SE437031B - Temperaturstabiliserad soldamm - Google Patents

Description

8303536-0 ytans undersida bestryks med luft eller vätska, som transpor- terar värmet till förbrukaren eller till ett separat värme- lager. Alternativt föreslås, att den svarta ytan placeras direkt på ett värmelager. Således kräver soldammen enligt den ameri- kanska patentskriften ett separat värmelagringsmedium.

För att största möjliga mängd solljus skall träffa den svarta ytan i soldammen enligt det amerikanska patentet skall det med gelmedel försatta vattnet vara transparent för solljus och den svarta ytan bör ej skuggas av några konstruktionsdetaljer så- som t.ex. rörledningar för avledning av värme från den svarta ytan.

Den föreliggande uppfinningen syftar till att åstadkomma en soldamm, som infångar solljus och lagrar allt infångat värme i själva soldammen. Med andra ord erfordrar soldammen enligt föreliggande uppfinning ej något separat värmelager.

Enligt uppfinningen åstadkommes detta genom att värmelagrings- mediet infärgas och genom att infärgningen görs så, att temperaturen för värmelagringsmediet - räknat i riktning nedåt mot soldammens botten - är i huvudsak konstant.

Tack vare infärgningen absorberas solljus på alla nivåer i sol- dammen och vid denna absorption alstras således värme på alla nivåer i soldammen. Detta värme lagras i det med gelmedel för- satta värmelagringsmediet, som vanligtvis är vatten.

Den grundläggande idén bakom uppfinningen är således att infärg- ningen skall utföras på sådant sätt, att varje volymsenhet av värmelagringsmediet, oberoende av på vilket djup i bädden en sådan volymsenhet befinner sig, skall upptaga lika stora mäng- der värme. Genom denna åtgärd undviks bildning av konvektions- strömmar och mekanisk förstöring av det med gelmedel försatta värmelagringsmediet. Absorption av solenergi sker således på varje nivå tvärs genom bäddens djup, varigenom hela bädden er- håller en så jämn temperatur som möjligt. Eftersom konvektions- 8303536-0 strömmarna eller konvektionskrafterna därigenom minskar minskar den mekaniska belastningen på det med gelmedel försatta värme- lagringsmediet. Detta innebär i sin tur att mängden gelmedel kan reduceras jämfört med den mängd som används i tidigare kända soldammar.

Infärgningen av soldammen kan åstadkommas på flera olika sätt.

Enligt en utföringsform infärgas värmelagringsmediet med ett däri löst färgämne eller med färgade partiklar. Enligt denna utföringsform av uppfinningen sker infärgningen så, att infärg- ningens koncentration ökar ner mot soldammens botten. Enligt en annan utföringsform av uppfinningen kan man för infärgningen utnyttja i värmelagringsmediet lösta färgämnen eller färgade partiklar av olika kulörer och befinnande sig på olika djup i bäd¿en_ För detta ändamål utnyttjas komplementfärger, vilka filtrerar ut önsk- värda våglängder vid önskat djup i bädden i syfte att uppnå en så jämn temperaturfördelning som möjligt tvärs genom bäddens djup. vid uttagning av värme från soldammen kan man använda en värme- växlare i form av rörledningar, som är förlagda på olika djup i soldammen. Genom att rörledningarna är förlagda på olika djup bibehålles temperaturen _ i riktning ned mot soldammens botten i huvudsak konstant, varvid således konvektionsström- marna reduceras eller helt uteblir.

Olika utföringsformer av uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan i anslutning till de bifogade ritningarna, i vilka fig. 1 är en tvärsektionsvy genom en soldamm enligt en första utföringsform av uppfinningen, fig. 2 är en motsvarande vy genom en soldamm enligt en andra utföringsform enligt upp- finningen, fig. 3 är en motsvarande vy genom en soldamm enligt en tredje utföringsform av uppfinningen och fig. 4 är en tvär- sektionsvy genom en sfärisk kropp använd i soldammen enligt uppfinningen. . _..>f _____ _ _,____ *_ ___V___ _77______________________________ _ _ _ 8303536-0 Fig. 1 visar i tvärsektion en soldamm, som innefattar en bassäng eller behållare 1 av t.ex. betong eller som helt enkelt utgöres av en i marken grävd damm, som på sin utsida eventuellt kan vara isolerad med ett ej visat värmeisolerande material, t.ex. cellplast. Behållaren 1 är fylld med ett värmelagringsmedium, som i praktiken utgörs av vatten, men som även kan innefatta andra vätskor, t.ex. olja. Medel som förhindrar algtillväxt, anti-korrosionsmedel och andra till- satsämnen kan vara blandade med värmelagringsmediet.

Värmelagringsmediet 2 är dessutom försatt med ett gelmedel för ökning av värmelagringsmediets viskositet, så att en gelliknande massa eller bädd bildas. Gelmedlet kan t.ex. bestå av etylen- maleinanhydrin, amylopektin, modifierade stärkelser, metyl- cellulosaester, hydroxietylcellulosaester, karboximetylcellu- losa, polyvinylalkohol, polyakrylsyra, polyakrylamid, etylen- oxidpolymer eller andra vattenlösliga polymerer. Gelmedlet kan även bestå av andra organiska och även av oorganiska ämnen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen infärgas värmelagrings- mediet på sådant sätt att infärgningen skapar en temperatur U i värmelagringsmediet - räknat i riktning nedåt mot soldammens botten -, vilken är i huvudsak konstant. En soldamm med en sådan i huvudsak konstant temperatur Säges Vara temperaturstabiliserad. Enligt en utföringsform av uppfinningen är värmelagringsmediet infärgat med ett däri löst färgämne eller med färgade partiklar. Enligt en annan utföringsform av uppfinningen ökar infärgningens koncentration i riktning ner mot soldammens botten. Såsom färgmedel kan t.ex. användas bläck, anilin, kimrök, ockra, volframoxid eller andra välkända färgmedel, lösliga eller olösliga. Bläck och anilin är lösliga i vatten medan kimrök, ockra och volframoxid är olösliga i vatten.

I enlighet med uppfinningens grundläggande principer skall värmeuttaget från soldammen vara i möjligaste mån jämnt för- 8303536-0 delat i djupled. Värmeuttaget kan därför ske med hjälp av värme- växlare i form av rörledningar eller plastslangar förlagda på olika djup exempelvis såsom framgår av fig. 1. Här visas tre olika rörledningar 3, 4, 5 vara förlagda på tre skilda nivåer. Rörledningarna står i förbindelse med ej visade pumpar och förbrukare.

Fig. 2 visar en annanutföringsform av solbassängen enligt uppfinningen där man i stället för ett i värmelagringsmediet löst färgämne utnyttjar färgpartiklar, som infärgar den gel- artade massan i olika skikt. Partiklarna i samma skikt har en och samma kulör medan färgpartiklarna i olika skikt har olika kulörer. Genom att välja färgpartiklarnas kulör så, att kulö- ren utgör komplementfärgen till den våglängd av solljuset man önskar absorbera på ifrågavarande nivå av den gelartade bäd- den/är det möjligt att, genom lämpligt val av våglängder för de olika skiktenlerhålla en bädd, vars temperatur överallt är i huvudsak konstant. I den i fig. 2 visade utföringsformen förutsättes, i likhet med utföringsformen enligt fig. 1, värme- uttaget ske så likformat som möjligt genom att anordna värme- växlare på olika nivåer.

Fig. 3 visar en utföringsform av soldammen enligt föreliggande uppfinning, varvid de infärgade skikten ligger på avstånd från varandra i djupled. De visade tre skikten är färgade antingen med ett och samma färgmedel, som är löst i olika koncentratio- ner i de tre skikten eller med hjälp av färgade partiklar av ett och samma slag i samtliga tre skikt men förekommande i olika koncentrationer i vart och ett av skikten eller medelst färgade partiklar av olika kulörer i vart och ett av de tre skikten. De små pilarna i fig, 3 avses ange en värmeledning som sker från de infärgade skikten till de ofärgade skikten.

Sådan värmeledning medför en temperaturutjämning så att tem- peraturen är i huvudsak konstant genom hela bäddens djup.

I syfte att öka soldammens värmelagringskapacitet anordnas i värmelagringsmediet kroppar av ett material vars värme- ~- ~ f f' f - W ~ »f-w-è ~-f- __.__...___ 8303536-0 kapacitet är högre än den för värmelagringsmediet. Såsom exem- pel på sådana kroppar kan nämnas paraffin; Sådana kroppar för- delas lämpligen likformigt i bäddens djupled och de uppbäres av den gelartade bädden. I I stället för eller tillsammans med de nämnda kropparna anord- nas i värmelagringsmediet kroppar av ett salt, vilka kroppar per volymsenhet har en värmelagringskapacitet, som är större än den värmelagringsmediet har vid soldammens arbetstemperatur.

Exempel på sådana salter är glaubersalt, kaliumkloridhexahydrat och liknande. Även här tjänstgör den gelartade bädden såsom bärare för saltkropparna.

Enligt en särskild utföringsform av uppfinningen förekommer nämnda salt i sådana mängder i värmelagringsmediet att det kristallvatten som frigörs när saltet smälter helt binds av gelmedlet. När således soldammen är oladdad, dvs kall, består värmelagringsmediet av en torr amorf massa. När soldammen är laddad, dvs varm, utgörs värmelagringsmediet av en gelatinös eller högviskös vätska eller gel. Den stora fördelen med detta arrangemang är att vid gelens avkylning hindrar gelmedlet sal- tet att bilda en sammanhängande kaka, vilket annars är ett stort problem vid konventionella saltvärmelager. Förekomst av sådana kakor försvårar såväl värmeuttag som âteruppladdning.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utgörs saltkrop- parna av kulor eller sfärer 6 som är överdragna av ett skikt eller skal 7 vars uppgift är att hindra vatten att diffundera in till saltet. Exempel på en sådan kropp framgår av fig. 4.

I detta fall kan men behöver inte saltet vara lösbart i värme- lagringsmediet. Företrädesvis är här saltet kulor av glauber- salt överdragna med ett paraffin- eller plastskikt. Dessa kulor är burna av den gelartade bädden av värmelagringsmediet på olika höjder i bädden och i sådana koncentrationer på varje respektive höjd i bädden ett temperaturen i varmelag- ringsmediet i djupled är i huvudsak konstant.

I syfte att ytterligare reducera skadliga konvektionsströmmar 8303536-0 i den gelartade bädden enligt föreliggande uppfinning kan bäd- den mekaniskt stabiliseras medelst däri iförda kroppar, t.ex. kulor eller fibrer av ett material som är inert relativt de i soldammen ingående ämnena. Såsom exempel på sådana material kan nämnas glas, keramik och teflon.

De ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen kan på många olika sätt modifieras och varieras inom ramen för upp- finningens grundtanke.

Claims (19)

_szosszs-o Patentkrav

1. Temperaturstabiliserad soldamm för infångning av solljus och lagring av solenergi, innefattande en behållare (1) med en bädd av ett värmelagringsmedium (2) försatt med gelmedel, samt organ (3, 4, 5) för uttagning av värme från bädden, k ä n n e t e c k n a d av att värmelagringsmediet är in- färgat och att infärgningen är sådan att temperaturen för värmelagringsmediet - räknat i riktning nedåt mot sol- dammens botten - är i huvudsak konstant.

2. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d av att värmelagringsmediet (2) är infärgat med ett däri löst färgämne eller med färgade partiklar-sus- penderade i värmelagringsmediet.

3. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 2, k ä n - n e t e c k n a d av att infärgningens koncentration ökar i riktning ner mot soldammens botten.

4. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att skikt av värmelagringsmediet är färgade och att nämnda skikt valfritt är intilliggande och/- eller åtskilda från varandra genom ej infärgade skikt.

5. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 4, k ä n - n e t e c k n a d av att kulören av ett enskilt skikt är konstant och att olika skikt har olika kulörer.

6. Temperaturstabiliserad soldamm enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k n a d av att kroppar av ett materi- al vars värmekapacitet är högre än den för värmelagringsmediet är anordnade i värmelagringsmediet,

7. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 1,_eventuellt i kombination med krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att i värmelagringsmediet på i sig känt sätt är infört kroppar av ett salt, vilka kroppar per volymsenhet har en värmelagrings- kapacitet, som är större än den värmelagringsmediet har vid soldammens arbetstemperatur. 8303-536-0

8. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 7, k ä n - n e t e c k n amd av att i värmelagringsmediet är infört kroppar av salt i sådan mängd att vid kall (oladdad) soldamm värmelagringsmediet är en amorf massa medan vid varm (laddad) soldamm allt kristallvatten som avges av saltet är bundet i värmelagringsmediet.

9. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 7, k ä n - n e t e c k n a d av att kropparna av salt dels är av ett material, som är olösligt i värmelagringsmediet och dels är inkapslade i ett material som hindrar direktkontakt av saltet med värmelagringsmediet samt att de inkapslade saltkropparna är burna av det med gelmedel försatta värmelagringsmaterialet.

10.Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 9, k ä n - n e t e c k n a d av att inkapslingsmaterialet är ett mate- rial enligt krav 6.

11. Temperaturstabiliserad soldamm enligt något eller några av kraven 1-10, k ä n n e t e c k n a d av att det med gel- medel försatta värmelagringsmediet är mekaniskt stabiliserat medelst däri införda kroppar, t.ex. kulor eller av ett fiber- material som är inert relativt de i soldammen ingående materi- alen, vilket material är valt ur den grupp som består av glas, teflon, keramik etc.

12. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d av att det lösta färgämnet är valt ur den grupp som består av bläck, anilin, m.m.

13. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d av att de färgade partiklarna är valda bland den grupp som består av kimrök, ockra och volframoxid.

14. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d av att gelmedlet är valt ur den grupp som 8303536-0 10 består av etylenmaleinanhydrid, amylopektin, modifierade stärkelser, metylcellulosaester, hydroxietylcellulosa, kar- boximetylcellulosa, polyvinylalkohol, polyakrylsyra, poly- akrylamid, etylenoxidpolymer eller andra vattenlösliga poly- meIeI .

15. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav*6, k ä n - n e t e c k n a d av att nämnda material vars värmekapacitet är högre än den för vatten är valt ur den grupp som består av paraffin, plast och glas.

16. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 8, k ä n - n e t e c k n a d av att saltet är valt ur den grupp som be- står av glaubersalt, kaliumkloridhexahydrat och magnesiumklorid.

17. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 9, k ä n - n e t e c k n a d av att inkapslingsmaterialet är paraffin.

18. Temperaturstabiliserad soldamm enligt något eller några av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att värmelagringsmediet är vatten.

19. Temperaturstabiliserad soldamm enligt krav 3, k ä n - n e.t e c k n a d av att nämnda organ (3, 4, 5) för uttag- ning av värme är förlagda på olika djup i bädden.