Емкость теплоаккумулятора: Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора

Содержание

сравнение теплоаккумулятора и бойлера косвенного нагрева

Бывают так же буферные емкости с одним теплообменником и буферные емкости с двумя теплообменниками. Аккумулирующие емкости с одним змеевиком делятся на бочки с нижним теплообменником и бочки с верхним теплообменником. Нижний теплообменник используется в основном для догрева емкости от другого источника тепла. Верхний теплообменник может использоваться так же для догрева, а может применяться для  приготовления горячей воды для технических нужд в протоке. Имеется в виду, что верхний теплообменник подключается к водопроводу и когда вода циркулирует через теплообменник, она нагревается от горячей воды находящийся в бочке. Таким образом получается принцип проточного водонагревателя.  Аккумулирующая емкость может работать как и на догрев, так и на приготовления ГВС одновременно.

Примеры схем подключения теплоаккумулятора без теплообменника, с одним змеевиком и 2-мя змеевиками соответственно:

Бойлер косвенного нагрева, это емкость в защитном, термоизоляционном кожухе, для приготовления и осуществления горячего водоснабжения.
Бойлер не прямого нагрева так же является накопительным, но отличие от обычного электрического бойлера состоит в том, что он не только может нагревать воду при помощи встроенного электро ТЭНа, но так же и с помощью других источников тепла благодаря встроенным теплообменникам. Косвенные бойлеры бывают с одним теплообменником и двумя теплообменниками.  Соответственно можно подключить один нагревательный прибор или два.

 

Бойлер косвенного нагрева подключается в существующую систему водоснабжения, как и любой накопительный бойлер. Внутри емкости находится один или два теплообменника, которые подключаются к газовому котлы, твердотопливному котлу, электрическому котлу, тепловому насосу или солнечным коллекторам. Источник тепла, нагревая теплоноситель, прогоняет его по теплообменнику и тем самым осуществляет нагрев воды, косвенным методом, в бойлере. Таким образом теплоноситель осуществляет две функции: отопление системы и нагрев воды в бойлере. 

В случае, когда источник тепла не используется, а приготовить горячую воду необходимо, используется электрический ТЭН.

Он встраивается в бойлер непрямого нагрева и является автономным. Его можно включать в любой момент.

Примеры схем подключения косвенного водонагревателя:

Подведем итоги и выделим главное из выше сказанного.

Отличия бойлера косвенного нагрева и буферной емкости: 

  1. Бак аккумулятор используется как резервуар в системе отопления, а бойлер косвенного нагрева готовит горячую воду
  2. Бойлер косвенного нагрева подключается к водопроводу,а теплообменники подсоединяются к источникам тепла ( газовый котел, электро котел, твердотопливный котел и т.д.), которые и нагревают воду в бойлере. Бак аккумулятор подключается к источнику тепла ( газовый котел, электро котел, твердотопливный котел и т.д.), а к теплообменникам подключают либо еще один источник тепла, либо водопровод( к верхнему змеевику) и получают горячую техническую воду. Таким образом вода в бойлере косвенного нагрева греется накопительным способом, а через буферную емкость в проточном режиме.
  3. Бойлер косвенного нагрева и бак аккумулятор можно использовать как совместно в одной системе, так и в отдельности.
  4. И в бойлер и в теплоаккумулятор можно устанавливать электрический ТЭН для догрева.

Компания "SKR-Group" имеет большой опыт в монтаже и подборе необходимого оборудования для котелен ( котлы, бойлеры, тепловые насосы, солнечные коллектора и пр.), систем отопления и водоснабжения, климатической технике. Сможем полностью рассчитать и предоставить смету по материалам и работам для квартир, коттеджей, загородных домов и т.д. Осуществляем монтаж газового котла, теплового насоса, гелиосистем и другого отопительного оборудования не только по Днепру и области, но и в других регионах. Несем гарантию и ответственность за проделанную нами работу.

 

 

Теплоаккумулятор для котлов отопления | Гид по отоплению

Работающие на твердом топливе системы отопления частных домов рекомендуется оснащать специальными емкостями, которые способны накапливать тепловую энергию. Такие емкости с хорошей теплоизоляцией изготавливаются из материалов, которые не разрушаются при длительном контакте с теплоносителем. Чаще всего таким материалом становится нержавеющая сталь. Сами емкости имеют множество названий: теплоаккумулятор, тепловой аккумулятор, бак аккумулятор, буферная емкость, буферный накопитель.

Теплоаккумулятор Jaspi.

Однако, как бы ни назывался теплоаккумулятор для котлов отопления – главным остается его способность накапливать тепловую энергию во время работы котла и отдавать в то время, когда котел перестает работать (в перерыве между топками твердотопливного котла или при отключении электроэнергии и остановке нагрева тэна электрокотла). Таким образом, увеличивается коэффициент полезного действия котла и решается вопрос экономии ресурсов (топлива или используемой электроэнергии).

Другой задачей буферной емкости является сглаживание разностей температур в котле и в отопительном контуре системы. Наличие в системе отопления теплового аккумулятора особенно актуально для котлов, работающих на твердом топливе. Горение топлива невозможно быстро остановить, даже при наличии автоматики, в случае достижения критической температуры твердотопливный котел будет еще некоторое вырабатывать тепло, и если объем теплоносителя невелик – существует опасность перегрева всей системы, вплоть до создания пожароопасной ситуации. Буферная емкость, установленная между котлом и отопительном контуром, способна обеспечить «размещение избыточного тепла».

Преимущества использования

Наличие теплоаккумулятора для котлов отопления позволяет:

  • увеличить время между включениями электрокотла, уменьшить число топок в твердотопливном котле;
  • защитить систему отопления от перегрева;
  • подключить емкость к разным источникам тепла, таким образом, тепловой аккумулятор для отопления может стать связующим звеном сложной отопительной системы, использующей разные источники тепла;
  • постоянно иметь запас горячей воды, которую можно использовать для ГВС.

Важно! Температура воды в баке ГВС должна быть выше +55°C, в противном случае существует вероятность образования бактерий легионелл (Legionella), которые могут вызывать инфекционное заболевание «легионеллёз».

Если нет возможности постоянно поддерживать такую температуру в баке ГВС, тогда рекомендуется 4-8 раз в месяц поднимать температуру до +70°C, что позволит предотвратить образование болезнетворных бактерий.

В качестве недостатков некоторые пользователи указывают на размеры емкости, которая занимает много места в котельной.

Относительно цены устройства – этот недостаток достаточно быстро окупается, т.к. использование теплового аккумулятора обеспечивает снижение расхода твердого топлива на 20%. Если же емкость работает в связке с электрокотлом, экономия средств (при установленном дополнительно многотарифном счетчике) возможна за счет использования разных режимов работы источников тепла днем и ночью. Ночью, когда тариф на электроэнергию низкий, котел может активно работать и аккумулировать тепловую энергию в буфер, днем котел отключается, а тепло подается из бака аккумулятора для отопления. Высококачественная теплоизоляция бака способна сохранять тепло в течение суток и более (показатель сохранения тепла прямо пропорционально зависит от размера бака и от температуры окружающей среды).

Аккумулирующий бак PAWT-200LE2 объемом 200 л.

Конструкция и принцип работы

Теплоаккумулятор для котлов отопления представляет собой вертикальный бак с круглым или прямоугольным основанием объемом от 300 до 2000 литров. Для нормального функционирования высота бака должна быть в 3-5 раз больше его ширины. Высота бака влияет и на процессы распределения воды – горячей в верхнем слое и остывающей в середине конструкции. На верхнем и среднем уровне бака располагаются патрубки, через которые происходит соединение буферной емкости с другими элементами системы теплоснабжения. Верхний, горячий слой воды подается для обогрева помещения, используется в хозяйственных нуждах, а средний, остывающий слой воды часто соединяется с системой теплого пола.

Для снижения теплопотерь бак изолируется 10-сантиметровым слоем пенополиуретановой или экструдированной пенополистирольной изоляции.

Для подержания нужной температуры теплоносителя внутри бака, практически все модели оснащаются дополнительными устройствами подогрева воды – электрическими тэнами.

Движение воды может обеспечиваться гравитационным способом или принудительным – при помощи циркуляционных насосов, которые устанавливаются со стороны котла (насос обеспечивает движение воды от источника тепла к тепловому аккумулятору) и после буферной емкости (направляет движение воды в сторону отопительного контура).

Аккумуляторный бак PAWT-200LE2 объемом 200 л.

Использование устройства. Некоторые особенности монтажа

Буферная емкость для твердотопливного котла может использоваться в любых строениях с автономным отоплением:

  • в частных домах и коттеджах;
  • производственных помещениях;
  • офисах.

Тепловой аккумулятор для отопления может быть установлен в одном помещении с котлом отопления или в отдельном помещении. Однако для улучшения теплоотдачи рекомендуется устанавливать буферную емкость рядом с источником тепла.

Емкость больших объемов (а следовательно, и большой массы) необходимо устанавливать на бетонную плиту или фундамент.

Не желательна установка теплового аккумулятора выше уровня котла.

Не рекомендуется размещать теплоаккумулятор для котлов отопления в помещениях с низкой температурой или на улице.

При выборе бака аккумулятора для отопления необходим точный расчет ее объема. При расчетах принимается во внимание не только режим работы системы, но и мощность котла, время нагрева воды. Эти данные у разных моделей отличаются, поэтому необходимо обращаться к инструкциям. Только при правильном подборе емкости можно гарантировать высокий КПД системы.

Видео

 

буферная емкость, теплоаккумулятор | VCS ENERGY

Буферная емкость позволяет снизить энергозатраты на отопление и горячее водоснабжение, увеличить ресурс работы основного оборудования (например теплового насоса или газового котла) и сделать работу системы отопления в целом более эффективной.

Буферные емкости изготовляются из стали, без обработки внутренней поверхности, внешняя поверхность баков покрывается защитной краскойи съемной теплоизоляцией.

Теплонакопители служат для аккумулирования избыточной тепловой энергии от источника тепла, которым может быть газовый котёл, тепловой насос, солнечный коллектор, твердотопливный котел, и т. п.

В зависимости от объема буферной емкости, тепловых потерь здания, погодных условий и заданной температуры, бак-аккумулятор может обеспечивать комфортную температуру в доме от нескольких часов до нескольких дней. Тем самым обеспечивается экономичный режим работы теплового насоса, который, по мере накопления необходимой энергии в буферной емкости, останавливается и запускается в момент понижения температуры в баке до установленного минимального значения.

При сильных перепадах в потреблении тепла зданием. В этом случае накопленное в буферной емкости тепло используется днем или, наоборот, ночью, чтобы выравнивать суммарное потребление энергии в течение суток. Аккумулятор накапливает тепло днем или в другой период и отдает ночью или когда это требуется.

Особенно эффективно буферная емкость работает совместно с тепловым насосом или солнечной батареей. Это позволяет выравнивать пики мощности в дневное и ночное время суток или при резком похолодании за несколько дней. Кроме того, в этом случае буферная емкость может увеличить срок службы теплового насоса.

При использовании ночного тарифа на электроэнергию. Ночью буферная емкость будет накапливать тепло, используя более выгодный ночной тариф на электроэнергию, а в дневное время отдавать.

Система с применением буфера позволяет автоматизировать распределение тепла по различным отопительным контурам в зависимости от температуры воздуха снаружи или внутри помещения и сделать функционирование системы отопления максимально эффективной.

Компания VCS-Energy предлагает буферные баки производства Sun Due. Данное оборудование отличается высокой эффективностью, доступной ценой и отлично себя зарекомендовало в работе в связке с тепловым насосом и солнечными коллекторами.

Получить консультацию специалиста по всем вопросам, касающимся выбора, установки и обслуживания буферной емкости можно по телефону (846) 255-61-51 или отправив Ваш вопрос на e-mail: [email protected], указав в письме телефон для связи с Вами.

Теплоаккумуляторы | Профбак

Теплоаккумулятор, или буферная емкость, или бак накопитель тепла — это напорный резервуар, работающий под избыточном давлением ( в основном до 3 бар), который аккумулирует тепловую энергию от различных отопительных приборов. Это преимущественно отопительные котлы (твердотопливные, пиролизные, электрические и др.), солнечные батареи, камины или банные печи.

По сути теплоаккумулятором является накопительная аккумулирующая цилиндрическая емкость определенного объема, с большим количеством входных и выходных патрубков, которую изначально нагревает до максимальной температуры отопительный прибор, и далее уже от теплоаккумулятора происходит разделение по температурным режимам контуров отопление (радиаторы, регистры или батареи, теплый пол , горячее водоснабжение и т. д.) Сам внутренний бак может быть выполнен из углеродистой (Ст. 3 или 09Г2С) или нержавеющей стали (марок AISI 430 и 304) с торосферическими (с рабочем давлением 6 бар) или усиленными плоскими донышками (с раб. давлением до 3 бар). Различные виды теплоизоляции предотвращают теплопотери, хотя возможно и ее отсутствие. В последнем случае, теплоаккумулятор можно рассматривать как самостоятельный отопительный прибор (большой радиатор). Для необходимости потребности в горячем водоснабжении, в теплоаккумулятор встраивают трубчатые теплообменники (от 1 до 3 шт.). Также возможно применение различных электрических нагревательных элементов (в основном ТЭНов), особенно при переходе на льготный двухтарифный режим оплаты, когда потребление электрической энергии происходит в ночное время и электричество дешевле от 2 до 6 раз (в зависимости от региона). Наибольший эффект применения теплоаккумулятора достигается при работе с твердотопливными или пиролизными котлами (В большинстве Европейский странах обязательное применение аккумуляторов тепла с дровяными котлами), при этом КПД котла увеличивается до 85 %, что приводит к экономии до 25% преобразованной энергии тепла за счет уменьшения пиков горения и количества загрузок твердого топлива.

Полезная информация при выборе теплоаккумулятора для загородного дома.

1. Габаритные размеры, вес и объем.

При выборе теплоаккумулятора именно объем ( и соответственно габаритные размеры) имеют самую важную роль. Расчитывая объем необходимо учитывать мнощество исходных данныых. Это тепловая мощность самого котла, количество этажей в доме, включая подвал или цокольный этаж, количество контуров отопления и их распределение по дому (радиаторы, теплый пол, ГВС), длина и диаметры труб, объем воды в системе без теплоаккумулятора, температурные показатели и коэфициенты расширений и теплопроводности, а также давление в системе отопления. Человеку не знакомым с теплотехникой допустить ошибку в расчетах, и в итоге сбиться, довольно легко. Поэтому подбор объема аккумуляционной емкости лучше предоставить специалистам, хотя основной критерий — это мощность котла и функциональное предназначение самого теплоаккумулятора. В принципе, чем больше объем аккумулирующего бака, тем эффективнее применение самого теплоаккумулятора в системе отопления коттеджа, загородного или большого жилого дома, но главное понимать какие цели Вы приследуете при подборе буферных накопителей, и лучше исходить из реалий Вашего дома и финансов. Мы рекомендуем (грубо, но относительно точно) на 1 кВт мощности котла 40 литров объема ТА. Так например к котлу мощностью 25 кВт, мы рекомендуем купить теплоаккумулятор объемом 1000 литров. Габариты модели ТА 1000 ВС это диаметр 798 мм и высота 2000 мм (без изоляции). Также важно соотношение диаметра накопительного бака к его высоте (оптимальное значение 1 к 3-4), в таком случае происходит равномерное распределение контуров по температурным режимам. Максимально 100-90 градусов вверху на основное отопление дома (радиаторы), выше середины 70-80 гр. на ГВС, середина или ниже 50-60 гр.на контур теплого пола, и в самом низу на обратку 30-40 гр.С. Но не стоит забывать про габариты и вес самого бака — аккумулятора, так как стандартные дверные проемы в домах обычно максимум 800-900 мм. Например рассчитав, что наиболее эффективно применить 2-х кубовую емкость (2000 литров). мы получаем минимальный диаметр бака аккумулятора от 1000 до 1500 мм, и без слома старых проемов ее просто не внести в помещение. Как, вариант можно приобрести 2 теплоаккумулятора объемом 1000 литров каждый и установить их последовательно. Не нужно забывать о весе самого бака (пока даже без тепловой жидкости) и его объема, от которого зависит стоимость этиленглюколя, если в систему отопления залит антифриз. Также, если котельная. или сам бак накопитель тепла находится на верхних этажах или под крышей, то вес самого теплоаккумулятора (если брать пример 2000 литров) составит более 2-х тонн, а это очень большая (а, часто, не допустимая ) нагрузка на несущую конструкцию дома.

2. Давление в системе отопления.

Давление в системе отопления очень важный фактор. От него зависит толщина стенок (а, значит и вес) бака теплоаккумулятора, а также толщина и форма крышек или донышек емкости. Если максимальное давление в системе 3 бара, т.е рабочее давление теплоаккумулятора около 2 бар, то возможно применение обычных плоских ( по необходимости усиленными ребрами жесткости) крышек определенной толщины. Это в основном относится к одноэтажному коттеджному домостроению, небольшим загородным домам или дачам. При рабочем давлении от 4 до 8 бар, требуется изготовление торосферических (эллептических) крышек, а это уже намного дороже аналогов с простыми крышками.

3. Материал

Большинство европейских фирм представленных на российском рынке изготавливают теплоаккумуляторы и буферные емкости из обычной углеродистой *черной* стали, часто с внешней грунтовкой. Считается, что в замкнутой системе отопления (особенно, если к воде добавлена незамерзающая добавка, с антикоррозийными свойствами ) процессы коррозии стальных материалов сведены к минимуму, так как практически нет растворенного в жидкости кислорода. Поэтому для емкостей из обычной стали просто закладывается дополнительная толщина стенок бака на коррозию (0,1-0,2 мм в год). Также возможно производство теплоаккумуляторов из нержавеющей ферритной (магнитной и, относительно недорогой) стали марки 430. Но наши специалисты рекомендуют нержавеющую сталь марки 304, (пищевая — аустенитного класса, 12Х18Н10) из которой фирма *Профбак* изготавливает теплоаккумуляторы, накопители ГВС, бойлеры и водонагреватели, и может давать гарантию на баки и емкости до 10 лет. Хотя это немного дороже аналогов из простой *черной * стали, но на много долговечнее, практичнее и надежней. Более того система отопления, где отсутствует *черный металл* очень редко засоряется грязью, окалиной или ржавчиной (поэтому увеличивается срок службы всех инжинерных систем и отопительных приборов), нет нужды в установке фильтров для систем отопления и очистки самой системы отопления.

4. Теплоизоляция.

Изоляция — важный фактор при выборе теплонакопителя, так как, чем максимальнее емкость сохраняет тепло, тем эффективнее и экономичнее становится вся отопитеольная система. Но не стоит забывать, что, то тепло, которое теряет бак аккумулятор нагревает воздух в том помещении, где и находится сам бак. Допустим, при «средней» изоляции небольшие потери тепла от буферной емкости пойдут на нагрев самой котельной, которая находится например в подвале, и тогда нет нужды устанавливать там радиатор. Притом что, если у Вас хорошо теплоизолирован сам дом, то любое тепло выделяемое оборудованием идет непосредственно на нагрев самих помещений. Поэтому выбор теплоизоляции лучше обсуждать отдельно. При этом мы советуем транспортировать и вносить в помещение (особенно через узкие проемы) емкость без изоляции, а устанавливать ее потом на месте на сам бак.

Поэтому можно сказать , что если Вы — современный и думающий человек, то, вложив единожды больше средств в СВОЮ систему отопления или водоснабжения, Вы, в дальнейшем получаете определенные экономические девиденты, уют и комфорт на долгое время.

		
	

Назначение и рекомендации по подбору - Бак аккумулятор тепла | аккумулирующая буферная ёмкость

Аккумулирующие емкости – это баки резервуары которые предназначены для накопления , хранения и передачи тепла , полученного из различных источников тепла непостоянного действия , а именно твердотопливных котлов , солнечных коллекторов , электрокотлов , которые используются в ночное время , тепловых насосов и прочего. Накопленное тепло впоследствии используется для горячего водоснабжения и отопления.
Аккумулирующие емкости обеспечивают безопасную работу отопительных систем путем накопления или отдачи тепла, образующегося в результате несоответствия между мощностями генерирования и потребления тепла разными источниками.

Аккумулирующие баки могут работать как с одним , так и с несколькими источниками энергии.
Баки серии АБ используются только для накопления тепла в системе отопления.
Баки серии АБ – ( 1В , 1Н , 2 ) , с теплообменниками из черной стали , могут работать с такими источниками энергии как газовые и электрические котлы , солнечные коллекторы . Могут использоваться для подогрева проточной технической воды.
Баки серии АБН – 1В оснащены верхним теплообменником из нержавеющей стали, назначение которого – нагрев воды для хозяйственных нужд и потребления в пищу. Модель АБН -2 оснащена также нижним теплообменником из черной стали для возможности работы с солнечными коллекторами , газовыми котлами и электрокотлами.

Баки серии АБП изготовлены из черной стали , а внутри покрыты полимерно – керамическим покрытием с содержанием биоцида , который препятствует размножению микроорганизмов . Поэтому такие баки используются в системах водоснабжения , для хранения и нагрева воды , для дальнейшего использования в пищевых и санитарных целях . Например для приготовления воды в пищевой промышленности . Для таких целей так же используются баки серии АБНП , изготовленные полностью из пищевой нержавеющей стали.
Конструкция всех типов аккумулирующих емкостей имеет незначительные различия . Учитывая мощность котла , площадь помещения , и параметры системы отопления , можно подобрать бак с оптимальными характеристиками . Таким образом , помимо повышения удобства в эксплуатации , можно добиться увеличения КПД до 80 % , и уменьшения расхода топлива в 4-5 раз.

При подборе аккумулирующей емкости для работы с твердотопливным котлом , емкость бака должна быть минимально такой величины чтобы поместить тепло, которое образуется в результате сгорания разового полной загрузки котла.

Для упрощения расчетов принимается не менее 50л на кВт мощности котла. Рекомендуется всегда использовать большую емкость теплоаккумулятора.
При подборе бака-аккумулятора серии АБН , для правильного расчета теплообменника , нужно знать количество точек горячего водоснабжения.

Для аккумулирующих емкостей ”Bakilux” серии АБН доступны диаметры трубы нержавеющего теплообменника 20мм , 25мм , 32мм , 40мм . В зависимости от объема бака и площади теплообмена змеевика можно обеспечить качественное горячее водоснабжение от 2 до 18 точек

ТЕПЛОХРАНЕНИЕ, ЧУВСТВИТЕЛЬНОЕ И НИЗКОЕ

При хранении тепла используется теплоемкость твердых или жидких материалов либо за счет их явного (удельного) теплового эффекта (циклы нагрева / охлаждения), либо за счет их скрытого теплового эффекта при фазовом переходе (циклы плавления / замораживания). Для аккумулирования тепла важными тепловыми характеристиками являются:

  1. Теплоемкость. МДж / м 3

  2. Скорость заряда и разряда, C P (T i - T 0 ), кВт / м 3

  3. Коэффициент тепловых потерь, кВт / м 3

  4. Термическое расслоение, ΔT STR

Когда используется эффект явного тепла, требуется высокая объемная удельная теплоемкость (ρc p ) материала. В таблице 1 приведены некоторые данные для типичных материалов. В каменных (уплотненных) пластах часто используются твердые материалы. Поскольку плотность насадки часто составляет от 60% до 85%, объемная емкость (ρc p ) пропорционально уменьшается. При более высоких температурах обычно используют такие насадочные слои в качестве регенераторов. Для низкотемпературных применений, таких как домашнее отопление и солнечная энергия, в основном используется накопление воды.

В накопителях скрытой теплоты важное значение имеет эффект скрытой теплоты. При температуре фазового перехода при замораживании жидкости будет доступно тепло затвердевания.В таблице 2 приведены некоторые эффекты скрытого тепла и температура затвердевания T s для некоторых материалов. Для некоторых органических материалов существует переходный диапазон ΔT tr . Неорганические материалы могут проявлять эффекты переохлаждения, что означает, что тепло отводится при (нежелательной) более низкой температуре. Также сегрегация может происходить в неорганических растворах в воде.

Скорость зарядки и разрядки

Для загрузки / разгрузки резервуара для хранения тепла теплоноситель (например, вода, воздух, масло) забирает тепло посредством прямого контакта или через теплообменник.Часто ограничение теплопередачи происходит на стороне теплоаккумулирующего материала. Электропроводность (λ) твердых материалов ограничивает скорость теплопередачи. В таблице 1 дано типичное время разряда τ, основанное на задаче нестационарной теплопроводности для числа Фурье Fo = τ / d 2 , равного 0,5, для типичного размера d, равного 10 мм (см. Число Фурье). Время τ дает время для 90% или более полного цикла загрузки / разгрузки. Увеличивается пропорционально d 2 . Также для части затвердевания (разгрузки) скрытого накопителя тепла это ограничивающий механизм теплопередачи.Для жидких аккумуляторов тепла и при плавлении эффекты естественной конвекции увеличивают скорость теплопередачи. Для органических материалов со скрытой теплотой с низкой проводимостью используются оребренные трубы и закладные металлические конструкции для улучшения теплопередачи.

Тепловые потери резервуара-хранилища в окружающую среду могут значительно снизить эффективность аккумулирования тепла.

В накопителях явного тепла тепло нагружается / разгружается в осевом направлении. В этом направлении возникнет температурный градиент (ΔT STR ).В оптимальном случае наблюдается довольно резкий температурный фронт. Однако из-за осевого рассеивания тепла, а в жидкостях также из-за конвекционных потоков, этот фронт будет расширяться. При больших конвекционных потоках он может даже полностью исчезнуть и привести к единой смешанной температуре. Из-за разброса средняя температура в хранилище в конце загрузки снизится. Это снижает эффективность хранения.

Рисунок 1. Принципы аккумулирования тепла. Скорость заряда тепла:, скорость разряда тепла:, температура в верхней части накопителя T T и внизу накопителя T B .

Таблица 1. Свойства аккумуляции явного тепла

Таблица 2. Свойства скрытого аккумулирования тепла

ССЫЛКИ

Hoogendoorn, C.J. и Барт, G.C.J. (1992) Выполнение и моделирование лат. накопители тепла, Солнечная энергия , 48, 1, 53-58.

Ouden, C. den (1981) Тепловой накопитель солнечной энергии , Martinus Nijhoff Publishers, Гаага, Нидерланды.

Пайкок, Э. и Какач, С. (1987) Накопитель солнечной тепловой энергии; в области использования солнечной энергии , H.Yüncü, Ed., NATO ASI Series, Martinus Nijhoff Publishers, Dordr., NL.

Список литературы
  1. Hoogendoorn, C.J. и Барт, G.C.J. (1992) Выполнение и моделирование лат. накопители тепла, Солнечная энергия , 48, 1, 53-58.
  2. Ouden, C. den (1981) Тепловой накопитель солнечной энергии , Martinus Nijhoff Publishers, Гаага, Нидерланды.
  3. Пайкок, Э. и Какач, С. (1987) Накопитель солнечной тепловой энергии; в области использования солнечной энергии , H. Yünc, Ed., NATO ASI Series, Martinus Nijhoff Publishers, Dordr., NL.
Количество просмотров: 40844 Статья добавлена: 2 февраля 2011 г. Последнее изменение статьи: 14 февраля 2011 г. © Авторские права 2010-2021 К началу

Накопитель тепла - обзор

Накопитель тепловой энергии для систем CSP

Накопитель тепловой энергии передает тепло носителю хранения во время периода зарядки и высвобождает его на более позднем этапе на этапе разрядки. Его можно успешно применять на солнечных тепловых электростанциях или в промышленных процессах, таких как металлургические преобразования.CSP уникален среди технологий возобновляемых источников энергии, поскольку, несмотря на то, что он является переменным, как солнечные фотоэлектрические и ветровые, его можно легко сочетать с TES, а также с традиционными видами топлива, что делает его очень управляемым. Системы CSP без TES обычно ограничены коэффициентом мощности около 25% из-за суточного солнечного цикла и погоды (Purohit et al. , 2016). Коэффициенты мощности для заводов CSP варьируются от 25% до 75%, в зависимости от конструкции и внедрения TES. Нижний предел диапазона коэффициента мощности относится к системам без аккумулирования тепла, а верхний предел - для систем с аккумулированием тепла до 15 часов (ESTELA, 2012).Использование как скрытого, так и явного тепла также возможно при высокой температуре солнечного тепла. Системы CSP могут хранить первичную энергию в теплонакопительных средах, таких как бетон, расплавленная соль, материалы с фазовым переходом или керамические материалы, в зависимости от технологии приемника, и производить электричество, питая силовой блок накопленным теплом в течение ночи. Это позволяет системам CSP сохранять энергию в хранилище до тех пор, пока она не понадобится электросети, тем самым обеспечивая источник энергии по запросу, который не ограничен мгновенным солнечным или ветровым ресурсом.

В обеих технологиях CSP - параболическом желобе и силовой башне - когда тепловая энергия в расплаве соли или HTF готова к использованию, она направляется в теплообменник. Там его тепло извлекается и используется для кипячения воды, чтобы сделать пар для работы паровой турбины в силовом блоке, как на более ранних электростанциях, которые использовали топливо, такое как природный газ, уголь или атомную электростанцию. Как и старые тепловые электростанции, CSP вырабатывает электроэнергию, вращая гигантское оборудование. После отвода тепла теперь «более холодный» расплав соли хранится во втором резервуаре, готовый к отправке в башню для повторного нагрева солнечным светом, отраженным на приемник (рис.8). Точно так же в PTC HTF после того, как его тепло было извлечено, отправляется обратно в солнечное поле, чтобы получить следующий цикл тепла и вернуть его обратно в силовой блок для повторного использования.

Рис. 8. Принципиальная схема накопителя тепловой энергии с системой CRS.

Источник: адаптировано из http://cleanleap.com/3-thermal-storage/how-thermal-storage-works.

Системы TES на расплавленных солях в настоящее время являются самыми современными в качестве носителей явного теплового накопления тепловой энергии (SHTES). Расплавленные соли (т.е. нитраты калия, кальция, натрия, лития и т. д.) обладают свойством поглощать и накапливать тепловую энергию, выделяемую в воду, для передачи энергии, когда это необходимо для работы. В конце 2011 г. 62% установленных систем CSP в Испании использовали накопители энергии на расплаве солей (Lovegrove et al., 2012). Расплавленная соль течет, как жидкая вода, с тем преимуществом, что она остается жидкостью при температуре до нескольких сотен градусов по Цельсию. Расплав карбонатной соли можно использовать при температурах до 850 ° C, хотя коммерческий расплав нитратной соли ограничен температурами ниже 600 ° C.Текущие заводы CSP, такие как Andasol 1 в Испании, используют расплав нитратной соли с 60% нитрата натрия (NaNO3) и 40% нитрата калия (KNO3). Нитратная смесь имеет отличную теплоемкость и вязкость, но ее температура должна быть выше точки замерзания примерно 220 ° C. Более того, даже при типичной цене соли в 1 доллар США / кг количество, необходимое для большой солнечной электростанции, делает ее дорогостоящим компонентом. Один из методов снижения потребности в расплаве соли - использование более дешевых наполнителей, таких как камни и песок (Zhang et al., 2016). Эти материалы образуют наполнитель, через который протекает расплав соли, и они недороги и широко доступны по сравнению с расплавом соли.

В коммерческой конструкции TES с расплавленной солью, используемой в Andasol 1, используется система из двух резервуаров, в которой масло HTF нагревает соль, перекачиваемую из холодного резервуара, и хранит горячую соль в горячем резервуаре до тех пор, пока она не понадобится. Это известно как непрямая система, потому что HTF сама по себе не накапливается, а скорее обменивается теплом с отдельным теплоносителем. Одним из улучшений по сравнению с этой конструкцией является прямая система с двумя резервуарами, в которой используется расплав соли как в качестве HTF, так и в качестве жидкости для хранения (рис.9А). Преимущество этой концепции по сравнению с системами TES с двумя резервуарами непрямого действия заключается в отсутствии дорогостоящего теплообменника масло-расплавленная соль, большей эффективности и гибкости в диспетчеризации системы TES, а также более высоких рабочих температур, достигаемых с расплавом соли по сравнению с к HTF на масляной основе. Анализ показывает, что желобные установки, работающие таким образом, могут производить электроэнергию с меньшими затратами на 14-40% по сравнению с существующими конструкциями нефти и HTF (Turchi et al., 2010), если они могут избежать коррозии и проблем с риском замерзания, связанных с использованием расплавленной соли. HTF.Гемасолар Термосолнечная установка, разработанная Torresol Energy в Севилье, Испания, использует эту конструкцию.

Рис. 9. Упрощенные схемы двухбаковых систем прямого и термоклинного ТЭС (Cocco, Serra, 2015).

Источник: Cocco, D., and Serra, F. (2015). Сравнение производительности двух резервуарных систем прямого и термоклинного накопления тепловой энергии для концентрирующих солнечных электростанций класса 1 МВт. Энергия 81 , 526–536.

Дальнейшее снижение затрат дает однобаковый термоклинный накопитель (рис.9Б). В системе хранения термоклина используется один резервуар, который лишь ненамного больше одного из резервуаров в системе хранения тепла с двумя резервуарами. Когда горячая и холодная жидкость находится в одном резервуаре, система хранения термоклина опирается на тепловую плавучесть для поддержания теплового расслоения. Недорогой наполнитель, который используется для упаковки единственного резервуара для хранения, действует как первичный теплоноситель. За счет замены расплавленной соли недорогим заполняющим материалом и исключения одного резервуара для хранения и связанных с ним затрат на насос, клапаны и трубопроводы, система термоклина потенциально может быть на 20-40% дешевле, чем система хранения с двумя резервуарами (EPRI, 2010).

Преимущества TES многочисленны, а именно. увеличение коэффициента мощности за счет увеличения количества часов работы, гибкости сети и гибкости конфигурации. Система TES часто состоит из трех компонентов: носителя информации, HTF и системы локализации. Высокая эффективность и стабильность, низкая стоимость и низкое воздействие на окружающую среду являются ключевыми факторами при разработке и применении TES. Кроме того, методы системы TES можно классифицировать как: накопление явного тепла, накопление скрытой теплоты и термохимическое накопление.В настоящее время эксплуатируются системы TES от 7,5 часов (т.е. проект Andasol I, II и III CSP на базе PTC мощностью 50 МВт в Испании) до 15 часов (проект Gemasolar CSP на базе CRS мощностью 19,9 МВт в Испании). Системы TES могут оказать заметное влияние на экономическую жизнеспособность проектов CSP, если будет принят механизм переходных тарифов (т. Е. Более высоких тарифов на мощность ВИЭ во время пикового спроса, которые могут быть обеспечены за счет проектов CSP с использованием систем TES).

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с вашим системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Накопитель тепловой энергии | Министерство энергетики

В прямой поддержке инициативы GEB и большой задачи по хранению энергии (ESGC), Управление строительных технологий (BTO) сосредоточено на исследованиях, разработках и полевых испытаниях аккумуляторов тепла, стремясь ускорить коммерциализацию и использование технологий аккумулирования энергии следующего поколения. и поддержать мировое лидерство Америки в области хранения энергии.В целом более 50% энергопотребления здания приходится на тепловые нагрузки; естественное приспособление аккумуляторов тепловой энергии к застроенной среде. BTO специализируется на разработке технологий хранения тепловой энергии, включая материалы, оборудование и системы, для применения в строительстве. У материалов для аккумулирования тепловой энергии есть возможность повысить энергосбережение и гибкость при снятии и перемещении строительных нагрузок. Материалы будущего могут дополнительно оптимизировать использование накопительной емкости за счет улучшенного временного и пространственного управления тепловыми потоками.

Материалы с фазовым переходом (PCM) - это класс материалов, аккумулирующих тепловую энергию, которые поглощают и выделяют тепловую энергию в процессе плавления и замораживания. Когда PCM тает, он поглощает большое количество энергии. И наоборот, когда PCM замерзает, он выделяет большое количество энергии в виде скрытой теплоты при относительно постоянной температуре. Таким образом, эти материалы могут уменьшить или сдвинуть время потребности в энергии для нагрева или охлаждения. Основным преимуществом накопителя тепла для энергосистемы является смещение и сброс нагрузки за счет отказа от работы системы HVAC в часы пик и использования системы HVAC для подзарядки накопителя в непиковые часы.Дополнительные преимущества эффективности связаны с переключением режима работы системы HVAC на периоды, когда система может работать более эффективно (из-за условий окружающей среды и / или уставки термостата), или за счет зарядки с использованием условий окружающей среды (аналогично естественному охлаждению).

Некоторые из технологий аккумулирования тепла следующего поколения, которые разрабатывает BTO, включают термически анизотропные материалы, аккумуляторы тепла в оболочке, материалы с регулируемой теплопроводностью, аккумуляторы тепловой энергии жидким осушителем и встроенные аккумуляторы тепловой энергии.Более подробную информацию об этих технологиях можно найти в Техническом отчете GEB по окнам и непрозрачным конвертам и Техническом отчете GEB по HVAC, водонагреванию, бытовой технике и охлаждению.

Цели НИОКР в области теплоаккумулирующих материалов нового поколения:

(PDF) Определение теплоемкости ПКМ и ПКМ-объектов в зависимости от температуры

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной статье обсуждаются три метода определения данных энтальпии материалов с фазовым переходом (ПКМ)

относительно их точности и пригодности для ряда материалов.

• Динамическую дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК) следует использовать с осторожностью для определения емкости накопителя

PCM из-за подверженности этого метода большим температурным ошибкам, когда размер образца или скорости нагрева / охлаждения

слишком велики.

• Измерения ДСК с использованием метода изотермических ступеней являются усовершенствованием, но их можно использовать только для

гомогенных образцов

без переохлаждения.

• Метод T-history расширяет диапазон доступных материалов до неоднородного PCM, в том числе с переохлаждением

.Результаты измерений T-истории превосходят динамический DSC и могут конкурировать с

изотермическими шагами

в режиме DSC.

Кроме того, представлена ​​методика экспериментальной характеристики инкапсулированных ПКМ-объектов, предназначенных для использования в проточных системах

в воздухе. Результаты сравниваются с предсказаниями T-истории, и было обнаружено, что они очень хорошо согласуются.

БЛАГОДАРНОСТИ

Мы хотим выразить нашу глубокую признательность Rubitherm GmbH и SGL CARBON GmbH за предоставление

образцов для этого исследования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Arkar, C. & Medved, S. (2005) Влияние точности данных тепловых свойств материала с фазовым переходом на результат

численной модели накопителя скрытой теплоты в уплотненном слое со сферами. Thermochimica Acta 438, 192–201.

Марин, Дж. М., Залба, Б., Кабеза, Л. Ф. и Мехлинг, Х. (2003) Определение кривых энтальпии и температуры фазы

Изменение материалов с помощью метода T-истории - Улучшение свойств, зависящих от температуры.Измерение

Наука и технологии 14, 184–189.

Мехлинг, Х., Манара, Дж. И Кёрнер, В. (2002). Возможность повышения теплового комфорта в зданиях с использованием скрытых теплоаккумулирующих материалов

в климатических условиях Германии. in: A. Sayigh (Ed.), World Renewable Energy

Congress VII, Cologne, Germany, 2002.

Richardson, M.J. (1997) Количественные аспекты дифференциальной сканирующей калориметрии. Thermochimica Acta 300, 15–28

Rudtsch, S.(2002) Неопределенность измерения теплоемкости с помощью дифференциальных сканирующих калориметров.

Thermochimica Acta 382, ​​17–25

Залба, Б., Марин, Дж. М., Кабеза, Л., Мехлинг, Х. (2004). Естественное охлаждение зданий материалами с фазовым переходом.

Международный журнал холода 27, 839-849.

Чжан Ю., Цзян Ю. и Цзян Ю. (1999). Простой метод, метод T-истории, определения теплоты плавления,

удельной теплоемкости и теплопроводности материалов с фазовым переходом.Измерительная наука и технологии 10, 201–

205.

Скрытое накопление тепла - Солнечные батареи

Герхард Фанингер

13.2.1 Физический принцип скрытого хранения

Скрытая аккумуляция тепла использует принцип изменения фазы материала для поглощения или выделения тепла. Когда материал нагревается и меняет свое состояние (между твердым, жидким или газообразным), он будет накапливать гораздо больше тепла, чем при повышении температуры всего на 1 градус Кельвина. Когда материал остывает и возвращается в исходное состояние, это тепло выделяется.Эта теплота плавления обычно в 80-100 раз больше, чем теплота, необходимая для нагрева материала на 1 °. Емкость накопления равна энтальпии фазового перехода при температуре фазового перехода + физическая теплота, накопленная во всем температурном диапазоне процесса. Этот процесс проиллюстрирован на примере воды на рисунке 13.2.1.

Источник: Герхард Фанингер, Клагенфуртский университет

Рисунок 13.2.1 Тепло, поглощаемое и выделяемое при фазовом превращении

Источник: Герхард Фанингер, Клагенфуртский университет

Рисунок 13.2.1 Тепло, поглощаемое и выделяемое при фазовом переходе

13.2.2 Материалы для хранения

В качестве носителя для хранения тепла материалы с фазовым переходом (PCM), такие как парафин и эвтектические соли, обеспечивают увеличение теплоемкости на порядок, и большим преимуществом является то, что их заряд и разряд происходит почти при постоянной температуре.

Классическим примером материалов с фазовым переходом являются гидраты солей. Один из распространенных типов - глауберова соль (Na2SO4 · 10h3O), открытая в 17 веке Иоганном Глаубером.Декагидрат сульфата натрия имеет идеальную температуру плавления 32 ° C для систем отопления зданий.

13.2.3 Материалы с фазовым переходом в строительных конструкциях

Материалы с фазовым переходом могут быть включены в строительные материалы и, таким образом, способствуют снижению энергопотребления и энергопотребления за счет сохранения солнечной энергии в течение дня зимой или хранения холодного воздуха ночью в теплое летнее время.

Поскольку PCM имеет резкое изменение скорости аккумулирования или выделения тепла при температуре фазового перехода, его можно использовать для регулирования температуры.Например, добавление ПКМ в строительный материал может увеличить теплоемкость стеновой панели. Чтобы проиллюстрировать эту огромную способность, рассмотрим для сравнения бетонную стену. Когда он нагревается или охлаждается от 10K до 15K, он может поглощать или выделять примерно 10 кВтч / м3. Это примерно одна пятая теплоемкости парафина, классического PCM. Смешивание двух разных PCM в подходящей пропорции теоретически дает возможность точно согласовать температуру фазового перехода с температурой применения.

Концепция PCM особенно интересна для строительства легких зданий. На рисунке 13.2.2 показаны некоторые примеры. Приложения с фазовым переходом в зданиях обычно включают переход жидкость / твердое тело. Материал с фазовым переходом затвердевает, когда доступны источники охлаждения, и плавится, когда необходимо охлаждение. PCM обладают двумя важными преимуществами в качестве носителей информации: они могут предложить на порядок увеличение теплоемкости, а для чистых веществ их разряд почти изотермический.

Материал с фазовым переходом, применяемый в гипсокартоне, штукатурке или другом материале для покрытия стен, позволит аккумулятору тепла стать частью конструкции здания. PCM имеют важное преимущество в качестве носителя информации: они могут на порядок увеличить емкость хранения тепла. Например, 30 процентов недавно использованного BASF Micronal PCM, смешанного со штукатуркой, позволяют штукатурному слою толщиной 0,5 дюйма действовать как кирпичную стену толщиной 6 дюймов с точки зрения теплоемкости около 26 ° C. Это позволяет хранить большое количество энергии без значительного изменения температуры в помещении.Поскольку аккумулирование тепла происходит внутри здания, где возникают нагрузки, а не снаружи, дополнительная транспортная энергия не требуется.

Увеличенная емкость для хранения холодного воздуха в ночное время летом, полученная при использовании стеновых панелей PCM, позволяет поддерживать температуру в помещении, близкую к верхним пределам комфорта, без использования механического охлаждения.

Охлаждение жилых зданий в более мягком климате в значительной степени способствует потреблению электроэнергии и пиковому потреблению электроэнергии, в основном из-за очень низких коэффициентов нагрузки.Тепловая масса может использоваться для снижения пикового потребления мощности, уменьшения размеров систем охлаждения и / или для перехода на источники охлаждения с низким энергопотреблением.

Использование стеновых панелей PCM в сочетании с механической ночной вентиляцией в офисных зданиях дает возможность уменьшить размеры системы в климатических условиях, когда температура наружного воздуха опускается ниже 18 ° C в ночное время. В климатических условиях, где температура наружного воздуха остается выше 18 ° C в ночное время, использование стеновых панелей PCM должно сочетаться с механизмами разгрузки, кроме механической ночной вентиляции наружным воздухом.

На сегодняшний день существует несколько образцов стеновых плит, обработанных ПКМ. Существует несколько подходов к обработке стеновых панелей материалом ПКМ. Благодаря новейшей технологии микрокапсулирования PCM в 2004 году были выпущены новые продукты. Капсулы Micronal от BASF можно смешивать со штукатуркой для улучшения тепловых свойств стеновой плиты.

13.2.4 Материалы с фазовым переходом в резервуарах

ПКМ также могут быть включены в контейнеры различной формы. Один из распространенных контейнеров - это пластиковые капсулы или узелки (SLT), которые помещают в резервуар, где жидкий теплоноситель (обычно) вода тает или затвердевает PCM.На рисунке 13.2.3 показаны некоторые примеры. В продаже имеется несколько различных ПКМ с температурами плавления от -21 ° C до 120 ° C. Материалы с фазовым переходом и химические реакции также используются для нагрева и охлаждения в небольших устройствах, таких как грелки для рук (тригидрат ацетата натрия).

Источник: Герхард Фанингер, Клагенфуртский университет

Рисунок 13.2.2 Материал с фазовым переходом в строительных конструкциях

Источник: Герхард Фанингер, Клагенфуртский университет

Рисунок 13.2.2 Материал с фазовым переходом в строительных конструкциях

Выход

Выход

Колодка

Вход

Капсула

Складская дорожка

Вход

Капсула

Источник: Герхард Фанингер, Клагенфуртский университет

Рисунок 13.2.3 Материалы с фазовым переходом в резервуарах

Недавняя исследовательская работа пыталась включить PCM в солнечный резервуар для увеличения стратификации и / или способности аккумулировать тепло.Хорошим кандидатом является ацетат натрия с некоторыми добавками для увеличения теплопроводности и уменьшения переохлаждения. Коммерческие продукты могут выйти на рынок в течение трех лет.

Микроинкапсуляция PCM в жидкости (называемой суспензией) может увеличить способность жидкости переносить и накапливать тепло. Некоторые исследовательские работы также направляются в этом направлении для улучшения солнечного контура солнечной комбинированной системы.

Малые запоминающие устройства PCM были проданы в основном для специальных приложений.Хранение PCM по-прежнему требует практических исследований и разработок. Основная цель нового международного исследовательского проекта в рамках Программы солнечного отопления и охлаждения Международного энергетического агентства (IEA-SHC Task 32) - изучить новые или передовые решения для хранения тепла в системах, обеспечения отопления или охлаждения для зданий с низким энергопотреблением. .

Список литературы

Faninger, G. (2004) Thermal Energy Storage, доступно на www.energytech.at

Stetiu, C.and Feustel, H. E. (1997) Стеновые панели с фазовым переходом и механическая ночная вентиляция в коммерческих зданиях, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, Беркли, Калифорния

Сайтов

Международное энергетическое агентство (МЭА): www.iea.org; www.iea-shc.org

Читать дальше: Фотоэлектрические системы

Была ли эта статья полезной?

Вода: идеальная термальная масса

Что, если бы я сказал вам, что знаю о строительном продукте, который:

    • Имеет в три раза большую теплоаккумулирующую способность, чем бетон.
    • Весит вдвое меньше кирпича.
    • Совершенно нетоксичен.
    • Полностью прозрачный.
    • Огнестойкий по своей природе.
    • широко доступен в США практически по нулевой цене (по крайней мере, на данный момент).

Верно. Я говорю о воде. Нектар жизни.

На протяжении всей истории пассивного солнечного отопления существует множество свидетельств новаторских мыслителей, использующих воду в качестве тепловой массы.Стив Баер использовал 55-галлонные бочки с водой в своей резиденции Zomehouse в Корралесе, штат Нью-Мексико, в начале 1970-х годов. По всему юго-западу США с конца 1960-х по 1980-е годы покойный Гарольд Хэй увенчал металлические настилы крыш прозрачными полиэтиленовыми мешками для воды. Пионеры солнечной энергетики Джон Рейнольдс и Кен Хаггард незаметно использовали скрытые пассивные резервуары для воды с солнечным подогревом в различных коммерческих структурах с 1990-х годов.

Во всех этих проектах дальновидные дизайнеры и инженеры использовали воду, руководствуясь одним и тем же принципом: она имеет превосходные свойства как тепловая масса.

Рассмотрим физику.

«Дом Атаскадеро» был построен в 1973 году и имеет один из прудов на крыше Гарольда Хэя.

Расположение: Атаскадеро, Калифорния

Изображение собственности Университета Невады, Лас-Вегас

Электропроводность

Thermal Проводимость измеряет тепло (в британских тепловых единицах или БТЕ), передаваемое через дюйм толщины вещества за один час, когда разница температур между каждой стороной вещества составляет один градус по Фаренгейту.Это измерение производится на квадратный фут вещества.

Когда проводимость воды сравнивается с другими распространенными термически массивными материалами, мы видим, что вещество передает больше БТЕ, чем бетон (рис. 1).

Рис.1: Сравнение проводимости

Примечание. Значение «проводимости» для воды учитывает эффекты теплопередачи внутренней конвекции.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость определяется как количество тепла (БТЕ), необходимое для повышения температуры одного устройства (т.е.е., один фунт) массы, равной одному градусу температуры (° F).

Вода требует в четыре раза больше тепла для повышения температуры, чем бетон или кирпич (рис. 2). Это означает, что вода способна «поглощать» больше тепла, чем другие типичные типы термической массы.

Рис. 2: Сравнение удельной теплоемкости

Плотность

Плотность - это просто масса единицы объема вещества, другими словами, вес в фунтах на кубический фут.

Вода имеет примерно половину плотности кирпича или примерно 40% плотности бетона (рис. 3). Интересно, что вода и саман примерно одинаковы по весу.

Рис.3: Сравнение плотности

Тепловая мощность

Теплоемкость - произведение плотности и удельной теплоемкости. Теплоемкость является лучшим показателем способности вещества аккумулировать тепло, чем удельная теплоемкость, поскольку последняя не принимает во внимание объем.Теплоемкость указывает количество тепла, которое может храниться в веществе на единицу объема (т. Е. На кубический фут).

Как указано ниже, по теплоемкости вода превосходит бетон, кирпич, саман и гипс (рис. 4).

Рис.4: Сравнение теплоемкости

Емкость накопителя тепла

Наконец, даже теплоемкость не может определить, насколько хорошо вещество будет отводить тепло от своей поверхности и распределять тепло по себе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *