Простейший теплоаккумулятор: Как работает теплоаккумулятор? Устройство, принцип работы — АртСтрой — строительные материалы в Санкт-Петербурге

Содержание

Теплоаккумулятор. Нюансы в проектировании и эксплуатации

техническое задание на изготовление ТА емкостью 1000л

1. За счёт разницы плотностей теплоносителя в разных точках ТА имеет смысл подавать и забирать горячий теплоноситель из верхней части теплоаккумулятора, а обратные магистрали сводить в нижнюю или среднюю часть теплоаккумулятора.

При равных расходах между ТТ-котлом и потребителями теплоноситель проходит через теплоаккумулятор, не нагревая его объем. Поэтому при правильном подключении потребители получают тепло практически сразу при растопке ТТ-котла, несмотря на то, что в центральной части буфера теплоноситель остается холодным. Активный нагрев объема теплоносителя в буфере начинается, когда насос(ы) С.О. выключены, либо трехходовой клапан после ТА ограничивает расход из ТА.

2. Подключение высокотемпературных источников тепла (на примере ТТ-котла) – Подающая магистраль ТТ котла подключается к верхнему патрубку ТА, обратная магистраль к нижнему патрубку ТА.

Если ТА будет стоять в близи ТТ котла – имеет смысл подумать об естественной циркуляции и предусмотреть патрубки ≥2 дюймов. Если планируется принудительная циркуляция, то обычно достаточно 1″(зависит от расчётного расхода теплоносителя)

3. Подключение низкотемпературных источников тепла. Солнечный коллектор – через теплообменник в нижней трети теплоаккумулятора – для обеспечения положительного температурного напора большую часть времени. Подача теплового насоса, если он является основным источником тепловой энергии, подключается в верхней части ТА, обратка — в нижней.

4. Подключение любых потребителей С.О. – забор подающего теплоносителя из верхней части ТА через трехходовой смесительный клапан, возврат обратной магистрали в нижнюю часть ТА.

Подключение подающей линии внутрипольного отопления в средней части ТА – заблуждение, не работает по озвученным выше причинам.

Приборы КИП

Необходимо предусмотреть патрубки ½»вн для установки гильз под термометры и датчики температуры теплоносителя.

Одну (но лучше две) гильзу под датчик температуры в оси верхних патрубков.

Одна гильза под датчик температуры в оси нижних патрубков.

Патрубки под аналоговые термометры в верхней части(не обязательно), в нижней части (не обязательно), в 1/3 и 2/3 высоты буфера.

Дополнительно можно предусмотреть муфту под установку блока или блоков ТЭН. На рынке проще всего найти блоки ТЭНов с наружной резьбой 2 ½», в противном случае всегда можно использовать футорку для меньших резьб.

Если ТА заводского исполнения, то, как правило, кол-во патрубков ограничено и расположены они в одной плоскости сверху вниз. В таком случае в нижний патрубок подключаются обратные линии источников тепла, выше – обратная магистраль системы отопления (если среди потребителей есть радиаторы или бойлер ГВС), в верхний патрубок через тройник подключаются высокотемпературный источник и подающая линия системы отопления. Средние патрубки используются для подключения подающих линий низкотемпературных источников тепла.

Теплоаккумулятор своими руками | Екатеринбург

Самостоятельное изготовление теплоаккумулятора под силу каждому человеку, имеющему навыки работы с элементарными слесарными и хозяйственными инструментами. Для сборки такого агрегата не придется покупать какие-либо дорогостоящие детали и материалы. Комплектующие для самой простой модели можно найти в гараже либо кладовой любого запасливого и хозяйственного человека.

Теплоаккумулятор

После изучения следующего руководства вы сможете самостоятельно изготовить теплоаккумулятор и подключить его к отопительной системе.

Устройство и особенности работы теплоаккумулятора

Содержание статьи

По своей конструкции типичный теплоаккумулятор является стальным баком с патрубками вверху и внизу, одновременно являющимися концами змеевика, изготовленного из медной трубки. Нижние патрубки соединяются с тепловым источником, верхние – с системой отопления. Внутри установки находится жидкость, которую потребитель может использовать для решения нужных ему задач.

Схема подключения

Принцип работы агрегата построен на высокой теплоемкости воды. В целом механизм действия теплоаккумулятора можно описать так:

в боковые стенки емкости врезано две трубы. Через одну в бак поступает холодная вода от водопровода или из резервуаров, через вторую подогретый теплоноситель отводится в радиаторы отопления;
верхний конец змеевика, установленного в баке, соединяется с патрубком холодной воды котла, нижний – с патрубком горячей;

циркулируя через змеевик, горячая вода нагревает жидкость в баке. После выключения котла, вода в отопительных трубах начинает остывать, но продолжает циркулировать. При поступлении в теплоаккумулятор прохладная жидкость выталкивает накопленный там горячий теплоноситель в отопительную систему, благодаря чему обогрев помещений продолжается еще в течение некоторого времени (в зависимости от емкости накопителя) даже при выключенном котле.

Важно! Для обеспечения движения теплоносителя система укомплектовывается циркуляционным насосом.

Ключевые функции теплонакопителей

Принцип работы теплоаккумулятора

Теплоаккумулятор имеет множество полезных функций, в числе которых:

обеспечение пользователя горячей водой;
нормализация температурного режима в обогреваемых помещениях;

повышение показателей полезного действия отопительной системы с одновременным уменьшением расходов на обогрев;
возможность объединения нескольких тепловых источников в единый контур;
накопление лишней энергии, которую вырабатывает котел и т.д.

При всех своих преимуществах теплоаккумуляторы имеют всего 2 недостатка, а именно:

ресурс накапливаемой теплой жидкости напрямую зависит от объема используемого бака, но при любых обстоятельствах он остается строго ограниченным и заканчивается довольно оперативно, поэтому нужно обязательно продумать вопрос обустройства дополнительной системы нагрева;
более объемные накопители требуют достаточно много места для установки, к примеру, котельного помещения.

Бак-теплоаккумулятор для твёрдотопливного котла WIRBEL CAS-500

Устройство для эффективной работы твердотопливного котла и зарядки теплового аккумуляторного бака

Схема установки

Сборка простого теплоаккумулятора

Простейший тепловой накопитель работает по принципу термоса. Стенки установки практически не проводят тепло и позволяют воде оставаться теплой в течение достаточно продолжительного времени.

Для сборки такого агрегата нам понадобятся следующие приспособления:

бак. Объем подбирайте индивидуально, по своим потребностям и возможностям. Объективный минимум – 150 л;
материал для теплоизоляции. Отлично подходит минеральная вата;
клейкая лента;
медные трубки для изготовления змеевика;
бетонная плита либо доски для опалубки и раствор для заливки.

Теплонакопитель можно собрать на основе железной бочки.

Объем, как уже отмечалось, подбирается индивидуально, однако в использовании бака вместительностью меньше 150 л особого смысла нет.

Первый шаг

Подготавливаем бочку к дальнейшей работе. Если это старая емкость, тщательно очищаем ее от различных загрязнений и зачищаем следы коррозии.

Теплоаккумулятор, общий вид

Теплоаккумулятор, патрубки. 1 — система отопления. 2 — верхний змеевик. 3 — нижний змеевик. 4 — охлаждение ТА. 5 — группа безопасности. 6 — магниевый анод

Теплоаккумулятор, патрубки с другой стороны. 1 — термометры Wats. 2 — твердотопливный котел. 3 — термодатчики для контроллера солнечных систем

Второй шаг

Оборачиваем внешние стенки теплоизоляционным материалом. Хорошо подойдет минеральная вата. Окутанную теплоизоляцией бочку дополнительно обматываем скотчем в несколько слоев.

Третий шаг

Окутываем бак фольгированной пленкой. Для фиксации материала также используем клейкую ленту. При желании обшиваем изолированную конструкцию листовым металлом.

Четвертый шаг

Делаем змеевик, по которому будет транспортироваться теплоноситель. Для этого используем медную трубку длиной 8-15 м (зависит от объема выбранной бочки) и диаметром порядка 20-30 м. Сгибаем трубу в спираль и помещаем внутрь бака. Змеевик соединяется с котлом. В дальнейшем эта спираль будет нагреваться и отдавать полученное тепло воде в баке.

Теплоаккумулятор

Змеевик — теплообменник

Трубы довольно неплохо зажимаются между шляпками саморезов

Подключение теплообменника

Утепление теплоаккумулятора

Пятый шаг

Делаем патрубки в боковых стенках накопителя. Через один патрубок в бак будет поступать холодная вода, через другой выходить горячая. Патрубки оснащаем кранами для быстрого перекрытия циркуляции воды.

Шестой шаг

Устанавливаем тепловой накопитель и выполняем его подключение.

Для лучшего понимания порядка подключения теплоаккумулятора смотрим на схему.

Важно! Бочку можно ставить только на плиту из бетона. Покупаем готовое изделие либо отливаем основание самостоятельно.

По рассмотренному способу выполняется подключение накопителя к системе обогрева, работающей с использованием 1 котла. В случае применения большего количества отопительных агрегатов, схема существенно усложнится. Систему придется оснастить датчиками давления и температуры, взрывным и предохранительным клапанами и т.д. К сборке подобного агрегата рекомендуется приступать только при наличии соответствующих навыков и должного опыта.

Использование теплоаккумулятора в разных системах обогрева

Схема ГВС

Теплоаккумуляторы эффективно показывают себя при использовании в самых разнообразных системах обогрева. При этом в каждом случае подобный накопитель позволяет существенно сэкономить на отоплении.

Чаще всего тепловыми аккумуляторами комплектуются системы твердотопливного обогрева. Установка будет способствовать более экономичному расходу топлива и эффективному обогреву, а также предотвратит преждевременный износ отопительных радиаторов.

Не лишним будет тепловой аккумулятор и в системе электрического отопления, в особенности в регионах с двойным тарифом за электричество. Ночью, когда электроэнергия продается потребителю по более доступной стоимости, аккумулятор будет накапливать тепло. Днем же можно будет на некоторое время выключить котел и топить силами теплоаккумулятора.

Используются накопители и в многоконтурных отопительных системах. Благодаря ним обеспечивается распределение теплоносителя между контурами. Монтаж патрубков может быть выполнен на разной высоте, что позволит получать воду, нагретую до разной температуры.

Несколько слов о модернизации

Схема подключения

При необходимости собранный нами тепловой аккумулятор легко модернизируется. Существует несколько способов.

Мы можем установить снизу дополнительный теплообменник, благодаря которому будет накапливаться энергия, получаемая солнечным коллектором. Актуально для современных систем, использующих энергию солнца для обогрева помещений.
Мы можем разделить внутреннее пространство емкости на несколько сообщающихся секций, что обеспечит более выраженное расслоение воды по температурам. Актуально для многоконтурных систем.
Мы можем немного увеличить бюджет и выполнить теплоизоляцию стенок бака пенополиуретаном вместо минеральной ваты. Этот материал позволит дополнительно уменьшить потери тепла.
Мы можем увеличить количество патрубков и подключить накопитель тепла к более сложной системе обогрева, построенной на базе нескольких независимых контуров. Актуально для отопительных систем, обслуживающих большие дома с помощью котлов высокой мощности.
Мы можем установить дополнительный теплообменник для накопления воды. Ее можно будет использовать для различных бытовых и хозяйственных нужд.

Солнечный коллектор

Абсорбер частично выгнут буквой U

Практически замкнут в кольцо

Общий вид готового теплообменника для самодельного теплоаккумулятора

Теперь вы владеете всеми необходимыми знаниями для самостоятельной сборки, установки, подключения и модернизации теплового аккумулятора.

Удачной работы!

Видео – Теплоаккумулятор своими руками

Теплоаккумулятор Jaspi (л)	Время нагрева (час.) при мощности
	20 кВт	25 кВт	30 кВт	35 кВт	40 кВт	45 кВт	50 кВт	55 кВт	60 кВт
500
1000	2,3
1200	2,8	2,2
1500	3,5	2,8	2,3
1800		3,4	2,8	2,4	2,1
2000			3,1	2,7	2,3	2,1
2400				3,2	2,8	2,5	2,2	2,0
3000					3,5	3,1	2,8	2,5	2,3
3500							3,3	3,0	2,7
4000								3,4	3,1
4500									3,5

Теплоаккумулятор для отопления своими руками

На этой вкладке сайта мы попбробуем выбрать для дачи определенные компоненты системы. Сборка отопления дачи насчитывает определенные устройства. Монтаж обогрева включает котел отопления, расширительный бачок терморегуляторы, фиттинги, провода или трубы, механизм управления тепла, радиаторы, циркуляционные насосы, крепежную систему, автоматические развоздушиватели. Каждый узел роль. Исходя из этого подбор каждой части системы важно делать обдуманно.

Теплоаккумулятор для отопления своими руками

Для большинства любая отопительная система состоит из трех основных частей:

Радиаторов отопления
Трубных магистралей
Отопительного прибора или котла

Однако современные системы могут оснащаться множеством других полезных устройств, одним из которых является тепловой аккумулятор. С его помощью удается накапливать тот избыток энергии, который вырабатывается в котле и расходуется совершенно напрасно.

Большинство моделей представляют собой не что иное, как стальной бак. оснащенный несколькими нижними и верхними патрубками. К первым подключаются источники тепла, ко вторым – потребители. Внутри него располагается жидкость, которую можно использовать в желаемых целях. Изготовить теплоаккумулятор своими руками не составит труда – достаточно времени, рабочих материалов с инструментом и желания.

Вводное видео по установке

В основе принципа работы теплового аккумулятора лежит высокая теплоемкость воды. Описать его можно следующим образом:

Трубопровод котла подключается к верхней части бака, в которую поступает горячая вода – максимально нагретый теплоноситель
Внизу располагается циркулирующий насос, который выбирает холодную воду и пускает по системе отопления обратно в котел
Очень быстро остывшая ранее жидкость сменяется вновь нагретой

Когда котел прекращает работать, вода в трубопроводных магистралях системы отопления начинает постепенно остывать. Циркулируя, она попадает в бак, в котором начинает выдавливать горячий теплоноситель в трубы. Таким образом, обогрев помещений будет продолжаться определенный временной промежуток.

Функции, которые выполняет теплоаккумулятор

Современные тепло накопительные устройства – сложные аппараты, которые выполняют не одну полезную функцию:

Способны обеспечивать дом горячим водоснабжением
Стабилизируют температурный режим в помещениях
Позволяют увеличить КПД систем отопления до максимально возможного, снижая денежные затраты на топливо
Способны объединять более одного источника тепла в общий контур и наоборот
Накапливают избыточную энергию, вырабатываемую котлом

Несмотря на все положительные функции, которые выполняет тепловой аккумулятор в системе отопления, он имеет два существенных недостатка:

Ресурс воды напрямую зависит от вместимости установленного бака, тем не менее он остается ограниченным и имеет быстрое свойство заканчиваться. Будет не лишним дополнительная система подогрева из вне
Из первого недостатка плавно появляется второй: более ресурсоемкие установки требуют большой свободной площади для их размещения, например, отдельного помещения в виде котельной

В дополнение советуем прочитать наше руководство по сборке солнечного коллектора своими руками

Самый простейший теплоаккумулятор своими руками можно изготовить, основываясь на принципе работы термоса – он за счет своих непроводящих тепло стенок не позволяет жидкости остывать на протяжении продолжительного временного периода.

Для работы необходимо подготовить:

Бак желаемой емкости (от 150 л)
Теплоизоляционный материал
Скотч
Тэны или медные трубки
Бетонную плиту

Вначале очередь следует подумать над тем, что будет представлять собой непосредственно бак. Как правило, используют любую имеющуюся под руками металлическую бочку. Объем ее каждый определяет индивидуально, но брать емкость менее 150 л не имеет практического смысла.

Выбранную бочку необходимо привести в порядок. Ее следует почистить, удалить изнутри пыль и прочий мусор, обработать участки, на которых начала образовываться коррозия.

Затем готовится утеплитель, которым будет оборачиваться бочка. Он будет отвечать за то, чтоб тепло как можно дольше сохранялось внутри. Для самодельной конструкции прекрасно подойдет вата минеральная. Окутав с внешней стороны емкость, необходимо ее хорошенько обмотать скотчем. Дополнительно поверхность накрывают листовым металлом или окутывают фольгированной пленкой.

Для того, чтобы вода внутри подогревалась, необходимо выбрать один из вариантов:

Установка электрических тэнов
Установка змеевика, по которому будет пускаться теплоноситель

Первый вариант достаточно сложен и не безопасен, поэтому от него отказываются. Змеевик же можно соорудить самостоятельно из медной трубки диаметром 2-3 см и длиной около 8-15 м. Из нее сгибается спираль и помещается в внутрь.

В изготавливаемой модели тепловым аккумулятором является верхняя часть бочки – из нее необходимо пустить отводной патрубок. Снизу устанавливается еще один патрубок – вводной, через который будет поступать холодная вода. Следует их оснастить кранами.

Простое устройство готово к использованию, но перед этим предстоит решить вопрос, связанный с пожарной безопасностью. Располагать такую установку рекомендуется исключительно на бетонной плите, по возможности отгородив стенками.

Человек, который много раз сталкивался с устройством систем отопления, без труда должен изготовить тепловой аккумулятор своими руками и произвести дальнейшее подключение. Не должна составить особой сложности подобная работа и для новичка.

Словами схему подключения можно описать следующим образом:

Транзитом сквозь весь бак должен проходить по тепловому аккумулятору обратный трубопровод, на его концах должны быть предусмотрены полуторадюймовый вход и выход
Вначале между собой соединяются обратка котла и бак. Между ними должен размещаться циркуляционный насос, гонящий воду из бочки в отсекающий кран, расширительный бак и отопительный прибор
Циркуляционный насос и отсекающий кран также монтируют со второй стороны
Соединять подающий трубопровод необходимо по аналогии с предыдущим, однако теперь тепловые насосы не устанавливаются

Стоит отметить, что подобным образом подключается теплоаккумулятор к отопительной системе, работающей на базе всего одного котла. Если их количество увеличивается, схема значительно усложнится.

Емкость должна дополнительно оснащаться термометром, датчиками давления внутри и взрывным клапаном. Накапливая постоянно тепло, бочка может со временем перегреться. Чтобы не допустить взрыва, необходимо сбрасывать периодически избыточное давление.

Теплоаккумулятор и разные виды отопительных систем

Устанавливать тепловой аккумулятор можно совместно с различными отопительными системами. Взаимодействуя с каждой из них, он предоставляет ряд преимуществ и быстро окупается.

Наиболее распространены теплоаккумуляторы, установленные совместно отопительным оборудованием, работающем на твердом топливе, у которых количество остатков минимально. Доведя КПД до максимально-возможного, они очень быстро разогревают отопительные радиаторы, которые вскоре изнашиваются. Часть вырабатываемой энергии лучше копить и воспользоваться, когда в ней действительно возникнет потребность.

Двукратный ночной тариф за электроэнергию – проблема для владельцев электрических отопительных котлов. Таким образом в дневное время теплоаккумулятор будет накапливать в себе тепло по более выгодной стоимости, а в ночное – отдавать его отопительной системе.

Применяются подобные установки в многоконтурных системах, распределяя воду между контурами. Если установить патрубки на разных высотах, можно осуществить отбор воды с разной температурой.

Варианты модернизации

Глядя на простейший теплоаккумулятор своими руками, человек с инженерным образованием наверняка задумается о вариантах его модернизации. Сделать это можно следующими способами:

Внизу устанавливают еще один теплообменник, посредством которого может происходить аккумуляция энергии, полученной солнечным коллектором
Можно разделить внутреннее пространство бака на несколько секций, сообщающихся между собой, чтобы расслоение жидкости по температурам было более выраженным
Тратиться на теплоизоляцию или нет – каждый решает сам для себя. Но несколько сантиметров пенополиуретана существенно снизят тепловые потери
Увеличив количество патрубков, можно будет монтировать установку к более сложным отопительным системам с несколькими контурами, работающими независимо
Можно сделать дополнительный теплообменник, в котором будет накапливаться питьевая вода

Видео — Тепловой аккумулятор в доме с периодической топкой

Подводим итоги

Собирать теплоаккумуляторы своими руками может абсолютно каждый. Для него нет необходимости покупать дорогостоящее оборудование, а самая простая модель состоит из комплектующих, которые у хорошего человека всегда в гараже или кладовой.

Все те, кто не доверяет самодельным устройствам, могут ознакомиться с богатым выбором моделей на рынках. Их стоимость более чем приемлемая, а вложенные средства быстро окупаются.

Источник: http://v-teplo.ru/teplovoi-akkymylyator-kak-sdelat.html

Теплоаккумулятор для отопления своими руками

Содержание

Начнем с главного, что может аккумулировать тепло? Да практически все: стены, потолок, пол, мебель, одежда и т. д. Весь вопрос насколько эффективно. Здесь действуют законы термодинамики, показывающие насколько каждое из физических тел может накапливать тепло. Аккумулируемое количество тепла определяется формулой:

W = m c (ϑ 2 – ϑ 1)

W аккумулируемое тепло J
m масса аккумулирующего вещества kg
c удельная теплоемкость
аккумулирующего вещества J / (kg K)
ϑ 2 конечная температура нагрева C
ϑ 1 начальная температура нагрева или
конечная температура охлаждения C
Удельная аккумулирующая способность равна, следовательно,

w = W / m = c (ϑ 2 –ϑ 1) .

Из приведенной формулы видно, что оптимально максимально повышать температуру вещества ϑ 2, увеличивая теплоемкость. Что мы можем реально применить в качестве накопителя тепла.

Сравним теплоемкость ( кДж/(м3*K)) популярных в строительстве материалов на основе равных объемов:

Вода – 4187,
Бетон – 2375,
Кирпич – 1750,
Магнетит – 3312,
Мрамор – 2375.

Из приведенных показателей видно, что лидером по способности накапливать тепло является обыкновенная вода. К ее преимуществам следует отнести доступность, дешевизну, способность растворять и смешиваться с добавками, улучшающие теплофизические свойства. Есть материалы с более высоким показатели теплоемкости, например на основе сульфата натрия (глауберовая соль). Однако они стоит денег, эффективная работа не в нашем диапазоне температур 60-90С.

Итак, мы определились с материалом аккумуляции тепла – это вода.

Куда поместить воду для теплоотдачи? Здесь возможно два пути способа построения конструктива корпуса. Как наиболее эффективный вид корпуса для сохранения тепла – это шар. Как наиболее удобное размещение емкости – где найдем место. Совместить их вряд ли получится, нужно придерживаться главного принципа – форма емкости должна быть как можно ближе к шару, в крайнем случае, к кубу.

Где найти готовые, подобные формы. Лучше поискать в сфере общепита нержавеющие емкости, лучше с наружным кожухом для горячей воды или пара, нагревающим основную емкость. Это идеальный вариант, который попадается редко, но рассмотрим и его.

«Общепитовская» емкость лучше всего подходит для открытой системы отопления, при работе без повышения давления. Пространство между двумя стенками заполняем любым утеплителем – от монтажной пены до минеральной ваты. В комплекте такого котла есть крышка, которую легко утеплить. Здесь есть свои тонкости, обусловленные необходимостью периодического осмотра емкости. Крышку необходимо не только утеплить, но и периодически подымать. Нужно предусмотреть механизм подымания крышки с утеплителем, которая будет весить около 50кг.

Для самодельной емкости лучше выбрать форму куба, открывающей доступ к осмотру створчатой формой половиной верхней крышки. Для продления срока эксплуатации металлической емкости предохраняем ее от коррозии. Механически зачищаем металл от ржавчины, обрабатывает ортофосфорной кислотой, наносим 3-5 слоев грунтовки с просушиванием на солнце или в сушильной камере. Или наносим краски Хаммерайт или Зинг. Указанные мероприятия задержат окисление металла, но не исключат его.

Емкость из 4мм металла наполненная водой гарантированно прослужит 30 лет, но для желающих подстраховаться сообщим, что есть пластиковые емкости с рабочей максимальной температурой в 80С. Эти емкости одеты в металлический каркас, удерживающий форму при повышенной температуре. В сформированных местах удобно устанавливать врезки для подачи и обратки, устанавливать теплообменники.

Удобно использовать трубы большого диаметра, заглушенные с торцов металлом такой же толщины. Такие емкости удобно использовать в закрытых системах отопления с циркуляционным насосом, подразумевая работу с повышенным давлением. Толщина стенок таких труб- 6-10мм, позволяющих гарантировать работу в водной среде без антикоррозийного покрытия не менее 35 лет. Такая жесткая и прочная конструкция нашла неожиданное применение не только в качестве теплоаккумулятора, но и в качестве опорных конструкций, колонн – декоративных и функциональных.

Применение накопителей тепла в качестве конструктива здания широко не освещалось, требует более детального изучения. Не бойтесь применять нововведения – хуже не будет.

Теплоаккумуляторы можно устанавливать везде, где имеется место. Есть опыт установки в ванных комнатах после выхода с котла, служит не только теплоаккумулятором, но и обогревателем, исключая необходимость установки отопительных приборов. Можно установить в чердачном пространстве, утеплив потолок спальни.

Интересен опыт установки на входе в помещение с улицы, когда наружные грани утепляются пенопластом или минватой не менее 100мм, грани в сторону помещения с двух сторон от двери имеют меньший слой утеплителя, обогревая помещение. Достигается эффект тепловой завесы холодного воздуха с улицы.

В качестве соединяющего элемента используют клеящую смесь «церезит», можно нанести монтажной пеной равномерные точки на поверхность листа и прижать к емкости на 5 минут. Можно просто примотать пенопласт к емкости скотчем – эффект почти одинаков. Главное – пенопласт должен плотно прилегать к поверхности теплоаккумулятора, не образовывать щелей между листами утеплителя.

Устанавливать теплоемкости лучше по центу разбора тепла, как правило – по центру жилища. Большая емкость с теплом позволяет реализовать функцию гребенки, подключая через соответствующие термодатчики: теплые полы, подключение радиаторов, теплая вода для бытовых нужд.

Применение теплоаккумулятора в сочетании с твердотопливным котлом позволит значительно улучшить показатели качества отопления, снизить количество топок до 2-3шт в сутки. Лучше применять в качестве накопительной емкости трубы большого диаметра с толщиной стенок от 5мм.

При определении емкости теплоаккумулятора нужно исходить из максимальных расчетных показателей наполнения – 50л жидкости на 1 кВт мощности котла. Для экономии места и функционального использования конструктива емкости аккумулятор тепла можно использовать в качестве декоративных, опорных конструкций.

Насколько сложно устанавливать аккумуляторы тепла? Давайте рассмотрим на практическом примере, достойном повторения. При ремонте дома демонтировали старую печь, на ее место по дымоходу установили твердотопливный котел. В качестве теплоаккумулятора использовали стальную трубу диаметром 0,8м, заваренную с торцов.

Аккумулятор установили в непосредственной близости к котлу, используя его еще и как демпфер возможных скачков температуры. С тыльной стороны стен, снизу и сверху утеплили цилиндр минватой. С лицевой стороны на профили закрепили изразцы, получилась очень красивая печь – голландка. Никто не догадывается, что это просто бочка с горячей водой.

Источник: http://www.proterem.ru/avtonomnyj-dom/akkumuljator-tepla-tverdotoplivnogo-kotla.html

Так же интересуются

23 мая 2021 года

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Как я делал расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

13 февраля 2015

Предыстория

Так получилось, что некоторое время назад я приобрёл частный дом на некотором «удалении от цивилизации». Удалённость от цивилизации определяется главным образом тем, что газ там отсутствует в принципе. А разрешённая мощность электрического подключения не предоставляет технической возможности отапливать дом электричеством. Единственным реальным источником тепла в зимнее время является использование твёрдого топлива. Другими словами, дом был оборудован печкой, которую прежний хозяин топил дровами и углём.

Если кто-то имеет опыт использования печки, то ему не нужно объяснять, что это занятие требует постоянного контроля. Даже в не слишком холодную погоду невозможно заложить в печку дрова один раз и «забыть» про неё. Если положить слишком много дров, то в доме станет жарко. А после прогорания топлива, дом всё-равно быстро остынет. Волей-неволей, для поддержания комфортной температуры нужно постоянно подкладывать дрова понемногу. А в сильные морозы печь нельзя оставить без присмотра даже на 3-4 часа. Если не хочешь проснуться утром в холодном помещении, будь добр хотя бы один раз за ночь к печке подойти…

Разумеется у меня желания работать кочегаром не было. И поэтому я сразу же стал думать о более удобном способе отопления. Конечно, при невозможности использования газа или электричества, таким способом могла стать только современная система отопления на твёрдом топливе, состоящая из твердотопливного котла, теплоаккумулятора и простейшей автоматики для включения и выключения рециркуляционного насоса.

Чем современный котёл лучше обычной печки? Он занимает намного меньше места, в него можно заложить больше топлива, он обеспечивает лучшее сгорание этого топлива при максимальной загрузке, и теоретически с его помощью можно большую часть тепла оставить в доме, а не выпустить в трубу. Но в отличие от печки, твердотопливный котёл практически не возможно использовать без теплоаккумулятора. Я так подробно об этом пишу, потому что знаю множество людей, которые пытались отапливать дом такими котлами, подключая их напрямую к трубам отопления. Ничего хорошего у них не получилось.

Что же такое теплоаккумулятор или, как его ещё называют, буферная емкость? В простейшем случае это просто большая бочка с водой, стенки которой имеют хорошую теплоизоляцию. Котёл за два-три часа своей работы нагревает воду в этой бочке. А потом эта горячая вода циркулирует по системе отопления до тех пор, пока не остынет. По мере остывания, котёл нужно разжигать снова. Простейший теплоаккумулятор легко сделает любой сварщик. Но я, после непродолжительных раздумий, от этой идеи отказался и купил готовый. Поскольку живу я в Украине, то обратился в компанию «Теплобак» и ни разу не пожалел: здесь аккумулирующие баки делают профессионально и очень качественно.

В зависимости от объёма теплоаккумулятора, мощности котла и того, сколько тепла нужно дому, котёл приходится топить не постоянно, а один-два раза в сутки, или даже раз в двое-трое суток.

Как рассчитать объём теплоаккумулятора

При желании в интернете легко найти методики расчёта объёма теплоаккумулятора, но меня ни одна из них не устроила.

Некоторые «специалисты» рекомендуют умножать максимальную мощность имеющегося котла в киловаттах на какой-то коэффициент, причём этот коэффициент на разных сайтах отличается в два раза и более — от 25 до 50. По моему — бред полный. Просто потому, что полученный результат не имеет никакого отношения ни к вашему конкретному дому, ни к вашим пожеланиям как часто вам хочется топить котёл.

Нормальная методика учитывает все факторы: и климат в вашей местности, и теплоизоляцию дома, и ваши представления о комфорте. По-хорошему, этот расчёт также нужно будет провести много раз для разных температурных режимов, и выбрать максимальный объём теплоаккумулятора. И, кстати, мощность котла в правильной методике получается в результате расчётов, а не по принципу «какой был, такой и поставили». Но всё это достаточно сложно, и подходит скорее для котельных, а не для частного домовладения.

Я поступил гораздо проще. Я делал расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла следующим образом.

Надо оценить количества тепла, которое требуется дому за сутки. Это самая сложная и ответственная часть работы. Опять таки можно углубиться в расчёты (в учебниках для строительных вузов можно найти все необходимые методики). Но,если есть возможность, то проще и надёжнее провести непосредственное измерение — просто протопив дом в холодную погоду и измерив количество использованного топлива. Мой дом сравнительно небольшой — немного меньше 100 кв. м, и довольно теплый. Поэтому у меня получилось, что при температуре на улице около 0 градусов, для поддержания комфортной температуры требуется с солидным запасом 50 кВт*ч, для — 10 градусов — 100 кВт*ч, для — 20 градусов — 150 кВт*ч.
Выбрать котёл очень просто. Самые распространённые котлы имеют мощность порядка 25 кВт и с одной максимальной загрузки дают эту мощность порядка 3 часов. Следовательно одна растопка даёт порядка 75 кВт*ч тепла. Для нулевой температуры, таким образом, даже одной полной загрузки мне будет многовато. А для -20 градусов вполне достаточно будет топить 2 раза в сутки. Меня этот вариант вполне устроил.
Теперь собственно объём теплоаккумулятора. Теплоёмкость воды 4,2 кДж на литр на градус. максимальная тепмература в теплоаккумуляторе — 95 градусов, комфортная температура воды в системе отопления — 55 градусов. То есть, 40 градусов разницы. Другими словами, 1 литр воды в теплоаккумуляторе может накопить 168 кДж тепла, или 46 Вт*ч. А 1000 литров, соответственно — 46 кВт*ч. Отсюда следует, что для того, чтобы сохранить тепло от одной полной загрузки котла мне нужен теплоаккумулятор на 1500 литров. Это всё с запасом. На самом деле, требуется немного меньше, но после изучения цен на буферные ёмкости я решил этим пренебречь.

Этот расчёт означает, что в сильные морозы мне приходится топить котёл два раза в сутки, а в очень сильные — и три раза. Причём делать это нужно равномерно в течение суток: утром и вечером или утром, в начале вечера и перед сном. А когда больших морозов нет, я топлю котёл всего один раз — в любое время суток.

Конечно, если поставить теплоаккумулятор ещё больший по объёму, то можно сделать свою жизнь ещё комфортнее. Но тут уже приходится сталкиваться и с тем, что для большой бочки нужно много места.

Как выбрать и подключить теплоаккумулятор для котла

Котельные установки на твердом топливе не могут работать долгое время без вмешательства человека, который должен периодически загружать в топку дрова. Если этого не сделать, система начнет остывать, температура в доме будет понижаться. В случае отключения электроэнергии при полностью разгоревшейся топке появляется опасность вскипания теплоносителя в рубашке агрегата и последующее ее разрушение. Все эти проблемы можно решить, установив теплоаккумулятор для котлов отопления. Он также сможет выполнять функцию защиты чугунных установок от растрескивания при резком перепаде температур сетевой воды.

Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором

Расчет буферной емкости для котла

Роль аккумулятора тепла в общей схеме отопления следующая: в процессе работы котла в штатном режиме накапливать тепловую энергию, а после затухания топки отдавать ее радиаторам в течение определенного промежутка времени. Конструктивно теплоаккумулятор для твердотопливного котла представляет собой утепленную емкость для воды расчетной вместительности. Она может устанавливаться как в помещении топочной, так и в отдельной комнате дома. Ставить такой бак на улице не имеет смысла, так как вода в нем будет остывать гораздо быстрее, чем внутри здания.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Учитывая наличие свободного места в доме, расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла на практике производится так: вместительность бака принимается из соотношения 25—50 л воды на 1 кВт мощности, необходимой для обогрева дома. Для более точного расчета буферной емкости для котла предполагается, что вода в баке нагреется во время работы котельной установки до 90 ⁰С, а после отключения последней отдаст тепло и остынет до 50 ⁰С. Для разницы температур в 40 ⁰С значения отдаваемого тепла при различных объемах бака представлены в таблице.

Таблица значений отдаваемого тепла при различных объемах бака

Объем тепловогоаккумулятора, м 3

Даже если в здании есть место для установки большой емкости, это не всегда имеет смысл. Следует помнить, что большое количество воды потребуется нагреть, тогда мощность самого котла должна быть изначально в 2 раза больше, чем нужно для обогрева жилища. Слишком маленький бак не будет выполнять своих функций, так как не сможет накопить достаточное количество тепла.

Простая схема включения с подмешиванием

Аккумулирующее устройство может включаться в систему по разным схемам. Простейшая обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором пригодна для работы с гравитационными системами подачи теплоносителя и будет действовать при отключении электричества. Для этого бак надо установить выше радиаторов отопления. Схема включает в себя циркуляционный насос, термостатический трехходовой клапан и обратный клапан. В начале цикла разогрева вода, побуждаемая насосом, проходит по подающему трубопроводу от источника тепла через трехходовой клапан на отопительные приборы. Это продолжается до тех пор, пока температура подачи не достигнет определенного значения, например, 60 ⁰С.

Теплоаккумулятор для котлов отопления

При этой температуре клапан начинает подмешивать в систему холодную воду из нижнего патрубка бака, соблюдая на выходе установленную температуру 60 ⁰С. Через верхний патрубок, напрямую соединенный с котлом, в бак начнет поступать нагретая вода, аккумулятор начнет заряжаться. При полном сгорании дров в топке температура в подающей трубе начнет понижаться. Когда она станет меньше 60 ⁰С, термостат будет постепенно перекрывать подачу от источника тепла и открывать поток воды из бака. Тот, в свою очередь, будет постепенно наполняться холодной водой из котла и в конце цикла трехходовой клапан вернется в первоначальное положение.

Обратный клапан, включенный параллельно трехходовому термостату, включается в работу при остановке циркуляционного насоса. Тогда котел с теплоаккумулятором станут работать напрямую, теплоноситель пойдет к приборам отопления напрямую из емкости, которая будет пополняться водой от источника тепла. Термостат в этом случае не принимает участия в работе схемы.

Схема с гидравлическим разделением

Другая, более сложная схема подключения, подразумевает бесперебойную подачу электроэнергии. Если это обеспечить невозможно, то надо предусмотреть присоединение к сети через бесперебойный источник питания. Другой вариант – использование дизельных или бензиновых электростанций. В предыдущем случае подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу было независимым, то есть, система могла работать отдельно от бака. В данной схеме аккумулятор выполняет роль буферной емкости (гидравлического разделителя). В первичный контур, по которому циркулирует вода при розжиге котла, встроен специальный блок подмешивания (LADDOMAT).

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

циркуляционный насос;
трехходовой термостатический клапан;
обратный клапан;
грязевик;
шаровые краны;
приборы контроля температуры.

Отличия от предыдущей схемы – все устройства собраны в один блок, и теплоноситель идет в бак, а не в систему отопления. Принцип работы помешивающего узла остается неизменным. Такая обвязка котла твердотопливного с теплоаккумулятором позволяет подключить на выходе из емкости сколько угодно ветвей отопления. Например, для питания радиаторов и напольной или воздушной системы отопления. При этом каждая ветвь имеет собственный циркуляционный насос. Все контуры разделены гидравлически, излишнее тепло от источника аккумулируется в баке и используется при необходимости.

Преимущества и недостатки

Система отопления с теплоаккумулятором, в которой источником тепла служит твердотопливная установка, имеет массу достоинств:

Повышение комфортных условий в доме, поскольку после сгорания топлива система отопления продолжает обогревать дом горячей водой из бака. Не нужно вставать среди ночи и загружать порцию дров в топку.
Наличие емкости защищает от закипания и разрушения водяную рубашку котла. Если внезапно отключили электричество или термостатические головки, установленные на радиаторах, перекрыли теплоноситель по причине достижения нужной температуры, то источник тепла будет нагревать воду в баке. За это время может возобновиться подача электричества или будет запущен дизель-генератор.
Исключена подача холодной воды из обратного трубопровода в раскаленный чугунный теплообменник после внезапного включения циркуляционного насоса.
Теплоаккумуляторы могут использоваться как гидравлические разделители в системе отопления (гидрострелки). Это делает работу всех ветвей схемы независимыми, что дает дополнительную экономию тепловой энергии.

Более высокая стоимость монтажа всей системы и требования к размещению оборудования – это единственные недостатки применения аккумулирующих емкостей. Однако за этими вложениями и неудобствами последуют минимальные эксплуатационные затраты в долгосрочной перспективе.

Как подключить теплоаккумулятор к твердотопливному котлу своими руками?

Сейчас многие владельцы частных домов, которые живут вдалеке от центральной магистрали отопления, переходят на твердотопливные котлы. Но эти устройства имеют существенный недостаток – для поддержания в помещении нужной температуры их нужно растапливать дважды за сутки, иначе можно остаться без тепла. Чтобы этого не случилось, в домашнюю систему отопления вводят еще один узел – теплоаккумулятор для твердотопливного котла. Его еще называют накопителем из-за способности удерживать тепло.

Особенности конструкции теплоаккумулятора

Устройство представляет собой цилиндрическую емкость, выполненную из нержавейки или черной стали. Габариты емкости зависят от его объема, который варьируется от нескольких сотен до десятков тысяч литров. Из-за больших объемов такое устройство сложно разместить в уже имеющейся котельной, поэтому нередко приходится ее достраивать. Существуют модели как с заводской теплоизоляцией, так емкости без неё.

При монтаже теплоаккумулятора нужно учитывать, что толщина утеплителя составляет 10 см. После него сверху на бак надевается кожаный кожух. Внутри емкости находится теплоноситель, который при сгорании топлива в котле быстро нагревается и долго сохраняет тепло за счет слоя утеплителя. После остановки работы котла накопитель отдает свое тепло в помещение, обогревая его. По этой причине растапливать котел будет необходимо не так часто, как раньше.

По своему устройству емкости теплоаккумулятора бывают:

с расположенным внутри бойлером. Такая конструкция создана для обеспечения жилья горячей водой из автономного источника;
с одним или двумя теплообменниками;
пустыми (без теплоносителя).

Для подключения накопителя к котлу и системе отопления дома предусмотрены резьбовые отверстия.

Принцип работы накопителя

Благодаря налаженной работе всей топливной системы, и в частности, теплоаккумулятора для твердотопливного котла, в жилье поддерживается постоянная температура за счет высокого КПД устройства и рационального использования тепла. Взаимодействие всей системы происходит в следующей последовательности:

Подача в котел холодной воды. После начала работы циркуляционного насоса, расположенного между котлом и накопителем, холодная жидкость из последнего устройства передается в верхнюю часть котла, и горячая вода начинает занимать освободившееся пространство.
Подача горячей воды в отопительную систему . После включения насоса, установленного между накопителем и радиатором, он нагнетает горячую воду в трубы отопления, а холодный теплоноситель начинает поступать вниз накопительного бака. После достижения в помещении нужной температуры термостат отключает работу накопителя.
Передача аккумулирующей энергии. Она осуществляется даже после сгорания в топке всех дров. Накопитель будет передавать тепло до тех пор, пока весь его бак не заполнится холодной водой.

Теплоаккумулятор для котлов отопления может отапливать помещение своими силами даже сутки. На продолжительность его работы будет влиять объем емкости, количество радиаторов, продолжительность труб между ними и температура на улице. Продлить его работу помогут встроенные в него змеевики – ТЭНы, подогревающие жидкость.

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Это устройство имеет довольно внушительные размеры, поэтому его лучше вносить в первоначальный проект отопления. Существует несколько методик расчета его бака. Приведем самые простые из них:

Буферная емкость выбирается из среднего соотношения 30–50 л воды на 1 кВт мощности котельной установки.

Принять за исходную величину площадь отапливаемого помещения. Зная квадратуру отапливаемого помещения, следует умножить ее на 4 и получить объем бака. Например, нагреть домик в 50 м2 способен накопитель в 200 литров.

Не стоит брать бак слишком большого объема. В этом случае нужно нагреть много воды, а котел может не справиться с поставленной задачей. Его мощность первоначально выбиралась исходя из расчета, что она больше в два раза нужной, а в случае использования габаритной емкости потребуется приобрести котельную установку еще с большим запасом мощности.

При выборе накопительной емкости кроме расчетов следует учитывать еще один показатель: если теплопотребление в пиковые часы сильно отличается от среднечасового, и они занимают продолжительное время, то бак нужно покупать с большим объемом, чем получился при расчетах.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Подключение осуществляется в упрощенном виде, и может быть выполнено своими руками. Буферная емкость располагается параллельно отопительному устройству, а трубы закольцовывают ее, поэтому такая схема известна еще как обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором.

В подключении участвуют:

трехходовой клапан;
циркуляционный насос, расположенный на обратной магистрали между котлом и накопителем;
змеевик для нагрева воды;
теплоаккумулятор для котла отопления в виде большого бака, наполненного горячей и холодной водой;
трехходовой кран;
циркуляционный насос, находящийся между накопителем и радиатором;
котел;
отопительный прибор.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу осуществляется через патрубки. Более точную информацию о завязке всех приборов отопительной системы можно понять, изучив пошаговую инструкцию.

Инструкция и видео по подключению теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Пошаговая инструкция по подключению агрегата:

Вначале устанавливается котел по стандартной схеме. На трубах, идущих от него к накопителю, обязательно нужно установить группу безопасности и трехходовой клапан. Последний защищает котельную установку от конденсата. Если в котле ручная загрузка, то температура воды в обратной магистрали будет не ниже 55 0С, а для его аналога гидролизного типа она лежит в пределах от 65 до 75 0С. Под этот показатель подбирается соответствующий клапан. Перед ним устанавливается циркуляционный насос, нагнетающий горячий теплоноситель в буферный бак.
В систему подключается теплоаккумулятор.
На верхней трубе устанавливается трехходовой смесительный кран.
Подключается насос. Для его подсоединения в систему нужно дополнительно установить на верхней части накопителя обычный релейный термостат, который имеет погружную гильзу.
После него необходимо предусмотреть два обратных клапана: лепестковый вид будет расположен на горячей трубе, а пружинный на обратке. Они необходимы для введения в систему газового котла.

Установка, работающая на газу, признана выполнять две функции: она выступает альтернативным источником тепла, а также компенсирует долгий нагрев отопительной системы котлом, уменьшая его от 4 часов до получаса. Газовая установка дает в систему воду, нагретую до 40 0С, а котел нагнетает ее до 600С. Когда такая вода продвигается по системе, в газовом устройстве происходит автоматическое отключение. В случае если в системе температура станет меньше 400С, газовый котел снова включится и начнет обогревать жилье.

В предложенном ролике продемонстрировано, как правильно подсоединить накопитель с котлом на твердом топливе и его аналогом на газу.

Сегодня накопители для топливной системы очень популярны. Они эффективны и экономны. С ними можно оттянуть закладку топлива в котел на сутки, а при продумывании всех деталей системы и на более долгий срок. Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу можно выполнить самому или обратившись за помощью к специалистам. Запуск отопления лучше производить в их присутствии, чтобы они правильно отреагировали при возникновении неполадок.

Источники: http://www.sovets.ru/housewife/flat/otoplenie/11111.htm, http://cotlix.com/teploakkumulyator-dlya-kotlov-otopleniya-rekomendacii-po-vyboru, http://ksportal.ru/804-podklyuchit-teploakkumulyator-k-tverdotoplivnomu-kotlu.html

Умное тепло

Обогреть Америку и Канаду, составить конкуренцию финским концернам, удивить экспертов «Сколково» – все это под силу небольшой компании, которая делает печи в Петрозаводске. Проблема, как всегда, в деньгах. Где найти инвестора для инновационных проектов?

— Таких теплоаккумуляторов нет нигде: ни в России, ни за рубежом. С этой технологией мы прошли в «Сколково» еще четыре года назад, — рассказывает Александр Анисимов.

Идея того, что можно копить тепло в камне, возникла 15 лет назад. Компанию создавали, чтобы разработать теплоаккумуляторы, которые используют ночной тариф. В Карелии он в пять раз ниже, чем дневной.

— Меня поддержал наш университет, Васильев Виктор Николаевич. Мы оценили, что эта тема перспективна. Выиграли несколько тендеров и разработали теплоаккумулятор из талькового камня. Сразу он не пошел: люди привыкали, а теперь появился спрос.

Тальковый камень (талькохлорит, талькомагнезит) по сравнению с обычным кирпичом более теплоемкий: в три с половиной раза больше набирает тепла, в четыре раза быстрее проводит тепло и более термостойкий — держит температуру в 1600 градусов.

На предприятии Александра Анисимова обрабатывают около 10 тонн талькового камня в месяц. Поставляют его и с Урала, но основной источник — карьеры в Карелии.

15 лет технологию доводили до простоты и совершенства. Конструкция состоит из теплоаккумулирующих блоков из талькового камня, в которые вставлены ТЭНы. Ночью камень накапливает тепло и отдает его днем. Технологию запатентовали, она получила все сертификаты и неоднократно испытана.

— Так потребитель получает тепло по 50 копеек за киловатт! — рассказывает изобретатель.

Для удобства теплоаккумулятор дополнили вентилятором, поставили автоматический датчик температуры, такой же, как для теплых полов. Аккумулятор легко вмонтировать в стену — получаем «теплую стену».

— Идеальный рынок — Канада и США, — считает предприниматель. — Потому что там воздушное отопление, а наша система теплоаккумуляторов как раз рассчитана на отопление воздухом. У меня есть партнеры в Канаде, у них тоже есть тальковый камень, они уже предлагали продать наши технологии.

Инновации — в массы

— Заявку в «Сколково» рассматривает коллегия из десяти авторитетных ученых. Мы представили им два проекта: теплоаккумуляторы до 100 киловатт и теплоаккумуляторы до 200 мегаватт. В «Сколково» мы попали первые из карельских предприятий, — говорит предприниматель.

Участники инновационного центра «Сколково» — это компании, предложившие новые пути решения научных, социальных и экономических проблем. Центр поддерживает инновации в пяти сферах — кластерах. Приоритет получают проекты, способные изменить облик рынка и представить новые, не имеющие аналогов, продукты и технологии.

Компания Александра Анисимова вошла в кластер энергоэффективных технологий.

Мощные большие теплоаккумуляторы — масштабная идея. По словам инженера, их можно использовать на атомных станциях, где ночью останавливают работу — снижают мощность, чтобы выровнять график нагрузок. В противном случае может произойти аварийная ситуация, подобная чернобыльской.

— Мы работаем с Росатомом, там есть люди, которые нас поддерживают. Они ищут пути, чтобы ночью станции не останавливать, а куда-то накапливать тепло, — рассказал инженер.

Петрозаводский изобретатель предложил им свой вариант. Но пока разработка находится на уровне идеи, ее нужно дорабатывать. А для этого нужны инвестиции.

— В Москве разница между потреблением днем и ночью — старая проблема. Мы можем сбалансировать энергопотребление в столице, — поделился еще одной идеей Александр Анисимов.

Днем московские киоски, ларьки тратят много электроэнергии на отопление. Разница между дневным и ночным потреблением — 5,4 тысячи мегаватт, это две атомные станции. Теплоаккумуляторы из талькового камня могут поглощать избыток электроэнергии ночью, а днем отапливать все эти помещения.

— Мы считали, что по России до Урала мы тратим 24 тысячи мегаватт — это с десяток атомных станций. Представляете, какой резерв и запас? За счет использования таких теплоаккумуляторов эти 24 мегаватта можно сэкономить — просто не производить.

— Если продвинуть эту идею, то могут быть очень крупные заказы, потому что мы единственные производители. Нужно найти софинансирование на разработку большого теплоаккумумлятора и усовершенствование маленького.

Энергия тепла

Еще одна инновационная разработка фирмы Александра Анисимова — самая любимая, по его словам, — электрокаменка из талькового камня.

— Когда человек находится в бане, органика с его тела попадает в воздух, потом — на ТЭН, где температура 700 градусов, там она мгновенно сгорает. В результате образуются канцерогены. У доктора наук Павла Горбенко из Питера есть даже исследования, что раковым заболеваниям предрасположены любители банных процедур.

Александр Анисимов предложил свою конструкцию электрокаменки: здесь ТЭН расположен между двумя каменными плитами, и воздух на него не попадает. Кроме того, за счет нагрева плиты из талькового камня каменка дает хороший пар и, по словам изобретателя, излучает особую тепловую энергию, которая придает человеку силы.

— В баню ведь ходят не мыться, а получать энергетическую подпитку. На севере не хватает света, не хватает энергии. А здесь три в одном: мы убираем органику, даем качественный пар и получаем полезное излучение.

— Наша каменка стоит 180 тысяч, а финская — 250, хотя они просто облицовывают ее тальковым камнем. Этот продукт имеет будущее и в России, и за рубежом. Но его нужно продвигать. Мы делаем сайт на русском, английском и финском. В Питере уже активно продают, налаживаем контакты в Москве. Продавали в Украине, но последние события сбили этот рынок. Планируем выходить в Сербию. Финнам говорим: давайте вместе выпускать. Но они не хотят. В таком случае им придется уйти с рынка.

Не сидеть на печи

— Этот бизнес не дает большой прибыли. Как любой инновационный бизнес, он требует крупной поддержки.

Чтобы держаться на плаву, компания занимается и более массовым производством: 90% продукции — это облицовки из талькового камня для металлических печей.

Мы прогулялись по производству и посмотрели, как делают печи и камины:

— За счет этого мы живем. Народ гонится за дешевизной, простотой. Сейчас самое главное — продвижение. Я со своими разработками сижу, а продаются в основном простейшие вещи, — поделился Александр Анисимов.

Предприниматель с нуля формирует рынок для своих разработок. Здесь приходится конкурировать с аналогами: финскими электрокаменками, теплоаккумуляторами в виде теплых полов.

— Гряда талькового камня идет от Оулу в Финляндии до Медвежьегорска. У нас проявлений много, есть где копать. В Финляндии работают четыре крупные фирмы, которые делают эти печки. Их оборот — до 100 миллионов евро в год. Если найти применение нашим идеям, включая крупные теплоаккумуляторы, оборот был бы раз в десять больше.

— Надо отдать должное правительству Карелии. Оно нас поддержало: давало гранты, это помогло нам удержаться на плаву. Сейчас у нас есть договор с правительством: мы беремся найти инвестора и построить цех, а оно поможет нам в разных направлениях. Эту задачу мы пытаемся решить совместно с Корпорацией развития Карелии. После конференции в Москве появились заинтересованные инвесторы. Мы с ними работаем.

В ближайших задачах компании — построить свой цех, чтобы не тратить средства на аренду, и повысить производительность. В мечтах — стать частью единого кластера по тальковому камню, который объединит производство от сырья до готовой продукции и обеспечит ее продвижение на российском и зарубежных рынках.

— Я верю, что эти идеи обязательно, если не у нас, то у кого-то другого, в результате взаимного обмена будут использованы и применены.

Проект «Делаем в Карелии» рассказывает о людях, которыми мы восхищаемся. На них просто смотришь и веришь: у тебя тоже получится. Чем так вдохновляют эти люди? Они делают свое дело. Им непросто. Часто совсем невесело. Бывает, они тоже унывают и сдаются. Но они продолжают работать. Ловить рыбу или разводить кур, строить дома или варить сыр. Да песни петь, наконец. Но так, чтобы жизнь вокруг наполнялась смыслом. О неравнодушных. О тех, кому больше всех надо: предпринимателях, фермерах, общественниках, массовиках-затейниках. О тех, кому всегда есть чем заняться.

Источник: rk.karelia.ru

Теплоаккумулятор (буферная емкость) в системе отопления

Буферная емкость — полезнейший элемент в системе отопление с твердотопливным котлом и с электрическим котлом. Но если теплоаккумулятор подключить не правильно, то он не будет выполнять свои функции как положено.

Аккумулятор тепла для системы отопления (Буферная емкость) представляет из себя большую емкость наполненную теплоносителем и подключенную в схеме между котлом и радиаторами.

Разберемся, зачем нужен теплоаккумулятор в системе отопления, в чем заключается особенность подключения буферной емкости, и какое объем потребуется.

Назначение теплоаккумулятора

Назначение теплоаккумулятора понятно из его названия – хранить в себе запас тепловой энергии. У твердотопливного котла действие периодическое. Температура теплоносителя на его выходе изменяется в зависимости от интенсивности горения и количества одновременно горящего топлива.

Удобно топить котел не чаще раза в сутки.
За одну топку он может выделить, к примеру, 100 кВт (30 кг дров или 13 кг угля при КПД 80%). Но такая энергия выделится за 3 – 4 часа, а нам нужно, чтобы она подпитывала систему отопления равномерно в течении 24 часов. Получается по 4 – 5 кВт. Сделать это поможет только буферная емкость.

Аккумулятором тепла в доме выступают сама система отопления, так как в ней немало жидкости – может быть 100 литров и больше. Также тепло хорошо аккумулируют тяжелые строительные материалы – цементнопесчаная стяжка, перегородки и стены из кирпича, бетона, шлакобетона.

В доме, где много тяжелых строительных материалов, где большая внутренняя теплоемкость, сохраняется особый комфорт из-за отсутствия резки скачков температуры и влажности. В каркасных домах сгладить дискомфорт призвана система вентиляции управляемая электроникой.

Чтобы поддерживать стабильную температуру на протяжении суток в холодное время при неработающем котле, одной внутренней теплоемкости дома будет мало, необходима буферная емкость.

Как применяется буферная емкость с электрическим котлом

С твердотопливным котлом все понятно, — буферная емкость нужна чтобы топить котел пореже.
Но зачем нужен теплоаккумулятор с электрическим котлом, который можно запрограммировать как угодно?

Ответ на вопрос заключается в ночном маленьком тарифе на электричество.

Если есть возможность подключить ночной тариф и достаточную электрическую мощность (трехфазное подключение), то отопление электрическим котлом будет оптимальным. Несмотря на повышенную стоимость электричества (даже ночной тариф! — 1,7 руб/кВт, для дров примерно 1,0– 1,3 руб /кВт) выбор в пользу электрокотла побеждает из-за самого комфортного пользования.

Буферная емкость накапливает энергию выработанную за ночь электрокотлом, а днем будет ее отдавать.

Можно ознакомится с выбором вида отопления для дома – что дешевле?

Как подключается буферная емкость

Лучше применить простую и надежную схему подключения буферной емкости.

На емкость подключаются два контура – с одной стороны котел с насосом. С другой стороны система отопления со своим насосом.

Правильное направление движения жидкости в буферной емкости сверху вниз (указано на схеме стрелкой). Тогда теплоаккумулятор будет нагреваться от котла, или, как говорят специалисты, — будет заряжаться. После выключения котла емкость будет остывать и отдавать разогретый теплоноситель на радиаторы и тепло на ГВС.

Но как этого добиться?
Достигается путем подбора производительности насосов. Как правило, контур котла короткий, поэтому при одинаковых насосах жидкость будет двигаться в емкости сверху вниз. Чтобы обеспечить в любом случае превосходство контура котла по производительности в систему всешжда вводят дроссельный кран, которым запирают контур отопления при необходимости.

Термометры и трехходовой клапан

Также в подключении радиаторов может быть применен трехходовой клапан с термоголовкой (на схеме не показан) который позволит забирать тепло из емкости понемногу в соответствии с настройками термоголовки.

Проверить же в каком направлении движется жидкость по емкости – снизу вверх или сверху вниз, можно с помощь термометров, установленных с двух сторон емкости на обратке. Некоторые теплоаккумуляторы снабжены градусниками.
Температура на обратке котла должна быть несколько больше, чем на обратке отопления. Тогда буферная емкость будет заряжаться.

Змеевик внутри буферной емкости обеспечит нагрев воды для горячего водоснабжения. Отдельный бойлер для ГВС не нужен.

Крайне важно, оградить твердотопливный котел от холодной обратки, ведь остывшую емкость не быстро разогреть, а также необходимо прекращать циркуляцию, когда котел погаснет. В противном случае он быстро охладит жидкость через свой теплообменник, ведь продувка на дымоход идет постоянно. Как подключить котел, чтобы он работал в оптимальном режиме – читайте на данном ресурсе.

Какой объем аккумулятора тепла выбрать

В подборе объема теплоаккумулятора для системы отопления важны не столько расчеты, сколько опыт эксплуатации и здравый смысл.

Весь нюанс выбора объема буферной емкости в том, что она стоит не мало, а дней с пиковыми холодами совсем не много.
Поэтому разумней не устанавливать емкость на 3 тонны, которая весьма дорогая, а в сильные морозы протопить несколько раз. Да к тому же и нагревать 3 тонны весьма долго, отопление получится не комфортным.

Практика показала, что оптимальным объемом, обеспечивающий достаточный комфорт, является одна тонна на 200 м кв. площади дома, если дом, конечно, утеплен как положено. Из этого расчета можно приблизительно принять: 100 м кв — 0,7 тонны, 300 м кв – 1,3 тонны.

Кстати, об утеплении – как утеплить дом, чтобы отопление было минимальным, читайте ЗДЕСЬ.

С буферной емкостью удобней использовать твердотопливный котел повышенной мощности, по принципу, — «Протопил один раз». Подбирается котел как минимум в 2 раза мощнее, чем по расчету теплопотерь. Если нужен на 15 кВт, — берем на 40 и не ошибаемся. Мощный твердотопливный котел, в отличие от других типов котлов всегда удобнее в эксплуатации.

Остается заметить, что сделать буферную емкость самостоятельно или пользоваться «самопалом» чаще не практичнее и не дешевле. Устройство сложное, требует защиты от коррозии, высокой теплоизоляции, правильного змеевика, лучшей циркуляции воды, и к тому же особой прочности. Так что думайте сами…

принцип работы, особенности монтажа, цены

Для достижения максимальной эффективности работы твердотопливных котлов используется специальная буферная емкость, аккумулирующая горячий теплоноситель. При сжигании топлива она быстро нагревается, а после — отдает накопленную энергию для поддержания оптимального температурного режима. Установка аккумулятора снижает на треть расход твердого топлива и значительно повышает КПД системы отопления. При этом полностью исключается проблема недожогов, дрова или пеллеты догорают до конца, с максимальной теплоотдачей. Это достигается как за счет конструкционных особенностей теплоаккумулятора для котла, так и увеличения промежутка между загрузками. Покупка и добавление устройства в общую схему не вызывают сложности, но из-за их больших габаритов эти действия лучше проводить при первоначальной сборке системы отопления.

Оглавление:

Устройство и функционирование
Нюансы использования
Особенности установки
Чем руководствоваться при выборе?
Цены

Назначение и принцип работы

Теплоаккумулятор представляет собой стальной резервуар с патрубками для ввода/вывода теплоносителя, снаружи он покрывается теплоизоляцией. Его основная задача — обеспечение непрерывности работы схемы отопления, даже после сгорания топлива. При отключении твердотопливного котла насос начинает подавать из него горячую воду в систему, процесс продолжается до тех пор, пока температура внутри магистрали поддерживается на заданном уровне, чаще это 65 °C. Чем значительнее объем теплоаккумулятора, тем длительнее режим теплоотдачи без включения котла, на практике этот промежуток варьируется от 2–3 часов до 2 суток. Форма бака бывает обычной или тороидальной, последний вариант более герметичен и рекомендован для систем с высоким рабочим давлением.

Теплоаккумулятор устанавливается сразу за котлом, на участке с максимальной температурой теплоносителя, монтаж осуществим для отопления открытого и закрытого типа. При наличии двух насосов он функционирует более эффективно, это самый распространенный вариант подключения. При запуске холодная вода принудительно подается в котел из нижней части буферной емкости, после нагрева она возвращается в виде верхнего слоя. При этом они не смешиваются за счет разницы в удельном весе, теплоноситель с низкой температурой постепенно сам вытесняется из бака. Соответственно, при включении второго насоса в обратной магистрали между теплоаккумулятором и котлом, остывшая вода выталкивает горячую в подающий трубопровод.

Для ГВС используется дополнительный теплообменник, по сути, он представляет собой проточный водонагреватель. Так как потребность в горячей воде возникает круглый год, внутрь теплоаккумулятора добавляется еще один источник тепла. Это может быть ТЭН, солнечный коллектор, газовый котел. Таким образом, реализуется вторая функция буфера — применение в роли системы горячего водоснабжения. Чем большее количество человек живет в доме, тем выше целесообразность ее установки.

Преимущества и особенности эксплуатации

Будучи многофункциональным, теплоаккумулятор для твердотопливного котла способен служить в качестве полноценной замены электрического водонагревателя при практически равнозначной стоимости. Помимо этого, его установка дает множество плюсов, в частности:

Увеличение срока эксплуатации котла при его оптимальном использовании (положительно сказывается отсутствие предельных нагрузок или холостого режима).
30 % экономии расхода твердого топлива.
Возможность применения нескольких источников тепла в одной схеме, например, котла и солнечного коллектора.
Обеспечение горячей водой. В данном случае на выходном патрубке устанавливается обязательный ограничитель (термостатический защитный клапан), так как температура теплоносителя доходит до 85 °C и выше.
Достижение максимально возможного КПД твердотопливного котла, в том числе без ограничения тяги.
Выравнивание общего температурного баланса, аккумулирование и последующий расход излишек тепла.
Отдача теплоты даже после сгорания топлива.
Защита твердотопливного отопительного котла от закипания теплоносителя.

К недостаткам относят инерционность (связанную со значительным промежутком между розжигом и его пиковым рабочим режимом), потребность в отдельном помещении из-за габаритов теплоаккумулятора и расположения непосредственно рядом с нагревателем, большой вес (редко меньше 200 кг), сложности при транспортировке и высокую стоимость.

Максимальный эффект от установки достигается именно в системе отопления с твердотопливным котлом, но экономия бывает и при быстром нагреве газом (попеременное использование) и электричеством (при наличии двухрежимного счетчика ночью осуществляется нагрев, днем отдается тепло).

Особенности монтажа буферной емкости

Простейший пример установки теплоаккумулятора для котла — врезка металлической изолированной трубы с широким диаметром на начальном участке отопительной магистрали. Но такой емкости недостаточно для накапливания должного объема теплоносителя и для нужд ГВС. При монтаже современного многофункционального резервуара выполняется ряд правил:

Предусматривается обязательная теплоизоляция (лучшими считаются пенополиуретан и экструдированный пенополистирол).
Требуется установка сетчатого фильтра на подающей воду трубе для предотвращения скапливания внутри теплоаккумулятора окалины и солей.
Для слива воды из резервуара к нижней точке емкости подводится дренажный канал.
Стандартная схема отопления с теплоаккумулятором включает термометры на подводящих и отводящих участках трубопровода, рядом устанавливается манометр, в верхнем патрубке — предохранительный клапан (если он отсутствует в конфигурации).

Разумное аккумулирование тепла — обзор

7.2.1 Крупногабаритные резервуары

Резервуары для воды являются одним из наиболее благоприятных методов для сезонных систем аккумулирования тепла из-за многочисленных преимуществ использования воды в качестве теплоносителя. Вода, по сравнению со многими другими разумными носителями тепла, имеет гораздо более высокую теплоемкость. Кроме того, вода имеет то преимущество, что ее легко перекачивать, что позволяет заряжать и сливать системы, закачивая горячую воду непосредственно в резервуар или из резервуара для конечного использования для отопления [4].В качестве альтернативы воду, используемую для аккумулирования тепла, можно перекачивать в теплообменники, где тепло может передаваться другим средам передачи, чаще всего растворам гликоля, используемым в гелиотермических и других системах отопления. Использование резервуаров с заданными и хорошо спроектированными формами и соотношением сторон означает, что термическое расслоение может быть более легко достигнуто, а преимущества, ранее обсуждавшиеся в отношении резервуаров для суточного хранения, могут быть реализованы в более крупных сезонных резервуарах для хранения.

Как правило, большие резервуары для воды используются в качестве сезонных аккумуляторов тепла для одного дома или небольших групп домов, где резервуары достаточно малы, чтобы их можно было построить за пределами строительной площадки, а затем установить на месте.Это позволяет легко интегрировать в процесс строительства и напрямую подключается к системе солнечного теплового коллектора и системе отопления помещения. Хотя большинство резервуаров строятся и устанавливаются за пределами площадки, ряд проектов в Европе был построен с использованием чрезвычайно больших заглубленных сезонных резервуаров для хранения тепла. Эти резервуары обычно строятся на месте с использованием заливного бетона, облицованного футеровкой на основе нержавеющей стали или пластика, чтобы предотвратить диффузию пара через стенки резервуара. Затем внешняя часть резервуара изолируется водонепроницаемым материалом, обычно состоящим из продуктов на основе стекла или полиуретана.К ним относятся резервуар ³ на 4 500 м в Гамбурге и резервуар ³ на 12 000 м в Фридрихсхафене (оба в Германии) [34]. Крупномасштабные резервуары для хранения тепла чаще используются в крупных системах централизованного теплоснабжения в качестве промежуточных аккумуляторов между гораздо более крупными системами аккумулирования тепла и системой солнечных коллекторов. Этот метод используется в сообществе Drake Landing Solar Community в Окотоксе, Альберта (Канада), где два 120-метровых резервуара ³ используются для кратковременного хранения между системой тепловой энергии в скважине, тепловыми нагрузками и солнечным тепловым коллектором. система установлена во всем сообществе [35].

Сезонные резервуары-аккумуляторы чаще всего представляют собой большие изолированные цилиндрические резервуары для горячей воды с вертикальной осью. Самый простой и зачастую самый недорогой способ установки этих резервуаров — это установка их на уровне земли, так чтобы резервуар выступал в наружный воздух. Хотя у простейшего метода есть ряд недостатков. В частности, когда резервуар находится в условиях окружающей среды, возможны значительные потери тепла в холодные зимние месяцы. Чтобы избежать этой потери тепла, резервуары, расположенные над уровнем моря, должны быть хорошо изолированы, что увеличивает стоимость установки.Кроме того, для резервуаров над уровнем земли обычно требуются более крупные насосы для преодоления гидравлического напора, имеющегося для перекачивания воды в верхнюю часть резервуара и из нее, который может быть значительно выше уровня оборудования, использующего накопленное тепло.

Для борьбы со многими недостатками, связанными с использованием надземных резервуаров, один из наиболее популярных методов установки этих резервуаров — их закопать. Этот метод позволяет значительно снизить теплопотери через поверхность резервуара в окружающий воздух, так как температура грунта в зимние месяцы остается более высокой.Это позволяет снизить требования к изоляции для достижения того же уровня теплопотерь, что и у резервуаров выше класса. Кроме того, этот метод дает дополнительное преимущество, позволяя использовать пространство над заглубленным резервуаром (обычно над резервуаром устанавливается парк или механическое оборудование). По сравнению с наземным резервуаром заглубленный резервуар является значительно более дорогостоящим: до 30% от общей стоимости системы аккумулирования тепла составляют земляные работы, необходимые для выемки и захоронения резервуара.

Третий вариант, представляющий собой гибрид двух предыдущих методов, включает использование бакового резервуара [36]. В этом методе резервуар частично заглубляется, с удалением грязи, чтобы поместить нижнюю часть резервуара в землю, затем размещается по окружности резервуара и наклоняется вниз к исходной линии уклона. Это позволяет либо заглубить большую часть резервуара под землю, либо засыпать его грунтом, уменьшая потери тепла из резервуара и необходимую изоляцию.Кроме того, он значительно снижает высоту верхней части резервуара по сравнению с уровнем грунта и, следовательно, снижает необходимую мощность откачки по сравнению с надземным резервуаром (хотя все же больше, чем требуется для заглубленного резервуара). Основным преимуществом использования резервуара с бермой является то, что требуется лишь небольшая выемка грунта, и весь материал остается на месте, поскольку извлеченный материал используется для создания бермы вокруг резервуара. Это значительно снижает стоимость земляных работ для установки резервуара, а, следовательно, снижает общую стоимость системы.

Явное аккумулирование тепла — обзор

5.1 Явное аккумулирование тепловой энергии

Явное аккумулирование тепла означает изменение температуры теплоносителя без изменения фазы. Это наиболее распространенный простой, недорогой и долговечный метод. Эта система хранения преобразует солнечную энергию в явное тепло в среде хранения (обычно твердой или жидкой) и при необходимости высвобождает ее. Количество накопленного в материале физического тепла зависит от его теплоемкости (плотности энергии) и температуропроводности (скорости, с которой тепло может выделяться и извлекаться) [51]:

(1) Q = ∫TiTfmCpdT = mCpTf− Ti

, где Q — количество накопленного тепла, T _i — начальная температура, T _f — конечная температура, m — масса теплоносителя. , а C _p — удельная теплоемкость.

Накопители поглощают тепло с помощью традиционных механизмов теплопередачи: излучения, теплопроводности и конвекции. Когда материалы охлаждаются ночью или в пасмурные дни, накопленное тепло выделяется одними и теми же способами.

С точки зрения герметичности, материалы, аккумулирующие явное тепло, могут храниться над землей или под землей. Основными методами, используемыми для подземного хранения тепловой энергии (UTES), являются хранение водоносного горизонта и подземное хранение почвы. Явное накопление тепла в основном проявляется в системах отопления помещений и горячего водоснабжения, для которых требуемый диапазон температур составляет от 40 ° C до 80 ° C [53].Следовательно, вода, каменные материалы (например, гравий, галька и кирпичи) и земля или почва широко используются в качестве носителей информации в крупномасштабных демонстрационных проектах по всему миру [53]. Более того, все установленные в настоящее время системы TES на солнечных тепловых электростанциях коммунального масштаба накапливают энергию, используя расплавленные соли, синтетическое масло, жидкие металлы или порошки [51].

В системах хранения явного тепла на водной основе используется вода в качестве среды хранения или жидкий теплоноситель для хранения / передачи тепла.Эти системы можно классифицировать как резервуары для воды и системы хранения водоносных горизонтов. Резервуары для воды или ямы для хранения воды хранят воду в искусственных сооружениях из нержавеющей стали или железобетона, окруженных толстой изоляцией, и обычно закапываются под землей (также называемые ямами для воды) или размещаются на крыше или снаружи здания [54]. Однако для хранения водоносных горизонтов используется природная вода непосредственно из подземного слоя. В водоносном горизонте необходимо пробурить как минимум две термальные скважины (горячую и холодную). Геологическая формация водоносного горизонта используется в качестве среды хранения, а грунтовые воды используются в качестве теплоносителя [53].Один из крупнейших накопителей явного тепла на водной основе находится в Пимлико, Лондон, Великобритания, и состоит из трех котлов мощностью 8 МВт _th; два теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) мощностью 2 МВт _-й; и гидроаккумулятор, способный хранить 2500 м ³ воды при температуре всего <100 ° C. Он обеспечивает отоплением и горячей водой 3256 домов, 50 коммерческих объектов и три школы [55].

В горном слое, в накоплении явного тепла, слой породы (например, галька, гравий или кирпичи) обычно рассеивается теплоносителем (водой или воздухом) для обмена теплом (получаемым летом и выделяемым зимой).Системы на основе камня могут выдерживать более высокие температуры по сравнению с системами на основе воды; однако плотность энергии низкая. Следовательно, им требуются большие объемы для хранения того же количества аккумуляторов тепла, что примерно в три раза больше, чем у систем аккумулирования на водной основе [53]. На острове Циньхуанг, Китай, была построена галька площадью 300 м ³ для хранения избыточного тепла от солнечного коллектора ² площадью 473,2 м в течение дня и обеспечения отопления и горячего водоснабжения в ночное время [56].

Почва или ощутимое накопление тепла — еще одно применение UTES помимо систем водоносных горизонтов.В этой системе земля или сама почва используются непосредственно в качестве носителя. Подземная конструкция может хранить большое количество солнечного тепла, которое собирается летом для последующего использования зимой. В этой системе хранения земля выкапывается и пробурена для вставки вертикальных или горизонтальных труб, поэтому ее также называют скважинным накопителем тепловой энергии (BTES) или канальным накопителем тепла [53]. Сообщество Drake Landing Solar Community, Альберта, Канада, обеспечивает отоплением и горячей водой 52 дома (около 97% их круглогодичного тепла).Тепловая энергия забирается из 800 солнечных коллекторов, расположенных на крышах гаражей всех 52 домов. Это возможно благодаря межсезонному хранению тепла в большой массе подземной породы. Теплообмен происходит через 144 скважины, пробуренные на 37 м в землю [57].

Перед установкой систем хранения разумной тепловой энергии необходимо учесть несколько аспектов, таких как местные геологические условия, доступный размер площадки, уровни температуры резервуара, а также юридические вопросы, касающиеся затрат на бурение и инвестиционные затраты.Кроме того, система накопления разумного тепла страдает от потери тепла. Если установлена толстая изоляция, температура источника тепла может не позволить использовать извлеченное тепло непосредственно в отопительный сезон. Следовательно, для накопителя требуется дополнительное оборудование, такое как тепловой насос, для повышения уровня температуры, чтобы удовлетворить требуемую тепловую нагрузку, что также влечет за собой более высокие инвестиционные затраты.

Накопление солнечной энергии для дома, фермы и малого бизнеса: предложения по выбору и использованию материалов и оборудования для аккумулирования тепла

AE-89

Университет Пердью

Кооперативная служба расширения

West Lafayette, IN 47907

Стив Экхофф и Мартин Окос

Департамент сельскохозяйственной инженерии
Университет Пердью

Содержание


Вступление

Типы материалов, используемых для хранения солнечного тепла

Преимущества и недостатки различных материалов для хранения

Как материалы с фазовым переходом работают в солнечном аккумуляторе

Размер и тип горных пород, наиболее подходящих для хранения тепла

Тип используемого теплоносителя

Определение размера вашего складского помещения

Расположение вашего хранилища

Важность конфигурации хранилища (форма)

Уменьшение необходимого объема хранения

Предложения при покупке коммерческого накопителя тепла

Связанные публикации

Никому не нужно определять для рядового гражданина термин «энергия». хруст ».Наши ежемесячные счета за топливо и коммунальные услуги — постоянное напоминание о том, что стоимость уровня жизни Америки. А «эксперты» предупреждают, что кризис здесь, чтобы остаться.

Из альтернатив традиционным формам энергии одна получение самого серьезного внимания — по крайней мере, для дома, фермы и небольших Потребности бизнеса в отоплении — это солнечная энергия. Сегодня много новых домов проектируются и строятся для размещения солнечного отопления системы. Различные типы переносных коллекторов и солнечного отопления пакеты конверсии легко доступны на розничном рынке.

К сожалению, слишком многие перспективные пользователи солнечной энергии тоже мало информации о некоторых аспектах строительства или преобразования к солнечной системе отопления. Одна область неадекватной или дезинформации в особенным (и дорогостоящим из-за того, что допускаются ошибки) является хранение собранная энергия. Таким образом, цель данной публикации — ответить на несколько основных вопросов о правильном выборе и использовании устройства хранения тепла.

В публикацию включены обсуждения различных аккумуляторов тепла. материалы и средства массовой информации, и как выбрать «правильный»; размер, расположение и форма запоминающего устройства; и предложения по покупкам для такого устройства.Включены два рабочих листа (с примерами) — один для определение того, сколько тепла вам может понадобиться, а другой для выяснения того, насколько вы сможете сократить расходы за счет правильного изоляция. Перечисленные в конце этой публикации доступны Purdue Extension публикации, которые касаются связанных аспектов солнечного отопления и энергосбережение.

Какие материалы используются для хранения солнечного тепла и есть ли «лучший» один?

Ряд материалов будет работать в качестве носителей информации дома, на ферме или системы солнечного отопления для малого бизнеса; но только три обычно рекомендуется в это время — камень, вода (или водно-антифризные смеси) и химическое вещество с фазовым переходом, называемое глауберовской солью.Эти материалы, наиболее последовательно соответствующие критериям выбора носитель информации, а именно способность (1) передавать тепло своему точки нанесения при желаемой температуре, и (2) сделать это дешево, исходя не столько из стоимости материала, сколько из стоимости самого общая система и ее обслуживание.

Таким образом, не существует одного «лучшего» теплоаккумулирующего материала; а скорее каждый из трех имеет характеристики, которые могут сделать его наиболее желанным при определенных условиях.

Каковы преимущества и недостатки каждого материала для хранения, и при каких условиях его можно будет использовать?

Скалы

В качестве материала для хранения камни дешевы и легко доступны, имеют хорошие характеристики теплопередачи с воздухом (теплоносителем) при низкие скорости и действуют как собственный теплообменник. Основной недостатками являются их высокое соотношение объема на единицу хранения по сравнению с вода и материалы с фазовым переходом (что означает больший запас тепла области), а также трудности с конденсацией воды и микробиологическим Мероприятия.Если точка росы поступающего в хранилище воздуха выше температуры породы, влага в воздухе конденсируется на камни. Влага и тепло в горном дне могут привести к возникновению микробов. рост.

Каменное хранилище — самая надежная из трех систем хранения. из-за своей простоты. После того, как система установлена, обслуживание минимален, и некоторые вещи могут снизить производительность хранилища.

Воздушные солнечные коллекторы обычно используются с каменными хранилищами. устройств.Поскольку воздухосборники дешевле и не требуют обслуживания чем жидкостные коллекторы, система, использующая каменные накопители и воздушные солнечные коллекторы кажется наиболее логичным вариантом для отопления жилых домов. Тем не мение, другие обстоятельства, такие как наличие дешевых материалов, ограниченное коллектор или место для хранения или несовместимость с существующим система отопления, может диктовать использование воды или фазового перехода устройство хранения материала. Помните, однако, что окончательный решающим фактором должны быть начальные затраты и затраты на обслуживание система.

Обсуждается тип и размер горных пород, которые лучше всего хранят тепло. позже.

Вода

Вода как материал для хранения имеет преимущества: она недорогая. и легко доступны, имеют отличную теплопередачу характеристики и совместимость с существующей горячей водой системы. К его основным недостаткам можно отнести трудности с системой. коррозия и утечки, а также более дорогие строительные расходы.

Благодаря хорошему соотношению теплоемкости к объему (в пять раз больше, чем камень) и большей эффективности жидкостных солнечных коллекторов, Системы сбора и хранения жидкостей могут быть очень практичными: (1) где доступно тщательное техническое обслуживание (например, в многоквартирных домах или промышленных зданий), (2) где конечным использованием является горячая вода (например, как в молочном сарае или на предприятии пищевой промышленности), или (3) где система хранения воды может быть напрямую соединена с существующим отоплением система, как в жилом доме с горячей водой плинтусом отопления.

Вместо камня можно также рассмотреть систему хранения воды. хранение в ситуациях, когда пространство ограничено. Резервуар для воды может легко закапывать под землю для экономии места.

Материалы с фазовым переходом (PCM)

Глауберова соль вещества с фазовым переходом из-за низкого содержания объема на хранящуюся БТЕ, требует только 1/8 пространства камней и 2/5 пространство воды для сопоставимого хранения тепла (см. рисунок 1).Это также поглощает и отдает большую часть тепла при постоянном температура. Недостатки глауберовской соли, по крайней мере, на данный момент, его стоимость относительно камня и воды, а также различные технические проблемы (например, проблемы с упаковкой из-за плохого теплового проводимость и ее коррозионный характер). Такие проблемы нужно устраняется до того, как можно будет гарантировать надежность PCM.

Рисунок 1. Сравнительные объемы для того же количества аккумуляторов тепла. с использованием трех разных материалов для хранения.

Материалы с фазовым переходом обычно используются в ситуациях, когда существуют ограничения по пространству. Часто стоимость дополнительного места в новый дом для каменного хранилища будет больше, чем добавленная стоимость о покупке ПКМ, такого как глауберова соль. Эти материалы также очень желательно, если ставка делается на поддержание постоянного температура. Жилые помещения, отапливаемые PCM, часто более комфортны, так как температура воздуха в хранилище более равномерная, пока разрядка.

Как материалы с фазовым переходом работают в солнечном аккумуляторе?

PCM — это химические вещества, которые претерпевают твердое-жидкое переход при температурах в пределах желаемого диапазона нагрева целей. В процессе перехода материал поглощает энергию поскольку он переходит из твердого состояния в жидкость и высвобождает энергию по мере продвижения обратно в твердое состояние. Что делает PCM желательным для хранения тепла, так это его способность удерживать одновременно очень разное количество энергии температура.

Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим фазовые изменения, которые происходят с водой. Если вода помещается в морозильную камеру, тепло отводится из нее хладагент, пока он не станет льдом. Если затем лед помещается в жидкость при комнатной температуре, она тает, поскольку поглощает энергию из этого окружающая жидкость. Количество поглощаемого тепла составляет около 143 БТЕ на фунт, что означает, что фунт льда может охладить фунт воды от От 175 ° F до 32 ° F, в то время как само по себе только меняет форму (т.е., от льда при 32 ° до воды при 32 °).

В настоящее время изучаются потенциальные теплоаккумулирующие материалы на минимум дюжина химических соединений, которые изменяют фазу при температуре в пределах полезного диапазона для отопления помещений. Однако на данный момент продается только глауберова соль (декагидрат сульфата натрия) коммерчески. Соль Глаубера меняет фазы при 90 ° F и имеет 108 БТЕ на фунт «скрытого тепла» (количество поглощенного или выделенного тепла во время смены фазы).Из-за высокой скрытой теплоты глауберова соль требует меньшего объема хранения, чем камень или вода; что могло означает более низкую стоимость складских помещений и больше полезного пространства в доме чтобы компенсировать относительно высокую стоимость материала.

У ПКМ есть некоторые химические свойства, которые могут вызывать проблемы при нагревании. хранение и передача; но большинство из них преодолены или преодолеваются. Один что PCM имеют тенденцию к переохлаждению при отводе тепла. Это значит, что, вместо того, чтобы отдавать скрытую теплоту при температуре фазового перехода, соль PCM может оставаться жидкостью, пока не упадет, возможно, до 15-30 ° ниже этой температуры.Для борьбы с этим сверхохлаждением »по Глауберу соль, около 3 процентов химического вещества, декагидрат тетрабората натрия, добавляется, чтобы вызвать фазовый переход при надлежащей температуре.

Еще одна проблема с солевыми ПКМ — это неконгруэнтное плавление, что происходит, когда соль частично нерастворима в воде кристаллизация. В случае глауберовской соли при ее плавлении температуре около 15 процентов сульфата натрия остается в нерастворимая безводная форма.Вдвое плотнее насыщенного раствор, безводный осаждается и не перекристаллизовывается при тепло отводится. Чтобы предотвратить это, используется загуститель, чтобы сохранить водный раствор в суспензии, пока он не сможет преобразоваться в кристалл структура при отводе тепла.

Способность аккумулировать тепло снизится со 108 примерно до 60 БТЕ на фунт по мере оседания безводного. В настоящее время лучшее загущение Используемый агент — аттапульгитовая глина, которая при добавлении к глауберовской соль в количестве 7-10 процентов, препятствует оседанию безводный и не разлагается со временем.

Примечание : Остерегайтесь смесей, содержащих целлюлозу, крахмал, опилки, силикагель, диоксид кремния и т. д. Эти типы загустителей хорошо подходят для некоторое время, но в конечном итоге либо гидролизуются солью, либо разлагается бактериями и становится неэффективным. Имея дело с уважаемая компания должна устранить некоторые из этих опасений. Не позволяйте продавец продаст вам «секретный» загуститель; если бы это было хорошо он был бы запатентован, и не было бы необходимости в секретах.)

Если в качестве материала для хранения используется камень, какой размер и тип лучше всего подойдут?

Хотя размер выбранной породы будет определяться в первую очередь стоимость, как правило, чем больше размер, тем лучше для хранения целей. Основная причина в том, что требуется меньше энергии, чтобы заставить теплопередача воздуха через большие камни, чем через маленькие. Горные породы менее дюйма в диаметре обычно слишком малы; тогда как еще более 4-6 дюймов в диаметре слишком велики из-за недостаточного площадь поверхности теплопередачи.

Собирая камень для хранения, ищите округлое поле. камни диаметром от 4 до 6 дюймов. При коммерческой покупке у каменный карьер, самый крупный из имеющихся, вероятно, «септический» гравий », диаметр которого составляет 1–3 дюйма. Но не переусердствуйте. озабочен размером; соглашайтесь на 2-дюймовый септический гравий, если у вас есть платить больше за камень большего размера. Если есть, старый кирпич дома хороший материал для хранения при штабелировании для обеспечения циркуляции воздуха.

Вероятно, более важным, чем размер камня, является его однородность. Если слишком много вариаций, более мелкие камни заполнят пустоты между более крупными камнями, увеличивая мощность нагнетателя требование. Кроме того, избегайте камней, которые имеют тенденцию к масштабированию и чешуйки, например известняк. Образовавшаяся «пыль» улавливается теплопередающий воздух и либо забивает фильтры печи, либо, если печь обходится, выдувается прямо в зону нагрева.

Поскольку воздух необходимо продувать через каменное дно, необходимо знать необходимое количество энергии. В общем, чем быстрее поток воздуха и / или чем меньше размер камня, тем больше потребляемая мощность.

Например, скорость воздуха 50 футов в минуту через 10-футовый слой 1-дюймовой породы имеет перепад давления около 1 дюйма. вода (статическое давление). Снижение скорости до 30 футов в минуту сократит падение давления до 1/2 дюйма водяного столба.Падение давления по всей системе (т. е. коллектор, платформа для хранения и воздуховоды) должно быть не более 3-4 дюймов водяного столба (статическое давление).

Перед заполнением хранилища рассмотрите возможность мойки или проверки. из «штрафов», которые в противном случае могли бы заполнить пустоты. Каменное хранилище должен позволять отвод скопившейся влаги. Также, рассмотреть способы предотвращения роста плесени и бактерий, одним из которых является поддержание высокой температуры хранения даже в периоды малой нагрузки.

Какой тип теплоносителя мне следует использовать?

Средствами переноса, наиболее часто используемыми в системах солнечного отопления, являются: воздушные, водяные и водо-антифризные смеси. Какой из них вам следует использовать вполне может быть продиктовано типом выбранного материала для хранения. Для Например, для хранения горных пород в качестве среды передачи требуется воздух; вода или хранилища воды-антифриза используют ту же жидкость для передачи тепла; PCM хранилище. с другой стороны, использовал бы воздух или жидкость, в зависимости от типа теплообменника.

Многие из первых домов, построенных на солнечной энергии, использовали водосборники с накоплением воды из-за преимуществ повышенной эффективности и уменьшенного размера. Однако в настоящее время солнечные системы отопления, использующие воздух в качестве средства переноса рекомендуется для домашнего использования. Один причина — меньшая вероятность повреждения; неисправная система передачи воздуха почти не вызовет проблем, связанных с протекающей или замерзшей водой. система будет. Кроме того, воздуховоды и воздуховоды обычно дешевле и требуют меньшего обслуживания.До более надежной и «отказоустойчивой» жидкости. системы разработаны, воздух, вероятно, по-прежнему будет рекомендован теплоноситель для домашнего солнечного отопления.

Насколько большим должен быть мой солнечный накопитель тепла?

Необходимый объем хранилища зависит от четырех факторов: (1) нагрев потребность в обогреваемой площади, (2) дня резерва хранения желаемый, (3) температурный диапазон, в котором сохраняется тепло, и (4) тип используемого материала для хранения.Ниже приводится краткое обсуждение каждого коэффициент и рабочий лист I (с примером) для расчета необходимого тепла емкость хранилища с использованием различных материалов для хранения.

Потребность в обогреве — это количество тепла, необходимое для поддержания желаемого температура в доме или другом здании. Это равно сумме тепла, которое конструкция теряет в окружающую среду через стены и кровля за счет теплопроводности и конвекции. Эта потеря тепла может быть оценивается по простым уравнениям, найденным в большинстве тепловых переводные книги (см. Связанные публикации на стр. 9) или часто газ и Представители теплотехнической компании примут такие решения, как услуга.

Запас хранения — это количество тепла, необходимое, если энергия не может быть собираются за определенное количество дней. Хотя и весьма изменчивый, сумма резерва, обычно планируемая для солнечного отопления дома при настоящее время от 3 до 5 дней.

Температурный диапазон, в котором сохраняется тепло — разница между максимальной температурой полки для хранения при заполнении и минимальная температура, которой должен быть теплоноситель обогрев.В домах, отапливаемых солнечными батареями, максимальная температура «кровати», вероятно, будет ниже. быть 130-150 ° F, в зависимости от используемого коллектора; тогда как минимум температура передачи составляет около 75-80 ° F, если предположить, что желаемая комната температура 70 ° F. Таким образом. хороший показатель «температурный диапазон» до использование в расчетах объема хранилища будет 50 ° F (130 ° — 80 °) (Имеется тенденция к максимально возможному сохранению тепла. температура для минимизации размера хранилища; но как температура от коллектора повышается, КПД падает).

Теплоаккумуляторы отличаются определенными характеристиками, которые также необходимо учитывать при определении емкости хранилища. В таблице 1 перечислены насыпная плотность, удельная теплоемкость (теплоемкость) и скрытая теплота три распространенных материала для хранения солнечного тепла — камень, вода и глауберовский соль. На рисунке 1 показан сравнительный объем каждого материала для такое же количество аккумулированного тепла, основанное на примере в Таблице I.

Таблица 1.Характеристики хранения тепла трех обычных солнечных источников тепла Материалы для хранения.

  Накопительный материал Насыпная плотность Удельная теплоемкость Скрытая теплота 
-------------------------------------------------- --------------------------
Камень 100 фунтов / куб. Фут. 0,2 БТЕ / фунт ° F ---------------

Вода 62,4 фунта / куб. Фут. 1 БТЕ / фунт ° F ---------------

Глауберова соль 56 фунтов / куб. Фут. 0,5 БТЕ / фунт.° F 108 БТЕ / фунт. при 90 ° F
(фазовый переход (включая нагрев ниже 90 ° F
температура, 90 ° F) теплообменник) 0,8 БТЕ / фунт ° F
                                         выше 90 ° F
-------------------------------------------------- ---------------------------

Рабочий лист 1. Расчет необходимого объема накопления солнечного тепла

Пример: предположим, что вашему дому требуется отопление (расчетное количество тепла потери) 15000 БТЕ в час, и вы хотите, чтобы ваша солнечная система отопления иметь 3-дневный резерв хранения.Каким будет ваше необходимое хранилище емкость с использованием камня, воды или глауберовской соли в качестве материала для хранения?

                                                                                       Наш Ваш
                      Позиции и примеры расчетов ситуация


1. Требуемый объем при использовании ROCK в качестве носителя.

   а. Потребность в отоплении здания: Расчетные потери тепла (см. Обсуждение выше).= 15 000 БТЕ / час ___________

   б. Часов в день: 24. = 24 часа в сутки ___________

   c. Желаемый резерв хранения: в среднем 3-5 дней (см. Обсуждение выше). = 3 дня ___________

   d. Общее необходимое тепло: Шаг 1.a (15000 БТЕ / час) x Шаг 1.b (24 часа / день) x Шаг 1.c
      (3 дня). = 1 080 000 БТЕ ___________

   е.Объемная плотность материала для хранения: Из Таблицы 1. = 100 фунтов / куб.фут ___________

   f. Удельная теплоемкость аккумулирующего материала: Из Таблицы 1. = 0,2 БТЕ / фунт ° F ___________

   грамм. Температурный диапазон, в котором сохраняется тепло: в среднем 50-75 ° F (см.
      обсуждение выше). = 50 ° F -----------

   час Нагрев на кубический фут материала для хранения: Шаг 1.e (100 фунтов / куб.фут) x Шаг 1.f.
      (0,2 БТЕ / фунт ° F) x Шаг 1.g (50 ° F). = 1000 БТЕ / куб. Фут ___________

   я. Требуемый объем хранилища с использованием камня: Шаг 1.d (1 080 000 БТЕ) ÷ Шаг 1.h
      (1000 БТЕ / куб. Фут). = 1080 куб. Футов ____________

2. Требуемый объем при использовании ВОДЫ в качестве носителя.

   а. Общее необходимое количество тепла: то же, что и в шагах с 1.a по 1.d. = 1 080 000 куб. Футов ___________

   б. Объемная плотность материала для хранения: Из Таблицы 1.= 62,4 фунта / куб. Фут ___________

   c. Удельная теплоемкость аккумулирующего материала: Из Таблицы 1. = 1 БТЕ / фунт ° F ___________

   d. Температурный диапазон, в котором сохраняется тепло: То же, что и в шаге 1.g. = 50 ° F ___________

   е. Тепло на куб. футов материала для хранения: Шаг 2.b (62,4 фунта / куб. фут) x Шаг 2.c
(1 БТЕ / фунт ° F) x Шаг 2.d (50 ° F). = 3120 БТЕ / куб. Фут __________

   f. Требуемый объем хранения с использованием воды: Шаг 2.a (1 080 000 БТЕ) ÷ Шаг 2. e
      (3120 БТЕ / куб. Фут.). = 346 куб. Футов ___________

3. Требуемый объем при использовании СОЛИ ГЛАУБЕРА в качестве носителя.

   а. Общее необходимое количество тепла: то же, что и в шагах с 1.a по 1.d. = 1 080 000 БТЕ ___________

   б. Объемная плотность материала для хранения: Из Таблицы 1. = 56 фунтов / куб.фут ___________

   c Скрытая теплота аккумулирующего материала: из таблицы 1.= 108 БТЕ / фунт ___________

   d. Удельная теплоемкость аккумулирующего материала: Из таблицы 1.

                            * Температура выше фазового перехода = 0,8 БТЕ / фунт ° F ___________
                            ** Температура ниже фазового перехода = 0,5 БТЕ / фунт ° F ___________

   е. Разница температур между фазовым переходом (90 ° F) и хранением
      максимум (130 ° F) и минимум (80 ° F): см. обсуждение температурного диапазона
      выше.* Разница температур выше фазового перехода = 40 ° F ___________
                                    ** Разница температур ниже фазового перехода = 10 ° F ___________

  f. Нагрев на фунт материала для хранения: Шаг 3.c + (Шаг 3.d * x Шаг 3.e *) + (Шаг 3.d **
     x Шаг 3.e **). Пример: 108 БТЕ / фунт. + (0,8 БТЕ / фунт ° F x 40 ° F) + (0,5 БТЕ / фунт ° F x
     10F) = 108 БТЕ / фунт.+ 32 БТЕ / фунт. + 5 БТЕ / фунт. = 145 БТЕ / фунт ___________

  грамм. Нагрев на куб. футов материала для хранения: Шаг 3.b (56 фунтов / куб. фут) x
     Шаг 3.f (145 БТЕ / фунт). = 8120 БТЕ / куб. Фут ___________

  час Требуемый объем хранилища с использованием глауберовской соли: Шаг 3.a (1 080 000 БТЕ) ÷
     Шаг 3.g (8120 БТЕ / куб. Фут.). = 133 куб. Футов ___________

Где должен быть мой солнечный накопитель тепла?

Как правило, для отопления жилых помещений содержится в самом доме.Так как это тяжело. самый лучший расположение в подвале или на нижнем уровне — и на бетоне. нет деревянные опорные элементы. Внутреннее хранилище должно иметь некоторая изоляция, особенно если хранилище заряжается во время летом. Тем не менее, это не обязательно должно быть так сильно изолировано, как на открытом воздухе. хранение, так как тепловые потери идут непосредственно на отопление дома.

Хранилище также может быть расположено снаружи дома либо в на земле или в неотапливаемом здании.при условии, что он хорошо изолирован. Сухой, хорошо дренированная почва действует как подходящая изоляция в хранилище похоронен снаружи; подземное хранилище также обеспечивает более удобную жизнь место в доме.

Важна ли форма теплонакопителя?

Важность конфигурации хранилища зависит от используемый материал для хранения. Хранилища жидкостей обычно хранятся в одиночный большой танк. Использование нескольких резервуаров меньшего размера позволит максимизация температуры в меньшем объеме, вместо того, чтобы нагрейте весь объем одной емкости.Однако из-за стоимости нескольких резервуаров и связанных с ними проблем с клапанами, а также потому, что значительная вертикальная температурная стратификация в воде бак, рекомендуемая процедура — использовать один бак и взлетать. вода вверху, где она наиболее теплая.

Эффективность склада очень зависит от конфигурация. Основная проблема при проектировании хранилища горных пород заключается в минимизации падения давления в воздушном потоке через хранилище.В как правило, чем короче расстояние, которое должен пройти воздух, и тем ниже расход воздуха, тем меньше будет перепад давления.

Минимальная длина, необходимая для адекватной теплопередачи внутри накопление зависит от расхода воздуха, коэффициента теплопередачи воздуха к рок, и площадь поперечного сечения. В нормальных условиях эксплуатации эта минимальная длина довольно мала. Следовательно, чем короче хранилище может быть (в пределах разумного), чем ниже эксплуатационные Стоимость.Как правило, скорость воздушного потока 20-30 футов в минуту невысока. желательно. Площадь хранения можно приблизительно определить, разделив общий расход воздуха из коллектора (в кубических расходах в минуту) от скорость (в футах в минуту).

Хотя воздух можно продувать через пласт в горизонтальном направлении, эффективная система предназначена для вертикального воздушного потока. Горячий воздух из коллектора выдувается сверху, а холодный воздух возвращается обратно к коллектору снизу.Когда требуется тепло для нагрева в комнате воздушный поток меняется на противоположный.

Может ли дополнительная изоляция уменьшить требуемый объем хранения (и стоимость)?

Поскольку потребность здания в отоплении определяет количество солнечной энергии. тепло, которое необходимо собирать и хранить, снижение этого требования приведет к также уменьшите площадь коллектора и емкость хранилища нужный. Обычно самый дешевый способ уменьшить теплопотери — это правильная изоляция. Фактически, деньги, сэкономленные за счет меньшего объема хранилища площадь, складские материалы и площадь коллектора часто больше, чем окупается дополнительная изоляция.

Насколько добавление изоляции может снизить стоимость система солнечного отопления зависит от ряда факторов, таких как структурная прочность здания, существующий уровень теплоизоляции, тепло материалы для хранения и т. д. Но можно сэкономить важно, как показывает пример на Рабочем листе II. Используйте рабочий лист для определения требований к отоплению и последующему сбору-хранению объем системы и стоимость при текущем уровне изоляции, а затем на «должных» уровнях.Как правило, хранилище следует изолировать от значение R-11, если в отапливаемой зоне, и R-30, если в неотапливаемой зоне. область.

На что следует обращать внимание или о чем спрашивать при покупке коммерческого отопления устройство хранения?

Если прогнозируемый строительный «бум», связанный с солнечной энергией, действительно становится реальностью, наверняка возникнут какие-то однодневки компании, которые попытаются воспользоваться «невежеством потребителей» относительно систем хранения солнечного тепла и материалов.Защищать себя из этих фирм, а также иметь основу для мудрых вариантов, следуйте этой предложенной процедуре:

1. Остерегайтесь систем «черного ящика». Знайте, что в системе и как он действует.

2. Если вы не знакомы с компанией, проверьте ее через Better Бизнес-бюро или аналогичная организация.

3. Свяжитесь с кем-нибудь, у кого уже есть один из устройства хранения данных; они могут многое рассказать о типе выступления ожидать.Будьте очень осторожны, если продавец не может или не даст вам клиенты, с которыми нужно связаться.

4. Получите письменные претензии компании перед покупкой система. Также получите их, чтобы гарантировать заданный уровень производительности и замените все неисправные детали.

5. Попросите показать проектные расчеты системы и проверьте их использование имеющихся справочных материалов или получение помощи от вашего округа Дополнительный офис.

6. Если система требует использования теплоаккумулирующего материала, например рок, рассчитайте его стоимость, если бы вы купили его сами.Это будет дать вам представление об объеме затрат на оплату труда и рекламных затрат. в сделке.

7. Если система требует предварительно упакованных PCM. попросить посмотреть данные компании, подтверждающие заявления о тепловой мощности, скрытой теплоте и ожидаемый срок полезного использования. Помните, что заявления о том, сколько раз Материал для хранения ПКМ не так важен, как количество тепло поглощается и выделяется в каждом цикле. Если безводная соль держится оседая, эффективность хранилища со временем снижается, но PCM будет продолжать цикл (на уровне 60 БТЕ на фунт вместо 108 БТЕ).

Публикации по теме

Единичные копии следующих публикаций Purdue Extension доступны вопросы солнечного отопления и энергосбережения жителям Индианы из их окружного офиса или написав в Центр распространения СМИ, 301 South Second Street, Лафайет, Индиана, 47901–1232.

Солнечное отопление для дома, фермы и малого бизнеса (AE-88)

Рабочий лист II. Определение эффекта дополнительной изоляции

по объему и стоимости теплоаккумулятора и коллектора

Пример: типичный квадратный двухэтажный дом.с площадью поверхности крыши 1267 квадратных футов и площадь стены 2400 квадратных футов должны быть солнечное отопление. В настоящее время он имеет только 6 дюймов изоляции. стекловолокно (значение проводимости 0,053 БТЕ / час- ° F-кв.фут. в крыше и 1 дюйм древесноволокнистой плиты (значение проводимости 0,33 БТЕ / час- ° F-кв. фут) в стены. Внутренняя температура будет поддерживаться на уровне 70 ° F: ожидается внешняя низкая температура составляет 10 ° F. Должен ли владелец оформить воздух коллектор и глауберова система хранения соли для дома потребность в отоплении.или стоит добавить еще 6 дюймов изоляция в крыше и 3 1/2 дюйма в стенах?


                                                                                Наш Ваш
           Ситуация с позициями и расчетами

1.Требования к отоплению здания с существующей изоляцией

   а. Разница между внутренней и внешней температурой: из примера выше
        (70 ° F - 10 ° F).= 60 ° F _____________

   б. Площади кровли и стен; Из примера выше.
* Корневая площадь = 1267 кв.футов _____________
** Площадь стен = 2400 кв. футов _____________

   c. Значение проводимости для данного типа и толщины изоляции:
      Обратитесь к дилеру строительных материалов. (Пример: крыша, 6 дюймов.
      стекловолокно; стена, ДВП толщиной 1 дюйм).
                                                        * Утеплитель крыши =.053 БТЕ / ч
° F-кв.фут _____________
                                                        ** Изоляция стен = 0,33 БТЕ / ч.
° F-кв.фут _____________

   d. Потери тепла через крышу: Шаг 1.a (60 ° F) x Шаг 1.b * (1267 кв. Футов)
      x Шаг 1.c * (0,053 - БТЕ / ч- ° F-кв.фут). = 4029 БТЕ / час ______________

   е. Потери тепла от стен: Шаг 1.a (60 ° F) x Шаг 1.b * (2400 квадратных футов) x
      Шаг 1.c ** (0,33 БТЕ / ч.- ° F-кв.фут). = 47 520 БТЕ / час ______________

  е. Общая текущая потребность в тепле: Шаг 1.d (4029 БТЕ / час) + Шаг 1.e
    (47 520 БТЕ / час). = 51 549 БТЕ / час ______________

2. количество и стоимость складских материалов для удовлетворения текущих потребностей в отоплении.

  а. Часы в день: 24. = 24 часа в день _____________

  б. Желаемый запас аккумулирования тепла: Сред. 3-5 дней. = 3 дня _____________

  c.Теплоемкость накопительного материала: для глауберовской соли,
     см. Рабочий лист I, Шаг 3.f

  d. Стоимость единицы складского материала: уточняйте у поставщика. = 0,25 доллара США / фунт _____________
 
  е. Общий необходимый для хранения материал: (Шаг 1.f x Шаг 2.a x Шаг 2.b) ÷ Шаг 2.c.
     Пример: (51549 БТЕ / час x 24 часа в день x 3 дня) ÷ 145 БТЕ / фунт.
     = 3,711,526 БТЕ ÷ 145 БТЕ / фунт. = 25 597 фунтов _____________

  е. Общая стоимость необходимых складских материалов: Шаг 2.е. (25 597 фунтов) x Шаг 2.d
    (0,25 доллара США за фунт). = 6399 долларов США ______________

3. Размер и стоимость коллектора для удовлетворения текущих потребностей в отоплении.

   а. Желаемая способность к накоплению потребности в отоплении: в среднем 2 дня. = 2 дня ______________

   б. Уровень радиации для коллектора: уточните у поставщика. = 1000 БТЕ / кв.фут ______________

   c. Стоимость коллектора за квадратный фут: уточняйте у поставщика.= $ 1,00 / кв.фут ______________

   d. Общая необходимая площадь коллектора: (Шаг 1.f x Шаг 2.a x Шаг 3.a) ÷ Шаг 3.b.
      Пример: (51549 БТЕ / час x 24 ч / день x 2 дня) ÷ 1000 БТЕ / кв.фут
      = 2,474,352 БТЕ ÷ 1000 БТЕ / кв. Фут. = 2474 кв. Фута ______________

   е. Общая стоимость коллектора: Шаг 3.d (2474 кв. Фута) x
       Шаг 3.c (1,00 долл. США за кв. Фут). = 2474 доллара США ______________

4.Потребность в отоплении здания с дополнительной изоляцией

  а. Текущее значение проводимости + дополнительная изоляция: Шаг 1.c + добавлено
     изоляция. (Пример: крыша 6 из стекловолокна + пенополистирол 6 дюймов; стена 1 дюйм.
     ДВП + 3-1 / 2 дюйма, пенополистирол
                                               * Изоляция корня = 0,026 БТЕ / ч- ______________
° F-кв.фут
** Изоляция стен = 0,071 БТЕ / ч- ______________
° F-кв.футов
                           
  б. Потери тепла через крышу: Шаг 1.a (60 ° F. X Шаг 1.b * (1267 кв. Футов)
     x Шаг 4.a * (0,026 БТЕ / ч- ° F-кв.фут) = 1977 БТЕ / ч ______________

  c. Потери тепла через стены: Шаг 1.a (60 ° F) x Шаг 1.b ** (2400 кв. Футов)
     x Шаг 4.a ** (0,071 БТЕ / ч) - ° F-кв.фут). = 10224 БТЕ / час ______________

  d. Общая потребность в отоплении с дополнительной изоляцией: Шаг 4.b (1977 БТЕ / час) +
      Шаг 4.c (10224 БТЕ / час) = 12 201 БТЕ / час _____________

5. Количество и стоимость складского материала для обеспечения «дополнительной изоляции».
  потребность в отоплении

  а. Общий объем необходимого для хранения материала: (Шаг 4.d x Шаг 2.a x Шаг 2.b) ÷ Шаг 2.c
     Пример: (12 201 БТЕ / час x 24 часа в день x 3 дня ÷ 145 БТЕ / кв.фут =
     878 472 БТЕ ÷ 145 БТЕ / фунт = 6058 фунтов _____________

  б. Общая стоимость необходимого складского материала:
     Шаг 5.a (6058 фунтов) x Шаг 2.d (0,25 доллара США / фунт) = 1515 долларов США _____________

6. Размер и стоимость коллектора с учетом «дополнительной теплоизоляции» отопления.
  требование

  а. Общая необходимая площадь коллектора: (Шаг 4.d x Шаг 2.a x Шаг 3.a) ÷ Шаг 3.b.
     Пример: (12 201 БТЕ / час x 24 часа / день x 2 дня) - 1000 БТЕ / кв. Фут. знак равно
     585648 БТЕ ÷ 1000 БТЕ / кв. Фут. = 586 кв. Футов ______________

  б. Общая стоимость коллектора:
       Шаг 6.а. (586 кв. Футов) x Шаг 3.c (1,00 долл. США / кв. Фут). = 586 долларов США ______________

7. Экономия затрат на тепловую систему за счет добавления теплоизоляции.

  а. Удельная стоимость изоляции: уточняйте у поставщика. Пример: 6 дюймов и 3-1 / 2 дюйма.
    коврики.
* 6 дюймов коврики = 0,20 доллара США / кв.фут ______________
** 3-1 / 2 дюйма = 0,12 доллара США за квадратный фут ______________
                                            
  б. Стоимость дополнительной изоляции: (Шаг 1.b * x Шаг 7.a *) + (Шаг 1.b ** x Шаг 7.а **).
     Пример: (1267 кв. Футов x 0,20 $ / кв. Фут) + (2400 кв. Футов x 0,12 $ / кв. Фут)
     = 253 + 288 долларов. = 541 доллар США ______________

  c. Общая стоимость тепловой системы с существующей изоляцией: Шаг 2.f (6399 долларов США) + Шаг 3.e
    (2474 доллара США). = 8823 долл. США ______________

  d. Общая стоимость тепловой системы с дополнительной изоляцией: Шаг 5.b (1515 долларов США) + Шаг 6.b
      (586 долларов США) + Шаг 7.b (541 доллар США). = 2642 доллара США ______________

  е.«Экономия» за счет изоляции: Шаг 7.c (8873 $) -
       Шаг 7.d (2642 доллара США). = 6231 долл. США ______________

Новый 9/78

Кооперативная консультативная работа в сельском хозяйстве и домохозяйстве, состояние Индиана, Университет Пердью и Министерство сельского хозяйства США. Сотрудничество; Х.А. Уодсворт, директор, West Lafayette, IN. Выдается в исполнение актов 8 мая и 30 июня 1914 г.Кооператив Служба распространения знаний Университета Пердью — это позитивное действие / равное возможность учреждения.

Уникальная технология аккумулирования тепла собирает пар

Чтобы обойти это ограничение, исследователи из Аргонна разработали способ встраивания материалов с фазовым переходом в пористую пену с высокой теплопроводностью. Затем они герметизируют пену инертным газом внутри модуля, предотвращая попадание влаги или кислорода внутрь и разрушение компонентов.Сохраненное тепло внутри блока затем может быть передано, например, воде, где оно становится паром, который приводит в движение турбину. TESS также можно настроить для конкретного применения путем выбора различных материалов с фазовым переходом.

«Одним из больших преимуществ нашей технологии является то, что она модульная, поэтому вам не нужна огромная структура хранения», — сказал Сингх. «Вы можете сделать эти модули определенного управляемого размера, например, бочку емкостью 55 галлонов или меньше, и установить их в любом количестве, которое вам потребуется».

Исследователи продемонстрировали, что TESS работает при температурах выше 700 ° по Цельсию (1292 ° по Фаренгейту).Его высокая плотность энергии делает его меньше по размеру и более гибким, чем обычно используемые системы аккумулирования явного тепла, которые основаны на повышении и понижении температуры материала. Эта технология получила награду R&D 100 в 2019 году, и в настоящее время исследователи работают над ее интеграцией в системы ТЭЦ от Capstone Turbine Corporation для повышения рекуперации тепла.

С помощью отраслевых партнеров Сингх и его коллеги продолжают совершенствовать технологию TESS и разработали собственный испытательный центр для проверки производительности при многократной зарядке и разрядке.В дополнение к усовершенствованию систем когенерации и расширению диспетчеризации опреснительных и электростанций, TESS может преобразовывать отработанное тепло в механическую энергию в тяжелых грузовиках или во внутреннее отопление электромобилей. И так же, как TESS может работать как аккумулятор для тепла, он может делать то же самое и для холода, возможно, предлагая вариант охлаждения для коммерческих зданий.

Компании, заинтересованные в лицензировании или партнерстве по этой технологии, могут отправлять электронные письма партнерам @ anl.

Накопитель тепловой энергии — концентратор аккумулирования энергии

от Dr.Х. Кимптон, H.J. [email protected]

Обзор

Существует три основных типа аккумуляторов тепла (TES):

Явный накопитель тепловой энергии (STES)
Скрытый накопитель тепловой энергии (LTES)
Термохимический накопитель энергии (TCS)

Таблица 1 показывает некоторые из основных характеристик трех типов хранилищ. Большинство технически зрелым и привычным является разумное хранение тепла, за которым следует скрытый тепловое аккумулирование тепла, а затем термохимическое аккумулирование энергии, которое все еще только на уровне зрелости НИОКР.

из таблицы 1 видно, что количество тепловой энергии, которое может быть сохранено для данного масса активного материала сильно различается для трех типов хранения с разумный накопитель энергии с наименьшей емкостью на тонну и термохимический накопление энергии наивысшее. У разумного накопителя энергии также самый низкий эффективность, но и самая низкая стоимость.

Таблица 1 . Классы аккумуляторов тепловой энергии и их отличия. Данные адаптированы из (1)

Для хранения энергии, достаточной для удовлетворения среднего спроса Великобритании на для отопления и горячего водоснабжения зимой потребуется большой тепловой накопитель.Это крупномасштабное хранилище тепловой энергии называется межсезонной энергией. хранения (ISTES) и является святым Граалем хранения тепловой энергии, позволяющим потенциальная декарбонизация отопления в Великобритании, ведущая к нулевому выбросу углерода дома. Относительные размеры ISTES, необходимые для замены текущей медианы Использование бытового газа в Великобритании показано на Рисунке 1. (эти расчеты не включают летнюю потребность в горячей воде и основаны на маловероятная эффективность хранения 100% при одном цикле разряда в год).В В реальности, чтобы обеспечить эффективность <100%, магазин должен быть больше.

Несмотря на низкую эффективность и большой объем накопления явного тепла, крупномасштабные подземные аккумуляторы явного тепла использовались рядом специально спроектированных новостроек для использования солнечной энергии, собранной летом, для обеспечения отопления и горячего водоснабжения в зима. В этих случаях использовалось разумное накопление тепловой энергии, поскольку это дешевая и зрелая технология.Примером такого сообщества является солнечное сообщество Drake Landing в Канаде (2), которое получает 90% тепла от солнечной энергии за счет использования межсезонного хранилища в скважинах (см. Рисунок 2).

Рисунок 1 . Относительные размеры хранилищ, необходимых для обеспечения 10400 кВт / ч тепловой энергии (средняя площадь дома в Великобритании из (3))

Рисунок 2 . Схема системы централизованного теплоснабжения Drake Landing на основе разумного аккумулятора тепла (2)

Явный термический склад

Самый известный, простой и дешевый тип накопителя тепла — это разумный накопитель тепла (STES).Примером этого является бак для горячей воды. Другой известный пример — это электрические накопительные обогреватели, которые можно найти в домах. Разумное аккумулирование тепла (STES) зависит от теплоемкости материала для хранения тепловой энергии. Принцип работы показан на рисунке 1. Чем больше тепловой энергии (тепла) добавляется в хранилище, тем выше температура материала в хранилище (зарядка). Когда энергия снимается с накопителя, температура материала в накопителе снижается (разрядка).

Рисунок 3 .Принцип разумного накопления тепловой энергии (адаптировано из (4))

Для разумного накопитель тепловой энергии. В идеале используемый материал должен иметь высокую температуру нагрева. емкость, быть устойчивым к термоциклированию, иметь низкую токсичность и реактивность, не изменить фазу на желаемую рабочую температуру магазина и быть низкой стоимость (5). Для эффективного хранения тепла емкость нуждается в хорошей теплоизоляции. Чем выше температура в магазине или чем дольше время хранения, тем лучше шумоизоляция должна быть.Для хорошей теплоизоляции необходима очень хорошая изоляция. межсезонье, так как тепло нужно хранить долго.

Таблица 2 показывает некоторые распространенные материалы, используемые для разумного хранения энергии, и их характеристики. Выбор материала зависит от области применения, например, хотя вода имеет высокую теплоемкость, имеет более низкую максимальную температуру и плотность, поэтому железо выбирается для накопительных обогревателей в домах из-за необходимости высокой температуры диапазон хранения в небольшом пространстве (6, 7).

Соли хлорида, нитрата и карбоната натрия показаны в таблице 1, поскольку они обычно используются на солнечных электростанциях для хранения солнечной энергии, генерируемой в дневное время, чтобы ее можно было использовать в ночное время.На этих электростанциях требуется высокая температура хранения, поскольку накопленная тепловая энергия используется для нагрева пара, который затем используется для производства электроэнергии. Этот тип ощутимого накопления тепловой энергии называется накоплением расплавленных солей, поскольку соли используются в жидком состоянии.

Таблица 2 . Свойства материалов для разумных аккумуляторов тепловой энергии. Данные из (8, 9)

Скрытое тепло термическое склад

Скрытая тепловая аккумуляция (LTES) — менее известный тип хранения тепла.Он основан на разнице энергии между двумя разными фазы материала для хранения энергии (см. рисунок 3). Обычно это изменение фазы от твердого до твердого. жидкость. По мере плавления твердого тела структура материала изменяется и становится более плотной. неупорядоченный, что приводит к хранению энергии в материале без соответствующее повышение температуры (желтая часть диаграммы на Рисунке 3). Эта энергия, хранящаяся в материале, называется скрытой теплотой. Преимущества по сравнению к разумному хранению тепла включает более высокую емкость хранения, меньшую емкость хранения объемный и изотермический (постоянная температура) работа.Активный материал в система аккумулирования скрытого тепла называется материалом с фазовым переходом (PCM), поскольку он меняет фазу при заданной температуре.

Рисунок 4 . Принцип хранения скрытой теплоты

Увеличение аккумулирующей способности теплового скрытого тепла по сравнению с тепловым накопителем явного тепла можно увидеть из Таблицы 3. сравнивая значение, указанное для теплоемкости (относящейся к ощутимой теплоемкость) и скрытое тепло для того же материала.

Таблица 3 . Свойства некоторых ПКМ. Данные адаптированы из (10-12)

Идеальные характеристики материала для фазового перехода материалы (PCM) показаны в Таблице 4. Требование к PCM иметь подходящую рабочую температуру является важное соображение. Данный ПКМ будет иметь определенную температуру плавления, которая должен соответствовать требуемому выходу (например, PCM 30 ^o C подходит для отопления помещений, но не для обеспечения горячей водой).

Скрытый тепловой аккумулятор может представлять собой простой резервуар или ящик. содержащий ПКМ с теплообменником для передачи тепла (или холода) от магазин. Примером коммерческой системы аккумулирования скрытой теплоты является использование ледяное хранилище для обеспечения кондиционирования домов в вечернее время (13). Эта система работает, используя солнечную электроэнергию в дневное время. обильно заморозить лед. Этот лед затем тает в вечернем потоке охлаждающего воздуха. через него и, следовательно, обеспечение кондиционирования воздуха без использования электричество в период пикового спроса на электроэнергию.

Таблица 4 . Идеальные характеристики PCM для LTES (адаптировано из (14))

Другой более новый способ использования PCM — это встраивание его в структуру здания. Затем PCM тает в дневное время и снова затвердевает ночью, выделяя накопленное тепло в комнату, помогая уменьшить количество другого необходимого тепла. Этот принцип показан на рисунке 5.

Рисунок 5 . Схема скрытого теплового накопителя, встроенного в здание (15)

В настоящее время скрытый накопитель тепла не используется для межсезонного хранения из-за его значительного увеличения стоимости по сравнению с более дешевыми подземными накопителями явного тепла, хотя их емкость лучше.

Термохимическая энергия склад

Этот тип аккумуляторов тепла потенциально наиболее энергоемкий. плотный и полезный для межсезонного хранения. Однако это наименьшее технически зрелая и наиболее сложная форма хранения тепловой энергии.

Термохимический накопитель энергии (иногда называемый тепловой батареей) сохраняет тепловую энергию в виде обратимой химической реакции. Тепло используется для разделения двух компонентов химической реакции. Затем компоненты можно хранить отдельно при комнатной температуре, а затем снова объединить для выделения тепла.В некоторых системах требуется хранить только один из компонентов, что увеличивает емкость хранилища. Это открытая система, как показано на рисунке 6, тогда как система, которая должна хранить оба компонента, является закрытой системой.

Рисунок 6 . Принцип термохимического хранения (адаптировано из (4))

Приведены некоторые предлагаемые материалы для термохимического хранения. в таблице 5. Энтальпия реакции дает представление об энергии, которая может быть хранится. Как видно, энтальпия реакции намного больше, чем теплота емкость (разумное аккумулирование тепла), показывающая потенциал термохимических хранилище, чтобы обеспечить гораздо большую емкость хранилища, чем разумное или скрытое хранилище.

Таблица 5 . Свойства некоторых предлагаемых материалов TCS. Данные из (16)

Солевые гидраты представляют особый интерес как один из продуктов исходной химической реакции — вода. Обычно для этого не требуется хранилище, что позволяет использовать открытую систему. Это увеличивает потенциал емкость накопителя.

Примером потенциального гидрата соли является хлорид кальция:

Зарядка — эндотермическая реакция (поглощение тепла)

CaCl ₂.6H ₂ O _(с) тепло ⇌ CaCl ₂ _(с) + H ₂ O _(г)

Магазин

CaCl ₂ _(s) только

Разряд

CaCl ₂ _(т) + H ₂ O _(л) ⇌ CaCl ₂ .6H ₂ O _(с) + тепло

Однако это не самая подходящая соль для открытого термохимический склад для межсезонного хранения по ряду причин, которые проиллюстрировать некоторые проблемы с выбором подходящей химической реакции а именно:

Он имеет низкую температуру плавления, поэтому твердое вещество может расплав, вызывающий проблемы с конструкцией системы
Показывает текучесть (это тенденция для твердое вещество, поглощающее столько воды из воздуха, что образуется раствор)
В открытой системе при разумной частичной давление воды недостаточно высокая температура на выходе из реакции для удовлетворения потребности в горячей воде
Возможна необратимая сторона реакция, которая приводит к производству соляной кислоты.Этот вызывает две проблемы — одна потеря активного материала из магазина при езде на велосипеде и, во-вторых, проблемы коррозии связаны с образованием кислоты.

Поскольку термохимическое накопление энергии не является зрелой технологией, существует ряд ключевых технических проблем, которые еще предстоит решить. Эти включают следующее:

дальнейшие исследования на уровне материалов для поиска и количественной оценки подходящего активного материала или реакционной пары с достаточной плотностью энергии, гидротермальной стабильностью и цикличностью при потенциальных условиях работы системы для выбранного хранилища (17).
Лучшее знание и понимание факторов, влияющих на конструкцию хранилища или реактора (16, 18).
Лучшее понимание различных потенциальных проблем безопасности, таких как побочные реакции, токсичность и коррозия (16, 17).
Исследования по анализу эффективности, включая оценку эффективности и экономики (16).

Список литературы

1. IRENA, ETSAP. Краткое описание технологии E17 Тепловая энергия Место хранения. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии, Energy Technology Systems Программа анализа, 2013.

2. Сиббит Б, МакКленахан Д., Джеббар Р., Пэджет К. Пример из практики Дрейка, высадившегося в солнечное сообщество, Новаторская солнечная энергия. Здания с высокими эксплуатационными характеристиками. 2015: 36-46.

3. Министерство Жилье CLG. English Housing Survey — Жилая площадь в английских домах — главная отчет. Лондон, SW1P 4DF; 2018.

4. de Gracia A, Cabeza LF. Материалы фазового перехода и накопители тепловой энергии для зданий. Энергия и здания. 2015; 103: 414-9.

5.Хаснаин С. Обзор по устойчивым технологиям хранения тепловой энергии, Часть I: Хранение тепла материалы и методы. Преобразование энергии и управление. 1998; 39 (11): 1127-38.

6. Delta Energy и Environment Ltd. Сбор доказательств: технологии хранения тепловой энергии (TES). Департамент бизнеса, энергетики и промышленной стратегии; 2016.

7. Ромеро И. Ан Экспериментальное исследование накопительного электрического нагревателя в контексте Технологии хранения: Университет Стратклайда; 2013.

8. Гил А, Медрано М, Марторелл I, Ласаро А., Доладо П., Залба Б. и др. Современное состояние высоких температур накопители тепловой энергии для выработки электроэнергии. Часть 1 — Концепции, материалы и моделирование. Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 2010; 14 (1): 31-55.

9. Динсер I, Розен M. Системы хранения тепловой энергии и их применение: John Wiley and Sons, Ltd; 2011.

10. Фарид М.М., Худхаир AM, Razack SAK, Al-Hallaj S. Обзор накопления энергии с фазовым переходом: материалы и приложения.Преобразование энергии и управление. 2004; 45 (9-10): 1597-615.

11. Залба Б., Марин Дж., Кабеза Л.Ф., Мехлинг Х. Обзор накопления тепловой энергии с фазовым переходом: материалы, анализ теплопередачи и приложения. Прикладная термическая обработка Инженерное дело. 2003; 23: 251-83.

12. Agyenim F, Hewitt Н., Имс П., Смит М. Обзор материалов, теплопередачи и фазового перехода. постановка задачи для систем хранения скрытой тепловой энергии (LHTESS). Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии.2010; 14 (2): 615-28.

13. Берк RW. Ледяной медведь Руководство по моделированию системы хранения энергии для электросетей. 2011.

14. Абокерш М.Х., Осман М, Эль-Баз О, Эль-Морси М., Шараф О. Обзор материала с фазовым переходом (PCM) использование для солнечных водонагревательных систем (SDWHS). Международный журнал энергетических исследований. 2018; 42 (2): 329-57.

15. Редди К.С., Мудгал V, Маллик Т.К. Обзор системы хранения скрытой тепловой энергии для улучшения Стабильность материалов и эффективное управление нагрузкой.Журнал хранения энергии. 2018; 15: 205-27.

16. Айдын Д., Кейси С.П., Риффат С. Последние достижения в области термохимических систем хранения тепла. Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 2015; 41: 356-67.

17. Скапино Л., Зондаг HA, Ван Баэл Дж., Дирикен Дж., Риндт СКК. Сорбционное хранение тепла на длительный срок низкотемпературные приложения: обзор достижений в области материалов и масштаб прототипа. Прикладная энергия. 2017; 190: 920-48.

18. Хавош А.А., Хассан Х., Ахмед М., Оокавара С., Эль-Феки К., редакторы.Долгосрочное хранение тепловой энергии с использованием термохимических материалов. 4-й Международная конференция по энергетике и системной инженерии, CPESE; 2017 г. 25-29 сентября 2017 г .; Берлин, Германия: Энергетические процедуры.

Солнечное остекление и Панели
Материал остекления Sun-Lite®
Панели сборного остекления Sun-Lite®

Солнечная энергия Хранение
Тепловой Пробирки для хранения

ТЕПЛОВОЕ ХРАНЕНИЕ SUN-LITE® ТРУБКИ

Вопрос: Ваша теплица или на солнце слишком жарко днем и слишком холодно в ночь?

Ответ: Добавьте тепловую массу с помощью Sun-lite® Трубки для хранения тепла.

Вода, содержащаяся в невысокой стоимости, баллоны без давления оказались наиболее практичными и эффективный подход к улавливанию и хранению тепловой энергии для помещения и водяное отопление. Запасы воды в 3-4 раза больше БТЕ на фунт как камень или кладка. Он также выпускает эта тепловая энергия быстрее, когда она вам действительно нужна. С участием более 35000 единиц по всему миру, Sun-Lite® Solar Storage Трубки — наиболее эффективный и экономичный способ хранения солнечной энергии. тепловую энергию и охладите вашу теплицу или солнечное пространство в летом и теплее зимой.

Как они работают?

Термоаккумулирующие трубки Sun-lite®

работают за счет поглощения избыточная тепловая энергия, генерируемая в вашей теплице или солнечном пространстве днем и отпускать его ночью, чтобы эффективно контролировать большие перепады температур между днем и ночью. Подумай о них как радиаторы. Кулер, в котором можно хранить теплицу или солнце в течение дня, тем меньше тепла вы теряете через остекление или оконные зоны.Сохраненное тепло в трубки через простые термодинамика автоматически попадает в пространство, когда температура воздуха опускается ниже температуры воды в трубки. Никаких движущихся частей.

Сколько мне нужно?

Общее практическое правило — от 2 до 3 галлонов воды на каждый квадратный фут остекления, выходящего на юг. Например, если у вашей теплицы стена, выходящая на юг, составляет 12 футов в длину и 8 футов в высоту. вам понадобится от 192 до 288 галлонов вода.В этом примере от четырех до шести диаметром 12 дюймов x 8 футов подойдут высокие трубы, или вы можете использовать любую комбинацию размеров что мы предлагаем. См. Таблицу спецификаций внизу страница. Мы также можем изготовить нестандартную высоту, чтобы она соответствовала вашему потребности.

Соль Lake City Residence открывает для себя преимущества хранения солнечной энергии Трубка

Проверенное экономичное решение

Недорогие контейнеры, разработанные для максимальной экономичен на галлон хранения; Контейнеры пропускают естественный дневной свет; Широкий выбор диаметров и высот можно дополнить любым дизайном; Нержавеющая конструкция из стекловолокна; Более быстрое использование B.T.U. получить на 60% меньше места и на 80% меньше веса, чем у камня или кирпичной кладки; Для самонесущих контейнеров требуется только ровный, ровный пол; Простота установки и удаления; самые большие трубы весить менее 20 фунтов. пустой! Солнечные аккумуляторы можно использовать в жилой, коммерческий, промышленный и сельскохозяйственный Приложения.Конструкции, основанные на следующих концепциях, имеют: Доказано, что они обеспечивают до 100% обогрева помещений и горячего потребности в воде в зависимости от климата и участка условия.	Прямое усиление Clerestory
Вода с прямым набором Стена Устанавливается рядом с солнечным окном. трубки поглощают солнечную энергию, накапливают энергию и передают естественный дневной свет.Трубки смягчают тепло и свет от солнца за счет устранения резких перепадов температур общие для других систем с прямым усилением, а также за счет уменьшения бликов от солнечного окна до рабочих уровней. Трубки можно заполнять окрашенной водой до повысить эффективность поглощения и обеспечить дизайн универсальность.	Прямое усиление по вертикали Стенка
Управляемый Пассивный Схема прямого усиления может быть изменена на отделите солнечные аккумуляторы от соседних обогреваемых пространство, чтобы обеспечить больший контроль над притоком тепла.движимый или используются фиксированные, непрозрачные или светопропускающие перегородки, в зависимости от требований дизайна. Накопление тепла в хранилище извлекается естественной конвекцией и / или малой мощностью вентилятор Установка на стене: Трубки для хранения солнечной энергии расположены рядом с многослойным солнечным окном с высокое пропускание солнечного света и хорошая изоляция, такая как наша Остекление Sun-Lite Панели.В очень холодном климате подвижный изоляция должна быть рассмотрена, анализируя компромиссы между дополнительными расходами и экономией B.T.U.	Наклон прямого усиления Стена
Трубки для накопления солнечной энергии обычно заполнены с черным красителем в этой конфигурации и размещены вертикально. Воздух для отвода тепла течет либо горизонтально, либо вертикально над трубками.Настенное оформление обеспечивает естественный притенение летом, чтобы уменьшить перегрев.	Управляемый пассивный Стенка

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Диаметр	Высота	Объем	Вес	Теплоемкость	Нагрузка на пол, фунт.	Нагрузка на пол, фунт.
(дюймы)	(фут)	(галлон)	(полный)	(подъем на 20 ° (БТЕ)	Per Lin. Ft.	пер. Кв. Ft.
12	4	23.5	204	3,900	204	260

18	5	66	567	11 000	378	321

**Трубки для хранения солнечных батарей**

Диаметры незначительно различаются для раскроя во время доставка

***КРЫШКИ НЕ ВКЛЮЧЕНЫ СМОТРЕТЬ НИЖЕ***
12 «X 4 ‘_________	№ 11010 _______

18 «X 5 ‘_________	№ 11030 _______

**Крышки с фрикционной посадкой**

12 «______________	№ 11100 _______
18 «______________	№ 11110 _______

% PDF-1.7 % 769 0 объект > эндобдж xref 769 97 0000000016 00000 н. 0000003416 00000 н. 0000003669 00000 н. 0000003798 00000 н. 0000003856 00000 н. 0000004199 00000 н. 0000004335 00000 н. 0000004466 00000 н. 0000004603 00000 п. 0000004739 00000 н. 0000004870 00000 н. 0000005001 00000 н. 0000005163 00000 п. 0000005307 00000 н. 0000005462 00000 п. 0000005617 00000 н. 0000005772 00000 н. 0000005967 00000 н. 0000006162 00000 п. 0000006357 00000 н. 0000006503 00000 н. 0000006663 00000 н. 0000006956 00000 н. 0000007715 00000 н. 0000008197 00000 н. 0000008499 00000 н. 0000008941 00000 н. 0000009163 00000 п. 0000009341 00000 п. 0000009890 00000 н. 0000010550 00000 п. 0000010799 00000 п. 0000011117 00000 п. 0000011240 00000 п. 0000011631 00000 п. 0000012282 00000 п. 0000012485 00000 п. 0000012780 00000 п. 0000012849 00000 п. 0000012927 00000 п. 0000014478 00000 п. 0000014927 00000 п. 0000015327 00000 п. 0000016725 00000 п. 0000017253 00000 п. 0000017845 00000 п. 0000018206 00000 п. 0000018551 00000 п. 0000019631 00000 п. 0000020317 00000 п. 0000020827 00000 н. 0000021050 00000 п. 0000021357 00000 п. 0000021461 00000 п. 0000022793 00000 п. 0000023860 00000 п. 0000030343 00000 п. 0000035820 00000 п. 0000040830 00000 п. 0000087754 00000 п. 0000121027 00000 н. 0000128662 00000 н. 0000129208 00000 н. 0000129403 00000 н. 0000130764 00000 н. 0000130978 00000 н. 0000132237 00000 н. 0000132483 00000 н. 0000132897 00000 н. 0000132967 00000 н. 0000133381 00000 н. 0000133451 00000 н. 0000133950 00000 н. 0000134039 00000 н. 0000157745 00000 н. 0000157784 00000 н. 0000157842 00000 н. 0000158180 00000 н. 0000158297 00000 н. 0000158418 00000 н. 0000158552 00000 н. 0000158676 00000 н. 0000158812 00000 н. 0000158936 00000 н. 0000159111 00000 п. 0000159231 00000 п. 0000159501 00000 н. 0000159784 00000 н. 0000159973 00000 н. 0000160174 00000 п. 0000160300 00000 п. 0000160541 00000 н. 0000160715 00000 н. 0000160931 00000 н.

Наименование теплоаккумулятора для твердотопливных нагревателей, страна-производитель	Габариты, В×Ш×Г, мм	Вес, кг	Объем, л	Температура воды внутри теплоаккумулятора, °C	Цена, рубли
ACV LCA P 1000, Бельгия	2258×890×890	200	1000	95	100 000
HAJDU PT C 1500, Венгрия	2150×1000×1000	250	1500		133 000
Heatleader MB A 1000N, Россия	2400×1100×1000	260	1000		286 000
Lapesa MV-I 2000, Испания	22 800×1360×1360	353	2000	100	271 000
S-Tank АТ Prestige 300, Беларусь	1650×700×700	105	300	85	40 150
S-Tank АТ duo heater 1200, Беларусь	1860×1150×1150	216	1200	85/110	119 000

Теплоаккумулятор. Нюансы в проектировании и эксплуатации

Теплоаккумулятор своими руками | Екатеринбург

Устройство и особенности работы теплоаккумулятора

Ключевые функции теплонакопителей

Сборка простого теплоаккумулятора

Использование теплоаккумулятора в разных системах обогрева

Несколько слов о модернизации

Видео – Теплоаккумулятор своими руками

Теплоаккумулятор для отопления своими руками

Теплоаккумулятор для отопления своими руками

Видео — Тепловой аккумулятор в доме с периодической топкой

Теплоаккумулятор для отопления своими руками

Так же интересуются

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Как я делал расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Предыстория

Как рассчитать объём теплоаккумулятора

Как выбрать и подключить теплоаккумулятор для котла

Расчет буферной емкости для котла

Таблица значений отдаваемого тепла при различных объемах бака

Рекомендации по выбору

Простая схема включения с подмешиванием

Схема с гидравлическим разделением

Преимущества и недостатки

Рекомендуем:

Как подключить теплоаккумулятор к твердотопливному котлу своими руками?

Особенности конструкции теплоаккумулятора

Принцип работы накопителя

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Инструкция и видео по подключению теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Умное тепло

Инновации — в массы

Энергия тепла

Не сидеть на печи

Теплоаккумулятор (буферная емкость) в системе отопления

Назначение теплоаккумулятора

Как применяется буферная емкость с электрическим котлом

Как подключается буферная емкость

Термометры и трехходовой клапан

Какой объем аккумулятора тепла выбрать

принцип работы, особенности монтажа, цены

Преимущества и особенности эксплуатации

Рекомендации по выбору и покупке

Разумное аккумулирование тепла — обзор

7.2.1 Крупногабаритные резервуары

Явное аккумулирование тепла — обзор

5.1 Явное аккумулирование тепловой энергии

Накопление солнечной энергии для дома, фермы и малого бизнеса: предложения по выбору и использованию материалов и оборудования для аккумулирования тепла

Университет Пердью

Кооперативная служба расширения

West Lafayette, IN 47907

Стив Экхофф и Мартин Окос

Содержание

Какие материалы используются для хранения солнечного тепла и есть ли «лучший» один?

Каковы преимущества и недостатки каждого материала для хранения, и при каких условиях его можно будет использовать?

Материалы с фазовым переходом (PCM)

Рисунок 1. Сравнительные объемы для того же количества аккумуляторов тепла. с использованием трех разных материалов для хранения.

Как материалы с фазовым переходом работают в солнечном аккумуляторе?

Если в качестве материала для хранения используется камень, какой размер и тип лучше всего подойдут?

Какой тип теплоносителя мне следует использовать?

Насколько большим должен быть мой солнечный накопитель тепла?

Таблица 1.Характеристики хранения тепла трех обычных солнечных источников тепла Материалы для хранения.

Рабочий лист 1. Расчет необходимого объема накопления солнечного тепла

Где должен быть мой солнечный накопитель тепла?

Важна ли форма теплонакопителя?

Может ли дополнительная изоляция уменьшить требуемый объем хранения (и стоимость)?

На что следует обращать внимание или о чем спрашивать при покупке коммерческого отопления устройство хранения?

Публикации по теме

Рабочий лист II. Определение эффекта дополнительной изоляции

Уникальная технология аккумулирования тепла собирает пар

Накопитель тепловой энергии — концентратор аккумулирования энергии

Диаметры незначительно различаются для раскроя во время доставка

Добавить комментарий Отменить ответ