water line (5).
Az 1. ábra szerinti (1) kollektor működése a következő: melegvíz fogyasztásnál a hidegvíz egy része a (4) hidegvíz-vezetéken át közvetlenül a (12) melegvíztárolóhoz, más része pedig az (1) kollektorhoz áramlik, mely utóbbiban napsütés esetén a (16) víz felmelegedve az (5) melegvíz vezetéken át jut a (12) melegvíz tárolóba.The operation of the collector (1) according to Fig. 1 is as follows: for hot water consumption, part of the cold water flows directly through the cold water line (4) to the hot water storage tank (12) and the other part to the collector (1). 16) the water is heated to the hot water line (5) and enters the hot water reservoir (12).
Napsütés esetén a (2) tárolós elemekben a (16) víz felmelegszik és a (3) legfelső elemben fogyasztásig tárolódik, azaz nem szükséges külön tároló, cirkulációs rendszer, szivattyú és automatika.In the case of sunshine, the water (16) in the storage elements (2) heats up and is stored in the uppermost element (3) until consumed, i.e. no separate storage, circulation system, pump and automation are required.
Ha az (1) kollektor lefagy, úgy nem károsodik, mert a 3-7. ábrákon látható szerkezeti kialakítás olyan rugalmasságot biztosít, amely a hőtágulást károsodás nélkül követi. A lefagyott (1) kollektor mindaddig nem vesz részt a hőtermelésben, amíg a napenergia az (1) kollektorban lévő lefagyott (16) vizet vagy más hőhordozó közeget fel nem olvasztja. Ekkor viszont automatikusan lép működésbe az (1) kollektor.If the collector (1) freezes, it will not be damaged, as in Figs. The structure shown in Figures 1 to 4 provides flexibility that follows thermal expansion without damage. The frozen collector (1) does not participate in the heat production until the solar energy has thawed the frozen water (16) or other heat carrier medium in the collector (1). However, the collector (1) is automatically activated.
A 2. ábrán látható elrendezésen az (1) kollektor kialakítása és annak működésmódja megfelel az 1. ábrán látható (1) kollektorénak.In the arrangement shown in Fig. 2, the configuration of the collector (1) and its mode of operation correspond to the collector (1) of Fig. 1.
A szerkezeti kialakításban a legfőbb eltérés abban van, hogy a (2) tárolós elemek aljából egy, a (3) legfelső elem tetején záródó (7) segédáramkör indul ki, amelybe a (13) hőcserélő van alul beiktatva. Adott esetben a rendszer folyadékának ürítése az 1. ábrán látható szerkezeti elrendezéssel azonos módon a zárt (9) szelep útján oldható meg.The major difference in the construction is that from the bottom of the storage elements (2) an auxiliary circuit (7) closes at the top of the upper element (3) into which the heat exchanger (13) is inserted below. Optionally, the system fluid can be evacuated by the closed valve (9) in the same manner as the construction shown in Figure 1.
A 2. ábra szerinti (1) kollektor működésében az eltérés az, hogy amennyiben az (1) kollektorban a hőmérséklet a (13) hőcserélő felületi hőmérséklete alá csökken, abban az esetben olyan gravitációs áramlás lép fel, amely meggátolja az (1) kollektor lefagyását vagy adott esetben melegíti a (16) vizet. Ha viszont a (13) hőcserélő hőmérséklete, pl. napsütés esetén alacsonyabb, mint az (1) kollektor hőmérséklete, úgy a (16) víz áramlása azon keresztül önszabályozóan szűnik meg. A (13) hőcserélő hulladékhővel, pl. talajhővel, elszívott levegővel, ún. szennyvíz-gáz stb. felhasználásával lehet melegíteni.The difference in the operation of the collector (1) according to Fig. 2 is that, if the temperature in the collector (1) drops below the surface temperature of the heat exchanger (13), a gravitational flow occurs which prevents the collector (1) from freezing. or optionally heating the water (16). However, if the temperature of the heat exchanger (13), e.g. in the case of sunshine, lower than the temperature of the collector (1), the flow of water (16) through it is self-regulating. The heat exchanger (13) uses waste heat, e.g. soil heat, exhaust air, so-called. sewage gas, etc. can be heated.
Amint a 3a. és 3b. ábrákon látható, a találmány szerinti (1) kollektor három darab egymással sorbakapcsolt (2) tárolós elemből és velük ugyancsak sorbakapcsolt hasonló kivitelű egy darab vízszintes (3) legfelső elemből áll. A (4) hidegvíz-vezeték a (3) legfelső elem aljára az (5) melegvíz- vezeték pedig a (3) legfelső elem tetejéhez csatlakozik. A (2) tárolós elem és a (3) legfelső elem mindegyike fémcsőből készül, amely a (15) szilárd határoló felületet alkotja és amelyben a csőfalhoz illeszkedően a (17) rugalmas bélés van behelyezve. A (17) rugalmas bélés vastagsági mérete a cső átmérőjének 3-5%-át teszi ki, de 3-4 mm-nél nem több. Rugalmassági modulusa pedig a cső anyagánál minimálisan 500-szor kisebb. Anyaga nem nedvszívó, 100 °C-ig megfelelő élettartamot biztosít. Ilyen anyag pl. a poliészter. A (2) tárolós elem átmérőjét úgy határozzuk meg, hogy az egységnyi hosszra eső térfogat és felület aránya kb. 20-150 dm3/m2 határok közötti, vagyis kb. D = 0 80-350 mm. A (2) tárolós elem külső felületét részben a (27) átlátszó hőszigetelés, illetőleg részben a (28) átlátszatlan hőszigetelés borítja.As shown in FIG. and 3b. 3 to 4, the collector (1) of the present invention consists of three storage elements (2) connected in series with one another and a horizontal top element (3) of a similar design connected in series with them. The cold water pipe (4) is connected to the bottom of the uppermost element (3) and the hot water pipe (5) is connected to the top of the uppermost element (3). The storage element (2) and the uppermost element (3) are each made of a metal tube which forms a solid boundary surface (15) in which an elastic liner (17) is inserted in relation to the tube wall. The thickness of the elastic liner (17) is 3-5% of the pipe diameter, but not more than 3-4mm. And its modulus of elasticity is at least 500 times less than that of the pipe material. The material is non-absorbent and has a long service life up to 100 ° C. Such material is e.g. polyester. The diameter of the storage element (2) is determined such that the volume to surface ratio per unit length is approx. 20-150 dm 3 / m 2 , ie approx. D = 0 80-350 mm. The outer surface of the storage element (2) is covered partly by the transparent thermal insulation (27) and partly by the opaque thermal insulation (28).
A 3a. és 3b. ábrák szerinti kollektor az 1. ábra kapcsán ismertetett (1) kollektorral hasonló elvek alapján működik, azonban azzal az eltéréssel, hogy hővezető közeg tároló elemeként az (1) kollektor minden egyes (2) tárolós eleme és (3) legfelső eleme szolgál. Napsütés esetén a (16) víz napközben a teljes (1) kollektorban felmelegszik, fagy esetén pedig az érkező hidegvíz a legalsó tárolós elembe süllyed, és ugyanakkor fokozatosan kiszorítja a magasabb szinteken lévő (2) tárolós elemből valamint a (3) legfelső elemből a melegebb (16) vizet.3a. and 3b. The collector according to FIGS. 1 to 4 operates according to principles similar to the collector 1 described in connection with FIG. 1, except that each storage element (2) and the uppermost element (3) of the collector (1) serve as storage elements for the heat-conducting medium. In the case of sunshine, the water (16) heats up in the entire collector (1) during the day, and in the event of frost, the incoming cold water sinks to the lowest storage element while gradually displacing it from the higher storage element (2) and the upper element (3). (16) water.
Amennyiben a (4) hidegvíz-vezetékben érkező (16) víz valamely oknál fogva (pl. éjszaka) melegebb, mint az alsó (2) tárolós elemekben lévő (16) víz hőmérsék5If, for some reason (eg night), the water (16) arriving in the cold water pipe (4) is warmer than the temperature of the water (16) in the lower storage elements (5)
HU 205 987 B lete, akkor az csak a (3) legfelső elemben fog átáramolni, mozdulatlanul hagyva a hidegebb alsó rétegeket. Megváltozik azonban a helyzet, ha +4 °C alatti hőmérséklet lép fel, ugyanis a tovább hűlő (16) víz inverziós hőmérséklet alatt emelkedni kezd a (3) legfelső elem irányába felfelé, helyet adva a melegebb +4 °C hőmérsékletű (16) víznek és így az gátolja az (1) kollektor lefagyását. Ennek lehetőségét eleve csökkentik a (2) tárolás elem és a (3) legfelső elem viszonylag nagy hőtehetetlensége, és a jó minőségű (27) átlátszó hőszigetelés, valamint a (28) átlátszatlan hőszigetelés. Amennyiben a lefagyás bárhol mégis bekövetkezik, úgy a (2) tárolós elemek és a (3) legfelső elem nem károsodnak. A (17) rugalmas bélés, ugyanis önmaga valamint a (2) tárolós elem csőfalának károsodása nélkül képes felvenni mind a lefagyásnál, mind pedig a melegedésnél a jelentős hőtágulást. Kedvezőbb időjárás esetén a napsugarak a (27) átlátszó hőszigetelésen keresztül elérik a (2) kollektorok falát, és megolvasztják a jeget, miáltal az (1) kollektor ismét üzemkész állapotba kerül.EN 205 987 B, it will only flow through the topmost element (3), leaving the colder lower layers motionless. However, the situation changes when the temperature is below +4 ° C, as the further cooling water (16) begins to rise below the inversion temperature towards the uppermost element (3), replacing the warmer water (+4). and thus prevents the collector (1) from freezing. This possibility is reduced by the relatively high heat inertia of the storage element (2) and the uppermost element (3) and the high quality transparent insulation (27) and opaque thermal insulation (28). If the freeze does occur anywhere, the storage elements (2) and the uppermost element (3) are not damaged. The resilient liner (17) is capable of absorbing significant thermal expansion at freezing and warming without damaging itself or the tube wall of the storage element (2). In more favorable weather conditions, the sunbeams reach the collector wall (2) through the transparent thermal insulation (27) and melt the ice, whereby the collector (1) is again ready for operation.
A 4. ábra a (17) rugalmas bélés elhelyezésének különféle változatait mutatja. A 3. ábra kapcsán már tárgyalt módon méretezett (17) rugalmas bélés nemcsak a (15) szilárd határoló felület mellett, hanem az (1) kollektor belsejében tömör vagy üreges kivitelben, vagy különálló darabokban is elhelyezhető, (lásd 4a., 4b„ és 4c. ábrákat).Figure 4 illustrates various variants of positioning the elastic liner (17). The elastic liner (17), dimensioned as discussed in connection with Fig. 3, can be placed not only beside the solid boundary surface (15), but also inside the collector (1) in solid or hollow design or in separate pieces (see Figs. 4a, 4b) and 4c).
Az 5. ábrán azon kiviteli alakot szemléltetjük, ahol a (2) tárolós elem úgy van elrendezve, hogy az abban tárolt (16) víz felett gázpáma alakul ki, amely a (19) légpárnát alkotja. A (19) légpárnát a (16) víz felületétől a (20) fólia választja el. A (16) víz felforrás vagy lefagyás miatti térfogatváltozását ez a (19) légpárna kompenzálja (összenyomódása útján) a tágulás hatására.Fig. 5 illustrates an embodiment where the storage element (2) is arranged so that a gas pillar forming the air cushion (19) is formed over the water (16) stored therein. The air cushion (19) is separated from the surface of the water (16) by the film (20). The volume change of water (16) due to boiling or freezing is compensated (by compression) by this air cushion (19) due to expansion.
A 6a-6b. ábrákon nyomásálló zárt szelvényből álló (2) tárolós elem megfelelő geometriája által történő fagy védelem lehetőségei láthatók.6a-6b. Figures 1 to 5 show the possibilities of frost protection by the proper geometry of a pressure-resistant sealed section (2).
A 6a., 6b., 6c., 6d. ábrákon olyan a (2) tárolós elemek és a (3) legfelső elem részére szolgáló szelvényeket szemléltetünk, amelyeket sík lapok, azaz (22) sík határoló felületek és/vagy a (23) konkáv felület/felületek határolnak. Ezen (22) sík határoló felület és/vagy a (23) konkáv felület mindegyike által létrehozott szelvényben a fagyás okozta térfogati tágulás hatására alakváltozás útján táguló térfogat jön létre, majd olvadás után újra az eredeti szelvényalak jön létre. Az üzemi nyomás hatására alakváltozásuk lényegesen csekélyebb, mint pl. köralakú szelvénnyel kialakított kollektor elemekben létrejövő alakváltozás.A 6a., 6b., 6c., 6d. Figures 3 to 5 illustrate sections for the storage elements (2) and the uppermost element (3), which are delimited by flat plates, i.e. flat boundary surfaces (22) and / or concave surface (s) (23). The section formed by each of these planar boundary surfaces 22 and / or the concave surface 23 generates an expansion volume due to frost-induced volumetric expansion and then returns to its original shape after melting. Due to the operating pressure, their deformation is significantly smaller than e.g. deformation of collector elements formed by a circular section.
A 6e., 6f. ábrákon görbült, azaz (23) konkáv felülettel határolt szelvények láthatók, amelyek a térfogati tágulás kompenzálására még nagyobb rugalmas tartalékkal rendelkeznek. A 6g., 6h. ábrákon (22) sík határoló felülettel és (23) konkáv felülettel, ill. ezen felületek kombinációjával alkotott szelvények láthatók, amelyek azonos előnyökkel rendelkeznek mint a fent említett szelvények.A 6e., 6f. FIGS. 6A to 4B show curved sections, i.e., bounded by a concave surface (23), which have an even greater elastic reserve to compensate for volume expansion. 6g., 6h. Figures 22a show a flat boundary surface 22 and a concave surface 23, respectively. there are sections formed by a combination of these surfaces, which have the same advantages as the sections mentioned above.
A 7a. ábrán látható (2) tárolós elemek (24) lencsekompenzátor alakban vannak kiképezve. Ez az alak kialakítás minden irányú térfogatváltozást jól kompenzál.7a. The storage elements (24) shown in FIG. 2A are configured as a lens compensator. This shape design compensates well for any change in volume.
A 7b. ábrán látható (2) tárolós elem (vagy legfelső elem) megdőlt elemekből álló tároló lényegében lapos lencsekompenzátor, amely a tágulást szintén jól képes kiegyenlíteni.7b. The storage member (or top member) of the storage member (2) shown in FIG. 2A is a substantially flat lens compensator which is also capable of compensating for expansion.
A 8. ábrán a 3. ábrához hasonló soros elrendezésű (1) kollektor látható, azonban a (3) legfelső elem függőlegesen (ferdén) van elhelyezve. Működésének módja a 3. ábrának megfelelő, azzal az eltéréssel, hogy a függőleges helyzetben a melegvíz a fajsúlyviszonyok alapján könnyebben rétegződik.Fig. 8 shows a collector (1) arranged in series, similar to Fig. 3, but with the uppermost element (3) arranged vertically (obliquely). The mode of operation is as shown in Figure 3, except that in the vertical position, hot water is more easily stratified by specific gravity conditions.
A 9. ábrán az 1. ábrához hasonló szerkezeti kialakítást szemléltetünk, ahol az (1) kollektor egymással párhuzamosan kapcsolt (2) tárolós elemeket azok alján kialakított osztócső is egyesíti. A 9. ábrán látható (1) kollektor működésének módja megfelel az 1. ábra kapcsán elmondottakkal.Fig. 9 illustrates a structure similar to Fig. 1, in which the collector (1) is connected in parallel by a manifold (2) connected at its bottom. The mode of operation of the collector (1) shown in Fig. 9 corresponds to that of Fig. 1.
A 10. ábrán az 1. ábrához hasonló szerkezeti kialakítású (1) kollektor látható. Az eltérés abban van, hogy a (2) tároló elemek „U” formájukkal önmagukban záródó kollektor áramkört alkotnak. Maguk a (2) tárolós elemek a 3. ábrán látható (1) kollektornak megfelelően vannak kiképezve. Az „U” alakú áramkörök egyik szárai a (3) legfelső elem tetejéhez vannak vezetve.Fig. 10 shows a collector (1) having a structure similar to Fig. 1. The difference is that the storage elements (2), by their "U" shape, form a self-closing collector circuit. The storage elements (2) themselves are formed according to the collector (1) shown in Fig. 3. One of the legs of the "U" shaped circuits is guided to the top of the uppermost element (3).
Napsütés esetén a „U” alakú (2) tárolós elemek felmelegszenek, majd a gravitációs úton áramló (16) víz úgy lép be a (3) legfelső elembe, hogy az nem keveredik a melegebb alsó (2) tároló elemekben lévő (16) vízzel.In the case of sunshine, the "U" shaped storage elements (2) heat up and the gravitationally flowing water (16) enters the uppermost element (3) without mixing with the warmer lower (2) storage elements (16). .
All. ábrán látható szerkezeti kialakítás abban téréi az 1. ábrán látható megoldástól, hogy a (2) tárolós elemekben a 4b. ábra szerinti (17) rugalmas bélés van elhelyezve, amely egyúttal a (21) áramlásterelő elemet képezi.All. 4b differs from the solution shown in FIG. 1 in that the storage elements (2) have the structure shown in FIG. An elastic liner (17) according to Figs.
A (21) áramlásterelő elem meggátolja ugyanis a hideg- és a meleg- víz-áram keveredését, felvezeti a felmelegedett vizet az (1) kollektor felső rétegeibe. Fagyás esetén biztosítja, hogy a (2) tárolós elem tágulás elleni védelmet kapjon. A (21) áramlásterelő elem kialakítható a 3. ábra kapcsán elmondott módon is.The flow deflector (21) prevents the mixing of the cold and hot water flows, leading the heated water to the upper layers of the collector (1). In case of freezing, it ensures that the storage element (2) is protected against expansion. The flow deflector (21) may also be formed as described in FIG.
A 12. ábrán a fagyvédelem eltérő módja látható, Ez esetben a (3) legfelső elembe olyan légcsatoma járatot illesztünk, amelyen keresztül az elhasznált meleg levegő áramlik abban az esetben, ha a (3) legfelső elem falának a hőmérséklete alacsonyabb, mint a hulladékhőt tartalmazó levegőé.Fig. 12 shows a different way of frost protection. In this case, the upper element (3) is provided with an air channel passage through which the used hot air flows when the wall temperature of the upper element (3) is lower than that containing waste heat. air.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU883582A HU205987B (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Anti-freezing collector of storing system for solar equipments |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU883582A HU205987B (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Anti-freezing collector of storing system for solar equipments |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
HUT55526A HUT55526A (en) | 1991-05-28 |
HU205987B true HU205987B (en) | 1992-07-28 |
Family
ID=10964643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
HU883582A HU205987B (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Anti-freezing collector of storing system for solar equipments |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
HU (1) | HU205987B (en) |
-
1988
- 1988-07-08 HU HU883582A patent/HU205987B/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HUT55526A (en) | 1991-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5391499B2 (en) | Heat exchanger type heat storage system | |
US20070151559A1 (en) | Low-pressure and low-temperature collection system of solar thermal energy | |
EP2924364B1 (en) | Solar collector with integrated storage tank | |
CN202613788U (en) | Multifamily one-piece solar water heater | |
JP2002081763A (en) | Solar heat and underground heat utilizing system | |
AU2023201613A1 (en) | Heat Exchange System | |
JP5777702B2 (en) | Heat-driven self-circulating fluid heating and storage tanks and systems | |
CN201973897U (en) | Split solar water heater taking gas as working medium | |
EP2746692B1 (en) | Natural circulation solar system integrated within a solar collector, and a system comprising a plurality of said collectors | |
US4446853A (en) | Solar collector panel | |
JP6155069B2 (en) | Solar water heating system | |
WO2009013578A2 (en) | Solar panel for fluid heating | |
CN211695472U (en) | Solar water heating system with phase change energy storage function | |
CN202188666U (en) | Solar collector | |
HU205987B (en) | Anti-freezing collector of storing system for solar equipments | |
KR200457082Y1 (en) | Heat exchange type solor heat boiler for supplying heating-water and hot-water | |
CN102052774B (en) | Vacuum circulating heat collecting element of indent heat release interface solar collector | |
ES2224844B1 (en) | SYSTEM OF FLAT SOLAR COLLECTORS. | |
CN202339022U (en) | Tube-sheet-focusing type solar heat-tube heat collector | |
KR20120108465A (en) | Using renewable energy homes, and large air-conditioning system, hot water piping system in | |
AU661494B2 (en) | Solar collector | |
CN213453858U (en) | Buffering heat storage water tank and heat storage system for solar heating | |
CN210141609U (en) | High-temperature heat source heat pump heat storage system | |
CN102052769A (en) | Solar water heater | |
CN201569178U (en) | Solar heat collection device with vacuum circulating heat collection element with heat-emitting cover glass tube |