Δοχείο θερμοκρασιακής διαστρωμάτωσης Pro–clean με σύνδεση σφαιρικού εναλλάκτη

Το δοχείο θερμοκρασιακής διαστρωμάτωσης Pro-clean σε συνδυασμό με τον εξωτερικό σφαιρικό εναλλάκτη αποτελούν το βέλτιστο σύστημα αποθήκευσης θερμικής ενέργειας.

Η δομή του συστήματος είναι τέτοια που το κατατάσσει στην κατηγορία των δεξαμενών αποθήκευσης θερμαντικού νερού (buffer).

A.- ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ.

Τα βασικά μέρη του συστήματος (ΕΙΚ. – 1) είναι :

1.- Δοχείο αποθήκευσης πολλαπλών λειτουργιών.

Κατασκευάζεται από χάλυβα και διατίθεται σε ογκομετρικές χωρητικότητες από 500 έως 5.000 (lt) .

Φέρει θερμική μόνωση πάχους από 100 έως 110 (mm) .

Διαθέτει πολλαπλές αναμονές σύνδεσης για διάφορες χρήσεις όπως για υδραυλικές συνδέσεις, υποδοχές αισθητηρίων και ηλεκτρικών αντιστάσεων.

Οι αναμονές των υδραυλικών συνδέσεων διαθέτουν διάταξη απόσβεσης ροής εισόδου για τη διατήρηση της διαστρωμάτωσης και συνδέονται αφενός με πηγές θέρμανσης (λέβητες ,αντλίες θερμότητας, ενεργειακά τζάκια κλπ) και αφετέρου με τερματικές μονάδες θέρμανσης (θερμαντικά σώματα, ενδοδαπέδια θέρμανση κλπ) ή εγκαταστάσεις διαφόρων χρήσεων (κολυμβητικές δεξαμενές).

2.- Εναλλάκτης νερού χρήσης.

Πρόκειται για εναλλάκτη τύπου σερπαντίνας που είναι εγκατεστημένος εσωτερικά του δοχείου. Μέσα στη σερπαντίνα κυκλοφορεί το νερό χρήσης, οπότε πρόκειται για σύστημα θέρμανσης νερού χρήσης τύπου διέλευσης.

Κατασκευάζεται από ανοξείδωτο κυματοειδή σωλήνα διαμέτρου DN 40. Το μήκος του σωλήνα ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος του δοχείου.

Η κυματοειδής μορφή του σωλήνα :

αυξάνει τη επιφάνεια εναλλαγής θερμότητας μεταξύ του θερμαντικού νερού και του νερού χρήσης,

προκαλεί τυρβώδη ροή στο νερό χρήσης με αποτέλεσμα την αύξηση του εσωτερικού συντελεστή συναγωγής μεταφοράς θερμότητας από τον σωλήνα προς το νερό χρήσης και εμποδίζει την επικάθηση αλάτων στο εσωτερικό τοίχωμα της σωλήνας από το διαρκώς ανανεωμένο νερό χρήσης.

Το υλικό κατασκευής της σερπαντίνας του νερού χρήσης (ανοξείδωτος χάλυβας) εξασφαλίζει την αποφυγή της διάβρωσης και επιμηκύνει τη διάρκεια ζωής της.

3.- Σφαιρικός εναλλάκτης ηλιακού κυκλώματος.

Συνδέεται εξωτερικά στο δοχείο και αποτελεί τμήμα του πρωτεύοντος ηλιακού κυκλώματος .

Διατίθεται σε διάφορα μεγέθη ανάλογα με την εγκατεστημένη επιφάνεια ηλιακών συλλεκτών .

Στη μορφή σχεδίασης του σφαιρικού εναλλάκτη και στο τρόπο σύνδεσής του με το δοχείο Pro-clean οφείλεται η θερμοκρασιακή διαστρωμάτωση του δοχείου .

Μία θερμοκρασιακή διαστρωμάτωση που επιτυγχάνεται με φυσικό τρόπο, αφού βασίζεται μόνο στη διαφορά των πυκνοτήτων νερού διαφορετικών θερμοκρασιών (το θερμό νερό είναι ελαφρύτερο από το πιο κρύο νερό).

Έτσι, μέσα στο δοχείο δημιουργούνται στρώματα νερού διαφορετικών θερμοκρασιών με πολλαπλά πλεονεκτήματα .

Β.- ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΗΣ ΔΙΑΣΤΡΩΜΑΤΩΣΗΣ.

Τα πλεονεκτήματα της θερμοκρασιακής διαστρωμάτωσης σε συνδυασμό με το δοχείο αποθήκευσης θερμικής ενέργειας πολλαπλών λειτουργιών Pro-clean είναι:

Το δοχείο μπορεί να δεχθεί θερμαντικό νερό διαφόρων θερμοκρασιών από διάφορες πηγές και με τη χρήση των πολλαπλών αναμονών εισόδου (κατανομή αυτών καθ΄ ύψος) να διατηρήσει (κατά το δυνατόν) τη θερμοκρασιακή διαστρωμάτωση του.
Το δοχείο μπορεί να τροφοδοτήσει με θερμαντικό νερό τερματικές μονάδες θέρμανσης ή λοιπές εφαρμογές που λειτουργούν σε διαφορετικές θερμοκρασίες και με τη χρήση των πολλαπλών αναμονών εξόδου (κατανομή αυτών καθ΄ ύψος) να «προσφέρει» σε κάθε χρήση θερμαντικό νερό κατάλληλης θερμοκρασίας.
Διατηρώντας χαμηλότερες θερμοκρασίες στο κάτω μέρος του δοχείου είναι χαμηλότερη και η θερμοκρασία επιστροφής του ηλιακού θερμικού φορέα προς τους ηλιακούς συλλέκτες με αποτέλεσμα την αύξηση της απόδοσης αυτών.
Παρέχει τη δυνατότητα προτεραιοτήτων στις πηγές θερμότητας και έτσι να σχεδιάζονται διατάξεις αυτομάτου ελέγχου κατηγορίας Α κατά ΚΕΝΑΚ.
Πιο γρήγορη απόδοση ζεστού νερού χρήσης.
Απλοποίηση στον υδραυλικό σχεδιασμό και στον αυτοματισμό των σχετικών θερμικών εγκαταστάσεων.

Στην (ΕΙΚ.-2) δείχνονται στιγμιότυπα από τη διαδικασία θερμικής φόρτισης του δοχείου κατά τη λειτουργία του ηλιακού κυκλώματος και κατά συνέπεια του σφαιρικού εναλλάκτη. Διακρίνεται καθαρά η θερμοκρασιακή διαστρωμάτωση του θερμαντικού νερού του δοχείου αποθήκευσης.

Επίσης, στην (ΕΙΚ.-3) δίνονται οι καμπύλες θερμοκρασίας(θ) – χρόνου (t) κατά τη θερμική φόρτιση του δοχείου Pro–clean και ενός συμβατικού δοχείου αποθήκευσης θερμικής ενέργειας. Από τα διαγράμματα αυτά φαίνεται η πιο γρήγορη απόδοση ζεστού νερού σε θερμοκρασία κατάλληλη για χρήση από το δοχείο Pro–clean.