LV15516B

LV15516B - THERMALLY ACTIVATED HEAT ACCUMULATION PANEL FOR ROOM HEATING AND COOLING

Info

Publication number: LV15516B
Application number: LVP2020000014
Authority: LV
Inventors: BORODIŅECS Anatolijs; ŠIŠKINS Andrejs; KORJAKINS Aleksandrs; BAJĀRE Diāna
Original assignee: Rīgas Tehniskā Universitāte
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2022-03-20

Abstract

Izgudrojums attiecas uz būvniecības nozari. Tiek piedāvāts risinājums, kas paredz palielināt siltuma uzkrāšanas efektivitāti, izmantojot fāžu maiņu materiālu, kā arī novirzīt uzkrāto siltumu ēku apkurei vai karstā ūdens sagatavošanai. Piedāvātais akumulācijas panelis sastāv no fāžu maiņas materiāla, tērauda konteineriem un cauruļu sistēmas. Fāžu maiņas materiāla kušanas temperatūra ir no 20 līdz 23 °C. Termiski aktivējams siltuma akumulācijas panelis ļauj kontrolēt fāžu maiņu materiāla agregātstāvokļa maiņu un pielāgot to izmantošanas specifikai.The invention relates to the construction industry. A solution is proposed that provides for increasing the efficiency of heat storage using phase change material, as well as directing the accumulated heat for heating buildings or preparing hot water. The proposed accumulation panel consists of phase change material, steel containers and a pipe system. The melting point of the phase change material is from 20 to 23 °C. A thermally activated heat accumulation panel allows you to control the change in the aggregate state of the phase change material and adapt it to the specifics of its use.

Description

IZGUDROJUMA APRAKSTSDESCRIPTION OF THE INVENTION

[001] Izgudrojums attiecas uz būvniecības nozari un ir paredzēts siltuma apmaiņu procesu uzlabošanai starp fāžu maiņas materiālu (FMM), apkārtējo vidi un siltumnesēju.[001] The invention relates to the construction industry and is intended for the improvement of heat exchange processes between the phase change material (FMM), the surrounding environment and the heat carrier.

Zināmais tehnikas līmenisThe known state of the art

[002] Lai panāktu labāko siltuma bilanci un cilvēku labsajūtu darba vai dzīvojamās telpās, ir svarīgi samazināt temperatūras gradientu starp grīdas un griestu temperatūru: temperatūras starpībai nevajadzētu pārsniegt 3 °C, kā arī samazināt temperatūras izmaiņas telpā atkarībā no diennakts perioda. Pētījumos temperatūras gradients starp iekštelpu gaisa temperatūru grīdas un griestu līmenī tiek uzskatīts par komfortablu, ja tas diennakts laikā ir zemāks par 3 °C.[002] In order to achieve the best thermal balance and people's well-being in working or living spaces, it is important to reduce the temperature gradient between the floor and ceiling temperature: the temperature difference should not exceed 3 °C, as well as to reduce the temperature changes in the room depending on the period of the day. In studies, the temperature gradient between the indoor air temperature at floor and ceiling level is considered comfortable if it is lower than 3 °C during the day.

[003] Temperatūras gradientu telpā parasti nosaka siltāks gaiss ar zemāku blīvumu nekā aukstāks gaiss telpā. Gaisam ar augstāku temperatūru ir zemāks blīvums, un tas pārvietojas telpas griestu virzienā, savukārt telpas grīdas līmenī koncentrējas gaiss ar zemāku temperatūru un lielāku blīvumu. Tā rezultātā telpā veidojas temperatūras gradients, kas samazina komforta līmeni. Lai samazinātu gaisa temperatūras gradientu telpā, tradicionāli izmanto gaisa sildīšanu grīdas līmenī, piemēram, izmantojot silto grīdlīstu apsildes sistēmu vai konvektorus, kas ir iebūvēti grīdā vai izvietoti nedaudz virs grīdas. Pēdējā laikā tiek izmantoti inovatīvāki risinājumi, piemēram, grīdas apsildes kanāli vai stieples, kas veic gaisa uzsildīšanu grīdas līmenī. Tomēr, izmantojot šādas metodes, netiek novērsta pārmērīgi augstā gaisa temperatūra griestu līmenī, kas joprojām rada palielinātu temperatūras gradientu starp gaisa temperatūru grīdas un griestu līmenī. Bieži mājās un sabiedriskās ēkās ar griestu augstumu virs trim metriem tiek uzstādīti griestu ventilatori, lai samazinātu temperatūras gradientu telpā. Tomēr griestu ventilatori var padarīt telpu vēsāku un mazāk ērtu istabas iemītniekiem un radīt nevēlamas gaisa plūsmas, kas mazina komforta līmeni. Dažos rūpniecības uzņēmumos, kur ražošanas vai pārstrādes laikā rodas siltums, ir uzstādītas aktīvas dzesēšanas sistēmas ražošanas telpu griestu zonā. Šādas dzesēšanas sistēmas parasti akumulē siltumu, kas rodas ražošanā vai ražošanas procesos, tāpēc ražošana vai ražošanas procesi nav periodiski jāizslēdz, lai ļautu telpai atdzist.[003] The temperature gradient in a room is usually determined by warmer, lower-density air than colder air in the room. Air with a higher temperature has a lower density and moves towards the ceiling of the room, while air with a lower temperature and greater density concentrates at the floor level of the room. As a result, a temperature gradient is formed in the room, which reduces the level of comfort. In order to reduce the air temperature gradient in the room, air heating at the floor level is traditionally used, for example using a warm baseboard heating system or convectors that are built into the floor or placed slightly above the floor. Recently, more innovative solutions have been used, such as floor heating channels or wires that heat the air at floor level. However, such methods do not prevent excessively high air temperatures at ceiling level, which still result in an increased temperature gradient between air temperatures at floor and ceiling levels. Ceiling fans are often installed in homes and public buildings with ceiling heights above three meters to reduce the temperature gradient in the room. However, ceiling fans can make the room cooler and less comfortable for the occupants and create unwanted air currents that reduce the level of comfort. In some industrial companies, where heat is generated during production or processing, active cooling systems are installed in the ceiling area of production rooms. Such cooling systems usually accumulate heat generated by production or production processes, so that production or production processes do not need to be periodically shut down to allow the room to cool.

[004] Fāžu maiņas materiāli ir pasīvi termiskās enerģijas uzkrājoši materiāli, kas tiek izmantoti temperatūras gradienta samazināšanai, un tie ir izgatavoti uz sāls hidrātu, metālu, sakausējumu, poliolifinu [1], eitektisko maisījumu un alkilogļūdeņražu bāzes [2], [3]. Fāžu maiņas materiāliem piemīt spēja mainīt to agregātstāvokli (piemēram, no cietas vielas uz šķidrumu un otrādi) noteiktā temperatūras diapazonā, absorbējot vai izdalot lielu siltuma daudzumu. Ja temperatūra paaugstinās, fāžu maiņas materiāli absorbē noteiktu siltumu daudzumu, vienlaicīgi mainot savu agregātstāvokli no cietās fāzes uz šķidro fāzi. Ja apkārtējā gaisa temperatūra pazeminās, fāžu maiņas materiāli izdala uzkrāto termisko enerģiju un maina agregātstāvokli no šķidrās fāzes uz cieto fāzi. Agregātstāvokļa maiņas laikā izdalītā termiskā enerģija paaugstina apkārtējā gaisa temperatūru, nodrošinot to, ka apkārtējā gaisa temperatūras svārstības ir mazāk izteiktas.[004] Phase change materials are passive thermal energy storage materials used to reduce the temperature gradient and are made from salt hydrates, metals, alloys, polyolefins [1], eutectic mixtures and alkyl hydrocarbons [2], [3]. Phase change materials have the ability to change their state of matter (for example, from a solid to a liquid and vice versa) in a certain temperature range, absorbing or releasing a large amount of heat. If the temperature rises, the phase change materials absorb a certain amount of heat, simultaneously changing their state of aggregate from the solid phase to the liquid phase. If the ambient air temperature decreases, the phase change materials release the stored thermal energy and change the state of the aggregate from the liquid phase to the solid phase. The thermal energy released during the change of aggregate state raises the temperature of the surrounding air, ensuring that the fluctuations in the temperature of the surrounding air are less pronounced.

[005] Starp latento absorbcijas siltumu fāžu maiņas temperatūras diapazonā un jutīgo siltuma absorbciju, kas notiek ārpus fāžu maiņas temperatūras diapazona, ir būtiskas atšķirības. Piemēram, ūdens, parasts fāžu maiņas materiāls, izdala latentu siltumu aptuveni 335 kJ/kg, kad tas sasalst un kļūst par ledu. Un otrādi, kad ledus kūst, tas absorbē siltumu ar ātrumu aptuveni 335 kJ/kg. Ja ūdens vai ledus temperatūra nemainās fāzē, tā saprātīga siltuma absorbcija vai emisija ir 4 kJ/kg. Var redzēt, ka latenta siltuma absorbcija fāžu maiņas laikā ir gandrīz 100 reizes augstāka nekā jutīgā siltuma absorbcija ārpus fāžu maiņas temperatūras.[005] There are significant differences between the latent heat of absorption within the phase change temperature range and the sensible heat absorption occurring outside the phase change temperature range. For example, water, a common phase change material, releases a latent heat of about 335 kJ/kg when it freezes into ice. Conversely, when ice melts, it absorbs heat at a rate of about 335 kJ/kg. If the temperature of water or ice does not change in phase, its sensible heat absorption or emission is 4 kJ/kg. It can be seen that the latent heat absorption during the phase change is almost 100 times higher than the sensible heat absorption outside the phase change temperature.

[006] Fāžu maiņas materiāla būtība ir tāda, ka materiāla temperatūra latentā jeb apslēptā siltuma absorbcijas laikā paliek nemainīga. Turpretī materiāla temperatūra jūtamā siltuma uzkrāšanas vai atdošanas laikā palielinās vai samazinās. Tādējādi, kad fāžu maiņas materiāls absorbē jūtamo siltumu, fāžu maiņas materiāla temperatūra paaugstinās.[006] The essence of a phase change material is that the temperature of the material remains constant during the absorption of latent or hidden heat. In contrast, the temperature of a material increases or decreases during the accumulation or release of sensible heat. Thus, when the phase change material absorbs sensible heat, the temperature of the phase change material increases.

[007] No augšminētā izriet, ka novadot siltumu no FMM izmantojot ūdens cirkulāciju, var akumulēt daudz vairāk enerģijas, nekā atsevišķi izmantojot cirkulācijas dzesēšanas/sildīšanas sistēmas vai tikai FMM saturošos materiālus.[007] It follows from the above that by removing heat from the FMM using water circulation, much more energy can be accumulated than by separately using circulating cooling/heating systems or only materials containing FMM.

[008] Fāžu maiņas materiāli var tikt izmantoti ēku būvniecībā un būvmateriālu ražošanā. Piemēram, pievienot iekapsulētus fāžu maiņas materiālus svaiga betona maisījumam [4]. Tomēr tas var samazināt iegūtā betona spiedes pretestību un citas mehāniskās īpašības.[008] Phase change materials can be used in building construction and in the production of building materials. For example, adding encapsulated phase change materials to fresh concrete mix [4]. However, it can reduce the compressive strength and other mechanical properties of the resulting concrete.

[009] Pašlaik ir pieejamas makrokapsulas vai cita veida dobi elementi, kas ir aizpildīti ar fāžu maiņas materiāliem. To efektivitāte ir atkarīga no gaisa cirkulācijas starp elementu virsmām un telpā kopumā [5]. Ir iespēja integrēt fāžu maiņas materiālus dobto pārseguma paneļu dobumos [6], taču iegūtie dati pierāda, ka šāda veida paneļu siltuma akumulēšanas kapacitātes samazinās jau pēc ceturtā siltumenerģijas akumulācijas/izdalīšanas cikla.[009] Macrocapsules or other hollow elements filled with phase change materials are currently available. Their effectiveness depends on air circulation between the surfaces of the elements and in the room as a whole [5]. It is possible to integrate phase change materials into the cavities of hollow cover panels [6], but the obtained data prove that the heat accumulation capacities of this type of panels decrease already after the fourth heat energy accumulation/release cycle.

[010] Pastāv arī termiski aktivējami siltuma akumulācijas paneļi [7], tomēr esošais risinājums paredz izmantot fāžu maiņas materiālus ar siltumvadītspējas koeficientu 1,15 WnrK. blīvumu 1030 kg/m³ un fāžu maiņas temperatūru 22 °C. Līdz ar to šādam risinājumam ir nepieciešams izmantot kapilārās caurules, kā rezultātā ir nodrošināta pietiekams siltumnesēja caurplūdes ātrums, lai novadītu akumulēto siltumu daudzumu no FMM.[010] There are also thermally activated heat accumulation panels [7], however, the existing solution requires the use of phase change materials with a thermal conductivity coefficient of 1.15 WnrK. density 1030 kg/m ³ and phase change temperature 22 °C. Therefore, for such a solution, it is necessary to use capillary tubes, as a result of which a sufficient flow rate of the heat carrier is ensured to remove the amount of accumulated heat from the FMM.

[011] Līdz šim pārbaudītais risinājums ar kapilārajām caurulēm tika izmantots kā stacionārais risinājums, kas tika integrēts ēku konstrukcijās [8], kas nedod iespēju pielāgot siltuma akumulācijas elementu izvietojumu un darbības parametrus saskaņā ar ēkas faktisko izmantošanas specifiku.[011] So far, the tested solution with capillary tubes was used as a stationary solution that was integrated into building structures [8], which does not give the possibility to adjust the location and operating parameters of the heat accumulation elements according to the specifics of the actual use of the building.

[012] Augstākminētajiem zināmajiem tehniskajiem risinājumiem ir šādi trūkumi:[012] The aforementioned known technical solutions have the following disadvantages:

1) stacionāri risinājumi, kas ierobežo iespējas mainīt telpu ekspluatācijas mērķi;1) stationary solutions that limit the possibilities of changing the purpose of operating the premises;

2) ierobežota siltumnesēja caurplūde, kas nenodrošina pietiekamo plašumu;2) limited flow of the heat carrier, which does not provide sufficient space;

3) neefektīva siltuma apmaiņa materiāliem.3) ineffective heat exchange for materials.

[013] Ir zināms risinājums [9], kurā izolācijas sistēma ir novietota ēku griestos vai sienās, kas parasti ir pakļautas, no vienas puses, relatīvi lielām temperatūras izmaiņām un, no otras puses, relatīvi nelielām temperatūras izmaiņām. Izolācijas sistēma sastāv no diviem izolācijas slāņiem, starp kuriem ir novietots fāžu maiņas materiāla slānis. Ārējais izolācijas slānis ir biezāks nekā iekšējais izolācijas slānis. Fāžu pāreja fāžu maiņas materiālā no cietā agregātstāvokļa šķidrā notiek tad, kad gaisa temperatūra ir augstāka par fāžu maiņas temperatūru. Ja fāžu maiņas materiāls absorbē siltumu, kas nepieciešams fāžu pārejai no cietā agregātstāvokļa šķidrā, iekštelpu gaisa temperatūra strauji nepaaugstinās, tādējādi samazinot dzesēšanas jaudas prasības, lai uzturētu vēlamo gaisa temperatūru iekštelpās..[013] There is a known solution [9] in which the insulation system is placed in the ceilings or walls of buildings, which are generally exposed on the one hand to relatively large temperature changes and on the other hand to relatively small temperature changes. The insulation system consists of two insulation layers, between which a layer of phase change material is placed. The outer insulation layer is thicker than the inner insulation layer. The phase transition in a phase change material from a solid to a liquid state occurs when the air temperature is higher than the phase change temperature. If the phase change material absorbs the heat required for the phase transition from solid to liquid, the indoor air temperature does not rise rapidly, thus reducing the cooling capacity requirements to maintain the desired indoor air temperature.

[014] Šī izgudrojuma trūkumi ir sekojoši: nepietiekama siltuma apmaiņa (i), nevar integrēt ēku inženiersistēmās (ii), ir iespējams izmantot tikai jaunbūvēs (iii), nenodrošina uzbūvētas sistēmas adaptāciju ēkas reālajām vajadzībām (iv), ir ļoti sarežģīta izgatavošanas un montāžas procedūra un nenodrošina lieko situma atdevi no kontrakcijas, lai panāktu FMM sacietēšanu (kristalizāciju) nākamajam ciklam (v). Pieņemts kā prototips patentējamajam objektam.[014] The disadvantages of this invention are as follows: insufficient heat exchange (i), cannot be integrated into building engineering systems (ii), can only be used in new buildings (iii), does not ensure adaptation of the built system to the real needs of the building (iv), is very difficult to manufacture and assemble procedure and does not provide the excess impact return from the contraction to achieve solidification (crystallization) of the FMM for the next cycle (v). Accepted as a prototype for a patentable object.

Izgudrojuma mērķis un būtībaPurpose and essence of the invention

[015] Izgudrojuma mērķis ir radīt jaunu, pasīvu siltumenerģijas akumulācijas paneli. Izgudrojuma mērķis ir nodrošināt fāžu maiņas materiāla agregātstāvokļa maiņu neatkarīgi no apkārtējā gaisa temperatūras, diennakts perioda vai gadalaika. Tas dod iespēju precīzāk kontrolēt gaisa temperatūru telpās un novadīt lieko, akumulēto siltumenerģijas daudzumu ēku apkures ūdens uzsildīšanai vai karstā ūdens sagatavošanai. Papildus tam akumulēto siltumenerģiju var novadīt, izmantojot adsorbcijas dzesētājus vai standarta atvērta tipa cikla tiešās iztvaikošanas iekārtas.[015] The aim of the invention is to create a new, passive thermal energy storage panel. The purpose of the invention is to ensure the change of the aggregate state of the phase change material, regardless of the ambient air temperature, the period of the day or the season. This makes it possible to more accurately control the air temperature in the rooms and to drain the excess, accumulated amount of thermal energy for heating the heating water of buildings or preparing hot water. In addition, the accumulated thermal energy can be removed using adsorption chillers or standard open-cycle direct evaporation equipment.

[016] Lai sasniegtu mērķi, ir piedāvāti taisnstūra formas tvertnes (paneļi) ar iebūvētām caurulēm un siltumnesēju. Tvertne ir piepildīta ar fāžu maiņas materiālu, bet pa caurulēm cirkulē ūdens (3. un 4. zīm.). No prototipa izgudrojums atšķiras ar to, ka izmantojot siltumnesēju kontrolējamu padevi pa caurulēm, var ievērojami regulēt FMM temperatūru (1. zīm., 2a. un 2b. zīm.).[016] To achieve the goal, rectangular shaped tanks (panels) with built-in pipes and a heat carrier have been proposed. The tank is filled with phase change material, but water circulates through the pipes (Figs. 3 and 4). The invention differs from the prototype in that the temperature of the FMM can be significantly regulated by using a controlled supply of heat carriers through pipes (Fig. 1, Fig. 2a and 2b).

[017] Prototipa panelis ir rūpnieciski ražota tērauda paralēlskaldņa formas tvertne, kas piepildīta ar fāžu maiņas materiālu. Izgudrojuma principiālā shēma parādīta 3. un 4. zīmējumā. Izgudrojumā ir izmantoti šādi elementi: fāžu maiņas materiāls (9), kas iestrādāts panelī visā tā tilpumā, caurules (8), pa kurām cirkulē siltumnesējs, ar plākšņa tipa elementiem (10).[017] The prototype panel is an industrially manufactured steel parallelepiped-shaped container filled with phase change material. The basic scheme of the invention is shown in Figures 3 and 4. The following elements are used in the invention: phase change material (9) embedded in the panel throughout its volume, pipes (8) through which the heat carrier circulates, with plate-type elements (10).

[018] Izgudrojums ir paskaidrots ar šādiem zīmējumiem:[018] The invention is explained with the following drawings:

1. zīm. Temperatūras maiņa siltuma akumulācijas panelī, bez siltumnesēja ietekmes: līkne (1) atspoguļo temperatūras svārstības gadījumā, kad fāžu maiņas materiāls tiek izmantots bez termiski aktivējamā paneļa; līkne (2) atspoguļo temperatūras svārstības gadījumā, kad fāžu maiņas materiāls tiek izmantots sinerģijā ar termiski aktivējamo paneli.Fig. 1 Temperature change in the heat accumulation panel, without the influence of the heat carrier: curve (1) reflects the temperature fluctuations in the case when the phase change material is used without the thermally activated panel; curve (2) represents the temperature variation in case the phase change material is used in synergy with the thermally activated panel.

[019] 2a. zīm. Temperatūras maiņa siltuma akumulācijas panelī bez siltumnesēja ietekmes: līkne (1) atspoguļo temperatūras svārstības gadījumā, kad fāžu maiņas materiāls tiek izmantots bez termiski aktivējamā paneļa; līkne (2) atspoguļo temperatūras svārstības gadījumā, kad fāžu maiņas materiāls tiek izmantots ar termiski aktivējamo paneli; zona (3 a) - zemāka fāžu maiņas temperatūra (kristalizācija); zona (3b) - augstāka fāžu maiņas temperatūra (kušana); (4) komforta temperatūras zona; (5) - paneļa temperatūras pazemināšana FMM darbības dēļ. Ir redzams, ka karstajā sezonā, bez papildus paneļa dzesēšanas FMM nesasniedz kristalizācijas temperatūras zonu (3a), un tādejādi nenodrošina turpmāku siltuma akumulēšanu un cikliskās enerģijas apmaiņas funkcijas.[019] 2a. fig. Temperature change in the heat accumulation panel without the influence of the heat carrier: curve (1) reflects the temperature fluctuations in the case when the phase change material is used without the thermally activated panel; curve (2) represents the temperature variation in the case when the phase change material is used with the thermally activated panel; zone (3 a) - lower phase change temperature (crystallization); zone (3b) - higher phase change temperature (melting); (4) comfort temperature zone; (5) - panel temperature lowering due to FMM operation. It can be seen that in the hot season, without additional panel cooling, the FMM does not reach the crystallization temperature zone (3a), and thus does not provide further heat accumulation and cyclic energy exchange functions.

[020] 2b. zīm. Temperatūras maiņa siltuma akumulācijas panelī ar siltumnesēja ietekmi: līkne (1) atspoguļo temperatūras svārstības gadījumā, kad fāžu maiņas materiāls tiek izmantots bez termiski aktivējamā paneļa; līkne (2) atspoguļo temperatūras svārstības gadījumā, kad fāžu maiņas materiāls tiek izmantots ar termiski aktivējamo paneli; zona (3 a) - zemāka fāžu maiņas temperatūra (kristalizācija); zona (3b) - augstāka fāžu maiņas temperatūra (kušana); (4) komforta temperatūras zona; (5) - paneļa temperatūras pazemināšana FMM darbības dēļ; (6) dzesēšanas laika intervāls ar siltumnesēju palīdzību. Ir redzams, ka karstajā sezonā, pazeminot paneļa temperatūru, FMM, sasniedzot kristalizācijas temperatūras zonu (3a), var pilnvērtīgi turpmāk kalpot par paneļa temperatūras regulētāju.[020] 2b. fig. Temperature change in the heat accumulation panel with the influence of the heat carrier: curve (1) reflects temperature fluctuations in the case when the phase change material is used without the thermally activated panel; curve (2) represents the temperature variation in the case when the phase change material is used with the thermally activated panel; zone (3 a) - lower phase change temperature (crystallization); zone (3b) - higher phase change temperature (melting); (4) comfort temperature zone; (5) - panel temperature lowering due to FMM operation; (6) cooling time interval with the help of heat carriers. It can be seen that in the hot season, by lowering the temperature of the panel, the FMM, reaching the crystallization temperature zone (3a), can fully serve as a temperature regulator of the panel.

[021] 3. zīm. Izgudrojuma objekts “Termiski aktivējamais siltuma akumulācijas panelis” ir vienots elementu kopums, kas sastāv no viena tērauda konteinera (7) ar iebūvētām gludām caurulēm (8). Tērauda konteiners (7) satur fāžu maiņas materiālu (9). Konteinerā ir iestrādāta cauruļu (8) sistēma, kas nodrošina siltumnesēja cirkulāciju. Tērauda konteinera (7) izmēri: garums 1000 mm, platums 500 mm, augstums 50 mm; materiāls - nerūsējušais tērauds AISI 316. Kopējais iekšējais tilpums sastāda 0,025 m³. Cauruļu (8) sistēmas tiek veidotas no gludām tērauda caurulēm (8) ar iekšējo diametru 4,5 mm. Caurules (8) materiāls nerūsējušais tērauds AISI316. Attālums starp cauruļu (8) asīm ir 67 mm. Cauruļu (8) kopējais garums sastāda 6562 mm. Fāžu maiņas materiāla kušanas temperatūra ir no 20 līdz 23 °C.[021] Fig. 3 The object of the invention "Thermally activated heat accumulation panel" is a single set of elements consisting of one steel container (7) with built-in smooth pipes (8). The steel container (7) contains the phase change material (9). A system of pipes (8) is embedded in the container, which ensures the circulation of the heat carrier. Steel container (7) dimensions: length 1000 mm, width 500 mm, height 50 mm; material - stainless steel AISI 316. The total internal volume is 0.025 m ³ . Pipe (8) systems are made of smooth steel pipes (8) with an inner diameter of 4.5 mm. Pipe (8) material stainless steel AISI316. The distance between the axes of the tubes (8) is 67 mm. The total length of the pipes (8) is 6562 mm. The melting point of the phase change material is between 20 and 23 °C.

[022] 4. zīm. Termiski aktivējamais siltuma akumulācijas panelis: tērauda konteineris (7) ar iebūvētām caurulēm (8) ar papildu uzstādītiem plākšņa tipa elementiem (10), kas pastiprina siltumapmaiņu starp fāžu maiņas materiālu (9) un siltumnesēju.[022] Fig. 4 Thermally activated heat accumulation panel: steel container (7) with built-in pipes (8) with additional installed plate-type elements (10) that enhance the heat exchange between the phase change material (9) and the heat carrier.

[023] 5. zīm. Izgudrojuma paneļa izvietošanas shēma telpā pie griestiem ar papildus siltumizolāciju. Termiski aktivējamais siltuma akumulācijas panelis (11) tiek stiprināts pie starpstāvu pārseguma (12). Siltuma izolācijas slānis (13) samazina siltuma pārnesi starp termiski aktivējamu siltuma akumulācijas paneli (11) un blakus telpu. Iekšējais aizsardzības ekrāns (14) tiek izmantots gadījumos, kad nav nepieciešama siltuma akumulācija (piemēram, ziemas laikā).[023] Fig. 5 Scheme of placing the inventive panel in the room near the ceiling with additional thermal insulation. The thermally activated heat accumulation panel (11) is attached to the mezzanine cover (12). The thermal insulation layer (13) reduces heat transfer between the thermally activated heat accumulation panel (11) and the adjacent room. The internal protection screen (14) is used in cases where heat accumulation is not required (for example, during winter).

[024] 6. zīm. Akumulētā siltuma utilizācijas iespējas kārstā ūdens apgādes vajadzībām. Pateicoties iebūvētām caurulēm, termiski aktivējamā panelī (15) akumulētais siltums tika novadīts silta ūdens uzkrāšanas tvertnē (16) un tad caurs sildītāju (17) tika padots gala lietotājam (18). Caurules (19) un (20) nodrošina silta ūdens cirkulāciju.[024] Fig. 6 Possibilities of utilization of accumulated heat for hot water supply. Thanks to built-in pipes, the accumulated heat in the thermally activated panel (15) was transferred to the hot water storage tank (16) and then fed to the end user (18) through the heater (17). Pipes (19) and (20) ensure the circulation of warm water.

Izgudrojuma realizācijas piemēriExamples of implementation of the invention

[025] 1. piemērs: Termiski aktivējamais siltuma akumulācijas panelis sastāv no tērauda konteinera (7), kurš satur fāžu maiņas materiālu (9) un kurā iestrādāta cauruļu (8) sistēma, kas nodrošina siltumnesēja cirkulāciju. Pirmā piemēra risinājums tiek parādīts 3. zīmējumā. Tērauda konteinera (7) garums - 1000 mm, platums - 500 mm, augstums - 50 mm; materiāls - nerūsējušais tērauds AISI 316. Kopējais iekšējais tilpums sastāda 0,025 m³. Cauruļu (8) sistēmas tiek veidotas no gludām tērauda caurulēm (8) ar iekšējo diametru 4,5 mm. Caurules (8) materiāls - nerūsējušais tērauds AISI316. Attālums starp cauruļu (8) asīm ir 67 mm. Cauruļu (8) kopējais garums sastāda 6562 mm. Fāžu maiņas materiāla (9) kušanas temperatūra ir no 20 līdz 23 °C.[025] Example 1: The thermally activated heat accumulation panel consists of a steel container (7) that contains a phase change material (9) and in which a system of pipes (8) is embedded, which ensures the circulation of the heat carrier. The solution to the first example is shown in Figure 3. Steel container (7) length - 1000 mm, width - 500 mm, height - 50 mm; material - stainless steel AISI 316. The total internal volume is 0.025 m ³ . Pipe (8) systems are made of smooth steel pipes (8) with an inner diameter of 4.5 mm. Pipe (8) material - stainless steel AISI316. The distance between the axes of the tubes (8) is 67 mm. The total length of the pipes (8) is 6562 mm. The melting point of the phase change material (9) is between 20 and 23 °C.

[026] 2. piemērs: izgatavots analoģiski 1. piemēram, atšķiras ar to, ka cauruļu (8) sistēma ir papildus aprīkota ar plākšņa tipa elementiem (10), kas pastiprina siltumapmaiņu starp fāžu maiņas materiālu (9) un siltumnesēju (4. zīm.). Detalizēta informācija tiek parādīta 5. un 6. zīmējumā. Plākšņa tipa elementu (10) diametrs ir 30 mm, sieniņu biezums - 0,5 mm. Kopējais plākšņa tipa elementu (10) skaits ir 45 gabali.[026] Example 2: made analogously to example 1, it differs in that the system of pipes (8) is additionally equipped with plate-type elements (10), which enhance the heat exchange between the phase change material (9) and the heat carrier (fig. 4 .). Detailed information is shown in figures 5 and 6. The diameter of the plate-type elements (10) is 30 mm, the wall thickness is 0.5 mm. The total number of plate-type elements (10) is 45 pieces.

[027] 3. piemērs: izgatavots analoģiski 1. vai 2. piemēram, atšķiras ar to, ka satur divus fāžu maiņas materiālus (9) - vienu ar fāžu pārejas temperatūru no 21 līdz 23 °C un otro ar fāžu pārejas temperatūru no 18 līdz 21 °C.[027] Example 3: made analogously to example 1 or 2, differing in that it contains two phase change materials (9) - one with a phase transition temperature of 21 to 23 °C and the other with a phase transition temperature of 18 to 21 °C.

[028] 4. piemērs: izgatavots analoģiski 1., 2. vai 3. piemēram, atšķiras ar to, ka siltumnesēja padošanas intensitāte tiek kontrolēta ar programmu palīdzību.[028] Example 4: made analogously to example 1, 2 or 3, differing in that the intensity of heat transfer is controlled by programs.

[029] Izgudrojums nodrošina šādas tehniskās priekšrocības:[029] The invention provides the following technical advantages:

1) nodrošina fāžu maiņas materiālu agregātstāvokļa maiņu neatkarīgi no apkārtējā gaisa temperatūras;1) ensures the change of aggregate state of phase change materials regardless of the ambient air temperature;

2) ļauj akumulēto siltumu novadīt un izmantot ēku inženiersistēmās;2) allows the accumulated heat to be discharged and used in the engineering systems of the building;

3) uzlabo siltuma apmaiņu starp fāžu maiņas materiāliem ar zemu siltumvadītspējas koeficientu un siltumnesēju;3) improves heat exchange between phase change materials with a low thermal conductivity coefficient and the heat carrier;

4) ir iespējams izmantot jebkurā objektā, apvienojot atsevišķus moduļus vienotā sistēmā atkarībā no ēkas risinājumiem, siltuma un dzesēšanas slodzēm.4) it is possible to use in any facility by combining individual modules into a single system depending on the building solutions, heating and cooling loads.

Izmantotie informācijas avotiUsed information sources

[1] I. Salyer, “Polyolefin composites containing a phase change material,” US5053446A, 1991.[1] I. Salyer, “Polyolefin composites containing a phase change material,” US5053446A, 1991.

[2] R. Loic and R. Reisdorf, “Phase change material (PCM) compositions for thermal management,” US8333903B2, 2012.[2] R. Loic and R. Reisdorf, “Phase change material (PCM) compositions for thermal management,” US8333903B2, 2012.

[3] I. Salyer and C. Griffien, “Phase change compositions,” US4617332A, 1986.[3] I. Salyer and C. Griffien, “Phase change compositions,” US4617332A, 1986.

[4] I. Salyer and C. Griffien, “Cementitious building material incorporating end-capped polyethylene glycol as a phase change material,” US4587279, 1986.[4] I. Salyer and C. Griffien, “Cementitious building material incorporating end-capped polyethylene glycol as a phase change material,” US4587279, 1986.

[5] S. Wi, S. Yang, J. Lee, S. J. Chang, and S. Kim, “Dynamic heat transfer and thermal performance evaluation of PCM-doped hybrid hollow plaster panels for buildings,” J.[5] S. Wi, S. Yang, J. Lee, S. J. Chang, and S. Kim, “Dynamic heat transfer and thermal performance evaluation of PCM-doped hybrid hollow plaster panels for buildings,” J.

Hazard. Mater., 2019.Hazard. Mater., 2019.

[6] L. Royon, L. Karim, and A. Bontemps, “Optimization of PCM embedded in a floor panel developed for thermal management of the lightweight envelope of buildings,” Energy Build., 2014.[6] L. Royon, L. Karim, and A. Bontemps, "Optimization of PCM embedded in a floor panel developed for thermal management of the lightweight envelope of buildings," Energy Build., 2014.

[7] M. Koschenz and B. Lehmann, “Development of a thermally activated ceiling panel with PCM for application in lightweight and retrofitted buildings,” Energy Build., 2004.[7] M. Koschenz and B. Lehmann, "Development of a thermally activated ceiling panel with PCM for application in lightweight and retrofitted buildings," Energy Build., 2004.

[8] M. Sinka, D. Bajare, A. Jakovics, J. Ratnieks, S. Gendelis, and J. Tihana, “Experimental testing of phase change materials in a warm-summer humid Continental climate,” Energy Build., 2019.[8] M. Sinka, D. Bajare, A. Jakovics, J. Ratnieks, S. Gendelis, and J. Tihana, "Experimental testing of phase change materials in a warm-summer humid Continental climate," Energy Build., 2019 .

[9] R. J. Alderman, “Phase change insulation system,” US5626936A, 1993.[9] R. J. Alderman, “Phase change insulation system,” US5626936A, 1993.

Claims

1. The thermally activated heat accumulation panel, which contains the mechanically resistant filler - matrix and phase change material (9), which differs in that it additionally includes built-in pipes (8) that ensure the circulation of the heat carrier.

2. Panel according to claim 1, characterized in that the pipe system (8) is equipped with plate-type elements (10).

3. Panel according to claim 1 or 2, characterized in that several phase change materials (9) with different phase change temperatures can be used in the panel.

4. The panel according to any one of claims 1 to 3, which differs in that the supply of the heat carrier is controlled by means of programs that ensure the intensity of the supply of the heat carrier in time.