МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2017 года по МПК F24J2/48 F24J2/34 F24J2/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[1] Настоящее изобретение относится к металлическому устройству для аккумулирования тепловой энергии, передаваемой внешним источником, и в частности, целью настоящего изобретения является предложение металлического устройства для аккумулирования тепловой энергии, которое аккумулирует при высокой температуре высокотемпературную солнечную энергию, собранную с помощью концентратора солнечной энергии и других аналогичных устройств, и обеспечивает постепенное выделение тепловой энергии, благодаря чему значительно улучшается аккумулирование солнечной энергии, т.е. энергии природного источника.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[2] Гелиотермический котел получает высокотемпературную солнечную энергию посредством концентрации солнечных лучей концентратором солнечной энергии и затем аккумулирует и использует полученную солнечную энергию.

[3] В общем случае аккумулирование тепловой энергии в гелиотермическом котле обеспечивается различными способами. Гелиотермический водогрейный котел, описанный в опубликованной заявке Республики Корея №20-1999-0036697 (27 сентября 1999 года), предложен как типовой пример аккумулирования тепловой энергии в гелиотермическом котле. Компоновка вышеуказанного гелиотермического водогрейного котла следующая. В котле, включая установленный в нем электрический нагреватель, в пределах внешнего кожуха установлен резервуар для воды. Теплоизоляционная стенка образована путем заполнения теплоизоляционным материалом пространства между внешним кожухом и резервуаром. Трубка для подачи воды подсоединена к нижней части резервуара с одной стороны. Трубка для сбора горячей воды, которая циркулирует через все пространство нагрева, подсоединена к нижней части резервуара с другой стороны. На трубке для сбора горячей воды установлен циркуляционный насос, который осуществляет принудительную циркуляцию горячей воды. Труба для выпуска воды для подвода воды к каждому участку, требующему нагрева, подсоединяется к верхней части резервуара с одной стороны, так что формируется одна емкость для горячей воды. Также предусмотрено устройство для концентрации света, которое имеет следующую конструкцию. Линза, которая установлена таким образом, что может поворачиваться вокруг осей обеих рам с внешней стороны конструкции, собирает солнечное тепло. С одной стороны линзы установлен датчик слежения за солнцем. Приводной двигатель, который работает вместе с датчиком слежения, поворачивает линзу в соответствии с углом возвышения солнца и соединен с одним концом оси поворота. Пластина для сбора тепла, включая трубку нагрева, установлена в фокусе линзы с помощью опорного стержня. Оба конца трубки нагрева и верхняя и нижняя части резервуара соединены с трубкой циркуляции. Трубка циркуляции, которая подает горячую воду в резервуар, подсоединена к верхней части резервуара. Трубка циркуляции, по которой проходит вода для нагрева от пластины для сбора тепла, устанавливается в нижней части резервуара.

[4] В гелиотермическом водогрейном котле, скомпонованным таким образом, горячая вода после нагрева пластиной для сбора тепла хранится в резервуаре, который покрыт теплоизоляционным слоем, имеющим отличную теплоизоляционную эффективность, и затем используется как вода для нагрева и как горячая вода, в частности горячая вода накапливается в дневное время и используется как вода для нагрева ночью. Однако существуют проблемы. Например, вследствие низкой скорости аккумулирования тепла путем непосредственного нагрева воды горячая вода не может использоваться на протяжении большого отрезка времени. Поэтому гелиотермический водогрейный котел, скомпонованный таким образом, на практике сложно использовать зимой.

[5] Другим примером аккумулирования тепловой энергии в гелиотермическом котле является конструкция емкости для аккумулирования тепловой энергии гелиотермического котла, описанная в зарегистрированной публикации полезной модели № (YI) 20-0438245 (01 февраля 2008 года). Конструкция емкости для аккумулирования тепловой энергии гелиотермического котла включает нагревательное устройство, которое установлено внутри рамы корпуса емкости для аккумулирования тепловой энергии для нагрева воды с помощью теплопередающей среды солнечного нагревателя, и теплообменник нагрева и подачи горячей воды, который расположен на внутренней верхней части рамы корпуса таким образом, что выполняет теплообмен с горячей водой, нагретой нагревательным устройством. Нагревательное устройство включает первый нагревательный блок и второй нагревательный блок.

Первый нагревательный блок нагревает воду с помощью свернутой в спираль трубки, намотанной вокруг теплообменника, расположенного на внутренней верхней части рамы корпуса. Второй нагревательный блок нагревает воду с помощью свернутой в спираль трубки, намотанной на внутренней нижней части рамы корпуса.

[6] При такой компоновке сначала солнечное тепло нагревает теплопередающую среду, и затем теплопередающая среда нагревает воду. У такой компоновки скорость аккумулирования тепла выше, чем при простом нагреве воды. Однако объем емкости для аккумулирования тепловой энергии увеличен, а при продолжительной облачной погоде функциональные возможности теряются.

[7] <ПРЕДШЕСТВУЮЩИЕ ДОКУМЕНТЫ>

[8] Патентный документ KR 2019990036697 U (27 сентября 1999 года)

[9] Патентный документ KR 200438245 YI (01 февраля 2008 года)

Техническая проблема

[10] Настоящее изобретение было выполнено с целью решения всех проблем, характерных для вышеупомянутого обычного устройства для аккумулирования тепловой энергии. Целью настоящего изобретения является предложение металлического устройства для аккумулирования тепловой энергии, которое аккумулирует, при высокой температуре, высокотемпературную солнечную энергию, собранную с помощью концентратора солнечной энергии и других аналогичных устройств, и обеспечивает постепенное выделение тепловой энергии, благодаря чему улучшается аккумулирование солнечной энергии, т.е., энергии природного источника.

Техническое решение

[11] В настоящем изобретении предусмотрена двойная изоляция металлической среды аккумулирования тепловой энергии, которая аккумулирует солнечную энергию при высокой температуре (от 100 до 1300 градусов), и такое расположение теплообменника, когда он находится вблизи металлической среды аккумулирования тепловой энергии, так чтобы рабочая жидкость могла нагреваться на протяжении длительного периода времени.

[12] Чтобы обеспечить двойную изоляцию металлической среды аккумулирования тепловой энергии, камера ввода среды имеет компоновку из изолирующей внутренней стенки, изолирующей наружной стенки и изолирующего пола, соответственно, с внутренней стороны, наружной стороны и со стороны пола металлической среды аккумулирования тепловой энергии. Конструкция наружной стенки, изготовленной из бетона, включает пол, центральный столб, основу наружной стенки и верхнее покрытие; зеркало для отражения инфракрасных лучей расположено под верхним покрытием, что позволяет свести к минимуму потери тепла.

[13] Металлическая среда аккумулирования тепловой энергии состоит из элементов блочного типа в отлитом состоянии.

[14] Основа 31 внутренней изолирующей стенки скомпонована с помощью укладки друг на друга металлического зеркала для отражения инфракрасных лучей, огнестойкого теплоизоляционного материала большой плотности, пористого огнестойкого теплоизоляционного материала и огнестойкого теплоизоляционного материала с отличной теплонепроницаемостью. Металлическое зеркало для отражения инфракрасных лучей расположено ближе к металлической среде аккумулирования тепловой энергии.

[15] Конструкция наружной стенки использует огнестойкий цемент и изготовлена из бетона, содержащего влагонепроницаемую добавку.

[16] Огнестойкий теплоизоляционный материал дополнительно расположен между верхним покрытием конструкции наружной стенки и зеркалом, отражающим инфракрасные лучи, которое установлено под верхним покрытием.

Огнестойкий теплоизоляционный материал легкий и имеет вид аэрогеля.

[17] Оптическое входное отверстие высокой плотности включает термостойкую теплоизоляционную трубку, выпуклую линзу и отражающее металлическое параболическое зеркало, при этом термостойкая теплоизоляционная трубка установлена для прохождения сквозь конструкцию наружной стенки и основу внутренней изолирующей стенки для соединения с солнечным нагревателем, при этом выпуклая линза установлена на переднем конце термостойкой теплоизоляционной трубки, и при этом отражающее металлическое параболическое зеркало установлено в фокусе выпуклой линзы внутри термостойкой теплоизоляционной трубки и включает в себя сквозное отверстие, выполненное в центре зеркала.

Получаемые технические результаты

[18] В соответствии с металлическим устройством для аккумулирования тепловой энергии, предложенным в настоящем изобретении, металлическая среда аккумулирования тепловой энергии предусмотрена в отлитом виде. Внешняя часть металлической среды аккумулирования тепловой энергии обеспечена двойной изоляцией с помощью основы стенки и бетона, благодаря которой можно полностью избежать потерь тепла. В частности, высокотемпературная солнечная энергия, собранная с помощью концентратора солнечной энергии и других устройств, аккумулируется при высокой температуре и может постепенно выделяться, что позволяет использовать металлическое устройство 5 для аккумулирования тепловой энергии для гелиотермического котла.

[19] Соответственно, когда гелиотермический котел скомпонован в соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения, можно добиться стабильного нагрева зимой с помощью солнечной энергии, т.е. энергии природного источника.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[20] Фиг. 1 является видом спереди в разрезе типового примера кольцеобразного металлического устройства для аккумулирования тепловой энергии, которое предложено в настоящем изобретении и используется в паровых установках, вырабатывающих электроэнергию, мощностью около 1000 кВт.

[21] Фиг. 2 является видом сверху в разрезе типового примера, представленного на Фиг. 1.

[22] Фиг. 3 является видом в перспективе компоновки металлической среды аккумулирования тепловой энергии, которая используется в настоящем изобретении.

[23] Фиг. 4 является увеличенным видом в разрезе компоновки основы внутренней изолирующей стенки, образующей камеру ввода среды, которая используется в настоящем изобретении.

[24] Фиг. 5 является видом спереди компоновки теплообменника, используемого в настоящем изобретении.

[25] Фиг. 6 является увеличенным видом в разрезе компоновки оптического входного отверстия большой плотности, используемого в настоящем изобретении.

[26] Фиг. 7 является видом спереди в поперечном разрезе и видом сверху компоновки некоторого количества концентраторов солнечной энергии в настоящем изобретении.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[27] Далее варианты осуществления металлического устройства для аккумулирования тепловой энергии, предложенного в настоящем изобретении, будут описаны со ссылкой на приложенные чертежи.

[28] Фиг. 1 является видом спереди в поперечном разрезе типового примера кольцеобразного металлического устройства для аккумулирования тепловой энергии, которое предложено в настоящем изобретении и используется в паровых установках, вырабатывающих электроэнергию, мощностью около 1000 кВт. Фиг. 2 является видом сверху в разрезе типового примера, представленного на Фиг. 1.

[29] Настоящее изобретение, в частности, предлагает металлическое устройство 1 для аккумулирования тепловой энергии, способное аккумулировать при высокой температуре (от 200 до 1300 градусов) тепловую энергию, сконцентрированную с помощью концентратора солнечной энергии и т.д.

[30] Металлическое устройство 1 аккумулирования тепловой энергии включает: металлическую среду 2 аккумулирования тепловой энергии, которая расположена в кольцеобразной форме; камеру 3 ввода среды, которая образована изолирующей внутренней стенкой 32, изолирующей наружной стенкой 33 и изолирующим полом 34, которые изготовлены из основы 31 внутренней изолирующей стенки с возможностью изоляции металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии, соответственно, с внутренней стороны, внешней стороны и со стороны пола металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии; конструкцию 4 наружной стенки, которая изготовлена из бетона также для изоляции металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии и включает пол 41, центральный столб 42, основу 43 наружной стенки и верхнее покрытие 44; зеркало 5, отражающее инфракрасные лучи, которое расположено под верхним покрытием 44, образующим конструкцию 4 наружной стенки, и отражает инфракрасные лучи, которые излучаются металлической средой 2 аккумулирования тепловой энергии; теплообменник 6, который спирально расположен внутри металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии и включает подводящую трубку 61 и сливную трубку 62, которые находятся на внешней стороне конструкции 4 наружной стенки; солнечный нагреватель 7, заделанный в металлическую среду 2 аккумулирования тепловой энергии; и оптическое входное отверстие 8 большой плотности, которое установлено для прохождения солнечных лучей через основу 43 наружной стенки и изолирующую наружную стенку 33 с возможностью подвода солнечной энергии к солнечному нагревателю 7.

[31] Чтобы аккумулировать тепловую энергию при высокой температуре, как указано выше, необходимо, чтобы металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии выдерживала высокие температуры. Настоящее изобретение предлагает металлическую среду 2 аккумулирования тепловой энергии, которая изготавливается с низкими затратами и способна выдерживать высокие температуры.

[32] Фиг. 3 является видом в перспективе компоновки металлической среды аккумулирования тепловой энергии, которая используется в настоящем изобретении. Металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии изготавливается в виде блочных деталей путем заливки в формы расплавленного металлического лома и т.д. Здесь можно повторно использовать удаляемый металл с заготовок или металлические детали различного размера, отправленные в металлолом, поэтому производственные затраты сводятся к минимуму.

[33] Металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии в виде блочных деталей, предложенная в рамках настоящего изобретения, может укладываться в четырехугольный блок. В металлической среде 2 аккумулирования тепловой энергии установлен по меньшей мере один солнечный нагреватель 7. В настоящем изобретении показан один солнечный нагреватель 7, установленный в металлической среде 2 аккумулирования тепловой энергии.

[34] Металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии расположена в форме кольца и, будучи уложенной в стопку, имеет многослойную структуру. В этом варианте осуществления настоящего изобретения около 50 деталей металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии скомпонованы в виде кольца и установлены друг на друга в 7 слоев.

[35] Камера 3 ввода среды, изолирующая преимущественно металлическую среду 2 аккумулирования тепловой энергии, состоит из изолирующей внутренней стенки 32, изолирующей наружной стенки 33 и изолирующего пола 34. Изолирующая внутренняя стенка 32, изолирующая наружная стенка 33 и изолирующий пол 34 образуют 4-слойную основу 31 внутренней изолирующей стенки.

[36] Фиг. 4 является увеличенным видом в разрезе компоновки основы внутренней изолирующей стенки, образующей камеру ввода среды, которая используется в настоящем изобретении. Как показано на чертеже, 4-слойная основа 31 внутренней изолирующей стенки скомпонована путем укладки друг на друга металлического зеркала 31а, отражающего инфракрасные лучи, огнестойкого теплоизоляционного материала 31b большой плотности, пористого огнестойкого теплоизоляционного материала 31с и огнестойкого теплоизоляционного материала 31d с отличной теплонепроницаемостью. Кроме того, металлическое зеркало 31а, отражающее инфракрасные лучи, расположено ближе к металлической среде 2 аккумулирования тепловой энергии.

[37] В основе 31 внутренней изолирующей стенки варианта осуществления настоящего изобретения, которая скомпонована, как было описано выше, высокотемпературное инфракрасное излучение от металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии отражается металлическим зеркалом 31а, отражающим инфракрасные лучи, опять к металлической среде 2 аккумулирования тепловой энергии, и поэтому металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии снова нагревается. Металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии окружена несколькими слоями, включая огнестойкий теплоизоляционный материал 31b большой плотности, пористый огнестойкий теплоизоляционный материал 31c, огнестойкий теплоизоляционный материал 31d с отличной теплонепроницаемостью и подобными характеристиками, которые предотвращают уход тепла наружу, благодаря чему обеспечивается функциональная возможность поддерживать нахождение тепла в металлической среде 2 аккумулирования тепловой энергии на протяжении длительного периода времени без потерь.

[38] Конструкция 4 наружной стенки снаружи камеры 3 ввода среды изготовлена из бетона. Конструкция 4 наружной стенки использует огнестойкий цемент и включает влагонепроницаемую добавку, благодаря чему предотвращается поглощение влаги при установке на открытом воздухе.

[39] Конструкция 4 наружной стенки обеспечивает полную блокировку от внешнего воздуха в случае закрытия верхнего покрытия 44. Также конструкция 4 наружной стенки переходит в состояние вакуума при уменьшении давления в ее внутреннем объеме, если это необходимо, благодаря чему можно предотвратить окисление металла под воздействием высокой температуры и предотвратить конвекцию и передачу тепла воздухом. В результате предотвращаются потери тепла.

[40] Зеркало 5, отражающее инфракрасные лучи, установленное под верхним покрытием 44 конструкции 4 наружной стенки, отражает высокотемпературное инфракрасное излучение от металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии обратно в металлическую среду 2 аккумулирования тепловой энергии. Между верхним покрытием 44 и зеркалом 5, отражающим инфракрасные лучи, также установлен огнестойкий теплоизоляционный материал 9. Здесь во внутреннем объеме конструкции 4 наружной стенки поддерживается состояние вакуума, поэтому можно усилить внутреннюю теплоизоляцию и снизить потери тепла.

[41] Выбран более легкий огнестойкий теплоизоляционный материал 9, и предпочтительно может использоваться огнестойкий теплоизоляционный материал в виде аэрогеля.

[42] Фиг. 5 является видом спереди компоновки теплообменника, используемого в настоящем изобретении.

[43] Теплообменник 6 спирально расположен внутри металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии и обеспечивает необходимый обмен тепла. Теплообменник 6 имеет узкую нижнюю часть и постепенно расширяется кверху. Подводящая трубка 61 расположена в верхней части теплообменника 6 ближе к металлической среде 2 аккумулирования тепловой энергии, а сливная трубка 62 расположена в его нижней части дальше от металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии, так что может нагреваться жидкость (вода).

[44] Холодная жидкость течет по подводящей трубке 61, постепенно нагревается по мере прохождения по спиральному теплообменнику 6 и затем выходит через сливную трубку 62. Время теплообмена поддерживается достаточно длительным, и поэтому жидкость может нагреться до высокой температуры.

[45] В этом варианте осуществления настоящего изобретения солнечный нагреватель 7 и оптическое входное отверстие 8 большой плотности, которое обеспечивает концентрацию солнечного тепла на солнечном нагревателе 7, используются как средства нагревания металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии.

[46] Солнечный нагреватель 7 образован в виде конуса, диаметр которого пропорционально увеличивается от входной части вглубь.

[47] Фиг. 6 является увеличенным видом в разрезе компоновки оптического входного отверстия большой плотности, используемого в настоящем изобретении.

[48] Оптическое входное отверстие 8 большой плотности включает термостойкую теплоизоляционную трубку 81, выпуклую линзу 82 и отражающее металлическое параболическое зеркало 83. Термостойкая теплоизоляционная трубка 81 установлена для прохождения через конструкцию 4 наружной стенки и основу 31 внутренней изолирующей стенки для соединения с солнечным нагревателем 7. Выпуклая линза 82 установлена на переднем конце термостойкой теплоизоляционной трубки 81. Отражающее металлическое параболическое зеркало 83 установлено в фокусе выпуклой линзы 82 внутри термостойкой теплоизоляционной трубки 81 и включает сквозное отверстие 84, выполненное по центру.

[49] Термостойкая теплоизоляционная трубка 81 может быть изготовлена из керамического материала и т.п.

[50] В соответствии с приведенной выше компоновкой сконцентрированный солнечный свет, поступающий с концентратора, снова фокусируется на выпуклой линзе 82 и затем попадает на солнечный нагреватель 7 через сквозное отверстие 84 отражающего металлического параболического зеркала 83, благодаря чему нагревается металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии. Здесь свет отражается от солнечного нагревателя 7. В соответствии с этим вариантом осуществления настоящего изобретения, поскольку внутри термостойкой теплоизоляционной трубки 81 установлено отражающее металлическое параболическое зеркало 83, свет, отраженный от солнечного нагревателя 7, снова направляется на солнечный нагреватель 7, и затем нагревается металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии. Соответственно, повышается нагревающая способность.

[51] Неописанный номер позиции 100 на чертежах отображает следящий концентратор солнечной энергии, заявка на который подана в тот же день, что и настоящее изобретение.

[52] Как показано на фиг. 7, настоящее изобретение может использоваться совместно с некоторым количеством следящих концентраторов 100 солнечной энергии. Далее будет описана работа в соответствии с этим вариантом осуществления настоящего изобретения.

[53] Когда сконцентрированная солнечная энергия от следящего концентратора 100 солнечной энергии попадает на оптическое входное отверстие 8 большой плотности, свет снова фокусируется выпуклой линзой 82, установленной на переднем конце термостойкой теплоизоляционной трубки 81 оптического входного отверстия 8 большой плотности, и затем попадает на солнечный нагреватель 7, заделанный в металлическую среду 2 аккумулирования тепловой энергии.

[54] Далее, поскольку фокус линзы отрегулирован на сквозном отверстии 84, выполненном в отражающем металлическом параболическом зеркале 83, которое установлено в центре термостойкой теплоизоляционной трубки 81, солнечный свет, сфокусированный выпуклой линзой 82, проходит через сквозное отверстие 84 отражающего металлического параболического зеркала 83 и далее постепенно рассеивается и нагревает солнечный нагреватель 7.

[55] По мере нагревания солнечного нагревателя 7 нагревается и металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии. Здесь, в зависимости от размера следящего концентратора 100 солнечной энергии, обеспечивается нагрев солнечного нагревателя 7 от температуры выше 200 градусов до температуры 1200-1300 градусов, благодаря чему нагревается металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии в отлитом виде.

[56] Металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии, которая нагревается до высоких температур 200-1300 градусов, образуется путем плавления железного лома и т.п. Металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии способна аккумулировать тепло в температурных пределах с максимальной температурой, соответствующей точке плавления железа (1538 градусов). Поэтому можно добиться высокой аккумулируемости тепла при меньшем объеме металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии.

[57] Также, что касается тепловой энергии, аккумулированной в металлической среде 2 аккумулирования тепловой энергии, то, поскольку металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии дважды опоясана 4-спойной основой 31 внутренней изолирующей стенки, и конструкция 4 наружной стенки изготовлена из бетона, можно свести к минимуму потери тепла металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии и добиться долговременного аккумулирования тепла. Соответственно, если металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии нагрелась до высокой температуры, ее нельзя будет охладить без дополнительного нагрева на протяжении по меньшей мере нескольких дней.

[58] При этом, в данном варианте осуществления настоящего изобретения теплообменник 6 спирально расположен внутри металлической среды 2 аккумулирования тепловой энергии. Поэтому холодная жидкость течет по подводящей трубке 61, постепенно нагревается по мере прохождения по спиральному теплообменнику 6 и выходит через сливную трубку 62. Время теплообмена поддерживается достаточно длительным, и поэтому жидкость может нагреться до высокой температуры.

[59] (сравнительный пример)

[60] количество энергии, аккумулированное 1 м³ воды = удельная теплоемкость (1) × масса (1 см³ × плотность 1) × 1000 × разность температур (90°C-40°C=50°C; когда вода нагревается до 90°C и не закипает: 40°C является температурой теплообмена)=50000 кал

[61] количество энергии, аккумулированное 1 м³ железа = удельная теплоемкость (0,108) × масса (I см³ × плотность 7,876) × 1000 × разность температур (1200°C-40°C=1160°C; когда железо нагревается до 1200°C)=977184 кал

[62] Как показано выше, можно добиться 20-кратного увеличения аккумулирования тепловой энергии по сравнению с водой в качестве аккумулирующей среды. Настоящее изобретение можно использовать для бытового парового котла. Если металлическая среда 2 аккумулирования тепловой энергии выполнена с возможностью иметь объем воды, используемой в качестве аккумулирующей среды, тогда настоящее изобретение можно использовать для нагрева зимой и, таким образом, нагрев может быть выполнен с помощью солнечной энергии, т.е. энергии природного источника.

[63] В то же время, что касается соляного расплава материалов, изменяющих свое фазовое состояние (РСМ материалов), и масляного теплоносителя, которые использовались в прошлом, их температура аккумулирования тепловой энергии ниже, чем в настоящем изобретении. Кроме того, поскольку соляной расплав, материалы, изменяющие свое фазовое состояние (РСМ материалов), и масляный теплоноситель изготавливались с образованием химических продуктов, они имеют более короткий срок службы из-за окисления на протяжении длительного использования. Однако, так как настоящее изобретение включает металлическую среду 2 аккумулирования тепловой энергии в форме литья, ее можно использовать постоянно, выполняя только противокоррозионную обработку поверхности и т.п.

[64] Хотя здесь был подробно описан конкретный вариант осуществления настоящего изобретения, различные усовершенствования и изменения этого варианта могут быть выполнены без отступления от духа и предмета настоящего изобретения. Поэтому предмет настоящего изобретения не должен ограничиваться изложенным выше вариантом и должен определяться приведенными ниже пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[65] Металлическое устройство для аккумулирования тепловой энергии, предлагаемое в рамках настоящего изобретения, может использоваться для бытового гелиотермического котла, промышленного гелиотермического котла, теплового аккумулятора для производства электроэнергии и т.д.

Настоящее изобретение относится к металлическому устройству для аккумулирования тепловой энергии, используемому для аккумулирования тепловой энергии от внешнего источника, и в частности целью настоящего изобретения является предложение металлического устройства для аккумулирования тепловой энергии, которое аккумулирует, при высокой температуре, высокотемпературную солнечную энергию, собранную с помощью концентратора солнечной энергии и других устройств, и обеспечивает постепенное выделение тепловой энергии, благодаря чему значительно увеличивается аккумуляция солнечной энергии, которая является энергией природного источника. В настоящем изобретении предусмотрена двойная изоляция металлической среды аккумулирования тепловой энергии, которая аккумулирует солнечную энергию при высокой температуре (от 100 до 1300 градусов), и такое расположение теплообменника, когда он находится вблизи металлической среды аккумулирования тепловой энергии, так чтобы рабочая жидкость могла нагреваться на протяжении длительного периода времени, при этом для обеспечения двойной изоляции металлической среды аккумулирования тепловой энергии камера ввода среды имеет двойную компоновку из изолирующей внутренней стенки, изолирующей наружной стенки и изолирующего пола, соответственно, на внутренней стороне, наружной стороне и со стороны пола металлической среды аккумулирования тепловой энергии; конструкция наружной стенки, изготовленная из бетона, содержит пол, центральный столб, основу наружной стенки и верхнее покрытие; зеркало для отражения инфракрасных лучей расположено под верхним покрытием; и емкость для аккумулирования тепловой энергии является вакуумированной, вследствие чего блокируются процесс конвекции воздуха и передача тепла воздухом, благодаря чему потери тепла сводятся к минимуму. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Металлическое устройство для аккумулирования тепловой энергии, содержащее:

металлическую среду (2) аккумулирования тепловой энергии, расположенную в форме кольца или четырехугольника;

камеру (3) ввода среды, образованную размещением изолирующей внутренней стенки (32), изолирующей наружной стенки (33) и изолирующего пола (34), причем каждый из указанных компонентов изготовлен из основы (31) внутренней изолирующей стенки для изоляции металлической среды (2) аккумулирования тепловой энергии с внутренней стороны, внешней стороны и со стороны пола, соответственно, металлической среды (2) аккумулирования тепловой энергии;

конструкцию (4) наружной стенки, которая изготовлена из бетона также для изоляции металлической среды (2) аккумулирования тепловой энергии и включает в себя пол (41), центральный столб (42), основу (43) наружной стенки и верхнее покрытие (44);

зеркало (5), отражающее инфракрасные лучи, которое расположено под верхним покрытием (44), образующим конструкцию (4) наружной стенки, и отражает инфракрасные лучи, излучаемые от металлической среды (2) аккумулирования тепловой энергии;

теплообменник (6), который спирально расположен внутри металлической среды (2) аккумулирования тепловой энергии и включает в себя подводящую трубку (61) и сливную трубку (62), которые находятся на внешней стороне конструкции (4) наружной стенки;

солнечный нагреватель (7), заделанный в металлическую среду (2) аккумулирования тепловой энергии; и

оптическое входное отверстие (8) большой плотности, которое установлено с прохождением через основу (43) наружной стенки и изолирующую наружную стенку (33) для обеспечения прохождения солнечной энергии к солнечному нагревателю (7).

2. Металлическое устройство для аккумулирования тепловой энергии по п. 1, в котором металлическая среда (2) аккумулирования тепловой энергии составлена из элементов блочного типа в отлитом состоянии.

3. Металлическое устройство для аккумулирования тепловой энергии по п. 1, в котором основа (31) внутренней изолирующей стенки содержит металлическое зеркало (31а), отражающее инфракрасные лучи, огнестойкий теплоизоляционный материал (31b) большой плотности, пористый огнестойкий теплоизоляционный материал (31с) и огнестойкий теплоизоляционный материал (31d),

причем металлическое зеркало (31а), отражающее инфракрасные лучи, расположено ближе к металлической среде (2) аккумулирования тепловой энергии.

4. Металлическое устройство для аккумулирования тепловой энергии по п. 1, в котором конструкция (4) наружной стенки использует огнестойкий цемент и изготовлена из бетона, содержащего влагонепроницаемую добавку.

5. Металлическое устройство для аккумулирования тепловой энергии по п. 1, в котором огнестойкий теплоизоляционный материал (9) дополнительно расположен между верхним покрытием (44) конструкции (4) наружной стенки и зеркалом (5), отражающим инфракрасные лучи, установленным под верхним покрытием (44),

причем огнестойкий теплоизоляционный материал (9) является легким и имеет вид аэрогеля.

6. Металлическое устройство для аккумулирования тепловой энергии по п. 1, в котором

оптическое входное отверстие (8) большой плотности содержит термостойкую теплоизоляционную трубку (81), выпуклую линзу (82) и отражающее металлическое параболическое зеркало (83), при этом

термостойкая теплоизоляционная трубка (81) установлена с прохождением сквозь конструкцию (4) наружной стенки и основу (31) внутренней изолирующей стенки для ее соединения с солнечным нагревателем (7),

выпуклая линза (82) соединена с передним концом термостойкой теплоизоляционной трубки (81), а

отражающее металлическое параболическое зеркало (83) установлено в фокусе выпуклой линзы (82) внутри термостойкой теплоизоляционной трубки (81) и включает сквозное отверстие (84), выполненное в центре зеркала.