NO171236B

NO171236B - ITEM CONNECTOR WITH HEVER CONNECTIONS

Info

Publication number: NO171236B
Application number: NO902927A
Authority: NO
Inventors: John Rekstad
Original assignee: Solnor As
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-11-02
Also published as: NO171236C; NO902927D0; NO902927L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et modulært energilager med vann som lagringsmedium, særlig til bruk i soloppvarmingsanlegg for hus. Energilageret, som også i det nedenstående vil bli omtalt som "elementbereder", kan også benyttes i spillvarmeanlegg og andre varmeanlegg for utnyttelse av tilfeldig kraft. The present invention relates to a modular energy storage with water as storage medium, particularly for use in solar heating systems for houses. The energy store, which will also be referred to below as "element generator", can also be used in waste heating systems and other heating systems for the utilization of random power.

Elementberederen eller energilageret er utviklet for å dekke ulike varmelagringsbehov, og er spesielt konstruert for åpne solvarmeanlegg. Det er karakteristisk for anvendt solenergi at varmetilgang og varmebehov ikke er sammenfallende i tid. Et varmelager er derfor et uunnværlig element i et solvarmeanlegg. Vann er et av de beste varmelagringsmedier man kjenner til, med høy varmekapasitet pr. volumenhet. The element preparation or energy storage has been developed to cover various heat storage needs, and is specially designed for open solar heating systems. It is characteristic of applied solar energy that heat supply and heat demand do not coincide in time. A heat store is therefore an indispensable element in a solar heating system. Water is one of the best known heat storage media, with a high heat capacity per volume unit.

Tidligere kjente vannvarmelagre består gjerne av standard trykktanker, tilpasset lukkede solvarmeanlegg. I konven-. sjonelle varmelagre varmes lagringsvannet opp via en varmeveksler, og mengden av vannet eller mediet som transporterer varmen til lageret er redusert til et minimum. Varmeveks-lingen reduserer varmeanleggets totale virkningsgrad. Kostnadene i forbindelse med eksisterende varmelagre er uhensiktmessig høye, fordi man har implantert gammel teknologi uten å tilpasse og utnytte muligheter til forenklinger som er til stede ved bruk av solenergi til oppvarming. Tidligere kjente varmelager-løsninger er lite fleksible, og har man behov for å utvide et slikt varmelager, er sammenkoblingen av nye tanker arbeidskrevende og gir dårlig utnyttelse av plass og isolasjon. Tilgjengelige varmelagre er ikke beregnet for åpne solvarmeanlegg, og lar seg vanskelig tilpasse slike anlegg. Formerly known water heating stores usually consist of standard pressure tanks, adapted to closed solar heating systems. In convention. In conventional thermal storages, the storage water is heated via a heat exchanger, and the amount of water or the medium that transports the heat to the storage is reduced to a minimum. The heat exchange reduces the heating system's total efficiency. The costs in connection with existing thermal storage are unnecessarily high, because old technology has been implanted without adapting and utilizing opportunities for simplification that are present when using solar energy for heating. Previously known heat storage solutions are inflexible, and if there is a need to expand such a heat storage, the connection of new tanks is labor-intensive and makes poor use of space and insulation. Available heat stores are not intended for open solar heating systems, and are difficult to adapt to such systems.

Fra europeisk patentsøknad nr. 031153 er det kjent et modulært energilager til bruk ved soloppvarmingsanlegg. Dette energilageret viser en form for tettpakking av moduler, men dette er i realiteten tettpakking av isolasjons-omhyllinger, ikke av selve lagringstankene. Plassutnyttelsen ifølge EPO 031153 kan således forbedres vesentlig. Videre er det mulig å oppnå en besparelse av isolasjonsmaterialet, da EP 031153 viser isolasjon mellom samtlige lagermoduler. EP 031153 viser også rørinnføringer på sidene av hver lagermodul, og dette kan selvfølgelig gi problemer i form av korrosjon og muligheter for lekkasje. From European patent application no. 031153, a modular energy storage for use in solar heating systems is known. This energy storage shows a form of dense packing of modules, but this is in reality a dense packing of insulation casings, not of the storage tanks themselves. The utilization of space according to EPO 031153 can thus be significantly improved. Furthermore, it is possible to achieve a saving of the insulation material, as EP 031153 shows insulation between all storage modules. EP 031153 also shows pipe entries on the sides of each bearing module, and this can of course cause problems in the form of corrosion and possibilities for leakage.

Fra norsk patent nr. 148.828 er det kjent en sammenstilling av flere beredere til et magasin. Også her forekommer rørgjennomføringer på sidene, med de ovennevnte muligheter for problemer. Videre er plassutnyttelsen også i dette tilfelle lite effektiv, idet hver tank er isolert for seg. From Norwegian patent no. 148,828, a compilation of several dispensers into a magazine is known. Here, too, pipe penetrations occur on the sides, with the above-mentioned possibilities for problems. Furthermore, the use of space is also inefficient in this case, as each tank is individually insulated.

For å unngå de ovennevnte ulemper er det tilveiebrakt et modulært energilager av den innledningsvis nevnte type, hvilket energilager består av et antall N > 2 opprettstående og hovedsakelig like tankmoduler, et tilførselsrør, minst N-l sammenkoblingsrør mellom tankmodulene, og et utløpsrør samt en sirkulasjonspumpe anordnet i utløpsrøret. Energilageret ifølge oppfinnelsen kjennetegnes særskilt ved at hver tankmodul er en uisolert aluminiumstank med kvadratisk grunnflate og samme kvadratiske horisontale tverrsnitt gjennom hele sin høyde, for oppnåelse av minimalt energitap ved tettpakking av tankmoduler og enkel omhyllende isolasjon og mantling etter sammenstilling og rørsammenkobling av det ønskede antall moduler. Dessuten er hvert sammenkoblingsrør et rør i hovedsakelig omvendt U-form som er tredd ned i to tankmoduler ovenfra gjennom åpninger i modulenes toppplater for å gi væskekommunikasjon mellom modulene ved heverteffekt, idet hver modul er åpen for atmosfæretrykk oventil. In order to avoid the above-mentioned disadvantages, a modular energy storage of the type mentioned at the outset has been provided, which energy storage consists of a number of N > 2 upright and essentially identical tank modules, a supply pipe, at least N-1 connecting pipes between the tank modules, and an outlet pipe as well as a circulation pump arranged in the outlet pipe. The energy storage according to the invention is characterized in particular by the fact that each tank module is an uninsulated aluminum tank with a square base and the same square horizontal cross-section throughout its height, to achieve minimal energy loss by dense packing of tank modules and simple enveloping insulation and sheathing after assembly and pipe connection of the desired number of modules . Moreover, each connecting tube is a tube in a substantially inverted U-shape which is threaded down into two tank modules from above through openings in the modules' top plates to provide liquid communication between the modules by siphon effect, each module being open to atmospheric pressure above.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er hvert sammenkoblingsrør på toppen av sitt buede parti utstyrt med en dyse for fjerning av eventuell luftlås i heverten, hvilken dyse er forbundet med sirkulasjonspumpens lavtrykksside med et fleksibelt rør. In a preferred embodiment of the invention, each connecting pipe on top of its curved part is equipped with a nozzle for removing any air lock in the siphon, which nozzle is connected to the circulation pump's low pressure side with a flexible pipe.

Minst en av tankmodulene kan omfatte en innvendig montert, i og for seg konvensjonell trykktankbereder med elektrisk varmeelement og termostat for avgivelse av bruksvann med ønsket temperatur, idet tankmodulenes sirkulasjonsvann, dvs. lagringsmediet, forvarmer bruksvannet gjennom trykktank-berederens vegg, som virker som varmeveksler. At least one of the tank modules can include an internally mounted, in and of itself, conventional pressure tank heater with electric heating element and thermostat for dispensing service water at the desired temperature, as the tank modules' circulation water, i.e. the storage medium, preheats the service water through the wall of the pressure tank heater, which acts as a heat exchanger.

Med et modulært energilager eller elementbereder som angitt ovenfor, får man et varmelager som enkelt kan utvides, videre utnyttes plassen optimalt, og man benytter ingen unødig isolasjon. Sammenkobling av flere tanker kan foretas hurtig, systemet er korrosjonsfritt og uten lekkasjemulighet. Forsøk viser at hevertkoblingene gir god vanntransport mellom tankene. With a modular energy storage or element preparation as indicated above, you get a heat storage that can be easily expanded, the space is also used optimally, and no unnecessary insulation is used. Connecting several tanks can be done quickly, the system is corrosion-free and without the possibility of leakage. Tests show that the siphon couplings provide good water transport between the tanks.

Oppfinnelsen skal nå belyses noe nærmere ved beskrivelse av utførelseseksempler, og det henvises i den forbindelse til de vedføyde tegningene, hvor The invention will now be explained in more detail by describing examples of execution, and reference is made in this connection to the attached drawings, where

fig. 1 viser en enkelt tankmodul med oventil anordnet trykktankinnsats, fig. 1 shows a single tank module with pressure tank insert arranged above,

fig. 2 viser forskjellige sammenkoblinger av tankmoduler med mulighet for varierende varmelager-volum, sett ovenfra, fig. 2 shows different interconnections of tank modules with the possibility of varying heat storage volumes, seen from above,

fig. 3 viser tre sammenstilte tankmoduler sett fra siden, med hevertkoblinger mellom tankene, og fig. 3 shows three assembled tank modules seen from the side, with siphon connections between the tanks, and

fig. 4 viser i detalj en hevertkobling slik den forekommer i oppfinnelsen. fig. 4 shows in detail a siphon coupling as it occurs in the invention.

Som omtalt ovenfor, oppnås fordelene ved oppfinnelsen ved å bygge hver tankmodul 1 med kvadratisk tverrsnitt. Ved en utvidelse av varmelageret settes tankene tett inntil hverandre, og bare de ytre veggene 2 isoleres. Sammenkobling av tankene skjer ved bruk av rør 3 som tres ned i tankene fra oversiden. Vanntransport vil starte så snart det foreligger en nivåforskjell mellom de enkelte lagertankene. For å sikre kontinuerlig heverteffekt, er det på toppen av hvert koblingsrør 3 innsatt en dyse 4 som igjen er knyttet sammen med lavtrykksiden av sirkulasjonspumpen 5 i systemet. Systemet er korrosjonsfritt, da man unngår gjennomgående rørføringer for koblingene mellom tankene i det området der det står vann. As discussed above, the advantages of the invention are achieved by building each tank module 1 with a square cross-section. When expanding the heat storage, the tanks are placed close to each other, and only the outer walls 2 are insulated. The tanks are connected using pipe 3 which is threaded down into the tanks from the top. Water transport will start as soon as there is a level difference between the individual storage tanks. To ensure a continuous siphon effect, a nozzle 4 is inserted at the top of each connecting pipe 3, which is in turn connected to the low pressure side of the circulation pump 5 in the system. The system is corrosion-free, as continuous piping is avoided for the connections between the tanks in the area where there is water.

Aluminium er et godt egnet materiale for et åpent solenergi-lagringssystem. Tankmodulen er utformet på en slik måte at det kan settes inn en konvensjonell trykktankinnsats 6 i en av modultankene i sammenstillingen, for forvarming av bruksvann. Med løsningen ifølge oppfinnelsen reduseres ikke varmelagerets virkningsgrad på grunn av et uhensiktsmessig varmevekslingsledd. Varmelagringsvannet 7 i det modulære energilageret er det samme som transporterer varme fra varmekilden. Aluminum is a well-suited material for an open solar energy storage system. The tank module is designed in such a way that a conventional pressure tank insert 6 can be inserted into one of the module tanks in the assembly, for preheating service water. With the solution according to the invention, the efficiency of the heat storage is not reduced due to an inappropriate heat exchange joint. The heat storage water 7 in the modular energy storage is the same that transports heat from the heat source.

I fig. 4 vises i forstørret målestokk toppen av en hevertkobling, med toppmontert undertrykksdyse 4 og slange 8 som går til lavtrykksiden av sirkulasjonspumpen 5 som vises eksempelvis i fig. 3 Heverteffekten oppstår på grunn av ulikheten i nivå, Ah, mellom vannstand i de to tankene. In fig. 4 shows on an enlarged scale the top of a siphon coupling, with top-mounted negative pressure nozzle 4 and hose 8 which goes to the low pressure side of the circulation pump 5 which is shown for example in fig. 3 The siphon effect occurs due to the difference in level, Ah, between the water level in the two tanks.

Claims

1. Modular energy storage with water as a storage medium, particularly for use in solar heating systems for houses, which energy storage consists of a number of N > 2 upright and essentially identical tank modules (1), a supply pipe, at least N-l connecting pipes (3) between the tank modules (1), and an outlet pipe and a circulation pump (5) arranged in the outlet pipe, characterized in that each tank module (1) is an uninsulated aluminum tank with a square base and the same square horizontal cross-section throughout its height, to achieve minimal energy loss by tightly packing tank modules (1) and simple enveloping insulation and sheathing after assembly and pipe connection of the desired number of modules, and that each interconnecting tube (3) is a tube in a substantially inverted U shape threaded into two tank modules (1) from above through openings in the modules' top plates to provide liquid communication between the modules (1) by siphon effect, each module (1) being open for atmospheric pressure above.

2. Energy storage according to claim 1, characterized in that each connecting pipe (3) on top of its curved part is equipped with a nozzle (4) for removing any air lock in the siphon, which nozzle (4) is connected to the low pressure side of the circulation pump (5) with a flexible pipe (8) .

4. Energy storage according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the tank modules (1) comprises an internally mounted, in and of itself, conventional pressure tank heater (6) with electric heating element (EL) and thermostat for releasing service water at the desired temperature, as the tank modules' (1) circulation water, i.e. the storage medium, preheats the service water through the wall of the pressure tank heater (6), which acts as a heat exchanger.