188494. lajstromszámú szabadalom • Nagyteljesítményű hőtároló
1 188 494 2 is van, mert a hőátvitel csak hővezetéssel történik. Különösen nehéz a hő átvitele a töltöközegről a tárolóközegre a látens hőtárolóknál, ha még egy megelőző kitárolófolyamat eredményeképpen a fáziscserélő anyag szilárd halmazállapotba került. A fentiekben említett hátrányok további megakadályozására a legkülönfélébb megoldások léteznek a szak- és szabadalmi irodalomban.Például olyan konstrukciókat javasolnak, amelyeknél a hőcsere-felület megnagyobbításával, vagy a vázanyagba fémrészecskék beillesztésével, ami a tároló teret kitölti, a hővezetést fémrészekhez kötik, s ezáltal a hővezetést meggyorsítják (1 928 694 sz. NSZK-beli közzétételi irat). A hőtárolóanyagba befelé, ill. abból kifelé irányuló hőtároló teljesítmény ezáltal lényegesen megjavul és az átviteli teljesítmény megnő. Ezek a megoldások azonban a tömeg/teljesítmény arány jelentős rosszabbodásával és megnövekedett anyagfelhasználással járnak. A túlhűtés ellensúlyozására javasolták az ún. oltókristályok magképzőként történő alkalmazását, amelyek a tárolóanyag kristályaival mutatott sterikus (geometrikus) hasonlóságuk mellett olyan olvadásponttal rendelkeznek, amelyek a hőtároló maximális üzemhőmérséklete fölött van (1 928 694 és 2 648 678 sz. NSZK-beli szabadalmi leírások). Ezek az oltókristályok akkor is szilárd halmazállapotban maradnak, ha a tárolóanyag már olvad. Miután a sűrűségük más, mint a tárolóanyagé, olvadáskor a nehézségi erő hatására vagy felfelé, de legtöbbször lefelé vándorolnak az anyagban. Az oltókristályokkal kevert tárolóanyag így egyre inkább szétválik, ily módon megszűnik az oltókristályok tárolóanyagban való, az egyenletes megdermedéshez szükséges statisztikai eloszlása. Ezen folyamat megakadályozására az 1 928 694 sz. NSZK-beli szabadalmi leírásban olyan vázakat javasolnak az oltókristályok befogadására és eloszlatására, amelyek egyúttal a hővezetés javítására szolgáló fémrészecskék felvételére is alkalmazhatók. Azonban ez a megoldás is kedvezőtlen tömeg-teljesítmény arányhoz vezet. Emellett ismeretes az a tény, hogy a vázként alkalmazott anyagok, mint a fa vagy cellulóz, a rothadás következtében rövid időn belül tönkremennek. Ezen kívül azek a javaslatok nem oldják meg a strátifikáció problémáját sem. A stratifikációval kapcsolatosan fellépő, olykor megfordíthatatlan folyamatok kiküszöbölésére, mint a hőkapacitás fokozatos csökkenése vagy a hődugulás jelentkezése a tárolóban, a 2 543 686 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás értelmében a tárolóanyag különféle módon történő mechanikus keringtetését tekintik megoldásnak, például keveréssel, rázással, keringtetéssel, szivattyúzással, szétpermetezéssel stb. Itt azonban hátrányos az, hogy a tároló mellett hajtórendszerekre és hajtóenergiára is szükség van, amelyek jelentősen megnövelik az előállítás, az üzemeltetés és a karbantartás költségeit. Ezen hátrányok kiküszöbölése és a tárolási technika lényeges javulása érhető el, ha a látens hőtároló be- és kitárolására egy járulékos hőszállító közeget alkalmaznak. Ezen probléma műszaki megoldási lehetőségeit ismerteti a 2 517 080 sz. NSZK-beli vagy a 601 738 sz. svájci szabadalmi leírás. Itt az elérhető előnyökkel szemben az a hátrány áll, hogy megnövekszik az anyagszükséglet. Emellett ezek a megoldások nem teszik lehetővé az egyidejű be- és kitárolást vagy pedig a tároló ellenőrizhetetlen kitárolásával kell számolni. Az utóbb említett problémák megoldására született a 147 405 sz. NDK-beli szabadalmi leírás szerinti látens hőtároló rendszer. Azonban ennek a megoldásnak is megvan az a hátránya, hogy a tároló problémamentesen csak olyan tárolóanyagokkal működtethető, amelyeknél nincs stratifikáció és túlhűlés, emellett a tároló csak szerves anyagokkal szolgáltatja a kívánt hőtechnikai paramétereket. A sikeresen alkalmazott szerves anyagokhoz tartozik például az etanollal vegyített paraffin, mint hőszállító közeg. Ezek az anyagok azonban más ismert látens tárolóanyagokhoz és hőszállító közegekhez képest nagyon drágák és magas berendezési költségekkel járnak. Emellett például a paraffinok — mint kőolajszármazékok — nagy mennyiségben nem is mindig állnak rendelkezésre. A technikai szint ismeretében célunk a találmánnyal olyan látens hőtároló kifejlesztése, amelynek be- és kitárolási ideje csekély, egyidőben be- és kitárolható, ellenőrizhetetlenül nem tárolható ki és nagy a hőkapacitása, emellett előállítási és üzemeltetési költségei lényegesen kisebbek mint az ismert tárolórendszerekéi. A találmány céljából következik az a műszaki feladat, hogy a már ismert hőtárolókat, például a 147 405 sz. NDK-beli szabadalmi leírás szerinti hőtárolót úgy változtassuk meg, hogy az egyidejű be- és kitárolhatóság, valamint az ellenőrizhetetlen kitárolás kiküszöbölése mellett a tároló nagyobb hatásfokát érjük el, főként a tárolóban végbemenő gyorsabb hőszállítás révén. Egyidejűleg azonban adódik az a feladat is, hogy olyan aktív . tárolóközeget kell kifejleszteni, amelynek révén önmagában ismert, azonban inkongruens módon olvadó és stratifikációra (szétválásra) hajlamos látens tárolóanyagokat is előnyösen lehet alkalmazni. A találmány értelmében a kitűzött feladatot azáltal oldjuk meg, hogy a hőtároló tárolóterébe négy anyagrendszerből álló elegy van betöltve. Az alábbiakban részletezett négy auyagrendszert a találmány értelmében összekeverjük és ezek képezik a nagyteljesítményű hőtároló aktív tárolótöltetét. Az I. anyagrendszer egy vagy több anyagból áll, amelyek olvadási hűjük (átalakulási hőjük)és fajlagos hőkapacitásuk alapján hőtároló tulajdonságokkal rendelkeznek és ezen anyagok olvadáskor vagy megdermedéskor különböző összetételű és sűrűségű fázisokat képeznek, miáltal rétegeződések alakulnak ki (stratifikációs hatás) és az anyagrendszer nem marad fázisegyensúlyban. Az I. anyagrendszer hányada a nagyteljesítményű hőtároló aktív tárolótöltetének össztérfogatában 50—95 térfogat%-ot tesz ki. Itt alapanyagként például glaubersó (Na2S04 • 10H20)vagy fixersó alkalmazható. A 11. anyagrendszer egy vagy több komponensből összeállított folyékony hőszállító közegből áll, amelyben az I. anyagrendszer nem vagy csak feltételesen oldható. Eközben a II. anyagrendszer sűrűsége (fjj) és az I. anyagrendszer olvadékos fázisának sűrűsége (Pj) a találmány értelmében az alábbi feltételt teljesíti ahol az I. anyagrendszer gőznyomása (Pdi) és a II. anyagrendszer gőznyomása (Ppjjj) a találmány értelmében kielégíti a Pdi « Pdii feltételt. A II. anyagrendszer hányada a nagyteljesítményű hőtároló aktív tárolótöltetének össztérfogatában 0-50 tér -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
