Акумулятор теплової енергії довготривалої дії
Формула / Реферат
1. Акумулятор теплової енергії, який являє собою ємність природного або штучного походження, заповнену як тепловим агентом водою (або водним розчином солі (наприклад, NaCl), спирту тощо) в рідкому стані при атмосферному тиску, із вмістом твердої фракції (наприклад, скельної породи) або без нього, з теплоізоляцією між зоною підвищеної температури та навколишнім середовищем, який відрізняється тим, що для нього значення фактора форми ємності FF (відношення об'єму зони підвищеної температури до площі поверхні, що розділяє зону підвищеної температури і навколишнє середовище) є не меншим аніж 4,96 (чотири цілих і дев'яносто шість сотих) метра.
2. Акумулятор теплової енергії за п. 1, який відрізняється тим, що рукотворна теплова ізоляція між дном ємності та основою (ґрунт, скеля, корінна порода тощо) відсутня, при цьому нижня межа залягання рукотворної теплоізоляції бічної поверхні акумулятора (як варіант - "стіна в ґрунті") знаходиться нижче найнижчої точки дна акумулятора на X метрів; таким чином, роль теплової ізоляції знизу виконує шар основи (ґрунт, скеля, корінна порода тощо) потужністю X метрів; водночас цей шар частково відіграє роль теплового агента.
3. Акумулятор теплової енергії за п. 1, який відрізняється тим, що рукотворна теплова ізоляція як між дном ємності та основою (ґрунт, скеля, корінна порода тощо), так і між бічними стінками ємності та оточуючим середовищем нижче денної поверхні (ґрунт, скеля, корінна порода тощо) відсутня, замість чого влаштовано горизонтальний шар рукотворної теплоізоляції на рівні денної поверхні між ґрунтом та атмосферою шириною N метрів та глибиною X метрів; таким чином, теплоізоляцією нижче денної поверхні можна розглядати шар ґрунту (скелі, корінної породи тощо) товщиною/потужністю N метрів, який водночас частково відіграє роль теплового агента.
Текст
Реферат: UA 86873 U UA 86873 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до акумуляторів теплоти (тут надалі - AT), що створюються з метою накопичення теплової енергії, збереження протягом тривалого часу і подальшого використання попередньо накопиченого тепла. Відомими є різноманітні сезонні підземні акумулятори теплоти [1,2]. Недоліками усіх відомих на цей час акумуляторів теплоти є: неприйнятно короткий час, протягом якого енергію може бути збережено без суттєвих втрат, зокрема через відсутність або недостатність теплової ізоляції та/або відсутність або недостатність герметизації, або неприйнятно висока вартість виготовлення такого акумулятора, або неприйнятно висока вартість експлуатації (зберігання та/або вилучення накопиченої енергії), що робить їх використання економічно недоцільним, або одночасно і перше, і друге, і третє. Відомим є сезонний AT "сонячний ставок" [1, c. 111]. Відомим є сезонний AT в підвалі житлового будинку [1, с. 112]. Відомим є AT, що містить 25000 куб. м води [2, с. 149]. Найближчим до запропонованого за технічною суттю та сукупністю ознак є AT, в якому теплоносієм є вода, а тепловою ізоляцією з усіх сторін служить скельна порода (внутрішня водовмісна ємність природного походження в скельній породі) [2. с. 148]. Очевидним недоліком зазначеного AT є той, що цілеспрямоване виготовлення такого акумулятора там, де є в ньому потреба, виявляється надмірно затратним (довбати скельну породу - задоволення не із дешевих, а якщо порода скельною не є (наприклад, суглинок), то влаштування такого підземного резервуара вимагає застосування конструктивних елементів, що забезпечуватимуть її міцність та водопаронепроникність протягом усього терміну експлуатації, що також виглядає апріорі неприйнятним з економічної точки зору. Іще одним недоліком такого AT виглядає фактична невизначеність в просторі і часі границі теплоізолюючої оболонки (скельної породи), відтак тепловміст останньої можна вважати співмірним (якщо не більшим) із корисним тепловмістом власне теплоносія, що вкупі із порівняно "низькою" теплопровідністю скельної породи може призводити до неприйнятно високої теплової інерційності системи в цілому, а відтак, до значного, на порядки, зниження ефективності повного циклу зарядки-зберіганнярозрядки-зарядки теплового акумулятора. Задачею запропонованої корисної моделі є розширення асортименту існуючих рішень щодо акумуляторів теплової енергії з можливістю виготовлення такого акумулятора, який за рахунок оптимізації його конструктивних характеристик зберігав би позитивні властивості існуючих рішень і водночас не мав би недоліків, властивих існуючим рішенням, що відкрило б можливості та доцільність його широкого застосування з огляду на нагальну потребу заощадження видобувних енергоресурсів, які використовуються для обігріву житлових, офісних, технологічних приміщень тощо (включно із тепличними та/або тваринницькими господарствами), технологічних процесів сушіння (зокрема, сушіння та в'ялення риби, сушіння зерна в елеваторах тощо) та гарячого водопостачання для побутових потреб тощо. Для зручності подальшого викладу введемо поняття фактора форми ємності, який позначатимемо символом FF, який визначається як відношення об'єму ємності (в кубічних метрах) до площі її поверхні, вираженої в квадратних метрах (наприклад, якщо йдеться про стандартний басейн для спортивного плавання, заповнений водою, то площею поверхні ємності буде площа дна плюс площа водяного дзеркала плюс площа вертикальних стін від дна до верхнього рівня води); очевидно, що в системі СІ фактор форми ємності має розмірність метр. Для вирішення поставленої задачі пропонується виготовляти акумулятори теплової енергії тривалої дії шляхом використання таких природних або рукотворних водойм, для яких: як тепловий агент (накопичувач теплової енергії) використовується вода в рідкому стані при атмосферному тиску або водні розчини солей, спиртів тощо: значення фактора форми ємності є не меншим аніж 4,96 метра; наявною є герметизація, що виключає/знижує до технологічно прийнятного рівня масообмін між тепловим агентом та навколишнім середовищем; наявною є теплова ізоляція між тепловим агентом та навколишнім середовищем. Пропонований підхід дозволяє влаштувати такі AT, для яких період ефективного зберігання теплової енергії складатиме не дні або тижні, а місяці і навіть роки, що відкриває можливість економічно доцільного використання їх в широкому технологічному діапазоні - від теплових установок для сушіння зерна (риби тощо) до опалення та гарячого водопостачання теплиць, житлових та громадських будинків тощо, використовуючи для цього сонячну енергію, накопичувану протягом весни-літа-осені, та/або баластне тепло промисловості (зокрема, ТЕЦ, 1 UA 86873 U 5 10 15 20 хімічних виробництв, сміттєспалювальних заводів тощо), накопичуване поза тривалістю опалювального сезону. Суть пропозиції пояснюється тим, що питома вартість теплової енергії, яку можна заощадити та ефективно використати, застосовуючи воду як накопичувач в діапазоні температур від 0 до 100 градусів Цельсія, є порівняно невеликою і становить суму порядка 5 доларів США на один кубометр; очевидно, що економічна доцільність тривалого зберігання такої незначної кількості корисного тепла є щонайменше сумнівною (значення FF для AT об'ємом 1 куб.м не перевищує 0,167 м); водночас сто- і навіть тисячократне збільшення об'єму такого AT тягне відповідне збільшення витрат на виготовлення конструкції, тепло- та пароізоляції, а також експлуатаційних витрат, що також зрештою знижує економічну доцільність використання до неприйнятного рівня. Але коли значення FF стає більшим аніж 4,96, і водночас застосовується теплопароізоляція, тоді стає можливим підібрати такі параметри AT, що його використання стане економічно доцільним, а його створення усе іще залишатиметься технічно можливим. У вищенаведеному легко може переконатися кожен бажаючий за допомогою нескладних розрахунків в межах шкільної програми з фізики. Джерела інформації: 1. Забарний Г.М., Кудря C.O., Маслюкова З.В., Примак A.I. Сезонне акумулювання теплоти в підземних акумуляторах. - К.: ТОВ "ВІОЛ-ПРИНТ", 2009. - 278 с. 2. Бекман Г., Гили П. Тепловое аккумулирование энергии // Мир. - Москва, 1987. - 269 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 45 1. Акумулятор теплової енергії, який являє собою ємність природного або штучного походження, заповнену як тепловим агентом водою (або водним розчином солі (наприклад, NaCl), спирту тощо) в рідкому стані при атмосферному тиску, із вмістом твердої фракції (наприклад, скельної породи) або без нього, з теплоізоляцією між зоною підвищеної температури та навколишнім середовищем, який відрізняється тим, що для нього значення фактора форми ємності FF (відношення об'єму зони підвищеної температури до площі поверхні, що розділяє зону підвищеної температури і навколишнє середовище) є не меншим аніж 4,96 (чотири цілих і дев'яносто шість сотих) метра. 2. Акумулятор теплової енергії за п. 1, який відрізняється тим, що рукотворна теплова ізоляція між дном ємності та основою (ґрунт, скеля, корінна порода тощо) відсутня, при цьому нижня межа залягання рукотворної теплоізоляції бічної поверхні акумулятора (як варіант - "стіна в ґрунті") знаходиться нижче найнижчої точки дна акумулятора на X метрів; таким чином, роль теплової ізоляції знизу виконує шар основи (ґрунт, скеля, корінна порода тощо) потужністю X метрів; водночас цей шар частково відіграє роль теплового агента. 3. Акумулятор теплової енергії за п. 1, який відрізняється тим, що рукотворна теплова ізоляція як між дном ємності та основою (ґрунт, скеля, корінна порода тощо), так і між бічними стінками ємності та оточуючим середовищем нижче денної поверхні (ґрунт, скеля, корінна порода тощо) відсутня, замість чого влаштовано горизонтальний шар рукотворної теплоізоляції на рівні денної поверхні між ґрунтом та атмосферою шириною N метрів та глибиною X метрів; таким чином, теплоізоляцією нижче денної поверхні можна розглядати шар ґрунту (скелі, корінної породи тощо) товщиною/потужністю N метрів, який водночас частково відіграє роль теплового агента. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюFenyk Mykhailo Borysovych
Автори російськоюФеник Михаил Борисович
МПК / Мітки
МПК: F24H 7/00
Мітки: акумулятор, довготривалої, енергії, теплової, дії
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-86873-akumulyator-teplovo-energi-dovgotrivalo-di.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Акумулятор теплової енергії довготривалої дії</a>
Попередній патент: Ролик монтажний типу м1р
Наступний патент: Спосіб визначення індекса вільної порожнини міокарда
Випадковий патент: Спосіб лікування катаракти