NL1016219C1 - Expansievoorziening voor vloeistofverwarming. - Google Patents

Description

Expansievoorziening voor vloeistofverwarming

De uitvinding betreft een gesloten inrichting voor het verwannen van een vloeistof, in het bijzonder water, en omvat een warmteopwekker of verwarmingsketel, verbrandingsmotor 5 van een warmte-kracht-koppelingseenheid, brandstofcellen of zonnepanelen, waarin warmte wordt toegevoerd aan de in de kringloop circulerende vloeistof.

Anderzijds zijn in de vloeistofkringloop radiatoren en/of convectoren, opgenomen door middel waarvan warmte wordt afgegeven aan te verwarmen ruimten.

Inrichtingen van deze soort omvatten een expansie- of vloeistofreservoir waarin het extra 10 volume aan vloeistof opgenomen wordt dat door uitzetting ten gevolgde van verwarming van de vloeistof ontstaat. Bij afkoeling van de vloeistof in de vloeistofkringloop wordt weer vanuit het reservoir vloeistof terug in de kringloop gebracht om de volumevermindering door deze afkorting te compenseren.

Een verwarmingsinrichting van deze soort is beschreven in de internationale 15 octrooiaanvrage PCT/NL95/00034. Bij de in deze aanvrage beschreven verwarmingsinrichting is het vloeistofreservoir drukloos en kan vloeistof uit het reservoir in het onder druk staande systeem worden gebracht door een pomp.

De huidige aanvrage betreft een verder ontwikkelde uitvoeringsvorm van de uit de genoemde internationale octrooiaanvrage bekende verwarmingsinrichting, en is met name 20 bedoeld voor zeer grote expansievoorzieningen en warmtebufferreservoirs zoals deze onder meer worden toegepast in de glastuinbouw bij C02-bemestmg in combinatie met een verwarmingsinstallaties.

De afgassen welke vrijkomen bij de warmteopwekking worden gezuiverd van voor planten schadelijke gassen, en vervolgens in de kassen geleid. De warmte wordt tegelijkertijd 25 gebufferd in één of meerdere warmtebufferreservoirs. Deze warmtebufferreservoirs bevatten meestal een expansievoorziening en een vloeistofreservoir. Vanwege de enorme volumen van zulke reservoirs tot wel 2.000 m3, is een lage (atmosferisch) en constante druk van groot belang. Anderzijds is het voldoende afdichten van het vloeistofoppervlakte door middel van een drijver of membraan fysiek bijzonder lastig en kostbaar.

30 Onder invloed van hoge temperaturen en drukverschillen, zullen gassen uit de vloeistof treden, welke vanwege hun schadelijke werking op de installatie, dienen te worden afgevoerd. Dit verschijnsel is bekend als de wet van Henry.

Voor de afsluiting van de vloeistof aan de oppervlakte zijn middelen bekend als olie, drijvende bolletjes, een membraan, gaskussen bestaande uit een inert gas. Olie is te riskant vanwege het 35 milieu. Drijvende bolletjes worden niet aanvaard als afdoende afsluiting. Een membraan is 1016219 2 moeilijk toe te passen bij grotere diameters. Een gaskussen bestaande uit een inert gas, lijkt vooralsnog een gunstige toepassing bij grotere volumen en diameters.

Meestal wordt hier stikstof als inert gas, in flessen of cilinders geleverd, toegepast.

Voorwaarde is een goede afsluiting van het gascompartiment van het reservoir. Dit lijkt strijdig 5 wanneer de uit de vloeistof tredende schadelijke gassen moeten worden afgevoerd.

In de uitvinding is gebruik gemaakt van een stikstof als inert gas. Om voomoemde bezwaren weg te nemen, zijn er maatregelen getroffen om uit de vloeistof tredende schadelijke gassen af te voeren. Een stikstofgenerator maakt deel uit van de inrichting, waardoor een eventueel tekort aan stikstof onbeperkt kan worden gesuppleerd. Na de eerste ingebruikname, zal het 10 gascompartiment na verloop van tijd nagenoeg alleen stikstof bevatten.

Ook kunnen er detectiemiddelen worden aangebracht, waarmee het vloeistofniveau in het reservoir wordt bewaakt. Met behulp van een suppletie-inrichting voor vloeistof kan vanuit een externe bron vloeistof worden gesuppleerd bij een te laag vloeistofniveau, als gevolg van kleine lekverliezen in de installatie.

15

Figuur 1 Toont schematisch een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.

Van de schematische in figuur 1 weergegeven verwarmingsinrichting is slechts het gedeelte 20 getoond dat verband houdt met het expansievoorziening en vloeistoffeservoir van installatie, nodig voor warmteopslag.

De verwarmingskringloop is aangesloten op de leidingen 18 en 19.

Via leiding 19 wordt door een externe warmteopwekker verwarmd water toegevoerd vanuit installatie boven in het warmtebufferreservoir 11. Het koudere water wordt vanuit een lager deel 25 in het warmtebufferreservoir 11 via leiding 18 naar de installatie teruggeleid.

Wanneer er warmte moet worden onttrokken vanuit warmtebufferreservoir 11, verloop de stromingsrichting omgekeerd ten opzichte van bovengenoemde. Nu wordt kouder water toegevoerd via leiding 18 naar het warmtebufferreservoir, terwijl warm water via leiding 19 naar de installatie wordt getransporteerd.

30 In plaats van een externe warmteopwekker kan eveneens een verwarmingsketel geïntegreerd worden met het warmtebuffervat.

Ten gevolge van het verwarmen en afkoelen van de vloeistof, zal het niveau in het reservoir variëren wisselen. Een verandering in het vloeistofniveau zal een volumeverandering veroorzaken in het gesloten gascompartiment van het warmtebuffervat 11 boven de vloeistof.

35 Als gevolg hiervan zal de druk veranderen.

1016219 3

Om de druk in dit gesloten gascompartiment nagenoeg constant te kunnen houden, kan bij een te hoge druk gas (stikstof en eventueel vrijgekomen gassen uit de vloeistof) worden afgeblazen via magneetventiel 13, en bij een te lage druk nieuw stikstof worden toegevoerd via magneetventiel 9. De druk in het gesloten gascompartiment van het warmtebuffervat 11 wordt 5 geregistreerd door drukopnemer 24, dat aangesloten op een besturingseenheid 20 bovengenoemde schakelingen om de druk te corrigeren verzorgt.

De stikstof die wordt toegevoerd bij een te lage druk via magneetventiel 9 in het gesloten gascompartiment van het warmtebuffervat 11, is afkomstig uit een drukvat 8, waarin een voorraad stikstof is opgeslagen. De benodigde stikstof wordt geproduceerd in de 10 stikstofgenerator 1, en verkregen uit de gascirculatie van via magneetventiel 25 en verbindingsleiding 26 afgeblazen menggassen en buitenlucht uit de omgeving. Deze gassen en buitenlucht worden aangezogen via het filter 5. Een compressor 2 leidt de gassen in de stikstofgenerator 1. In de stikstofgenerator worden de verschillende gassen gescheiden met behulp van membraangasscheiding.

15 Door verschil in molecuulgrootte van de gassen kunnen deze worden gescheiden met behulp van asymmetrische- of holle fibermembranen. Via een afblaasopening 4 worden de ongewenste gassen zoals zuurstof CO, CQ2 en koolwaterstoffen weggeleid.

De stikstof wordt vanuit de stikstofgenerator 1 aangezogen door een tweede compressor 3, en in eerder genoemd drukvat 8 geperst. Met terugslagklep 7 wordt voorkomen dat de stikstof 20 terugstroomt uit drukvat 8. Door stikstof op te slaan in drukvat 8 onder een hoge druk, is voldoende stikstof beschikbaar voor een drakvereffening bij snelle afkoeling van de vloeistof.

Een te hoge druk in het drukvat 8 kan worden vermeden door veiligheidsventiel 10.

De druk in het drukvat 8 wordt geregistreerd door drukopnemer 23, welke in verbinding staat met de besturingseenheid 20. Bij een te lage druk in het drukvat 8, zal voomoemd proces 25 worden gestart door het inschakelen van de beide compressoren 2 en 3.

Een membraanvat 6 kan tussen de beide compressoren worden geplaatst om ongewenste drukpulsen op te vangen. In de plaats van twee afzonderlijke compressoren 2 en 3, kan ook een compressor met 2 cilinders worden toegepast, waarbij de stikstofgenerator tussen de twee cilinders is geplaatst.

30 In het warmtebuffen-eservoir 11 bevinden zich twee inrichtingen ten behoeve van de veiligheid, voor het geval dat de inrichting niet op een normale wijze kan functioneren.

Het betreft een vlotterklep 12, welke opent bij een te hoog vloeistofniveau. De vloeistof, welke een zeer hoge temperatuur kan hebben, wordt gecontroleerd afgevoerd naar een opvanginrichting 21. Bij een eventueel te lage druk in het warmtebufferreservoir 11, zal de 1016219 4 vlotterklep 12 eveneens openen. De klepafdichting van vlotterklep 12, welke wordt verkregen door het eigen ‘droge’ gewicht van de vlotter met arm, wordt door een te lage druk verbroken. Deze laatste functie van vlotterklep 12 kan ook door een afzonderlijk ventiel worden verkregen. Daarnaast kan een veiligheidsventiel 14 worden aangebracht, welke opent bij een te hoge druk 5 in het warmtebufferreservoir 11.

Een andere maatregel betreft de suppletieinrichting welke kan bestaan uit de volgende componenten: Een vlotterschakelaar 15, aangesloten op besturingseenheid 20, registreert een te laag vloeistofniveau in het warmtebufferreservoir 11. Via besturingseenheid 20 wordt magneetventiel 16 geopend, waardoor water wordt gesuppleerd in de installatie. Wanneer voor 10 de suppletie is aangesloten op de drinkwaterinstallatie 22 als externe bron, zal een terugstroombeveiliging 17 moeten worden toegepast.

Het is uiteraard ook mogelijk om het proces van ontgassen bij figuur 1 te bevorderen, door binnen aanvaardbare drukvariaties, continu of met intervallen ongewenste gassen uit het gascompartiment in warmtebufferreservoir 11 te verwijderen door ventiel 13 volgens een 15 tijdsaansturing via de besturing 20 te openen. Volgens voomoemd proces zal gelijktijdig stikstof worden toegevoerd. Een eenvoudige benadering kan worden verkregen, wanneer continu een gedoceerde hoeveelheid gas wordt afgeblazen vanuit de gascompartiment (gecontroleerd lekken). Bij een andere uitvoeringsvorm van figuur 1 zou de noodzaak van ontgassen kunnen worden geregeld met behulp van een detectiemiddel, welke bijvoorbeeld in de retourleiding 26 20 is aangebracht, w aarmee de zuiverheid van de stikstof of de mate van aanwezigheid van ongewenste gassen kan worden bepaald, en waardoor het ontgassen wordt gestart of beëindigd. Uiteraard bepaalt men met de hoogte vanwaar de te verwijderen gassen worden afgeblazen uit het gascompartiment, welke gassen vooral worden afgevoerd. Dit houdt verband met het verschil in dichtheid van de afzonderlijke gassen.

25 Voor de goede orde is met betrekking tot de stikstof-generator te vermelden, dat in de plaats van een uitvoering met membraanscheiding, ook andere technieken zijn toe te passen in de inrichting, zoals een uitvoeringsvorm met een moluculair koolstof-filterbed.

Ook is een zelfde inrichting denkbaar met andere inerte gassen dan stikstof.

1016219

Claims (1)

1 De conclusie conform hetgeen hiervoor in de aanvrage is vermeld, met inbegrip van de omschreven uitvoerings- en toepassingsvormen. 1016219