ES2903406T3 - Tanque de almacenamiento que comprende un dispositivo de estratificación de entrada - Google Patents

Abstract

Un tanque de almacenamiento que comprende un dispositivo de estratificación de entrada (1) para proporcionar y mantener la estratificación de un fluido en el tanque de almacenamiento (3), el dispositivo de estratificación de entrada comprende al menos una tubería de entrada (2) hecha al menos en parte de un material flexible no poroso (5), teniendo varios orificios (8), estando dicha tubería configurada para contraerse y expandirse de manera que el intercambio de fluido a través de los orificios (8) de la tubería se evita sustancialmente en regiones de la tubería, donde la temperatura del fluido dentro de la tubería es mayor que la temperatura del fluido fuera de la tubería, caracterizado por que la tubería de entrada (2) está hecha de una película de polímero, una película de metal y/o una película de silicona.

Description

DESCRIPCIÓN

Tanque de almacenamiento que comprende un dispositivo de estratificación de entrada

La presente invención se refiere a un tanque de almacenamiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Un tanque de este tipo se conoce por el documento DE 2722888.

El almacenamiento térmico se ha vuelto cada vez más importante con respecto a la energía eficiente en calentamiento, ya que permite recoger el exceso de energía térmica para su posterior uso.

Un parámetro clave en los sistemas de calentamiento térmico es la eficiencia de estratificación del dispositivo de almacenamiento de energía térmica. La estratificación en el almacenamiento de energía térmica es un fenómeno natural que se encuentra en los sistemas de almacenamiento de líquidos, como los tanques de agua por encima de los 4 °C. Debido a las fuerzas de flotación, el agua caliente tiende a acumularse en la parte superior de un almacenamiento de energía térmica, mientras que el agua más fría siempre se verá obligada a moverse hacia abajo. Por lo tanto, un almacenamiento de energía térmica basado en agua siempre mostrará una cierta estratificación. Sin embargo, las investigaciones experimentales y teóricas han demostrado que el rendimiento general del sistema de almacenamiento de energía térmica, p. ej., un sistema de calentamiento solar para la preparación de agua caliente sanitaria se puede incrementar con una estratificación térmica óptima en el almacenamiento solar en comparación con sistemas sin condiciones estratificadas en el almacenamiento.

Diferentes factores tienden a destruir la estratificación. Un ejemplo es la mezcla de agua debido a la convección natural causada por la flotabilidad de un fluido más caliente que está rodeado por un fluido más frío, p. ej., si la entrada de fluido está más caliente que la temperatura en la posición de la entrada o si se carga un almacenamiento de energía térmica con un intercambiador de calor sumergido. Un problema diferente es la mezcla de chorro (o arrastre de pluma) causada por la energía cinética del agua que ingresa al almacenamiento de energía térmica o con la conducción y difusión térmica dentro del fluido mismo, la pared de almacenamiento de energía térmica y los componentes sumergidos en el fluido.

Por consiguiente, la capacidad de promover la estratificación durante la carga y descarga del fluido en el dispositivo de almacenamiento no solo depende de la construcción de un dispositivo de almacenamiento, sino también de cualquier dispositivo que mejore la estratificación presente en el dispositivo. Por lo tanto, las condiciones de límite de los procesos de carga y descarga juegan un papel crucial para el mantenimiento de cualquier eficiencia de estratificación.

Hoy en día se conocen varios tipos diferentes de dispositivos de estratificación que tienen como objetivo resolver los problemas anteriores, en donde los sistemas de estratificación permiten un flujo de entrada a alturas variables del dispositivo/tanque de almacenamiento.

La elección de la altura de admisión del fluido cargado puede realizarse por procedimientos mecánicos o por flujo inducido gravitacionalmente, donde se usan tubos instalados verticalmente con aberturas libres o bloqueables. Entre estas se encuentran estratificadores de entrada rígidos equipados con aberturas y válvulas de "retención" y tuberías de estratificación de entrada flexibles montadas verticalmente en los tanques de almacenamiento.

Las tuberías rígidas se conocen, p. ej., por los documentos DE10320569 y DE102007046905. Sin embargo, los experimentos han demostrado (véase, p. ej., Shah L.J et al: Theoretical and experimental investigations of inlet stratifiers for solar storage tanks. Applied Thermal Engineering 2005; 25:2086-2099), que un tubo rígido con varias aberturas en diferentes niveles funciona más como un dispositivo de mezcla que como un dispositivo de estratificación, porque el agua fría es absorbida por el estratificador, especialmente a través de la(s) abertura(s) más baja(s), reduciendo así significativamente el rendimiento térmico.

Se han descrito varias tuberías de entrada de estratificación de tejido, p. ej., en el documento WO2006084460. Sin embargo, las tuberías de entrada de estratificación de tejido se comportarán como un filtro para el líquido. Todas las partículas más grandes que los poros del material, p. ej., óxido, suciedad, varias escamas y cualquier otro material flotante en el sistema de fluido, serán atrapadas por el material poroso. Esto bloqueará gradualmente los poros en el tejido y eventualmente deshabilitará por completo las capacidades de estratificación del estratificador. También los sedimentos de carbonato de calcio tienden a acumular depósitos en los poros del tejido, de nuevo, bloqueando gradualmente los poros y, eventualmente, desactivando por completo las capacidades de estratificación del estratificador.

Las tuberías de entrada de estratificación de tejido han sido investigadas experimentalmente, véase, p. ej., Andersen E. et al, Investigations of fabric inlet stratifiers for solar tanks. Proceedings of ISES Solar World Congress, Orlando, FL, Estados Unidos, 2005. Los autores encontraron que la desventaja de la tubería de entrada de estratificación de tejido, es decir, la alta transferencia de calor horizontal a través del tejido muy delgado podría reducirse cuando se utilizan tuberías de tejido que consisten en dos capas de tejido en lugar de una capa de tejido. Sin embargo, esto solo tiende a agregarse a los problemas en que los tejidos funcionan como un filtro, reduciendo la eficiencia de la tubería de estratificación de entrada durante el funcionamiento.

Por tanto, existe un requisito para proporcionar un dispositivo de estratificación de entrada simple y económico, que sea consistentemente confiable durante el uso y que asegure que el fluido pueda ser administrado a la capa térmica correcta en el tanque de almacenamiento sin causar ninguna turbulencia innecesaria y/o intercambio de calor entre las capas. Es un primer aspecto de la presente invención proporcionar un dispositivo de estratificación de entrada dispuesto para estratificar térmicamente el fluido de entrada en un tanque de almacenamiento térmico para aumentar el rendimiento térmico del tanque de almacenamiento y/o el sistema de calentamiento, y sin proporcionar flujos de entrada y salida con turbulencia inherente y agitación de las capas estratificadas.

Es un segundo aspecto de la presente invención proporcionar una tubería de entrada de estratificación dispuesta para permitir un flujo de entrada a alturas variables en un dispositivo de almacenamiento.

Es un tercer aspecto de la presente invención proporcionar un dispositivo de estratificación de entrada, que se puede usar con los tanques de almacenamiento térmico existentes.

Es un cuarto aspecto de la presente invención proporcionar un dispositivo de estratificación de entrada que se puede usar para calentar espacios, agua caliente sanitaria, calor de proceso, etc.

Es un quinto aspecto de la presente invención proporcionar un dispositivo de estratificación de entrada simple, que es fácil de instalar, usar y mantener.

Se define un tanque de almacenamiento de acuerdo con la invención en la reivindicación 1.

El dispositivo de estratificación de entrada está dispuesto preferentemente para hacer circular un fluido que tiene un gradiente de temperatura vertical a través del tanque de almacenamiento, y se prefiere que dicha tubería de entrada esté dispuesta verticalmente en el tanque de almacenamiento. Se impide que el flujo de fluido de la tubería se mezcle con el fluido en el tanque de almacenamiento hasta que, en virtud de las fuerzas en la tubería de entrada creadas por la diferencia de densidad entre el fluido en el tanque y el fluido en la tubería de entrada, el fluido se mueve a la capa dentro del tanque en o cerca de la temperatura del fluido que emerge de la tubería de entrada.

El uso de una tubería flexible dispuesta para expandirse/desplegarse o contraerse conducirá a una igualación de la presión en la tubería y en el tanque, asegurando que el flujo de entrada y salida a través de los orificios en la tubería se eviten hasta que se alcance un nivel de densidades iguales y, por lo tanto, temperaturas en la tubería y el tanque. Por tanto, el fluido en la tubería no ingresará al tanque hasta que llegue a la parte superior de la tubería, donde se ve obligado a salir de la tubería, porque constantemente se introduce fluido nuevo en la tubería, o cuando la temperatura del fluido en la tubería es igual a la temperatura del fluido en el tanque, lo que genera una presión hidrostática ligeramente más alta en la tubería que en el tanque. La tubería se expandirá en un intento de igualar la diferencia de presión, pero la expansión está limitada por las propiedades de expansión de la tubería que conducen a un flujo de fluido desde la tubería hacia el tanque al nivel de temperatura correcto.

La tubería de entrada se coloca ventajosamente verticalmente en el tanque de almacenamiento en una "condición estirada", por lo que se asegura que las arrugas y/o pliegues, que podrían tener un impacto en el funcionamiento de apertura/cierre de los orificios, no ocurran durante el funcionamiento.

En el contexto de la presente invención, el término "material flexible" significa cualquier tipo de material dispuesto para expandirse/desplegarse y contraerse en respuesta a la temperatura/densidad del fluido en la tubería y el tanque. Se prefiere que el material no se arrastre más de un 5 % aproximadamente, preferentemente incluso menos, y que la tubería de entrada esté dispuesta en el tanque de una manera que evite sustancialmente que el material se arrastre durante el funcionamiento.

El término "material no poroso" significa materiales sin poros o pequeñas aberturas/canales similares, en los que se puedan retener partículas y/o sedimentos presentes en el fluido. A este respecto, se prefiere que el material esté configurado de manera que al menos el 98 %, preferentemente todo el fluido en la tubería de entrada, entre en el tanque circundante a través de los orificios en la tubería, excluyendo así automáticamente materiales como tejidos u otros materiales filtrantes.

Los materiales no porosos flexibles preferidos que cumplen las definiciones anteriores son, por ejemplo, películas de polímero, p. ej., hechas de etileno tetrafluoroetileno (ETFE), un plástico a base de flúor que tiene una alta resistencia a la corrosión y fuerza en un amplio intervalo de temperatura, difluoruro de polivinilideno (PVDF), un fluoropolímero termoplástico no reactivo, polipropileno (PP) o politetrafluoroetileno modificado (mPTFE), una película de fluoropolímero que es una excelente opción para aplicaciones que requieren condiciones químicas extremas y/o resistencia a altas temperaturas. Sin embargo, las tuberías de entrada hechas total o parcialmente de otros materiales flexibles no porosos tales como películas de metal y/o silicona también se contemplan dentro del alcance de la presente invención. El experto en la materia comprenderá que la elección del material flexible no poroso depende de las condiciones físicas y químicas del tanque de almacenamiento. P. ej., los tanques de almacenamiento de energía solar requerirán materiales que puedan soportar temperaturas más altas que los materiales usados para una tubería de entrada usada en un sistema de energía convencional.

En una realización preferida, la forma de sección transversal de la tubería de entrada en su posición expandida tiene una forma sustancialmente circular, ya que se ha demostrado que proporciona una realización sencilla y económica. Sin embargo, otras formas de sección transversal también se contemplan dentro del alcance de la presente invención, p. ej., formas ovaladas o poligonales.

El espesor del material se selecciona preferentemente para garantizar que se proporcione la flexibilidad requerida de la tubería y, al mismo tiempo, que la transferencia de calor a través de la pared de la tubería se mantenga al mínimo. Por consiguiente, un espesor preferido de las paredes de la tubería está en el intervalo de aproximadamente de 10 - 100 pm, preferentemente entre 20 y 50 pm, e incluso más preferentemente aproximadamente 25 pm. Sin embargo, el experto en la materia comprenderá que el espesor puede ser mayor o menor dependiendo del material usado.

Para reducir la pérdida de calor a través de las paredes de la tubería, la tubería de entrada podría comprender en una realización preferida más de una capa. Dichas capas podrían, p. ej., colocarse a una distancia entre sí, como se describe, p. ej., en el documento WO2006084460 para un dispositivo de estratificación de entrada de tejido, asegurando que la distancia entre las capas funcione como una capa de aislamiento térmico. En una realización alternativa, las capas se apoyan entre sí, proporcionando también un efecto de aislamiento, y/o la tubería de entrada podría comprender parte de una o más capas adicionales en ciertas secciones.

Los orificios de la tubería están dispuestos preferentemente a diferentes alturas verticales y con una distancia vertical predeterminada para permitir el intercambio de fluido en todas las capas térmicas verticales deseadas y relevantes del tanque de almacenamiento. Preferentemente, los orificios están dispuestos en una sola fila en la tubería, proporcionando así una realización muy simple y económica, sin embargo, también se contemplan dentro del alcance de la presente invención varias filas u orificios individuales desplazados a lo largo de la altura vertical de la tubería, siendo el único requisito que los orificios estén distribuidos en la dirección vertical de la tubería (cuando la tubería está dispuesta en el tanque de almacenamiento), de manera que pueden cerrarse individualmente cuando la temperatura del fluido circundante en el tanque es inferior a la temperatura del fluido dentro de la tubería, y abrirse individualmente cuando el fluido en la tubería de entrada ha alcanzado la capa térmica donde no hay diferencia de temperatura y por lo tanto no hay diferencia de presión. En este nivel, la tubería se expandirá y los orificios se abrirán y el fluido de entrada se verá forzado a fluir hacia la capa térmica correcta.

Cada orificio de la tubería de entrada tiene un tamaño que permite el paso sin dificultad de partículas y/o sedimentos presentes en el fluido, tal que los orificios no se obstruyan. Se prefiere además que los orificios en la fase expandida, es decir, cuando se permite que el fluido fluya fuera de la tubería hacia el tanque, sean alargados o tengan la forma de lentes dobles convexas, ya que se ha demostrado que estas formas se abren y cierran rápidamente en respuesta a la temperatura del fluido en la tubería y en el tanque, respectivamente.

Para asegurarse de que los orificios de la tubería de entrada se cierren de manera efectiva, se prefiere que la tubería de entrada comprenda un área de sellado alrededor de cada orificio que asegure que los orificios se cierren de manera efectiva donde las paredes de la tubería de entrada queden planas una contra la otra, de manera que el fluido que se transporta a capas térmicas superiores no puede escapar a través del orificio respectivo. A este respecto, se prefiere que la tubería de entrada tenga una sección transversal sustancialmente en forma de gota, cuando se cierra un orificio. Dicha forma de gota también reducirá la pérdida de calor a través de las paredes de la tubería, ya que el área de superficie de la tubería en la que puede fluir el fluido se reduce sustancialmente.

A este respecto, se prefiere que el área de sellado involucre al menos el 10 % de las paredes en una sección transversal dada de la tubería de entrada, preferentemente al menos el 20 %. Sin embargo, el área de sellado deseada dependerá del tipo de material usado, el caudal a través de la tubería de entrada y/o el fluido de almacenamiento térmico.

Para superar la atracción estática en el área de sellado que podría ocurrir cuando se cierran los orificios en la tubería, la tubería de entrada puede comprender medios de refuerzo dispuestos para asegurar que los orificios se puedan abrir fácilmente cuando no hay diferencia de temperatura entre el fluido en la tubería y en el tanque. Dichos medios de refuerzo pueden ser en una realización una o más varillas que se extienden sustancialmente en toda la longitud de la tubería, una o más nervaduras, p. ej., colocadas a intervalos en un área opuesta a una sola fila de orificios, y/o costuras o soldaduras hechas estratégicamente en la tubería de entrada. Si dichos medios de refuerzo son de un material termoaislante, p. ej., silicona, también se proporciona una pérdida de calor reducida.

Adicionalmente, o como alternativa a los medios de refuerzo se prefiere que la abertura de entrada de la tubería esté conectada a un tubo de entrada ovalado, lo que garantizará que el flujo de fluido dentro de la tubería contribuirá a una apertura y cierre simple y efectivo de los orificios. Se espera que esto se deba a la forma de la columna de fluido en la tubería de entrada. Dicha tubería de entrada ovalada también contribuirá a proporcionar la sección transversal en forma de gota deseada de la tubería.

La tubería de entrada puede estar hecha completamente de material flexible no poroso o estar hecha parcialmente de un material rígido al que se ha unido el material flexible no poroso. El único requisito es que el material flexible no poroso debe constituir una porción de la tubería de modo que se asegure que cada orificio en el material flexible pueda cerrarse cuando la temperatura del fluido circundante sea inferior a la temperatura del fluido dentro de la tubería de entrada, y abrirse cuando no hay diferencia de temperatura y por lo tanto no hay diferencia de presión entre el fluido en la tubería y el tanque.

En una realización muy simple y económica, la tubería de entrada se obtiene proporcionando una película : de un material flexible no poroso sustancialmente rectangular, y ensamblando los bordes longitudinales de la película : flexible no porosa rectangular en toda la longitud de los dos bordes, p. ej., mediante sellado o soldadura, proporcionando un borde unido. Los orificios se pueden hacer en la película durante la fabricación o antes de que se pliegue la película, pero también podrían proporcionarse cortando y/o perforando secciones en la tubería después de que se haya ensamblado la película :. En esta situación se prefiere que los orificios se realicen retirando secciones en el borde unido, tal que el borde unido después de que las secciones hayan sido retiradas, solo se une por puntos. Cuando dichas secciones retiradas se asemejan a lentes plano-convexas, los orificios, en la fase expandida, se asemejarán a lentes dobles convexas, que han demostrado ser especialmente ventajosas en los experimentos.

Otras formas de proporcionar los orificios también se contemplan dentro del alcance de la presente invención, p. ej., ensamblando los bordes longitudinales del material flexible no poroso rectangular por puntos para proporcionar orificios como rebajes circulares a lo largo del borde de junta.

En una realización alternativa, la tubería de entrada se obtiene disponiendo dos o más películas: sustancialmente rectangulares de un material flexible no poroso, y uniéndolas entre sí para formar la tubería de entrada. De esta forma también es posible sustituir una parte de la tubería flexible por una sección rígida para proporcionar medios de refuerzo. Los orificios en el material flexible se pueden proporcionar ventajosamente como se ha comentado anteriormente.

La invención se explicará con mayor detalle a continuación, describiendo solo realizaciones de ejemplo del dispositivo de estratificación de entrada de acuerdo con la invención, en las que

la figura 1a es una vista esquemática de una primera realización de un dispositivo de estratificación de entrada de acuerdo con la invención,

la figura 1 b es una vista en perspectiva de la tubería de entrada que se muestra en la figura 1 a,

la figura 2 muestra una sección transversal de la tubería de entrada de la figura 1a tomada a lo largo de las líneas II-II, en la que se cierra un orificio en la tubería,

la figura 3 muestra una sección transversal de la tubería de entrada de la figura 1a tomada a lo largo de las líneas II-II, en la que un orificio en la tubería está abierto, y

la figura 4 muestra una sección transversal de una segunda realización de la tubería de entrada de acuerdo con la invención.

La figura 1a muestra una vista esquemática de una primera realización de una dispositivo de estratificación de entrada 1 de acuerdo con la invención. La tubería de entrada 2 está dispuesta verticalmente en un tanque de almacenamiento térmico 3 que comprende un fluido/líquido de almacenamiento térmico 4, p. ej., agua, por medio de una construcción rígida 11. Cabe señalar que no es importante cómo está dispuesta la tubería de entrada 2 en el tanque, mientras permanezca en la posición vertical.

La tubería de entrada 2, que también se muestra en perspectiva en la figura 1b, está hecha de un material flexible no poroso 5 y comprende una abertura de entrada 6, una abertura superior opcional 7 y una serie de orificios 8 dispuestos en una sola fila en la dirección longitudinal de la tubería 2.

El tanque 3 está conectado a uno o más dispositivos de calentamiento 9, como un colector solar, que comprende un intercambiador o absorbedor de calor para transmitir la energía térmica producida en el dispositivo de calentamiento al líquido de almacenamiento térmico 4. Una bomba 10 proporciona circulación en el sistema de calentamiento, desde una abertura 12 en la parte inferior del tanque 3, donde el líquido es más frío, a través de una tubería de salida (no se muestra) al dispositivo de intercambio de calor 9, y desde allí, en su condición calentada, de regreso al tanque de almacenamiento térmico 3 a través de una abertura de entrada 13 y dentro de la abertura de entrada 6 de la tubería de entrada 2. Si el sistema tiene convección natural, p. ej., si el dispositivo de intercambio de calor 9 o un dispositivo de calentamiento se colocaron dentro del tanque de almacenamiento, no habría necesidad de una bomba de circulación.

A continuación, el agua calentada fluye hacia arriba dentro de la tubería de entrada 2, por lo que el agua calentada se estratificará térmicamente.

Dado que la tubería de entrada 2 está hecha de un material flexible no poroso, la tubería se expandirá y/o contraerá, lo que conducirá a una igualación de la presión en la tubería 2 y en el tanque 3, asegurando que se impida el flujo de entrada y salida a través de los orificios 8 en la tubería hasta que se proporcionen densidades iguales y, por lo tanto, temperaturas en la tubería 2 y el tanque 3. En la figura 1 b, se muestra un solo orificio 8a en su posición abierta, permitiendo que el agua fluya hacia el tanque, mientras que los orificios restantes 8b están todos cerrados. El orificio abierto 8a tiene una forma de lente sustancialmente convexa doble, mientras que los orificios 8b tienen una forma de lente sustancialmente plano­ convexa.

La figura 2 muestra una sección transversal de la tubería 2 de la figura 1 tomada a lo largo de las líneas II-II en la que la temperatura del líquido dentro de la tubería es diferente de la temperatura del líquido fuera de la tubería, es decir, en el tanque 3. Como es evidente a partir de la figura 2, la tubería comprende un área de sellado 14 donde se permite que las paredes 15 de la tubería de entrada 2 queden planas una contra la otra, tal que el líquido en la tubería de entrada 2 tiene una temperatura diferente que el fluido circundante, es decir, el orificio respectivo 8b está cerrado. Dicha área de sellado 14 ocupa al menos el 10 % de la pared de una sección transversal dada de la tubería de entrada 2, preferentemente más, proporcionando así preferentemente una sección transversal en forma de gota de la tubería, cuando el orificio está cerrado.

La figura 3 muestra la misma sección transversal que la figura 2, pero donde la temperatura del fluido en la tubería 2 es igual a la temperatura del fluido en el tanque 3, lo que conduce a una presión ligeramente más alta en la tubería 2 que en el tanque debido a la fuerza ascendente causada por el flujo de agua de entrada. La tubería se expandirá/desplegará en un intento de igualar la diferencia de presión, pero la expansión está limitada por la extensión de la tubería por lo que el orificio 8a se abrirá a la fuerza, y se permitirá que el fluido fluya desde la tubería 2 hacia el tanque 5 en la capa de temperatura correcta.

Por consiguiente, el líquido en la tubería 2 no ingresará al tanque 3 hasta que alcance la capa cuando la temperatura del fluido en la tubería sea igual a la temperatura del líquido en el tanque, lo que generará una presión ligeramente más alta en la tubería que en el tanque o a través de la abertura superior 7 de la tubería (si está presente), donde se ve obligado a salir de la tubería, porque el agua nueva se introduce constantemente en la tubería 2.

La tubería de entrada 1 mostrada en las figuras 1 a 3 se ha fabricado doblando una película rectangular de un material flexible no poroso 5 alrededor de su eje central 16 de manera que los dos bordes más largos 17 del rectángulo se encuentren. Después de doblar la película, los bordes superpuestos 17 se unen entre sí, p. ej., mediante soldadura, proporcionando así un solo borde unido 18. A continuación se retiran secciones 19 de una forma de lente plano-convexa del borde unido 18 usando, p. ej., una técnica de punzonado. Las aberturas creadas en los bordes unidos definen una sola fila de orificios 8, separados por un número de puntos de conexión 20. De esta forma, la tubería de entrada se configura para contraerse y expandirse fácilmente y en donde el borde de unión 18 proporciona una parte del área de sellado 14, lo que ayudará a que las paredes de la tubería queden planas una contra la otra en el área de sellado.

Una segunda realización de la invención puede verse como una sección transversal en la figura 4 en la que la tubería de entrada está hecha en parte de un material flexible no poroso 5 y en parte de un material rígido 21 al que se ha fijado el material flexible no poroso. En la realización mostrada, la relación de material rígido respecto a material flexible es de aproximadamente 30/70, sin embargo, dicha relación podría ser diferente fácilmente, p. ej., 40/60; 50/50 o 70/30, siendo el único requisito que el material flexible no poroso 5 debe constituir una porción de la tubería 2 suficiente para permitir que los orificios 8 en el material flexible se cierren cuando la temperatura del fluido circundante sea inferior a la temperatura del fluido dentro de la tubería de entrada, preferentemente también de manera que se pueda proporcionar un área de sellado 14 de al menos el 10 % del diámetro en sección transversal.

Ejemplo

Un ejemplo de una tubería de entrada 2 correspondiente a la que se muestra en las figuras 1 a 3 se preparó proporcionando una película rectangular de etileno tetrafluoroetileno con un espesor de 25 pm y unas medidas de 17 cm x 120 cm. Dicha película fue doblada a lo largo de la mitad longitudinal, tal que los dos lados más largos del rectángulo estaban alineados. A continuación, los bordes superpuestos se soldaron entre sí y se retiraron secciones de una forma de lente plano-convexa del borde superpuesto utilizando una técnica de punzonado. La altura de cada lente planoconvexa, es decir, cada orificio, es de 50 mm y los puntos de conexión (a la mayor distancia) entre cada orificio es de 10 mm. El radio de curvatura de la forma de lente plano-convexa es de 75 mm.

Dicha tubería de entrada tiene un diseño simple y económico, y por lo tanto se puede utilizar igualmente bien para el almacenamiento de agua caliente tanto doméstica como industrial y otros tipos de calentamiento. El dispositivo de estratificación puede estar diseñado para permitir que más de una fuente de calor alimente el medio de almacenamiento térmico, por ejemplo, solar térmica, una bomba de calor y una caldera de gas como respaldo. Así mismo, puede haber varios "consumidores" para extraer fluido del acumulador térmico, como radiadores, calefacción por suelo radiante, intercambiadores de calor para piscinas e intercambiadores de calor de placas para preparación de agua caliente.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un tanque de almacenamiento que comprende un dispositivo de estratificación de entrada (1) para proporcionar y mantener la estratificación de un fluido en el tanque de almacenamiento (3), el dispositivo de estratificación de entrada comprende al menos una tubería de entrada (2) hecha al menos en parte de un material flexible no poroso (5), teniendo varios orificios (8), estando dicha tubería configurada para contraerse y expandirse de manera que el intercambio de fluido a través de los orificios (8) de la tubería se evita sustancialmente en regiones de la tubería, donde la temperatura del fluido dentro de la tubería es mayor que la temperatura del fluido fuera de la tubería, caracterizado por que la tubería de entrada (2) está hecha de una película de polímero, una película de metal y/o una película de silicona.

2. Un tanque de almacenamiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la tubería de entrada (2) en la posición expandida tiene una forma de sección transversal sustancialmente circular.

3. Un tanque de almacenamiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el dispositivo de estratificación de entrada (1) está dispuesto verticalmente en el tanque de almacenamiento y en donde los orificios (8) están provistos en diferentes alturas verticales y tienen una distancia vertical predeterminada para permitir el intercambio de fluido en diferentes capas térmicas verticales del dispositivo de estratificación.

4. Un tanque de almacenamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los orificios (8) están dimensionados de manera que el material flotante en el fluido no quede atrapado en dichos orificios.

5. Un tanque de almacenamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los orificios (8) están dispuestos como una sola fila en la tubería.

6. Un tanque de almacenamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tubería de entrada (2) comprende un área de sellado (14) alrededor de al menos uno de los orificios (8) en dicha tubería, dicha área de sellado (14) está dispuesta para asegurar que dicho al menos un orificio se cierre de manera efectiva.

7. Un tanque de almacenamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tubería de entrada (2) comprende dos o más capas de material flexible no poroso, ya sea que se apoyen entre sí o se coloquen a una distancia entre sí.

8. Un tanque de almacenamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la película de polímero está hecha de uno o más de etileno tetrafluoroetileno, difluoruro de polivinilideno, polipropileno y/o politetrafluoroetileno modificado.

9. Un tanque de almacenamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tubería de entrada (2) comprende al menos un medio de refuerzo dispuesto para asegurar que los orificios (8) puedan abrirse fácilmente cuando no existe diferencia de temperatura entre el fluido en la tubería y en el tanque.

10. Un tanque de almacenamiento de acuerdo con la reivindicación 9, en donde dicho medio de refuerzo es una o más varillas que se extienden sustancialmente en toda la longitud de la tubería de entrada, una o más nervaduras, costura(s) y/o soldadura(s).

11. Un tanque de almacenamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tubería de entrada del dispositivo de estratificación consiste en parte en un material flexible no poroso (5) y en parte en un material rígido (21), estando unidos los bordes longitudinales del material flexible no poroso a los bordes longitudinales del material rígido.

12. Un tanque de almacenamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los bordes longitudinales (17) del material flexible no poroso (5) se unen por puntos a los bordes longitudinales del material rígido, de manera que los orificios se proporcionen a lo largo de los bordes de junta.

13. Uso del tanque de almacenamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 12 para el almacenamiento de agua caliente sanitaria o industrial y otros tipos de calentamiento.