PL246705B1

PL246705B1 - Heat storage

Info

Publication number: PL246705B1
Application number: PL441941A
Authority: PL
Inventors: Marek Mączka
Original assignee: Maczka Group Spolka Komandytowa
Priority date: 2022-08-04
Filing date: 2022-08-04
Publication date: 2025-02-24
Also published as: PL441941A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest magazyn ciepła, zbiornik o skonfigurowanej budowie wewnętrznej, gdzie w środowisku wodnym zbiornika jest materiał przemiany fazowej, kapsułki PCM jako nośnik energii cieplnej. Magazyn ciepła, ciepłej wody z kapsułkami PCM wykorzystany jest do podgrzewania wody użytkowej lub/i obiegu wody w centralnym ogrzewaniu bez załączania zasilania źródła ciepła. Magazyn ciepła w cylindrycznej obudowie (20) i izolacji (19) termicznej z metalowym zbiornikiem (1) z dwoma dennicami (2) z otworem rewizyjnym, z kieszenią (7) do instalacji grzałki elektrycznej, z gniazdem zasilania wejścia od źródła ciepła (15) i gniazdem powrotu (16) do źródła ciepła, z gniazdem (17) zasilania i gniazdem (18) powrotu do C.O. charakteryzuje się tym, że zbiornik (1) ma wbudowany w górnej części wymiennik (3) o dużej powierzchni wymiany ciepła z szeregiem pionowych rur i pionowych płaskich falistych kierownic przepływu wody umieszczonych pomiędzy dwoma deklami (5) zamykającymi przestrzeń pomiędzy rurami oraz ma wbudowaną pionową rurę (10) powrotu zimnej wody, przy czym wymiennik (3) połączony jest poprzez króciec (11) z komorą (9) podgrzewania wstępnego ciepłej wody użytkowej CWU, która umocowana jest wokół zbiornika (1) na zewnętrznej górnej części i ma spiralną kierownicę (22) przepływu wody, a ponadto, poniżej wymiennika (3) w środowisku wodnym zbiornika (1) jest zainstalowany (wrzucony) jest materiał przemiany fazowej PCM, pakiet kapsułek (6).The subject of the application is a heat storage tank, a tank with a configured internal structure, where in the water environment of the tank there is a phase change material, PCM capsules as a heat energy carrier. The heat storage tank, hot water with PCM capsules is used to heat utility water or/and water circulation in central heating without switching on the power supply of the heat source. A heat storage tank in a cylindrical housing (20) and thermal insulation (19) with a metal tank (1) with two bottoms (2) with an inspection opening, with a pocket (7) for installing an electric heater, with a power supply socket for the input from the heat source (15) and a return socket (16) to the heat source, with a power supply socket (17) and a return socket (18) to the C.H. is characterized in that the tank (1) has a built-in exchanger (3) in the upper part with a large heat exchange surface with a series of vertical pipes and vertical flat corrugated water flow guides placed between two covers (5) closing the space between the pipes and has a built-in vertical cold water return pipe (10), wherein the exchanger (3) is connected via a connector (11) to a chamber (9) for preheating domestic hot water (DHW), which is mounted around the tank (1) on the outer upper part and has a spiral water flow guide (22), and furthermore, below the exchanger (3) in the water environment of the tank (1) there is installed (thrown) a phase change material PCM, a capsule package (6).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest magazyn ciepła, zbiornik o skonfigurowanej budowie wewnętrznej, gdzie w środowisku wodnym zbiornika jest materiał przemiany fazowej, kapsułki PCM jako nośnik energii cieplnej. Magazyn ciepła, ciepłej wody z kapsułkami PCM wykorzystany jest do podgrzewania wody użytkowej lub/i obiegu wody w centralnym ogrzewaniu bez załączania zasilania źródła ciepła.The subject of the invention is a heat storage tank with a configured internal structure, where in the water environment of the tank there is a phase change material, PCM capsules as a heat energy carrier. The heat storage, hot water with PCM capsules is used to heat utility water and/or water circulation in central heating without switching on the heat source power supply.

Znany jest z opisu zgłoszenia patentu polskiego nr P.396783 bezciśnieniowy akumulator ciepła, zawierający zbiornik napełniony medium akumulującym ciepło, wymienniki ciepła w postaci wężownic, umieszczonych współosiowo wewnątrz zbiornika i połączonych z zewnętrznymi instalacjami dostawy i odbioru ciepła poprzez króćce osadzone w górnej ściance zbiornika, który charakteryzuje się tym, że jego zbiornik stanowią dwa pojemniki w kształcie stożka ściętego, złożone większymi średnicami do siebie i uszczelnione uszczelką, a co najmniej dwie jego wężownice są umieszczone w górnej części zbiornika, tworząc układ pierścieniowy, w którym wewnętrzna wężownica jest osadzona przesuwnie względem osi zbiornika, a każda z wężownic ma wysokość wielokrotnie mniejszą od swej średnicy.It is known from the description of Polish patent application No. P.396783 a non-pressurized heat accumulator comprising a tank filled with a heat accumulating medium, heat exchangers in the form of coils placed coaxially inside the tank and connected to external heat supply and reception installations via connectors mounted in the upper wall of the tank, which is characterized in that its tank consists of two containers in the shape of a truncated cone, placed with their larger diameters towards each other and sealed with a gasket, and at least two of its coils are placed in the upper part of the tank, creating a ring system in which the internal coil is mounted slidably relative to the axis of the tank, and each of the coils has a height many times smaller than its diameter.

Ponadto, znany jest z opisu polskiego patentu nr 228867 podgrzewacz pojemnościowy, uniwersalny wody użytkowej, zawierający wężownice spiralne w zbiorniku z gniazdami wejścia i wyjścia, gniazdo czujnika temperatury, termometr, przyłącze zaworu bezpieczeństwa, gniazdo anody magnezowej, gniazdo wejścia zimnej wody i gniazdo wyjścia ciepłej wody, gniazdo spustu wody i czyszczenia zbiornika, który charakteryzuje się tym, że ma zamontowane na płaszczu zbiornika dodatkowe systemy grzewcze w postaci płaszcza grzewczego i mat grzewczych oraz wyposażony jest w automatyczny system sterowany programatorem za pomocą którego prowadzona jest automatyczna cykliczna, czasowa i w pełni sterylna dezynfekcja termiczna ogrzewanej wody.In addition, a universal storage water heater for utility water is known from the description of Polish patent No. 228867, containing spiral coils in a tank with input and output sockets, a temperature sensor socket, a thermometer, a safety valve connection, a magnesium anode socket, a cold water input socket and a hot water output socket, a water drain and tank cleaning socket, which is characterized in that it has additional heating systems mounted on the tank jacket in the form of a heating jacket and heating mats and is equipped with an automatic system controlled by a programmer by means of which automatic cyclical, time-based and fully sterile thermal disinfection of heated water is carried out.

Znane są magazyn ciepła i chłodu Kraft Boxx które zostały przedstawione na stronie internetowej: https://ecoprius.pl/pl/magazyny-ciep%C5%82a-i-ch%C5%82odu.html.The well-known Kraft Boxx heat and cold warehouses are presented on the website: https://ecoprius.pl/pl/magazyny-ciep%C5%82a-i-ch%C5%82odu.html.

W magazynach tych zostały wykorzystane kapsułki PCM (materiały przemiany fazowej) jako elementy do magazynowania energii cieplnej.In these storage facilities, PCM capsules (phase change materials) were used as elements for storing thermal energy.

Znany jest z opisu patentu EP 1812757B1 akumulator ciepła i jego wykorzystanie w systemie grzewczym zawierającym solar, instalacje i pompę ciepła. Wynalazek dotyczy akumulatora ciepła a także korzystania z akumulatora ciepła w instalacji grzewczej z systemem solarnym i pompą ciepła. Taki system grzewczy stosowany jest w szczególności do ogrzewania budynków i ogrzewania wody użytkowej.It is known from the description of the patent EP 1812757B1 a heat accumulator and its use in a heating system containing a solar system, installations and a heat pump. The invention relates to a heat accumulator and also the use of a heat accumulator in a heating installation with a solar system and a heat pump. Such a heating system is used in particular for heating buildings and heating utility water.

Znany jest z opisu WO2014/068091 wynalazek, który dotyczy rdzenia kapsułki, kapsułek składających się z rdzeni zawierających materiał przemiany fazowej (PCM), jak również zespół wielu takich kapsuł, ich zastosowanie w buforze grzewczym oraz sposób wytwarzania takich kapsuł lub zespołów. Wynalazek opiera się na spostrzeżeniu, że bufory w systemach grzewczych lub systemach wymiany ciepła, jak centralne ogrzewanie są zwykle wypełnione płynami wymiany ciepła, takimi jak woda. Jednak woda i inne zwykłe płyny do wymiany ciepła mają ograniczoną pojemność cieplną. Według twórców niniejszego wynalazku doniesiono, że materiały o przemianie fazowej mogą być stosowane w celu zwiększenia pojemności cieplnej bufora, ale do tej pory nie napotkano żadnego realnego przykładu wykonania.An invention is known from the description WO2014/068091 which relates to a capsule core, capsules consisting of cores containing a phase change material (PCM), as well as an assembly of a plurality of such capsules, their use in a heating buffer and a method of manufacturing such capsules or assemblies. The invention is based on the observation that buffers in heating systems or heat exchange systems, such as central heating, are usually filled with heat exchange fluids, such as water. However, water and other common heat exchange fluids have a limited heat capacity. According to the present inventors, it has been reported that phase change materials can be used to increase the heat capacity of the buffer, but no real embodiment has been encountered so far.

Znany jest także z opisu EP3916337 wynalazek który dotyczy systemu magazynowania ciepła z materiałem o przemianie fazowej (PCM), obejmującego: zbiornik przeznaczony do przechowywania stałego/ciekłego PCM i przestrzeń gazową nad zawartością, moduł wtrysku skonfigurowany do wstrzykiwania do zbiornika rozpuszczalnika dwufazowego w stanie ciekłym lub w stanie gazowym, moduł opróżniania skonfigurowany do opróżniania, rozpuszczalnik fazowy w stanie gazowym w górnej części zbiornika, naprzeciw dolnej części układ cyrkulacyjny zanurzony w zbiorniku przeznaczony do cyrkulacji zewnętrznego obiegu nośnika ciepła, który charakteryzuje się tym, że system cyrkulacji zawiera: skraplacz umieszczony w głowicy gazu zbiornika, przeznaczony do kondensacji rozpuszczalnika w stanie gazowym przez cyrkulację płynu przenoszącego ciepło oraz parownik umieszczony w zbiorniku na wolnej powierzchni stałego PCM w kontakcie z rozpuszczalnikiem dwufaz owym w stanie ciekłym i przeznaczony do odparowania rozpuszczalnika w stanie ciekłym przez cyrkulację płynu przenoszącego ciepło.Also known from the description EP3916337 is an invention which relates to a heat storage system with a phase change material (PCM), comprising: a tank for storing a solid/liquid PCM and a gas space above the contents, an injection module configured to inject a two-phase solvent in a liquid state or in a gaseous state into the tank, an evacuation module configured to evacuate the gaseous phase solvent in the upper part of the tank, opposite the lower part a circulation system immersed in the tank for circulating an external heat transfer fluid circuit, which is characterized in that the circulation system comprises: a condenser located in the gas head of the tank, designed to condense the solvent in the gaseous state by circulating a heat transfer fluid, and an evaporator located in the tank on the free surface of the solid PCM in contact with the two-phase solvent in the liquid state and designed to evaporate the solvent in the liquid state by circulating the heat transfer fluid.

Również znany jest z publikacji amerykańskiego opisu patentowego nr US2017/0248377A1 chłodzący lub termiczny system magazynowania energii do przechowywania energii chłodniczej lub cieplnej, obejmujący zamknięty i izolowany korpus skonfigurowany tak, aby zawierał dwie ciecze: odpowiednio płyn typu materiału zmiennofazowego (PCM) i płyn drugi o niższej temperaturze krzepnięcia. Dwa płyny nie mieszają się ze sobą i mają różne gęstości, tak aby były rozwarstwione w objętości korpusu. Układ został skonfigurowany aby pobierać drugi płyn i rozprowadzać go wewnątrz wymiennika ciepła, zaś wymiennik ciepła skonfigurowano tak, aby dochodziło do wymiany frygorii lub kalorii z drugim płynem. Następnie drugi płyn pobierany jest z wymiennika ciepła i rozprowadzany wewnątrz korpusu, gdzie następuje kontakt z płynem PCM i wymiana frygoriami lub kaloriami zaabsorbowanymi w wymienniku ciepła.Also known from the publication of the United States patent description No. US2017/0248377A1 is a refrigeration or thermal energy storage system for storing refrigeration or thermal energy, comprising a closed and insulated body configured to contain two fluids: a phase change material (PCM) type fluid and a second fluid having a lower freezing point, respectively. The two fluids are immiscible with each other and have different densities so as to be stratified within the volume of the body. The system is configured to receive the second fluid and distribute it within a heat exchanger, and the heat exchanger is configured to exchange frigories or calories with the second fluid. The second fluid is then withdrawn from the heat exchanger and distributed within the body, where it contacts the PCM fluid and exchanges frigories or calories absorbed in the heat exchanger.

Celem wynalazku jest znalezienie i opracowanie efektywnej metody, magazynu ciepła w formie zbiornika, buforu do instalacji grzewczej stanowiącego swoisty magazyn gorącej cieczy, która nie mogła zostać odebrana przez grzejniki czy podłogówkę z powodu zbyt wysokiej temperatury w mieszkaniu, a może zostać wykorzystana jako magazyn ciepła do podgrzania wody CWU w okresie letnim i zimowym. Ten problem najczęściej występuje w tzw. okresach przejściowych, a więc jesienią i wczesną wiosną.The aim of the invention is to find and develop an effective method, a heat storage tank, a buffer for the heating system, which is a kind of storage for hot liquid, which could not be collected by radiators or underfloor heating due to too high a temperature in the apartment, and can be used as a heat storage for heating domestic hot water in the summer and winter. This problem occurs most often in the so-called transitional periods, i.e. in autumn and early spring.

Również energia grzewcza zmagazynowana w magazynie ciepła, buforze może zostać wykorzystana wtedy, gdy wzrośnie zapotrzebowanie na ciepło, jednocześnie unikniemy załączania się kotła gazowego czy pompy ciepła lub też nie będziemy musieli często uzupełniać paliwa w kotle węglowym, pelletowym czy kominku z płaszczem wodnym.Also, the heating energy stored in the heat storage tank or buffer can be used when the demand for heat increases, while at the same time we will avoid switching on the gas boiler or heat pump or we will not have to frequently refill the fuel in the coal or pellet boiler or fireplace with a water jacket.

Magazyn ciepła, bufor dodatkowo zapewnia optymalne warunki pracy dla urządzenia grzewczego. Minimalizuje częstotliwość załączania się kotła/pompy ciepła, pozwala pracować kotłowi na paliwo stałe w najwyższym zakresie sprawności, a to ma przełożenie na obniżenie zużycia paliwa.The heat storage, buffer additionally ensures optimal working conditions for the heating device. It minimizes the frequency of switching on the boiler/heat pump, allows the solid fuel boiler to work in the highest efficiency range, which translates into lower fuel consumption.

Założeniem do powstania magazynu ciepła było także znalezienie sposobu na gromadzenie energii cieplnej w chwili nadmiernej produkcji prądu także z instalacji fotowoltaicznej. W efekcie poszukiwania różnych rozwiązań natrafiono na ofertę kapsułek PCM, które umożliwiają wykorzystanie ciepła utajonego przemian fazowych w różnych zakresach temperatur. Wykorzystanie tej właściwości daje możliwość gromadzenia energii w formie ciepła w chwili gdy mamy nadwyżki energii np. nadwyżki energii elektrycznej w słoneczne dni zamieniane przez grzałki na energię cieplną. Zjawisko przemian fazowych wymaga dostarczenia lub odbierania dużych ilości energii. Magazyn ciepła z materiałem PCM pozwala na gromadzenie i odzysk większej ilości ciepła w stałej temperaturze.The assumption for the creation of the heat storage was also to find a way to collect thermal energy at the time of excess electricity production, also from a photovoltaic installation. As a result of searching for various solutions, an offer of PCM capsules was found, which allow the use of latent heat of phase changes in different temperature ranges. Using this property makes it possible to collect energy in the form of heat at the time when we have surplus energy, e.g. surplus electricity on sunny days converted by heaters into thermal energy. The phenomenon of phase changes requires the supply or reception of large amounts of energy. A heat storage with PCM material allows for the collection and recovery of a larger amount of heat at a constant temperature.

Magazyn ciepła w cylindrycznej obudowie i izolacji termicznej z metalowym zbiornikiem, z dwoma dennicami i z otworem rewizyjnym w dolnej dennicy, z kieszenią do instalacji grzałki elektrycznej, z gniazdem zasilania wejścia od źródła ciepła i gniazdem powrotu do źródła ciepła, z gniazdem zasilania i gniazdem powrotu do C.O. charakteryzuje się tym, że zbiornik ma wbudowany w górnej części wymiennik o powierzchni wymiany ciepła z szeregiem pionowych rur i pionowych płaskich falistych kierownic przepływu wody, które to rury i kierownice umieszczone są pomiędzy dwoma płaskimi pokrywami wymiennika zamykającymi przestrzeń pomiędzy rurami i falistymi kierownicami oraz ma wbudowaną pionową rurę powrotu zimnej wody, przy czym wymiennik połączony jest poprzez króciec z komorą podgrzewania wstępnego ciepłej wody użytkowej CWU, która umocowana jest wokół zbiornika na zewnętrznej górnej części i ma spiralną kierownicę przepływu wody, a ponadto, poniżej wymiennika w środowisku wodnym zbiornika jest zainstalowany materiał przemiany fazowej PCM, pakiet kapsułek.A heat storage tank in a cylindrical housing and thermal insulation with a metal tank, with two bottoms and an inspection opening in the lower bottom, with a pocket for installing an electric heater, with a power supply socket for the input from the heat source and a return socket to the heat source, with a power supply socket and a return socket to the central heating system, characterized in that the tank has a heat exchanger built into the upper part with a heat exchange surface with a series of vertical pipes and vertical flat corrugated water flow guides, which pipes and guides are placed between two flat exchanger covers closing the space between the pipes and corrugated guides, and has a built-in vertical cold water return pipe, wherein the exchanger is connected via a stub pipe to a preheating chamber for domestic hot water (DHW), which is mounted around the tank on the outer upper part and has a spiral water flow guide, and furthermore, a phase change material PCM, a capsule package, is installed below the exchanger in the water environment of the tank.

Korzystnie pionowe faliste kierownice wymiennika mają wysokość wymiennika.Advantageously, the vertical wavy guide vanes of the exchanger are the height of the exchanger.

Korzystnie wymiennik ciepła wbudowany jest na wysokości łączenia dennicy z płaszczem w górnej części zbiornika oraz ma wmontowany w górnej bocznej części króciec wylotowy ciepłej wody użytkowej CWU.Preferably, the heat exchanger is built in at the height of the connection between the bottom and the jacket in the upper part of the tank and has a domestic hot water (DHW) outlet connector mounted in the upper side part.

Korzystnie wymiennik ciepła ma wysokość h, która wynosi 0,13 H wysokości zbiornika.Preferably, the heat exchanger has a height h which is 0.13 H of the tank height.

Korzystnie pionowa rura powrotu zimnej wody wystaje ponad wymiennik ciepła i sięga długością ku dolnej dennicy zbiornika.Preferably, the vertical cold water return pipe protrudes above the heat exchanger and extends to the lower bottom of the tank.

Korzystnie komora wstępnego podgrzewania CWU ma średnicę d, która wynosi 1,2 D średnicy zbiornika, a wysokość L wynosi 0,4 H zbiornika.Preferably, the DHW preheating chamber has a diameter d which is 1.2 D of the tank diameter and the height L is 0.4 H of the tank.

Korzystnie płaszcz komory wstępnego podgrzewania CWU zamknięty jest dwoma kształtnymi deklami, które zamykają przestrzeń pomiędzy zewnętrzną ścianką zbiornika a płaszczem komory.Advantageously, the jacket of the DHW preheating chamber is closed with two shaped covers which close the space between the outer wall of the tank and the jacket of the chamber.

Korzystnie kierownica przepływu wody w komorze wstępnego podgrzewania CWU ma przekrój prostokątny.Preferably, the water flow guide in the DHW preheating chamber has a rectangular cross-section.

Korzystnie komora wstępnego podgrzewania CWU w dolnej części dekla zamykającego ma króciec dolotowy CWU.Preferably, the DHW preheating chamber has a DHW inlet connector in the lower part of the closing cover.

Korzystnie komora wstępnego podgrzewania CWU zamontowana jest w górnej części zbiornika na wysokości ¹Z h wymiennika wymiany ciepła do ¹Z H wysokości zbiornika.Preferably, the DHW preheating chamber is installed in the upper part of the tank at a height of ¹ Zh of the heat exchanger to ¹ ZH of the tank height.

Korzystnie zbiornik w dolnej części, przy dolnej dennicy ma umieszczone po łuku kieszenie na instalacje grzałek elektrycznych do podgrzewania wody.Advantageously, the tank in the lower part, near the lower bottom, has arc-shaped pockets for installing electric heaters for heating the water.

Korzystnie zbiornik ma w bocznej górnej części, poprzez komorę wstępnego podgrzewania CWU zamontowaną kapilarę czujnika temperatury.Advantageously, the tank has a temperature sensor capillary mounted in the upper side part, through the DHW preheating chamber.

Korzystnie zbiornik w dolnej dennicy ma otwór rewizyjny z deklem do umieszczania materiału przemiany fazowej PCM, pakietu kapsułek.Advantageously, the tank has an inspection opening with a lid in the lower bottom for placing the phase change material PCM or the capsule package.

Korzystnie ilość zainstalowanych do środowiska wodnego zbiornika materiałów przemiany fazowej PCM w formie pakietu kapsułek zależy od objętości zbiornika i wynosi do 1300 kapsułek na 1000 litrów wody.The amount of PCM phase change materials installed in the aquatic environment of the tank in the form of a capsule package preferably depends on the volume of the tank and is up to 1,300 capsules per 1,000 litres of water.

Korzystnie magazyn ciepła jest podłączony ze źródłem ciepła typu kocioł grzewczy lub odnawialne źródła energii jak system solarny lub/i ogniwa fotowoltaiczne za pomocą przyłącza zasilania i przyłącza powrotu do źródła ciepła.The heat storage device is advantageously connected to a heat source such as a heating boiler or renewable energy sources such as a solar system and/or photovoltaic cells by means of a supply connection and a return connection to the heat source.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w opisie i na figurach rysunku, na których: Fig. 1, Fig. 2 przedstawia schematycznie w przekroju wzdłużnym A-A magazyn ciepła, Fig. 3 przedstawia schematycznie w zarysie magazyn ciepła, Fig. 4 przedstawia w przekroju poprzecznym B-B wymiennik ciepła, Fig. 5, Fig. 6 przedstawia w rzucie aksonometrycznym magazyn ciepła, Fig. 7 przedstawia model kapsułki PCM, Fig. 8 przedstawia wykres porównujący magazynowanie energii przez zwykły zbiornik z wodą oraz zbiornik z kapsułkami PCM zgodnie z wynalazkiem.The subject of the invention is presented in the description and in the drawings, in which: Fig. 1, Fig. 2 schematically shows a heat storage in longitudinal section A-A, Fig. 3 schematically shows an outline of a heat storage, Fig. 4 shows a heat exchanger in cross-section B-B, Fig. 5, Fig. 6 shows an axonometric view of a heat storage, Fig. 7 shows a model of a PCM capsule, Fig. 8 shows a graph comparing energy storage by a conventional water tank and a tank with PCM capsules according to the invention.

Magazyn ciepła zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że w cylindrycznej obudowie 20 z izolacją 19 termiczną zawiera metalowy zbiornik 1 o średnicy D i wysokości H z dennicami 2, z gniazdami zasilania, wejścia od źródła ciepła 15 i powrotu 16 do źródła ciepła, gniazdami 17, 18 zasilania i powrotu do C.O., wewnątrz zbiornika 1 w górnej części na wysokości dennicy 2 ma wbudowany wymiennik 3 ciepła o powierzchni wymiany ciepła z szeregiem pionowych rur 4 i pionowych płaskich falistych kierownic 13 przepływu wody, które to rury 4 i kierownice 13 umieszczone są pomiędzy dwoma płaskimi pokrywami wymiennika 3 zamykającymi przestrzeń pomiędzy rurami 4 i kierownicami (13) oraz ma wbudowaną pionową rurę 10 powrotu zimnej wody, która wystaje ponad wymiennik i sięga długością ku dolnej dennicy 2 zbiornika 1, przy czym wymiennik 3 połączony jest poprzez króciec 11 z komorą 9 podgrzewania wstępnego ciepłej wody użytkowej CWU, która umocowana jest wokół zbiornika 1 na zewnętrznej górnej części i która ma spiralną o przekroju prostokątnym kierownicę 22 przepływu wody, a poniżej wymiennika 3 w środowisku wodnym zbiornika 1 jest zainstalowany materiał przemiany fazowej PCM typu ATS 58, w formie pakietu kapsułek 6, jako nośnik energii cieplnej wykorzystującej ciepło przemian fazowych, a woda jest jako nośnik energii.The heat storage device according to the invention is characterized in that in a cylindrical housing 20 with thermal insulation 19 it contains a metal tank 1 with a diameter D and height H with bottoms 2, with power supply sockets, input from the heat source 15 and return 16 to the heat source, power supply and return sockets 17, 18 to the central heating system, inside the tank 1 in the upper part at the height of the bottom 2 there is a built-in heat exchanger 3 with a heat exchange surface with a series of vertical pipes 4 and vertical flat corrugated water flow guides 13, which pipes 4 and guides 13 are placed between two flat covers of the exchanger 3 closing the space between the pipes 4 and the guides (13) and there is a built-in vertical cold water return pipe 10, which protrudes above the exchanger and reaches in length to the lower bottom 2 of the tank 1, wherein the exchanger 3 is connected via a connector 11 to the preheating chamber 9 domestic hot water DHW, which is attached around the tank 1 on the outer upper part and which has a spiral water flow guide 22 with a rectangular cross-section, and below the exchanger 3 in the water environment of the tank 1 a phase change material PCM type ATS 58 is installed, in the form of a capsule package 6, as a thermal energy carrier using the heat of phase changes, and water is as an energy carrier.

Wewnątrz rur 4 przepływa woda ogrzana z magazynu ciepła, a w przestrzeni pomiędzy rurami 4 i kierownicami 13 przepływa woda, która została wcześniej ogrzana w komorze 9 wstępnego podgrzewania. W dolnej części zbiornika 1 przy dolnej dennicy 2 są umieszczone po łuku dwie kieszenie 7 na instalacje grzałek elektrycznych do podgrzewania wody, ponadto w dennicy 2 jest otwór rewizyjny z deklem 8 do umieszczania kapsułek 6 PCM typu ATS 58 w ilości do 400 szt., których ilość zależy od objętości zbiornika 1 i wynosi do 1300 kapsułek 6 na 1000 litrów wody. Wymiennik 3 ciepła ma pomiędzy rurami 4 wbudowane płaskie pionowe faliste kierownice 13 przepływu wody o wysokości h wymiennika 3, który wynosi 0,13 H wysokości zbiornika 1 i przestrzeń pomiędzy rurkami 4 i kierownicami 14 jest zamknięta płaskimi dennicami, deklami. Ponadto, wymiennik 3 ciepła wbudowany jest na wysokości łączenia dennicy 2 z płaszczem zbiornika 1 w górnej części zbiornika 1 i ma wmontowany w bocznej górnej części króciec 12 wylotowy ciepłej wody użytkowej CWU. Komora wstępnego podgrzewania CWU ma średnicę d która wynosi 1,12 D a wysokość L wynosi 0,4 H zbiornika 1, a płaszcz komory 9 wstępnego podgrzewania CWU zamknięty jest dwoma deklami zamykającymi 5, które zamykają przestrzeń pomiędzy zewnętrzną ścianką zbiornika 1 a płaszczem komory 9, ponadto komora 9 wstępnego podgrzewania CWU w dolnej części dekla 5 zamykającego ma króciec 14 dolotowy CWU zimnej wody i zamontowana jest w górnej części zbiornika 1 na wysokości ¹Z h wysokości wymiennika 3 wymiany ciepła do ½ H wysokości zbiornika 1.Inside the pipes 4, water heated from the heat storage flows, and in the space between the pipes 4 and the guide vanes 13, water previously heated in the preheating chamber 9 flows. In the lower part of the tank 1, at the lower bottom 2, two pockets 7 are placed in an arc for installing electric heaters for heating water, and in the bottom 2 there is an inspection opening with a lid 8 for placing ATS 58 type PCM capsules 6 in the amount of up to 400 pieces, the amount of which depends on the volume of the tank 1 and is up to 1300 capsules 6 per 1000 liters of water. The heat exchanger 3 has flat vertical wavy water flow guide vanes 13 built in between the pipes 4 with a height h of the exchanger 3, which is 0.13 H of the height of the tank 1, and the space between the pipes 4 and the guide vanes 14 is closed with flat bottoms, lids. In addition, the heat exchanger 3 is built in at the height of the connection of the bottom 2 with the shell of the tank 1 in the upper part of the tank 1 and has a hot utility water outlet connector 12 mounted in the upper side part. The DHW preheating chamber has a diameter d which is 1.12 D and the height L is 0.4 H of the tank 1, and the shell of the DHW preheating chamber 9 is closed with two closing covers 5 which close the space between the outer wall of the tank 1 and the shell of the chamber 9, in addition, the DHW preheating chamber 9 has a cold water inlet connector 14 in the lower part of the closing cover 5 and is mounted in the upper part of the tank 1 at a height ¹ Z h of the heat exchanger 3 height to ½ H of the tank 1 height.

Zbiornik 1 magazynu ciepła ma w bocznej górnej części, poprzez komorę 9 wstępnego podgrzewania CWU zamontowaną kapilarę 21 czujnika temperatury.The heat storage tank 1 has a temperature sensor capillary 21 installed in its upper side part through the DHW preheating chamber 9.

Magazyn ciepła jest podłączony do instalacji C.O poprzez gniazda 17, 18 zasilania i powrotu oraz jest podłączony do zasilania źródła ciepła typu kocioł grzewczy lub podłączony jest do odnawialnych źródeł energii jak system solarny lub/i ogniwa fotowoltaiczne za pomocą przyłącza 15 zasilania i przyłącza 16 powrotu do źródła ciepła oraz podłączony jest poprzez gniazda, króćce 17, 18 do instalacji centralnego ogrzewania C.O. Wykonany magazyn ciepła zgodnie z wynalazkiem poddano testowi. Zależności zostały uwzględnione na wykresie, gdzie przedstawiono wyniki magazynowania energii przez zwykły zbiornik z wodą oraz magazynowanie energii w zbiorniku magazynie ciepła wykonanym zgodnie z wynalazkiem i kapsułkami PCM 6 typ ATS 58. Ilość zmagazynowanego ciepła jest o 30% większa w magazynie ciepła, zbiorniku według wynalazku.The heat storage is connected to the central heating installation via sockets 17, 18 supply and return and is connected to the power supply of a heat source such as a heating boiler or is connected to renewable energy sources such as a solar system and/or photovoltaic cells via connection 15 supply and connection 16 return to the heat source and is connected via sockets, stubs 17, 18 to the central heating installation of the central heating. The heat storage made in accordance with the invention was subjected to testing. The relationships were included in the graph, which presents the results of energy storage by a standard water tank and energy storage in a heat storage tank made in accordance with the invention and PCM 6 type ATS 58 capsules. The amount of stored heat is 30% higher in the heat storage tank, the tank according to the invention.

Claims

1. Heat storage in a cylindrical casing (20) and thermal insulation (19) with a metal tank (1) with two bottoms (2) upper and lower and with an inspection opening in the lower bottom, with a pocket (7) for installing an electric heater, with a power supply socket (15) for the input from the heat source and a return socket (16) to the heat source, with a power supply socket (17) and a return socket (18) to the central heating. characterized in that the tank (1) has a heat exchanger (3) built into the upper part, which comprises a series of vertical pipes (4) and vertical flat corrugated water flow guides (13), which pipes (4) and guides (13) are placed between two flat covers of the exchanger (3) closing the space between the pipes (4) and guides (13), and has a built-in vertical cold water return pipe (10), wherein the exchanger (3) is connected via a stub pipe (11) to a chamber (9) for preheating domestic hot water (DHW), which is fixed around the tank (1) on the outer upper part and which has a spiral water flow guide (22), and furthermore, below the exchanger (3) in the water environment of the tank (1), a phase change material PCM, a capsule package (6) is installed.

2. Heat accumulator according to claim 1, characterized in that the vertical guides (13) of the exchanger (3) are the same height as the exchanger (3).

3. Heat storage device according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (3) is built in at the height of the connection of the bottom (2) with the jacket in the upper part of the tank (1) and has a domestic hot water outlet connector (12) mounted in the upper side part.

4. Heat storage device according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (3) has a height h which is 0.13 H of the height of the tank (1).

5. Heat storage device according to claim 1, characterized in that the vertical cold water return pipe (10) protrudes above the heat exchanger (3) and reaches in length to the lower bottom (2) of the tank (1).

6. Heat storage device according to claim 1, characterized in that the DHW preheating chamber (9) has a diameter d which is 1.2 D of the diameter of the tank (1), and the height L is 0.4 H of the tank (1).

7. Heat storage device according to claim 1, characterized in that the casing of the DHW preheating chamber (9) is closed with two closing lids (5) which close the space between the outer wall of the tank (1) and the casing of the chamber (9).

8. Heat storage device according to claim 1, characterized in that the water flow guide (22) in the DHW preheating chamber (9) has a rectangular cross-section.

9. Heat storage device according to claim 1, characterized in that the DHW preheating chamber (9) has a DHW inlet connector (14) in the lower part of the closing cover (5).

10. Heat storage device according to claim 1, characterized in that the DHW preheating chamber (9) is mounted in the upper part of the tank (1) at a height of % h of the heat exchanger (3) to % H of the height of the tank (1).

11. Heat storage device according to claim 1, characterized in that the tank (1) in its lower part, at the lower bottom (2), has arc-shaped pockets (7) for installing electric heaters for heating water.

12. Heat storage device according to claim 1, characterized in that the tank (1) has a temperature sensor capillary (21) mounted in the upper side part, through the DHW preheating chamber (9).

13. Heat storage device according to claim 1, characterized in that the tank (1) in the lower bottom (2) has an inspection opening with a lid (8) for placing the phase change material PCM, the capsule package (6).

14. A heat storage device according to claim 1, characterized in that the amount of phase change material PCM in the form of a capsule package (6) installed in the aqueous environment of the tank (1) depends on the volume of the tank (1) and is up to 1300 capsules (6) per 1000 liters of water.

15. Heat storage device according to claim 1, characterized in that it is connected to a heat source such as a heating boiler or renewable energy sources such as a solar system and/or photovoltaic cells by means of a supply connection (15) and a return connection (16) to the heat source.