NO147729B - Anvendelse av en i krystallvann fri tilstand og i sine hydratiseringstrinn i krystallinsk tilstand i gassgjennomtrengelig form forblivende substans som lagringsmedium ved lagring henholdsvis ved uttak av varme - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et langringsmedium ved lagring, henholdsvis ved uttak av varme ved hjelp av en varmelagringsinnretning som har to kamre, hvor det lagringsmedium som er anordnet i det første kammer ved varmelagringen avgir vann og hvor varmeav-givningen binder vann kjemisk og hvor det andre kammer et utformet som vannforradsbeholder som står i forbindelse med et første kammer.

I "Proceedings of the United Nations Conference on New Sources of Energy", "Solar Energy, Wind Power and Geothermal Energy", Roma, 21 til 31 august 1961, bind 5, Solar Energy: II (United Nations, New York 1964), avsnitt "Heats of Vaporization" side 413 til 416, er det beskrevet et system, som inneholder to kamre, nemlig et "varmt kammer" og et "svalt kammer", som inneholder en fordampbar væske eller substans som har et lavere damptrykk ved en bestemt temperatur i det "varme kammer" enn i det "svale kammer". Denne substans kan enten foreligge som en komponent eller som en oppløsning, hvorved den andre komponent er forholdsvis lite flyktig eller foreligger i en kjemisk bundet form, f.eks. som hydrat eller ammoniakk. Det svale kammer kan kondensere væske direkte eller absorbere den som et hydrat med lav stabilitet eller absorbere det i en oppløs-ning fra hvilken den har et høyere damptrykk ved en gitt temperatur .

I det svale kammer kondenserer den under tilførsel av varme

i det varme kammer fordampede substans og avgir derved varme gjennom det svale kammers vegger til omgivelsen. Som resultat av et temperaturfall på den varme side faller damptrykket under damptrykket på den svale side, hvorved den fordampbare substans ved varmetilførsel fra omgivelsen gjennom veggene til det svale kammor igjen destillerer tilbake i det varme kammer, hvorved den ved kondensering leverer varme der. Varmen blir derved lagret i atmosfæren eller omgivelsen og trukket ut derfra igjen ved behov, av det flytende medium. Et system som riktig-nok ikke vedrører lagring av varme, men som er basert på det

samme prinsipp, er kjent fra US patent nr. 3 642 059.

Den oppgave som ligger til grunn for foreliggende oppfinnelse er å finne en substans ved hvis anvendelse den innledningsvis omtalte varmelagringsmetode kan gjennomføres såvel i praksis som på en økonomisk gunstig måte.

Denne oppgave blir løst ifølge oppfinnelsen ved anvendelsen

av en i krystallvannfri tilstand og i sine hydratiseringstrinn også etter gjentatt varmelagring og varmeuttak ved de ved varmelagringen opptredende temperaturer i krystallinsk tilstand i gassgjennomtrengelig form forblivende substans, f.eks. av Na2S som lagringsmedium.

Utgående fra et lagringsbehov for en enfamiliebolig på ca. 12000 kWh eller 0,4 x IO<5> MJ = 10,3 x IO<6> kcal, krever den rent termiske energilagring følgende mengder av de forskjellige substanser:

776 tonn sten oppvarmet fra 20°C til 100°C

332 tonn jern oppvarmet fra 20°C til 100°C

108 tonn vann oppvarmet fra 20°C til 100°C

224 tonn salthydratblanding (smeltepunkt ved 13°C)

22 tonn litiumhydrid (smeltepunkt 675°C).

Opptaket av krystallvann (H20 forutsettes å være i dampfase) krever: ca. 6 tonn Na^S, hvis alle faseoverganger (0 til 9 I^O)

blir benyttet, eller

ca. 12 tonn Na2S, hvis det bare benyttes faseovergangene 0 til 4,5 H20.

Anvendelsen ifølge oppfinnelsen er overlegen i forhold til anvendelsen av andre substanser av to grunner: 1. En vesentlig lavere masse ved lagring av en gitt energi-mengde (ni ganger mindre enn ved anvendelsen av vann). 2. Det kreves (som salthydratblanding) ikke plasskrevende og dyre varmeisolasjoner ved langvarig lagring. Natriumsulfid, som benyttes ifølge oppfinnelsen er dessuten en rimelig substans .

Anvendelsen ifølge oppfinnelsen blir i det følgende nærmere forklart ved hjelp av en innretning som er fremstilt skjematisk på tegningen, som viser et blokkdiagram av en innretning for oppvarming av et hus og for frembringelse av varmt vann.

Innretningen har følgende hovedbestanddeler:

En akkumulator 21 med lagringsmedium 23a (f.eks. Na^S) og en

i akkumulatoren anordnet rørledning 2 8 med et flytende medium for opptak eller avgivning av varmeenergi (Q^) ved lading henholdsvis utladning (lagring henholdsvis avgivning av varme).

En solfanger 22 for omdanning av solstråling 30 til varmeenergi, som tilføres akkumulatoren 21 ved lading. Transportmediet er en væske, fortrinnsvis imidlertid ikke vann, hvis væsken strømmer gjennom rørledningen 28 til akkumulatoren 21. (En inntrengning av vann i akkumulatoren 21 ville medføre en hurtig energi-dannelse og en økning av trykket i akkumulatoren 21, hvis det benyttes energirikt salt).

En vanntank 23, som har et system for tilførsel av varmeenergi (Q^), som er nødvendig for vannfordampning ved utladning av akkumulatoren 21. Vanntanken 23 er senket ned i jorden til en dybde som er frostfri, og er forbundet med en varmeveksler 29b for å kunne oppta varmeenergi fra jorden i en varmeut-vekslings vinning .

Takket være det faktum at vanntanken 23 ved hjelp av varme-utvekslings vinningen 29 varmemessig er koplet til en sone med i det vesentlige liktforblivende temperatur, blir det oppnådd at temperaturen i den lavtempererte del av innretningen såvel ved lagring som også ved avgivning av varmeenergi forblir i det

vesentlige konstant.

En vakuumpumpe 2 4 for et grensetrykk på ca. 0.5 torr. Vakuumpumpen 2 4 er forbundet med akkumulatoren 21 over en ledning 3 4 med en ventil V1 og en kondensator 25.

Kondensatoren 25 har en kjøleslange 25b som er forbundet med varmeveksleren 29b samt med varmeutvekslingsvindingen 29.

Et manometer 2 6 som setter vakuumpumpen 2 4 elektronisk i drift og som åpner ventilen V^, hvis partialtrykket til andre gasser enn vanndamp overskrider en forutbestmt verdi (på noen torr)

i akkumulatoren 21.

Radiatorer 27a for oppvarming av huset, og varmevekslere 27b for varmtvannsproduksjon, som benytter varmeenergien Q^, som tas ut fra akkumulatoren 21.

På figuren er det også vist ledninger 31 og 32 for vanndamp, gjennom hvilke vanndamp fører til akkumulatoren 21 fra vanntanken 23 henholdsvis fra akkumulatoren 21 til kondensatoren 25,og en ledning 33 for kondensert vanndamp, gjennom hvilken kondensatet fra kondensatoren 25 tilbakeføres, til vanntanken 23, slik at det dannes et første lukket kretsløp 47. Ledningen 31 ender i et perforert rør 55, med hvis hjelp dampen fordeles i lagringsmediet 23a.

Et andre kretsløp 48 dannes av solfangeren 22, rørledningen 28

i akkumulatoren 21, radiatorene 27a og ikke nærmere betegnede ledninger, som forbinder de nevnte komponenter, hvorved en av ledningene har en sirkulasjonspumpe 42. En ikke nærmere be-tegnet shunt-ledning kan føre forbi radiatoren 27a.

Innretningen ifølge tegningen arbeider på følgende måte:

Ved ladning (regenerering) av lagringsmediet 23a i akkumulatoren 21 blir varm væske ledet fra solfangeren 22 gjennom kretsløpet 48. Vanndampen, som frigjøres i akkumulatoren 21 på grunn av oppvarming, blir tilbakeført gjennom ledningene 31 og 32 til kondensatoren 25 samt vanntanken 23 og kondenseres der under innvirkning av kjøleslangen 25b og varmeveksleren 29b. Væsken fra kondensatoren 25 strømmer nedover til vanntanken 23.

Ved utladning blir varm væske fra akkumulatoren 21 ført til forbrukerenhetene 27b og 27a gjennom kretsløpet 48. Ved denne prosess "pumper" akkumulatoren 21 varmeenergi fra vanntanken 23, idet vann fordamper der og tilføres akkumulatoren 21 gjennom ledningene 31 og 32 og 33. Varmeenergi for fordampning av vannet blir tilført vannet gjennom varmeveksleren 29b fra varmevekslervindingen 29.

Claims (1)

1. Anvendelse av en i krystallvannfri tilstand og i sine hydratiseringstrinn også etter gjentatt varmelagring og varmeuttak ved de ved varmelagringen opptredende temperaturer i krystallinsk tilstand i gassgjennomtrengelig form forblivende substans, f.eks. av Na2S, som lagringsmedium ved lagring, henholdsvis ved uttak av varme via en varmeopplagringsinnretning som har to kamre, hvor det lagringsmedium som er anordnet i det første kammer ved varmelagringen avgir vann og ved varmeav-givningen binder vann kjemisk, og hvor det andre kammer er utformet som vannforrådsbeholder som står i forbindelse med det første kammer.