SE503763C2 - Värmelagrande värmeapparat - Google Patents

Description

503 765 10 15 20 25 30 35 2 av systemet inkluderar värmeapparater för enskilda rum eller centralenheter i centralvärmesystem som drivs medelst vatten- eller luftuppvärmningssystem. Detta àstadkoms med hjälp av en värmelagrande värmeapparat enligt uppfinningen som kännetecknas därav, att för- àngningsrummet gränsar direkt till det värmelagrande materialet, varvid värmeöverföringsmediet föràngas pà det värmelagrande materialets yta. Sålunda àstadkoms den bästa möjliga värmeöverföringen från det värmelagr- ande materialet till värmeöverföringsmediet. Uppfin- ningen gör det dessutom möjligt att effektivt reglera urrladdningshastigheten med enkla medel eftersom urladd- ningen är direkt beroende av vattenmängden som inmatas i värmelagringsenheten. Mängden.vatten som skall inmatas i värmelagringsenheten kan i sin tur styras enkelt genom att antingen variera cirkulationspumpens rotations- hastighet eller genom att inställa en ventil som anord- nats i en rörledning mellan cirkulationspumpen och vär- melagringsenheten. Som värmelagrande material används järn som har god värmeledningsförmàga, vilket försäk- rar* att temperaturgradienterna. som. förekommer i. det värmelagrande materialet är endast i storleksklassen några grader även om urladdningen skulle ske med full effekt. Pà grund av detta kan värmelagringsenheten ur- laddas med mycket jämn effekt. Eftersom det värmelag- rande materialet är vanligt järn, är det lätt svetsbart så att föràngningsrummet kan lätt tätas med svetsfogar.

I det följande beskrivs konstruktionen av en specifik utföringsform av den värmelagrande värmeappa- raten enligt uppfinningen med hjälp av ett exempel och mera detaljerat med hänvisning till bifogade ritning, där figur 1 är en genomskärning av en specifik ut- föringsform av värmeapparaten enligt uppfinningen, och figur 2 visar ett skikt av värmelagrings- 10 15 20 25 30 35 503 765 enhetens stomme från ovan.

Figur 1 visar en specifik utföringsform av en värmelagrande värmeapparat enligt uppfinningen med hjälp av ett exempel. Värmeapparaten omfattar en värmelag- ringsenhet l och en värmeväxlare 2 vilka är förbundna med hjälp av en àngkanal ll som för ånga från värmelag- ringsenheten till den såsom en kondensor fungerande värmeväxlaren. värmelagringsenheten och värmeväxlaren är förbundna med varandra även medelst ett kondensatrör 12 från kondensorn, en kondensatbevhållare 13, och en rörledning 8 som gár fràn kondensatbehàllaren genom cirkulationspumpen 4 till värmelagringsenheten. Pâ detta sätt bildas en sluten cirkulationsslinga, i vilken vär- meöverföringsmedium, företrädesvis vatten, cirkuleras genom värmelagringsenheten 1, värmeväxlaren 2 och kon- densatbehàllaren 13. Fràn värmeväxlaren 2, som i fal- let enligt uppfinningen alltid är en kondens-or, kan i värme överföras till förbrukningsstället, såsom till rumsluft, matningsluft för ett luftuppvärmningssystem, eller cirkulationsvatten i ett centralvärmesystem. Det är väsentligt för uppfinningen att värmeöverförings- mediet, såsom vatten, får föràngas fritt omedelbart efter att det kommit till ett förángningsrum 3 i värme- lagringsenheten. I föràngningsrummet föràngas vatten direkt pà ytan av det värmelagrande materialet. Ångan förs därefter till kondensorn 2 genom en inne i värme- lagringsenheten anordnad vertikal avledningskanal 7 och ångkanalen ll. Eftersom temperaturen hos ångan som in- förs i kondensorn är relativt konstant, åtminstone då det värmelagrande materialets temperatur i värmelag- ringsenheten är väsentligen över 100 °C, beror mängden värme som avleds från värmelagringsenheten enbart pá mängden vatten som förs genom den. Följaktligen kan värmeavledningen från värmelagringsenheten kontrolleras mycket enkelt och exakt genom att variera mängden vatten 503 763 10 15 20 25 30 35 4 som förs genom den. Vattenmängden kan lätt varieras antingen genom att styra cirkulationspumpen 14 eller genom att inställa en ventil 9, som anordnats mellan cirkulationspumpen och värmelagringsenheten. Sålunda kan värmeavledningen från värmelagringsenheten 1 styras efter önskan på ett mycket enkelt sätt.

Den i. figur J. visade värmelagringsenheten 1 omfattar en järnstomme:5 som fungerar såsom värmelagran- de material. Stommen består av flera plattor 10 staplade ovanpå varandra såsom visas i figuren. Elektriska mot- stånd,_såsom rörmotstånd 6, är anordnade i vartannat mellanrum mellan plattorna för uppvärmning av materia- let, medan de övriga mellanrummen bildar förångnings- rummet 3. Med hjälp av de elektriska motstånden 6 kan det värmelagrande materialets temperatur höjas till ca 600°C. För att åstadkomma.god kontakt mellan motstànden 6 och plattorna 10, kan plattorna staplas väsentligen direkt på motstånden 6. Sålunda trycks motstånden 6 mot de relativt tunga plattorna 10 från två håll. För att undvika tillplattning av motstånden 6 kan stödstycken 14 placeras mellan plattornas 10 kanter, såsom visas i figur 1. Dessutom är plattmellanrummen för motstånden 6 åtskilda från avledningskanalen 7 med hjälp av en ring 15 som bildats av stödstyckena och en tätning. Ringen hindrar dessutom ånga från att komma i direkt beröring med motstånden 6. Förångningsrummen 3, som likaså bil- dats i plattmellanrummen, är bildade på samma sätt genom att anordna stödstycken 16 på plattornas 10 yttre peri- feri. Plattorna kan med hjälp av stödstyckena ligga på ett önskat avstånd från varandra. För att hindra ånga att strömma ut genom stödstyckena 16 är dessa försedda med lämpliga tätningar. Eftersom det värmelagrande mate- rialet är järn, kunde förångningsrummet lätt tätas även med svetsfogar. Det första skiktet på stommens 5 yttre sida utgörs av en värmebeständig isolering 17 som är 10 15 20 25 30 35 503 763 5 ytterligare omgiven av en relativt tjock isolering 18 för att hindra värmeavledning i form av värmestràlning från värmelagringsenheten till omgivningen.

Figur tvà visar en platta 10 i värmelagrings- enhetens stomme 5 från ovan. Av denna figur framgår att ett styrspàr 24 bildas på plattans övre yta, pà vilken vatten föràngas. Styrspáret leder vattnet längs en lämp- lig bana innan det avleds i avledningskanalen 7. Avsik- ten är att värmet i plattan avleds jämnt, och à andra sidan, att försäkra att vattnet är föràngat innan det införs i. avledningskanalen 7. Om emellertid flytande vatten kommer in i avledningskanalen, kan det införas i kondensatbehàllaren 13 genom en rörledning 19 som anordnats i avledningskanalens 7 botten.

Den värmelagrande värmeapparaten enligt uppfin- ningen fungerar enligt följande. Först uppvärms värme- lagringsenhetens kärna elektriskt till en önskad tempe- ratur, t.ex. 600 °C, företrädesvis nattetid. Det är naturligtvis även möjligt att använda lägre temperatu- rer, i synnerhet dà det dagliga värmebehovet är lägre än värmelagringsenhetens kapacitet. Dà värmelagrings- enhetens urladdning inleds första gången, är mellanrum- men 3, avledningskanalen 7 och ángkanalen ll fyllda med luft. Luften kan avlägsnas enkelt. Då vatten införs i föràngningsrummet, föràngas det, och med en tillräck- lig mängd inmatat vatten, utformas så mycket mättad ånga i mellanrummen att den tvingar luften framför sig in i kondensatbehàllaren 13. Från kondensatbehàllaren 13 kan luften avlägsnas med hjälp av en luftningsventil 20.

Denna luftningsátgärd gör det möjligt att använda appa- raten även dá det värmelagrande materialets temperatur är under 100 °C. Detta beror pà att trycket i föràng- ningsrummet och àngkanalen faller under atmosfärtrycket, vilket fortfarande möjliggör föràngning av vatten i ut- rymmet och värmeemission från det värmelagrande mate- 505 763 10 15 20 25 30 35 6 rialet. Efter att luft avlägsnats från cirkulations- slingan, kan urladdningen av kondensorn 2 inledas, dvs. överföringen av värme från värmelagringsenheten 1 dit det behövs. Värmeavledningen från värmelagrings- enhetens olika delar styrs genom inställning av ven- tilerna 9 t.ex. med hjälp av på temperaturmätningar baserande styrning. Temperaturgivare 21 kan vara place- rade i närheten av varje uppvärmningsmotstàndsskikt 6.

Genom installering av ventilerna 9 kan avledningen in- ledas t.ex. från kärnans 5 övre del, varifrån den fort- sätts_jämnt nedåt så att temperaturen genom hela det värmelagrande materialet förblir väsentligen konstant.

Konstant temperatur, som i allmänhet är typisk för det värmelagrande materialet i värmelagringsenheten enligt uppfinningen, ökar motståndens 6 användningstid avse- värt. Detta beror på att de härvid inte utsätts för snabba temperaturändringar.

Alternativt är det även möjligt att i anord- ningen enligt figur 1 spruta vatten från kondensatbehål- laren 13 med hjälp av en pump 22 in i àngkanalen ll genom ett munstycke 23 som anordnats däri. Dylikt spru- tande är nödvändigt om ångan som kommer från värmelag- ringsenheten av någon anledning är överhettad. T.ex. då kondensorns dimensionstemperatur överskrids, kan över- hettningsgraden sänkas genom sprutning, och ångan blir sålunda mättad till rätt temperatur.

Värmeapparaten enligt uppfinningen har ovan beskrivits enbart såsom ett exempel med hjälp av ett specifikt exempel och det är uppenbart att dess kon- struktion kan modifieras väsentligt utan att avvika från skyddsomfånget som bifogade patentkrav definierar och det uppfinningsenliga förfaringssättet med hjälp av vilket en,helt kontrollerad urladdning av värmelagrings- enheten kan åstadkommas. Följaktligen kan flera "paral- lella" värmeväxlare anslutas till värmelagringsenheten 503 763 7 för samtidig uppvärmning av ledningsvatten och cirkula- tionsvatten i ett centralvärmesystem.

Claims (3)

10 20 25 503 763 Patentkrav

1. Värmelagrande värmeapparat omfattande en värmelag- ringsenhet (1) och en värmeväxlare (2) som fungerar såsom en kondensor för avledning av lagrat värme med hjälp av ett värmeöverföringsmedium, såsom vatten, som cirkuleras genom ett förångningsrum (3), som anordnats inne i värmelagringsenheten (1) och värmeväxlaren (2), med hjälp av en cirkulationspump (4), varvid värmelagringsenheten (1) omfattar en stomme (5) av ett material med god värmeledningsförmåga, såsom järn , för att användas såsom värmelagrande material, och minst ett elektriskt motstånd (6) anordnat att upphetta stommen (5), k ä n n e - t e c k n ašd därav, att förångningsrummet (3, 7) gränsar direkt till det värmelagrande materialet och är tätat med hjälp av svetsfogar, varvid värmeöverföringsmediet förångas på det värmelagrande materialets yta.

2. Värmeapparat enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att stommen omfattar minst två konstruk- tionselement, varvid förångningsrummet utgörs av ett med hjälp av svetsfogar tätat mellanrum (3) mellan stommens konstruk- tionselement (10).

3. Värmeapparat enligt patentkravet 2, k ä n n e - t e c k n a d av att ett styrspår (24) som är anordnat för värmeöverföringsmediet på ytan av konstruktionselementet (10) på sidan av nämnda mellanrum (3).