Изобретение относится к теплотехнике, а именно к энерготеплосберегающим устройствам, основанным на зональном накоплении в них тепловой энергии с целью последующего использования для обеспечения микроклимата в различных крупногабаритных сооружениях. Известны изобретения, относящиеся к теплотехнике и предназначенные для аккумулирования в них тепловой энергии в с целью последующего использования для обеспечения микроклимата в капитальных жилых и промышленных сооружениях: оранжереях, теплицах, ангарах … и т.д. Из них к аналогам можно отнести заявку Российской Федерации №2002103695, 15.02.2002, «Ресурсосберегающая теплица, способ ее обогрева и использования». В этом техническом решении предложен водонаполненный теплоаккумулятор, в котором создается и поддерживается температурный градиент воды передачей тепловой энергии, переносимой водой и воздухом в зависимости от температуры в определенные области объема теплоаккумулятора, то есть области с соответствующей температурой. Близкими аналогами этому изобретению являются заявки: РФ №2005128163, 12.09.2005, «Ресурсосберегающий микроклимат»; заявка РФ №2008141672, 20.10.2008, «Ресурсосберегающий микроклимат в строениях»; заявка РФ 2013138983, 20.09.2013, "Гелиоэнергетическое сооружение с функцией водообмена"; заявка РФ №2013138995, 20.09,2013, «Устройство для микроклимата». В заявках: №2005128163, №2008141672, №2013138983, №2013138995 предложена конструкция теплоаккумулятора, состоящая из труб. Все эти аналоги с предлагаемым техническим решением объединяет следующий общий признак. Накопление тепловой энергии в водонаполненных теплоаккумуляторах происходит в определенных изотемпературных областях - зонах, за счет теплообмена в них с двумя теплоносителями водой и воздухом посредством распределения их через распределители по температуре, при этом сохраняются зоны со средними и низкими температурами. Аналоги предлагаемых вариантов температурных распределителей представлены в заявке №2015112425, 06.04.2015, «Распределитель для жидкой или газообразной среды». Прототипом по сумме близких признаков является заявка №2013138995, 20.09.2013, «Устройство для микроклимата». Теплоаккумулятор, представленный в прототипе, состоит из соединенных друг с другом модулей, состоящих из трубных крестовин, каждая из которых образована как пересечение трех труб расположенных по координатным осям: х, у, z, и пересекающихся в одной точке, то есть на шесть соединений. Она соединена с шестью соседними крестовинами, кроме трубных крестовин расположенных на наружных граничных поверхностях теплоаккумулятора, которые состоят из пяти трубных соединений или шестые соединения соединены между собой горизонтальными трубами или патрубками. При этом трубы расположенные по осям х, у, лежащие в горизонтальных плоскостях, образуют изотемпературные области теплоаккумулятора, а трубы по вертикальным осям z, имеют с одной из сторон на глубину соединения посадкой внутренний диаметр трубы равный наружному с противоположной стороны модуля и фиксирующие выступы для фиксации, расположенных в них теплоизолирующих экранов с конвекционными каналами. Через окна между вертикальных труб проложены зигзагообразной формы воздуховоды, расположенные на границе изотемпературных областей теплоаккумулятора. Они соединены с соответствующими по температуре выходными окнами температурного распределителя для воздуха, соединенного с системой вентиляции. Температурные распределители для воды могут быть расположены, как снаружи, так и внутри теплоаккумулятора. Такая конструкция дорога в изготовлении, а, следовательно, не экономична, сложна в обслуживании и ремонте, она не обладает возможностью бесперебойной работы, что означает возможные долговременные перерывы в его работе. Кроме того, в ней используется только смесительный теплообмен, то есть жидким теплоносителем может быть только вода, наполняющая теплоаккумулятор, что накладывает ограничения на его работу, связанные с воздействием на теплоноситель минусовых температурных значений.The invention relates to heat engineering, and in particular to energy-saving devices based on the zonal accumulation of thermal energy in them for subsequent use to provide a microclimate in various large-sized structures. Known inventions related to heat engineering and designed to accumulate thermal energy in them for subsequent use to provide microclimate in capital residential and industrial buildings: greenhouses, greenhouses, hangars ... etc. Of these, the application of the Russian Federation No. 2002103695, 02.15.2002, “Resource-saving greenhouse, the method of heating and use thereof” can be attributed to analogues. This technical solution proposes a water-filled heat accumulator in which the temperature gradient of water is created and maintained by transferring heat energy transferred by water and air depending on temperature to certain areas of the volume of the heat accumulator, that is, an area with a corresponding temperature. Close analogues of this invention are applications: RF No. 2005128163, 09/12/2005, "Resource-saving microclimate"; RF application No. 2008141672, 10.20.2008, “Resource-saving microclimate in buildings”; RF application 2013138983, 09/20/2013, "Solar energy construction with water exchange function"; RF application No. 2013138995, 09/20/2003, "Device for microclimate." In applications: No. 2005128163, No. 2008141672, No. 2013138983, No. 2013138995, a heat accumulator design consisting of pipes was proposed. All these analogues with the proposed technical solution are united by the following common feature. The accumulation of thermal energy in water-filled heat accumulators occurs in certain isothermal areas - zones, due to heat exchange in them with two heat carriers water and air by distributing them through temperature distributors, while maintaining zones with medium and low temperatures. Analogues of the proposed options for temperature distributors are presented in the application No. 201512425, 04/06/2015, "Distributor for a liquid or gaseous medium." The prototype for the sum of related features is application No. 2013138995, 09/20/2013, "Device for microclimate." The heat accumulator presented in the prototype consists of modules connected to each other, consisting of pipe crosses, each of which is formed as the intersection of three pipes located along the coordinate axes: x, y, z, and intersecting at one point, that is, six connections. It is connected to six adjacent crosses, in addition to pipe crosses located on the outer boundary surfaces of the heat accumulator, which consist of five pipe connections or sixth connections are interconnected by horizontal pipes or pipes. In this case, the pipes located on the x and y axes lying in horizontal planes form the isothermal areas of the heat accumulator, and the pipes along the vertical z axes have, on one side, the pipe’s inner diameter equal to the outer diameter on the opposite side of the module and fixing lugs for fixing located in them heat-insulating screens with convection channels. Through the windows between the vertical pipes, zigzag-shaped air ducts are located located at the boundary of the isothermal areas of the heat accumulator. They are connected to the temperature exit windows of the temperature distributor for air connected to the ventilation system. Temperature distributors for water can be located both outside and inside the heat accumulator. This design is expensive to manufacture, and therefore not economical, difficult to maintain and repair, it does not have the possibility of uninterrupted operation, which means possible long-term interruptions in its operation. In addition, it uses only mixing heat transfer, that is, only the water that fills the heat accumulator can be a liquid heat carrier, which imposes restrictions on its operation associated with the effect of minus temperature values on the heat carrier.
Изготовленный из труб теплоаккумулятор, в связи с высокими затратами на штучное его изготовление, в крупногабаритном варианте экономически не выгоден и больше подходит для вариантов объектов средне и малогабаритных. Поскольку основным аккумулирующим тепловую энергию веществом является вода, то для повышение эффективности теплоаккумулятора требуются значительные ее массы в каждой из изотемпературных зон. Предложенный вариант не имеет габаритных ограничений в отличие от прототипа, зависимого от габаритов труб. Возможность использовать несколько жидких теплоносителей расширяет его функциональные возможности по подключению к теплоаккумулятору несколько разных типов теплообменников, кроме того, повышает его надежность. Возможность независимого отключения каждой теплоаккумулирующей ячейки позволяет проводить ремонтные и профилактические работы, не останавливая работу всего теплоаккумклятора, что позволяет бесперебойно обеспечивать микроклимат в сооружении. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей теплоаккумулятора, повышение его экономичности, эффективности, обеспечение надежной и бесперебойной работы.The heat accumulator made of pipes, due to the high costs of manufacturing it piecewise, is not economically profitable in a large-sized version and is more suitable for medium and small-sized objects. Since the main substance that accumulates thermal energy is water, to increase the efficiency of the heat accumulator, its significant masses are required in each of the isothermal zones. The proposed option has no overall limitations, unlike the prototype, which depends on the dimensions of the pipes. The ability to use several liquid coolants expands its functionality for connecting several different types of heat exchangers to the heat accumulator, in addition, increases its reliability. The possibility of independent shutdown of each heat storage cell allows repair and maintenance work without stopping the operation of the entire heat accumulator, which allows uninterrupted supply of the microclimate in the building. The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the heat accumulator, increasing its economy, efficiency, ensuring reliable and trouble-free operation.
Сущность изобретения SUMMARY OF THE INVENTION
Зональный теплоаккумулятор с распределителями по температуре для жидкости и воздуха, включающий: теплоаккумулирующую емкость с водой, имеющую разделение на сообщающиеся через конвекционные каналы горизонтально расположенные друг над другом изотемпературные зоны, образуемые делением внутренней области теплоаккумулятора посредством теплоизолирующих экранов, с возможностью поддерживания на границах изотемпературных зон температурного градиента воды, передачей тепловой энергии, переносимой воздухом через температурный распределитель для воздуха и (или) жидким теплоносителем через температурный распределитель для жидкости, в зависимости от температуры в соответствующие изотемпературные зоны теплоаккумулятора. При этом чем выше температура изотемпературные зоны, тем выше уровень ее расположения. Зональный теплоаккумулятор также включает: температурный распределитель для жидкости и температурный распределитель для воздуха, имеющие общие признаки: корпус каждого температурного распределителя состоит из полой фигуры с внутренней полостью, представляющей собой фигуру вращения, включающую размещенные соосно центральной оси вращения внутри друг друга полые фигуры вращения - оболочки с возможностью движения: перемещения и поворота, обеспечиваемого конструкцией опор, связанных с оболочками валами или осями, соосными центральной оси вращения, по меньшей мере одной оболочки относительно других и(или) корпуса распределителя. Материал и толщина стенок оболочек и корпуса зависит от конкретного конструктивного выполнения, связанного с назначением распределителя и оболочек, некоторые из которых неподвижны относительно одной из прилегающих поверхностей и выполняют функцию коррекции и уплотнения граничных поверхностей между корпусом и подвижной оболочкой. Они выполнены из эластичного материала и плотно скреплены с корпусом и подвижной оболочкой. Стенки оболочек и корпуса распределителя имеют сквозные окна, в области расположения которых граничная поверхность каждой оболочки подобна по форме соседней и внутренней полости корпуса распределителя. Переключение распределителя связано с возможностью совмещения окна(он) в оболочке(ах) и корпусе распределителя, посредством поворота подвижной оболочки вокруг центральной оси вращения относительно других и корпуса распределителя, воздействием крутящего момента от поворотного средства, управляемого температурным датчиком. Под действием привода поступательного перемещения, по меньшей мере одна подвижная оболочка распределителя по температуре имеет возможность в период переключения, в пределах, определяемых ее формой, конструкцией распределителя и его опор, продольного относительно центральной оси поступательного перемещения по отношению к корпусу распределителя. При этом на границе между подвижной оболочкой и корпусом располагаются неподвижные оболочки, плотно скрепленные с прилегающими к ним поверхностями подвижной оболочки и корпуса распределителя. Они выполняют функцию уплотнения и коррекции формы граничных поверхностей между подвижной оболочкой и корпусом распределителя, придавая им форму усеченного конуса.A zone heat accumulator with temperature distributors for liquid and air, including: a heat storage tank with water, which is divided into isothermal zones horizontally located one above the other, connected through convection channels, formed by dividing the internal region of the heat accumulator by means of heat-insulating screens, with the possibility of maintaining the temperature at the boundaries of the isothermal zones gradient of water, the transfer of thermal energy carried by air through temperature distributors spruce air and (or) a liquid coolant through the temperature distributor for liquid, depending on the temperature in the respective zone izotemperaturnye heat storage. Moreover, the higher the temperature and temperature zones, the higher the level of its location. The zone heat accumulator also includes: a temperature distributor for liquid and a temperature distributor for air, having common features: the body of each temperature distributor consists of a hollow figure with an internal cavity, which is a rotation figure, including hollow rotation figures - shells placed coaxially with the central axis of rotation with the possibility of movement: displacement and rotation provided by the construction of supports connected with shells by shafts or axes, coaxial with si rotation of at least one casing relative to the others and / or the distributor housing. The material and wall thickness of the shells and the housing depends on the specific design associated with the purpose of the distributor and the shells, some of which are fixed relative to one of the adjacent surfaces and perform the function of correcting and sealing the boundary surfaces between the housing and the movable shell. They are made of elastic material and tightly bonded to the body and movable shell. The walls of the shells and the distributor housing have through windows, in the area of which the boundary surface of each shell is similar in shape to the adjacent and internal cavities of the distributor housing. Switching of the distributor is associated with the possibility of combining the window (s) in the shell (s) and the distributor housing by rotating the movable shell around the central axis of rotation relative to the others and the distributor housing, by the action of torque from the rotary means controlled by the temperature sensor. Under the action of the translational displacement drive, at least one movable shell of the temperature distributor has the possibility during the switching period, within the limits determined by its shape, design of the distributor and its supports, longitudinal with respect to the central axis of the translational displacement with respect to the distributor body. At the same time, at the boundary between the movable shell and the housing, there are fixed shells tightly fastened to the surfaces of the movable shell and the distributor housing adjacent to them. They perform the function of sealing and correcting the shape of the boundary surfaces between the movable shell and the distributor housing, giving them the shape of a truncated cone.
Динамика переключения распределения зависит от соотношения, определяемого взаимным расположением совмещаемых окон и их шириной. Это соотношение является параметром дискретности динамики переключения распределения и определяет минимальный угол переключения распределителя - угол относительно оси вращения, на который должна быть повернута подвижная оболочка относительно ближайшего полного предыдущего совмещенного состояния окна(он) в подвижной оболочке и корпусе распределителя до ближайшего полного последующего совмещенного состояния окна(он) в подвижной оболочке и корпусе распределителя. Для соблюдения дискретности переключения, минимальный угол переключения равен по меньшей мере удвоенной ширине окна, выраженного в дуговых градусах, отсчитываемых по дуге граничной между перемещаемыми поверхностями окружности, образуемой плоскостью поперечного сечения, проходящей через максимально широкую часть этого окна. Для соблюдения непрерывности переключения его значение меньше двух, но больше одной ширины окна. Максимальная ширина самого окна по меньшей мере в полтора раза меньше диаметра внутренней полости распределителя. При этом внутренняя полость распределителя сообщается с заборно-подающей трубой. Зональный теплоаккумулятор также включает конструктивные средства для передачи теплоты: теплообменники, насосы для жидкости и вентиляторы для воздуха, трубы для жидкости и воздуховоды для воздуха. При этом теплоаккумулятор имеет блок-ячеистую структуру. Теплоаккумулирующая блок-ячейка представляет собой прямую призму или прямую призму в сопряжении с цилиндром. Она имеет внутри подобную наружной форму или форму прямого цилиндра, поделенного на горизонтальные изотемпературные зоны посредством теплоизолирующих экранов. Все экраны, кроме верхнего, плавающего на поверхности воды, имеют конвекционные каналы. При этом каждый из теплоизолирующих экранов имеет монтажные окна для температурных распределителей и(или) труб ведущих от них.The dynamics of switching distribution depends on the ratio determined by the relative position of the combined windows and their width. This ratio is a discrete parameter of the distribution switching dynamics and determines the minimum switch angle of the distributor - the angle relative to the axis of rotation by which the movable shell must be rotated relative to the closest full previous combined window state (it) in the movable shell and distributor housing to the nearest complete subsequent combined window state (he) in a movable shell and dispenser housing. In order to maintain switching discreteness, the minimum switching angle is equal to at least twice the width of the window, expressed in arc degrees, counted along an arc boundary between the moving surfaces of the circle, formed by a plane of the cross section passing through the widest part of this window. To maintain switching continuity, its value is less than two, but more than one window width. The maximum width of the window itself is at least one and a half times smaller than the diameter of the inner cavity of the distributor. In this case, the internal cavity of the distributor communicates with the intake-feeding pipe. The zone heat accumulator also includes structural means for heat transfer: heat exchangers, liquid pumps and fans for air, liquid pipes and air ducts. In this case, the heat accumulator has a block-cellular structure. The heat storage unit cell is a direct prism or direct prism in conjunction with a cylinder. It has inside a similar external shape or the shape of a straight cylinder, divided into horizontal isothermal zones by means of heat-insulating screens. All screens, except the top, floating on the surface of the water, have convection channels. Moreover, each of the heat-insulating screens has mounting windows for temperature distributors and (or) pipes leading from them.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей теплоаккумулятора, повышение его экономичности и эффективности в применении к крупногабаритным сооружениям, обеспечение надежной и бесперебойной работы. Технический результат подтверждается возможностью использовать несколько жидких теплоносителей, разных типов теплообмена, а также автономностью функционирования каждой теплоаккумулирующей блок-ячейки. Конструкция и число температурных распределителей для жидкости, связанных с теплоаккумулирующей блок-ячейкой, и число поверхностных теплообменников в ней зависит от числа жидких теплоносителей и их состава. Если жидкий теплоноситель отличается от воды, наполняющий теплоаккумулятор - это поверхностный теплообмен, осуществляемый через теплопроводный материал поверхностных теплообменников для жидкости, включающих подающие ветви, расположенные внутри изотемпературных зон и возвратные ветви, проходящие сквозь теплоизолирующие экраны изотемпературных зон и соединяющие ветви теплообменников с возвратной заборно-подающей трубой. Если теплоносителем является вода, наполняющая теплоаккумулятор, - это смесительный теплообмен, осуществляемый забором воды из одной изотемпературной зоны теплоаккумулятора и возвратом ее, после внешнего теплообмена, в другую, соответствующую изменившейся температуре воды. Если задействованы по меньшей мере два жидких теплоносителя и оба варианта теплообмена, то такая теплоаккумулирующая блок-ячейка связана по меньшей мере с двумя температурными распределителями для жидкости. Теплообменники для воздуха располагаются по периметрам теплоаккумулирующих блок-ячеек, каждый из них имеет форму винтового змеевика, витки которого последовательно охватывают периметр изотемпературных зоны теплоаккумулирующей блок-ячейки с возможностью поверхностного теплообмена проходящего по ним воздуха с водой изотемпературных зон, определяемых температурным распределителем для воздуха. Теплообменник для воздуха выполнен с возможностью стекания водного конденсата в накопитель конденсата, расположенный в нижней части теплообменника для воздуха и включающий устройство для забора и удаления избытков конденсата. Входящие в теплоаккумулятор теплоаккумулирующие блок-ячейки могут иметь конструктивные отличия по внешней форме и(или) оснащению. При этом каждая из теплоаккумулирующих блок-ячеек выполнена с возможностью функционирования независимо от других или отключения без остановки функционирования всего теплоаккумулятора. Некоторые из них могут включать герметичные емкости с веществами повышенной теплоемкости и веществами, например: глицерином, парафином, накапливающими и сохраняющими тепловую энергию в их измененном агрегатном состоянии за счет внутренней тепловой энергии, необходимой для их фазового перехода в другое агрегатное состояние. Они располагаются в некоторых из изотемпературных зон теплоаккумулирующих блок-ячеек теплоаккумулятора с температурой соответствующей их фазовому переходу. Сверху теплоаккумулирующая блок-ячейка закрыта теплоизолирующей крышкой, состоящей из частей, границы между которыми проходят через центры входящих в блок-ячейку труб. Температурные распределители для воздуха расположены снаружи, а для жидкого теплоносителя внутри и снаружи теплоаккумулирующей блок-ячейки, при этом каждый расположенный снаружи распределитель по температуре функционально связан по меньшей мере с двумя теплоаккумулирующими блок-ячейками и имеет две подвижные оболочки, одна из которых обеспечивает выбор изотемпературной зоны, а другая выбор ячейки(ек) подсоединяемой(ых) распределителем к заборно-подающей трубе; подвижные части температурных распределителей приводятся в движение электроприводами, управляемыми от процессора по программе с учетом выбора подсоединяемых ячеек и изотемпературной зон по показаниям температурных датчиков. Эффективность и экономичность зональный теплоаккумулятора зависит от его теплоизоляции. Теплоизолирующий экран для теплоизоляции теплоаккумулятора по периметру, теплоаккумулирующих блок-ячеек друг от друга и разделения изотемпературных зон теплоаккумилятора, комплектуется из вставленных в необходимой формы и размеров раму теплоизолирующих элементов, каждый из которых состоит из двух слоев прозрачной пленки с напыленным изнутри на них отражающим излучение покрытием. Воздушный зазор между пленками заполнен пузырьковым или пористым материалом, пленки с заполнением помещены между двумя сетками натянутыми на жесткий каркас. При этом если экран разделяет изотемпературные зоны теплоаккумулятора, то его рама включает конвекционные каналы. На Фиг. 1 представлены фронтальный вид и вид сверху зонального теплоаккумулятора, в котором в качестве жидкого теплоносителя применяется вода, наполняющая теплоаккумулятор. Он состоит из шести теплоаккумулирующих ячеек, пять из которых имеют одинаковую прямоугольную форму и одна из них - треугольную.The technical result is the expansion of the functionality of the heat accumulator, increasing its efficiency and effectiveness as applied to large-sized structures, ensuring reliable and uninterrupted operation. The technical result is confirmed by the ability to use several liquid coolants, different types of heat transfer, as well as the autonomous functioning of each heat storage unit cell. The design and number of temperature distributors for liquids associated with a heat storage block cell and the number of surface heat exchangers in it depend on the number of liquid heat carriers and their composition. If the liquid heat carrier is different from water, the filling heat accumulator is the surface heat exchange carried out through the heat-conducting material of surface liquid heat exchangers, including the supply branches located inside the isothermal zones and return branches passing through the heat-insulating screens of the isothermal zones and connecting the branches of the heat exchangers with the return intake a pipe. If the heat carrier is water filling the heat accumulator, it is mixing heat transfer, which is carried out by taking water from one of the temperature zones of the heat accumulator and returning it, after external heat exchange, to another, corresponding to the changed water temperature. If at least two liquid heat transfer fluids and both heat transfer options are involved, then such a heat storage block cell is connected with at least two temperature distributors for the liquid. Air heat exchangers are located around the perimeters of the heat storage block cells, each of them has the shape of a helical coil, the turns of which sequentially cover the perimeter of the isothermal zones of the heat storage block cell with the possibility of surface heat exchange of the air passing through them with water from the isothermal zones determined by the temperature distributor for air. The air heat exchanger is configured to drain water condensate into a condensate storage located at the bottom of the air heat exchanger and including a device for collecting and removing excess condensate. The heat storage unit cells included in the heat accumulator may have structural differences in appearance and / or equipment. Moreover, each of the heat storage unit cells is configured to function independently of the others or to shut down without stopping the operation of the entire heat accumulator. Some of them may include hermetic containers with substances of increased heat capacity and substances, for example: glycerin, paraffin, which accumulate and store thermal energy in their changed state of aggregation due to the internal thermal energy necessary for their phase transition to another state of aggregation. They are located in some of the isothermal zones of the heat storage block cells of the heat storage with a temperature corresponding to their phase transition. From above, the heat-accumulating block cell is closed by a heat-insulating cover, consisting of parts, the boundaries between which pass through the centers of the pipes entering the block cell. Temperature distributors for air are located outside, and for a liquid coolant inside and outside of a heat storage block cell, each temperature distributor located outside is functionally associated with at least two heat storage block cells and has two movable shells, one of which provides the choice of isothermal zones, and another choice of cell (s) of the connected (s) distributor to the intake-feeding pipe; moving parts of temperature distributors are driven by electric drives controlled by the processor according to the program, taking into account the choice of connected cells and isothermal zones according to the readings of temperature sensors. Efficiency and economy of a zone heat accumulator depends on its thermal insulation. The heat-insulating screen for thermal insulation of the heat accumulator along the perimeter, heat-accumulating block cells from each other and separation of the isothermal zones of the heat accumulator is completed with heat-insulating elements inserted into the required shape and size, each of which consists of two layers of a transparent film with a coating reflecting radiation from the inside sprayed on them . The air gap between the films is filled with bubble or porous material, films with filling are placed between two nets stretched over a rigid frame. Moreover, if the screen separates the isothermal zones of the heat accumulator, then its frame includes convection channels. In FIG. 1 shows a front view and a top view of a zonal heat accumulator, in which water filling the heat accumulator is used as a liquid heat carrier. It consists of six heat storage cells, five of which have the same rectangular shape and one of them is triangular.
На фронтальной проекции Фиг 1 представлен разрез зонального теплоаккумулятора по оси дальнего ряда теплоаккумулирующих блок-ячеек. На нем обозначены: каркас теплоаккумулятора, состоящий из наружных стенок теплоаккумулирующих блок-ячеек 1 теплообменник для воздуха 2, крышка теплоаккумулирующей блок-ячйки 3, теплоизолирующие экраны 4, распределитель по температуре для жидкого теплоносителя 5, электропривод управления распределителя по температуре для жидкого теплоносителя 6, воздуховоды 7, распределитель по температуре для воздуха 8, заборно-подающая труба для воздуха 9, электропривод управления распределителя по температуре для воздуха 10, заборно-подающая труба для жидкого теплоносителя 11, накопитель конденсата 12, возвратная заборно-подающая труба для жидкого теплоносителя 13, возвратная заборно-подающая труба для воздуха 14.On the frontal projection of Fig. 1, a sectional view of the zonal heat storage unit along the axis of the distant row of heat storage unit cells is shown. It is indicated on it: heat storage frame, consisting of the outer walls of the heat storage block cells 1, an air heat exchanger 2, a cover of the heat storage block cells 3, heat-insulating screens 4, a temperature distributor for liquid heat carrier 5, an electric temperature distributor control actuator for liquid heat carrier 6, air ducts 7, temperature distributor for air 8, intake pipe for air 9, electric control valve for temperature distributor for air 10, intake pipe for dkogo coolant 11, condensate accumulator 12, the intake-return feed pipe for the liquid coolant 13, the intake-return feed pipe 14 for air.
Устройство распределителей по температуре для жидкости и воздуха поясняют упрощенные чертежи: Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4, Фиг. 5. На них обозначены: заборно-подающая труба 11, корпус 15, внутренняя подвижная оболочка 16, опора вращения соосная центральной оси вращения 17, приводной вал внутренней подвижной оболочки 18, окна 19, крепеж подвижной оболочки 20, наружная подвижная оболочка 21, полый приводной вал наружный подвижной оболочки 22, неподвижные оболочки корректирующие форму граничных поверхностей 23, возвратная винтовая пружина 24, заглушка заборно-подающей трубы 25, минимальный угол переключения распределителя 26. Вариант распределителя на Фиг. 2 - это вариант распределителя по температуре для жидкости и воздуха с двумя подвижными оболочками и коррекцией формы граничных поверхностей между корпусом и подвижной оболочкой неподвижными оболочками, подвижная оболочка подпружинина возвратной винтовой пружиной, под фронтальной проекцией представлен разрез, а под профильной сечение плоскостями по осям окон. Этот вариант распределителя может быть расположен снаружи и внутри теплоаккумулирующей блок-ячейки. Варианты распределителя на Фиг. 3 и Фиг. 4 с заборно-подающей трубой, заведенной соосно центральной оси со стороны большего из оснований усеченного конуса, и заглушкой. На Фиг. 4 между заглушкой и заборно-подающей трубой, соосно с ней, расположена работающая на сжатие возвратная винтовая пружина, подпружинивающая подвижную оболочку и отжимающая заглушку от заборно-подающей трубы. Под фронтальным видом и видом распределителя сбоку представлены сечения поперечными плоскостями проходящими через центры окон. На Фиг. 5 представлен вариант с внутренней оболочкой герметично и жестко соединенной с заборно-подающей трубой и подвижной наружной оболочкой или корпусом распределителя. Он рекомендуется для установки внутри теплоаккумулятора. Осуществление изобретения. Предложены многочисленные варианты осуществления теплоаккумулятора, позволяющие варьировать подборкой теплоаккумулирующих блок-ячейеек в зависимости от конкретного сооружения для которого предназначается теплоаккумулятор. Рекомендации по осуществлению конкретных вариантов, например по расположению. Зональный теплоаккумулятор расположен под сооружением, в котором обеспечивается микроклимат, и по меньшей мере на половину его высоты заглублен в грунт.Наполнение теплоаккумулирующих блок-ячеек теплоаккумулятора водой и водообмен между ними осуществляется через сеть сообщающихся труб, имеющих развитую поверхность и выполненных из материала, обеспечивающего теплопередачу тепловой энергии грунту. Сеть труб расположена в грунте под теплоаккумулятором и подсоединена к источнику воды, при этом подключения теплоаккумулирующих блок-ячеек к сети труб оборудованы клапанами, управляемыми поплавками и(или) электромагнитами. Зональный теплоаккумулятор включает теплоаккумулирующие блок-ячейки, состоящие из наружных стенок, составляющих каркас теплоаккумулятора, разделяющий блок-ячейки и обеспечивающий посредством теплоизолирующих экранов их теплоизоляцию друг от друга, и внутренних водонаполненных частей. При этом теплообменники для воздуха охватывают наружные периметры водонаполненных частей. Варианты форм и конкретного устройства теплоаккумулирующиих блок-ячеек зонального теплоаккумулятора. Наружные части его теплоаккумулирующих блок-ячеек, состоящие из стенок прочностного железобетонного каркаса, разделяющих их друг от друга, в сечении плоскостью, перпендикулярной их высоте, имеют следующие формы: треугольник, четырехугольник, пятиугольник, шестиугольник, а также многоугольник с большим числом углов, а также формы, получаемые сопряжением этих фигур с окружностью. При этом их внутренние водонаполненные части могут отличаться от наружных и иметь в сечении той же плоскость кроме названных фигур круг и(или) овал. Конкретные конструкции поверхностных теплообменников в зависит от жидких теплоносителей и их состава Выходные окна температурных распределителей, соответствующие конкретным температурам, соединены с поверхностными теплообменниками, изготовленными из теплопроводных металлических труб и расположенными в соответствующих их температурам изотемпературных зонах теплоаккумулирующей блок-ячейки. Эти трубы имеют развитую поверхность или форму змеевиков. Они составляют подающие ветви поверхностных теплообменников. Противоположные по отношению к окнам распределителя концы поверхностных теплообменников расположены на границе водонаполненной части теплоаккумулирующей блок-ячейки. Они соединены с возвратными ветвями, изготовленными из полимерных труб, обеспечивающих связь подающих ветвей теплообменников смежных изотемпературных зон друг с другом и возвратной заборно-подающей трубой. Представлен вариант при расположении температурного распределителя внутри теплоаккумулирующей блок-ячейки. В этом варианте теплоаккумулирующая блок-ячейка имеет по меньшей мере один вертикально расположенный внутри ее водонаполненной части температурный распределитель для жидкого теплоносителя, высота которого позволяет располагать окна во всех изотемпературных зонах теплоаккумулирующей блок-ячейки. Окна корпуса распределителя соединены с змеевиками поверхностных теплообменников, подающие ветви которых расходятся от распределителя к гидроизолированным границам, составляющим периметр водонаполненной части теплоаккумулирующей блок-ячейки, где они соединяются с возвратными ветвями, которые, проходя через теплоизолирующие экраны, объединяют между собой подающие ветви, обеспечивая прохождение по ним жидкого теплоносителя через смежные изотемпературные зоны. Представлены варианты осуществления форм змеевиков поверхностных теплообменников. Подающие ветви змеевиков в зависимости от конструктивного выполнения имеют одну из следующих форм: спиральную, винтовую, зигзагообразную, а также с возможностью сочетания в одном змеевике по меньшей мере двух из этих форм змеевиков. Для осуществления предложены варианты жидкого теплоносителя. Например, в качестве жидкого теплоносителя служит водный конденсат, убыль которого пополняется водой, забираемой насосом из накопителя конденсата, расположенного в нижней части теплообменника для воздуха. Если жидким теплоносителем является вода, наполняющая теплоаккумулятор - это смесительный теплообмен, осуществляемый забором воды из одной изотемпературной зоны теплоаккумулятора и возвратом ее после внешнего теплообмена в другую, соответствующую изменившейся температуре воды. При этом теплопередача в изотемпературные зоны осуществляется непосредственно водой, поступающей в соответствующие изотемпературные зоны через окна температурного распределителя для жидкости, или трубы, соединяющие окна температурного распределителя с соответствующими им по температуре распределяемой воды изотемпературными зонами. Представлен вариант осуществления поверхностного теплообменника для воздуха. Поверхностный теплообменник для воздуха, в пределах каждой из изотемпературных зон теплоаккумулирующей блок-ячейки, выполнен из теплопроводного материала: металла или комбинированного материала, включающего металл, а в пределах границ изотемпературных зон из теплоизолирующего, например полимерного материала. Представлены рекомендации по осуществлению распределителей по температуре зонального теплоаккумулятора. Температурные распределители изготовлены из полимерных труб. Их окна представляет собой одну из следующих форм: треугольник, прямоугольник, квадрат, круг, эллипс или сложную форму, представляющую собой сочетание и сопряжение в одной сложной форме этих простых форм или скругление в них углов. Корпуса и подвижные оболочки температурных распределителей выполнены из труб, имеющих цилиндрическую форму и являющихся каркасной основой, к которой крепятся неподвижные оболочки, выполняющие функцию уплотнения и коррекции формы граничных поверхностей между подвижными оболочками и корпусами распределителей. Особое значение придается функции коррекции формы граничных поверхностей для достижения уплотнения в распределителях по температуре. Предложены их конкретные конструктивные варианты. Граничная поверхность внутренней полости температурного распределителя представляет собой цилиндрическую поверхность трубы, скорректированную посредством неподвижных оболочек в коническую поверхность. При этом подвижная оболочка с граничной поверхностью формы усеченного конуса закреплена на расположенном соосно оси вращения приводном валу, который заведен внутрь через поворотно-скользящую опору, подпружинивающую подвижную оболочку посредством возвратной винтовой пружины в направлении вдоль центральной оси вращения. Приведены более конкретные варианты осуществления. Температурный распределитель включает две подвижные оболочки, по меньшей мере внешняя из которых имеет скорректированные граничные поверхности между внешней оболочкой и корпусом распределителя. Приводной вал внутренней подвижной оболочки температурного распределителя соосно заведен в распределитель через полый вал внешней подвижной оболочки со стороны меньшего из оснований усеченного конуса, образуемого коррекцией граничных поверхностей распределителя. При этом на конце, связанного с корпусом через поворотно-скользящую опору и расположенного внутри подвижной оболочки приводного вала, через опору вращения или шарнирно закреплена заглушка, предназначенная для закрытия заборно-подающей трубы, заведенной соосно центральной оси со стороны большего из оснований усеченного конуса. Между заглушкой и заборно-подающей трубой, соосно с ней, расположена работающая на сжатие возвратная винтовая пружина, подпружинивающая подвижную оболочку и отжимающая заглушку от заборно-подающей трубы. Приводной вал подвижной оболочки заведен в распределитель по температуре с граничной поверхностью конической формы через поворотно-скользящую опору со стороны меньшего из оснований внутренней полости в форме усеченного конуса, состоящей из цилиндра, сопряженного с меньшим основанием усеченного конуса. В области полости распределителя, прилегающей к вершине усеченного конуса, или в цилиндрической части полости корпуса между подвижной оболочкой и корпусом, соосно центральной оси установлена работающая на растяжение возвратная винтовая пружина, подпружинивающая подвижную оболочку в направлении вдоль центральной оси вращения. Возвратная винтовая пружина, подпружинивающая подвижную оболочку и отжимающая заглушку от заборно-подающей трубы температурного распределителя, расположена между корпусом распределителя и подвижной оболочкой соосно с валом, на котором закреплена заглушка. Она работает на растяжение. Предложены к осуществлению варианты конкретных приводов поступательного перемещения подвижных оболочек распределителей по температуре. Приводом прямого поступательного перемещения подвижной оболочки и заглушки, перекрывающей заборно-подающую трубу, служит устройство на электромагнитном принципе функционирования, а приводом возвратного перемещения возвратная винтовая пружина или то же электромагнитное устройство. Температурный распределитель расположен вертикально, при этом приводом прямого поступательного перемещения подвижной оболочки служит устройство на электромагнитном принципе функционирования, а приводом возвратного перемещения сила тяжести. Предложен к осуществлению вариант экономичного распределителей по температуре, в котором датчиком, управляющим распределением по температуре, и поворотным средством, формирующими механический момент, является спиральная биметаллическая пластина, расположенная внутри корпуса распределителя. Внутренний неподвижный конец пластины закреплен на заведенной внутрь распределителя соосно центральной оси вращения заборно-подающей трубе, а внешний конец биметаллической пластины закреплен на подвижной оболочке. Предложены варианты распределителей по температуре для зонального теплоаккумулятора, в котором в качестве жидкого теплоносителя применяется вода, наполняющая теплоаккумулятор. Корпус или(и) внутренняя оболочка температурного разделения для воды, имеющая граничную поверхность скорректированную до конической посредством корректирующих оболочек, жестко соединена с заборно-подающей трубой, а подвижная наружная оболочка с скорректированной до конической граничной поверхностью установлена на заборно-подающей трубе с возможностью поворота и продольного перемещения. Предложен конкретный простой вариант для практического осуществления распределителя по температуре для зонального теплоаккумулятора, в котором в качестве жидкого теплоносителя применяется вода. Изготовленная из трубы внутренняя оболочка, вертикально расположенного внутри теплоаккумулирующей блок-ячейки температурного распределителя для воды, жестко и герметично соединена с заборно-подающей трубой, а изготовленный из трубы корпус закреплен на заборно-подающей трубе через подшипник с возможностью поворота.The arrangement of temperature distributors for liquid and air is explained by simplified drawings: FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5. On them are indicated: intake pipe 11, housing 15, inner movable shell 16, rotation support coaxial to the central axis of rotation 17, drive shaft of the inner movable shell 18, window 19, fasteners of the movable shell 20, outer movable shell 21, hollow drive the outer shaft of the movable shell 22, the fixed shells correcting the shape of the boundary surfaces 23, the return coil spring 24, the plug of the intake-feeding pipe 25, the minimum switching angle of the distributor 26. The distributor variant in FIG. 2 is a variant of the temperature distributor for liquid and air with two movable shells and the correction of the shape of the boundary surfaces between the housing and the movable shell by the fixed shells, the movable shell is spring loaded with a return coil spring, a section is shown under the frontal projection, and planes along the window axes are shown under the profile section by planes. This variant of the distributor can be located outside and inside the heat storage unit cell. The dispenser options of FIG. 3 and FIG. 4 with a suction-feed pipe inserted coaxially to the central axis from the side of the larger base of the truncated cone, and a plug. In FIG. 4 between the plug and the intake pipe, coaxially with it, is located a compression return coil spring, springing the movable casing and squeezing the plug from the intake pipe. Under the front view and side view of the distributor, sections are represented by transverse planes passing through the centers of the windows. In FIG. 5 shows an embodiment with an inner shell hermetically and rigidly connected to an intake pipe and a movable outer shell or distributor housing. It is recommended for installation inside the heat accumulator. The implementation of the invention. Numerous options for the implementation of the heat accumulator are proposed, which allow one to vary the selection of heat storage block cells depending on the particular structure for which the heat accumulator is intended. Recommendations for implementing specific options, such as location. The zone heat accumulator is located under the building in which the microclimate is provided, and is buried at least half its height in the ground. The heat accumulating block cells of the heat accumulator are filled with water and water is exchanged between them through a network of interconnected pipes having a developed surface and made of material that provides heat transfer thermal energy to the ground. The pipe network is located in the ground under the heat accumulator and is connected to a water source, while the connections of the heat storage block cells to the pipe network are equipped with valves controlled by floats and (or) electromagnets. The zone heat accumulator includes heat storage unit cells, consisting of external walls that make up the frame of the heat storage unit, separating the unit cells and insulating them from each other by means of heat-insulating screens, and internal water-filled parts. In this case, air heat exchangers cover the outer perimeters of the water-filled parts. Variants of the forms and the specific device of the heat storage block cells of the zonal heat storage. The outer parts of its heat-accumulating block cells, consisting of the walls of a reinforced concrete frame, separating them from each other, in the section with a plane perpendicular to their height, have the following shapes: triangle, quadrangle, pentagon, hexagon, as well as a polygon with a large number of angles, and also the shapes obtained by pairing these shapes with a circle. At the same time, their internal water-filled parts may differ from the external ones and have the same plane in section in addition to the named figures, a circle and (or) an oval. The specific design of surface heat exchangers depends on the liquid coolants and their composition. The output windows of the temperature distributors corresponding to specific temperatures are connected to surface heat exchangers made of heat-conducting metal pipes and located in their corresponding isotemperature zones of the heat-accumulating block cell. These pipes have a developed surface or the shape of coils. They constitute the feed branches of surface heat exchangers. The ends of the surface heat exchangers opposite with respect to the windows of the distributor are located at the boundary of the water-filled part of the heat storage unit cell. They are connected to return branches made of polymer pipes, providing a connection between the supply branches of the heat exchangers of adjacent isothermal zones with each other and the return intake-supply pipe. An option is presented for the location of the temperature distributor inside the heat storage unit cell. In this embodiment, the heat storage block cell has at least one temperature distributor for the liquid coolant vertically located inside its water-filled part, the height of which allows windows to be located in all isothermal zones of the heat storage block cell. The windows of the distributor body are connected to the coils of the surface heat exchangers, the supply branches of which diverge from the distributor to the waterproofed boundaries that make up the perimeter of the water-filled part of the heat storage block cell, where they are connected to the return branches, which, passing through the heat-insulating screens, combine the supply branches, allowing passage along them the liquid coolant through adjacent isothermal zones. Embodiments of the forms of coils of surface heat exchangers are presented. Depending on the design, the supply branches of the coils have one of the following forms: spiral, screw, zigzag, and also with the possibility of combining at least two of these forms of coils in one coil. To implement the proposed options for a coolant. For example, water condensate serves as a liquid coolant, the decrease of which is replenished with water taken by the pump from the condensate accumulator located in the lower part of the air heat exchanger. If the liquid heat carrier is the water filling the heat accumulator, this is mixing heat transfer, which is carried out by taking water from one of the heat-accumulator's temperature zones and returning it after external heat exchange to another, corresponding to the changed water temperature. In this case, heat transfer to the isothermal zones is carried out directly by water entering the corresponding isothermal zones through the windows of the temperature distributor for liquids, or pipes connecting the windows of the temperature distributor with their corresponding isothermal zones according to the temperature of the water distributed. An embodiment of a surface heat exchanger for air is presented. The surface heat exchanger for air, within each of the isothermal zones of the heat-accumulating block cell, is made of a heat-conducting material: metal or a combined material including metal, and within the boundaries of the isothermal zones of a heat-insulating, for example, polymeric material. Recommendations on the implementation of temperature distributors for the zone heat accumulator are presented. Temperature distributors are made of polymer pipes. Their windows are one of the following shapes: a triangle, a rectangle, a square, a circle, an ellipse or a complex shape, which is a combination and conjugation of these simple shapes in one complex shape or rounding the corners in them. The housings and moving shells of the temperature distributors are made of cylindrical pipes and are the frame base to which the fixed shells are attached, which perform the function of sealing and correcting the shape of the boundary surfaces between the moving shells and the distributor bodies. Particular importance is attached to the function of correcting the shape of the boundary surfaces to achieve compaction in the temperature distributors. Their specific design options are proposed. The boundary surface of the internal cavity of the temperature distributor is the cylindrical surface of the pipe, adjusted by means of fixed shells to the conical surface. In this case, the movable shell with the boundary surface of the shape of the truncated cone is mounted on a drive shaft located coaxially to the axis of rotation, which is inserted inward through a rotary-sliding support, spring-loaded movable shell by a return coil spring in the direction along the central axis of rotation. More specific embodiments are provided. The temperature distributor includes two movable shells, at least the outer of which has adjusted boundary surfaces between the outer shell and the distributor housing. The drive shaft of the inner movable shell of the temperature distributor is coaxially inserted into the distributor through the hollow shaft of the outer movable shell from the side of the smaller base of the truncated cone formed by the correction of the boundary surfaces of the distributor. At the same time, at the end connected with the body through the rotary-sliding support and located inside the movable shell of the drive shaft, a plug is provided through the rotation support or pivotally, which is designed to close the intake-feeding pipe, coaxially introduced to the central axis from the side of the larger base of the truncated cone. Between the plug and the intake-feeding pipe, coaxially with it, is located a compression return coil spring, springing the movable casing and squeezing the plug from the intake-feeding pipe. The drive shaft of the movable shell is brought into the temperature distributor with a conical-shaped boundary surface through a rotary-sliding support from the side of the smaller base of the inner cavity in the form of a truncated cone, consisting of a cylinder mating with a smaller base of the truncated cone. In the region of the distributor cavity adjacent to the top of the truncated cone, or in the cylindrical part of the housing cavity between the movable shell and the housing, a tensile return coil spring is installed coaxially to the spring of the movable shell in the direction along the central axis of rotation. A return coil spring springing the movable shell and squeezing the plug from the intake pipe of the temperature distributor is located between the distributor housing and the movable shell coaxially with the shaft on which the plug is fixed. She works in tension. Variants of specific drives for translational movement of the moving shells of the distributors in temperature are proposed for implementation. The direct translational movement of the movable shell and the plug overlapping the intake-feeding pipe is driven by a device based on the electromagnetic principle of operation, and the return spring is driven by a return coil spring or the same electromagnetic device. The temperature distributor is located vertically, while the direct translational movement of the movable shell drives the device on the electromagnetic principle of operation, and the force of gravity is the drive of the return movement. A variant of economical temperature distributors is proposed for implementation, in which the sensor controlling the temperature distribution and the rotary means forming the mechanical moment is a spiral bimetallic plate located inside the distributor body. The inner fixed end of the plate is fixed to the intake pipe brought into the distributor coaxially to the central axis of rotation, and the outer end of the bimetal plate is fixed to the movable shell. Variants of temperature distributors are proposed for the zonal heat accumulator, in which water filling the heat accumulator is used as a liquid heat carrier. The housing or (and) the inner shell of the temperature separation for water, having the boundary surface adjusted to the conical by means of correction shells, is rigidly connected to the intake-feeding pipe, and the movable outer shell with the adjusted to the conical boundary surface is mounted on the intake-feeding pipe with the possibility of rotation and longitudinal displacement. A specific simple option is proposed for the practical implementation of a temperature distributor for a zone heat accumulator, in which water is used as a liquid heat carrier. The inner shell made of the pipe, vertically located inside the heat-accumulating block cell of the temperature distributor for water, is rigidly and hermetically connected to the intake-feeding pipe, and the housing made of the pipe is fixed to the intake-feeding pipe through the bearing with the possibility of rotation.
