HU231149B1 - Szilárd töltetű hőtároló berendezés - Google Patents

Description

SZILÁRD TÖLTETŰ HŐTÁROLÓ BERENDEZÉS

A találmány tárgya egy magas hőmérsékleten üzemeltethető, szilárd töltetű hőtároló berendezés, amely alkalmas a tüzelőberendezésekben és egyéb hőforrásokban előállított hőenergia tárolására és gazdaságos felhasználására, és amely hőtároló berendezés egy hőszigetelt házat, a hőszigetelt házban elrendezett, légnemű hőhordozó közeg, előnyösen levegő átáramlását megengedő darabos vagy szemcsés szilárd hőtároló közeget, továbbá egy hőforráshoz kapcsolódó hőbeviteli egységet és egy hőhasznosító rendszerhez tartozó hőelvételi egységet tartalmaz, ahol a hőbeviteli egység és a hőelvételi egység legalább részben a hőszigetelt házon belül helyezkedik el.

A tüzelőberendezésekben és egyéb hőforrásokban előállított hőenergiát későbbi felhasználás céljából, illetve kényelmi, gazdaságossági okok miatt célszerű lehet eltárolni. A gazdaságosság szempontjából ez azért előnyös, mert a fütendő terület hőigénye és a hőenergiái előállító berendezés aktuális teljesítménye időben eltérhetnek egymástól. Ez azt jelenti, hogy például egy kazánban égő tűz tüzteréből a keletkező hőenergiát folyamatosan el kell vezetni a robbanásveszély és a felesleges tüzelőanyag-elégetés elkerülése miatt. A modern fűtési rendszerek a fűlendő terület állandó hőmérsékleten tartósára törekednek. Ezt a feladatot főként termösztátok látják el oly módon, hogy érzékelik a intendő helyiség hőmérsékletét és a hőmérséklet kívánt érték alá csökkenése esetén szivattyú beindításával megkezdik a höbevitelt a különböző módon kialakított (radiátor, padlófűtés, falfűtés, fancool, stb j hőleadó berendezéseken keresztül. A helyiségbe történő hőbevitel ezáltal szakaszos üzeművé válik. A tüzelőberendezések jelentős részénél azonban nem valósítható mega termosziátok által igényelt szakaszos üzem. Ezen probléma kiküszöbölésére célszerűen egy hőtároló rendszert alkalmaznak, amely a hőtermelés állapotában lévő tüzelőberendezésből a keletkező hőt egy hőtároló egységbe vezeti olyankor, amikor a termosztát nem jelzi a hőenergia-bevitel igényét a fűtendő területre. Ily módon biztosítható, hogy a tüzelőberendezés, illetve egyéb hőforrás rendelkezésre álló hőenergiája ne vesszen kárba, és későbbi felhasználása lehetővé váljon.

Ezekben a rendszerekben a hőátvitelt és hőszállítást végző közeg általában víz, esetenként kiegészítve némi glikol keverékkel. Ennek okán a hő tárolását is ebben az. közegben oldják meg. Ezek a hőtároló berendezések olyan hőszigetelt tartályok, amelyekben a víz hőmérséklet szerinti rétegződését figyelembe véve kerül kialakításra a hőbeviteli és

SZTNH4 00282651 höelvéteh oldal A vízben tárolható hőmennyiséget azonban korlátozza a víz viszonylag alacsony forráspontja, amely nyomástól függően 100 Celsius fok körül alakul

Átlagos hőtermelést rendszerekben ezt a hőtároló edényt (puffer tartályt) 500-2000 liter közötti méretben alkalmazzák. Ezek, illetve a fútendő alapterület hőigénye szerint kiszámítható, hogy a tartályban tárolt hő mennyisége milyen időintervallumban fedezi a fűtendö terület hőigényét. Az eltárolt hőmennyiségnek a két hő beviteli fázis közti időt kell áthidalnia. Ez lehet két befűtés, de napenergiát hasznosító rendszerek esetén két napsütéses napszak közt, eltelt idő is. Felföiési szakaszban a vizet a biztonságosan elérhető legmagasabb hőmérsékletre fűtik (-100 Celsius fok), a lehető legnagyobb eltárolható energiamennyiség érdekében.

A fűlendő terület hőleadó berendezései nem képesek biztonságos körülmények között kezelni ezt a 100 Celsius fok körüli hőmérsékletet, ezért ezt csökkenteni kell Λ hőleadó lerendezésekbe, fűtőrendszerekbe áramló víz hőmérsékletéi keverőszeleppel csökkentik, oly módon, hogy a fűtőtestből visszatérő, már lehűlt vizet a puffer tartályból származó vízhez keverik egy keverőszelep segítségével. Ez a szelep a keverési arány változtatásával képes előállítani a kívánt előremenő vizhőménékletet. Ehhez a művelethez a kívánt vizhömérsékletnél melegebb, de legalább ugyanolyan hőmérsékletű tárolt vízre van szükség, ami egy radiátoros rendszer esetén 55-60 Celsius fokot jelent. Ennek eredményeképpen a hőtárolóban található 100 Celsius fokos víz energiamennyiségének csak egy része nyerhető ki, noha gyakorlatilag a tárolókapacitás jelentős része kihasznált, de mégsem fogható munkára. Az előremenő víz hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékletű víz hőenergiája ezzel a hagyományos módszerrel már nem hasznosítható.

További megoldandó feladatokat jelent ezen rendszerek esetében a viszonylag nagy helyigény, többek között a kiegészítő berendezések helyigénye és költsége (tágulási tartályok, szivattyúk, biztonsági szelepek, keverőszelep, csőhálózat, stb.).

A vízzel, mini hőtároló közeggel kapcsolatos problémák hatására egyéb hőtároló közegek alkalmazására is történtek próbálkozások és különféle megoldási javaslatok is születtek.

Hőenergia nem vízzel történő támlására számos megoldás ismeretes. így például Borbély l ibor „Szdárd töltetű hőtároló optimális kialakítása’* címen 2014-ben kiadott PhD értekezése (Pannon Egyetem Vegyészmérnöki- és Anyagtudományi Doktori Iskola) több megoldást is részletesen ismertet szilárd hőtároló közeggel működő hőtároló berendezések kialakítására. Az értekezés ismerteti a már eddigiekben is létező hőtárolási technológiákat, melyek között szerepel mind folyadékos, mind nedves és mind pedig teljesen szilárd betárolási megoldás is. Ezen konstrukciók hátránya, hogy a hőveszteség csökkentése érdekében elsősorban földbe vannak süllyesztve. A továbbiakban regenerátorok vannak ismertetve, amelyek magas hőmérsékleten is működhetnek és viszonylagosan rövid periódusidővel a légnemű fűtő- és a hűtőközegei cserélve valósítják meg az ideiglenes hőtárolást, illetve a höcserét. Ebben az esetben azonban a különböző közegeket váltakozva kell bejuttatni a szilárd hőtároló közeg köré. Az értekezés elsősorban nagyobb kapacitású berendezésekkel foglalkozik, amelyek például lakóparkok, üzemek fűtésére alkalmasak, hátrányuk, hogy a bemutatott megoldásoknál a kis léptékű megvalósítás nehézségekbe ütközhet.

A gyakorlatban léteznek megoldások hőenergia tárolására kisebb méretekben is. Egyik ilyen megoldás a már létező fűtőtestek, mint például villamos fűtőtestek vagy vaskályha beburkoiása hőtároló anyaggal, előnyösen kerámiákkal, mint például samottal. Az ismert megoldások nagy hátránya, hogy a felhalmozott hőenergia csak lokálisan használható fel, illetve a hőenergia tárolhatóság! ideje is rövid.

A GB 2532485 A számú szabadalmi irat alapján ismert egy hőtároló berendezés, amely egymással párhuzamos, megnövelt külső felületű csövek együttesét tartalmazza, amelyek egy hőszigetelt házon belül szilárd szemcsék, mint például homok, kavics, sóder vagy ezek keveréke által képzett töltetbe vannak beágyazva. A házban végighúzódó csöveken keresztül felhevített hőhordozó közeget, például sűrített levegőt áramoltatnak, amelynek hőenergiája hővezetéssel a csövek talán és azok bordáin keresztül a szilárd szemcsék tömegébe kerül, és ott eltárolódik, a lehűlt átvezetett közeget pedig nagynyomású készlettartályokban tárolják et A csövek megnövelt külső felülete mellett a hőátadás további .javítása érdekében a hőszigetelt ház belső tere szakaszokra van felosztva és mindegyik szakaszhoz egy-egy ventilátor van hozzárendelve, amely az adott szakaszban a csövekre keresztirányban kisnyomású levegőt keringtet a tölteten keresztül. Az eltárolt hő visszanyerése úgy történik, hogy a hideg hőhordozó közeget ellenkező irányban áramoltatják át a felhevített szilárd hőtároló közeget képező szemcsékbe beágyazott csöveken. Ezen berendezés hátránya, hogy nem alkalmazható közvetlenül a háztartási fűtőberendezések fűtő-vizének felmelegítésére, mivel a hőmennyiséget nem lehet szakaszosan és a hőhasznosító rendszer, például egy fűtőrendszer mindenkori igényeivel Összhangban kinyerni, ugyanakkor to A?

a magas elvéteti hőmérséklet a fűtővizet azonnal felforralná és gőzzé alakítaná, ami nem vezethető a háztartási fetöcső-rendszerbe.

Az előbbihez hasonló hőtároló berendezést ismertet a CN 102374809 számú szabadalmi mm almi egy hőszigetelt házon keresztül, amely alacsony költségű darabos szilárd hőtároló anyaggal, például magnezittel, habosított cementtel, kerámiával, fémlapokkal stb. van kitöltve, egy felöletnővelő elemekkel ellátott csövön keresztül napkollektor által felhevített hőhordozó közeget vezetnek keresztül, és az így eltárolt hőt egy hasonló kialakítású csőben áramoltatott légnemű hőhordozó közeg segítségévei vezetik el a hőenergia hasznosításához. Ez a megoldás is az előző hiányosságaival rendelkezik, és nem oldja meg a betárolt hő gazdaságos és biztonságos tárolását és igény szerinti szabályozott felhasználását.

Az US 4,362,149 számú irat alapján ismert továbbá egy hőenergia-tároló rendszer és egy eljárás jelentős hőmennyiségek tárolására hosszabb időszakra. Ez a hőenergia-tároló rendszer tartalmaz egy hőgyűjtő közeget, főként alkáli fémet, amely hőcserélő kapcsolatban áll egy hőforrással, célszerűen egy napkollektorral, tartalmaz egy hőszigetelt házat, amely nagy térfogatú szilárd szemcsés anyagot, főként kőzetet foglal magában a hőenergia tárolására, egy hőhordozó gázt, főként levegőt, amely hőcserélő kapcsolatban van a hőtároló kőzettel, valamint eszközöket, például ventilátorokat a högyűjtő közeg és a hőhordozó közeg egymással ellenáramban való áramoltatására, közvetett hőcserélő kapcsolatban egymással. A hőgyűjtö közeget főként egy gőzgenerátorba vezetik, ahol a hő egy munkaközegnek, elsősorban víznek kerül átadásra, amely gőzzé alakulva egy gőzturbina által mechanikai energiát fejleszt. Ha a napkollektor a gőzgenerátor szükségletén felüli hőmennyiséget termel, akkor a hőgyűjtő közeg egy részét a szilárd hőtároló közeget tartalmazó hőszigetelt házba vezetik, ahol egy hőcserélő csőkígyón keresztül van a napkollektorhoz visszavezetve. A forró högyőjtő közeget tartalmazó hőcserélőn ventilátorok segítségével hőhordozó gáz, vagyis levegő van ellenámmban keresztüláramoltatva, amely fölhevíti a hőtároló kőzetet. Ha a gözgenerátor höszükséglete meghaladja a napkollektor által termelt hőmennyiséget, megfordítják az áramlás irányát a ventilátorok forgásirányának megfordításával és ilyenkor a forró hőtároló közegen keresztül átáramolva félhevülő levegő adja át a hőjét hőcserélőben levő hőgyőítő közegnek.

Ennek a hőtároló rendszernek a hátránya az, hogy nem teszi lehetővé a hőbevitel és a hőelvétel egymástól való függetlenségéi a hőtároló berendezésben, vagyis a höbevitel folyamatosságát a szakaszos hőelvételtől függetlenül, mivel ugyanaz az egység szolgál hőbevítelre és hőéi vételre egyaránt, csupán ellentétes közegámmoltatási iránnyal. Ezzel összefüggésben értelemszerűen az sem biztosított, hogy hőelvétel nélküli hőbevitel Időszakában a hőbevítelí egység hőcserélője le legyen árnyékolva a hőtároló közeggel szemben.

A jelen találmány által megoldandó feladat az ismert megoldások hátrányainak a kiküszöbölése, és egy olyan hőtároló berendezés kialakítása, amely képes nagy mennyiségű hőenergiát gazdaságosan betárolni és megtartani akár huzamosabb ideig is, és a benne tárolt hőenergia szakaszosan, a mindenkori hőigénynek megfelelő szabályozott hőmérsékleten adható át a hőhasznosító rendszernek, példáid egy fűtőberendezés fűtőkörének, ugyanakkor a hőelvételi igény szünetelésekor a hőhasznosító rendszer folyadékköre megvédhető a nemkívánatos höközléstöl, miközben a hőtároló berendezésbe történő höbevitel a hőelvételtől függetlenül folyamatosan biztosítható.

A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy az ismert szilárd töltetű hőtároló berendezések hötárolási hőmérsékletének van egy gyakorlati felső határa. Túl magas hötárolási hőmérséklet esetén ugyanis szakaszos hőelvételi Üzemmód mellett, amikor éppen nincs hőelvételi igény és ennélfogva nincs áramlás a hőcserélőben, a forró hőtároló közeg elpárologtatja a hőcserélő csőkígyójában levő vizet és túlhevíti annak csőfalát, ami ennek következtében károsodik, deformálódik és tönkremegy. Mindezek kapcsán azt is felismertem, hogy ha a hóéi vétel szünetelésekor gondoskodunk a hőcserélő megfelelő hővédelméröl annak átmeneti takarásával ebben az időszakban, akkor a hőcserélő veszélyeztetése nélkül megemelhető a hőtároló berendezés hőtárolási hőmérséklete, így a hő tárolása kisebb méretű berendezéssel is megoldható, ami lehetővé teszi az alkalmazását olyan esetekben is, amikor csak korlátozott hely áll rendelkezésre, mint például családi házakban, utólagos beépítés esetén.

A találmány célkitűzését egy olyan magas hőmérsékleten, előnyösen több száz C^ö~os hőmérsékleten üzemeltethető, szilárd töltetű hőtároló berendezéssel valósítjuk meg, amely hőtároló berendezés egy höszigetelt házat, a hőszigetelt házban elrendezett, légnemű hőhordozó közeg, előnyösen levegő átáramlását megengedő darabos vagy szemcsés szilárd hőtároló közeget, továbbá egy hőforráshoz kapcsolódó höbeviteh egységet és egy hőhasznosító rendszerhez tartozó hőelvételi egységet tartalmaz, ahol a hőbeviteli egység és a hőelvételi egység legalább részben a hőszigetelt házon belül helyezkedik el, ahol a hőelvételi egységnek a höszigetelt házon belül egy a hóhasznosító rendszerrel összeköttetésben álló hőcserélője van, amely hőcserélő és a szilárd hőtároló közeg között a szilárd hőtároló közegen < keresztül a külső környezettől elzárt légnemű hőhordozó közeg, előnyösen belső levegő áramoltatható, amelynek a hőszigetelt házon belüli keringtetése a hőhasznosító rendszer által igényelt hőenergia függvényében egy, a hőcserélő hőfelvevő oldalával együttműködő és a hőszigetelt házon belül elrendezett radiális ventilátor-járókerék forgási sebessége által van szabályozható, ahol a találmány értelmében a hőbeviteli egység és a hőelvételi egység egymástól független, két különálló egységet képez, ugyanakkor a hőcserélő a hőhasznositó rendszer elvétel! hőigényének szünetelésekor egy hőszigetelő egység által elszigetelhető a felhevített szilárd hőtároló közegtől, amely hőszigetelő egységnek van egy működtető része és egy hőszigetelő profileleme, amely működtető rész elmozdítani képes a hőszigetelő profilelemet egy zárt és egy nyitott állás között, ahol zárt állásban a hőszigetelő profilelem az általa körbefogott hőcserélő körül lévő teret a külső levegőtől elzárja és egyúttal összenyitja a hőtároló berendezés belső terével, míg nyitott állásban a hőszigetelő profilelem az általa körbefogott hőcserélő körül lévő teret elzárja a hőtároló berendezés belső terétől, és egyúttal összenyitja a külső levegővel.

A találmány szerinti berendezésben a hőbeviteli egységből származó hő teljes mértékben átadódik a szilárd hőtároló közegnek, minthogy a hőszigetelt háznak köszönhetően a hoelvételi egységen keresztül szabályozottan megvalósított hőkibocsátáson kívül a hőenergia nem tud máshová távozni, így eltárolódik a szilárd hőtároló közegben. A magas olvadásponté szilárd hőtároló anyag alkalmazása miatt jelentősen megnövelhető a tárolt hőmennyiség hőmérsékleti tartománya, ami a vízzel összevetve lényegében azonos térfogat mellett sokkal nagyobb munkavégzési képességet biztosít azonos hőmennyiség bevitele mellett. A magasabb hőmérséklet szilárd hőtároló anyag alkalmazása esetén nem jár nagyobb biztonsági kockázattal, sem halmazállapot-változással, nincs szükség hőtágulás miatti kiegyenlítő berendezésre sem. Emellett a találmány szerinti berendezésben a hőelvétel is egyszerűen és szabályozottan megoldható a hőelvételi egység hőcserélőjén keresztül a hozzárendelt ventilátor-járókerék hőigénnyel arányos sebességű forgatásán keresztül, míg a hőéi vétel szünetelésekor ez a hőcserélő biztonságosan elszigetelhető a hőtároló berendezés belső terétől, hogy ne következzen be a benne levő folyadék túlzott felhevülése.

A találmány szerinti hőtároló berendezés egyik előnyös kiviteli alakjánál a hőtároló berendezés hőelvételi egysége tartalmazza a hőhasznosító rendszer, főként egy iútöberendezes folyadékkörébe iktatott es az abban átfolyó folyadék melegítésére szolgáló hőcserélőt, amely a keringtetett forró belső levegő által hevített külső felületével körülveszi a változtatható forgási sebességű ventilátor-járókereket, valamint tartalmazza a ventilátor

Ί járókerék forgását biztosító ventiiáíonnotor forgási sebességéi szabályozó vezérlő elektronikát.

A találmány szerinti hőtároló berendezés fenti kiviteli alakjának egy célszerű változata értelmében a ventilátor-járókerék forgási sebességének szabályozására a ventilátor-járókerék hőszigetelt házon kívül elrendezett ventilátormotogához egy a höhasznosító rendszer folyadékkörének kívánt és tényleges előremenő hőmérsékletét összehasonlító vezérlő elektronika van csatlakoztatva, amely egy a hőtároló berendezés belső hőmérsékletét mérő hőmérséklet-érzékelővel és egy a höhasznosító rendszer folyadékkörének előremenő hőmérsékletét mérő hőmérséklet-érzékelővel van villamos úton összekötve,

A találmány szerinti hőtároló berendezés egy másik előnyös kiviteli alakjánál a hőtároló berendezés hőelvételi egysége egy Stirling-motort tartalmaz egy olyan munkagáztartáliyal, amely munkagáz-tartálynak egy belső hőcserélő felülete és egy külső hőcserélő felülete van, ahol a munkagáz fűtésére szolgáló belső hőcserélő felület a hőtároló berendezés hőszigetelt házán belül van elrendezve, míg a külső hőcserélő felület a külső oldalon van oly módon elrendezve, hogy a külső hőcserélő felület hűthető.

A találmány szerinti hőtároló berendezés egyik célszerű kiviteli alakjánál a hőtároló berendezés hőbeviteli egysége egy a hőszigetelt házon kívülről táplálható, füstelvezetéssel ellátott égéstér. A berendezés égésterének kialakításánál figyelembe kell venni a mindenkori tüzelőanyag tulajdonságait, mind fizikai, mind égéstechnikai szempontból. Az égéstér megfelelő specialízálása révén a fellelhető tüzelőanyagok majd mindegyike felhasználható (la. szén, biomassza, pellet, fa apríték, kőolaj, földgáz, biogáz, stb.).

A találmány szerinti hőtároló berendezés egy további célszerű kiviteli alakja esetén a hőtároló berendezés hőbeviteli egysége egy a hőszigetelt házon belül elrendezett villamos fütöegység, előnyösen villamos fútöszál. Ilyenkor a berendezésben nincs szükség külön egéstér kialakítására es a hőforrást a berendezés belsejében, az égéstér helyén helyezhetjük el.

A találmány szerinti hőtároló berendezés egy további célszerű kiviteli alakjánál a hőtároló berendezés hőbeviteli egysége egy külső hőforrást képező berendezésből, például napKohektorbol táplált hőbeviteli egységként van kialakítva, amely egy, a belső levegőnek a hőszigetelő naz belső tere és a Külső hőforrás közötti keringtetésére alkalmas csőrendszert tartalmaz a küisó hőforrást kepező berendezéssel, egy a külső hőforrást képező berendezéshez csatlakoztatott beviteli hőcserélővel és egy másodlagos keringtető ventilátorral. Ilyenkor ugyancsak nincs szükség belső égéstér kialakítására, hanem a hőtároló közeg félhevítése egy külső hőforráshoz kapcsolt zárt rendszerű levegőkeringtetéssel történik.

A találmány szerinti hőtároló berendezés egy előnyös kiviteli alakja esetén a hőtároló berendezés hőszigetelt házának falai egy külső köpenyrészből, egy belső hőtükörpáncéllemezből, valamint a külső köpenyrész és a belső hőtükör-páncéllemez között elrendezett legalább egy hőszigetelő rétegből vannak kialakítva.

A találmány szerinti hőtároló berendezés egy további előnyös kiviteli alakjánál a szilárd hőtároló közeg bazaltzúzalék.. A bazalt szilárd hőtároló közegként való alkalmazása egyrészt viszonylag olcsó ára miatt előnyös, másrészt pedig olvadáspontja 1000 és 1200 Celsius fok közötti, így megfelelő szerkezeti anyagok alkalmazása esetén biztonságosan télfüthető több száz Celsius fokos, akár az 1000 fokot is megközelítő hőmérsékletre, így biztosítható a találmány által megcélzott, gazdaságos üzemelést biztosító magas hőmérsékletű m űködési tartomány.

A találmány szerinti hőtároló berendezés előnyös kiviteli alakjait a továbbiakban a csatolt ábrák segítségével ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábra a találmány szerinti hőtároló berendezés egy előnyös kiviteli alakjának vázlatos függőleges keresztmetszete, a 2. ábra az l. ábra szerinti hőtároló berendezés vázlatos vízszintes keresztmetszete, a 3. ábra a találmány szerinti hőtároló berendezés egy másik előnyös kiviteli alakjának vázlatos függőleges keresztmetszete, a 4. ábra a 3. ábra szerinti hőtároló berendezés vázlatos vízszintes keresztmetszete, az 5. ábra a találmány szerinti hőtároló berendezés egy harmadik előnyös kiviteli alakjának vázlatos függőleges keresztmetszete, a 6/a ábra a találmány szerinti hőtároló berendezés hőszigetelő egységének egyik változata zárt állapotban, míg a 6/b ábra a 6/a ábra szerinti hőszigetelő egységet szemlélteti nyitott állapotban.

A találmány szerinti hőtároló berendezés egy előnyös kiviteli alakja az 1. és a 2. ábrán látható függőleges, illetve vízszintes keresztmetszetben, amely hőtároló berendezés egy A hőszigetelt házból, az A. hőszigetelt házon belül elhelyezett B szilárd hőtároló közegből, előnyösen darabosra aprított, szemcsés kőzetből, főként zúzott bazaltból, egy C höbeviteli egységből és egy D höelveteli egységből van kialakítva. A hőtároló berendezés A hőszigetelt háza egy több rétegből álló fallal rendelkezik, amely egy 1 külső köpenyrészböL egy 3 belső hőtükör-páncéllemezből, valamint az 1 külső köpenyrész és a 3 belső hötükör-páncél lemez közölt elrendezett legalább egy 2 hőszigetelő rétegből van kialakítva a B szilárd hőtároló közeg körül, oly módon, hogy a 12 belső levegő a külső környezettől el legyen zárva. A 12 belső levegő megfelelő keringtetésének biztosítására 13 höterelö csatornák vannak a B hőtároló közegben elhelyezve. A 13 höterelö csatornák adott esetben egymás mellett elhelyezett zártszelvényekből lehetnek kialakítva, amelyeken keresztül a hőtároló berendezés felső részében elhelyezett D höelveteli egység radiális 4 ventilátor-járókerekének nyomóoldalától az átáramló levegőt a hőtároló berendezés alsó részébe tereljük, az ott kialakított nyílásokon keresztül. A hőtároló berendezés továbbá a 12 belső levegő hőmérsékletének mérésére, illetve ellenőrzésére egy 10 hőmérséklet-érzékelővel van ellátva.

Az 1. és 2. ábra szerinti előnyös kiviteli alak esetén a C höbeviteli egységet egy szilárd vagy gáz halmazállapotú tüzelőanyaggal működtetett, füstelvezetővel ellátott 11 belső égéstér képezi, amelybe a tüzelőanyag adagolása kívülről, automatikusan vagy kézzel történik, míg a D höelveteli egységnek az A hőszigetelt házon belül egy a höhasznosító rendszerrel, pontosabban annak tolyadékkörével összeköttetésben álló és az átfolyó folyadék melegítésére szolgáló 5 hőcserélője van, amely körülveszi a radiális 4 ventilátor-járókereket, amelyet pedig egy, az A hőtároló házon kívül elhelyezett 9 ventilátormotor forgat. A 4 ventilátor-járókerék forgási sebességének szabályozására a 4 ventilátor-járókerék 9 ventilátormotorjához egy a höhasznosító rendszer folyadékkörének kívánt és tényleges előremenő hőmérsékletét összehasonlító 7 vezérlő elektronika van hozzárendelve, amely a hőtároló berendezés belső önmérsékletét merő 10 hömerséklet-érzékelővel és egy a hőhasznosító rendszer folyadékkörének előremenő hőmérsékletét mérő 6 hőmérséklet-érzékelővel van villamos úton összekötve, így a 4 ventilátor-járókerék forgási sebessége a 6 hőmérséklet-érzékelővel érzékéit tényleges előremenő vizhőmérséklet és a kívánt hőmérséklet közti különbség alapján szabályozható. A D höelveteli egység a hőtároló berendezés felső részén van oly módon elrendezve, hogy a 4 ventilátor-járókerék által áramoltatott 12 belső levegő az 5 hőcserélő külső felületével érintkezik, ezzel melegítve az 5 hőcserélőn átfolyó folyadékot. A D hőelvételi egység tartalmaz továbbá egy mechanikusan mozgatható 8 hőszigetelő egységet, amely szükség szerint elszigeteli a folyadékkal teli 5 hőcserélőt, ezzel meggátolva a benne levő folyadék iúlmelegedését.

A találmány szerinti hőtároló berendezés a hőt annak felhasználásig az A hőszigetelt házban elrendezett belső B szilárd hőtároló közegben tárolja. A hőt a C hőbeviteli egységen, előnyösen egy 11 belső égéstéren keresztül az A hőszigetelt házban elrendezett B szilárd hőtároló közegbe juttatjuk, majd szükség szerint a D hőéi vételi egység segítségével a hőenergiát felhasználjuk. Az igényelt hőmennyiséget a D hőelvételi egység 5 hőcserélőjén keresztül juttatjuk ki a hőtároló berendezésből úgy, hogy a hőelvételi sebességet a 4 ventilátor-járókerék által áramoltatott 12 belső levegővel szabályozzuk oly módon, hogy az elérni kívánt előremenő hőmérsékletet és egy 6 hőmérséklet-érzékelő által érzékelt előremenő hőmérsékletet a 7 vezérlő elektronika által összehasonlítjuk, és a 7 vezérlő elektronika a jelkülönbség alapján szabályozza a 4 ventilátor-járókereket hajtó 9 ventilátormotor forgását. A tárolt hőenergia tehát akkor kerül elvételezésre, amikor a berendezés által kiszolgált fűtési rendszernek vagy más hőhasznosító rendszernek erre igénye van. Egy fűtési rendszernél például a szobatermosztát jelzése alapján a keringtető szivattyú áramoltatni kezdi a vizet a fűtési rendszerben, ezáltal a D hőelvételi egység 5 hőcserélőjében is. A 7 vezérlő elektronika az előremenő víz 6 hőmérséklet-érzékelőjén keresztül információt kap a víz hőmérsékletéről, és a memóriájában tárolt értéknek megfelelően beavatkozik a folyamatba. Az 5 hőcserélő nem áll fizikai kontaktusban a B szilárd hőtároló közeggel, köztük levegő helyezkedik el, ahol a levegő hőszigetelő anyagként viselkedik, ha nincs áramlásra kényszerítve. A 12 belső levegő áramlását biztosító ventilátor 4 ventilátor-járókereke a B szilárd hőtároló közeg fölül szívja el a felhevített levegőt és áramoltatja azt az 5 hőcserélő lamellái között olyan sebességgel, amelyet a 7 vezérlő elektronika állít be a 9 ventilátormotor forgási sebességének változtatásával. Az 5 hőcserélőn átáramló levegő átadja hőenergiáját az abban áramló víznek, majd a 13 légterelő csatornákon keresztül visszajut a B szilárd hőtároló közeg aljára. A zárt rendszerű áramlás miatt innen tovább áramlik felfelé a szemcsés, darabos szerkezetű közegben, miközben újból felmelegszik, és a folyamat kezdődik elölről.

A 3. és 4, ábra a találmány szerinti hőtároló berendezés egy másik előnyös kiviteli alakját szemlélteti függőleges, illetve vízszintes keresztmetszetben, ahol a hőtároló berendezés C hőbeviteli egységéi egy 14 villamos fűtőszál, vagy egy 15 külső hőforrást képező berendezésből, például napkollektorból táplált Cl külső hőbeviteli egység képezi, amely tartalmaz egy, a 12 belső levegő keringtetésére alkalmas csőrendszert a 15 külső hőforrást képező berendezéssel, a 15 külső hőforrást képező berendezéshez csatlakoztatott 16 beviteli hőcserélővel és egy 17 másodlagos keringtető ventilátorral. A D hőelvételi egységnek itt Is egy fűtőberendezés folyadékköréhez csatlakoztatott 5 hőcserélője van, amely körülveszi a 9 ventilátormotor által forgatott 4 ventilátor-járókereket. A 4 ventilátor-járókerék forgási sebességének szabályozására a 4 ventilátor-járókerék 9 ventilátormototjához itt is hozzá van rendelve egy a hőhasznosító rendszer folyadékkörének kívánt és tényleges előremenő hőmérsékletét összehasonlító 7 vezérlő elektronika, amely a hőtároló berendezés belső hőmérsékletét mérő 10 hőmérséklet-érzékelővel és egy a hőhasznosító rendszer folyadékkőrének előremenő hőmérsékletét mérő 6 hőmérséklet-érzékelővel van villamos úton összekötve, és ezek segítségével szabályozza a 4 ventilátor-járókerék forgási sebességét a 6 hőmérséklet-érzékelővel érzékelt tényleges előremenő vízhőmérséklet és a kívánt hőmérséklet közti különbség alapján. A D hőelvételi egység a hőtároló berendezés felső részén van elrendezve oly módon, hogy a 4 ventilátor-járókerék által áramoltatott 12 belső levegő az 5 hőcserélő külső felülete mellett haladjon el, ezzel melegítve az 5 hőcserélőn átfolyó folyadékot. A D hőelvételi egység tartalmaz továbbá egy mechanikusan mozgatható 8 hőszigetelő egységet, amely szükség szerint elszigeteli a folyadékkal teli 5 hőcserélőt, ezzel meggátolva a folyadék túlmelegedését a hőhasznosító rendszerben. A 8 hőszigetelő egység lényegében egy 22 hőszigetelő profi leiemből és a 22 hőszigetelő profilelemet mozgató, önmagában ismert működtető szerkezetből áll. A 22 hőszigetelő profilelem egy zárt állás (lásd 6a ábra) és egy nyitott állás (lásd 6/b ábra) között állítható, és úgy van kialakítva, hogy zárt állásban a 22 hőszigetelő profilelem az általa körbefogott 5 hőcserélő körül lévő teret a külső levegőtől elzárja, és ugyanakkor összenyitja a hőtároló berendezés belső terével, míg nyitott állásban a 22 hőszigetelő profílelem az általa körbefogott 5 hőcserélő körül lévő teret elzárja a hőtároló berendezés belső terétől és ugyanakkor összenyitja a külső levegővel.

A találmány szerinti hőtároló berendezés a hőt a későbbi felhasználásig az A hőszigetelt házban elrendezett belső B szilárd hőtároló közegben tárolja. A hőt a C hőbeviteli egységen keresztül az A hőszigetelt házban elrendezett B szilárd hőtároló közegbe juttatjuk, amely C hőbeviteli egység előnyösen a 14 villamos fűtőszál vagy a Cl külső hőbeviteli egység bármelyike lehet, majd szükség szerint a D hőelvételi egység segítségével a hőenergiát felhasználjuk. A D hőelvételi egység felépítése és működése hasonló, mint a megelőző kiviteli példáknál.

Az 5. ábra a találmány szerinti hőtároló berendezés egy másik előnyős alakját szemlélteti függőleges keresztmetszetben, ahol a C hőbeviteli egység egy szilárd vagy gáz halmazállapotú tüzelőanyaggal működtetett, füstelvezetővel ellátott 11 belső égéstér, amelybe a tüzelőanyag adagolása kívülről, automatikusan vagy kézzel történik, és a D hőelvételi egységet ebben az esetben egy 20 Stirling-motor képezi egy 18 munkagáz-tartállyal, amely 18 munkagáz-tartálynak van egy 19 belső hőcserélő felülete és egy 21 külső hőcserélő felülete, ahol a 19 belső hőcserélő felület a hőtároló berendezés A hőszigetelő burkolatán belül van elhelyezve a munkagáz fűtésére, míg a 21 külső hőcserélő felület a külső oldalon van elrendezve oly módon, hogy a 21 külső hőcserélő felület hütve van. A hőelvételi berendezés tartalmaz továbbá egy 4 ventilátor-járókereket a 12 belső levegő keringtetésére.

A találmány egyes előnyös kiviteli alakjai további lehetőségként egy külső vízköpenyben is elhelyezhetők a felmerülő maradék hőveszteség felhasználására.

A találmány szerinti hőtároló berendezés a hőt egy A hőszigetelt házban elrendezett belső B szilárd hőtároló közegben tárolja a későbbi felhasználásig. A hőt egy C hőbeviteli egységen keresztül az A hőszigctelt házban elrendezett B szilárd hőtároló közegbe juttatjuk, amely C hőbeviteli egység lehet előnyösen egy 11 belső égéstér, egy 14 villamos fütőszál vagy egy Cl külső hőbeviteli egység bármelyike, majd szükség szerint egy D hőelvételi egységgel a hőenergiát felhasználjuk. A D hőelvételi egység lehet adott esetben egy 20 Stirling-motor, amelynek 18 immkagáz-tartálya az A hőszigetelt ház burkolatán átnyúlóan van elrendezve, ahol 19 belső hőcserélő felületét a tárolt hőenergia segítségével melegítjük, míg a 21 külső hőcserélő felületét hütjük.

A találmány szerinti hőtároló berendezés előnye, hogy a szükséges többlet hőmennyiséget a felnasználásig biztonságosan, nagy munkavégző képességet biztosító maaas hőmérsékleten, minimális veszteseggel képes tárolni, és az eltárolt hőenergiát képes szakaszos üzemmódban, a mindenkori hőigényhez igazodva szakaszosan kibocsátani, a fűtött folyadék túlhevülésének veszélye nélkül.

A találmány szerinti hőtároló berendezés további előnye az egységnyi térfogatra jutó tároínató hőmennyiség növelése, ezért kis méretének köszönhetően azonos funkciók mellett háztartási körülmények között is használható.

Claims (9)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1, Szilárd töltetű hőtároló berendezés hőenergia tárolására, egy fűtőberendezésben vagy más hőhasznositó rendszerben való felhasználásra, amely hőtároló berendezés egy höszigetelt házat (A), a hőszigetelt házban (A) elrendezett, légnemű hőhordozó közeg, előnyösen levegő átáramlását megengedő, darabos vagy szemesés szilárd hőtároló közeget (Bf továbbá egy höbeviteli egységet (C) és egy hőelvételi egységet (D) tartalmaz, ahol a hőbeviteli egység (C) és a hőelvételi egység (D) legalább részben a hőszigetelt házon (A) belül helyezkedik el, ahol a hőelvételi egységnek (D) a höszigetelt házon (A) belül egy hőcserélője (5) van, ahol a hőcserélő (5) és a szilárd hőtároló közeg (B) között a szilárd hőtároló közegen (B) keresztül a külső környezettől elzárt légnemű hőhordozó közeg, előnyösen belső levegő (12) áramoltatható, amelynek a höszigetelt házon (A) belüli keringtetése egy, a hőcserélő (5) hőfélvevő oldalával együttműködő és a hőszigetelt házon (A) belül elrendezett radiális ventilátor-járókerék (4) forgási sebessége által szabályozható, azzal jellemezve, hogy a höbeviteli egység (C) és a hőelvételi egység (D) egymástól független, két különálló egységet kepez, ugyanakkor a hőcserélő (5) az elvételi hőigény szünetelésekor egy hőszigetelő egység (3) által elszigetelhető a fölhevített szilárd hőtároló közegtől (B), amely hőszigetelő egységnek (8) vau egy működtető része és egy hőszigetelő profileleme (22), amely működtető rész elmozdítani képes a hőszigetelő profilelemet (22) egy zárt és egy nyitott állás között, ahol zárt állásban a hőszigetelő profilelem (22) az általa körbefogott hőcserélő (b) körül lévő teret a külső levegőtől elzárja és egyúttal összenyitja a hőtároló berendezés belső terével, míg nyitott állásban a hőszigetelő profilelem (22) az általa körbefogott hőcserélő (5) körül lévő teret elzárja a hőtároló berendezés belső terétől, és egyúttal összenyitja a külső levegővel.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti hőtároló berendezés, azzal jellemezve» hogy a hőtároló berendezés hőelvételi egysége (I)) tartalmazza az abban átfolyó folyadék melegítésére szolgáló hőcserélőt (5), amely a keringtetett forró belső levegő (1.2) által hevített külső felületevei körülveszi a változtatható forgási sebességű ventilátor-járókereket (4), valamint tartalmazza a ventilátor-járókerék (4) forgását, biztosító ventilátormotor (9) forgási sebességét szabályozó vezérlő elektronikát (7),
3. 3. A 2. igénypont szerinti hőtároló berendezés, azzal jellemezve» hegy a ventilátorjárókerék (4) forgási sebességének szabályozására a ventilátor-járókerék (4) hőszigeteh házon (A) kívül elrendezett ventilátormotorjához (9) egy a kívánt és tényleges előremenő homeisekletéi osszehasonhto vezérlő elektronika (7) van csatlakoztatva, amely egy a hőtároló <

   berendezés belső hőmérsékletét mérő hőmérséklet-érzékelővel (10) és egy az előremenő hőmérsékletet merő hőmérséklet-érzékelővel (0) van villamos úton összekötve.
4. 4. Az i. igénypont szerinti hőtároló berendezés, azzal jellemezve, hogy a hőtároló berendezés hőelvételi egysége (D) egy Stirling-motort (20) tartalmaz egy olyan munkagáztartállyal (18), amely numkagáz-tartálynak (18) egy belső hőcserélő felülete (19) és egy külső hőcserélő felülete (21) van, ahol a munkagáz fűtésére szolgáló belső hőcserélő felület (19) a hőtároló berendezés hőszigetelt házán (A) belül van elrendezve, míg a külső hőcserélő felület (21) a külső oldalon van oly módon elrendezve, hogy a külső hőcserélő felület (21) hűfve-van hűthető.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti hőtároló berendezés, azzal jellemezve, hogy a hőtároló berendezés hőbeviteli egysége (C) egy a hőszigetelt házon (A) kívülről táplálható, füstelvezetéssel ellátott égéstér (11).
6. 6. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti hőtároló berendezés, azzal jellemezve, hogy a hőtároló berendezés hőbeviteli egysége (C) egy a hőszigetelt házon (A) belül elrendezett villamos fütőegység (14), előnyösen villamos fűtöszál.
7. 7. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti hőtároló berendezés, azzal jellemezve, hogy' a hőtároló berendezés hőbeviteli egysége (C) egy külső hőforrást képező berendezésből (15), például napkollektorból táplált hőbeviteli egységként (Cl) van kialakítva, amely egy, a belső levegőnek (12) a hőszigetelő ház (A) belső tere és a külső hőforrás közötti keringtetésére alkalmas csőrendszert tartalmaz a külső hőforrást képező berendezéssel (15), egy a külső hőforrást képező berendezéshez (15) csatlakoztatott beviteli hőcserélővel (16) és egy másodlagos keringtető ventilátorral (17).
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti hőtároló berendezés, azzal jellemezve, hogy a hőtároló berendezés höszigetelt házának (A) falai egy külső köpenyrészből (1). egy belső hótükőr-páncéllemezből (3), valamint a külső köpenyrész (1) és a belső hőtükörpáneéllemez (3) között elrendezett legalább egy hőszigetelő rétegből (2) vannak kialakítva.
9. 9. Az 1-8. igénypontok szerinti hőtároló berendezés, azzal jellemezve, hogy a szilárd hőtároló közeg (B) szemcsés vagy darabos kőzet, előnyösen bazaltzúzalék.