Akumulační nádoba pro tepelně-akumulační směs

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27650%2F24%3A10257350" target="_blank" >RIV/61989100:27650/24:10257350 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Akumulační nádoba pro tepelně-akumulační směs

Popis výsledku v původním jazyce

Během řešení projektu byl vyvinut inovativní funkční vzorek akumulačního modulu, který umožňuje efektivní ukládání a využití tepelné energie, což je zásadní pro zajištění stabilní dodávky energie během denních a sezónních výkyvů. Akumulační modul je sestaven ze čtyř hlavních částí: pláště modulu, tepelné izolace, výměníku tepla a iniciačního elementu. Jedinečnost tohoto řešení spočívá v konstrukčním návrhu optimalizovaném s ohledem na unikátní vlastnosti akumulační směsi, především pak její tepelnou kapacitu, koeficient přestupu tepla a chemickou stabilitu vůči vnitřnímu plášti.Pro konstrukci pláště byla vybrána korozivzdorná ocel, která zajišťuje dlouhou životnost a stabilitu modulu i při vysokých teplotách nebo náročných provozních podmínkách. Celý modul je koncipován jako typizovaný sud s jednoduše odnímatelným víkem, jehož obvod je osazen gumovým těsněním pro zajištění hermetičnosti, což významně přispívá ke snížení tepelných ztrát během akumulačního procesu. Izolační vrstva obklopující nádobu byla optimalizována k minimalizaci energetických ztrát v době ohřevu a následného chladnutí akumulační směsi.Výměník tepla je tvořen spirálovitě stočenými vlnovcovými trubkami o průměru DN15 z korozivzdorné oceli, které jsou připojeny a utěsněny z boku pláště, což umožňuje efektivní přenos tepla mezi teplonosným médiem a akumulační směsí. Funkce iniciačního elementu, který je umístěn na kabelu upevněném ve víku nádoby, spočívá v iniciaci akumulační směsi. Tento proces je monitorován a řízen řídící jednotkou, zatímco termočlánek, vnořený do středu nádoby, poskytuje přesné měření teploty uvnitř akumulační směsi.Vzhledem k tomu, že akumulační směs disponuje unikátními fyzikálními vlastnostmi, bylo při konstrukci modulu pečlivě řešeno, aby případné změny hustoty při fázovém přechodu, koeficient přestupu tepla a možné interakce mezi směsí a materiálem nádoby neohrozily jeho funkčnost. Tyto výzvy byly úspěšně překonány optimalizací konstrukčního návrhu a pečlivým výběrem složení akumulační směsi, což zajišťuje spolehlivý provoz modulu i za reálných provozních podmínek.Modul představuje zásadní inovaci pro efektivní akumulaci energie v systémech obnovitelných zdrojů energie (OZE) a je plně v souladu s cíli Národního plánu obnovy a udržitelnosti (NPOV) díky své schopnosti snížit zatížení energetických sítí a emisí znečišťujících látek.Plánované využití a způsob implementace výsledku: Tento akumulační modul se uplatní v aplikacích zaměřených na denní a sezónní akumulaci tepla. Modul rovněž podporuje provoz malých spalovacích jednotek, čímž snižuje emise znečišťujících látek, nebo může být integrován s tepelným čerpadlem jako hlavním zdrojem energie, což omezuje počet zapnutí čerpadla a prodlužuje jeho životnost a snižuje náklady na údržbu.

Název v anglickém jazyce

Accumulation vessel for heat-accumulation mixture

Popis výsledku anglicky

During the project, an innovative functional model of the storage module was developed that allows efficient storage and use of thermal energy, which is essential to ensure a stable energy supply during daily and seasonal fluctuations. The storage module is composed of four main parts: the module shell, the thermal insulation, the heat exchanger and the initiating element. The uniqueness of this solution lies in the structural design optimized to take into account the unique properties of the storage mixture, especially its thermal capacity, heat transfer coefficient and chemical stability with respect to the inner shell.Corrosion-resistant steel was chosen for the shell construction to ensure the longevity and stability of the module even at high temperatures or under severe operating conditions. The entire module is designed as a standardised drum with an easily removable lid, the perimeter of which is fitted with a rubber seal to ensure airtightness, which contributes significantly to reducing heat loss during the accumulation process. The insulation layer surrounding the vessel has been optimised to minimise energy losses during heating and subsequent cooling of the accumulation mixture.The heat exchanger consists of spirally twisted bellows tubes with a diameter of DN15 stainless steel, which are connected and sealed on the side of the shell, allowing efficient heat transfer between the heat transfer medium and the storage mixture. The function of the initiating element, which is located on a cable fixed in the lid of the vessel, is to initiate the accumulation mixture. This process is monitored and controlled by the control unit, while a thermocouple, embedded in the centre of the vessel, provides an accurate measurement of the temperature inside the storage mixture.As the accumulation mixture has unique physical properties, care was taken in the design of the module to ensure that any changes in density during the phase transition, the heat transfer coefficient and possible interactions between the mixture and the vessel material would not compromise its functionality. These challenges have been successfully overcome by optimising the design and carefully selecting the composition of the storage mixture, ensuring reliable operation of the module even under realistic operating conditions.The module represents a major innovation for efficient energy storage in renewable energy systems (RES) and is fully aligned with the objectives of the National Renewable and Sustainable Energy Plan (NRES) due to its ability to reduce the load on the energy grid and pollutant emissions.Planned use and method of implementation of the result: This storage module will be used in applications focused on daily and seasonal heat storage. The module also supports the operation of small combustion units, thereby reducing pollutant emissions, or it can be integrated with a heat pump as the main energy source, which reduces the number of times the pump is switched on, extending its lifetime and reducing maintenance costs.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

20700 - Environmental engineering

Projekt

<a href="/cs/project/TM04000021" target="_blank" >TM04000021: Dlouhodobá akumulace tepelné energie v přechlazené látce</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2024

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

032 /27-11-2024_F

Číselná identifikace

27-11-2024

Technické parametry

Objem akumulační nádoby je 110 litrů. Délka výměníku (trubky) je 70 metrů. Celkové uložené teplo v zásobníku při teplotním spádu 80/30 při využití akumulační směsi s hmotnostním poměrem 92 (trihydrát octanu sodného) : 8 (voda) : 2 (ethylenglykol) : 4 (Coltri olej) je 12,3 kWh. Latentní teplo uložené v zásobníku při kapalném stavu akumulační směsi je 7,2 kWh.

Ekonomické parametry

Nerezová nádoba 19000 kč, výměník 5000 kč, iniciační prvek 5000 kč a termočlánek 1500 kč. Samotná akumulační směs stojí 7500 kč. Odhadovaná cena za všechny komponenty i se směsí je tedy 38000 kč. Využití tepelně-akumulačního modulu v domácnosti přináší značné ekonomické výhody díky efektivnímu skladování tepla a snížení nákladů na vytápění. Tento modul umožňuje dlouhodobé uchování tepelné energie, kterou je možné využít v okamžiku potřeby, a to bez nutnosti opětovného spouštění nebo dlouhého předehřívání topného zařízení. Tím se nejen snižuje spotřeba paliva, ale také se zvyšuje efektivita spalovacího stacionárního zdroje. Díky okamžitému zahřátí spalovacího zařízení dochází k omezení jevů, jako je nízkoteplotní koroze, která bývá častým problémem u konvenčních kotlů. Nízkoteplotní koroze způsobuje předčasné opotřebení zařízení, což vede ke zvýšeným nákladům na údržbu a opravy. Tepelně-akumulační modul eliminuje tento problém, jelikož udržuje teplotu na optimální úrovni a prodlužuje životnost zařízení.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

—

Název vlastníka

VŠB-TUO, Výzkumné energetické centrum

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Požadavek na licenční poplatek

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—