SE523686C2 - Ackumulatortank - Google Patents

Description

25 30 35 523 686 2 Detta syfte uppnås med den inledningsvis nämnda ackumula- tortanken som kännetecknas av att ackumulatortanken innefattar partiklar med ett skal och en vätska som är inkapslad av nämn- da skal, varvid värme överförs mellan det värmebärande mediet och nämnda vätska i partiklarna då det värmebärande mediet strömmar mellan partiklarna i ackumulatortanken. Värmeinne- hållet i en ackumulatortank ökar dramatisk om man också kan utnyttja den värme som frigörs vid frysning av vätskor eller kon- densation av àngor. Exempelvis frigör 1 mf* vatten 93 kWh vär- me om det kristalliseras till is. Ackumulatortankens volym kan därmed minska 5-7 ggr. om man utnyttjar denna värme.

Nämnda fasta partiklar kan vara tätt packade i ackumulatortan- ken eller är löst svävande i en värmebärande medium i acku- mulatortanken. Vätskan i de fasta partiklarna är med fördel vat- ten som således fryser vid O°C. För att underlätta frysningen kan vattnet innehålla kristallisationskärnor (små fasta porösa partiklar med en diameter som är mindre än 0,1 mm). Vattnet kan även innehålla ett vattenlöslig färgämne och det kan vara mättat med en inert gas (t.ex. kväve eller koldioxid). Nämnda skal innefattar ett vätsketätt hölje och kan innefatta ett metall- eller ett plastmaterial. Partiklarna kan ha formen av kulor, cy- lindrar eller någon annan lämplig tredimensionell form.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning innefattas ackumulatortanken i ett värmeöverförande system med ett värmebärande medium som är inrättat att genomström- ma ackumulatortanken. Med fördel innefattar nämnda värme- överförande system en solfångare. Ett värmebärande medium som värmts av en solfångare kan användas för direkt uppvärm- ning av hus/vatten eller lagras i ackumulatortanken. Med fördel innefattar nämnda värmeöverförande system en värmepump. Då värmebärarens temperatur inte räcker till för direkt uppvärmning kan värmepumpen utnyttjas. 10 15 20 25 30 35 523 686 3 KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN I det följande beskrivs såsom ett exempel en föredrageri utfö- ringsform av föreliggande uppfinning med hänvisning till bifogad ritning, på vilken: Fig1 visar en solfångaranläggning med en ackumulator enligt föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV FÖRELIGGANDE UPPFINNING Fig. 1 visar en solfångaranläggning som använder en ackumu- Iatortank 1 som innehåller partiklar 2 med vatten inkapslad i metall- eller plastskal. Vattnet i partiklarna 2 bildar en stationär vätska. Ett värmebärande vätskeformigt medium, som måste ha fryspunkt lägre än 0°C, strömmar mellan de partiklarna 2 i ac- kumulatortanken 1, och överför värme till och från den stationä- ra vätskan i partiklarna 2. Partiklarna 2 möjliggör utnyttjande av kristalliseringsvärme av vatten till energiackumulering utan att cirkulationen av det värmebärande mediet upphör vid fryspunk- ten. Kristalliseringsvärme av vatten är ca 80 ggr. större än ök- ning av värmeinnehåll vid uppvärmning om 1°C (1,2 Wh/°C/kg vatten). Detta betyder att kapaciteten hos ackumulatortankenl är ca. 5-7 gånger större än kapaciteten hos en konventionell ac- kumulatortank fylld med vatten. Solfångaranläggningen innefat- tar dessutom en värmepump 5 med vars hjälp man kan utnyttja värmen i det cirkulerande mediet som levereras av en solfånga- re 7 under den kalla delen av året. Placeringen av värmeväxlare 3 med shuntledningar utanför ackumulatortanken möjliggör ett effektiv utnyttjande av direkt och ackumulerad värme.

Man måste dock lösa tre problem innan man praktiskt kan ut- nyttja ackumulerad energi enligt ovan: i 1. Vattentemperatur är vid fryspunkten bara 0°C; 10 15 20 25 30 35 525 686 4 2. Värmeackumulering i tankar sker konventionellt genom cir- kulation av det värmebärande medium mellan solfångaren och en inbyggd värmeslinga i ackumulatortanken. Värmeför- brukning sker genom en annan slinga i ackumulatortanken.

Om vatten i ackumulatortanken eller i rören fryser till is pga. ett överuttag av värme, upphör vattencirkulation runt värme- slingan och därmed ett effektivt värmeutbyte. 3. Vatten expanderar vid frysning. Ackumulatortank eller rör med värmebärare kan spricka om allt vatten omvandlas till is.

Problem 1 kan lösas med en värmepump 5 för att utvinna vär- meenergi ur det värmebärande mediet även då det har en tem- peratur runt 0°C.

Lösningen på problemen 2 - 3 är huvudsakligen föremål för föl- jande patentansökan: Solfångaranläggningen består av fyra huvuddelar: a. Solfångare 7; b. Ackumulatortank 1 fylld med fasta partiklar 2 med vätska, som därmed bildar en här benämnd stationär vätska; c. Värmeförbrukare (värmepump 5 och Varmvattenberedare 6); d. Ett antal värmeväxlare 3 med omkopplingsventiler 8 och shuntledningar.

Partiklarna 2 innefattar ett skal av ett fast, vattentätt material.

Vätskan som inkapslas av partiklarna 2 kan bestå av vatten med eventuella tillsatser. Det värmebärande cirkulerande vätskefor- miga mediet kan innehålla vatten med tillsatser som sänker fryspunkten till ca -10°C. All värmeöverföring utanför ackumu- latortanken 1 sker via externa värmeväxlare 3. Om värmeför- brukning i solfångaranläggningen orsakar en sänkning av tem- peraturen hos det värmebärande cirkulerande mediet under fryspunkt för den stationära vätska i partiklarna 2, frigörs kristal- liseringsvärme utan att cirkulation av det värmebärande mediet upphör. Vid en efterföljande värmetillförsel smälter vattnet i den stationär vätskan och ackumulerar värme från den cirkulerande 10 15 20 25 30 523 686 5 mediet. Omkopplingsventilerna 8 tillåter en varierbar inkoppling av värmekällan, dvs. solfångaren 7 och värmeförbrukarna dvs. värmepumpen 5 och varmvattenberedaren 6 för att möjliggöra ett maximal utnyttjande av solenergi för: a. Direkt uppvärmning av hus/varmvatten i varmvattenbereda- ren 6 när solfångaren 7 ger det cirkuierande mediet en temperatur som överstiger 40°C; b. Uppvärmning av hus via värmepump 5 när temperatur hos det cirkuierande mediet och den stationära vätskan i ac- kumulatortank 1 är mellan O°C och 40°C; c. Traditionell husuppvärmning när temperaturen i den statio- nära vätskan i ackumulatortanken sjunker under O°C. l Fig. 1 visar hänvisningsbeteckningarna. 1. Ackumulatortank. 2. Fasta partiklar, innehållande s.k. stationär vätska. 3. Värmeväxlare. 4. Cirkulationspump. 5. Värmepump. 6. Varmvattenberedare. 7. Solfångare. 8. Trevägsventil. 9 . Expansionskärl.

KV= kallt vatten.

HV= varmt vatten.

Uppfinningen är inte begränsad till den visade utföringsformen utan kan modifieras fritt inom patentkravens ramar. Ackumula- tortanken 1 är således inte begränsad till att användas i en sol- fångaranläggning utan den kan utnyttjas i ett väsentligen god- tyckligt sammanhang.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 u | ø u uo 1 523 686 6 Patentkrav

1. Ackumulatortank inrättad att genomströmmas av ett värmebä- rande medium, kännetecknad av att ackumulatortanken (1) in- nefattar partiklar (2) med ett skal och en vätska som är inkaps- lad av nämnda skal, varvid värme överförs mellan det värmebä- rande mediet och nämnda vätska i partiklarna då det värmebä- rande mediet strömmar mellan partiklarna (2) i ackumulatortan- ken (1).

2. Ackumulatortank enligt patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda partiklar (2) är tätt packade i ackumulatortanken (1).

3. Ackumulatortank enligt patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda partiklar (2) är löst svävande i det värmebärande medi- et i ackumulatortanken (1).

4. Ackumulatortank enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att vätskan i partiklarna (2) innefattar vatten.

5. Ackumulatortank enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att vätskan i partiklarna (2) innehåller kristallisationskär- nor.

6. Ackumulatortank enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att vätskan i partiklarna (2) är mättad med en inert gas.

7. Ackumulatortank enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att partiklarnas (2) skal innefattar ett metall- eller plast- material.

8. Ackumulatortank enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att den innefattas i ett värmeöverförande system med nämnda värmebärande cirkulerande medium. fun-nu . ,, , sno nu» n. , , ~. u 440 n n , a v :en g ,, .°' n n; I u n « n of un'

9. Ackumulatortank enligt krav 8, kännetecknad av att nämnda värmeöverförande system innefattar en solfångare (7). 10 Ackumulatortank enligt krav 8 eiier 9, kännetecknad av att nämnda värmeöverförande system innefattar en värmepump (5).