PL247942B1 - Zasobnik ciepłej wody - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest zasobnik ciepłej wody składający się z izolowanego termicznie dwukomorowego zbiornika wody (1) w postaci pionowo ustawionego walca albo graniastosłupa o ścianach bocznych prostopadłych do podstaw, w którym znajduje się zamocowana na prowadnicach poziomo ułożona, sztywna, uszczelniona względem ścian bocznych i przemieszczalna w pionie termoizolacyjna ruchoma przegroda (2), która dzieli zbiornik wody (1) na komorę dolną (A) zimnej wody i komorę górną (B) ciepłej wody. Poza zbiornikiem wody (1) komora dolna (A) zimnej wody połączona jest z komorą górną (B) ciepłej wody poprzez pompę obiegową (3) i podgrzewacz wody (4). Do komory dolnej (A) zimnej wody podłączona jest pompa zasilająca (5), a do komory górnej (B) ciepłej wody podłączona jest pompa odprowadzająca (6). Zgłoszenie charakteryzuje się tym, że ruchoma przegroda (2) posiada średnią gęstość zbliżoną do gęstości wody, w komorze górnej (B) ciepłej wody znajduje się stała przegroda (7) z deflektorem (8), zaś pompa odprowadzająca (6) podłączona jest poprzez górną ścianę zbiornika wody (1) do rury teleskopowej zamocowany jest pływak (9).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zasobnik ciepłej wody, zwłaszcza podgrzewanej z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii.

Dotychczas znane są różne rozwiązania zasobników ciepłej wody oraz różne koncepcje układów generujących i akumulujących ciepło.

W opisie zgłoszenia wzoru użytkowego CN211204445U przedstawiony jest zbiornik na ciepłą wodę wyposażony w ruchomą względem ścian bocznych płytę przegrodową rozdzielającą zbiornik na dwie komory z ciepłą wodą o zróżnicowanej temperaturze. W środku zbiornika zamocowany jest pręt pozycjonujący płytę przegrodową, na którym płyta ta może się swobodnie przesuwać w zależności od ilości zimnej wody doprowadzanej i podgrzewanej w każdej z tych komór zbiornika.

Elektryczny podgrzewacz wody składający się między innymi z cylindrycznego zbiornika z rurą grzewczą oraz z przegrodą przesuwaną na centralnie zamocowanym gwintowanym pręcie, który napędzany jest silnikiem umieszczonym na zewnątrz zbiornika ujawniony jest w opisie zgłoszenia wzoru użytkowego CN212902000U. Budowa podgrzewacza umożliwia też skuteczne usuwanie kamienia.

Zintegrowany podgrzewacz elektryczny z warstwowym zbiornikiem wody do magazynowania ciepła zaprezentowany jest w opisie zgłoszenia wzoru użytkowego CN209101544U. Głównymi komponentami są zbiornik wody do magazynowania ciepła, elektryczny podgrzewacz i układ sterowania. Wewnątrz zbiornika wody umieszczona jest płyta rozdzielająca wodę gorącą od wody mieszanej o niższej temperaturze oraz płyta rozdzielająca wodę zimną od wody mieszanej. Płyty te wyposażone są odpowiednio w dyfuzor ciepłego i dyfuzor zimnego medium. Warstwa wody o niskiej temperaturze na skutek większej gęstości znajduje się przy dnie zbiornika wody, a warstwa wody o wysokiej temperaturze znajduje się w górnej części zbiornika wody. Dzięki przedziałowej konstrukcji podgrzewacza nie musi być podgrzewana cała woda w zbiorniku, aby korzystać z ciepłej wody. Po włączeniu prawie natychmiastowo dostępna jest ciepła woda do użytkowania.

W opisie zgłoszenia wzoru użytkowego CN209978388U przedstawiony jest zbiornik do magazynowania ciepłej wody. Charakteryzuje się on tym, że wewnątrz cylindrycznego zbiornika znajduje się ruchoma izolacyjna przegroda przesuwana za pomocą śruby pociągowej napędzanej silnikiem, który znajduje się poza zbiornikiem wody. Ciepła woda jest gromadzona w części nad przegrodą, a zimna woda w części pod przegrodą. Obydwie te części zbiornika połączone są rurą wody obiegowej. Zimną wodę doprowadza się od dołu, a ciepłą wodę odprowadza się od góry zbiornika. Na podstawie mierzonej temperatury tych wód sterownik za pomocą silnika zmienia położenie przegrody w zbiorniku, co jednocześnie zmienia objętość gromadzonej ciepłej wody. Zapobiega się też mieszaniu zimnej i ciepłej wody w zbiorniku.

Z opisu zgłoszenia patentowego US2012067300A1 znany jest system ogrzewania/chłodzenia oparty na nowatorskim zbiorniku buforowym, stanowiący alternatywę poprawiającą efektywność systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji wykorzystujących istniejące komercyjne zbiorniki buforowe. Obecnie w komercyjnych zbiornikach buforowych źródło ciepła oraz powrót z systemu odprowadzają wodę do wspólnego zbiornika. Przedmiotowy zbiornik wyposażony jest w dysk separacyjny umieszczony wewnątrz zbiornika, który mechanicznie oddziela dopływ gorącej wody ze źródła ciepła od cieplejszej wody powracającej z obiegu. Dysk porusza się w górę i w dół wzdłuż zbiornika w zależności od zapotrzebowania na dostawę i powrót wody. Pierwsza pompa cyrkuluje gorącą wodę z gorącej sekcji zbiornika do wtórnego systemu wymagającego ciepła. Druga pompa cyrkuluje cieplejszą wodę z cieplejszej sekcji zbiornika przez źródło ciepła, gdzie jest ponownie podgrzewana, a następnie przechowywana w gorącej sekcji zbiornika, aby ponownie rozpocząć ten cykl.

Z opisu zgłoszenia patentowego DE102010034294A1 znany jest akumulator ciepła, który obejmuje zbiornik magazynowy z przestrzenią przeznaczoną na ciekły nośnik ciepła. W zbiorniku umieszczona jest ruchoma przegroda, która dzieli przestrzeń magazynową na górną i dolną podprzestrzeń, tak aby podgrzany i schłodzony ciekły nośnik ciepła były przechowywane w oddzielnych podprzestrzeniach. Przegroda ma gęstość większą niż podgrzany nośnik ciepła, ale mniejszą niż schłodzony nośnik ciepła.

Z opisu zgłoszenia patentowego ITBS20100013A1 znany jest układ akumulacji cieplnej cieczy, obejmujący zbiornik akumulacyjny przeznaczony do przechowywania cieczy o pierwszej temperaturze i cieczy o drugiej temperaturze, przy czym pierwsza temperatura jest niższa od drugiej. Ciecz o niższej temperaturze znajduje się w dolnej części zbiornika, a cieczy o wyższej temperaturze w górnej części zbiornika, tworząc między nimi obszar przejściowy, zasadniczo poziomy i na zmiennym poziomie w zależności od objętości wspomnianych cieczy. Na poziomie wspomnianego obszaru przejściowego umieszczony jest element izolacyjny lub przegroda, który składa się z pustego korpusu definiującego komorę przeznaczoną do przyjmowania gazu.

Dotychczasowe konstrukcje magazynów ciepła nie zawsze mogą być w efektywny sposób wykorzystywane. W systemach ciepłowniczych lub chłodniczych problemem jest energooszczędne zintegrowanie wszystkich współpracujących elementów, w tym szczególnie służących do przechowywania energii cieplnej.

Celem wynalazku jest oszczędne, zrównoważone i bardziej efektywne zarządzanie energią cieplną.

Przedmiotem wynalazku jest zasobnik ciepłej wody zawierający izolowany termicznie dwukomorowy zbiornik wody w postaci pionowo ustawionego walca albo graniastosłupa o ścianach bocznych prostopadłych do podstaw, w którym znajduje się zamocowana na prowadnicach poziomo ułożona, sztywna, uszczelniona względem ścian bocznych i przemieszczalna w pionie termoizolacyjna ruchoma przegroda, która dzieli zbiornik wody na komorę dolną zimnej wody i komorę górną ciepłej wody. Poza zbiornikiem wody komora dolna zimnej wody połączona jest z komorą górną ciepłej wody poprzez pompę obiegową i podgrzewacz wody. Do komory dolnej zimnej wody podłączona jest pompa zasilająca, a do komory górnej ciepłej wody podłączona jest pompa odprowadzająca. Istotą wynalazku jest to, że ruchoma przegroda posiada średnią gęstość równą gęstości wody oraz w komorze górnej ciepłej wody znajduje się stała przegroda z deflektorem. Pompa odprowadzająca podłączona jest do rury teleskopowej o samoregulującej się długości przechodzącej przez górną ścianę zbiornika wody tudzież na końcu rury teleskopowej zamocowany jest pływak, który zanurzony jest w magazynowanej ciepłej wodzie.

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest to, że energia cieplna wytwarzana w okresach niskich cen energii elektrycznej lub bezpośrednio ze światła słonecznego jest użytkowana w okresach szczytowego zapotrzebowania na ciepło. Optymalnie mogą być wykorzystywane odnawialne źródła energii. Przykładowo efektywnie gromadzona i wykorzystywana jest niestabilna i zależna od warunków pogodowych energia słoneczna lub wiatrowa.

Zasobnik według wynalazku w przykładzie wykonania przedstawiony jest na schematycznym rysunku.

Zasobnik ciepłej wody w przykładzie wykonania zastosowany jest w instalacji centralnego ogrzewania w domu jednorodzinnym. Służy też do magazynowania ciepłej wody użytkowej. Zasobnik składa się z izolowanego termicznie dwukomorowego zbiornika wody 1 w postaci pionowo ustawionego walca. Zbiornik wody 1 ma pojemność 500 I i wykonany jest ze stali nierdzewnej. Izolującym materiałem pokrywającym go od zewnątrz jest pianka poliuretanowa, która zapobiega stratom ciepła i obniża koszty eksploatacji. Wewnątrz zbiornika wody 1 znajduje się zamocowana na prowadnicach zamontowanych na cylindrycznej ścianie bocznej okrągła, poziomo ułożona, sztywna i przemieszczalna w pionie termoizolacyjna ruchoma przegroda 2. Silikonowa uszczelka zapewnia wodoszczelność na styku ruchomej przegrody 2 i ściany bocznej zbiornika wody 1. Rama ruchomej przegrody 2 wykonana jest z wytrzymałego mechanicznie materiału kompozytowego wzmocnionego włóknami szklanymi. Zasadnicza część ruchomej przegrody 2 wykonana jest z izolacyjnej pianki poliuretanowej o małej gęstości skomponowanej z warstwą polietylenową. Wewnątrz ruchomej przegrody 2 znajdują się dodatkowe obciążniki, z materiału o gęstości znacznie większej od wody, stosowane do dokładnego wyregulowania jej gęstości. Obecne w ruchomej przegrodzie 2 komory powietrzne pozwalają na odpowiednie dopasowanie jej średniej gęstości. Zewnętrzne powierzchnie ruchomej przegrody 2 zabezpieczone są wodoodporną powłoką z elastomeru. Ruchoma przegroda 2 dzieli zbiornik wody 1 na komorę dolną A zimnej wody i komorę górną B ciepłej wody. W wierzchniej części komory górnej B ciepłej wody do cylindrycznej ściany bocznej zamontowana jest poziomo ułożona stała przegroda 7, w środku której znajduje się deflektor 8 w postaci otworu o łukowo ukształtowanych bokach. Komora dolna A zimnej wody połączona jest z komorą górną B ciepłej wody poprzez pompę obiegową 3 oraz podgrzewacz wody 4 znajdujące się poza zbiornikiem wody 1. Wykorzystywany jest przy tym odpowiednio króciec odprowadzający zimną wodę zamontowany w spodniej części komory dolnej A zimnej wody i króciec doprowadzający podgrzaną wodę zamontowany od góry komory górnej B ciepłej wody. Jako podgrzewacz wody 4 wykorzystywany jest układ grzejny zawierający między innymi zainstalowany na dachu domu kolektor słoneczny lub hybrydowe panele PVT. Do komory dolnej A zimnej wody podłączona jest, przez zamontowany w jej dolnej części króciec, osiowa pompa zasilająca 5 znajdująca się poza zbiornikiem wody 1, a do komory górnej B ciepłej wody podłączona jest cyrkulacyjna pompa odprowadzająca 6 znajdująca się również poza zbiornikiem wody 1. Pompa odprowadzająca 6 podłączona jest do rury teleskopowej o samoregulującej się długości przechodzącej przez górną ścianę zbiornika wody 1. Na końcu rury teleskopowej zamocowany jest polipropylenowy pływak 9, który częściowo zanurzony jest w magazynowanej ciepłej wodzie.

Działanie zasobnika ciepłej wody według wynalazku przedstawionego w przykładzie wykonania polega na tym, że za pomocą pompy zasilającej 5 dostarcza się wodę do komory dolnej A zimnej wody. Z tej komory przetłacza się wodę za pomocą pompy obiegowej 3 do podgrzewacza wody 4. Tu zwiększa się temperaturę wody, po czym magazynuje się ją w komorze górnej B ciepłej wody. Odbywa się to w ten sposób, że podgrzaną wodę przez króciec doprowadzający wprowadza się nad stałą przegrodę 7, a następnie przez deflektor 8 przedostaje się ona do głównej części komory górnej B ciepłej wody. W zależności od potrzeb zgromadzoną podgrzaną wodę wprowadza się do obiegu ciepłej wody użytkowej za pomocą pompy odprowadzającej 6. Wykorzystuje się przy tym zamocowaną do pływaka 9 rurę teleskopową, która zmienia swoją długość przy zmianach poziomu wody w komorze górnej B ciepłej wody. Przetłaczanie wody pompą cyrkulacyjną 3 lub doprowadzanie zimnej wody pompą 5 powoduje zmiany objętości wody w komorze dolnej A, a na skutek tego ruchoma przegroda 2 jest odpowiednio przemieszczana w kierunku pionowym w zbiorniku wody 1. Tuż po włączeniu podgrzewacza wody 4 można korzystać z ciepłej wody dostarczanej nad stałą przegrodę 7, która ma wyższą temperaturę niż ta w pozostałej, głównej części komory górnej B ciepłej wody, gdzie jest ona mieszana ze zgromadzoną już tam wodą. Zastosowanie deflektora 8 pozwala na osiowe ukierunkowanie strumienia podgrzanej wody wprowadzanej do głównej części komory górnej B ciepłej wody. Symetryczny rozkład sił hydrodynamicznych działających na poziomo ułożoną ruchomą przegrodę 2 zapobiega jej przekrzywianiu i kantowaniu.

Zasobnik ciepłej wody cechuje niezawodność i komfort użytkowania. Zapewnia stabilność działania instalacji centralnego ogrzewania i stały dostęp do ciepłej wody użytkowej.

Claims (1)

1. Zasobnik ciepłej wody zawierający izolowany termicznie dwukomorowy zbiornik wody (1) w postaci pionowo ustawionego walca albo graniastosłupa o ścianach bocznych prostopadłych do podstaw, w którym znajduje się zamocowana na prowadnicach poziomo ułożona, sztywna, uszczelniona względem ścian bocznych i przemieszczalna w pionie termoizolacyjna ruchoma przegroda (2), która dzieli zbiornik wody (1) na komorę dolną (A) zimnej wody i komorę górną (B) ciepłej wody, natomiast poza zbiornikiem wody (1) komora dolna (A) zimnej wody połączona jest z komorą górną (B) ciepłej wody poprzez pompę obiegową (3) i podgrzewacz wody (4) tudzież do komory dolnej (A) zimnej wody podłączona jest pompa zasilająca (5), a do komory górnej (B) ciepłej wody podłączona jest pompa odprowadzająca (6) znamienny tym, że ruchoma przegroda (2) posiada średnią gęstość równą gęstości wody oraz w komorze górnej (B) ciepłej wody znajduje się stała przegroda (7) z deflektorem (8), przy czym pompa odprowadzająca (6) podłączona jest do rury teleskopowej o samoregulującej się długości przechodzącej przez górną ścianę zbiornika wody (1) tudzież na końcu rury teleskopowej zamocowany jest pływak (9), który zanurzony jest w magazynowanej ciepłej wodzie.