Металевий тепловий акумулятор

Реферат: Винахід стосується металевого теплового акумулятора, який акумулює тепло, що передається ззовні, зокрема винахід має на меті забезпечити металевий тепловий акумулятор, який акумулює при високій температурі високотемпературну сонячну енергію, зібрану за допомогою концентратора сонячного випромінювання та інших подібних пристроїв, і забезпечує його поступове розрядження, тим самим значно покращуючи акумулювання сонячної енергії, тобто природної енергії. Винахід передбачає подвійну ізоляцію металевого теплоносія, в якому акумулюється сонячна енергія при високій температурі (від 100 до 1300 градусів), а також передбачає теплообмінник, який розташований проксимально до металевого теплоносія для забезпечення можливості нагрівання робочої теплофікаційної рідини тривалий період. Подвійну ізоляцію металевого теплоносія забезпечують за допомогою середньої вставної камери, що складається з ізолюючої внутрішньої стінки, ізолюючої зовнішньої стінки і ізолюючої підлоги, розміщених на внутрішній стороні, зовнішній стороні і підлозі металевого теплоносія, відповідно. Конструкція зовнішньої стінки, що виготовлена з бетону, включає підлогу, центральну колону, корпус зовнішньої стіни, а також верхню кришку. При цьому тепловий UA 112828 C2 (12) UA 112828 C2 акумулятор має вакуумну обробку, що дозволяє блокувати викликаний повітрям конвенційний процес та теплопровідність, дозволяючи тим самим мінімізувати тепловтрати. UA 112828 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ОБЛАСТЬ ТЕХНІКИ [1] Цей винахід стосується металевого теплового акумулятора, який акумулює тепло, що передається ззовні, і, зокрема, цей винахід має на меті забезпечити металевий тепловий акумулятор, який акумулює при високій температурі високотемпературну сонячну енергію, зібрану за допомогою концентратора сонячного випромінювання та інших подібних пристроїв, і забезпечує його поступове розрядження, тим самим значно покращуючи акумулювання сонячної енергії, тобто природної енергії. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ [2] Сонячний нагрівач отримує високотемпературну сонячну енергію шляхом концентрування сонячного тепла за рахунок використання сонячного концентратора, а потім акумулює і використовує отриману сонячну енергію. [3] Загалом, акумулювання тепла у сонячному нагрівачі досягається різноманітними способами. Сонячний водонагрівач, що розкривається у публікації корейської заявки на корисну модель 20-1999-0036697 (27 вересня 1999 року), представлений як типовий приклад акумулювання тепла у сонячному нагрівачі. Конфігурація вищевказаного сонячного нагрівача описана нижче. У нагрівачі, що містить встановлений в ньому електричний нагрівач, резервуар із водою розташований всередині зовнішнього корпусу. Теплоізоляційна стінка утворена шляхом заповнення теплоізоляційного матеріалу між зовнішнім корпусом і резервуаром. Водопровідна труба для подачі води приєднана до одного боку нижньої частини резервуара. Збірна труба для збору гарячої води, яка циркулює крізь кожний нагрівальний простір, приєднана до іншого боку нижньої частини резервуара. Циркуляційний насос, який забезпечує примусову циркуляцію гарячої води, встановлений на збірній трубі. Випускний отвір водопровідної труби для подачі води до кожного нагрівального простору, що вимагає нагрівання, приєднаний до одного боку верхньої частини резервуара, при цьому утворюється резервуар гарячої води. Також передбачено світлозбирач, який має наступну структуру. Лінза, встановлена таким чином, щоб забезпечити її обертання по осі обох рам на зовнішній стороні будівлі, збирає сонячне тепло. На одній стороні лінзи встановлений датчик стеження сонця. Приводний двигун, який взаємодіє з датчиком стеження сонця і обертає лінзу відповідно до кута сонця, з'єднаний з одним кінцем осі обертання. Теплова колекторна пластина із нагрівальною трубкою усередині з'єднана з лінзою у фокусному положенні лінзи за допомогою опорної балки. Обидва кінці нагрівальної труби та верхні і нижні частини резервуара з'єднані з круговою трубою. Кругова труба, яка подає нагріту гарячу воду до резервуару, з'єднана з верхньою частиною резервуара. Кругова труба, яка передає гарячу воду до теплової колекторної пластини для подальшого нагрівання, встановлена на нижній частині резервуара. [4] У сонячному нагрівачі з вищевказаною конфігурацією після нагрівання води сонячним теплом за допомогою світлового колектору гаряча вода акумулюється в резервуарі, оточеному ізолюючим шаром, що має відмінну теплоізоляційну ефективність, а потім використовується як теплофікаційна вода та гаряча вода, і, зокрема, гаряча вода накопичується у денний час і використовується як теплофікаційна вода у нічний час. Однак існують проблеми. Наприклад, через низьку швидкість акумулювання тепла шляхом безпосереднього нагріву води, гаряча вода не може використовуватися тривалий період часу. Отже, сонячний нагрівач із вищевказаною конфігурацією насправді важко застосовувати у зимовий період і не можна зробити практичним. [5] Конструкція теплового акумулятора у сонячному нагрівачі, яка розкрита у публікації зареєстрованої корисної моделі за номером (YI) 20-0438245 (1 лютого 2008 року), була представлена в якості іншого прикладу акумулювання тепла в сонячному нагрівачі. Конструкція теплового акумулятора в сонячному нагрівачі містить нагрівач, встановлений для нагрівання теплофікаційної води всередині рами корпусу теплового акумулятора за допомогою теплоносія сонячного теплового колектору, а також теплообмінник для нагрівання і подання гарячої води, що розташований на внутрішній верхній частині рами корпусу таким чином, щоб забезпечувати теплообмін з гарячою теплофікаційною водою, яку підігріває нагрівач. Нагрівач містить перший нагрівальний блок та другий нагрівальний блок. Перший нагрівальний блок нагріває теплофікаційну воду за допомогою змієподібної труби, намотаної навколо теплообмінника, розташованого на внутрішній верхній частині рами корпусу. Другий нагрівальний блок нагріває теплофікаційну воду за допомогою змієподібної труби, намотаної навколо внутрішньої нижньої частини рами корпусу. [6] Завдяки такій конфігурації, теплоносій нагрівається сонячним теплом, а потім вода нагрівається за допомогою теплоносія. Ця конфігурація має переваги, адже забезпечує більш високу швидкість акумулювання тепла, аніж спосіб простого нагріву води. Однак об'єм теплового акумулятора збільшується, і функціональність втрачається в умовах хмарності. 1 UA 112828 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [7] [8] Патентний документ KR 2019990036697 U (27 вересня 1999 року) [9] Патентний документ KR 200438245 Y1 (01 лютого 2008 року) РОЗКРИТТЯ СУТНОСТІ ВИНАХОДУ Технічна проблема [10] Винахіднику вдалося подолати всі зазначені проблеми традиційного теплового акумулятора, описаного вище. Метою цього винаходу є забезпечення металевого теплового акумулятора, який акумулює при високій температурі високотемпературну сонячну енергію, зібрану за допомогою сонячного концентратора і подібних пристроїв, і забезпечує поступове його розрядження, тим самим значно покращуючи акумулювання сонячної енергії, тобто, природної енергії. Технічне рішення [11] Цей винахід передбачає подвійну ізоляцію металевого теплоносія, в якому акумулюється сонячна енергія при високій температурі (від 100 до 1 300 градусів), а також передбачає теплообмінник, який розташований проксимально до металевого теплоносія для забезпечення можливості нагрівання робочої теплофікаційної рідини тривалий період. [12] Для забезпечення подвійної ізоляції металевого теплоносія середня вставна камера має механізм у формі ізолюючої внутрішньої стінки, ізолюючої зовнішньої стінки і ізолюючої підлоги на внутрішній стороні, зовнішній стороні і підлозі металевого теплоносія, відповідно. Конструкція зовнішньої стінки, що виготовлена з бетону, включає підлогу, центральну колонну, корпус зовнішньої стіни, а також верхню кришку; дзеркало для відбивання інфрачервоних променів розташоване нижче верхньої кришки, дозволяючи тим самим мінімізувати тепловтрати. [13] Металевий теплоносій має блочну структуру і має литий стан. [14] Структура внутрішньої ізолюючої стінки 31 конфігурована шляхом укладання металевого дзеркального відбивача інфрачервоного випромінювання, високощільного вогнестійкого теплоізоляційного матеріалу, пористого вогнестійкого теплоізоляційного матеріалу та вогнестійкого теплоізоляційного матеріалу із високою термостійкістю. Металевий дзеркальний відбивач інфрачервоного випромінювання розташований ближче до теплоносія. [15] У конструкції зовнішньої стінки використовується вогнетривкий цемент, і вона виготовлена з бетону, що містить водонепроникний агент. [16] Вогнетривкий теплоізоляційний матеріал додатково розташований між верхньою кришкою конструкції зовнішньої стінки та металевим дзеркальним відбивачем інфрачервоного випромінювання, яке встановлене нижче верхньої кришки. Вогнетривкий теплоізоляційний матеріал є легким матеріалом аерогельного типу. [17] Високощільний оптичний вхідний отвір містить високотемпературну ізоляційну трубу, опуклу лінзу та металевий параболічний дзеркальний відбивач, в якому встановлена високотемпературна ізоляційна труба для проходження крізь конструкцію зовнішньої стінки та структуру внутрішньої ізолюючої стінки для забезпечення з'єднання з сонячним нагрівачем, в якому опукла лінза з'єднана з переднім кінцем високотемпературної ізоляційної труби, і в якому металевий параболічний дзеркальний відбивач встановлений у фокусному положенні опуклої лінзи всередині високотемпературної ізоляційної труби і містить наскрізний отвір у її центрі. Досягнення технічного результату [18] Відповідно до металевого теплового акумулятора, передбаченого цим винаходом, металевий теплоносій має бути у литому стані. Зовнішня сторона металевого теплоносія подвійно ізольована за допомогою структури ізолюючої внутрішньої стінки та бетону, що дозволяє повністю уникнути тепловтрат. Зокрема, високотемпературна сонячна енергія, зібрана за допомогою сонячного концентратора та інших подібних пристроїв, акумулюється при високій температурі і забезпечує можливість поступового розрядження, при цьому металевий тепловий акумулятор може застосовуватися у сонячному нагрівачі. [19] Відповідно, якщо сонячний нагрівач конфігурований відповідно до варіанта реалізації цього винаходу, можна отримати ефект стабільного нагрівання в зимовий період за допомогою сонячної енергії, тобто природної енергії. Короткий опис креслень [20] Фіг. 1 представляє собою фронтальний вид у розрізі ілюстративного варіанту реалізації кільцевого металевого теплового акумулятора, що передбачений цим винаходом і використовується при генерації парової енергії потужністю приблизно 1000 кВт; [21] Фіг. 2 представляє собою вид зверху у розрізі Фіг. 1; [22] Фіг. 3 представляє собою перспективний вид конфігурації металевого теплового акумулятора, що застосовується у цьому винаході. 2 UA 112828 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [23] Фіг. 4 представляє собою розширений вид у розрізі, на якому зображено конфігурацію структури внутрішньої ізолюючої стінки, яка утворює середню вставну камеру, що застосовується у цьому винаході. [24] Фіг. 5 - фронтальний вид, на якому зображено конфігурацію теплообмінника, що застосовується у цьому винаході. [25] Фіг. 6 - розширений вид у розрізі, на якому зображено конфігурацію високощільного оптичного внутрішнього порту, що застосовується у цьому винаході. [26] Фіг. 7 - фронтальний вид у розрізі та вид зверху, де продемонстровано стан із декількома сонячними концентраторами відповідно до цього винаходу. ТЕХНІЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ ВИНАХОДУ [27] Нижче описано варіант реалізації металевого теплового акумулятора, передбаченого цим винаходом із посиланням на креслення, що додаються. [28] Фіг. 1 представляє собою фронтальний вид у розрізі, на якому зображено ілюстративний варіант реалізації металевого теплового акумулятора кільцевого типу, що передбачений цим винаходом і використовується при виробленні парової електроенергії потужністю приблизно 1000 кВт. Фіг. 2 представляє собою вид зверху в розрізі Фіг. 1. [29] Цей винахід зокрема стосується металевого теплового акумулятора 1, здатного зберігати при високій температурі (від 200 до 1300 градусів) теплову енергію, сконцентровану за допомогою сонячного концентратора тощо. [30] Металевий тепловий акумулятор 1 містить: металевий теплоносій 2 кільцевого типу; середню вставну камеру 3, яка утворена шляхом розміщення ізолюючої внутрішньої стінки 32, ізолюючої зовнішньої стінки 33 та ізолюючої підлоги 34, кожна з яких має структуру внутрішньої ізолюючої стінки 31, для забезпечення ізоляції металевого теплоносія 2, на внутрішній стороні, зовнішній стороні і підлозі, відповідно, металевого теплоносія 2; конструкцію зовнішньої стінки 4, яка виготовлена з бетону з метою ізоляції металевого теплоносія 2, і містить підлогу 41, центральну колонну 42, структуру зовнішньої стінки 43, а також верхню кришку 44; дзеркальний відбивач інфрачервоного випромінювання 5, який розташований нижче верхньої кришки 44, що утворює конструкцію зовнішньої стінки 4 і відбиває інфрачервоні промені, які надходять з металевого теплоносія 2; теплообмінник 6, який розташований у формі спіралі всередині металевого теплоносія 2 і містить постачальну трубу 61 та дренажну трубу 62, які виведені на зовнішню частину конструкції зовнішньої стінки 4; сонячний нагрівач 7, який занурений у металевий теплоносій 2; а також високощільний оптичний вхідний порт 8, встановлений для забезпечення проникнення сонячної енергії до сонячного нагрівача 7 крізь структуру зовнішньої стінки 43 та ізолюючої зовнішньої стінки 33. [31] З метою акумулювання теплової енергії при високій температурі, як описано вище, необхідно забезпечити металевий теплоносій 2, здатний витримувати високі температури. Цей винахід забезпечує металевий теплоносій 2 із низькою собівартістю виробництва і здатністю витримувати високу температуру. [32] Фіг. 3 представляє собою перспективний вид, на якому показана конфігурація металевого теплоносія, який застосовується у цьому винаході. Металевий теплоносій 2 виготовлений за допомогою литих блоків шляхом плавлення металобрухту тощо. У цьому винаході можна використовувати металеву стружку або шматки металу різноманітного розміру також в якості металобрухту, що дозволить мінімізувати собівартість виробництва. [33] Блочний металевий теплоносій 2, передбачений цим винаходом, може бути складений у формі чотирикутного блоку. Принаймні один сонячний нагрівач 7 встановлюється на металевому теплоносії 2. У цьому винаході показано, що на металевому теплоносії 2 встановлюється один сонячний нагрівач 7. [34] Металевий теплоносій 2 має кільцевий тип і утворює багатошарову структуру при складанні. У варіанті реалізації цього винаходу приблизно 50 металевих теплоносіїв 2 розташовані у формі кільця і укладені у формі 7 шарів. [35] Середня вставна камера 3, що ізолює переважно металевий теплоносій 2, складається з ізолюючої внутрішньої стінки 32, ізолюючої зовнішньої стінки 33 та ізолюючої підлоги 34. Ізолююча внутрішня стінка 32, ізолююча зовнішня стінка 33 та ізолююча підлога 34 представляють собою 4-шарову структуру внутрішньої ізолюючої стінки 31. [36] Фіг. 4 представляє собою збільшений вигляд у розрізі, на якому продемонстрована конфігурація структури внутрішньої ізолюючої стінки, що утворює середню вставну камеру, яка застосовується у цьому винаході. 4-шарова структура внутрішньої ізолюючої стінки 31 конфігурована, як показано на кресленні, шляхом укладання металевого дзеркального відбивача інфрачервоного випромінювання 31а, високощільного вогнестійкого теплоізоляційного матеріалу 31b, пористого вогнестійкого теплоізоляційного матеріалу 31с та 3 UA 112828 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вогнестійкого теплоізоляційного матеріалу з високими жаротривкими властивостями 31d. Додатково металевий дзеркальний відбивач інфрачервоного випромінювання 31а розташований ближче до металевого теплоносія 2. [37] У структурі внутрішньої ізолюючої стінки 31 за варіантом реалізації цього винаходу, конфігурованим, як описано вище, високотемпературні інфрачервоні промені від металевого теплоносія 2 відбиваються знов до металевого теплоносія 2 за допомогою металевого дзеркального відбивача інфрачервоного випромінювання 31а, а потім металевий теплоносій 2 знов нагрівається. Також металевий теплоносій 2 оточений кількома шарами, у т.ч. високощільним вогнестійким теплоізоляційним матеріалом 31b, пористим вогнестійким теплоізоляційним матеріалом 31с та вогнестійким теплоізоляційним матеріалом з високими жаротривкими властивостями 31d тощо, що запобігає втраті тепла назовні, забезпечуючи тим самим функцію збереження прихованого тепла металевого теплоносія 2 тривалий період часу без тепловтрат. [38] Структура зовнішньої стінки 4 за межами середньої вставної камери 3 виготовляється з бетону. У структурі зовнішньої стінки 4 використаний вогнетривкий цемент і водонепроникний агент, що дозволяє запобігти поглинанню вологи у випадку встановлення пристрою на вулиці. [39] Конструкція зовнішньої стінки 4 залишається повністю заблокованою від зовнішнього повітря, якщо верхня кришка 44 закрита. Також структура зовнішньої стінки 4 забезпечує вакуумний стан при зменшенні при необхідності, тиску у внутрішньому просторі, що дозволяє запобігти окисленню металу при високій температурі, а також конвекції і теплопровідності повітря. В результаті можна запобігти тепловтраті. [40] Дзеркальний відбивач інфрачервоного випромінювання 5, встановлений нижче структури верхньої кришки 4 конструкції зовнішньої стінки 4, ще раз відбиває високотемпературні інфрачервоні промені, що надходять з металевого теплоносія 2, назад до металевого теплоносія 2. Також вогнетривкий теплоізоляційний матеріал 9 встановлюється між верхньою кришкою 44 і дзеркальним відбивачем інфрачервоного випромінювання 5. При цьому усередині конструкції зовнішньої стінки 4 підтримується вакуумний стан, що забезпечує кращу внутрішню ізоляцію і дозволяє зменшити тепловтрати. [41] Обирають легший вогнестійкий теплоізоляційний матеріал 9, і, переважно, можуть використовувати вогнестійкий теплоізоляційний матеріал аерогельного типу. [42] Фіг. 5 представляє собою фронтальний вид, на якому показана конфігурація теплообмінника, що застосовуються у цьому винаході. [43] Теплообмінник 6 розташований у формі спіралі усередині металевого теплоносія 2 і забезпечує теплообмін. Теплообмінник 6 поступово стає ширшим у напрямку його верхньої частини. Подавальна труба 61 розташована у верхній його частині, ближче до металевого теплоносія 2, а дренажна труба 62 розташована в нижній його частині подалі від до металевого теплоносія 2, що дозволяє нагрівати рідину (воду). [44] Холодна рідина тече у подавальну трубу 61 і поступово нагрівається при переміщенні крізь теплообмінник 6, утворений у формі спіралі, а потім випускається через зливну трубу 62. Зберігається достатній час теплообміну, що дозволяє рідині нагрітися до високої температури. [45] У варіанті реалізації цього винаходу, сонячний нагрівач 7 та високощільний оптичний вхідний порт 8, що подає сонячне тепло, сконцентроване на сонячному нагрівачі 7, використовуються як засіб нагрівання металевого теплоносія 2. [46] Сонячний підігрівач 7 має конічну форму, діаметр якої поступово збільшується від її входу. [47] Фіг. 6 представляє собою збільшений вид у розрізі, де показана конфігурація високощільного оптичного вхідного порту, який застосовується у цьому винаході. [48] Високощільний оптичний вхідний порт 8 містить високотемпературну ізолюючу трубу 81, опуклу лінзу 82 та металевий параболічний дзеркальний відбивач 83. Високотемпературна ізолююча труба 81 проходить крізь конструкцію зовнішньої стіни 4 та структуру внутрішньої ізолюючої стіни 31 для забезпечення поєднання з сонячним нагрівачем 7. Опукла лінза 82 з'єднана з переднім кінцем високотемпературної ізолюючої труби 81. Металевий параболічний дзеркальний відбивач 83 встановлений у фокусному положенні опуклої лінзи 82 всередині високотемпературної ізолюючої труби 81 і містить наскрізний отвір 84 у її центрі. [49] Високотемпературна ізолююча труба 81 може бути виготовлена з керамічного матеріалу тощо. [50] Завдяки вищевказаній конфігурації концентроване сонячне світло, що надходить від концентратора, знову концентрується на опуклій лінзі 82, а потім надходить до сонячного нагрівача 7 крізь наскрізний отвір 84 металевого параболічного дзеркального відбивача 83, що забезпечує нагрівання металевого теплоносія 2. При цьому відбите світло генерується з 4 UA 112828 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сонячного нагрівача 7. Відповідно до варіанту реалізації цього винаходу, оскільки металевий параболічний дзеркальний відбивач 83 встановлений у високотемпературній ізолюючій трубі 81, світло, що відбивається з сонячного нагрівача 7, знов спрямовується і подається на сонячний нагрівач 7, а потім нагрівається металевий теплоносій 2. Відповідно, можна покращити теплоздатність. [51] Неописане посилання за номером 100 на кресленнях являє собою концентратор сонячного випромінювання з функцією стеження, поданий на реєстрацію у день реєстрації цього винаходу. [52] Як показано на Фіг. 7, цей винахід може використовуватися у зв'язку з кількома або n-ою кількістю концентраторів сонячного випромінювання з функцією стеження 100. Далі буде описано функціонування варіантів здійснення цього винаходу. [53] Якщо концентрована енергія сонячного світла поступає до високощільного оптичного вхідного порту 8 через концентратор сонячного випромінювання з функцією стеження 100, світло знову концентрується крізь опуклу лінзу 82, встановлену на передньому кінці високотемпературної ізолюючої труби 81 високощільного оптичного вхідного порту 8, а потім подається до сонячного нагрівача 7, зануреного у металевий теплоносій 2. [54] При цьому, оскільки фокус корегується до наскрізного отвору 84, утвореного у металевому дзеркальному параболічному відбивачі 83, встановленому посередині високотемпературної ізолюючої труби 81, сонячне світло, сконцентроване опуклою лінзою 82, проходить крізь наскрізний отвір 84 металевого дзеркального параболічного відбивача 83, і потім поступово розсіюється і нагріває сонячний нагрівач 7. [55] По мірі нагрівання сонячного нагрівача 7, нагрівається металевий теплоносій 2. При цьому на сонячний нагрівач 7 подається температура вище 200 градусів, а саме від 1200 до 1300 градусів, відповідно до розміру концентратора сонячного випромінювання з функцією стеження 100, нагріваючи тим самим металевий теплоносій 2 у литому стані. [56] Металевий теплоносій 2, який нагрівається до високої температури від 200 до 1300 градусів, утворений шляхом плавлення металобрухту та аналогічних матеріалів. Металевий теплоносій 2 здатний зберігати тепло в діапазоні від точки плавлення (1538 градусів) заліза. Таким чином, можна забезпечити високе теплозбереження, зменшивши при цьому металевий теплоносій 2. [57] Щодо питання теплової енергії, яка акумулюється у металевому теплоносії 2, слід зазначити, що оскільки металевий теплоносій 2 двічі оточений 4-шаровою структурою внутрішньої ізолюючої стінки 31 та конструкцією зовнішньої стінки 4, яка виготовлена з бетону, тепловтрату металевого теплоносія 2 можна мінімізувати, що дозволяє забезпечити довгострокове акумулювання тепла. Відповідно, нагрівши металевий теплоносій 2, при високій температурі, металевий теплоносій 2 неможна охолодити без додаткового нагрівання протягом принаймні кількох днів. [58] При цьому у варіанті реалізації цього винаходу теплообмінник 6 розташований у формі спіралі всередині металевого теплоносія 2. Отже, холодна рідина тече у подавальну трубу 61 і поступово нагрівається у процесі переміщення крізь спіральний теплообмінник 6, а потім випускається крізь зливну трубу 62. Час теплообміну є достатнім, що дозволяє нагрівати рідину до високої температури. [59] (порівняльний приклад) 3 [60] Кількість енергії, яка акумулюється 1 м води = питома теплоємність (1) × вага одиниці (1 см3 × питому вагу 1) × 1000 × підвищення температури (90 °C-40 °C=50 °C; при нагріванні води до температури 90 °C без кипіння: 40 °C – температура теплообміну) = 50 000 кал. 3 [61] Кількість енергії, яка акумулюється 1 м заліза = питома теплоємність (0,108) × вага одиниці (1 см3 × питому вагу 7,876) × 1000 × підвищення температури (1200 °C-40 °C=1160 °C; при нагріванні заліза до температури 1200 °C) = 977 184 кал. [62] Як описано вище, можливо отримати тепловий акумулятор, який майже у 20 разів перевищуватиме акумулятор із водою в якості теплоносія. Цей винахід може застосовуватися у побутовому нагрівачі. Якщо металевий теплоносій 2 сконфігурований для забезпечення обсягу води, що використовується в якості теплоносія, цей винахід може застосовуватися для нагрівання у зимовий період, і, отже, нагрівання можна проводити за допомогою сонячної енергії, тобто природної енергії. [63] При цьому, щодо питання застосування розплавленої солі, матеріалів PCM і термальної олії, які використовувалися в минулому, слід зазначити, що температура акумулювання тепла є нижчою, аніж у цьому винаході. Також, оскільки розплавлена сіль, матеріали РСМ та термальна олія вироблені шляхом виготовлення хімічних матеріалів, вони мають коротший термін придатності внаслідок окислення у процесі їх тривалого використання. Однак, оскільки цей 5 UA 112828 C2 5 10 винахід передбачає металевий теплоносій 2 у литому стані, він може постійно використовуватися завдяки проведенню обробки для забезпечення стійкості лише на поверхні тощо. [64] Хоча конкретний варіант реалізації цього винаходу був описаний докладно, допускаються різноманітні модифікації та зміни цього варіанту у межах сутності та обсягу цього винаходу. Таким чином, обсяг цього винаходу не обмежується описаним вище варіантом його реалізації, і визначається наступною формулою винаходу та її еквівалентами. промислова придатність [65] Металевий тепловий акумулятор, передбачений цим винаходом, може застосовуватися у побутовому сонячному нагрівачі, а також у промисловому сонячному нагрівачі для виробництва електроенергії тощо. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 45 50 1. Металевий тепловий акумулятор, що містить металевий теплоносій 2 кільцевого типу або прямокутного типу; середню вставну камеру 3, яка утворена шляхом розміщення ізолюючої внутрішньої стінки 32, ізолюючої зовнішньої стінки 33 та ізолюючої підлоги 34, кожна з яких має структуру внутрішньої ізолюючої стінки 31, для забезпечення ізоляції металевого теплоносія 2, на внутрішній стороні, зовнішній стороні і підлозі, відповідно, металевого теплоносія 2; конструкцію зовнішньої стінки 4, яка виготовлена з бетону з метою ізоляції металевого теплоносія 2, і містить підлогу 41, центральну колону 42, структуру зовнішньої стінки 43, а також верхню кришку 44; дзеркальний відбивач інфрачервоного випромінювання 5, який розташований нижче верхньої кришки 44, що утворює конструкцію зовнішньої стінки 4 і відбиває інфрачервоні промені, які надходять з металевого теплоносія 2; теплообмінник 6, який розташований у формі спіралі всередині металевого теплоносія 2 і містить постачальну трубу 61 та дренажну трубу 62, які виведені на зовнішню частину конструкції зовнішньої стінки 4; сонячний нагрівач 7, який занурений у металевий теплоносій 2; а також високощільний оптичний вхідний порт 8, встановлений для забезпечення проникнення сонячної енергії до сонячного нагрівача 7 крізь структуру зовнішньої стінки 43 та ізолюючої зовнішньої стінки 33. 2. Металевий тепловий акумулятор за п. 1, який відрізняється тим, що металевий теплоносій 2 складається з блоків у литому стані. 3. Металевий тепловий акумулятор за п. 1, який відрізняється тим, що структура внутрішньої ізолюючої стінки 31 складається з металевого дзеркального відбивача інфрачервоного випромінювання 31а, високощільного вогнестійкого теплоізоляційного матеріалу 31b, пористого вогнестійкого теплоізоляційного матеріалу 31с та вогнестійкого теплоізоляційного матеріалу з високими жаротривкими властивостями 31d, і в якому металевий дзеркальний відбивач інфрачервоного випромінювання 31а розташований ближче до металевого теплоносія 2. 4. Металевий тепловий акумулятор за п. 1, який відрізняється тим, що в конструкції зовнішньої стінки 4 використовується вогнестійкий цемент і вона виконана з цементу, що має водонепроникний агент. 5. Металевий тепловий акумулятор за п. 1, який відрізняється тим, що вогнетривкий теплоізоляційний матеріал 9 додатково встановлюється між верхньою кришкою 44 конструкції зовнішньої стінки 4 та дзеркальним відбивачем інфрачервоного випромінювання 5, встановленого нижче верхньої кришки 44, в якому вогнетривкий теплоізоляційний матеріал 9 є легким матеріалом аерогельного типу. 6. Металевий тепловий акумулятор за п. 1, який відрізняється тим, що високощільний оптичний вхідний порт 8 містить високотемпературну ізолюючу трубу 81, опуклу лінзу 82 та металевий параболічний дзеркальний відбивач 83, в якому високотемпературна ізолююча труба 81 проходить крізь конструкцію зовнішньої стіни 4 та структуру внутрішньої ізолюючої стіни 31 для забезпечення поєднання з сонячним нагрівачем 7, в якому опукла лінза 82 з'єднана з переднім кінцем високотемпературної ізолюючої труби 81, та в якому металевий параболічний дзеркальний відбивач 83 встановлений у фокусному положенні опуклої лінзи 82 всередині високотемпературної ізолюючої труби 81 і містить наскрізний отвір 84 у її центрі. 6 UA 112828 C2 7 UA 112828 C2 8 UA 112828 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9