RU2669719C2 - Система аккумулирования энергии - Google Patents

Система аккумулирования энергии Download PDF

Info

Publication number
RU2669719C2
RU2669719C2 RU2015154320A RU2015154320A RU2669719C2 RU 2669719 C2 RU2669719 C2 RU 2669719C2 RU 2015154320 A RU2015154320 A RU 2015154320A RU 2015154320 A RU2015154320 A RU 2015154320A RU 2669719 C2 RU2669719 C2 RU 2669719C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boiler
energy storage
storage system
energy
water
Prior art date
Application number
RU2015154320A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015154320A (ru
RU2015154320A3 (ru
Inventor
Эндрю Джон БИССЕЛЛ
Сантох Сингх ГАТАОРА
Original Assignee
Санамп Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=48914730&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2669719(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Санамп Лимитед filed Critical Санамп Лимитед
Publication of RU2015154320A publication Critical patent/RU2015154320A/ru
Publication of RU2015154320A3 publication Critical patent/RU2015154320A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2669719C2 publication Critical patent/RU2669719C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/021—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material and the heat-exchanging means being enclosed in one container
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0026—Domestic hot-water supply systems with conventional heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0073—Arrangements for preventing the occurrence or proliferation of microorganisms in the water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/0027—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H7/00—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
    • F24H7/005—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/028—Control arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F28D21/0005—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for domestic or space-heating systems
    • F28D21/0007—Water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/08—Storage tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/10—Heat storage materials, e.g. phase change materials or static water enclosed in a space
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/20—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing development of microorganisms
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)

Abstract

По настоящему изобретению предлагается система (10) аккумулирования энергии, предназначенная для использования с котлом (20). Система (10) аккумулирования энергии содержит множество блоков (101, 102, 103, 104) аккумулирования тепловой энергии. Каждый блок (101, 102, 103, 104) аккумулирования тепловой энергии содержит фазоизменяющий материал, имеющий заданную температуру фазового перехода. Система (10) аккумулирования энергии также содержит устройство (105, 115) отбора энергии, выполненное с возможностью рекуперации неиспользованной энергии котла (20). Устройство (105, 115) отбора энергии способно осуществлять отбор неиспользованной энергии котла (20) и подавать такую энергию по меньшей мере в один (101) из блоков (101, 102, 103, 104) аккумулирования тепловой энергии. Регулятор (106) в рабочем состоянии предназначен для включения устройства (105, 115) отбора энергии при работе котла (20). 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к системе аккумулирования энергии. В частности, настоящее изобретение относится к системам аккумулирования тепловой энергии, предназначенной для использования совместно с котлом, например, водогрейным котлом бытового назначения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Комбинирование аккумулирования энергии или комбинированные котлы, объединяют в одно устройство центральное отопление и горячее водоснабжение для бытовых нужд.
Устройство аккумулирующего типа включает в себя накопитель для воды вместимостью, в пределах 42-54 литра. Это соответствует средней энергоемкости приблизительно 2,70 кВт⋅ч на объем загрузки устройства. В таблице ниже даны примеры таких котлов комбинированного аккумулирования энергии и их основные характеристики.
Figure 00000001
Расход горячей воды, указанный в таблице выше, основан на повышении температуры на 35 градусов по Кельвину, т.е. на номинальной температуре потока горячей воды 45°С.
Расход в таких устройствах составляет от 14,0 до 17,5 литров в минуту.
Емкость накопителя горячей воды в таких устройствах комбинированных котлов служит преимущественно для повышения их эффективности (коэффициента полезного действия) и удовлетворения запросов потребителей при их использовании. Это достигается благодаря снижению энергетических потерь за счет сокращения цикла котла, который включается на высокой мощности даже при небольшом отборе воды. Потери воды и энергии сокращаются, поскольку горячая вода сразу подается из емкости для горячей воды в отличие от обычного комбинированного котла, в котором для подачи воды пригодной для использования температуры свыше 40°С требуется задержка приблизительно 15 секунд. Обычный комбинированный котел не содержит средство накопления воды, а нагревает воду по мере ее прохождения через котел. В некоторых случаях обычный комбинированный котел включает в себя средство поддержания высокой температуры для немедленной подачи горячей воды, однако известно, что из-за этого свойства потери тепловой энергии достигают 900 кВт⋅ч в год.
Комбинированные котлы содержат много подвижных элементов, что может привести к поломке, и поэтому их можно считать менее надежными, чем системные, отопительные и другие котлы, обычно имеющие бак-накопитель воды.
Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованной системы обогрева на основе котла.
Другой целью является создание системы аккумулирования энергии, которая является усовершенствованной альтернативой обычным средствам аккумулирования энергии, используемым в котлах.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предлагается система аккумулирования энергии, предназначенная для использования совместно с котлом, содержащая:
множество блоков аккумулирования тепловой энергии, причем каждый блок аккумулирования тепловой энергии содержит фазоизменяющий материал, имеющий заданную температуру фазового перехода;
устройство отбора энергии, выполненное с возможностью рекуперации неиспользованной энергии котла, причем устройство отбора энергии способно осуществлять отбор неиспользованной энергии котла и подавать такую энергию по меньшей мере в один из блоков аккумулирования тепловой энергии; и
регулятор, предназначенный в рабочем состоянии для включения устройства отбора энергии при работе котла.
Система, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, способна аккумулировать энергию для нагрева относительно небольшого объема воды за счет использования фазоизменяющего материала, имеющего соответствующую температуру фазового перехода.
Температура фазового перехода может быть одинаковой для всех блоков аккумулирования. Как альтернатива, по меньшей мере один блок аккумулирования может функционировать с температурой фазового перехода ниже, чем температура фазового перехода остальных блоков аккумулирования.
Каждый блок аккумулирования тепловой энергии может быть соединен с одним или более соседними блоками аккумулирования тепловой энергии посредством патрубков передачи тепловой энергии.
Устройство отбора энергии может содержать насос. Насос может включать в себя мини-насос подачи питьевой воды. Как вариант, насос может включать в себя тепловой микро-насос.
Насос может быть выполнен с возможностью рекуперации отходящего тепла дымовых газов, вырабатываемых при работе котла. Регулятор может активировать насос при зажигании котла, например, если это требуется для горячей воды.
Система аккумулирования энергии способна рекуперировать тепло, поступающее от котла, в частности, от котлов с низкой эффективностью, такое тепло как отходящее тепло дымовых газов и от теплообменника котла во время работы насоса в период перегрузки в конце цикла горения. В настоящем изобретении предлагается средство для эффективной рекуперации дымовых газов и тепла, и рекуперации в конце цикла горения, которое может быть встроено в емкость для горячей воды. Поэтому, устройство согласно вариантам осуществления настоящего изобретения повысит степень рекуперации энергии по сравнению с имеющейся на сегодняшний день технологией.
Система может содержать патрубок подвода холодной воды. Холодная вода может подаваться из водопроводной сети.
Система может содержать термостатический смесительный клапан, причем смесительный клапан смешивает холодную воду, поступающую из магистрали, нагреваемой системой аккумулирования энергии, что позволяет управлять температурой питьевой воды на выходе. Такой термостатический клапан может быть выполнен с возможностью регулирования температуры воды на выходе в пределах приблизительно 47°С.
Расход воды в системе аккумулирования энергии согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может составлять по меньшей мере 15,5 литров в минуту.
Фазоизменяющий материал может иметь температуру фазового перехода приблизительно 58°С. Фазоизменяющий материал может иметь температуру фазового перехода в пределах 50-55°С.
По меньшей мере один блок аккумулирования может содержать фазоизменяющий материал, имеющий температуру фазового перехода приблизительно 28°С. Преимущество использования фазоизменяющего материала с пониженной температурой 28°С заключается в том, что позволяет системе рекуперации тепла работать при более низкой температуре в течение более длительного периода времени, увеличивая тем самым количество рекуперированной энергии.
Система аккумулирования энергии согласно вариантам осуществления настоящего изобретения позволяет сократить цикл работы котла. Специалистам в данной области техники очевидно, что в бытовых условиях основной отбор горячей воды, например, для мытья рук, непродолжителен, и поэтому может приводить к неэкономному потреблению энергии.
Согласно второму аспекту изобретения, предлагается котел в сочетании с системой аккумулирования энергии по первому аспекту изобретения.
Соответствующий котел, предназначенный для использования с системой аккумулирования энергии согласно настоящему изобретению, может представлять собой системный котел. Как вариант, котел, предназначенный для использования с системой аккумулирования энергии, может представлять собой комбинированный котел, в котором система аккумулирования энергии согласно первому аспекту изобретения установлена снаружи котла. Котел может быть, но не ограничиваться, например, котлом, работающим на газе или котлом, работающим на жидком топливе.
Сочетание соответствующего котла и наружной системы аккумулирования энергии согласно настоящему изобретению может обеспечить систему, сравнимую с аккумулирующим комбинированным котлом, однако при меньших затратах на разработку и сертификацию.
Система аккумулирования энергии, используемая в сочетании с системным котлом, обладает преимуществом по сравнению с известными системными котлами, поскольку в ней не требуется аккумулирующий резервуар, который обычно устанавливается в проветриваемом кухонном шкафу или аналогичном месте. Таким образом уменьшается площадь, необходимая для накопителя воды.
Система аккумулирования энергии, используемая снаружи в сочетании с комбинированным котлом, обладает преимуществом по сравнению с известными комбинированными котлами, поскольку наружная система аккумулирования энергии по существу предотвращает задержку при необходимости подачи горячей воды. Кроме того, система аккумулирования энергии, использованная снаружи в сочетании с комбинированным котлом снижает требования к аккумулирующей емкости и также уменьшает количество рабочих частей внутри котла, которые могут привести к поломкам.
Объем питьевой воды в системе аккумулирования энергии будет значительно меньше 15 литров. Как таковое, устройство можно использовать без предохранительных механизмов и испытаний, характерных для закрытых (невентилируемых) аккумулирующих емкостей (40-80 литров), используемых в комбинированных котлах.
Обычные накопительные комбинированные котлы, как правило, требуют = питьевую воду, которую необходимо пастеризовать, поскольку его объем в резервуаре превышает установленный уровень, что увеличивает время застоя воды. По существу, если уменьшить объем питьевой воды в системе и поддерживать его на максимальном уровне около 10 литров, а затем нагревать воду, как только возникает необходимость, то можно не пастеризовать воду, например, нагревом до температуры свыше 60°С, чтобы предотвратить появление легионеллы.
Системный котел с системой аккумулирования энергии обеспечивает более высокий коэффициент полезного действия котла по сравнению с известными системными и накопительными комбинированными котлами. Средние температуры в контуре циркуляции котла, как правило, ниже.
Сочетание системного котла с системой аккумулирования энергии согласно настоящему изобретению сокращает потери воды и энергии, поскольку, благодаря системе аккумулирования энергии, горячая вода подается из бака незамедлительно.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже следует описание вариантов осуществления изобретения только как примеры осуществления, проиллюстрированных сопровождающими чертежами, на которых:
фиг. 1 представляет схематический вид устройства аккумулирующего котла, содержащего систему аккумулирования энергии согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 представляет схематический вид устройства аккумулирующего котла, содержащего систему аккумулирования энергии согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 3 представляет схему размещения системы аккумулирования энергии согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
На фиг. 1 показана система 10 аккумулирования энергии согласно одному варианту осуществления в сочетании с системным котлом 20, образующая комбинированный котел 100 с наружным аккумулированием энергии.
Система 10 аккумулирования энергии содержит ряд блоков 101, 102, 103, 104 аккумулирования, служащих для отбора и аккумулирования тепловой энергии, которая обычно рассеивается с отработанными дымовыми газами. Система 10 аккумулирования энергии регенерирует тепло от теплообменника 201, расположенного между котлом 20 и дымоходом 202.
Каждый блок 101, 102, 103, 104 аккумулирования содержит фазоизменяющий материал. Первый блок аккумулирования представляет собой батарею рекуперации отходящего тепла и содержит фазоизменяющий материал с температурой плавления 28°С и теплоаккумулирующей способностью 1,5 кВт⋅ч.
Каждый из остальных блоков 102, 103, 104 аккумулирования содержит фазоизменяющий материал с температурой плавления 58°С и теплоаккумулирующей способностью от 2,0 до 10,0 кВт⋅ч.
В варианте осуществления, показанном на фиг 1, насос 105 осуществляет передачу неиспользованной тепловой энергии от теплообменника 201 дымохода в блок 101 аккумулирования для рекуперации отходящего тепла. Регулятор 106 при работе включает насос 105, когда котел 20 зажигается при необходимости отбора горячей воды, например, при открытии крана. Это позволяет рекуперировать тепловую энергию отработанных/дымовых газов.
На фиг. 2 показана структурная схема котла 20 и системы 10 аккумулирования энергии, аналогичная схеме на фиг. 1. Соответственно, используются те же ссылочные позиции. Разница между схемами на фиг. 1 и фиг. 2 заключается в наличии теплового микро-насоса 115, расположенного в цепи регенерации отходящего тепла между теплообменником 201 дымохода и блоком 101 аккумулирования, отходящего тепла, как показано на фиг. 2. Водо-водяной тепловой микро-насос 115, как правило, способен отбирать из газов, выходящих через дымоход 202 котла, большее количество энергии, чем мини-насос 105 питьевой воды, показанный на фиг. 1. Кроме этого, микро-насос 115 может накапливать отведенную тепловую энергию при более высокой температуре, чем мини-насос на фиг. 1.
В проиллюстрированных примерах котел 20 представляет собой обычный системный котел, которому в сочетании с системой 10 аккумулирования энергии не требуется бак-накопитель для горячей воды.
Сочетание системного котла 20 и системы 10 аккумулирования энергии позволяет создать систему обогрева с более высоким коэффициентом полезного действия по сравнению с аналогичным накопительным комбинированным котлом.
Котел 20 представляет собой типичный системный котел, который не является частью настоящего изобретения. Ниже дается описание основных элементов котла 20, связанных с системой аккумулирования энергии. Специалистам в данной области техники очевидно, что совместно с системой согласно вариантам осуществления настоящего изобретения могут использоваться котлы других типов, включая, например, котел, работающий на газе или котел, работающий на жидком топливе.
На фиг. 1 и фиг. 2 котел 20 содержит гидроблок 207. Котел 20 реагирует на открытие крана горячей воды и зажигается, и горячая вода подается в кран через трехлинейный распределитель, расположенный в гидроблоке 207. В проиллюстрированном примере выходной поток в гидроблоке 207 направляется через систему 10 аккумулирования энергии. Таким образом, нагрузка на котел 20 снижается, поскольку тепло дымовых газов 201 рекуперируется и используется системой 10 аккумулирования энергии для нагрева запасов воды в системе 10 аккумулирования энергии. В результате, как только возникает потребность в горячей воде, система согласно вариантам осуществления настоящего изобретения подает горячую воду сразу после открытия крана.
Горячие отработанные/дымовые газы, как правило, выбрасываются в атмосферу через дымоход 202, после того как тепло от сгорания газов в топочной камере 208 переносится с газами котла в водяной теплообменник. В проиллюстрированном примере теплообменник 201 расположен между топочной камерой 208 и дымоходом 202 и вместе с системой 10 аккумулирования энергии рекуперирует тепло отработанных газов, как описано ниже.
Дымовые газы обычно являются агрессивными, особенно при температуре ниже точки росы, и поэтому наиболее подходящим для рекуперации отходящего тепла может оказаться специальный газо-водяной теплообменник 201 из нержавеющей стали. Для обеспечения простого, гибкого и рентабельного устройства используется контур накачки, с помощью которого тепло передается от теплообменника 201 к блоку 101 регенерации отходящего тепла.
Система 100, содержащая котел 20 и систему 10 аккумулирования энергии, включает в себя устройство 209 выпуска горячей воды, магистрали 210 подачи холодной воды, устройство 211 выпуска конденсата, устройство 212 вывода горячей воды центрального отопления и обратную линию 213 центрального отопления.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения в системе 10 аккумулирования энергии находится менее 15 литров питьевой воды. Такой объем воды не требует пастеризации, т.е. нагрева до температуры свыше 60°С, чтобы предотвратить появление легионеллы. Однако, если пастеризация питьевой воды, хозяйственно-бытовой горячей воды требуется, например, согласно установленным нормам, то показанный на фиг. 1 блок 101 аккумулирования можно периодически нагревать до высокой температуры, например, раз в неделю.
В известных накопительных комбинированных котлах вода обычно нагревается приблизительно до 65°С, что позволяет повысить вместимость и снизить риск появления легионеллы. Средняя энергоемкость резервуара в накопительном комбинированном котле составляет 2,7 кВт⋅ч, что соответствует примерно 25 литрам питьевой воды. Как правило, такой объем воды требует пастеризации и, следовательно, нагрева до температуры свыше 60°С.
При нормальной работе котла 20, в конце цикла нагрева насос котла обычно продолжает работать еще 5-10 минут, что позволяет предотвратить перегрев котла. Энергия в котле при перегрузке, как правило, рассеивается по радиаторам центрального отопления либо через кожух котла. При выполнении котла 20 и системы 10 аккумулирования энергии согласно вариантам осуществления настоящего изобретения система 10 аккумулирования энергии способна использовать период перегрузки котла 20, рекуперируя вырабатываемую при этом энергию, поскольку разделение потока в блоках 101, 102, 103, 104 аккумулирования можно регулировать.
Температура потока из аналогичного комбинированного котла составляет приблизительно 45°С. Чтобы достичь такой же температуры потока из котла 20 и системы 10 аккумулирования энергии, показанных на фиг. 1 и фиг. 2, используется фазоизменяющий материал с температурой плавления или фазового перехода 50-55°С. В системе 10 аккумулирования энергии также дополнительно используется термостатический смесительный клапан 110, что позволяет поддерживать температуру горячей воды в устройстве 209 выпуска горячей воды на уровне около 47°С.
Система аккумулирования энергии выполнена таким образом, чтобы минимизировать пространство, необходимое для ее установки/размещения. Например, как показано на фиг. 3, система 10 аккумулирования энергии может устанавливаться рядом с котлом 20, например, позади или снизу 300 котла 20. В другом варианте система 10 аккумулирования энергии может размещаться на удалении от котла 20, причем они соединяются с помощью трубы или труб. Например, котел 20 может крепиться к стене или в кухонном шкафу, а система 10 аккумулирования энергии может быть скрыта в пустом пространстве, например, над стенным шкафом 310, в нише 320 за напольным шкафом или в пространстве 330 между шкафом и стеной.
В описанных и проиллюстрированных вариантах осуществления система 10 аккумулирования энергии содержит четыре блока аккумулирования 101, 102, 103, 104. Однако, специалистам в данной области техники очевидно, что такое количество блоков аккумулирования /батарей дано исключительно в качестве примера, равно как и температура плавления фазоизменяющего материала в каждом блоке аккумулирования. По существу, может использоваться меньшее или большее количество накопителей, а также более низкая или более высокая температура фазового перехода.
Система, содержащая фазоизменяющий материал, способна накапливать и высвобождать энергию, когда тепло поглощается или высвобождается при изменении физического состояния материала от твердого к жидкому или от жидкого к твердому.
Система описана в сочетании с системным котлом. Однако, специалистам в данной области техники очевидно, что данную систему можно применять с другими типами котлов для повышения работоспособности системы и сокращения потерь тепла, в том числе, например, с котлами, работающими на газе и котлами, работающими на жидком топливе.
Выше дано описание конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, однако, специалистам в данной области техники очевидно, что в пределах объема настоящего изобретения в них допустимы изменения.

Claims (16)

1. Система аккумулирования энергии, предназначенная для использования совместно с котлом и содержащая
множество блоков аккумулирования тепловой энергии, причем каждый накопитель тепловой энергии содержит фазоизменяющий материал, имеющий заданную температуру фазового перехода,
устройство отбора энергии, выполненное с возможностью рекуперации неиспользованной энергии котла, при этом устройство отбора энергии способно осуществлять отбор неиспользованной энергии котла и подавать такую энергию по меньшей мере в один из блоков аккумулирования тепловой энергии, и
регулятор, предназначенный в рабочем состоянии для включения устройства отбора энергии при работе котла.
2. Система аккумулирования энергии по п. 1, отличающаяся тем, что температура фазового перехода одинакова для всех блоков аккумулирования.
3. Система аккумулирования энергии по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один накопитель может функционировать с температурой фазового перехода ниже, чем температура фазового перехода остальных блоков аккумулирования.
4. Система по п. 1, в которой каждый блок аккумулирования тепловой энергии может быть соединен с одним или более соседними блоками аккумулирования тепловой энергии посредством патрубков передачи тепловой энергии, причем, при необходимости, устройство отбора энергии содержит насос.
5. Система по п. 4, в которой насос включает в себя мини-насос подачи питьевой воды или тепловой микронасос, и насос выполнен с возможностью рекуперации отходящего тепла дымовых газов, вырабатываемых при работе котла, причем, при необходимости, регулятор активирует насос при зажигании котла.
6. Система по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержит патрубок подвода холодной воды и, при необходимости, дополнительно содержит менее 15 литров питьевой воды.
7. Система по п. 6, дополнительно содержащая термостатический смесительный клапан, который смешивает поступающую холодную воду с питьевой водой, нагреваемой системой аккумулирования энергии, что позволяет регулировать температуру горячей питьевой воды на выходе, причем, при необходимости, термостатический клапан выполнен с возможностью регулирования температуры воды на выходе, при этом температура воды на выходе составляет около 47°C.
8. Система по п. 1, в которой расход воды в системе аккумулирования энергии составляет по меньшей мере 15,5 литров в минуту.
9. Система по п. 1, в которой фазоизменяющий материал имеет температуру фазового перехода около 58°C.
10. Система по п. 1, в которой фазоизменяющий материал имеет температуру фазового перехода в пределах 50-55°C, и, при необходимости, по меньшей мере один из блоков аккумулирования содержит фазоизменяющий материал, имеющий температуру фазового перехода около 28°C.
11. Котел в сочетании с системой аккумулирования энергии по п. 1.
12. Котел по п. 11, который представляет собой системный котел, или комбинированный котел, или котел, работающий на газе, или котел, работающий на жидком топливе.
13. Котел по любому из пп. 11 или 12, в котором система аккумулирования энергии установлена снаружи котла и гидравлически с ним соединена и который , при необходимости, дополнительно содержит теплообменник, выполненный с возможностью улавливать отработанные газы и передавать полученную тепловую энергию по меньшей мере в один блок аккумулирования системы аккумулирования энергии.
RU2015154320A 2013-06-18 2014-06-18 Система аккумулирования энергии RU2669719C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1310821.2 2013-06-18
GBGB1310821.2A GB201310821D0 (en) 2013-06-18 2013-06-18 Energy storage system
PCT/GB2014/051868 WO2014202974A1 (en) 2013-06-18 2014-06-18 Energy storage system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015154320A RU2015154320A (ru) 2017-07-24
RU2015154320A3 RU2015154320A3 (ru) 2018-04-28
RU2669719C2 true RU2669719C2 (ru) 2018-10-15

Family

ID=48914730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015154320A RU2669719C2 (ru) 2013-06-18 2014-06-18 Система аккумулирования энергии

Country Status (14)

Country Link
US (1) US11002492B2 (ru)
EP (1) EP3011250B1 (ru)
JP (3) JP2016526655A (ru)
KR (1) KR102221181B1 (ru)
CN (2) CN113803883A (ru)
AU (1) AU2014282952B2 (ru)
CA (1) CA2915748C (ru)
CL (1) CL2015003666A1 (ru)
GB (1) GB201310821D0 (ru)
MX (1) MX371131B (ru)
NZ (1) NZ715367A (ru)
RU (1) RU2669719C2 (ru)
WO (1) WO2014202974A1 (ru)
ZA (1) ZA201509220B (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109764508A (zh) * 2019-01-09 2019-05-17 青岛海尔空调器有限总公司 一种能源系统的控制方法
CN109764509A (zh) * 2019-01-09 2019-05-17 青岛海尔空调器有限总公司 一种能源系统的控制方法
GB202008173D0 (en) * 2020-06-01 2020-07-15 Sunamp Ltd Sanitary stations with phase change materials
GB202101678D0 (en) * 2021-02-07 2021-03-24 Octopus Energy Ltd Methods and systems and apparatus to support reduced energy and water usage
WO2022168033A1 (en) * 2021-02-07 2022-08-11 Octopus Energy Group Limited Methods and systems and apparatus to support reduced energy and water usage
WO2022168029A1 (en) * 2021-02-07 2022-08-11 Octopus Energy Group Limited Methods of configuring and controlling hot water supply installations
CN113623895B (zh) * 2021-07-01 2022-11-01 华电电力科学研究院有限公司 一种用于数据中心冷却的冷热电联产系统及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2459955A (en) * 2008-05-16 2009-11-18 Sunamp Ltd A system and method for energy storage using phase change material.
DE102009012318A1 (de) * 2009-03-09 2010-09-16 Rawema Countertrade Handelsgesellschaft Mbh Wärmespeichersystem
DE102011007626A1 (de) * 2011-04-18 2012-10-18 Sgl Carbon Se Latentwärmespeichereinrichtung und Betriebsverfahren für eine Latentwärmespeichereinrichtung
RU124841U1 (ru) * 2012-06-21 2013-02-10 Сергей Германович Бурдин Комплексный тепловой аккумулятор и варочная плита на его основе

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4164253A (en) 1975-05-07 1979-08-14 Skala Stephen F Method for reducing thermal degradation of a heat exchange fluid
JPS54123449U (ru) 1978-02-17 1979-08-29
US4355627A (en) * 1978-06-06 1982-10-26 Scarlata Robert W Thermal storage system
JPH08128726A (ja) * 1994-10-31 1996-05-21 Tokyo Gas Co Ltd 廃湯熱回収システム
DE20022367U1 (de) 2000-02-10 2001-12-06 Prasser Haustechnik Gmbh Wärmespeicher, Latentwärmespeicher
WO2006051259A1 (en) 2004-11-12 2006-05-18 Zenex Technologies Limited System for delivering warmed fluids
ITTO20040846A1 (it) 2004-12-01 2005-03-01 Cosmogas Srl Scambiatore di calore per una caldaia di tipo combinato, e caldaia di tipo combinato impiegante tale scambiatore di calore
US7950217B2 (en) * 2005-08-12 2011-05-31 American Air Liquide, Inc. Oxygen-enriched air assisting system for improving the efficiency of cogeneration system
DE102006002727A1 (de) 2006-01-19 2007-07-26 Maximilian Remde Schichtenwärmespeichervorrichtung und Verfahren zur Warmwasserbereitung
JP5325281B2 (ja) 2006-03-31 2013-10-23 大阪瓦斯株式会社 大気開放型蓄熱槽
NL1032610C2 (nl) * 2006-10-03 2008-04-04 Henri Peteri Beheer Bv Inrichting voor het afgeven van water met variabele temperaturen.
JP5108415B2 (ja) 2007-08-23 2012-12-26 関西電力株式会社 床下暖房システム
JP2009074750A (ja) 2007-09-21 2009-04-09 Tokyo Electric Power Co Inc:The 給湯システム
US7490373B1 (en) * 2007-12-19 2009-02-17 Juan Pablo Zavala-Avelar Shower having a water saving system
HU229686B1 (hu) 2008-03-05 2014-04-28 Bery Intellectual Properties Szellemi Tulajdonjogokat Hasznosito Es Kezeloe Kft Vízmelegítõ elrendezés
DE102008033527A1 (de) * 2008-07-17 2010-01-21 Leithner, Reinhard, Prof. Dr. techn. Latentwärmespeicherkaskade
CN201488281U (zh) * 2009-09-10 2010-05-26 宁波博浪热能设备有限公司 储能式热泵热水器
GB0919934D0 (en) * 2009-11-16 2009-12-30 Sunamp Ltd Energy storage systems
WO2011094371A2 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 Dow Global Technologies Llc. Thermal energy storage
US8931277B2 (en) * 2010-09-20 2015-01-13 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University System and method for storing energy and purifying fluid
EP2859542B1 (en) * 2012-06-08 2018-04-18 Mueller International, LLC Systems and methods for generating power through the flow of water
US20140284201A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Battelle Memorial Institute Solar powered concentration unit and method of using solar power to concentrate a substance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2459955A (en) * 2008-05-16 2009-11-18 Sunamp Ltd A system and method for energy storage using phase change material.
DE102009012318A1 (de) * 2009-03-09 2010-09-16 Rawema Countertrade Handelsgesellschaft Mbh Wärmespeichersystem
DE102011007626A1 (de) * 2011-04-18 2012-10-18 Sgl Carbon Se Latentwärmespeichereinrichtung und Betriebsverfahren für eine Latentwärmespeichereinrichtung
RU124841U1 (ru) * 2012-06-21 2013-02-10 Сергей Германович Бурдин Комплексный тепловой аккумулятор и варочная плита на его основе

Also Published As

Publication number Publication date
CN105324623A (zh) 2016-02-10
MX371131B (es) 2020-01-17
CN113803883A (zh) 2021-12-17
WO2014202974A1 (en) 2014-12-24
ZA201509220B (en) 2017-09-27
EP3011250B1 (en) 2021-02-17
EP3011250A1 (en) 2016-04-27
AU2014282952B2 (en) 2018-08-23
RU2015154320A (ru) 2017-07-24
US11002492B2 (en) 2021-05-11
CA2915748C (en) 2022-01-11
MX2015017570A (es) 2016-09-09
CL2015003666A1 (es) 2016-11-25
JP2016526655A (ja) 2016-09-05
GB201310821D0 (en) 2013-07-31
NZ715367A (en) 2019-08-30
JP7119149B2 (ja) 2022-08-16
US20160370123A1 (en) 2016-12-22
AU2014282952A1 (en) 2016-01-21
RU2015154320A3 (ru) 2018-04-28
JP2019203685A (ja) 2019-11-28
KR20160039179A (ko) 2016-04-08
CA2915748A1 (en) 2014-12-24
JP2021103077A (ja) 2021-07-15
KR102221181B1 (ko) 2021-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2669719C2 (ru) Система аккумулирования энергии
GB2463512A (en) Flue gas heat recovery system
CN102483243A (zh) 用于向主系统中循环排水的热泵的对称中间蓄水箱
JP2007107750A (ja) ヒートポンプ給湯機
GB2470748A (en) Overheat protection system
CA2914194A1 (en) Integrated renewable energy system
JP2015158324A (ja) 給湯暖房装置
JP3843066B2 (ja) ヒートポンプ式給湯機
GB2525856A (en) A thermal store and water storage cylinder designed to enhance the performance of a CO2 heat pump
JP2007107741A (ja) 給湯装置
JP2006078173A (ja) 給湯システム
GB2501586A (en) Safety cooling circuit for a solid fuel boiler
JP2012037079A (ja) 貯湯式給湯機
JP4867274B2 (ja) 給湯装置
JP2007101052A (ja) 給湯装置
IE20100096A1 (en) Heat recovery system
JP2006112648A (ja) 給湯装置
JP4715438B2 (ja) 給湯装置
JP4779571B2 (ja) 給湯装置
JP2006266555A (ja) 給湯暖房装置
JP2006292238A (ja) 給湯暖房装置
JP2006266561A (ja) 給湯暖房装置
JP2007315700A (ja) 熱源装置及び熱交換装置
WO2013147604A2 (en) Method for preparing hot tap water and combined climate control and tap water system
JP2007107823A (ja) 給湯装置