UA114436C2 - Накопичувач енергії - Google Patents

Abstract

Даний винахід стосується пристрою для накопичення теплової енергії, який включає принаймні два тунелі (1a, 1b) для утримування рідини. Тунелі (1a, 1b) з'єднані один з одним за допомогою принаймні одного каналу (2) для створення засобів для переміщення текучого середовища між тунелями (1a, 1b). Кожен тунель (1a, 1b) принаймні частково проходить уздовж відповідної дуги кола.

Description

ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ

Даний винахід стосується пристрою для накопичення теплової енергії, який включає принаймні два тунелі для утримування рідини.

ВІДОМИЙ РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

Існує потреба в ефективному накопиченні теплової енергії в галузі сучасної енергетики.

Теплову енергію можна зручно накопичувати у рідині, такій як, наприклад, вода, вище рівня землі в ізольованих баках, у землі в ізольованих котлованах або під землею у викопаних порожнинах, з використанням навколишнього грунту як ізоляції. Теплова енергія рідини зберігається у значній мірі протягом тривалого періоду часу. Зараз ці способи використовуються в різних частинах світу для задоволення потреби у накопиченні теплової енергії в періоди міжсезоння, наприклад, накопичення тимчасово надлишкового тепла, яке використовується пізніше, коли в ньому виникне потреба і, краще, коли його фінансова вартість буде вищою.

Головний перетік енергії відбувається з літньої половини року, коли потреба в опаленні є меншою, до зимньої половини року, коли потреба в опаленні є набагато вищою. Однак, велику користь можна отримати також шляхом використання накопичувача для короткотермінових коливань та завжди активного накопичення надлишкового тепла. Ці види накопичувачів можуть бути використані також для накопичення більш холодної рідини, для використання при охолодженні, а також для рідини з проміжною температурою, такою як рідина, використовувана в низькотемпературних системах.

Як згадувалося вище, звичайним рішенням є накопичення теплової енергії у рідині, розташованій у порожнині (самет), використовуючи навколишній грунт як ізоляцію. Перевагами цього є велика ємність накопичення на одиницю об'єму та можливість відбирання великої частки накопичення. Отже, цей вид накопичувача є придатним як для коротко-, так і для довготермінового накопичення. Однак, існують також значні недоліки, такі як високі капітальні витрати.

Інше рішення полягає у використанні накопичувача, який включає велику кількість вертикально розташованих та рівномірно розподілених каналів. Гаряча вода циркулює у каналах, і грунт сам по собі накопичує теплову енергію. Перевагами цього рішення є низькі капітальні витрати та той факт, що воно може бути використане у грунтах різної якості. Однак, повільна швидкість теплопередачі у грунті є величезним недоліком, оскільки велике накопичення та швидкість відбирання є неможливими. Отже, цей вид накопичувача є переважно придатним для довготермінового накопичення, тобто накопичення між порами року. Теплові втрати до навколишнього грунту та в атмосферу є у цьому випадку значними через відносно велику зону оточення у порівнянні із замкненим об'ємом накопичення. У цьому типі накопичення встановлюють трубопроводи та помпові агрегати для циркуляції рідини для інжекції та відбирання енергії. Таким чином, для цих операцій потрібна значна кількість додаткової електричної енергії, що суттєво знижує ефективність накопичення.

Патентна заявка Швеції 0950576-9 розкриває один з видів ефективного накопичувача теплової енергії. Однак, залишається потреба у ще більш вдосконаленому пристрої для підземного накопичення теплової енергії.

СУТЬ ВИНАХОДУ

Об'єктом відповідно до аспекта даного винаходу є забезпечення екологічно нешкідливого пристрою для підземного накопичення теплової енергії, в якому можуть бути зменшені загальні втрати теплової енергії. Додатковим об'єктом є забезпечення удосконаленого пристрою для накопичення теплової енергії.

Відповідно до першого аспекта даного винаходу, ці цілі досягаються за допомогою пристрою для накопичення теплової енергії, який включає принаймні два тунелі для утримування рідини, причому тунелі з'єднані один з одним за допомогою принаймні одного каналу, для створення засобів переміщення текучого середовища між тунелями, і кожен тунель принаймні частково проходить уздовж відповідної дуги кола.

Завдяки такій конструкції одержують ефективний тепловий накопичувач, який може використовуватися одразу з багатьма цілями. Крім того, цей вид комбінованого накопичувача об'єднує переваги накопичувача з порожниною та переваги канального накопичувача, тобто відносно дешева сезонна ємність накопичення канального накопичувача поєднується з можливостями досягнення великої продуктивності та швидкого накопичення/відбирання тепла у/з накопичувача з порожниною. Також, використання двох тунелів сприяє охопленню більшого об'єму грунту у просторі накопичення, і це сприяє використанню більшого числа каналів.

Тунелі можуть включати внутрішній тунель та зовнішній тунель, причому зовнішній тунель розташований навколо тунелю. Використання зовнішнього та внутрішнього тунелів сприяє 60 земляним роботам на накопичувачі.

В одному варіанті реалізації, кожен тунель має форму спіралі, два тунелі утворюють внутрішню та зовнішню спіралі, причому зовнішня спіраль розташована навколо внутрішньої спіралі. Спіральна форма додатково сприяє проведенню земляних робіт на накопичувачі.

В одному варіанті реалізації, пристрій додатково включає принаймні одну шахту.

Використання шахти значно сприяє проведенню земляних робіт та поверненню рідини у накопичувач.

Тунелі можуть бути з'єднані один з одним та/або з шахтою за допомогою принаймні одного проходу, для створення засобів переміщення рідини між тунелями та/або шахтою. Додаткова перевага використання таких проходів полягає в тому, що це спрощує споруждення дуже великих накопичувачів.

В одному варіанті реалізації, тунелі з'єднані з шахтою за допомогою принаймні одного каналу, для створення засобів переміщення рідини між тунелями та шахтою, примножуючи переваги комбінованого накопичувача.

Центральна вісь внутрішньої та/або зовнішньої спіралей та/або принаймні однієї шахти орієнтована по суті у вертикальному напрямку.

В одному варіанті реалізації, принаймні один прохід розташований під кутом по відношенню до горизонтальної площини, створюючи можливість природної теплової конвекції.

У ще одному варіанті реалізації, канали розташовані під кутом по відношенню до горизонтальної площини, створюючи можливість природної теплової конвекції.

Тунелі можуть бути розташовані принаймні частково на різних вертикальних рівнях, додатково сприяючи природній тепловій конвекції.

В одному варіанті реалізації, тунель, що утворює внутрішню спіраль, має більший кут нахилу, ніж тунель, що утворює зовнішню спіраль, так щоб кожен виток кожної спіралі проходив по суті паралельно іншій спіралі, але на іншому вертикальному рівні.

Проходи можуть бути розташовані так, щоб вони не знаходилися прямо один над іншим у вертикальному напрямку, щоб було можливо пробурити канал з верхньої частини накопичувача вниз до кожного індивідуального проходу, без перетину іншого проходу.

В одному варіанті реалізації, середня секція пристрою має більші розміри, ніж принаймні одна кінцева секція пристрою, якщо дивитися в напрямку його центральної осі. Якщо обидві

Зо кінцеві секції пристрою є меншими, ніж середня секція, накопичувач має по суті сферичну форму. Використання такої загалом сферичної форми, включаючи обидва тунелі та проміжний грунт, мінімізує площу поверхні накопичувача і, таким чином, втрати тепла, досягаючи в той же час максимально можливого об'єму в межах окружності накопичувача. Якщо лише одна кінцева секція є меншою, то форма по суті відповідає конусу або піраміді, якщо дивитися в напрямку центральної осі пристрою.

Рідина може бути вибрана з групи, що включає: воду, суміш води та теплоносія, будь-які рідкі палива, такі як вуглеводні, викопні чи біологічного походження (біопаливо), сольовий розчин, аміак або інші холодоагенти.

Пристрій може включати принаймні один засіб для переміщення текучого середовища, призначений для відбирання довільної частини текучого середовища з тунелів та/або шахти на придатному вертикальному рівні для створення можливості обробки рідини за допомогою принаймні одного теплообмінника, причому засіб для переміщення рідини додатково призначений для повернення обробленої рідини в тунелі та/або шахту на придатному вертикальному рівні.

В одному варіанті реалізації, конструкція додатково включає джерело енергії, з'єднане з теплообмінником, який призначений для збільшення або зменшення теплової енергії рідини.

Крім цього, джерело енергії може бути будь-ч-им з групи джерел енергії, яка включає промислове обладнання або інші джерела відпрацьованого тепла, комбінований теплосиловий агрегат (СНР), панель сонячної батареї для опалення або для комбінованих електрогенерації та опалення, теплова помпа, бойлер, що працює на біопаливі, електронагрівач або бойлер, що працює на викопному паливі.

СТИСЛИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

Ці та інші аспекти даного винаходу будуть далі описані більш детально, з посиланнями на прикладені креслення, на яких зображений кращий на даний час варіант реалізації даного винаходу.

Фігура 1 зображує вид зверху теплового накопичувача згідно з даним винаходом.

Фігура 2 зображує вид збоку варіанта реалізації теплового накопичувача відповідно до

Фігури 1.

Фігура З зображує схематичний вид у перерізі варіанта реалізації теплового накопичувача 60 відповідно до Фігур 1 та 2.

Фігура 4 зображує ще інший варіант реалізації теплового накопичувача згідно з даним винаходом.

ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС

Фігури 1 та 2 зображують варіант реалізації пристрою для підземного накопичення теплової енергії, який об'єднує накопичувач з порожниною, для накопичення частини енергії у рідині, такій як вода, та канальний накопичувач, для накопичення частини енергії у грунті. Енергія, що накопичується, надходить переважно з існуючих виробничих потужностей, які з'єднані із системою централізованого теплопостачання, такою як комбіновані теплосилові агрегати.

Іншими можливими генераторами теплової енергії є, наприклад, геліоконцентратори та промислове відпрацьоване тепло.

Цей вид накопичувача енергії може бути використаний для накопичення гарячого текучого середовища, наприклад, до 95 "С, та холодного текучого середовища, наприклад, до 4 "С, а також текучого середовища з проміжною температурою. Проміжна температура означає температуру, яка є значно нижчою, ніж найгарячіше текуче середовище, що може накопичуватися, але яка також є вищою, ніж найхолодніше текуче середовище, яке може накопичуватися. Текуче середовище проміжної температури є призначеним для використання, наприклад, в низькотемпературних системах. Текуче середовище з проміжною температурою, рівною, наприклад, 40-70 С, є звичайно рідиною, що повертається в накопичувач після теплообміну у системі централізованого теплопостачання.

При накопиченні теплової енергії в грунті, у накопичувачі відбувається розшарування, якщо простір накопичення має достатньо великий об'єм, завдяки різниці у густині між об'ємами текучого середовища, що мають різні температури. Чим гарячіше рідина, тим вище у накопичувачі вона знаходиться.

При закачуванні в накопичувач гарячого текучого середовища, холодне текуче середовище з нижчого шару текучого середовища циркулює угору в накопичувачі та через теплообмінник, де воно нагрівається. Після цього воно надходить до шару текучого середовища в накопичувачі, який має, відповідно, вищу температуру. Процес обертається при відбиранні, тобто гаряче текуче середовище з верхнього шару циркулює у теплообмінник, де вивільняє свою енергію, після чого воно повертається у шар накопичувача, який має, відповідно, нижчу температуру.

Зо При закачуванні в накопичувач холодного текучого середовища, гаряче текуче середовище з верхнього шару текучого середовища циркулює угору по накопичувачу та через теплообмінник, де охолоджується. Після цього воно подається в шар текучого середовища в накопичувачі, який має, відповідно, нижчу температуру. Процес обертається при відбиранні, тобто холодне текуче середовище з нижнього шару циркулює у теплообмінник, де поглинає енергію, після чого воно повертається у шар накопичення, який має, відповідно, вищу температуру.

Комбінований накопичувач, такий як описаний в даному винаході, поєднує переваги накопичувача з порожниною та переваги канального накопичувача. Основна ідея полягає у використанні відносно дешевої сезонної ємності накопичення канального накопичувача разом з можливостями відбирання великих об'ємів та швидкого накопичення/відбирання тепла у/з накопичувача з порожниною. Ємність накопичення накопичувача додатково збільшується завдяки збільшенню площі контакту між текучим середовищем та грунтом.

Як показано на Фігурі 2, накопичувач включає принаймні два тунелі Іа, ІЮ та одну шахту З для утримування рідини, і має по суті сферичну форму та по суті згрупований навколо центральних осей тунелів Іа, ІБ та шахти 3. Загалом сферичну форму вибирають для того, щоб мінімізувати площу поверхні накопичувача і, таким чином, втрати тепла, досягаючи при цьому якомога більшого об'єму накопичувача. Його спорудження описане більш детально нижче.

Шахта З краще розташована по центру сфери, так щоб вона була орієнтована по суті у вертикальному напрямку уздовж вертикально спрямованої центральної осі сфери, і проходить вертикально по всій висоті сфери.

Однак, вона може бути також дещо зсунута від вертикальної центральної осі сфери, і може бути також дещо нахилена по відношенню до вертикального напрямку.

Кожен тунель Та, 16 оточує шахту 3, тобто проходить принаймні частково уздовж відповідної дуги кола. Тунелі Та, 1Б є по суті круглими у площині, перпендикулярній напрямку центральної осі шахти 3, тобто мають кільцеву форму. Тунелі Та, 15 можуть також мати форму, ближчу до багатогранника, який є по суті еліптичним або полігональним у вищевказаній площині. Однак, основною формою тунелів Та, 165 залишається дугова форма.

Тунелі Та, 15 розташовані один в одному, так щоб вони утворювали принаймні один внутрішній тунель Та та принаймні один зовнішній тунель 16, відповідно, і так щоб вони мали бо кожний центральну вісь, яка краще є співвісною з центральною віссю шахти 3, тобто, принаймні один зовнішній тунель 15 розташований навколо, та ззовні, принаймні одного внутрішнього тунелю а. Однак, тунелі Та, 165 можуть бути розташовані так, щоб їх відповідна центральна вісь не була співвісною з центральною віссю шахти. Центральні осі тунелів можуть проходити по суті у вертикальному напрямку або бути дещо нахиленими по відношенню до вертикального напрямку.

Тунелі Та, 15 з'єднані один з одним та/або з шахтою рядом проходів 4, для створення засобів переміщення рідини між самими тунелями Та, 15 та шахтою 3.

Отже, простір накопичення в цілому складається з ряду індивідуальних секцій накопичувача, таких як, наприклад, шахта, тунелі та проходи. Накопичувач повинен мати певний об'єм, для того, щоб сприяти як розшаруванню текучого середовища, тобто вертикальній температурній стратифікації, так і природній тепловій конвекції у накопичувачі.

Кожен прохід 4 простягається або між зовнішнім тунелем 16 та внутрішнім тунелем Та, або між внутрішнім тунелем 1а та шахтою 3. Накопичувач включає ряд проходів 4, розподілених так, щоб кожен тунель мав принаймні один прохід 4 між зовнішнім тунелем 156 та внутрішнім тунелем Та і принаймні один прохід 4 між внутрішнім тунелем Та та шахтою 3. Проходи 4 можуть бути розміщені так, щоб вони не були розташовані прямо один над одним у вертикальному напрямку, тобто, щоб існувала можливість пробурити свердловину з верхньої частини накопичувача вниз до кожного індивідуального проходу 4, не перетинаючи інший прохід. Крім цього, проходи 4 можуть бути розташовані під кутом по відношенню до горизонтальної площини, для створення можливості природної теплової конвекції. В одному варіанті реалізації, проходи 4, які з'єднані з шахтою 3, витягнуті повністю у горизонтальній площині, у той час як проходи 4, які з'єднують тунелі Та, 165 один з одним, є похилими. Проходи 4 можуть бути додатково розташовані так, щоб вони простягалися радіально назовні до периферії накопичувача від шахти 3. Однак, проходи 4 можуть бути зігнуті під кутом так, щоб вони проходили тангенціально до дугоподібного тунелю, про який йде мова, або під будь-яким іншим придатним кутом.

Як показано більш чітко на Фігурі 3, тунелі Та, 16 також з'єднані один з одним та/або з шахтою З рядом каналів 2, для створення засобів переміщення рідини між самими тунелями Та, 16 ї між тунелями Та, 15 та шахтою 3. Канали 2 можуть бути виконані у вигляді бурових

Зо свердловин або трубопроводів. Грунт у сфері, тобто грунт, розташований по суті усередині зовнішньої межі поверхні накопичувача, пронизаний великою кількістю таких каналів 2, тобто вони розташовані щільно між тунелями Та, 160 та шахтою 3. Отже, канали 2 краще мають набагато менші розміри та виконані у набагато більшій кількості, ніж проходи 4, оскільки множина менших за розміром каналів 2 має утворювати щільну сітку на відміну від меншого числа більших за розмірами проходів 4. Канали 2 розташовані з певним нахилом, тобто під кутом, по відношенню до горизонтальної площини, для створення можливості природної теплової конвекції градієнтним потоком. Нахил каналів 2 може, наприклад, бути в межах від 1:10 до вертикального по відношенню до горизонтальної площини, або менше, для запобігання утворенню повітряних карманів, які заважають природній конвекції.

В одному варіанті реалізації, накопичувач може включати ряд внутрішніх тунелів Та та ряд зовнішніх тунелів 15, причому кожен тунель Та, 15 має форму замкненої петлі, яка по суті відокремлена від інших тунелів Та, 10. Фігурально кажучи, кожен тунель має форму бублика. В цьому варіанті реалізації, внутрішні тунелі Та розташовані на відстані один від одного у вертикальному напрямку. Краще, використовується більш ніж два таких внутрішніх тунелі Та і вони усі мають однаковий розмір, тобто радіус. Ряд зовнішніх тунелів 16 також розташовані на відстані один від одного у вертикальному напрямку. Кількість таких зовнішніх тунелів 10, краще, є меншою, ніж внутрішніх тунелів Та, і зовнішні тунелі 16 усі мають однаковий радіус, який є більшим, ніж у внутрішніх тунелів 1а. Внутрішні тунелі Та, краще, розміщені вертикально по усій висоті шахти З між крайніми кінцями шахти 3, у той час як зовнішні тунелі 15 розташовані на відстані від крайніх кінців шахти З так щоб зовнішні тунелі 165 оточували тільки середню секцію шахти 3. У такий спосіб, середня секція накопичувача має більші розміри, тобто більший радіус, ніж його кінцеві секції, якщо дивитися у площині, перпендикулярній центральній осі шахти 3, так щоб накопичувач мав загалом сферичну форму. Однак, достатньо, щоб одна з верхньої або нижньої кінцевих секцій накопичувача, якщо дивитися у вищезгаданій площині, мала менші розміри, ніж середня секція накопичувача, так щоб накопичувач за формою був ближчим до конусу або піраміди, а не до сфери. Крім цього, внутрішні тунелі 1а та відповідні зовнішні тунелі 15 краще дещо зсунуті по відношенню одні до одних у вертикальному напрямку, тобто, розташовані на різних вертикальних рівнях.

Іншими словами, вищеописаний варіант реалізації передбачає пристрій для накопичення бо теплової енергії, який включає принаймні один внутрішній тунель Та та принаймні один зовнішній тунель 16 для утримування рідини. Внутрішній та зовнішній тунелі Та, 15 з'єднані один з одним за допомогою принаймні одного каналу 2, для створення засобів для переміщення текучого середовища між тунелями а, 16, і кожен тунель Та, 10 є по суті круглим та утворює замкнену петлю. Крім цього, зовнішній тунель 15 розташований навколо внутрішнього тунелю 1а.

Однак, у кращому варіанті реалізації кожен тунель Та, 15 має форму спіралі, що проходить навколо шахти З уздовж вертикально орієнтованої центральної осі сфери. Спіралі Та, 1р розташовані одна в одній так, щоб вони утворювали внутрішню спіраль 1а та зовнішню спіраль 10, відповідно, і вони мають кожна центральну вісь, яка краще є співвісною з центральною віссю шахти 3, тобто, зовнішня спіраль 15 розташована навколо та ззовні внутрішньої спіралі Та.

Внутрішня спіраль та та зовнішня спіраль 165 разом утворюють зовнішню межу поверхні загалом сферичної форми.

У кращому варіанті реалізації, внутрішня спіраль та проходить вертикально по усій висоті шахти З між крайніми кінцями шахти 3, у той час як зовнішня спіраль 105 починається та закінчується на відстані від крайніх кінців шахти 3, так щоб зовнішня спіраль 15 оточувала лише середню секцію шахти 3. У такий спосіб, середня секція накопичувача має більші розміри, тобто більшій радіус, ніж його кінцеві секції, якщо брати у площині, перпендикулярній центральній осі спіралей Та, 10, так щоб накопичувач мав загалом сферичну форму. Однак, достатньо, якщо одна з верхньої або нижньої кінцевих секцій накопичувача, якщо брати у вищезгаданій площині, має менші розміри, ніж середня секція накопичувача, так щоб накопичувач за формою був ближчим до конусу або піраміди, а не до сфери. Таким чином, одна або обидві спіралі та, 16 можуть проходити вертикально по висоті шахти З до одного кінця чи до обох кінців шахти 3, якщо треба.

Крім цього, спіралі Та, 15 не повинні бути обов'язково розташовані одна усередині іншої, або мати спільну центральну вісь одна з одною або з шахтою 3, тобто, можливі інші варіанти реалізації, крім вищеописаних.

Кожен виток відповідної спіралі Та, 10 є по суті круглим, якщо дивитися у площині, перпендикулярній напрямку центральної осі спіралі Та, 10. Однак, спіраль Та, 15 може також мати форму багатогранника, причому кожен виток спіралі є по суті еліптичним або

Зо полігональним, якщо брати у площині, перпендикулярній напрямку центральної осі спіралі Та, 16.

В цьому варіанті реалізації, проходи 4 розподілені так, щоб кожен виток тунелю мав принаймні один прохід 4 між зовнішнім тунелем 16 та внутрішнім тунелем Та та принаймні один прохід 4 між внутрішнім тунелем Та та шахтою 3.

Як згадувалося вище, тунелі Та, 15 краще розташовані один усередині іншого, так щоб утворювати внутрішню спіраль Та та зовнішню спіраль 105. У кращому варіанті реалізації, відповідні витки кожної спіралі Та, 16 трохи зсунуті по відношенню одні до одних у вертикальному напрямку. Іншими словами, спіралі Та, 165 закручуються в одному й тому самому напрямку і кожен виток внутрішньої спіралі Та розташований на іншому вертикальному рівні у порівнянні з відповідним витком зовнішньої спіралі 15. Для забезпечення цього, внутрішня спіраль 1а краще має більший кут нахилу, ніж зовнішня спіраль 15. Нахил внутрішньої спіралі їа дорівнює, наприклад, 1:8, у той час як нахил зовнішньої спіралі 16 дорівнює 1:16, тобто зовнішня спіраль 10 має нахил удвічі менше нахилу внутрішньої спіралі Та, якщо радіус зовнішньої спіралі 15 удвічі більший радіуса внутрішньої спіралі та.

Однак, спіралі Та, 15 можуть також мати різну конфігурацію, наприклад, бути закрученими в протилежних напрямках, відповідно до структури подвійної спіралі ДНК. Вони можуть при цьому мати спільну центральну вісь, яка є співвісною з центральною віссю шахти З, хоча це є необов'язковим.

Рідина, використовувана у накопичувачі, краще є водою, але може бути, наприклад, сумішшю води та теплоносія, будь-якими рідкими паливами, такими як вуглеводні викопного походження або біологічного походження (біопаливо), сольовим розчином, аміаком або іншими холодоагентами.

Технологічне обладнання, з'єднане з накопичувачем, розташоване на виробничому майданчику та включає, поміж іншого, теплообмінники та помпи.

Як згадувалося вище, рідина у верхній частині накопичувача має вищу температуру, ніж рідина у нижній частині. У перехідній зоні між ними знаходяться також шари текучого середовища, що мають проміжну температуру. Для використання повного потенціалу накопичувача, важливо ефективно використовувати різні наявні температури. В одному випадку (сопайоп) накопичувач забезпечений вхідними та вихідними отворами на різних висотах. 60 Відповідно, передбачений ряд засобів для переміщення текучого середовища 5, наприклад,

телескопічних труб, які проходять з виробничого майданчика вниз у шахту 3, і які призначені для відбирання частини текучого середовища з шахти З на придатному вертикальному рівні для створення можливості обробки рідини за допомогою принаймні одного теплообмінника. Засоби для переміщення рідини 5 додатково призначені для повертання обробленого текучого середовища в шахту З на придатному вертикальному рівні.

Накопичувач додатково включає джерело енергії, з'єднане з теплообмінником, який призначений для збільшення або зменшення теплової енергії рідини, в залежності від галузі застосування. Накопичувач може бути використаний як для нагрівання, тобто рідина, що повертається в накопичувач, має нижчу температуру, ніж при її відбиранні, так і для охолодження, тобто рідина, що повертається в накопичувач, має вищу температуру, ніж при її відбиранні. Джерелом енергії є, наприклад, промислове обладнання або інші джерела відпрацьованого тепла, комбінований теплосиловий агрегат (СНР), панель сонячної батареї для опалення або для комбінованих електрогенерації та опалення, теплова помпа, бойлер, що працює на біопаливі, електронагрівач або бойлер, що працює на викопному паливі.

Як видно на Фігурі 4, накопичувач може мати другу шахту б, яка розташована за межами сферичного накопичувача, але орієнтована по суті паралельно першій шахті 3. Друга шахта 6 з'єднана з дном сферичного накопичувача, так щоб холодне текуче середовище могло закачуватися або відбиратися з накопичувача, не проходячи через верхню частину накопичувача, отже, є частиною накопичувача, але дозволяє уникати небажаного охолодження накопичувача. Крім цього, шахта б може включати другий накопичувач енергії, такий як зображений на Фігурі 3, що є накопичувачем холоду, наприклад, накопичувачем енергії у льоді, снігу, воді або скальних породах. В цьому варіанті реалізації, якщо використовується вода, порядок шарів, що мають різні температури, змінюється у порівнянні з раніше обговореними варіантами реалізації. Найтяжча вода, при 4 "С, розташована на самому дні накопичувача, у той час як лід, що має нижчу густину, ніж вода, розташований у верхній частині накопичувача, плаваючи поверх води. Вода при приблизно 0 "С розташована між льодом та водою при 4 "С.

Кваліфікованому фахівцю в цій галузі техніки зрозуміло, що даний винахід жодним чином не обмежений кращими варіантами реалізації, описаними вище. Навпаки, багато модифікацій та варіантів є можливими в межах обсягу прикладеної формули винаходу.

Коо)

Claims (15)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Пристрій для накопичення теплової енергії, який включає принаймні два тунелі (Та, 16) для утримування рідини, у якому зазначені тунелі (Та, 160) з'єднані один з одним за допомогою множини каналів (2), для створення засобів для переміщення текучого середовища між зазначеними тунелями (Та, 15), причому зазначені канали розташовані щільно між тунелями (Та, 16), і у якому кожен тунель (Та, 165) принаймні частково проходить уздовж відповідної дуги кола, і у якому зазначені тунелі (Та, 15) включають внутрішній тунель (Та) та зовнішній тунель (16), причому зовнішній тунель (16) розташований навколо внутрішнього тунеля (1а), у якому кожен тунель (Та, 15) має форму спіралі, два тунелі (Та, 15) утворюють внутрішню спіраль (1а) та зовнішню спіраль (16), причому зовнішня спіраль (15) розташована навколо внутрішньої спіралі (1а).

2. Пристрій за п. 1, який додатково включає принаймні одну шахту (3) та у якому зазначені тунелі (Та, 1Б) з'єднані із зазначеною шахтою (3) за допомогою принаймні одного каналу (2) та/або принаймні одного проходу (4), для створення засобів для переміщення текучого середовища між зазначеними тунелями (1а, 16) та зазначеною шахтою (3).

З. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів формули, у якому зазначені тунелі (Та, 15) з'єднані один з одним за допомогою принаймні одного проходу (4) для створення засобів для переміщення текучого середовища між зазначеними тунелями (Та, 165).

4. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів формули, у якому принаймні центральна вісь зазначеного внутрішнього тунелю (Та) та/або зазначеного зовнішнього тунелю (160), та/або зазначеної принаймні однієї шахти (3) орієнтовані по суті у вертикальному напрямку.

5. Пристрій за будь-яким з пп. 3-4, у якому зазначений принаймні один прохід (4) розташований під кутом відносно до горизонтальної площини, створюючи можливість природної теплової конвекції.

б. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів формули, у якому зазначені канали (2) розташовані під кутом відносно до горизонтальної площини, створюючи можливість природної теплової конвекції.

7. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів формули, у якому зазначені тунелі (Та, 15) розташовані принаймні частково на різних вертикальних рівнях.

8. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів формули, у якому тунель (Та), що утворює зазначену внутрішню спіраль, має більший кут нахилу, ніж тунель (16), що утворює зазначену зовнішню спіраль.

9. Пристрій за будь-яким з пп. 2-8, у якому зазначені проходи (4) розміщені так, щоб вони не були розташовані прямо один над іншим у вертикальному напрямку.

10. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів формули, у якому середня секція зазначеного пристрою має більші розміри, ніж принаймні одна кінцева секція зазначеного пристрою, якщо дивитися в напрямку її центральної обі.

11. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів формули, у якому зазначене текуче середовище вибирають з групи, що включає: воду, суміш води та теплоносія, будь-які рідкі палива, такі як вуглеводні викопного походження або біологічного походження (біопаливо), сольовий розчин, аміак або інші холодоагенти.

12. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів формули, який додатково включає принаймні один засіб для переміщення текучого середовища (5), призначений для відбирання довільної частини зазначеного текучого середовища з тунелів (Та, 15) та/або шахти (3) на придатному вертикальному рівні для створення можливості обробки зазначеного текучого середовища за допомогою принаймні одного теплообмінника, причому зазначений засіб для переміщення текучого середовища (5) додатково призначений для повернення обробленої рідини в тунелі (Та, 15) та/або шахту (3) на придатному вертикальному рівні.

13. Пристрій за п. 12, який додатково включає джерело енергії, з'єднане із зазначеним теплообмінником, призначеним для збільшення або зменшення теплової енергії рідини.

14. Пристрій за п. 13, у якому зазначене джерело енергії є будь-чим з групи джерел енергії, що включає: промислове обладнання або інші джерела відпрацьованого тепла, комбінований теплосиловий агрегат (СНР), панель сонячної батареї для опалення або для комбінованих електрогенерації та опалення, теплову помпу, бойлер, що працює на біопаливі, електронагрівач або бойлер, що працює на викопному паливі.

15. Пристрій за будь-яким з пп. 2-14, який додатково включає другу шахту (6), яка з'єднана з дном зазначеної першої шахти. ї ця нн І Ж а «й Кй ден рела дит ій я ВЕ й ее ме й й ней Ї і й йо ч й У Ей й й і рі З х Я Ко і Ї Я х ї Ку Ж ї У ВК х Е КЗ ї Х і їн ї Мая М хх А КАМ Кт з хз і фе ух Же х х р в ц ї їі па У о оо ни и НИ Н Ї і сів іч; ки У ЗКУ Б ЕЕ ше ше ци и нн не м

Ше. ! | у що я і 1 б Х і ї і ї в й диня мя шо Я ШЕ ши ак: а Не і Ок» МАЙ А ши КОТУ ше ме ши Вис аа Кк її У еще жи шо БО я гі Х х хо в ЯК ше Са Її Ї х х м, Ром я У Її х Б й ЖЖ дви й й Я к Я ся не Є ї х к ай Ши Й дек шо й сч -е а аж я Кі х б Й ше я 7 а шк я с м сн й Ме ще дня 1