Теплоэлектронакопитель

Предлагаемый теплоэлектронакопитель характеризуется возможностью одновременного накопления тепловой и электрической энергии с использованием в качестве энергоносителя твердого электролита с нелинейной зависимостью относительной диэлектрической проницаемости под действием температуры с ее значением не ниже чем 10000, простотой конструкции, уменьшенными габаритами и массой.

Область применения предлагаемого теплоэлектронакопителя - жилищное строительство, домостроение, строительство промышленных и сельскохозяйственных объектов.

Известен теплонакопитель, состоящий из сердечника, включающего магнезитовые блоки, которые разогреваются ТЭНами, тепло в котором сохраняется благодаря многослойной изоляции. (Немчинский О. Теплонакопители: тепло без лишних затрат /О.Немчинский // Инновации Технологии Решения. - 2007. - 5 (30) май. - С.22)

Недостатком этого теплонакопителя является сложность изготовления из-за необходимости применения многослойной изоляции и отсутствие возможности накопления электрической энергии.

Известен также секционный теплонакопитель с возможностью продуцирования электроэнергии, представляющий собой шахту, имеющую дно, стены, и теплоизолирующее покрытие, разделенную на зоны, которые могут заполняться щебнем и песком. Температура соседних зон отлична друг от друга за счет разогрева и охлаждения соседних зон с помощью горячей и холодной воды проходящей по трубам. Разность температур соседних зон позволяет использовать цикл Калины для выработки электрической энергии (Патент US 7891187 МПК H03K 3/55; H03K 3/00).

Недостатком этого теплонакопителя с возможностью генерации электроэнергии является сложность конструкции, большие габариты и отсутствие возможности прямого накопления электрической энергии.

Технический результат в предлагаемом теплоэлектронакопителе заключается в улучшении тепловых и электрических характеристик теплоэнергоносителя, что позволяет значительно повысить накапливаемую электрическую энергию в единице объема энергоносителя. Кроме того, теплоэнергоноситель упрощается в изготовлении, уменьшается в габаритах и снижается его вес.

Обеспечивается технический результат тем, что электроды конденсатора соединены друг с другом через один электрод для обоих выводов конденсатора, а пластины энергоносителя в виде твердого электролита обладают относительной диэлектрической проницаемостью не менее 10000, и имеют нелинейную характеристику изменения относительной диэлектрической проницаемости под действием температуры, например по логарифмической зависимости.

Устройство теплоэлектронакопителя показано на Фиг.1. Теплоэлектронакопитель состоит из энергоносителя 1, выполненного в виде специализированного накопителя, представляющего собой твердый электролит на основе композита шунгита и талькохлорида и любых других материалов с нелинейной зависимостью относительной диэлектрической проницаемости от температуры, показанной на Фиг.2. Специализированный накопитель выполнен в виде пластин, помещенных между секцией электродов 2, причем электроды 2 соединены так, что вместе образуют секцию параллельно включенных конденсаторов, источника внешней тепловой энергии 3, и внешнего источника электрической энергии 4. Поступления энергии от внешнего теплового 3 и электрического 4 источника энергии управляется энергорегулятором 5 с помощью вентиляторов 6, 7 и датчика температуры 8. Электроды 2 соединены друг с другом через один электрод для обоих выводов конденсатора, а пластины энергоносителя 1 выполнены в виде твердого электролита, обладают относительной диэлектрической проницаемостью не менее 10000 и имеют нелинейную характеристику изменения относительной диэлектрической проницаемости под действием температуры.

Принцип действия телоэлектронакопителя заключается в следующем: энергоноситель 1 накапливает одновременно энергию тепловую и электрическую, поступление которых управляется энергорегулятором 5, причем тепловая энергия подводится от внешнего источником тепловой энергии 3 за счет теплового потока 9, создаваемого с помощью вентилятора 6. Величина теплового потока 9 регулируется энергорегулятором 5, а электрическая энергия подводится непосредственно через энергорегулятор 5 от внешнего источника электрической энергии 4, который подключен параллельно к электрическому конденсатору, состоящему из электродов 2 и пластин энергоносителя 1. После того как температура, контролируемая датчиком температуры 8, энергоносителя 1 становится не ниже чем 70 градусов Цельсия, внешние источники энергии 3 и 4 отключаются энергорегулятором 5 и теплоэлектронакопитель переходит в режим выдачи тепловой и электрической энергии. Выдача тепловой энергии внешнему потребителю осуществляется с помощью включения энергорегулятором 5 вентилятора 7, который создает тепловой поток 10, а электрической энергии с выводов 11 энергорегулятора 5.

Пластины 1 энергоносителя, обладающие относительной диэлектрической проницаемостью не менее 10000, позволяют получать характеристику зависимости относительной диэлектрической проницаемости под действием температуры показанную на Фиг.2. Такая нелинейная, например, логарифмическая, характеристика зависимости относительной диэлектрической проницаемости под действием температуры позволяет значительно увеличить накапливаемую электрическую энергию в единице объема теплоэлектронакопителя.

Проведенные в Петрозаводском государственном университете испытания теплоэлектронакопителя подтверждают вышеуказанное, а установленные авторами физические закономерности: нелинейная характеристика зависимости относительной диэлектрической проницаемости от температуры, абсолютная величина относительной диэлектрической проницаемости не менее 10000, общая компоновка электродов с использованием твердого электролита в качестве энергоносителя позволяет достичь технический результат.

Предлагаемый теплоэлектронакопитель характеризуется возможностью одновременного накопления тепловой и электрической энергии с использованием в качестве энергоносителя твердого электролита с нелинейной, например логарифмической зависимостью относительной диэлектрической проницаемости от температуры с ее значением не ниже чем 10000, простотой конструкции, уменьшенными габаритами и массой.

Теплоэлектронакопитель, включающий энергоноситель, который выполнен в виде пластин, помещенных между электродами, соединенными таким образом, что вместе они образуют электрический конденсатор, который параллельно подключен к внешнему источнику электрической энергии через последовательно включенный энергорегулятор, а внешний источник тепловой энергии теплопроводно связан с энергоносителем, отличающийся тем, что электроды конденсатора соединены друг с другом через один электрод для обоих выводов конденсатора, а пластины энергоносителя в виде твердого электролита обладают относительной диэлектрической проницаемостью не менее 10000 и имеют нелинейную характеристику изменения относительной диэлектрической проницаемости под действием температуры, например, по логарифмической зависимости.