Настоящее изобретение относится к способу поддержания температуры текучих сред в трубах даже при прерывании потока текучих сред, аккумулирующему тепло изоляционному многослойному материалу, изготавливаемому и покрывающему трубу в соответствии со способом, пассивной системе поддержания тепла для трубопроводов для горячей воды и/или системе поддержания холода для трубопроводов для холодной воды в жилых и офисных зданиях и в технологических установках, а также к применению аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала и трубы, заключенной в оболочку.
Как правило, в жилых и офисных зданиях имеются трубопроводы для горячей и холодной воды. Если в трубопроводах для холодной воды температура холодной воды, как правило, не регулируется, горячую воду нужно нагревать так, чтобы она оставалась горячей даже после перемещения в трубопровод для горячей воды после открытия крана в помещении. Так как в многоэтажных зданиях горячая вода зачастую нагревается централизованно, например, в подвале, и оттуда распределяется по всему дому, трубопроводы для горячей воды должны быть хорошо изолированы для уменьшения теплопотерь во время перемещения.
Как правило, в зданиях горячей водой пользуются не более нескольких минут за один забор воды. После этого вода в трубопроводе для горячей воды остывает, несмотря на теплоизоляцию. Поэтому после поворота крана для горячей воды зачастую проходит некоторое время до того момента, пока вытекающая вода становится горячей. Чтобы предотвратить это, в отдельных случаях нормативы предписывают необходимость поддержания трубопроводов для горячей воды в горячем состоянии, например, с использованием системы циркуляции или сопровождающего обогрева труб.
В системе циркуляции посредством циркуляционного насоса непрерывно перекачивается постоянно подогреваемая горячая вода по трубопроводу, параллельному трубопроводу для горячей воды, например, по трубопроводу с двойной оболочкой или по сливному трубопроводу, для того, чтобы поддерживать на требуемом уровне температуру горячей воды трубопровода для горячей воды даже при прерывании на некоторое время потока среды.
В системе сопровождающего обогрева труб вокруг трубы наматывается или вдоль трубы прокладывается электрический резистор, например, в виде кабеля или нагревательной ленты. За счет подачи электрического напряжения кабель или лента нагревается и, таким образом, электрически обогревает трубу. При этом также можно использовать датчики для контроля температуры.
Система циркуляции, в частности трубопровод с двойной оболочкой или сливной трубопровод, и электрическая система сопровождающего обогрева труб представляют собой так называемые активные системы поддержания тепла. Их технически сложно изготовить и они являются очень энергоемкими при использовании и, таким образом, дорогостоящими, даже без использования горячей воды. Они также обладают недостатком в том, что при повреждениях компоновки трубопровода (например, обрыве кабеля из-за теплового расширения линии труб, старения кабельной изоляции и т.д.) может произойти разрушение конструкции, и работа вдоль всего трубопровода приостановится. Кроме того, есть риск того, что при поломке электрической системы сопровождающего обогрева труб электрическое напряжение может привести к возгоранию от тлеющих материалов и/или, например, из-за металлической линии труб, даже подвергнуть опасности людей в отдаленных местах или иным образом вызвать разрушение. Эти системы и, в частности, электрическая системы сопровождающего обогрева труб потребляют очень много электрической энергии, которая также гораздо более ценна, чем тепловая энергия. Поэтому их использования следует по возможности избегать, особенно по причинам защиты окружающей среды.
По причинам гигиены трубопроводы для холодной воды следует поддерживать при температуре ниже 25°С, поскольку нагревание выше 25°С приводит к размножению патогенных для человека микроорганизмов, в частности, легионелл. Однако на сегодняшний день в жилых и офисных зданиях трубопроводы для холодной воды обычно не охлаждаются, так как отсутствуют простые и подходящие решения, из-за чего приходится рассчитывать только на низкие температуры водопроводной воды на входе трубопровода в здание.
Следовательно, целью настоящего изобретения является предоставление пассивной системы поддержания тепла для трубопроводов для горячей воды и пассивной системы поддержания холода для трубопроводов для холодной воды в жилых и офисных зданиях. Пассивная система поддержания тепла должна позволять температуре воды в трубопроводах для горячей воды без подачи внешней энергии оставаться высокой даже через несколько часов после забора воды. И пассивная система поддержания холода должна обеспечивать поддержание на низком уровне температуры холодной воды, даже при высоких внешних температурах и в течение нескольких часов после забора воды, т.е. не допускать превышения 25°С. Это необходимо для предотвращения размножения легионелл в трубопроводах для горячей/холодной воды. Кроме того, пассивная система поддержания тепла/холода также должна быть пригодной для легкого разрезания на строительной площадке и легкого крепления к трубе для горячей или холодной воды на месте. Кроме того, должна быть обеспечена возможность легкого оснащения системы поддержания тепла теплоизоляцией.
На удивление эту задачу удалось решить благодаря способу поддержания температуры текучих сред в трубах даже при прерывании потока текучих сред, при этом трубы пригодны для инженерного и бытового оборудования, высотного здания, а также для химических и технологических установок, который характеризуется тем, что:
а) на первом этапе создают накапливающий тепло слой (1), содержащий по меньшей мере один аккумулирующий скрытое тепло материал (2) и по меньшей мере один матричный материал (3), при этом, если аккумулирующий скрытое тепло материал (2) в матричном материале (3) представлен в микрокапсулированной форме, матричный материал (3) не является теплоизоляционным материалом (5),
b) на втором этапе накапливающий тепло слой (1) либо
b1) располагают вокруг трубы (4), после чего покрытую накапливающим тепло слоем (1) трубу (4) заключают в оболочку из теплоизоляционного материала (5) и, таким образом, получают трубу (41), заключенную в оболочку, либо
b2) накапливающий тепло слой (1) приводят в контакт с теплоизоляционным материалом (5), в результате чего получают аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51), после чего трубу (4) заключают в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) таким образом, чтобы накапливающий тепло слой (1) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) находился между трубой (4) и теплоизоляционным материалом (5) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51).
Заявляется также аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51), получаемый в соответствии со способом согласно настоящему изобретению и пригодный для инженерного и бытового оборудования, а также для технологических установок.
Кроме того, также заявляется труба (41), заключенная в оболочку, получаемая в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, или труба (4), заключенная в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) согласно настоящему изобретению и пригодная для инженерного и бытового оборудования, а также для технологических установок.
Кроме того, также заявляется пассивная система поддержания тепла для трубопроводов для горячей воды и/или система поддержания холода для трубопроводов для холодной воды в жилых и офисных зданиях, а также для химических и технологических установок, содержащая по меньшей мере одну трубу (41), заключенную в оболочку, согласно настоящему изобретению и/или трубу (4), заключенную в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) согласно настоящему изобретению.
Также заявляется применение аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) согласно настоящему изобретению и/или аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51), полученного в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, для поддержания температуры текучих сред в трубах даже при прерывании потока текучих сред, в частности в инженерном и бытовом оборудовании, в высотном здании, например, в жилых и офисных зданиях, а также в химических и технологических установках.
Также заявляется применение трубы (4), заключенной в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) согласно настоящему изобретению и/или трубы (41), заключенной в оболочку, согласно настоящему изобретению для поддержания тепла текучих сред, в частности, в качестве трубопровода для горячей воды в зданиях, трубопроводов для водяного пара, трубопроводов для перемещения химикатов, битумов, силиконов, термоклеев и/или продуктов питания, например, шоколада, и/или для поддержания холода текучих сред, в частности текучих сред под давлением, газов и/или жидкостей, в частности охлаждающих жидкостей, химикатов, растворителей при высоком давлении пара и/или продуктов питания, например, молочных продуктов и напитков.
Способ согласно настоящему изобретению, аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) согласно настоящему изобретению, труба (41), заключенная в оболочку, согласно настоящему изобретению, пассивная система поддержания тепла для трубопроводов для горячей воды и/или система поддержания холода для трубопроводов для холодной воды, далее сокращенно система поддержания тепла/холода для трубопроводов для горячей/холодной воды, в жилых и офисных зданиях, а также в технологических установках и применения согласно настоящему изобретению обладают на удивление большим количеством преимуществ. Таким образом, легко можно получить надежно работающую пассивную систему поддержания температуры для повышенных или пониженных температур, по сравнению с окружающей средой, т.е. систему поддержания тепла или, соответственно, систему поддержания холода, которые можно использовать не только в отношении трубопроводов для горячей и/или холодной воды в жилых и офисных зданиях, но и, в зависимости от выбранной температуры фазового перехода аккумулирующего скрытое тепло материала (2), в отношении более высоких температур текучей среды, таких как, например, 125°С, в случае трубопроводов для водяного пара. Если текучая среда больше не подается, при этом температура среды падает несмотря на теплоизоляцию, аккумулирующий скрытое тепло материал (2) за счет перехода из жидкой в твердую фазу обеспечивает энтальпию плавления в отношении окружающей среды и среды, пребывающей в трубе (4). Благодаря этому, при оптимальной теплопроводности стенки трубы температура среды в трубе при температуре плавления поддерживается и падает только тогда, когда по существу весь аккумулирующий скрытое тепло материал (2) замерзнет, т.е. когда завершится переход из жидкой в твердую фазу. Таким образом, в пассивном режиме, т.е. без подачи или отвода дополнительной энергии, температуру текучей среды можно поддерживать даже при прерывании потока текучей среды в течение длительного времени, например, более часа, по существу при температуре фазового перехода аккумулирующего скрытое тепло материала (2). Следовательно, при наличии системы поддержания тепла/холода согласно настоящему изобретению для трубопроводов для горячей/холодной воды, в частности в жилых и офисных зданиях, а также в технологических установках, от энергоемких систем циркуляции и систем сопровождающего обогрева труб на удивление можно отказаться. Кроме того, возможно легкое доукомплектовывание в любой момент существующих трубопроводов для горячей/холодной воды пассивной системой поддержания тепла/холода согласно настоящему изобретению, в частности если трубопроводы для горячей/холодной воды расположены, например проходят, в полости для трубопроводов. Пассивная система поддержания холода для холодной воды также позволяет без проблем поддерживать холодную воду в трубопроводах для холодной воды, что до этого времени с точки зрения энергии, как правило, не практиковалось. При более низкой температуре возможные болезнетворные микробы в трубопроводах для холодной воды размножаются гораздо медленнее. Следовательно, вода, извлекаемая из таких трубопроводов, содержит меньшее количество микробов, что представляет собой положительный аспект с точки зрения здоровья.
На удивление могут быть применены способ согласно настоящему изобретению, аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) согласно настоящему изобретению, труба (41), заключенная в оболочку, согласно настоящему изобретению, пассивная система поддержания тепла/холода для трубопроводов для горячей/холодной воды и применения согласно настоящему изобретению при соответствующем выборе аккумулирующего скрытое тепло материала (2) как для поддержания температуры нагретых или подогретых текучих сред, например в трубопроводе для водяного пара или трубопроводах для горячей воды в зданиях, так и холодных текучих сред, например в холодильных установках. Кроме того, аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) согласно настоящему изобретению, трубу (41), заключенную в оболочку, согласно настоящему изобретению и, следовательно, пассивную систему поддержания тепла/холода для трубопроводов для горячей/холодной воды на удивление можно легко разрезать как на заводе, так и на строительной площадке посредством обычно имеющихся на месте инструментов.
Вместе с этим, на основе настоящего изобретения на удивление просто и экономично можно поддерживать температуры текучих сред в трубах в очень широком диапазоне температур также в течение нескольких часов или даже дней без подачи или отвода энергии, т.е. в пассивном режиме и, следовательно, даже без рециркуляции, без двойной оболочки и без сопровождающего электрообогрева или электрических элементов Пельтье, по существу при температуре фазового перехода используемого аккумулирующего скрытое тепло материала (2), даже если текучая среда больше не течет или течет непостоянно.
Способ согласно настоящему изобретению, аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) согласно настоящему изобретению и труба (41), заключенная в оболочку, согласно настоящему изобретению могут использоваться, таким образом, в соответствии с применениями согласно настоящему изобретению на удивление очень разнообразно, как например в трубопроводах для горячей воды в зданиях, в отопительных и холодильных установках. Также посредством них обеспечивается простая, эффективная с точки зрения потребления энергии термозащита, например в случае повреждений на химическом заводе и/или в насосах текучих сред с критическими температурами. Кроме того, аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) и трубу (41), заключенную в оболочку, согласно настоящему изобретению можно легко разрезать, обычно на месте, на участки нужной длины так, чтобы оттуда не выступал аккумулирующий скрытое тепло материал (2), и при температурах, которые превышают температуру плавления аккумулирующего скрытое тепло материала (2).
Удивительно не только то, что легко осуществить способ согласно настоящему изобретению, но и удивительно то, что аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) согласно настоящему изобретению также легко может применяться на строительной площадке. Таким образом, для установки системы поддержания тепла больше не требуется дополнительная операция, как требовалось ранее, но труба (4) вместо теплоизоляции может быть заключена в оболочку, как и ранее, из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51).
Накапливающий тепло слой (1), а также аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) также могут в случае необходимости быть легко разрезаны так, чтобы аккумулирующий скрытое тепло материал (2) не выступал из накапливающего тепло слоя (1), либо отдельно, либо в комбинации с теплоизоляционным материалом (5), и, следовательно, как аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) - из накапливающего тепло слоя (1). Другими словами, накапливающий тепло слой (1) и аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) не повреждаются или повреждаются лишь незначительно, даже в случае своего разрезания.
На удивление пассивная система поддержания тепла согласно настоящему изобретению для трубопроводов для горячей воды и/или пассивная система поддержания холода согласно настоящему изобретению для трубопроводов для холодной воды в жилых и офисных зданиях, а также в случае химических и технологических установок, обеспечивают поддержание температуры горячей или холодной воды в течение многих часов или даже дней без необходимости в активной подаче энергии. Это позволяет существенно уменьшить расход энергии в жилых и офисных зданиях, а также в химических и технологических установках. Кроме того, благодаря простому принципу действия и отсутствию необходимости в обслуживании пассивной системы поддержания тепла/холода для трубопроводов для горячей/холодной воды обеспечивается также возможность установки в домах и зданиях, в которых до настоящего времени не было установлено ни одной системы поддержания тепла/холода. Это значительно снижает потребление воды.
В источниках часто описываются трубопроводы, в частности глубинные трубопроводы для добычи неочищенной нефти, которые, в частности, окружены материалом с фазовым переходом. При этом материал с фазовым переходом служит для увеличения времени охлаждения и для предотвращения отверждения среды, протекающей в трубопроводе, в частности неочищенной нефти.
Таким образом, в документе US 6,000,438 описывается глубинный трубопровод с пассивной изоляцией с улучшенными изменяющимися характеристиками теплопотерь. Трубопровод снабжен теплоизоляцией, в которую включен материал с фазовым переходом в дисперсной или микрокапсулированной форме. В случае прерывания подачи полученной и добытой углеводородной жидкости время охлаждения должно быть значительно увеличено. Недостатком теплоизоляции, содержащей дисперсный или микрокапсулированный материал с фазовым переходом, является пониженная функция теплоизоляции. Кроме того, в случае продолжительного времени охлаждения используется только та часть материала с фазовым переходом, которая находится в области добываемого углеводорода, т.е. возле трубопровода. Однако большая часть материала с фазовым переходом, содержащегося в теплоизоляции, имеет температуру, которая ниже температуры фазового перехода материала с фазовым переходом, и, следовательно, не может продлить время охлаждения. С другой стороны, из-за повышенной теплопроводности, которая обусловлена наличием теплопроводного материала с фазовым переходом, теплоизоляция снижается (фиг. 1 и 2).
В документе WO-A-2011/161472 описана пассивная система управления теплом для подводных трубопроводов, предназначенных для перемещения жидкостей, таких как неочищенная нефть, из подводной бурильной головки, например. При этом в случае добычи неочищенная нефть имеет температуру от приблизительно 50°С до 90°С, в то время как температура морской воды в этой области составляет приблизительно 0°С. Однако, если температура неочищенной нефти падает ниже приблизительно 25°С, она может затвердеть и засорить трубопровод. Следовательно, пассивная система управления теплом содержит материал с фазовым переходом, точка плавления которого выбрана таким образом, что когда перемещение неочищенной нефти прерывается, тепло передается от слоя со сменой фаз к охлаждающей неочищенной нефти, в результате чего неочищенная нефть находится в жидком состоянии в течение более длительного времени.
Документ WO-A-2012/175994 относится к устройству и способу поддержания температуры, в частности неочищенной нефти, в подводном трубопроводе. В этом случае материал с высоким скрытым теплом при изменении фазы используется для доставки скрытого тепла к текучей среде, когда температура текучей среды уменьшается в направлении порогового значения. Материал может быть покрыт изоляционной лентой.
Матрица, содержащая матричный материал и материал с фазовым переходом, а также теплоизоляционный материал, не упоминается.
В документе WO-A-02/062918 описан способ получения квазинесжимаемого материала с фазовым переходом, обладающего свойствами сдвигового разжижения и низкой теплопроводностью. Для этого материал с фазовым переходом, состоящий из смеси выбранных химических соединений в жидкой фазе, смешивают с объемным полимером в качестве текстурирующего средства. Текстурирующее средство придает материалу с фазовым переходом гелеобразную консистенцию без напряжения сдвига, но под действием напряжения сдвига он снова разжижается. Гелеобразный материал с фазовым переходом используется для теплоизоляции трубопроводов, таких как трубопроводы для транспортировки углеводородов, в частности глубинные трубопроводы для неочищенной нефти. Заключение в оболочку таких покрытых гелеобразным материалом с фазовым переходом трубопроводов из теплоизоляционного материала не упоминается.
В документе ЕР-А-2 712 893 описан способ изготовления трубопроводов, в частности морских трубопроводов, с теплоаккумулирующими свойствами. В этом случае органический полиизоцианат смешивают по меньшей мере с одним полимерным соединением, имеющим по меньшей мере два реагирующих с изоцианатом атома водорода, катализатор, воск и необязательно дополнительные добавки для образования реакционной смеси, наносят на трубу и подвергают взаимодействию с образованием полиуретанового слоя. Теплоизоляционные материалы, в частности теплоизоляционные материалы, которые окружают трубопровод с прореагировавшей реакционной смесью, не упоминаются.
В документе WO-A-02/16733 описывается устройство для контроля температуры, предотвращающее образование гидратов алкана при подводной добыче нефти и газа, в частности возле подводной фонтанной елки (на английском «Subsea Christmas Tree»). Устройство содержит корпус и материал с фазовым переходом, который расположен в корпусе. Материал с фазовым переходом имеет температуру фазового перехода, которая выше чем температура, при которой образуются гидраты алкана. В этом случае материал с фазовым переходом используется как таковой без его встраивания или инкапсулирования в матрицу. Кроме того, теплоизоляционные материалы не упоминаются.
Эти устройства и способы для трубопроводов для неочищенной нефти, в частности для глубинной добычи неочищенной нефти, не подходят для жилых и офисных зданий, а также для воздушных трубопроводов. Глубинные трубопроводы и оборудование, используемое для этой цели, должны, в частности, иметь возможность выдерживать высокое давление воды и должны быть очень устойчивыми к внешнему механическому повреждению. Кроме того, трубопроводы для неочищенной нефти имеют сложную конструкцию и намного большие размеры, чем водопроводные трубопроводы в жилых и офисных зданиях. Кроме того, теплоизоляционные материалы, используемые согласно настоящему изобретению, не подходят для применений на глубине, поскольку они будут разрушены из-за сил, действующих на теплоизоляционные материалы, или будут по меньшей мере сильно сжаты, что приведет к разрушению теплоизоляционных свойств.
Способ
Способ согласно настоящему изобретению служит для поддержания, т.е. стабилизации, температуры текучих сред в трубах даже при прерывании потока текучих сред, протекающих через трубы, при этом трубы пригодны для инженерного и бытового оборудования, высотного здания и, следовательно, для жилых и офисных зданий, а также для химических и технологических установок, и, таким образом, предпочтительно являются частью инженерного и бытового оборудования, высотного здания, а также химических и технологических установок. Таким образом, способ относится к наземным трубопроводам, в частности жилых и офисных зданий, а также химических и технологических установок.
Способ согласно настоящему изобретению, аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) и труба (41), заключенная в оболочку, не пригодны для устройств и трубопроводов нефтегазовой промышленности и, следовательно, не пригодны для добычи неочищенной нефти, в частности для глубинной добычи неочищенной нефти.
Термин «текучие среды», также встречающийся как «текучая среда» или просто «среда», включает согласно настоящему изобретению любую среду, которая является текучей в момент перемещения и, таким образом, может перемещаться при температуре, преобладающей в трубе. Неограничительные примеры таких текучих сред включают, в частности, газы, жидкости, смеси, глиняные растворы, дисперсные материалы, эмульсии и/или смеси. Однако в рамках настоящего изобретения неочищенная нефть в качестве текучей среды не является предпочтительной.
На первом этапе а) способа согласно настоящему изобретению создают накапливающий тепло слой (1), при этом накапливающий тепло слой (1) содержит по меньшей мере один аккумулирующий скрытое тепло материал (2) и по меньшей мере один матричный материал (3), при этом, если аккумулирующий скрытое тепло материал (2) представлен в микрокапсулированной форме, матричный материал (3) не является теплоизоляционным материалом (5).
В предпочтительном варианте осуществления b1) второго этапа b) способа согласно настоящему изобретению накапливающий тепло слой (1) располагают вокруг трубы (4), например, в виде ленты, и необязательно закрепляют. При этом накапливающий тепло слой (1) может полностью или только частично покрывать трубу (4). Закрепление накапливающего тепло слоя (1) можно осуществлять вокруг трубы (4) по спирали, и/или, например, его размещают в виде вытянутого прямоугольника вокруг трубы (4) (фиг. 4). Ширина прямоугольника может, например, быть выбрана таким образом, чтобы она соответствовала окружности трубы (4) и, таким образом, при расположении вокруг трубы (4) полностью ее окружала. Также возможно, чтобы ширина прямоугольника была выбрана меньшей, чем окружность трубы, таким образом часть трубы не заключена в оболочку из накапливающего тепло слоя (1), и/или, таким образом, два или более прямоугольников накапливающего тепло слоя (1) расположены например, параллельно друг к другу на наружной поверхности трубы. Кроме того, также возможно, чтобы два или более накапливающих тепло слоев (1) с одинаковым или разным составом могли располагаться друг над другом. Затем трубу (4), покрытую накапливающим тепло слоем (1), заключают в оболочку из теплоизоляционного материала (5), в частности из теплоизоляционного материала (5) с подходящим профилем, оптимально обхватывающим трубу (4) накапливающим тепло слоем (1), т.е. вырезом, в результате этого получают трубу (41), заключенную в оболочку.
В другом предпочтительном варианте осуществления b2) второго этапа b) способа согласно настоящему изобретению накапливающий тепло слой (1) сначала приводят в контакт с теплоизоляционным материалом (5), в результате чего получают аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51), посредством которого затем заключают в оболочку трубу (4) таким образом, чтобы накапливающий тепло слой (1) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) находился между трубой (4) и теплоизоляционным материалом (5) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51). Накапливающий тепло слой (1) может содержать весь или только часть внутреннего слоя теплоизоляционного материала (5) (фиг. 3). Также возможно снабдить только часть, например, только половину, трубчатого кожуха, состоящего из нескольких частей, накапливающим тепло слоем (1). При этом теплоизоляционный материал (5) предусмотрен предпочтительно с профилем, т.е. выемкой, при этом накапливающий тепло слой (1) расположен в выемке. Профиль теплоизоляционного материала (5), как правило, выбирают таким образом, чтобы он оптимально обхватывал трубу (4) и накапливающий тепло слой (1).
Аккумулирующий скрытое тепло материал (2) накапливающего тепло слоя (1) выбирают преимущественно таким образом, что точка плавления, т.е. температура фазового перехода или изменения фаз из твердой в жидкую, аккумулирующего скрытое тепло материала (2) немного отличается, т.е. как правило, на 1-5°С от температуры текучей среды, находящейся и перемещаемой в трубе. Если температура среды, как правило, в случае поддерживающихся теплыми текучих сред, выше температуры окружающей среды, точка плавления преимущественно ниже, чем температура перемещаемой среды. И если температура среды, как правило, в случае охлажденных текучих сред, ниже, чем температура окружающей среды, точка плавления аккумулирующего скрытое тепло материала (2) преимущественно выше температуры перемещаемой среды.
В трубопроводах для горячей воды в больших зданиях установленная температура воды составляет, например, 55°С. Если поток горячей воды прерывается, горячая вода остывает только с использованием теплоизоляции и без системы поддержания тепла. Если теперь используется только аккумулирующий скрытое тепло материал (2) с точкой плавления от 50 до 54°С, например, дифениламин с точкой плавления при 52,9°С или парафин с 24 атомами углерода при 50,6°С, вся часть аккумулирующего скрытое тепло материала (2), существующего в накапливающем тепло слое (1), имеет температуру, которая превышает его точку плавления. В соответствии с этим аккумулирующий скрытое тепло материал (2) находится в расплавленном, т.е. жидком, агрегатном состоянии. Если поток горячей воды прерывается, горячая вода немного остывает. Однако, как только температура горячей воды попадает в диапазон температуры плавления аккумулирующего скрытое тепло материала (2), часть аккумулирующего скрытое тепло материала (2) затвердевает, что приводит к энтальпии плавления. Она в свою очередь доставляется в окружающую среду и в горячую воду. Это предотвращает дополнительное охлаждение и стабилизирует температуру горячей воды в диапазоне температуры плавления аккумулирующего скрытое тепло материала (2). Этот процесс продолжается до тех пор, пока весь аккумулирующий скрытое тепло материал (2) не затвердеет. Следовательно, посредством выбора толщины накапливающего тепло слоя (1), типа и количества аккумулирующего скрытое тепло материала (2) в накапливающем тепло слое (1) и типа и плотности теплоизоляционного материала (5) также может быть определен промежуток времени, в течение которого температура горячей воды должна поддерживаться на требуемом уровне. При следующем отводе горячей воды проточная горячая вода нагревает затвердевший аккумулирующий скрытое тепло материал (2), в результате чего он снова плавится и, таким образом, активируется для следующего цикла.
В холодильной установке, в которой охлажденная текучая среда протекает через трубу (4), температура окружающей среды выше, чем температура текучей среды. Если последняя имеет температуру, например, -23°С, может, например, быть использован аккумулирующий скрытое тепло материал (2) с точкой плавления от -16°С до -21°С. Неограничительными примерами являются этиленгликоль, имеющий температуру плавления при -16°С, или водный раствор хлорида кальция, СаС2 при -21,3°С. Таким образом, при данной конфигурации весь аккумулирующий скрытое тепло материал (2) представлен в отвержденной форме. Если теперь поток текучей среды холодильной установки прекращается, охлаждаемая среда нагревается до температуры плавления аккумулирующего скрытое тепло материала (2). Если теперь тепло продолжает проникать снаружи через теплоизоляцию в направлении трубы (4), сначала расплавляется аккумулирующий скрытое тепло материал (2). Во время этого процесса охлаждаемая среда продолжает оставаться постоянно охлажденной до тех пор, пока весь аккумулирующий скрытое тепло материал (2) не расплавится. Таким образом, при подходящем выборе толщины накапливающего тепло слоя (1), типа и количества аккумулирующего скрытое тепло материала (2) в накапливающем тепло слое (1) и типа и плотности теплоизоляционного материала (5) может быть определен промежуток времени, в течение которого температура охлаждаемой текучей среды должна поддерживаться на требуемом уровне. По окончании прерывания протекающая холодная текучая среда охлаждает расплавленный аккумулирующий скрытое тепло материал (2), в результате чего он снова затвердевает и, таким образом, активируется для следующего прерывания.
При перемещении текучих сред в кипящем состоянии и при температурах ниже температуры окружающей среды прерывание перемещения текучей среды приводит к испарению жидкости и, таким образом, к быстрому повышению давления и к критическим условиям безопасности. Благодаря способу согласно настоящему изобретению, трубе (41), заключенной в оболочку, согласно настоящему изобретению, аккумулирующему тепло изоляционному многослойному материалу (51) согласно настоящему изобретению и пассивной системе поддержания тепла/холода для трубопроводов для горячей/холодной воды, этот эффект предотвращается в течение более длительного времени, в течение которого неисправность обычно можно исправить. Благодаря им в большинстве случаев можно предотвратить срабатывание предохранительных клапанов или разрывных пластин. В частности, это важно для современных холодильников с природными хладагентами, такими как пентан, бутан, пропан, аммиак и/или и/или СО2, поскольку текучие среды используются при температурах, близких к их температуре кипения.
Кроме того, низкотемпературные тепловые сети все чаще эксплуатируются с СО2, с помощью настоящего изобретения в них могут быть установлены гораздо более мощные и энергоэффективные теплоизоляции линий труб между источником тепла и поглотителем.
Специалист в данной области может определить на основе известных общедоступных данных и необязательно, исходя из своих технических знаний, пригодные аккумулирующие скрытое тепло материалы (2), их весовую часть в накапливающем тепло слое (1), необходимую толщину накапливающего тепло слоя (1), а также тип и плотность оптимального теплоизоляционного материала (5).
Накапливающий тепло слой (1)
Накапливающий тепло слой (1) предпочтительно представлен в виде плоского слоя, как правило, с однородной толщиной. При температурах выше точки плавления аккумулирующего скрытое тепло материала (2) накапливающий тепло слой (1), как правило, является гибким и, таким образом, сгибаемым и способным принимать форму.
Толщина накапливающего тепло слоя (1) может быть по существу выбрана факультативно и приспособлена к конкретным требованиям. Во многих случаях, однако, толщина накапливающего тепло слоя (1) достигает на самом деле от 0,1 до 20 см, предпочтительно от приблизительно 0,15 до 10 см, в частности от приблизительно 0,2 до 5 см, при этом измерения осуществляют штангенциркулем в соответствии с DIN 862, в частности штангенциркулем в соответствии с DIN 862 с вспомогательной шкалой А1.
Накапливающий тепло слой (1) способа согласно настоящему изобретению и аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере один аккумулирующий скрытое тепло материал (2) и по меньшей мере один матричный материал (3), при этом, если аккумулирующий скрытое тепло материал (2) представлен в микрокапсулированной форме, матричный материал (3) не является теплоизоляционным материалом (5).
Аккумулирующий скрытое тепло материал (2) включают в матричный материал (3). Таким образом, обеспечивается возможность поддерживания матричным материалом (3) аккумулирующего скрытое тепло материала (2) даже в жидком состоянии на месте и, таким образом, без утечки. Это также предотвращает достижение аккумулирующим скрытое тепло материалом (2) в виде жидкости поверхности накапливающего тепло слоя (1), т.е. вытекание, также называемое выделением конденсата, накапливающего тепло слоя (1) значительно уменьшается или даже полностью исключается.
В предпочтительном варианте осуществления количество аккумулирующего скрытое тепло материала (2) в накапливающем тепло слое (1) выбирают таким образом, чтобы при переходе из твердой фазы в жидкую теплоемкость (включая энтальпию фазового перехода) накапливающего тепло слоя (1) в диапазоне температур 10 K составляла по меньшей мере 50 кДж, предпочтительно по меньшей мере 80 кДж, в частности по меньшей мере 120 кДж на кг накапливающего тепло слоя (1), при этом измерения осуществляют посредством DSC согласно EN ISO 11357-1 и -4. Специалист в данной области техники знает, как определить это количество без изобретательской деятельности. Количество аккумулирующего скрытое тепло материала (2), в частности, зависит от желаемой температуры плавления накапливающего тепло слоя (1), выбранного аккумулирующего скрытое тепло материала (2) и теплоемкости текучей среды. Используемый матричный материал (3) обычно несильно влияет на теплоемкость накапливающего тепло слоя (1).
В другом предпочтительном варианте осуществления накапливающий тепло слой (1) по существу состоит из 30-95 вес.%, предпочтительно 40-90 вес.%, в частности 50-85 вес.% аккумулирующего скрытое тепло материала (2), 5-70 вес.%, предпочтительно 10-60 вес.%, в частности 15-50 вес.% матричного материала (3) и 0-20 вес.%, предпочтительно 0-15 вес.%, в частности 0-10 вес.% дополнительных компонентов.
Предпочтительный дополнительный компонент накапливающего тепло слоя (1) содержит по меньшей мере одну добавку для образования центров кристаллизации в предпочтительном количестве от 0,1 до 10 вес.%, предпочтительно от 0,2 до 6 вес.%, в частности от 0,3 до 5 вес.%, в перерасчете на общее количество используемого аккумулирующего скрытое тепло материала (2). Пригодные добавки для образования центров кристаллизации известны специалисту в данной области техники. Неограничительные примеры включают диоксид кремния, кремниевую кислоту, наночастицы, частицы оксида металла железа, меди и/или алюминия и/или углеродные нанотрубки.
Слой (11)
В другом предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере одна сторона накапливающего тепло слоя (1) полностью или только в части поверхности покрыта слоем (11), при этом слой (11) предпочтительно содержит слой бумаги, пластиковую пленку, в частности пленку из полиэтилена (РЕ), полипропилена (РР), полистирола (PS), полиэтилентерефталата (PET) и/или многослойную пластиковую пленку, металлическую пленку, в частности пленку из алюминия, меди, олова, цинка и/или стали, металлопластиковый слой и/или слоистый пластик. При этом слой (11) также может быть армирован волокнами, в частности стекловолокнами, углеродными волокнами и/или синтетическими волокнами.
Если сторона, обращенная к текучей среде, накапливающего тепло слоя (1) содержит слой (11), этот слой предпочтительно является теплопроводным слоем (11). Если сторона, обращенная в сторону от текучей среды, накапливающего тепло слоя (1) содержит слой (11), этот слой предпочтительно является нетеплопроводным слоем (11). Под теплопроводным слоем (11) понимается, что слой (11) имеет теплопроводность больше 10 Вт/(м⋅K). Предпочтительно неограничительными примерами пригодных теплопроводных слоев (11) являются металлические пленки, например, алюминиевая пленка, медная пленка, пленка из олова, цинка и/или стали. Предпочтительными неограничительными примерами пригодных нетеплопроводных слоев (11) являются пластиковые пленки, например пленки РЕ, пленки РР и/или пленки PET.
Преимущественно слой (11) имеет толщину от 0,001 мм до 2 см, предпочтительно от 0,002 мм до 1 см, в частности от 0,003 мм до 0,5 см, при этом измерения осуществляют штангенциркулем в соответствии с DIN 862, в частности штангенциркулем в соответствии с DIN 862 с вспомогательной шкалой А1. Если измерение толщины слоя с помощью штангенциркуля невозможно из-за недостаточной толщины слоя, т.е. если стандартное отклонение среднего значения 5 измерений больше 30% среднего значения, толщину слоя определяют с помощью ультразвукового толщиномера.
Композиты (13, 14, 15, 16)
В особенно предпочтительном варианте осуществления накапливающий тепло слой (1) по существу представляет собой композит, в частности композит (13, 14, 15, 16), т.е., в частности, по меньшей мере 80 вес.% в перерасчете на накапливающий тепло слой (1).
В предпочтительном варианте осуществления i) накапливающий тепло слой (1) по существу представляет собой композит (13), при этом композит (13) получают нагреванием, смешиванием и охлаждением по меньшей мере одного аккумулирующего скрытое тепло материала (2), по меньшей мере одного матричного материала (3) и необязательно по меньшей мере одной добавки для образования центров кристаллизации. Такие композиты (13) известны специалисту в данной области техники и описаны в литературе, например, в документе WO-A-2009/118344. Их можно создать посредством экструдирования, а затем необязательно гранулировать и дополнительно обработать, например, для получения плоского накапливающего тепло слоя (1) или волокон. Волокна могут применяться, например, для создания нетканых материалов и/или тканей, и в этой форме как композит (13) могут использоваться в накапливающем тепло слое (1).
В предпочтительном варианте осуществления ii) накапливающий тепло слой (1) по существу представляет собой композит (14), при этом композит (14) содержит аккумулирующий скрытое тепло материал (2), который сорбируется на матричном материале (3), т.е. адсорбируется и/или абсорбируется. При этом матричный материал (3) представляет собой предпочтительно нетканый материал, ткань и/или плоский пористый материал, при этом нетканый материал и/или ткань необязательно может содержать волокна, изготовленные из композита (13). Также нетканый материал и/или ткань могут содержать полые волокна, в которых располагается аккумулирующий скрытое тепло материал (2), т.е. например, заполняется, адсорбируется и/или абсорбируется. Пригодные нетканые материалы, ткани и плоские пористые материалы известны специалисту в данной области техники. Неограничительным примером плоского пористого материала является тонкий пористый металлический слой, например спеченный металл.
В предпочтительном варианте осуществления iii) накапливающий тепло слой (1) по существу представляет собой композит (15), при этом композит (15) содержит порошок и/или гранулированный материал (151), которые соединены с по меньшей мере одним матричным материалом (3), в частности адгезивом, и необязательно также с по меньшей мере одним слоем (11). Порошок и/или гранулированный материал (151) представлен предпочтительно в виде микрокапсулированного аккумулирующего скрытое тепло материала (2), и/или аккумулирующий скрытое тепло материал (2) сорбируется на пористом порошкообразном и/или гранулированном материале-носителе, т.е. адсорбируется и/или абсорбируется. В рамках настоящего изобретения материал-носитель, а также капсулированный материал рассматриваются в качестве матричного материала (3).
Создание микрокапсулированных аккумулирующих скрытое тепло материалов (2) известно и предлагается в торговле.
Пригодные пористые порошкообразные и/или гранулированные материалы-носители для создания порошка и/или гранулированного материала (151) композита (15) известны специалисту в данной области техники. Также известно адсорбирование и абсорбирование аккумулирующих скрытое тепло материалов (2) на порошке и/или гранулированном материале (151). Это предпочтительно происходит при температурах выше точки плавления соответствующего аккумулирующего скрытое тепло материала (2). Порошок и/или гранулированный материал (151) могут вместе с содержащимся в нем аккумулирующим скрытое тепло материалом (2) быть также покрыты, например, полимерной пленкой, чтобы дополнительно предотвратить десорбирование аккумулирующего скрытое тепло материала (2) в жидком состоянии.
Пригодным и особенно предпочтительным матричным материалом (3) для соединения порошков и/или гранулированных материалов (151) композита (15) друг с другом является адгезив, с помощью которого порошки и/или гранулированные материалы (151) удерживаются вместе, т.е. фиксируются. Например, порошки и/или гранулированные материалы (151) могут быть распределены на слое (11) и затем покрыты адгезивом. Необязательно над ним может быть распределен дополнительный слой (11) с адгезивом. Адгезив может представлять собой одно-, двух- или многокомпонентный адгезив и, таким образом, необязательно реакционноспособный адгезив. Пригодные адгезивы известны специалисту в данной области техники.
В предпочтительном варианте осуществления iv) накапливающий тепло слой (1) по существу представляет собой композит (16), при этом композит (16) содержит аккумулирующий скрытое тепло материал (2) и загущающий компонент, при этом композит (16) представлен, как правило, в виде высоковязкой жидкости, геля, порошка, гранулированного материала, чешуйчатого покрытия и/или пасты. Особенно пригодные аккумулирующие скрытое тепло материалы (2) композита (16) содержат воду и водные смеси и/или водные растворы.
Некоторые из загущающих компонентов могут дополнительно действовать в качестве центра кристаллизации для аккумулирующего скрытое тепло материала (2). Примером таковых является SiO2.
Подходящие загущающие компоненты представляют собой такие загущающие компоненты, которые приспособлены к соответствующему аккумулирующему скрытое тепло материалу (2) и содержат органические и неорганические загущающие компоненты. Специалисту в данной области техники известны пригодные загущающие компоненты, и он также может сделать подходящий оптимально подобранный относительно соответствующего аккумулирующего скрытое тепло материала (2) выбор.
В другом особенно предпочтительном варианте осуществления v) накапливающий тепло слой (1) по существу, т.е. в частности по меньшей мере 80 вес.% в перерасчете на накапливающий тепло слой (1), содержит множество, т.е. 2 или более, полостей из матричного материала (3), при этом полости содержат аккумулирующий скрытое тепло материал (2), т.е. полости предпочтительно заполнены аккумулирующим скрытое тепло материалом (2). При этом аккумулирующий скрытое тепло материал (2) представлен предпочтительно в чистом виде, в виде порошка и/или гранулированного материала (151), в виде композита (13, 14, 15, 16) и/или в виде смесей из двух или более композитов (13, 14, 15, 16). Полости могут быть, например, открыты с одной стороны, таким образом они могут быть легко заполнены, при этом полости могут быть покрыты следующим нанесенным слоем (11).
Аккумулирующий скрытое тепло материал (2)
Аккумулирующий скрытое тепло материал (2) накапливающего тепло слоя (1) аккумулирует энтальпию изменения фаз и возвращает ее в текучую среду. Таким образом, аккумулирующие скрытое тепло материалы (2) используют переход из твердой в жидкую фазу для поглощения тепла или переход из жидкой в твердую фазу для выделения тепла. При этом термин «энтальпия изменения фаз», также называемая «энтальпией фазового перехода» означает энтальпию плавления или энтальпию затвердевания при изменении фаз из твердой в жидкую или из жидкой в твердую.
Под энтальпией фазового перехода согласно настоящему изобретению понимается изменение агрегатного состояния из твердого в жидкое, т.е. плавление, и из жидкого в твердое, т.е. отверждение или замерзание. Согласно настоящему изобретению плавление, отверждение и замерзание используются в качестве синонимов. Все фазовые переходы обычно характеризуются одинаковой энтальпией, при этом абсолютная величина, т.е. амплитуда, значения энтальпии является релевантной. Они также используются как синонимы.
Под температурой фазового перехода понимают температуру плавления в случае изменения фаз из твердой в жидкую и температуру затвердевания или замерзания в случае изменения фаз из жидкой в твердую. Эти указанные температуры обычно имеют одинаковое значение и используются как синонимы. Если аккумулирующий скрытое тепло материал (2) имеет диапазон температур фазового перехода, под температурой фазового перехода понимается арифметическая усредненная температура диапазона температур. Если она не может быть однозначно установлена, под температурой фазового перехода понимается температура, при которой поглощение энтальпии согласно изменению DSC достигает своего максимума. Таким образом, в рамках настоящего изобретения диапазон температур плавления понимается как температура плавления, и диапазон температур затвердевания понимается как температура затвердевания.
В качестве аккумулирующих скрытое тепло материалов (2), также называемых материалами с фазовым переходом или материалами с изменением фаз, сокращенно РСМ, согласно настоящему изобретению выступают материалы, которые имеют энтальпию фазового перехода при переходе из твердой в жидкую фазу, составляющую по меньшей мере 120 кДж/кг аккумулирующего скрытое тепло материала (2) в пределах диапазона температур фазового перехода 5 K. Энтальпии фазового перехода пригодных веществ известны специалисту в данной области техники из литературы. При отсутствии соответствующих значений энтальпии энтальпия фазового перехода может быть измерена с помощью DSC в соответствии с EN ISO 11357-1 и -4.
В предпочтительном варианте осуществления аккумулирующий скрытое тепло материал (2) имеет точку плавления от -182°С до +175°С, предпочтительно от -80°С до +150°С, в частности от -25°С до +125°С. Так, например, метан с точкой плавления -182°С можно использовать в качестве аккумулирующего скрытое тепло материала (2), для охлаждения кислорода, который имеет температуру кипения -182°С при атмосферном давлении, и для защиты от испарения в случае выхода из строя системы охлаждения. Поэтому, если кислород имеет немного более высокое давление, точка кипения соответственно увеличивается, например до -180°С. Если метан применяется в качестве аккумулирующего скрытое тепло материала (2), предпочтительно, чтобы метан адсорбировался, например на материале-носителе, при комнатной температуре и необязательно инкапсулировался для предотвращения испарения метана. Также труба (4) может содержать трубопровод для водяного пара, по которому перемещается водяной пар, например с температурой 125°С. Для этого применяется преимущественно аккумулирующий скрытое тепло материал (2), который имеет температуру фазового перехода от 120°С до 123°С. Неограничительным примером пригодного для этого аккумулирующего скрытое тепло материала (2) является бензойная кислота с точкой плавления 121,7°С.
В другом предпочтительном варианте осуществления аккумулирующий скрытое тепло материал (2) содержит по меньшей мере одно органическое соединение, в частности углеводород, парафин, спирт, гликоль, полиол, сахар, кетон, сложный эфир, эфир, карбоновую кислоту, жирную кислоту, амид, соединение серы, фосфора и/или азота, и/или одно неорганическое соединение, в частности неорганическую соль, гидрат соли, воду и/или водную смесь. Специалисту в данной области техники известны пригодные аккумулирующие скрытое тепло материалы (2), и они описаны в литературе, например в атласе-справочнике по теплотехнике VDI, 10 издание, издательство Springer.
Предпочтительные неограничительные примеры включают d4-С34-парафины с точками плавления от 5,5 до 75,9°С и энтальпией плавления от приблизительно 200 до 269 кДж/кг, например гексадекан с точкой плавления 18,3°С и энтальпией плавления 210 кДж/кг, этиленгликоль, который имеет точку плавления -12,9°С и энтальпию плавления 160 кДж/кг, воду с точкой плавления 0°С и энтальпией плавления 333,6 кДж/кг, водные смеси, например, смесь из гликоля и воды, с помощью которой при оптимальном соотношении компонентов смеси, т.е. приблизительно 70 вес.% гликоля и 30 вес.% воды, могут быть достигнуты точка замерзания -56°С и энтальпия плавления 212 кДж/кг, или водно-солевые смеси, в которых солью могут быть хлорид натрия, хлорид кальция и/или хлорид калия, соли металлов, например пентагидрат силиката натрия, Na2SiO3 5H2O с точкой плавления 72,2°С и энтальпией плавления 267 кДж/кг, миристиновую кислоту с точкой плавления 54°С и энтальпией плавления 199 кДж/кг.
Матричный материал (3)
Матричный материал (3) накапливающего тепло слоя (1) образует матрицу, т.е. структуру, которая предотвращает утечку аккумулирующего скрытое тепло материала (2) в жидкой, т.е. расплавленной, форме, а также необязательно в порошкообразной и/или гранулированной форме. Поэтому, как правильно является предпочтительным, чтобы матричный материал (3) при комнатной температуре и обычно также до по меньшей мере 10°С, предпочтительно до по меньшей мере 25°С, в частности до по меньшей мере 50°С, выше температуры изменения фаз включенного в него аккумулирующего скрытое тепло материала (2) находился в по существу твердой форме.
В предпочтительном варианте осуществления матричный материал (3) представляет собой синтетический и/или природный полимер, в частности полимер на основе олефинового мономера, такого как акрилат, стирол и/или олефин, например полиметилакрилат, стирол(со)полимеры, полиэтилен и/или полипропилен, блоксополимер, например блоксополимеры, содержащие стирол и/или этилен, конденсационный полимер, в частности полиэфир, полиамид и/или полиэтилентерефталат, биополимер, в частности белок, полисахарид, и/или природное волокно, материал-носитель, загущающий компонент и/или адгезив. В результате этого матричный материал (3), на момент смешивания с аккумулирующим скрытое тепло материалом (2), является полностью прореагировавшим полимером и, таким образом, обычно химически инертен к внешней среде.
Согласно особенно предпочтительным вариантам осуществления i), ii), iii) iv) и v) и композитам (13, 14, 15, 16) могут быть использованы матричный материал (3) или множество различных матричных материалов (3).
Предпочтительно пригодные матричные материалы (3) для вариантов осуществления i) и ii) включают акрилаты и метакрилаты, такие как полиметилметакрилат, РММА, полиэтилен, LDPE, HDPE, полипропилен, полиэтилентерефталат, полистирол, блоксополимеры, например стирол-бутадиен-блоксополимер, стирол-полибутадиен-блоксополимер, стирол-изопрен-блоксополимер, стирол-полиизопрен-блоксополимер, стирол-этен-бутен-стирол-блоксополимер (SEBS), стирол-[этилен-(этилен-пропилен)]-стирол-блоксополимер (SEEPS), полиамиды, полиэфир, целлюлозу, силикаты, стекловолокна, ткани, такие как стеклоткани, и/или нетканые материалы.
Предпочтительно пригодные матричные материалы (3) в случае варианта осуществления iii) содержат материалы-носители и адгезивы. Неограничительные примеры пригодных материалов-носителей включают керамзит, вспученное стекло, аэросил, кремниевую кислоту, вспученный вермикулит, аморфный диоксид кремния, пемзу, вспученный сланец, перлит, летучую золу и/или органические порошки и/или гранулированные материалы, например пористые полисахариды, такие как эфиры крахмала и/или целлюлозные волокна. Неограничительные примеры пригодных адгезивов включают органические адгезивы, такие как адгезивы на водной основе, например дисперсионные адгезивы на основе винилацетата или этиленвинилацетата, полиакрилатные адгезивы, полиуретановые адгезивы, адгезивы на основе эпоксидных отвердителей, термоплавкие адгезивы, в частности реакционноспособные термоплавкие адгезивы, и/или неорганические адгезивы, такие как растворимое стекло, гипс и/или цемент.
Следует отметить, что пористые материалы можно использовать как в качестве теплоизоляционного материала (5), так и в качестве материала-носителя, например, для создания композита (15) согласно варианту осуществления iii), или в качестве загущающего компонента для создания композита (15) согласно варианту осуществления iv). Эти материалы, такие как керамзит, аэросил и/или аморфный диоксид кремния, пригодны в качестве теплоизоляционных материалов (5) в том случае, если их поры заполнены газом, в частности воздухом. Однако, если эти поры заполнены жидкостью или твердым веществом, они теряют теплоизоляционные свойства. Тем не менее, они сохраняют в таком случае свое действие в качестве материала-носителя или в качестве загущающего компонента.
Предпочтительно пригодные матричные материалы (3) в случае варианта осуществления iv) содержат органические и неорганические загущающие компоненты. Неограничительные примеры пригодных загущающих компонентов, в частности для воды и водных систем, включают акриловые загущающие компоненты, сшитые полиакриловые кислоты, ассоциативные загущающие компоненты, полисахаридные загущающие компоненты, например эфиры крахмала, эфиры целлюлозы, эфиры гуаровой камеди, карраген, муку из плодов рожкового дерева, пектин, ксантан, поливиниловый спирт, поливинилацетат, силикаты, диоксид кремния, S1O2, аэрогели, силикагели, аэросилы, бентониты, гекториты и/или углеродные нанотрубки. Для органических аккумулирующих скрытое тепло материалов (2) могут также использоваться гидрофобные модифицированные загущающие компоненты, такие как гидрофобные органические полимеры и/или гидрофобный S1O2.
Пригодные матричные материалы (3) для полостей согласно варианту осуществления v) включают полиметилметакрилат, РММА, полиэтилен, LDPE, HDPE, полипропилен, полиэтилентерефталат, полистирол, блоксополимеры, такие как стирол-бутадиен-блоксополимер, стирол-полибутадиен-блоксополимер, стирол-изопрен-блоксополимер, стирол-полиизопрен-блоксополимер, стирол-этен-бутен-стирол-блоксополимер (SEBS) и/или стирол-[этилен (этилен-пропилен)]-стирол-блоксополимер (SEEPS).
Труба (4)
Труба (4) в соответствии со способом согласно настоящему изобретению обычно представляет собой коммерчески доступную трубу, которая также может применяться в традиционных способах. Термин «труба» (4) также включает согласно настоящему изобретению шланги, т.е. гибкие и упругие трубы, например, пластиковый шланг. Труба (4) может иметь гладкую или волнистую или иную профильную поверхность. Таким образом, шланги в виде волнистых труб из пластика и/или металла включены.
Диаметр трубы (4) зависит от области использования и количества перемещаемой текучей среды. Для небольших холодильников это может быть тонкая труба диаметром, например, 1 см или менее. Под термином труба (4) также подразумеваются линии труб или трубопроводы, при условии, что они пригодны для подачи текучих сред в рамках настоящего изобретения.
Труба (4) предпочтительно представляет собой трубу, выполненную по существу из материала одного типа и, таким образом, обычно трубу, состоящую из одного слоя. Соответственно труба (4) предпочтительно не состоит из множества различных слоев, как раскрыто в документе WO-A-2011/161472 или документе WO-A-2012/175994.
В рамках настоящего изобретения труба (4) не относится к трубопроводам или трубам для нефтяной или газовой промышленности.
В предпочтительном варианте осуществления труба (4) представляет собой стеклянную трубу, металлическую трубу, в частности латунную трубу, стальную трубу, трубу из высококачественной стали, алюминиевую трубу и/или медную трубу, и/или пластиковую трубу, в частности трубу из ПВХ, ПЭТ, акрилового стекла, полиуретана, поликарбоната, полибутадиена, полипропилена и/или комбинированных материалов.
Пригодные трубы (4) для горячей воды в области строительства, например для многоэтажных жилых домой, обычно имеют внутренний диаметр от приблизительно 0,5 см до приблизительно 50 см, в частности от приблизительно 1 см до приблизительно 35 см. При этом внутренние диаметры измеряют предпочтительно штангенциркулем в соответствии с DIN 862, в частности штангенциркулем в соответствии с DIN 862 с вспомогательной шкалой А1.
Труба (4) может иметь любое поперечное сечение. Во многих случаях предпочтительным поперечным сечением является круглое поперечное сечение. Однако оно также может быть овальным, эллипсоидальным, имеющим углы, например имеющим 4 угла и/или ребра. Если, например, труба выполнена по спирали, вся спираль также может быть заключена в оболочку, как если бы общий диаметр спирали был диаметром трубы (4). Также возможно, и предпочтительно часто, чтобы текучие среды, протекающие по трубе (4), были под давлением, т.е. они имеют давление более 1 бара, например, вода в водопроводных трубопроводах, таких как для горячей воды, газы в охлаждающих установках или пар в паропроводах.
Если труба (4) согласно этапу способа b1) сначала заключается в оболочку из накапливающего тепло слоя (1), а затем из теплоизоляционного материала (5), или согласно этапу способа b2) заключается в оболочку непосредственно из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51), получают трубу (41), заключенную в оболочку, создаваемую в соответствии со способом согласно настоящему изобретению.
Теплоизоляционный материал (5)
Теплоизоляционный материал (5) предназначен для теплоизоляции как накапливающего тепло слоя (1), так и трубы (4) и находящейся в ней текучей среды. Таким образом, выравнивание температур с температурой окружающей среды замедляется. Однако теплоизоляция не пригодна для целей накопления тепла, поскольку теплоемкость теплоизоляционных материалов (5) обычно является слишком низкой.
Предпочтительные теплоизоляционные материалы (5) имеют теплопроводность меньше 0,1 Вт/(м⋅К), предпочтительно меньше 0,07 Вт/(м⋅К), в частности меньше 0,04 Вт/(м⋅К).
Оптимальная толщина слоя теплоизоляционного материала (5) зависит от конкретного применения и индивидуальных потребностей, и специалист в данной области техники может легко сделать соответствующий выбор.
Часто является полезным полностью закрывать теплоизоляционный материал (5) трубу (4) и накапливающий тепло слой (1). Кроме того, предпочтительно, если выбран вариант, который является максимально удобным для пользователя, например, в виде аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) и/или в виде так называемого кожуха для аккумулирования, которые изготавливают на заводе и могут быть расположены на месте простым способом вокруг трубы (4), как показано на фиг. 3.
Пригодные теплоизоляционные материалы (5) известны специалисту в данной области техники. Предпочтительные неограничительные теплоизоляционные материалы (5) включают вспученный полистирол (EPS), экструдированный полистирол (XPS), полиуретан (PUR), полиизоцианурат (PIR), фенольную смолу (PF), эластичный эластомерный пенопласт (FEF), полиэтиленовый пенопласт (PEF), пенопласт на основе мочевино-формальдегидной смолы (UF), жесткий пенопласт ПВХ, изоляцию, наносимую набрызгом полиуретана, каучук, например природный каучук или синтетический каучук, такой как стирол-бутадиеновый каучук (SBR) или этилен-пропилен-диеновый каучук (EPDM), минеральное волокно, минеральный пенопласт, минеральную вату (MW), каменную вату, стекловату, пеностекло (CG), керамзит, перлит и вспученный перлит (ЕРВ), вермикулит и вспученный вермикулит, пенобетон, древесноволокнистую изоляционную плиту (WF), древесно-шерстяную изоляционную плиту (WW), целлюлозный изоляционнй материал (Cl), пробку, гранулированную пробку, пробковую плиту и пробковую изоляционную плиту (ICB), микропористый изоляционный материал, аэрогель, вакуумную изоляционную панель (VIP), вакуумную изоляцию и/или изоляционные материалы животного и/или растительного происхождения, такие как изоляционные плиты из овечьей шерсти, тростниковые плиты, маты из кокосового волокна и/или плиты из льняного волокна, при этом в частности EPS, PU, PIR, эластомер, каучук, стирол-бутандиеновый каучук (SBR), этилен-пропилен-диеновый каучук (EPDM), FEF, камень, стекловата, стеклопенопласт и/или минеральный пенопласт являются предпочтительными.
В варианте осуществления особенно предпочтительными являются вспененные теплоизоляционные материалы (5), при этом экспандированные или экструдированные органические полимеры являются еще более предпочтительными.
Теплоизоляционный материал (5) и аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) также могут быть использованы в облицовке, т.е. во внешнем слое также есть пароизоляция.
Толщина теплоизоляционного слоя (5) может быть по существу выбрана факультативно и приспособлена к конкретным требованиям. Во многих случаях пригодными являются толщины слоя теплоизоляционного материала (5) приблизительно от 2 до 40 см, предпочтительно от приблизительно 0,5 до 20 см, в частности от приблизительно 0,5 до 10 см, измеренные штангенциркулем в соответствии с DIN 862.
Аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51)
Получают аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) согласно настоящему изобретению посредством приведения в контакт накапливающего тепло слоя (1) с теплоизоляционным материалом (5), т.е. посредством соединения. Он особенно пригоден для инженерного и бытового оборудования. Однако аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51), благодаря размерам, которые позволяют заключать в оболочку трубы (4) с определенными диаметрами, также может использоваться для химических и технологических установок, в частности в области химических продуктов особого назначения.
В предпочтительном варианте осуществления теплоизоляционный материал (5) содержит элемент профилирования, т.е. выемку, благодаря которой теплоизоляционный материал (5) может быть легко размещен вокруг трубы (4). Если эта выемка немного увеличена, т.е. по существу по толщине накапливающего тепло слоя (1), накапливающий тепло слой (1) может быть размещен в этой выемке и преимущественно закреплен, т.е. зажат, привинчен, прибит, зафиксирован и/или приклеен, в результате чего получают аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) согласно настоящему изобретению. Таким образом, аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) представлен в виде закрывающегося трубчатого кожуха, который необязательно окружен пленкой, в частности защитной пленкой, армированной волокнами.
Аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51), в частности, если он представлен в виде трубчатого кожуха, создают преимущественно на заводе. Таким образом, труба (4) может быть заключена в оболочку на месте, например на строительной площадке, так, чтобы накапливающий тепло слой (1) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) находился между трубой (4) и теплоизоляционным материалом (5) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51). Соответственно аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) согласно настоящему изобретению также очень хорошо подходит для модернизации прочно устанавливаемых труб (4) и трубопроводов.
Пассивная система поддержания тепла/холода для трубопроводов для горячей/холодной воды
Пассивная система поддержания тепла для трубопроводов для горячей воды и/или система поддержания холода для трубопроводов для холодной воды, т.е. система поддержания тепла/холода для трубопроводов для горячей/холодной воды, содержит по меньшей мере одну трубу (41), заключенную в оболочку, согласно настоящему изобретению и/или одну трубу (4), заключенную в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) согласно настоящему изобретению. Она особенно пригодна для труб для инженерного и бытового оборудования, высотного здания, а также для химических и технологических установок.
В предпочтительном варианте осуществления пассивная система поддержания тепла не содержит системы циркуляции с циркуляционным насосом и, таким образом, не содержит сливного трубопровода.
В другом предпочтительном варианте осуществления в пассивной системе поддержания тепла/холода нет необходимости в подведении и/или отведении внешней энергии для ее функционирования. Другими словами, энергии, содержащейся в горячей воде, достаточно для того, чтобы обеспечить аккумулирующий скрытое тепло материал (2) необходимой энтальпией плавления для его нагрева и расплавления и, таким образом, «активирования». При прерывании потока горячей воды энергия, хранящаяся в аккумулирующем скрытое тепло материале (2) в течение более длительного периода времени, подается в воду, в результате чего вода в трубе в течение нескольких часов, например, больше 7 часов или более, остается выше определенного предела. При этом при прерывании потока нет необходимости в подаче дополнительной энергии. Кроме того, нет необходимости в системе циркуляции, чтобы поддерживать горячую воду достаточно теплой. Также холодная вода может быстро и легко рассеивать энергию, накопленную в аккумулирующем скрытое тепло материале (2), т.е. энтальпия плавления отводится и, таким образом, «активируется». При прерывании потока холодной воды энтальпия плавления должна быть сначала отведена посредством подачи тепла снаружи, в результате чего аккумулирующий скрытое тепло материал (2) начинает плавиться. Этот процесс занимает несколько часов при правильном определении размеров, при этом в течение этого времени вода остается охлажденной. Также при прерывании потока нет необходимости в подаче дополнительной энергии для охлаждения воды.
В предпочтительном варианте осуществления пассивной системы поддержания тепла для трубопроводов для горячей воды используют аккумулирующий скрытое тепло материал (2) с температурой фазового перехода предпочтительно от приблизительно 40°С до 70°С, в частности от приблизительно 50°С до 60°С. Пригодный неограничительный аккумулирующий скрытое тепло материал (2) содержит миристиновую кислоту с точкой плавления 54°С и энтальпией плавления 199 кДж/кг.
В предпочтительном варианте осуществления пассивной системы поддержания холода для трубопроводов для холодной воды используют аккумулирующий скрытое тепло материал (2) с температурой фазового перехода предпочтительно от приблизительно -10°С до 20°С, в частности от приблизительно -2°С до 18°С. Пригодные неограничительные аккумулирующие скрытое тепло материалы (2) содержат гексадекан с точкой плавления 18°С и энтальпией плавления 210 кДж/кг, а также тетрадекан с точкой плавления 6°С и энтальпией плавления 225 кДж/кг.
В качестве матричных материалов (3) для создания накапливающего тепло слоя (1) пригоден любой упомянутый матричный материал (3).
В качестве теплоизоляционного материала (5) для создания пригодного аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) и/или заключения в оболочку трубы (4), покрытой накапливающим тепло слоем (1), указанные выше теплоизоляционные материалы (5) являются пригодными, при этом вспененные теплоизоляционные материалы (5) являются особенно предпочтительными, а экспандированные или экструдированные органические полимеры являются еще более предпочтительными.
В предпочтительном варианте осуществления пассивной системы поддержания тепла/холода для трубопроводов для горячей/холодной воды в трубе (41), заключенной в оболочку, согласно настоящему изобретению и/или в аккумулирующем тепло изоляционном многослойном материале (51) согласно настоящему изобретению соотношение толщины слоя теплоизоляционного материала (5) к толщине накапливающего тепло слоя (1) составляет предпочтительно от приблизительно 40:1 до приблизительно 0,5:1, предпочтительно от приблизительно 20:1 до приблизительно 1:1, в частности от приблизительно 10:1 до приблизительно 2:1. Таким образом, пригодный вариант осуществления трубы (41) или многослойного материала (51), например накапливающего тепло слоя (1), содержащего аккумулирующий скрытое тепло материал (2), имеет толщину слоя 10 мм, и теплоизоляционный материал (5) имеет толщину слоя 30 мм. В другом приведенном в качестве примера варианте осуществления накапливающий тепло слой (1) имеет толщину слоя 5 мм, и теплоизоляционный материал (5) имеет толщину слоя 50 мм.
Пример 1: создание накапливающего тепло слоя (1)
В качестве матричного материала (3) 100 г гранулированного полиметилметакрилата (РММА) и 150 г гранулированного стирол-этен-бутен-стирол-блоксополимера (SEBS, производства Kraton Polymers Inc.) смешивали друг с другом, и в первой зоне, т.е. зоне подачи, промышленного двухшнекового экструдера при 250°С предварительно смешивали в течение 2 минут.
В емкости объемом 2,5 л 740 г парафина в качестве аккумулирующего скрытое тепло материала (2) с точкой плавления 31°С (RT31 от Rubitherm) и 1 г гидрофобной, пирогенной кремниевой кислоты SiO2 (диоксид кремния, Evonik) в качестве центра кристаллизации и загущающего компонента при 50°С смешивали друг с другом и диспергировали посредством промышленного диспергирующего устройства (роторно-статорный стержневой гомогенизатор от IKA) в течение 5 минут при скорости сдвига 20000 с-1. Затем их подавали в экструдер во второй зоне и смешивали с полимерами матричного материала (3) в течение 3 минут при 250°С РСМ. Затем экструдируемую смесь охлаждали на водяной бане и гранулировали до среднего размера частиц 3 мм, измеренного ситом.
Большее количество гранулированного материала находилось в экструдере от Coperion Тур ZSK-MC-18 при Т=250°С и в течение 2 мин и было извлечено с получением плоского накапливающего тепло слоя (1) с толщиной слоя 5 мм и шириной 0,5 м. В целях улучшенной эксплуатации обе стороны затем склеивали посредством алюминиевой пленки, и разрезали накапливающий тепло слой (1).
Полученный таким образом накапливающий тепло слой (1), например при температуре 20°С, то есть значительно ниже точки плавления используемого парафина, является относительно негибким, т.е. при небольшом давлении он может легко пластически деформироваться. Однако, если накапливающий тепло слой (1) и, таким образом, весь парафин, т.е. все количество аккумулирующего скрытое тепло материала (2), нагревают, например, до 40°С, то есть значительно выше точки плавления используемого парафина, гранулированный материал, а также выполненный из него накапливающий тепло слой (1), являются упруго деформируемыми. На краях среза можно слегка почувствовать парафин, но даже при приложении давления на гранулированный материал или накапливающий тепло слой (1) расплавленным парафином при 40°С парафин не проникает наружу. Таким образом, гранулированный материал, а также накапливающий тепло слой (1) даже при расплавленном парафине также не вытекают наружу при приложении давления. Полученный таким образом накапливающий тепло слой (1), содержащий 74 вес.% аккумулирующего скрытое тепло материала (2), имеет теплоемкость, измеренную посредством DSC согласно EN ISO 11357, в 140 кДж/кг накапливающего тепло слоя (1).
Пример 2: создание трубы (41), заключенной в оболочку
Созданный в примере 1 плоский накапливающий тепло слой (1) с толщиной слоя 5 мм, шириной 0,5 м и двухсторонним алюминиевым покрытием разрезали на полосы шириной 2 см. Посредством полосы накапливающего тепла слоя трубу из высококачественной стали с наружным диаметром 5,4 см под углом приблизительно 45° заключали в оболочку. На концах полос заключение в оболочку продолжалось посредством другой полосы. При этом выборочно концы полос приклеивали к трубе и/или оборачивали посредством клеевой ленты для закрепления полос накапливающего тепло слоя на трубе.
На следующем этапе покрытую накапливающем тепло слоем (1) трубу (4) заключали в оболочку из теплоизоляционного материала (5) в виде трубчатого кожуха, при этом трубчатый кожух был представлен в виде полиизоциануратного пенопласта (PIR-пенопласта). Трубчатый кожух имел внутренний диаметр 6,4 см, толщину слоя 5 см и теплопроводность 0,027 Вт/(м⋅К). В продольно расположенном отверстии трубчатого кожуха он преимущественно имеет самоклеящийся слой, посредством которого затем закрывается трубчатый кожух. Конструкция заключенной таким образом в оболочку трубы (41), которая закрыта трубчатым кожухом из теплоизоляции (5), показана в качестве примера на фиг. 7.
Пример 3: создание трубы (41), заключенной в оболочку
Пример 2 повторяли, при этом в качестве трубы (4) использовали трубу в виде промышленного резинового шланга с наружным диаметром 5 см. Кроме того, в качестве теплоизоляционного материала (5) применяли трубчатый кожух в виде гибкого PU-пенопласта с толщиной слоя 5 см.
Полученная таким образом труба (41), заключенная в оболочку, т.е. заключенный таким образом в оболочку резиновый шланг, при температурах, которые значительно ниже температуры плавления находящегося в накапливающем тепло слое (1) аккумулирующего скрытое тепло материала (2), характеризуется сравнительно высокой степенью гибкости по сравнению с трубой без накапливающего тепло слоя (1).
Пример 4: создание аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) и заключение в оболочку трубы (4)
Пример 2 повторяли, при этом в качестве аккумулирующего скрытое тепло материала (2) вместо парафина использовалось такое же количество миристиновой кислоты с измеренной точкой плавления приблизительно 53°С и энтальпией плавления 199 кДж/кг. Созданный таким образом плоский накапливающий тепло слой (1) с толщиной слоя 10 мм, шириной 0,5 м и двухсторонним алюминиевым покрытием был разрезан на полосы, при этом ширина была выбрана такой, чтобы посредством теплоизоляционного материала (5) для облицовки с его внутренней стороны можно было полностью выполнить облицовку. В качестве теплоизоляционного материала (5) вокруг трубы с наружным диаметром 2,2 см использовали складываемый двусоставной трубчатый кожух из PIR-пенопласта с толщиной слоя 5 см и наружным диаметром 14,2 см (см. фиг. 3, левую половину). Полученным таким образом аккумулирующим тепло изоляционным многослойным материалом (51) оборачивали трубу из высококачественной стали с толщиной стенки 1,2 мм и наружным диаметром 2,2 см.
Пример 5: определение температурного режима пассивной системы поддержания тепла/холода для трубопроводов для горячей/холодной воды при прерывании потока
В климатической камере с постоянными комнатными температурами была установлена испытательная установка для определения температурного режима пассивной системы поддержания тепла/холода для трубопроводов для горячей/холодной воды при прерывании потока. Для испытаний с температурой воды 60°С был установлен климат в помещении 21°С (обогреваемое помещение зимой), и для испытаний с температурой воды 12°С был установлен климат в помещении 26°С (летняя температура).
Испытательная установка содержала испытательную и измерительную секцию длиной 3 м от линейной, горизонтально расположенной трубы из высококачественной стали, концы которой были соединены с термостатом. Температуру текучей среды точно регулировали и поддерживали посредством термостата, при этом в качестве текучей среды использовали питьевую воду. Необходимые соединительные трубопроводы от термостата до трубы и обратно были минимизированы и оптимально изолированы теплоизоляционным материалом.
Для испытания с горячей водой, т.е. с температурой воды 60°С, использовали как трубу с наружным диаметром 22 мм и толщиной стенки 1,2 мм, так и трубу с наружным диаметром 54 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Для испытаний с холодной водой, т.е. с температурой воды от 12 до 13°С, применяли трубу с наружным диаметром 22 мм и толщиной стенки 1,2 мм. Трубы из высококачественной стали заключали в оболочку в соответствии с примером 4 из другого аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51). В качестве теплоизоляционного материала (5) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) использовали PIR-кожух на основе материала swissporKISODUR с теплопроводностью 0,027 Вт/(м⋅К), удельной теплоемкостью 1,4 кДж/(/кг⋅К) и кажущейся плотностью 32 кг/м3. Соответствующий состав находится в сносках к Таблице 1. Кроме того, сравнительные испытания проводились как со стандартной теплоизоляцией, так и полностью без теплоизоляции.
Вдоль испытательного участка устанавливали внутри трубы из высококачественной стали через равные промежутки четыре температурных датчика для определения температуры воды в трубе, при этом далее отображается только средняя температура двух средних температурных датчиков.
Испытательная установка находилась в эксплуатации перед каждым испытанием в течение достаточного времени, чтобы гарантировать, что весь аккумулирующий скрытое тепло материал (2) представлен в жидком (для горячей воды) или в твердом (для холодной воды) состоянии.
1) Температура окружающей среды 21°С; температура воды в термостате 60°С.
2) Температура окружающей среды 26°С; температура воды в термостате 12°С.
3) Толщина стенки трубы равна 1,2 мм.
4) Толщина стенки трубы равна 1,5 мм.
5) Накапливающий тепло слой (1) аналогично примеру 1 состоит из 75 вес.% миристиновой кислоты с измеренной точкой плавления приблизительно 53°С в качестве аккумулирующего скрытое тепло материала (2) и 25 вес.% смеси из полимеров PMMA/SEBS в качестве материала-носителя.
6) Накапливающий тепло слой (1) аналогично примеру 1 состоит из 75 вес.% гексадекана с измеренной точкой плавления 17°С в качестве аккумулирующего скрытое тепло материала (2) и 25 вес.% смеси из полимеров РММА и SEBS в качестве материала-носителя.
7) В качестве теплоизоляции использовался промышленный PIR-пенопласт в виде двухсоставного трубчатого кожуха с теплопроводностью 0,027 Вт/(м⋅К).
8) Для серии испытаний А и В установленный предел составляет 48°С, а для испытания С 20°С.
Серии испытаний А и В показывают охлаждение горячей воды с температурой 60°С при прерывании потока воды в трубе из высококачественной стали с диаметром 22 мм (серия испытаний А) или 54 мм (серия испытаний В). Без теплоизоляции вода охлаждается за короткое время. При этом охлаждение горячей воды в более толстой трубе по причине большей массы происходит несколько медленнее (1 ч) по сравнению с более тонкой трубой (20 мин). Теперь, если труба заключена в оболочку из промышленного PIR-пенопласта с толщиной слоя 50 мм, время до достижения предела 48°С увеличивается, приблизительно в 4 раза. В этом случае, если между трубой и теплоизоляцией расположен тонкий слой накапливающего тепло слоя (1), содержащего 75% пригодного аккумулирующего скрытое тепло материала (2) с точкой плавления 53°С, время до достижения предела 48°С увеличивается, опять же в значительной степени. Таким образом, для более тонкой трубы (серия испытаний А) толщина накапливающего тепло слоя (1) в 10 мм достаточна для увеличения промежутка времени с 1,5 ч до 7 ч. В случае более толстой трубы тонкий накапливающий тепло слой (1) с толщиной всего в 5 мм увеличивает промежуток времени с 3,7 ч до 
ч, и накапливающий тепло слой (1), который толще на 25%, увеличивает промежуток времени до достижения 48°С в течение еще 2 часов (при чуть меньшей толщине слоя теплоизоляции).
Серия испытаний С показывает нагревание холодной воды с температурой от 12 до 13°С при прерывании потока воды в трубе из высококачественной стали с диаметром 22 см. Без теплоизоляции предел в 20°С достигается всего за 55 минут. Если труба заключена в оболочку из теплоизоляция с толщиной 30 мм из промышленного PIR-пенопласта, промежуток времени, пока температура воды в трубе не достигнет предела 20°С, увеличивается до 3,2 ч. В этом случае, если между трубой и теплоизоляцией расположен тонкий слой всего в 5 мм накапливающего тепло слоя (1), содержащего 75% пригодного аккумулирующего скрытое тепло материала (2) с точкой плавления 17°С, время до достижения предела 20°С увеличивается аж до 10,5 часов.
Испытания ясно показывают, что даже при использовании тонкого слоя накапливающего тепло слоя (1) с пригодным аккумулирующим скрытое тепло материалом (2) между трубой (4) и теплоизоляцией (5) можно достичь очень сильного увеличения охлаждения горячей воды или нагревания холодной воды в трубах для горячей/холодной воды. При этом не имеет значения, получена ли труба (41), заключенная в оболочку, путем покрытия сначала трубы (4) накапливающим тепло слоем (1), а затем заключением в оболочку из теплоизоляции (5), или же заключением трубы (4) в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) согласно настоящему изобретению. Полученная таким образом пассивная система поддержания тепла/холода для трубопроводов для горячей/холодной воды функционирует без подачи энергии и обеспечивает бесчисленные циклы нагревания/охлаждения без износа. Она также является легкой и малозатратной при создании и не требует технического обслуживания.
Далее настоящее изобретение более подробно поясняется со ссылкой на следующие чертежи, и будут показаны неограничительные предпочтительные варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению, трубы (41), заключенной в оболочку, получаемой согласно настоящему изобретению, и аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51). Они не должны быть истолкованы как ограничивающие, и должны быть поняты как часть описания.
На фиг. 1 в качестве примера показан логарифмически убывающий температурный режим горячей текучей среды вдоль всего радиуса трубы (4) с теплоизоляционным материалом (5) внутри трубы (4) до стенки трубы (обозначено как d1) и далее через теплоизоляционный материал (5) наружу. Пунктирной линией 
схематически показан температурный режим внутри теплоизоляционного материала (5), при этом между трубой (4) и теплоизоляционным материалом (5) не предусмотрен аккумулирующий скрытое тепло материал (2). Кроме того, сам теплоизоляционный материал (5) не содержит аккумулирующего скрытое тепло материала (2). Таким образом, пунктирная линия представляет собой обычный вариант осуществления известного уровня техники. Пунктирной линией 
схематически показан температурный режим внутри теплоизоляции, при этом в теплоизоляцию включен обычный микрокапсулированный аккумулирующий скрытое тепло материал (2). Показан температурный режим, во время которого аккумулирующий скрытое тепло материал еще не полностью затвердел, то есть прошло относительно мало времени после прерывания потока трубы, соответственно мало времени после начала поддержания тепла. Такие теплоизоляционные материалы известны в литературе. Даже если микрокапсулированный аккумулирующий скрытое тепло материал (2) распределен по всей теплоизоляции, только эта часть аккумулирующего скрытое тепло материала (2) может служить в качестве аккумулятора тепла, который также находится в жидкой форме, т.е. температура внутри этой области теплоизоляции должна соответствовать по меньшей мере температуре плавления. Однако область в теплоизоляции, которая характеризуется такими высокими температурами, обычно очень мала (обозначено как d2), в частности потому, что аккумулирующий скрытое тепло материал (2) выбран таким образом, что его точка плавления лишь немного ниже температуры перемещаемой текучей среды. Соответственно часть теплоизоляции, которая может функционировать как аккумулятор тепла, очень мала. С другой стороны, теплоизоляция с микрокапсулированным аккумулирующим скрытое тепло материалом (2) обладает повышенной теплопроводностью, что ограничивает эффект теплоизоляции. В результате этого даже оба эффекта, т.е. поддержание температуры и незначительная теплоизоляция, вследствие повышенной теплопроводности могут исключаться.
Штрихпунктирной линией 
схематически показан температурный режим согласно настоящему изобретению. Температура внутри трубы (4) до стенки трубы (обозначено как d1) также соответствует температуре внутри накапливающего тепло слоя (1) (обозначено от d1 до d3). Только потом она понижается внутри теплоизоляционного материала (5) (с d3) до внешней температуры.
На фиг. 2 показан экспоненциально убывающий температурный режим TR при прерывании потока внутри трубы (4). Пунктирной линией 
показан температурный режим только при наличии теплоизоляционного материала (5) согласно известному уровню техники. Пунктирной линией 
показан температурный режим с теплоизоляцией, содержащей микрокапсулированный аккумулирующий скрытое тепло материал (2), согласно известному уровню техники, и штрихпунктирной линией 
показан температурный режим трубы (4), заключенной в оболочку согласно настоящему изобретению.
Температура в трубе (4) до момента времени t1 соответствует температуре текучей среды во время потока, т.е. температура соответствует желаемой температуре. Теперь, если в момент времени t1 подача текучей среды останавливается, и если труба (4) защищена от охлаждения только теплоизоляционным материалом (5), температура текучей среды в трубе (4) относительно быстро понижается (пунктирная линия 
).
Если теплоизоляция содержит микрокапсулированный аккумулирующий скрытое тепло материала (2) согласно известному уровню техники (пунктирная линия 
), температура изначально незначительно понижается, однако не может поддерживаться. Однако, как только та часть микрокапсулированного аккумулирующего скрытое тепло материала (2), которая находится в непосредственной близости трубы (4) и, таким образом, в расплавленном состоянии, т.е. к моменту времени t2, отдаст энтальпию изменения фаз, температура снизится и текучая среда охладится.
Посредством накапливающего тепло слоя (1) согласно настоящему изобретению температура трубы (41), заключенной в оболочку, и, в частности, в комбинации с теплоизоляционным материалом (5), трубы (4), заключенной в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51), даже при прерывании потока текучей среды (момент времени t1) будет удерживаться в течение более долгого промежутка времени (штрихпунктирная линия 
) до тех пор, пока весь аккумулирующий скрытое тепло материал (2) не отдаст энтальпию изменения фаз посредством теплоизоляционного материала (5) в окружающую среду. Только тогда, т.е. к моменту времени t3, текучая среда охладится. На практике и при оптимальной толщине слоя это происходит только в случае нетипично долгих прерываний, например, при более долгих технических работах.
На фиг. 3 аналогично фиг. 2 показаны измеренные распределения температуры воды с температурой потока 60°С после прерывания потока в трубе из высококачественной стали с наружным диаметром 22 мм и толщиной стенки 1,2 мм.
Пунктирной линией 
показан температурный режим в трубе без теплоизоляционного материала (5) и без накапливающего тепло слоя согласно известному уровню техники. Пунктирной линией 
показан температурный режим с теплоизоляцией (5) из промышленного PIR-пенопласта с толщиной слоя 50 мм согласно известному уровню техники. Штрихпунктирной линией 
показан температурный режим трубы (4), заключенной в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) из промышленного PIR-пенопласта с толщиной слоя 50 мм и накапливающего тепло слоя (1) с толщиной 10 мм, при этом отчетливо видно ограниченный по времени пик температуры в области температуры плавления аккумулирующего скрытое тепло материала (2); см. Пример 5 и Таблицу 1 для дополнительной информации.
При использовании аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) согласно настоящему изобретению с накапливающим тепло слоем (1) с толщиной всего 10 мм время охлаждения с 60°С до установленного предела (точная, пунктирная и горизонтальная линия) в 48°С может увеличиваться от 1,5 ч до 7 ч.
На фиг. 4 аналогично фиг. 3 показаны измеренные распределения температуры воды с температурой потока 60°С после прерывания потока в трубе из высококачественной стали с наружным диаметром 54 мм и толщиной стенки 1,2 мм.
Пунктирной линией 
показан температурный режим в трубе без теплоизоляционного материала (5) и без накапливающего тепло слоя согласно известному уровню техники. Пунктирной линией 
показан температурный режим с теплоизоляцией (5) из промышленного PIR-пенопласта с толщиной слоя 50 мм согласно известному уровню техники. Штрихпунктирной линией 
показан температурный режим трубы (4), заключенной в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) из промышленного PIR-пенопласта с толщиной слоя 50 мм и накапливающего тепло слоя (1) с толщиной 5 мм. Штрихпунктирной линией 
показан температурный режим трубы (4), заключенной в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) из промышленного PIR-пенопласта с толщиной слоя 48,75 мм и накапливающего тепло слоя (1) с толщиной 6,25 мм; см. Пример 5 и Таблицу 1 для дополнительной информации. Если труба (4) окружена аккумулирующим тепло изоляционным многослойным материалом (51), отчетливо видно ограниченный по времени пик температуры трубы в области температуры плавления аккумулирующего скрытое тепло материала (2).
При использовании аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) согласно настоящему изобретению с накапливающим тепло слоем (1) с толщиной всего 5 мм время охлаждения с 60°С до 48°С может увеличиваться с 3,7 ч до 6,75 ч. При использовании накапливающего тепло слоя (1) с толщиной 6,25 мм время охлаждения с 60°С до установленного предела (точная, пунктирная и горизонтальная линия) в 48°С может увеличиваться даже до 8,75.
На фиг. 5 аналогично фиг. 3 показаны измеренные распределения температуры воды с температурой потока от 12 до 13°С после прерывания потока в трубе из высококачественной стали с наружным диаметром 22 мм и толщиной стенки 1,2 мм.
Пунктирной линией 
показан температурный режим в трубе без теплоизоляционного материала (5) и без накапливающего тепло слоя согласно известному уровню техники. Пунктирной линией 
показан температурный режим с теплоизоляцией (5) из промышленного PIR-пенопласта с толщиной слоя 50 мм согласно известному уровню техники. Штрихпунктирной линией 
показан температурный режим трубы (4), заключенной в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) из промышленного PIR-пенопласта с толщиной слоя 50 мм и накапливающего тепло слоя (1) с толщиной 5 мм; см. Пример 5 и Таблицу 1 для дополнительной информации.
При использовании аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) согласно настоящему изобретению с накапливающим тепло слоем (1) с толщиной всего 5 мм время нагрева от 12 до 13°С до установленного предела (точная, пунктирная и горизонтальная линия) в 20°С может увеличиваться от 55 мин до 10,5 ч.
На фиг. 6 показан приведенный в качестве примера аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) в виде трубчатого кожуха. Две половины, например, снаружи окружены защитной пленкой, армированной волокнами, что обозначено выступающими линиями слева и справа, в результате этого они удерживаются вместе и могут быть удобно размещены вокруг трубы (4), наружный диаметр которой идеально подходит заподлицо для внутреннего диаметра трубчатого кожуха. Левый вариант осуществления трубчатого кожуха содержит непрерывный накапливающий тепло слой (1), который снаружи окружен непрерывным слоем теплоизоляционного материала (5), в то время как в правом варианте осуществления, в качестве примера осуществления, имеются три полосы накапливающего тепло слоя (1), которые располагаются в выемках теплоизоляционного материала (5). Накапливающий тепло слой (1) может быть, например, прикреплен посредством адгезива к теплоизоляционному материалу (5), что является предпочтительным вариантом осуществления левого аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51), т.е. половины трубчатого кожуха. В качестве альтернативы, накапливающий тепло слой (1) также может, например, быть углублен в выемки теплоизоляционного материала (5) и, таким образом, может быть механически закреплен.
На фиг. 7 в качестве примера показана труба (4), которая окружена по спирали удлиненным прямоугольным накапливающим тепло слоем (1). Вместе они образуют трубу (41), заключенную в оболочку, согласно настоящему изобретению. Кроме того, установлен теплоизоляционный материал (5), который находится, например в виде трубчатого кожуха из теплоизоляционного материала (5) или в качестве аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51), вокруг трубы (41), заключенной в оболочку. В качестве альтернативы, в шланг из теплоизоляционного материала (5) или аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) может быть вставлена труба (4), заключенная в оболочку.
На фиг. 8 показан приведенный в качестве примера накапливающий тепло слой (1) в виде композита (13) согласно варианту осуществления i). На нижнюю сторону накапливающего тепло слоя (1) нанесен слой (11). Таким образом, например, создаваемый посредством экструдирования композит (13) из матричного материала (3) и аккумулирующего скрытое тепло материала (2) может наноситься на слой (11) и формироваться в накапливающий тепло слой (1). Аккумулирующий скрытое тепло материал (2) расположен внутри матричного материала (3), который в композите (13) образует обычно непрерывную фазу, в дисперсных областях.
На фиг. 9 показан в качестве примера накапливающий тепло слой (1) в виде композита (14) согласно варианту осуществления ii). На нижнюю сторону накапливающего тепло слоя (1) аналогичным образом наносится слой (11). В представленном композите (14) аккумулирующий скрытое тепло материал (2) абсорбируется в нетканом материале.
На фиг. 10 показаны приведенные в качестве примера два варианта осуществления накапливающего тепло слоя (1) в виде композита (15), при этом оба из них расположены на слое (11).
В непрерывной фазе матричный материал (3) представляет собой порошок и/или гранулированный материал (151), которые распределяются, например в виде микрокапсулированного аккумулирующего скрытое тепло материала (2), как показано на фиг. 10а, или в виде порошкообразного или гранулированного материала-носителя (151), на котором сорбируется аккумулирующий скрытое тепло материал (2), как показано на фиг. 10b.
На фиг. 11 показан приведенный в качестве примера матричный материал (3) в виде полостей. Для более легкого заполнения полостей они могут быть первоначально открыты, например, на одной стороне. После заполнения полости могут в таком случае покрываться слоем (11) и, таким образом, герметизироваться.
Полости могут, например, быть заполнены чистым аккумулирующим скрытое тепло материалом (2), композитом (13), композитом (14), композитом (15) и/или композитом (16), который содержит аккумулирующий скрытое тепло материал (2) и загущающий компонент и представлен, например, в виде высоковязкой жидкости, геля, порошка, гранулированного материала, чешуйчатого покрытия и/или пасты. На фиг. 8 последняя полость заполняется непосредственно композитом (16).
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ДЕТАЛЬ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВАКУУМНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ | 2009 |
|
RU2548136C1 |
| СВЕРХПРОВОДЯЩАЯ КАБЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ | 2005 |
|
RU2361305C2 |
| СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ КАБЕЛЬ | 2006 |
|
RU2379777C2 |
| СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ВАКУУМНОГО ТРУБОПРОВОДА МАГНИТОЛЕВИТАЦИОННОГО ТРАНСПОРТА | 2018 |
|
RU2681763C1 |
| МНОГОСЛОЙНАЯ ТРУБА И СИСТЕМА ТРУБ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВОДЫ В СИСТЕМАХ ВОДО- И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ | 1999 |
|
RU2224160C2 |
| СИСТЕМА ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБЪЕКТОВ ТРУБЧАТОЙ ФОРМЫ | 2002 |
|
RU2260740C2 |
| ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕМЕНТ СО СКРЫТОЙ ТЕПЛОТОЙ | 1998 |
|
RU2194937C2 |
| СПОСОБ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДА | 2002 |
|
RU2219425C1 |
| СВЕРХПРОВОДЯЩАЯ КАБЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ | 2005 |
|
RU2356118C2 |
| ГИБРИДНАЯ СИСТЕМА ИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДА С ПОДОГРЕВОМ | 2011 |
|
RU2598500C2 |
Группа изобретений относится к поддержанию температуры текучих сред в трубах даже при прерывании потока текучих сред. В способе на первом этапе создают накапливающий тепло слой (1), содержащий аккумулирующий скрытое тепло материал (2) и матричный материал (3). На втором этапе накапливающий тепло слой (1) либо располагают вокруг трубы (4) и затем заключают в оболочку из теплоизоляционного материала (5), либо накапливающий тепло слой (1) приводят в контакт с теплоизоляционным материалом (5), в результате чего получают аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51), после чего трубу (4) заключают в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) таким образом, чтобы накапливающий тепло слой (1) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) находился между трубой (4) и теплоизоляционным материалом (5) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51). 9 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.
1. Способ поддержания температуры текучих сред в трубах даже при прерывании потока текучих сред, при этом трубы пригодны для инженерного и бытового оборудования, высотного здания, а также для химических и технологических установок, отличающийся тем, что:
a) на первом этапе создают накапливающий тепло слой (1), содержащий по меньшей мере один аккумулирующий скрытое тепло материал (2) и по меньшей мере один матричный материал (3), при этом, если аккумулирующий скрытое тепло материал (2) в матричном материале (3) представлен в микрокапсулированной форме, матричный материал (3) не является теплоизоляционным материалом (5),
b) на втором этапе накапливающий тепло слой (1) либо
b1) располагают вокруг трубы (4), после чего покрытую накапливающим тепло слоем (1) трубу (4) заключают в оболочку из теплоизоляционного материала (5) и, таким образом, получают трубу (41), заключенную в оболочку, при этом труба (4) представляет собой трубу, выполненную из материала одного типа и, таким образом, трубу, состоящую из одного слоя, и не относится к трубопроводам или трубам для нефтяной или газовой промышленности, либо
b2) накапливающий тепло слой (1) приводят в контакт с теплоизоляционным материалом (5), в результате чего получают аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51), после чего трубу (4) заключают в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) таким образом, чтобы накапливающий тепло слой (1) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) находился между трубой (4) и теплоизоляционным материалом (5) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одну сторону накапливающего тепло слоя (1) покрывают слоем (11), при этом слой (11) предпочтительно содержит слой бумаги, пластиковую пленку, в частности пленку из полиэтилена (РЕ), полипропилена (РР), полистирола (PS), полиэтилентерефталата (PET) и/или многослойную пластиковую пленку, металлическую пленку, в частности пленку из алюминия, меди, олова, цинка и/или стали, металлопластиковый слой и/или слоистый пластик, при этом слой (11) также может быть армирован волокнами, в частности стекловолокнами, углеродными волокнами и/или синтетическими волокнами.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что накапливающий тепло слой (1) по существу:
i. представляет собой композит (13), при этом композит (13) получают нагреванием, смешиванием и охлаждением по меньшей мере одного аккумулирующего скрытое тепло материала (2), по меньшей мере одного матричного материала (3) и необязательно по меньшей мере одной добавки для образования центров кристаллизации, при этом необязательно композит (13) дополнительно обрабатывают с получением волокон,
ii. представляет собой композит (14), при этом композит (14) содержит аккумулирующий скрытое тепло материал (2), который сорбируется на матричном материале (3), при этом матричный материал (3) предпочтительно представляет собой нетканый материал, ткань и/или плоский пористый материал, при этом нетканый материал и/или ткань могут необязательно содержать волокна, изготовленные из композита (13),
iii. представляет собой композит (15), содержащий порошок и/или гранулированный материал (151), которые соединены по меньшей мере с матричным материалом (3), в частности адгезивом, при этом порошок и/или гранулированный материал (151) предпочтительно представлены в виде микрокапсулированного аккумулирующего скрытое тепло материала (2), и/или аккумулирующий скрытое тепло материал (2) сорбируется на пористом порошкообразном и/или гранулированном материале-носителе,
iv. представляет собой композит (16), содержащий аккумулирующий скрытое тепло материал (2) и загущающий компонент, при этом композит (16) представлен в виде высоковязкой жидкости, геля, порошка, гранулированного материала, чешуйчатого покрытия и/или пасты, и/или
v. содержит множество полостей из матричного материала (3), при этом полости содержат аккумулирующий скрытое тепло материал (2), при этом аккумулирующий скрытое тепло материал (2) предпочтительно присутствует в чистом виде, в виде порошка и/или гранулированного материала (151), в виде композита (13, 14, 15, 16) и/или их смесей.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что количество аккумулирующего скрытое тепло материала (2) в накапливающем тепло слое (1) выбирают таким образом, чтобы при переходе из твердой фазы в жидкую теплоемкость накапливающего тепло слоя (1) в диапазоне температур 10 K составляла по меньшей мере 50 кДж, предпочтительно по меньшей мере 80 кДж, в частности по меньшей мере 120 кДж на кг накапливающего тепло слоя (1), при этом измерения осуществляют посредством DSC согласно EN ISO 11357-1 и -4.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что накапливающий тепло слой (1) по существу состоит из:
- 30-95 вес.% аккумулирующего скрытое тепло материала (2),
- 5-70 вес.% матричного материала (3) и
- 0-20 вес.% дополнительных компонентов.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что аккумулирующий скрытое тепло материал (2) имеет точку плавления от -182°С до +175°С, предпочтительно от -80°С до +150°С, в частности от -25°С до +125°С.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что аккумулирующий скрытое тепло материал (2) содержит по меньшей мере одно органическое соединение, в частности углеводород, парафин, спирт, гликоль, полиол, сахар, кетон, сложный эфир, эфир, карбоновую кислоту, жирную кислоту, амид, соединение серы, фосфора и/или азота, и/или одно неорганическое соединение, в частности неорганическую соль, гидрат соли, воду и/или водную смесь.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что матричный материал (3) представляет собой синтетический и/или природный полимер, в частности полимер на основе олефинового мономера, такого как акрилат, стирол и/или олефин, блоксополимер, конденсационный полимер, биополимер, в частности белок, полисахарид, и/или природное волокно, материал-носитель, загущающий компонент и/или адгезив.
9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что труба (4) представляет собой стеклянную трубу, металлическую трубу, в частности латунную трубу, стальную трубу, трубу из высококачественной стали, алюминиевую трубу или медную трубу, или пластиковую трубу, в частности трубу из ПВХ, акрилового стекла, полиуретана, поликарбоната, полибутадиена или комбинированных материалов.
10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что теплоизоляционный материал (5) выполняют на основе вспенивающегося полистирола (EPS), экструдированного полистирола (XPS), полиуретана (PUR), полиизоцианурата (PIR), фенольной смолы (PF), эластичного эластомерного пенопласта (FEF), полиэтиленового пенопласта (PEF), пенопласта на основе мочевино-формальдегидной смолы (UF), жесткого пенопласта ПВХ, изоляции, наносимой набрызгом полиуретана, каучука, бутадиен-стирольного каучука (SBR), этилен-пропилен-диенового каучука (EPDM), минерального волокна, минерального пенопласта, минеральной ваты (MW), каменной ваты, стекловаты, пеностекла (CG), керамзита, перлита и вспученного перлита (ЕРВ), вермикулита и вспученного вермикулита, пенобетона, древесно-волокнистой изоляционной плиты (WF), древесно-шерстяной изоляционной плиты (WW), целлюлозного изоляционного материала (CI), пробки, гранулированной пробки, пробковой плиты и пробковой изоляционной плиты (ICB), микропористого изоляционного материала, аэрогеля, вакуумной изоляционной панели (VIP), вакуумной изоляции и/или изоляционных материалов животного и/или растительного происхождения, таких как изоляционные плиты из овечьей шерсти, тростниковые плиты, маты из кокосового волокна и/или плиты из льняного волокна.
11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51) представлен в виде закрывающегося трубчатого кожуха, который может быть необязательно окружен пленкой, в частности защитной пленкой, армированной волокнами.
12. Аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51), пригодный для инженерного и бытового оборудования, а также для технологических установок, получаемый посредством:
- первого этапа, на котором создают накапливающий тепло слой (1), содержащий по меньшей мере один аккумулирующий скрытое тепло материал (2) и по меньшей мере один матричный материал (3), при этом, если аккумулирующий скрытое тепло материал (2) в матричном материале (3) представлен в микрокапсулированной форме, матричный материал (3) не является теплоизоляционным материалом (5), и
- второго этапа, на котором накапливающий тепло слой (1) приводят в контакт с теплоизоляционным материалом (5), в результате чего получают аккумулирующий тепло изоляционный многослойный материал (51).
13. Труба (41), заключенная в оболочку, получаемая посредством:
- первого этапа, на котором создают накапливающий тепло слой (1), содержащий по меньшей мере один аккумулирующий скрытое тепло материал (2) и по меньшей мере один матричный материал (3), при этом, если аккумулирующий скрытое тепло материал (2) в матричном материале (3) представлен в микрокапсулированной форме, матричный материал (3) не является теплоизоляционным материалом (5), и
- второго этапа, на котором накапливающий тепло слой (1) располагают вокруг трубы (4), после чего покрытую накапливающим тепло слоем (1) трубу (4) заключают в оболочку из теплоизоляционного материала (5) и, таким образом, получают трубу (41), заключенную в оболочку, при этом труба (41), заключенная в оболочку, пригодна для инженерного и бытового оборудования, а также для технологических установок, при этом труба (4) предпочтительно представляет собой стеклянную трубу, металлическую трубу, в частности латунную трубу, стальную трубу, трубу из высококачественной стали, алюминиевую трубу или медную трубу, или пластиковую трубу, в частности трубу из ПВХ, акрилового стекла, полиуретана, поликарбоната, полибутадиена или комбинированных материалов.
14. Труба (4), заключенная в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) и пригодная для инженерного и бытового оборудования, а также для технологических установок, при этом труба (4) заключена в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) по п. 12 таким образом, чтобы накапливающий тепло слой (1) аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) находился между трубой (4) и теплоизоляционным материалом аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51), при этом труба (4) предпочтительно представляет собой стеклянную трубу, металлическую трубу, в частности латунную трубу, стальную трубу, трубу из высококачественной стали, алюминиевую трубу или медную трубу, или пластиковую трубу, в частности трубу из ПВХ, акрилового стекла, полиуретана, поликарбоната, полибутадиена или комбинированных материалов.
15. Пассивная система поддержания тепла для трубопроводов для горячей воды в жилых и офисных зданиях, а также для химических и технологических установок, содержащая по меньшей мере одну трубу (41), заключенную в оболочку, по п. 13 и/или трубу (4), заключенную в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51), по п. 14.
16. Пассивная система поддержания холода для трубопроводов для холодной воды в жилых и офисных зданиях, а также для химических и технологических установок, содержащая по меньшей мере одну трубу (41), заключенную в оболочку, по п. 13 и/или трубу (4), заключенную в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51), по п. 14.
17. Применение аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) по п. 12 для поддержания температуры текучих сред в трубах даже при прерывании потока текучих сред, в частности в инженерном и бытовом оборудовании, в высотном здании, например, в жилых и офисных зданиях, а также в химических и технологических установках.
18. Применение трубы (4), заключенной в оболочку из аккумулирующего тепло изоляционного многослойного материала (51) по п. 12, для поддержания тепла текучих сред, в частности в качестве трубопровода для горячей воды в зданиях, трубопроводов для водяного пара, трубопроводов для перемещения химикатов, битумов, силиконов, термоклеев и/или продуктов питания, например, шоколада, и/или для поддержания холода текучих сред, в частности текучих сред под давлением, газов и/или жидкостей, в частности охлаждающих жидкостей, химикатов, растворителей при высоком давлении пара и/или продуктов питания, например, молочных продуктов и напитков.
19. Применение трубы (41), заключенной в оболочку, по п. 13 для поддержания тепла текучих сред, в частности в качестве трубопровода для горячей воды в зданиях, трубопроводов для водяного пара, трубопроводов для перемещения химикатов, битумов, силиконов, термоклеев и/или продуктов питания, например, шоколада, и/или для поддержания холода текучих сред, в частности текучих сред под давлением, газов и/или жидкостей, в частности охлаждающих жидкостей, химикатов, растворителей при высоком давлении пара и/или продуктов питания, например, молочных продуктов и напитков.
| WO 2011161472 A1, 29.12.2011 | |||
| ЦЕПНАЯ МУФТА | 1992 |
|
RU2062918C1 |
| Рыхлитель вибрационный | 2019 |
|
RU2712893C1 |
| WO 2012175994 A2, 27.12.2012 | |||
| WO 0216733 A1, 28.02.2002 | |||
| DE 10256553 A1, 24.06.2004 | |||
| US 6000438 A, 14.12.1999 | |||
| WO 2009118344 A1, 01.10.2009. | |||
