Простейший теплоаккумулятор: Как работает теплоаккумулятор? Устройство, принцип работы

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.

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:

  1. Устройство и функционирование
  2. Нюансы использования
  3. Особенности установки
  4. Чем руководствоваться при выборе?
  5. 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:

  1. Увеличение срока эксплуатации котла при его оптимальном использовании (положительно сказывается отсутствие предельных нагрузок или холостого режима).
  2. 30 % экономии расхода твердого топлива.
  3. Возможность применения нескольких источников тепла в одной схеме, например, котла и солнечного коллектора.
  4. 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.
  5. Достижение максимально возможного КПД твердотопливного котла, в том числе без ограничения тяги.
  6. Выравнивание общего температурного баланса, аккумулирование и последующий расход излишек тепла.
  7. Отдача теплоты даже после сгорания топлива.
  8. 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).

Рекомендации по выбору и покупке

Объем резервуара должен быть достаточным для нагрева воды как минимум до 40 °С при сгорании одной закладки топлива. Если ее температура ниже, то тепловой мощности котла мало, а в случае безынерционного прогрева — теплоаккумулятор используется нецелесообразно и быстро остывает. Рекомендуемый объем: от 25 до 50 л на 1 кВт твердотопливного нагревательного устройства. Желательно купить буфер с небольшим запасом (но не превышающим указанное значение). Размеры и вариант исполнения теплоаккумулятора являются важным фактором: резервуары свыше 500 л могут не проходить в дверной проем, схема подключения должна быть тщательно продумана заранее. При отсутствии подходящего места размещения альтернативой служат разборные модели или последовательная установка нескольких устройств меньшей емкости рядом с твердотопливным нагревателем.

Следующий учитываемый фактор — рабочее давление в системе отопления. От данного показателя зависят толщина стен и форма резервуара. Стандартного теплоаккумулятора достаточно при параметрах до 3 бар, при 4–8 выбираются емкости с надежными тороидальными сферическими крышками (их стоимость выше). Лучшим материалом для изготовления считается нержавеющая сталь, хотя в продаже есть баки из обычной углеродистой (в том числе дорогие от продвинутых европейских производителей). Высокая цена не означает качество сырья, перед покупкой стоит проверить, из чего сделан твердотопливный теплоаккумулятор. Обязательно отслеживается наличие антикоррозийной защиты, в данном случае выигрывают нержавеющие модели.

Если теплоаккумулятор устанавливается с целью ГВС, то стоит купить вариант с дополнительным теплообменником или встроенным электрическим ТЭНом (для эксплуатации в летний период). Многие модели подключаются к солнечному коллектору или к источнику геотермальной энергии, то есть используются в совмещенных системах отопления.

Также теплоаккумуляторы подходят в качестве гидравлического разделителя для создания оптимального баланса работы котла и отопительных контуров. Важно изучить схему расположения патрубков, они должны соответствовать будущей трубной разводке, в случае необходимости их подгоняют под заказ.

Стоимость

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

 

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

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.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.

Рекомендации по выбору

На подбор теплоаккумулятора для твердотопливного котла влияет наличие свободного пространства в помещении. При покупке большой аккумулирующей емкости нужно будет предусмотреть устройство фундамента, поскольку на обычные полы оборудование со значительной массой ставить нельзя. Если по расчету требуется бак объемом 1 м 3. а пространства для его установки недостаточно, то можно приобрести 2 изделия по 0.5 м 3. расположив их в разных местах.

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла

Еще один момент – наличие в доме системы ГВС. В том случае, когда котел не имеет собственного контура подогрева воды, есть возможность приобрести тепловой аккумулятор с таким контуром. Немаловажное значение имеет и величина рабочего давления в системе отопления, которая в жилых домах традиционно не должна превышать 3 Бар. В отдельных случаях давление достигает 4 Бар, если в качестве источника тепла используется мощный самодельный агрегат. Тогда теплоаккумулятор для системы отопления придется выбирать специального исполнения, — с торосферической крышкой.

Некоторые заводские аккумуляторы горячей воды укомплектованы электрическим ТЭНом, устанавливаемым в верхней части бака. Такое техническое решение не позволит теплоносителю окончательно остыть после остановки котла, верхняя зона емкости будет подогреваться. Будет действовать подача ГВС на хозяйственные нужды.

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.

Рекомендуем:

Как сделать отопление в частном доме — подробное руководство Как подобрать расширительный бак для системы отопления Как выбрать и подключить мембранный расширительный бак

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:

  1. 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.
  2. В систему подключается теплоаккумулятор.
  3. На верхней трубе устанавливается трехходовой смесительный кран.
  4. Подключается насос. Для его подсоединения в систему нужно дополнительно установить на верхней части накопителя обычный релейный термостат, который имеет погружную гильзу.
  5. 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

особенности сборки теплоаккумулятора для котла своими руками

Очень часто отопление строений загородного сектора осуществляют котлы, работающие на твёрдом топливе, так как другие энергоресурсы попросту недоступны или невыгодны с экономической стороны. Поэтому перед каждым отопительным сезоном домовладелец занят заготовкой топлива, объёмы которого бывают достаточно внушительными, всё зависит от площади отапливаемого строения, качества его утепления и климатических условий региона проживания.

Практически все твердотопливные котлы в полной мере обеспечивают создание комфортной температуры в помещении, если протапливаются дважды на протяжении 24 часов.

Если же произойдёт сдвиг времени розжига топлива в котле, то в доме сразу становится прохладно и некомфортно. Исключением можно считать отопительные устройства с длительным горением топлива, которые обеспечивают поддержание необходимой температуры в помещении на протяжении нескольких дней. Также такой результат можно получить, даже используя стандартный котёл на твёрдом топливе, если в отопление включить специальное устройство, которое способно аккумулировать излишки тепла, вырабатываемые агрегатом при горении одной закладки камеры сгорания. Под таким узлом подразумевается буферная ёмкость или как её называют накопительный теплоаккумулятор.

Что дает установка теплоаккумулятора?

Однажды установив теплоаккумулятор в основное отопление загородного дома, будут достигнуты следующие цели:
  • протопка твердотопливного котла в удобное для домовладельца время;
  • увеличение временного промежутка между закладкой очередной порции топлива;
  • оптимизируется расход твёрдого топлива для обогрева помещения.

Совместив основное отопление с буферной аккумулирующей ёмкостью, появляется возможность в значительной степени снизить расходы энергоресурсов не в ущерб комфорту проживания жильцов. При этом экономия может быть значительно увеличена при установке дополнительных датчиков и терморегуляторов. Благодаря этому, когда температура в доме достигла заданных параметров, прекращается поступление теплоносителя в радиаторы.

Вырабатываемая тепловая энергия котлом, который продолжает работать, начинает накапливаться в теплоаккумуляторе. После того как теплоноситель остынет тепло из буферной ёмкости начинает передаваться обратно в отопительную систему мимо остывшего котла. При этом чем больше ёмкость теплоаккумулятора тем дольше отопление будет работать за счёт накопленного тепла.

Конструктивные особенности теплоаккумулятора

Конструкция буферной ёмкости изготавливается из листовой стали, напоминая собой форму цилиндра. При этом объём бака варьируется от сотни литров до нескольких десятков кубометров. Естественно, чем больше ёмкость, тем сложнее найти место для её размещения. Из-за внушительных габаритов накопительного бака возникают проблемы с его установкой в котельной или другом подсобном помещении.

Производителями выпускаются готовые теплоаккумуляторы, которые на прилавки магазинов поступают совместно с теплоизоляцией. По толщине качественный утеплитель должен быть не меньше 100 мм. Утеплённую ёмкость закрывают кожухом, сшитым из качественного коже заменителя. Благодаря качественной теплоизоляции теплоноситель в накопительном баке остывает намного медленней. По своей конструкции теплоаккумуляторы бывают следующих типов:

  • без вмонтированного теплообменника;
  • с несколькими или одним змеевиком;
  • с вмонтированными бойлерами, меньшими по диаметру основной ёмкости, которые используются для обеспечения горячего водоснабжения в доме в автономном режиме.

Стальной корпус бака обустроен несколькими резьбовыми патрубками, используемыми для подсоединения аккумулирующего устройства к котлу и основной разводке отопления по комнатам.

Как быстро расходуется тепловая энергия?

На сегодняшний день точных данных по расходу тепла в теплоаккумулирующем устройстве не существует. В первую очередь, это обусловлено тем, что энергия, накопленная в буферном баке, расходуется в зависимости от следующих факторов:

  • от размеров ёмкости;
  • от степени потерь тепла в доме;
  • от температурных показателей на улице;
  • от заданного режима нагрева помещения.

Отопление загородных домов в режиме пассивной работы твердотопливного котла может длиться от пары часов до нескольких дней. При работе теплоаккумулятора основной отопительный агрегат простаивает вхолостую, а, значит, экономится топливо.

Собираем тепловой аккумулятор своими руками

Чтобы все сборочные работы по изготовлению буферной ёмкости своими руками прошли удачно, нужно подготовить следующие вещи:

  • электрическая сварка;
  • набор ключей, в том числе и газовый;
  • паронитовые или силиконовые прокладки;
  • соединительные муфты;
  • листовой металл;
  • взрывные клапаны.

Для того чтобы собрать теплоаккумулятор своими руками нужно придерживаться определённого порядка действий.

  1. С помощью электросварки изготавливается герметический бак.
  2. Врезаются патрубки в количестве 4 штук. Пара для подачи и пара для возврата теплоносителя.
  3. Патрубки должны размещаться на противоположных сторонах бака при этом подающие концы располагаются в верхней части, а трубы обратки внизу теплоаккумулятора.
  4. В верхней части устройства ввариваются муфты, в которых вмонтированы термодатчики и защитный клапан.
  5. На завершающем этапе сборки выполняется теплоизоляция.
  6. Выполняется подключение подающих труб к верхним патрубкам, а обратного трубопровода к нижним аналогам.
  7. Аккумулирующее устройство подсоединяется к котлу.

Важно все расчёты по параметрам мощности аккумулирующего устройства и толщины бака выполнить до этапа сборки.

Варианты подключения теплоаккумулятора

Схема подключения буферной ёмкости своими руками напрямую зависит от циркуляции теплоносителя в отоплении. При естественном движении воды оборудование монтируется в максимальной близости непосредственно возле твердотопливного котла. В ситуации, когда используется циркуляционный насос место размещения теплового аккумулятора большой роли не играет.

Аккумулирующий прибор должен размещаться в помещении с температурными показателями не ниже 10° С. Плюс ко всему необходимо обеспечить доступ к соединительным патрубкам в случае возникновения поломки или проведения профилактических работ. Буферная ёмкость размещается непосредственно в котельной на одном уровне с твердотопливным котлом, но ни в коем случае не выше.

Работа теплоаккумулятора в системе отопления

Благодаря циркуляционному насосу, который обычно устанавливают на участке, соединяющем котёл с тепловым аккумулятором, обеспечивается подача теплоносителя в верхнюю часть буферной ёмкости. При этом из нижних патрубков холодная вода возвращается обратно в центральное обогревательное устройство.

Установка второго циркуляционного насоса выполняется между теплоаккумулятором и батареями, что обеспечивает подачу горячей воды по разводке отопительной системы до момента достижения заданных температурных параметров в обогреваемом помещении.

При остывании теплоносителя ниже минимального параметра происходит срабатывание термодатчиков, и насосы возобновляют подачу горячей воды в отопительную систему. При этом тепловая энергия будет аккумулироваться, когда насос на выходе буферной ёмкости бездействует.

Если не использовать тепловой аккумулятор, то теплоноситель перегревает комнаты в доме и домовладельцу приходится открывать форточки для снижения температуры в помещении. Проще говоря, работа котла происходит для нагрева улицы, что в настоящее время считается преступным расточительством.

После того как закладка топлива в котле полностью прогорит оборудование переходит в режим ожидания, а обогрев дома происходит посредством теплоаккумулятора, который отдаёт аккумулированное тепло в систему отопления. Остывший теплоноситель снова возвращается в буферную ёмкость, постепенно снижая температуру теплоносителя, находящегося, в баке-термосе.

Практические рекомендации специалистов

Исходя из опыта специалистов, которые неоднократно изготавливали тепловой аккумулятор для котла своими руками, были выделены некоторые рекомендации, упрощающие и удешевляющие сборку оборудования:

  • Заводской змеевик можно заменить гофрированным шлангом из металла.
  • Чтобы избавиться от работ со сварочным агрегатом, можно использовать ёмкости из огнеупорного пластика. Чтобы пластмассовые баки не утратили свою форму, их помещают в решетчатый каркас.
  • Компактные теплоаккумулирующие устройства можно устанавливать в системе тёплых полов.
  • Для больших помещений лучше использовать заводские устройства расчёт мощности, которых производился опытными специалистами.

В процессе выбора готового теплового аккумулятора для любых типов котлов желательно обратить внимание на наличие нужного количества патрубков. От этого напрямую зависит возможность подключения устройства в систему горячего водоснабжения или тёплых полов, а также использование альтернативных нагревательных устройств, таких как солнечные коллекторы.

Собрать теплоаккумулятор самостоятельно сможет практически каждый. Для этого не нужно покупать дорогостоящие запчасти. Простейшая модель состоит из материалов, которые могут пылиться в гараже или на даче. Но если есть сомнения в собственных силах, то всегда можно приобрести готовое изделие, тем более что цена теплоаккумулятора доступна людям с любым бюджетом.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Изготовить теплоаккумулятор своими руками – не такая уж и трудная задача | AllRemont59.ru

Удобство использования, экономия финансов при применении теплоаккумулятора обусловили высокую популярность данной конструкции среди тех, кто задумывается о наиболее рациональных методах отопления частного дома. Особенностью работы, которая характеризует теплоаккумулятор, является постепенное накопление тепла при работе основного котла отопления, после выключения которого температура в помещении поддерживается за счет жидкости, нагретой внутри корпуса конструкции.

Сегодня предприятиями торговли предлагается целый ряд разновидностей теплоаккумуляторов. Все они соответствуют требованиям безопасности и позволяют существенно экономить средства на отоплении частного дома. Однако самостоятельное изготовление подобного устройства под силу даже начинающему мастеру: достаточно точного следования предложенной ниже инструкции и внимания к каждому шагу, чтобы своими руками создать надежный аккумулятор тепла.

Общее представление об устройстве теплового аккумулятора

Теплоаккумулятор для котлов отопления имеет следующие основные конструктивные части:

  • металлическая емкость (бочка) большого размера;
  • слой утеплителя, выложенный по внешней поверхности емкости и предназначенный для сохранения температуры жидкости содержащейся внутри бочки;
  • патрубки либо змеевик, расположенные внутри емкости и предназначенные для нагревания жидкости (обычно жидкость подогревается в ночное время, когда тариф на пользование электроэнергией минимальный).

Также в емкости имеется термометр для контроля температуры.

Теплоаккумулятор: основные шаги самостоятельного изготовления

Поскольку важным критерием эффективности теплового аккумулятора является его объем, то выбор металлической емкости следует считать наиболее важным этапом, обеспечивающим максимальную утилитарность данного элемента системы отопления. Знатоки рекомендуют подбирать баки объемом от 150 л и более.

Также потребуются следующие материалы:

  • бетонная плита;
  • скотч широкий;
  • теплоизолирующий материал: тепловой аккумулятор имеет устройство, схожее со строением бытового термоса, и сохранение температуры жидкости в нем обеспечивается за счет хорошей теплоизоляции;
  • трубы из меди либо ТЭНы.

Размещение корпуса изготавливаемого теплоаккумулятора - вопрос наличия свободного пространства в доме либо на прилагающем участке. Значительный его объем подразумевает отдельное помещение типа топочной, что не всегда соответствует плану жилого дома; потому более целесообразно устанавливать аккумулятор тепла вне жилого помещения.

Технология сборки теплоаккумулятора

Составление чертежа для самостоятельной сборки теплового аккумулятора позволяет изначально  представить и понять во всех подробностях будущую конструкцию агрегата. Весь процесс изготовления состоит из нескольких основных шагов, выполняя которые, можно быстро получить требуемое устройство с заданными параметрами.

Первый шаг - подготовка бочки, состоящая в тщательной ее промывке и удалении мусора, зачистке участков с признаками начинающейся коррозии, покрытии слоем антикоррозийной краски.

Второй шаг - выбор и подготовка теплоизоляции. Этот материал призван обеспечивать максимально длительный срок сохранения температуры жидкости, потому его теплоизоляционные свойства должны быть идеальными.

В качестве теплоизоляции наиболее часто используется минеральная вата: она демократична в ценовом отношении и отличается продолжительным сроком службы. Ею тщательно оборачивается вся бочка с внешней стороны, затем этот слой закрепляется с помощью широкого скотча. Для лучшего поддержания температуры укрепленную минеральную вату оборачивают листовым металлом либо фольгированной пленкой.

Третий шаг - определение вида нагревательного элемента. Им могут стать ТЭНы, однако этот вариант небезопасен при использовании и имеет высокие требования к установке. Потому в качестве альтернативы может использоваться змеевик.

Для самостоятельного изготовления змеевика следует взять медную трубку диаметром не менее 3 см. Длина ее может различаться в зависимости от размера корпуса теплоаккумулятора: обычно она составляет от 7 до 15 метров. Труба сворачивается в форме спирали и надежно крепится внутри бочки.

Заключительные работы состоят в установке отводного патрубка в верхней части полученной конструкции и вводного патрубка в ее нижней части. Оба патрубка в обязательном порядке снабжаются кранами. Через нижний патрубок вода поступает в агрегат, а патрубок в верхней части теплоаккумулятора обеспечивает отбор  тепла, сохраненного устройством.

Важно! Следует помнить, что по правилам пожарной безопасности тепловой аккумулятор необходимо устанавливать на бетонной плите, по возможности он должен быть огорожен стенами.

Подключаем и наслаждаемся!

Теперь - подключение. Самостоятельно изготовленный тепловой аккумулятор прост в использовании, безопасен и экономичен. Однако следует соблюдать ряд простых правил его подключения для гарантированно долгой работы устройства без серьезных поломок.

  • Через весь бак должен быть установлен обратный трубопровод, на его двух концах требуется предусмотреть соответственно вход и выход.
  • Соединение емкости и обратки котла должно производиться в первую очередь.
  • Между емкостью и обраткой устанавливается циркулярный насос (он должен располагаться как отсекающий кран, со второй стороны).
  • Подающий трубопровод выводится по той же технологии (см. п. 3).

Изготовление простейшего теплового аккумулятора своими руками производится достаточно легко и быстро и позволяет экономить средства при отоплении частного дома за счет накопления тепловой энергии, вырабатываемой основным котлом отопления.

Надеемся, что представленный нами материал поможет вам сделать ваш дом более комфортным, а его отопление более экономичным. Будем рады прочитать и ваши комментарии на эту тему.

В представленном ниже видео можно почерпнуть еще больше информации о теплоаккумуляторах.

Спасибо за прочтение статьи!
Нам важен Ваш лайк ( + или - ) и комментарий (положительный или нет) очень ценен для нас! Благодаря Вам мы понимаем, что движемся в правильном направлении.

Теплоаккумулятор, теплобак, буфернаю емкость по дешевым ценам

      Теплоаккумулятор является буферной емкостью, предназначеной для аккумулирования тепла в системе отопления.

Используется с котлами разного типа (газовый котел, электрический котел, пиролизный котел, дровяной котел, пелетный котел и комбинированый котел и др.). Объем теплобака зависит от площади отапливаемого помещения. 1 000 литров = 120 м³ газа/мес.

Закапывается в землю и

никому не мешает

Доступность и простота в обслуживании

Вес теплобака

всего 70 кг.

Не боится агрессивной среды

H₂SO₄

NaOH

NaCl

Теплоаккумулятор на

1000 - 5000 л.

Теплоаккумулятор размещается в грунте возле помещения

Теплоаккумуляторы (теплобак, буферная емкость) Termo-panzer

 

      Простейшая система отопления дома это электрический котел, другими словами ТЭН и теплоаккумулятор. Теплоаккумулятор, также называемый теплобак или буферная емкость используется для накопления энергии с подальшей его отдачей. Все мы часто сталкиваемся с проблемой, когда включен котел (дровяной котел, газовый котел, электрический котел или ТЭН) и в доме стоит жара, а когда не успели подкинуть охапку дров, быстро остывает и становится холодно. Так вот, для таких перепадов, также используются тепоаккумуляторы (теплобак, буферная емкость). Водонагреватель нагревает воду, а буферная емкость  постепенно отдает тепло, таким образом равномерно распределяя его по помещению. Когда любой из видов котла (дровяной котел, газовый котел, электрический котел или ТЭН) не топится, теплоаккумулятор(теплобак, буферная емкость)  отдает тепло.

      Что же выбрать? Дровяной котел с теплоаккумулятором или дровяной котел без теплоаккумулятора? Конечто же с теплобаком! Это сэкономит ваши деньги и добавит комфорта в использование системы отопления. Также буферную емкость можно использовать, как бойлер, так, как он работает по принципу термоса. В буферной емкости вода остается нагретой от водонагревателя

Простейшая система отопления дома это электрический котел, другими словами ТЭН плюс теплоаккумулятор (теплобак, буферная емкость). В период подорожания тарифов на электричесвто, это очень актуальная отопительная система для отопления дома. Отопление дома используется за счет водонагревателя, в нашем случае ТЭН, тепло остается в буферной емкости (теплоаккумуляторе) и дальше распределяется по назначению. Очень удобно использовать водонагреватель (ТЭН) в ночное время с 23:00 до 7:00, когда цена на электричество меньше за счет ночного тарифа. Теплобак продлит работу вашего водонагревателя (ТЭН) и способствует его рациональному использованию.

      Не стоит отбрасывать работу теплоаккумулятора с другими видами котлов, но скажу сразу, эффективность использования котла (дровяной котел, газовый котел, электрический котел или ТЭН) без теплоаккумулятора очень невыгодног. Ваш водонагреватель прослужит вам дольше. За счет буферной емкости (теплобак) вы экономите на топливе, у вас всегда в доме стабильная температура, теплоаккумулятор используется, как бойлер. Представьте себе 3х кубовый термос, очень удобный в использовании. Во всем мире уже давно в любой системе отопления с любым котлом используют теплоаккумуляторы( буферные емкости) для отопления дома. Не важно, какой водонагреватель, важно, чтобы рядом с ним был надежный теплоаккумулятор(теплобак, буферная емкость). Наши теплоаккумуляторы ( теплобаки, буферная емкость) идут закопного типа. То есть, он не будет занимать большую площадь отапливаемого помещения, его просто нужно закопать в землю.

      Теплоаккумуляторы (теплобаки, буферная емкость) в системе отопления дома выполняют сразу несколько функций:

  • Теплоаккумулятор (теплобак, буферная емкость) способствует аккумулированию тепла с подальшим его расходом по запросам отопительной системы

  • Теплоаккумулятор (теплобак, буферная емкость) не дает отопительной системе перегреться

  • Теплоаккумулятор (теплобак, буферная емкость) дает возможность скомбинировать несколько источников тепла в системе отопления дома

  • Теплоаккумулятор (теплобак, буферная емкость) обеспечивает работу котла(дровяной котел, газовый котел, электрический котел или ТЭН) с максимальным значением КПД

  • Теплоаккумулятор (теплобак, буферная емкость) стабилизирует температуру в помещении

  • Теплоаккумулятор (теплобак, буферная емкость) обеспечивает помещение горячей водой, то есть работает как большой бойлер, проще говоря термос.

  • Теплоаккумулятор (теплобак, буферная емкость)

      Также стоит отметить что буферную емкость или теплобак нужно выбирать с запасом. Тогда теплоаккумулятор будет лучше способствовать работе системы отопления, сохранить количество топлива и повысить КПД  котла (дровяной котел, газовый котел, электрический котел или ТЭН).

      Стоит упомянуть, что буферная емкость( теплобак, теплоаккумулятор) может полностью заметить бойлер горячего водоснабжения в системе отопления дома.  С таким " термосом " у вас всегда будет горячая вода.

      Подведя итоги, мы выяснили, что используя теплоаккумулятор (теплобак,  буферную емкость) в системе отопления дома с любым видом котла мы достигаем больших преимуществ: срок службы оборудования системы отопления увеличивается в несколько раз, котел никогда не будет работать на максимальном пределе или вхолостую, его можно использовать, как бойлер, стабилизируется температура в системе отоплении дома, экономия ресурсов. Если вы решили полностью изменить работу системы отопления дома в лучшую сторону или только собираетесь ставить такую систему отопления, обязательно обратите внимание на теплоаккумулятор (теплобак, буферная емкость)!

Явное аккумулирование тепла - обзор

5.1 Явное аккумулирование тепловой энергии

Явное аккумулирование тепла означает изменение температуры носителя без фазового перехода. 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 выделяет 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, м - масса теплоносителя. , а C p - удельная теплоемкость.

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

С точки зрения герметичности, материалы для хранения явного тепла 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 демонстрируется 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 th ; и аккумулятор, 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 нужны большие объемы для хранения того же количества тепла, что примерно в три раза больше, чем у систем хранения на водной основе [53]. На острове Циньхуанг, Китай, была построена галечная грядка площадью 300 м 3 для хранения избыточного тепла от солнечного коллектора размером 473,2 м 2 в течение дня и обеспечения отопления и горячего водоснабжения в ночное время [56].

Почва или ощутимое аккумулирование 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 грунт выкапывается и пробуривается для вставки вертикальных или горизонтальных труб, поэтому его также называют накопителем тепловой энергии в скважине (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 обеспечивается межсезонным накоплением 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.

Разумное аккумулирование тепла - обзор

7.2.1 Крупногабаритные резервуары

Резервуары для воды являются одним из наиболее благоприятных методов для сезонных систем аккумулирования тепла благодаря многочисленным преимуществам 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 определенной и хорошо спроектированной формой 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 больших 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 танк размером 4 500 м 3 в Гамбурге и танк размером 12 000 м 3 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 краткосрочного 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.

Третья альтернатива, являющаяся гибридом двух предыдущих методов, включает использование бака с бермой [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 отношению к уровню и, следовательно, снижает требуемую 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 по установке резервуара, а следовательно, снижает общую стоимость системы.

Тепловая масса для аккумулирования тепла

Стены тромба и тепловая масса

Многие очень энергоэффективные или «пассивные дома» используют различные виды накопителей «пассивной солнечной энергии». Самым простым, наверное, является «Стена тромба». Стена Trombe поглощает и выделяет большое количество тепла без значительного изменения температуры, поэтому она должна иметь высокую тепловую массу или теплоемкость .

В одной статье в Википедии говорится, что если бы для стены Тромба использовать резервуар с водой вместо бетона, он мог бы хранить в пять раз больше тепла. Возможно ли это, учитывая, что рок будет намного тяжелее? Как и любой дизайнер солнечных домов, мы можем ответить на этот вопрос с помощью простых вычислений.

Тепловые мощности

Когда солнце поставляет тепловую энергию на стену Тромба, происходит повышение температуры. В этом случае не происходит никаких химических изменений или фазовых переходов, поэтому повышение температуры пропорционально количеству подводимой тепловой энергии.Если q - это количество подаваемого тепла, а температура повышается с T 1 до T 2 , тогда

\ [q = C * (T_ {2} - T_ {1}) \]

ИЛИ

\ [q = C * (\ треугольник T) \]

где коэффициент пропорциональности C называется теплоемкостью стены.Знак q в этом случае равен +, потому что образец поглотил тепло (изменение было эндотермическим), и (Δ T ) определяется обычным способом.

Если нас интересует сравнение стен Тромба переменной массы, количество тепла, необходимое для повышения температуры, пропорционально массе, а также повышению температуры. То есть

\ [q = C * m * (T_2 - T_1) \]

ИЛИ

\ [q = C * m * (\ треугольник T) \]

Новая константа пропорциональности C - теплоемкость на единицу массы.Это называется удельной теплоемкостью (или иногда удельной теплоемкостью), где слово , удельная означает «на единицу массы».

Удельная теплоемкость обеспечивает удобный способ определения тепла, добавляемого к материалу или отводимого от него, путем измерения его массы и изменения температуры. Как упоминалось [| ранее], Джеймс Джоуль установил связь между теплом , энергией и интенсивным свойством , температурой , путем измерения изменения температуры воды, вызванного энергией, выделяемой падающей массой.\ circ C} \)

При 15 ° C точное значение удельной теплоемкости воды составляет 4,184 Дж К –1 г –1 , а при других температурах оно изменяется от 4,178 до 4,218 Дж К –1 г –1 . Обратите внимание, что удельная теплоемкость выражается в единицах g (а не в базовой единице - кг), и, поскольку шкала Цельсия и шкала Кельвина имеют одинаковую градуировку, можно использовать o C или K.

Пример \ (\ PageIndex {1} \): тепловая энергия в воде

Если солнце поднимает температуру до 3 м x 6 м x 0.5 \ text {кДж} \).

Пример \ (\ PageIndex {2} \): Тепловая энергия в бетоне

Если солнце повышает температуру стены с тромбом 3 м x 6 м x 0,5 м из бетона (типичный D = 2,3 г / см 3 ) с 25,0 o C до 35,0 o C, сколько тепловой энергии составляет хранится, учитывая, что удельная теплоемкость бетона (см. ниже) составляет 0,880 JK –1 г –1 ?

Решение : \ (\ text {V} = \ text {3 m} * \ text {6 m} * \ text {0.5 \ text {кДж} \).

Примечание

Обратите внимание, что вода может поглотить примерно в 2 раза больше тепла при том же объеме и таком же изменении температуры. Однако при той же массе вода может поглощать в 4,18 / 0,880 = 4,75 раза больше тепла. Расчет на основе массы должен быть основанием для утверждения Википедии.

Удельная теплоемкость строительных материалов

(Обычно интересует строителей и проектировщиков солнечных батарей)

Таблица \ (\ PageIndex {1} \) Удельная теплоемкость строительных материалов

Вещество Фаза c p
Дж / (г · К)
Асфальт цельный 0.920
Кирпич цельный 0,840
Бетон цельный 0,880
Стекло, диоксид кремния цельный 0,840
Стекло, корона цельный 0,670
Стекло, кремень цельный 0,503
Стекло, пирекс цельный 0.753
Гранит цельный 0,790
Гипс цельный 1.090
Мрамор, слюда цельный 0,880
Песок цельный 0,835
Почва цельный 0,800
Дерево цельный 0,420
Вещество Фаза c p
Дж / (г · К)

Таблица \ (\ PageIndex {2} \) Удельная теплоемкость (25 ° C, если не указано иное)

Вещество фаза C p (см. Ниже)
Дж / (г · К)
воздух, (на уровне моря, сухой, 0 ° C) газ 1.0035
аргон газ 0,5203
диоксид углерода газ 0,839
гелий газ 5,19
водород газ 14.30
метан газ 2,191
неон газ 1.0301
кислород газ 0.918
вода при 100 ° C (пар) газ 2,080
вода при 100 ° C жидкость 4,184
этанол жидкость 2,44
вода при -10 ° C (лед)) цельный 2,05
медь цельный 0,385
золото цельный 0.129
утюг цельный 0,450
свинец цельный 0,127

Другие стратегии хранения тепла

Расплав соли можно использовать для хранения энергии при более высокой температуре, так что накопленную солнечную энергию можно использовать для кипячения воды для запуска паровых турбин. Смесь нитрата натрия / соли нитрата калия плавится при 221 ° C (430 ° F). Он хранится в жидком состоянии при температуре 288 ° C (550 ° F) в изолированном «холодном» резервуаре для хранения.Жидкая соль прокачивается через панели солнечного коллектора, где сфокусированное солнце нагревает ее до 566 ° C (1051 ° F). Затем его отправляют в резервуар для горячего хранения. Он настолько хорошо изолирован, что тепловая энергия может сохраняться до недели.

Когда требуется электричество, горячая соль перекачивается в обычный парогенератор для производства перегретого пара для турбины / генератора, который используется на любой традиционной угольной, нефтяной или атомной электростанции. Для турбины мощностью 100 мегаватт потребуются резервуары длиной около 30 футов (9.1 м высотой и 80 футов (24 м) в диаметре, чтобы управлять им в течение четырех часов с этой конструкцией.

Чтобы понять преобразование энергии из тепловой в электрическую, нам нужно кое-что знать об электрических единицах.

Преобразование электроэнергии

Самый удобный способ подать известное количество тепловой энергии к образцу - использовать электрическую катушку. Подаваемое тепло является произведением приложенного потенциала В , тока I , протекающего через катушку, и времени t , в течение которого протекает ток:

\ [q = V * I * t \]

Если используются единицы СИ: вольт для приложенного потенциала, ампер для тока и второй раз, энергия получается в джоулях.Это потому, что вольт определяется как один джоуль на ампер в секунду:

\ (\ text {1 вольт} × \ text {1 ампер} × \ text {1 секунда} = \ text {1} \ frac {J} {A s} × \ text {1 A} × \ text { 1 s} = \ text {1 J} \)

Пример \ (\ PageIndex {3} \): Теплоемкость

Электрический нагревательный змеевик, 230 см 3 воды и термометр помещены в кофейную чашку из полистирола. К катушке прикладывают разность потенциалов 6,23 В, создавая ток 0,482 А, который может проходить в течение 483 с.Если температура повысится на 1,53 К, найдите теплоемкость содержимого кофейной чашки. Предположим, что стакан из полистирола является настолько хорошим изолятором, что тепло не теряется.

Решение Тепловая энергия, поставляемая нагревательной спиралью, определяется как

\ (\ text {q} = \ text {V} × \ text {I} × \ text {t} = \ text {6.23 V} × \ text {0.482 A} × \ text {483 s} = \ text {1450 ВА · с} = \ text {1450 Дж} \)

Однако

\ (q = C * (T_ {2} - T_ {1}) \)

Поскольку температура повышается, T 2 > T 1 и изменение температуры Δ T является положительным:

\ (\ text {1450 J} = \ text {C} × \ text {1.53 К} \)

, так что

\ (\ text {C} = \ dfrac {1450 J} {1,53 K} = \ text {948} \ frac {J} {K} \)

Примечание

Примечание. Найденная теплоемкость относится ко всему содержимому стакана для воды, змеевика и термометра вместе взятых, а не только к воде.

Как обсуждалось в других разделах, более старая, не входящая в систему СИ единица измерения энергии, калория, определялась как тепловая энергия, необходимая для повышения температуры на 1 г H 2 O с 14.От 5 до 15,5 ° C. Таким образом, при 15 ° C удельная теплоемкость воды составляет 1,00 кал. К –1 г –1 . Это значение имеет точность до трех значащих цифр в диапазоне от 4 до 90 ° C.

Если образец вещества, который мы нагреваем, является чистым веществом, то количество тепла, необходимое для повышения его температуры, пропорционально количеству вещества. Теплоемкость на единицу количества вещества называется молярной теплоемкостью, обозначение C м . Таким образом, количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества n с T 1 до T 2 , равно

.
\ [\ text {q} = \ text {C} × \ text {n} × (\ text {T} _2 - \ text {T} _1) \ label {6} \]

Молярная теплоемкость обычно указывается в нижнем индексе, чтобы указать, нагревается ли вещество при постоянном давлении ( C p ) или в закрытом контейнере при постоянном объеме ( C V ).

Пример \ (\ PageIndex {4} \): Молярная теплоемкость

Образец неонового газа (0,854 моль) нагревается в закрытом контейнере с помощью электронагревательной спирали. На катушку подавали потенциал 5,26 В, в результате чего в течение 30,0 с проходил ток 0,336 А. Было обнаружено, что температура газа повысилась на 4,98 К. Найдите молярную теплоемкость неонового газа, предполагая, что потери тепла отсутствуют.

Раствор Тепло, подаваемое нагревательной спиралью, определяется

\ (д = V * I * t \)
\ (= 5.{-1}} \)

Из ChemPRIME: 15.1: Теплоемкость

Список литературы

  1. ↑ ru.Wikipedia.org/wiki/Trombe_wall
  2. ↑ en.Wikipedia.org/wiki/Trombe_wall
  3. ↑ en.Wikipedia.org/wiki/Trombe_wall
  4. ↑ en.Wikipedia.org/wiki/Specific_heat_capacity

Авторы и авторство

Наша технология - Alumina Energy

Накопитель тепловой энергии с уплотненным слоем глинозема

Система аккумулирования энергии с уплотненным слоем (PB-TES) накапливает и рекуперирует тепловую энергию или тепло при температуре до 1500 ° C с использованием запатентованных компанией Alumina Energy накопления и рекуперации метод.В системе используется термостойкий керамический накопительный материал с высокой теплопроводностью, теплоемкостью и низкой стоимостью, который обеспечивает высокую плотность энергии и максимизирует рекуперацию энергии при низких капитальных затратах.

Одно из основных различий между системой PB-TES компании Alumina Energy и ее конкурентами по хранению энергии заключается в ее уникальной способности предоставлять чрезвычайно модульные и простые в установке системы хранения энергии, которые обеспечивают тепло или электроэнергию по запросу за счет использования существующего оборудования для выработки тепловой или электрической энергии. , например, паровые котлы или энергетические циклы газовых и паровых турбин.

Таким образом, система PB-TES может быть включена в системы возобновляемой генерации (концентрирующие солнечную энергию, солнечные фотоэлектрические, ветровые, ТЭЦ на биомассе) для обеспечения управляемой генерации тепла или энергии при одновременном снижении нормированной стоимости энергии (LEC), чтобы быть конкурентоспособными с тепло или электроэнергия, производимая традиционными энергоресурсами, такими как ископаемое топливо. Система PB-TES также может быть включена в обычные системы выработки электроэнергии и тепла, работающие на топливе, для повышения эксплуатационной гибкости, увеличения мощности, сокращения выбросов топлива и парниковых газов, что приводит к улучшению экономики и воздействия на окружающую среду.

Преимущества накопления тепловой энергии с уплотненным слоем глинозема
  • Запатентованная технология накопления тепловой энергии, основанная на высокооптимизированном методе накопления и рекуперации

  • Чрезвычайно низкие капитальные затраты, менее 15 долл. США / кВтч-т

  • Полностью модульная и масштабируемая система, от MWh-t до GWh-t

  • Широкая рабочая температура, от 200 ° C до 1500 ° C

  • Гибкая зарядка и отвод тепла или энергии

  • Высокая плотность энергии, 4-25 кВтч-т / фут3

  • Гибкая продолжительность зарядки и разрядки с учетом требований заказчика

  • Долговечные и безопасные материалы и компоненты

  • Длительный жизненный цикл (+30 лет)

  • Минимальные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание

  • Modula r дизайн с простым процессом транспортировки и установки

Наше решение по хранению энергии устраняет ограниченные методы хранения и восстановления энергии, высокую стоимость и проблемы географического развертывания, которые традиционно препятствовали современным системам хранения энергии, таким как Накачка гидроаккумулятора ( PHS), сжатого воздуха для хранения энергии (CAES), аккумуляторов и других систем хранения тепловой энергии (TES), таких как горячая / холодная вода, расплавленные соли, материалы с фазовым переходом (PCM) или бетон.

Alumina Energy предоставляет полные продукты PB-TES, разработанные в соответствии со спецификациями систем


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

Солнечная энергия Хранение
Тепловой Пробирки для хранения

SUN-LITE® ТЕРМИЧЕСКОЕ ХРАНЕНИЕ 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. тепловой энергии и держите теплицу или солнечное пространство в прохладном месте летом и теплее зимой.

Как они работают?

Sun-lite® термоаккумулирующие трубки работают за счет поглощения избыточная тепловая энергия, генерируемая в вашей теплице или солнечном пространстве днем и отпустить ночью, чтобы эффективно контролировать большие перепады температур между днем ​​и ночью. Подумай о них как радиаторы. Кулер, в котором можно хранить теплицу или солнечное пространство в течение дня, тем меньше тепла вы теряете через остекление или оконные зоны.Сохраненное тепло в трубки через простые термодинамика автоматически перейдет 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, и 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 неподвижные, непрозрачные или светопропускающие перегородки, в зависимости от требований дизайна. Накопление тепла в хранилище извлекается естественной конвекцией
и / или малой мощностью вентилятор

Применение 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 следует учитывать изоляцию, 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 Масса Теплоемкость Нагрузка на пол, фунты. Нагрузка на пол, фунты.
(дюймы) (фут) (галлон) (полный) (подъем 20 ° (БТЕ) ​​ за лин. Ft. пер. Кв. Ft.
12 4 23.5 204 3,900 204 260
18 5 66 567 11000 378 321



Трубки для хранения солнечных батарей

Диаметры незначительно различаются для раскроя во время доставка

КРЫШКИ НЕ ВКЛЮЧЕНЫ СМ. НИЖЕ

12 "X 4 '_________

№ 11010 _______

18 "X 5 '_________

№ 11030 _______

Крышки с фрикционной посадкой

12 "______________ № 11100 _______
18 "______________ № 11110 _______




8.5. Накопитель тепловой энергии | EME 812: Солнечная энергия и концентрация для коммунальных предприятий

8.5. Накопитель тепловой энергии

Различные типы жидкостей обычно используются для хранения тепловой энергии от установок концентрирования солнечной энергии (CSP). В установках CSP обычно используются два типа жидкостей: (1) жидкий теплоноситель для передачи тепловой энергии от солнечных коллекторов по трубам к парогенератору или хранилищу, и (2) жидкость-носитель для хранения тепловой энергии на определенное время. период времени до того, как он будет использован по запросу.

Это некоторые доступные теплоносители и теплоносители, используемые в настоящее время:

  • Вода
  • Смеси вода-гликоль (только для низких температур)
  • Минеральные масла
  • Синтетические теплоносители
  • Расплавленные неорганические соли
  • Расплавленные металлы

Вода - самая доступная и дешевая жидкость для использования, но проблема с водой заключается в том, что она имеет очень ограниченный диапазон температур, когда она жидкая. Поддержание воды в жидком состоянии при температуре выше 100 o C требует высокого давления, что значительно усложняет систему и увеличивает ее стоимость.Масла и другие синтетические жидкости обычно используются в установках CSP, поскольку они имеют гораздо более широкий диапазон рабочих температур. Расплавленные соли, вероятно, являются наиболее распространенной средой для хранения (Wu et al., 2001), но не являются лучшей средой для теплопередачи, потому что соль имеет тенденцию затвердевать в трубках при более низких температурах, блокируя транспортировку. В этом случае для запуска установки потребуется дополнительный обогрев. Существуют разработки новых жидкостей, которые можно использовать как для передачи тепла, так и для хранения одновременно (Moens and Blake, 2004).Некоторые часто используемые жидкости и диапазоны их рабочих температур показаны на диаграмме на Рисунке 9.1.

Рисунок 9.1. Различные типы теплоносителей и теплоносителей и их приблизительные диапазоны рабочих температур.

Щелкните здесь, чтобы увидеть текстовое описание рисунка 9.1

Минеральные масла: от -50 o C до 310 o C, Синтетические теплоносители: от -50 o C до 340 o C, Расплавленные неорганические соли: 142 o C до 500 o C, Расплавленные металлы: 97 o C до 650 o C, Вода: 0-100 Вода под давлением до ~ 350 o C

Кредит: Марк Федькин, с изменениями из Конинга, 2007 г.

Хранилище расплавленной соли используется на многих существующих солнечных тепловых электростанциях, поэтому мы рассмотрим его более подробно. Как было упомянуто выше, «замораживание» соли (то есть преобразование из расплавленного состояния в твердое состояние) может представлять некоторые проблемы, поскольку предполагается, что соль циркулирует по трубам для передачи тепловой энергии парогенератору или другому устройству. Итак, для достижения минимально возможной температуры «замерзания» используется эвтектическая смесь солей.

Что такое эвтектика?

Эвтектическая система представляет собой гомогенную смесь двух или более компонентов, которые вместе имеют более низкую температуру плавления, чем каждый из них по отдельности.Эвтектическая смесь плавится как единое целое только при определенном соотношении этих двух компонентов в смеси. Общая фазовая диаграмма эвтектики показана ниже.

Рисунок 9.2. Типовая фазовая диаграмма эвтектической системы. Горизонтальная ось измеряет состав смеси компонентов A и B - точка A представляет 100% компонента A, а точка B представляет 100% компонента B. Любой промежуточный состав является пропорциональной смесью. Вертикальная ось - температура. Температуры плавления чистых A и B отмечены слева и справа соответственно.Эвтектическая смесь A и B имеет гораздо более низкую температуру плавления (отмечена красной точкой).

Кредит: Марк Федькин.

Типичная смесь расплавов солей, используемая для хранения энергии, представлена ​​тройной эвтектикой

53 мас.% KNO 3 (нитрат калия)
40 мас.% NaNO 2 (нитрит натрия)
7 мас.% NaNO 3 (нитрат натрия)

или бинарная эвтектика

45,5 мас.% KNO 3 (нитрат калия)
54.5 мас.% NaNO 2 (нитрит натрия)

Температура эвтектики для этих составов находится в диапазоне от 142 до 145 o C.

Расплав соли используется для хранения энергии при высоких температурах (выше 400 o C), потому что типичные теплоносители, такие как синтетические масла, имеют ограничение по температуре и разлагаются выше максимально допустимой температуры (410-430 o C).

Вот как используется накопитель расплавленной соли в солнечной тепловой установке.Сначала солнечная энергия улавливается коллекторами и концентрируется в приемной трубе, заполненной жидким теплоносителем. Жидкий теплоноситель (с температурой ~ 393 o C) циркулирует в замкнутом контуре для передачи тепла парогенератору, который производит перегретый пар, а затем теплоноситель возвращается в солнечные коллекторы (с температурой ~ 293 o C). Такая петля может работать только в солнечные часы. Чтобы продлить выработку пара за пределы солнечных часов, используется накопитель тепловой энергии в расплаве солей.Теплоаккумулятор обычно состоит из двух резервуаров для хранения соли. В этом случае замкнутый контур с теплоносителем проходит через один из солевых резервуаров, где соль нагревается до температуры ~ 384 o C. Резервуар изолирован, поэтому соль может оставаться горячей в течение значительного периода времени. времени (расчетная потеря тепла ~ 0,5 o C в сутки). Расплав соли хранится в резервуарах при атмосферном давлении. Для отвода тепла в ночное время расплав соли из горячего резервуара прокачивается через парогенератор для производства пара, а затем в резервуар для хранения холода (при ~ 292 o C).В этой конфигурации некоторая часть контура теплоносителя отводится к теплообменнику между резервуарами для холодной и горячей соли. Затем охлажденная расплавленная соль перекачивается через теплообменники и возвращается в резервуар для горячей соли.

В системах солнечной башни

можно использовать расплавленную соль в качестве теплоносителя и теплоносителя без использования каких-либо дополнительных контуров теплоносителя из-за более высоких температур концентрации излучения. В этом случае солевой расплав проходит через установленный в башне приемник расплавленной соли, где он нагревается до 565 o C.Затем соль поступает в резервуар для горячей соли, откуда перетекает в парогенератор. Эта концепция проиллюстрирована на веб-сайте eSolar.

В этом случае использование расплавленной соли как для передачи тепла, так и для хранения тепловой энергии сводит к минимуму количество резервуаров для хранения и необходимые объемы соли.

Следующее видео (~ 2 мин.) Представляет собой простую иллюстрацию концепции аккумулирования тепловой энергии в расплаве соли.

Хранилище расплавленной соли считается наиболее экономичным решением для солнечных тепловых электростанций.Его редко нужно заменять или дозаправлять на протяжении более 30 лет жизни растения. Кроме того, соль представляет собой нетоксичную экологически чистую смесь, которую можно использовать как высококачественное удобрение, если в конечном итоге выбросить ее (Solar Reserve, 2015).

Накопление энергии в жидкостях включает обмен теплом между различными типами жидкостей в теплообменниках. Например, для передачи тепла от теплоносителя в трубах, нагреваемых солнечными батареями, к резервуару с расплавленной солью требуется теплообменник; дальнейшая передача тепла от расплавленной соли к воде для производства пара будет включать другой теплообменник.Существует метод теплофизики для расчета эффективности теплопередачи в различных типах теплообменников и оценки их производительности. Один из примеров такого расчета приведен в разделе 3.17. книги Даффи и Бекмана «Солнечная инженерия тепловых процессов» (2013), ссылка на которую приводится ниже.

Дополнительное чтение

Глава книги: Даффи, Дж. А. и Бекман В.А., Солнечная инженерия тепловых процессов . Раздел 3.17. Расчет эффективности - NTU для теплообменников.С. 168-170.

Это чтение доступно онлайн в библиотечной системе PSU. Это необязательный материал для изучения, если вас интересует более глубокое понимание того, как тепло передается от одной среды к другой и каких потерь можно ожидать. Более тщательное рассмотрение тепловых вопросов включено в EME 811, который также является частью программы RESS Solar Option.

Теплоаккумулирующая керамика для автомобилей, реагирующая на низкое давление

  • 1.

    Nahas, M. K. & Constable, F.H. Теплопроводность сырцового кирпича. Природа 142 , 837 (1938).

    ADS Статья Google Scholar

  • 2.

    Аль-Джабри, К.С., Хаго, А.В., Аль-Нуайми, А.С. и Аль-Саиди, А.Х. Бетонные блоки для теплоизоляции в жарком климате. Cem. Concr. Res. 35 , 1472–1479 (2005).

    CAS Статья Google Scholar

  • 3.

    Фарид М. М., Худхаир А. М., Разак С. А. и Аль-Халладж С. Обзор накопления энергии с фазовым переходом: материалы и приложения. Energ. Беседы. Управлять. 45 , 1597–1615 (2004).

    CAS Статья Google Scholar

  • 4.

    Шарма А., Тьяги В. В., Чен К. Р. и Буддхи Д. Обзор накопления тепловой энергии с использованием материалов и приложений с фазовым переходом. Обновить. Sust. Energ. Ред. 13 , 318–345 (2009).

    CAS Статья Google Scholar

  • 5.

    Ohkoshi, S. и др. . Синтез оксида металла с фотообратимым фазовым переходом при комнатной температуре. Nature Chemistry 2 , 539–545 (2010).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 6.

    Makiura, R. et al. .Наноразмерные эффекты на стабильность полиморфа λ-Ti 3 O 5 . Chem. Азиатский J. 6 , 1886–1890 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • 7.

    Колобов А.В. и др. . Понимание механизма изменения фазы перезаписываемых оптических носителей. Nature Materials 3 , 703–708 (2004).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 8.

    Wuttig, M. & Yamada, N. Материалы с фазовым переходом для перезаписываемого хранилища данных. Nature Materials 6 , 824–832 (2007).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 9.

    Heintze, E. et al. . Динамическое управление магнитными нанопроводами с помощью световых импульсов доменных стенок. Nature Materials 12 , 202–206 (2013).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 10.

    Фибиг М., Мияно К., Томиока Ю. и Токура Ю. Визуализация локального перехода изолятор – металл в Pr 0,7 Ca 0,3 MnO 3 . Наука 280 , 1925–1928 (1998).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 11.

    Гютлих П., Гаспар А. Б. и Гарсия Ю. Переключение спинового состояния в координационных соединениях железа. Beilstein J. Org. Chem. 9 , 342–391 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 12.

    Létard, J. F. et al. . Светоиндуцированное возбужденное парное спиновое состояние в биядерном спин-кроссоверном соединении железа (II). J. Am. Chem. Soc. 121 , 10630–10631 (1999).

    Артикул Google Scholar

  • 13.

    Ohkoshi, S. и др. . Оптическое переключение под углом 90 градусов выходного света второй гармоники в киральном фотомагнетике. Nature Photonics 8 , 65–71 (2014).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 14.

    Окоши, С., Имото, К., Цунобути, Ю., Такано, С., Токоро, Х. Светоиндуцированный магнит со спиновым кроссовером. Nature Chemistry 3 , 564–569 (2011).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 15.

    Насу К. Релаксация возбужденных состояний и фотоиндуцированные структурные фазовые переходы (Springer, Berlin, 1997).

  • 16.

    Decurtins, S., Gütlich, P., Köhler, CP, Spiering, H. & Hauser, A. Светоиндуцированный захват возбужденного спинового состояния в комплексе переходных металлов: гекса-1-пропилтетразол- система спин-кроссовера тетрафторбората железа (II). Chem. Phys. Lett. 105 , 1–4 (1984).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 17.

    Ирие, М., Фукаминато, Т., Сасаки, Т., Тамай, Н. и Каваи, Т.Цифровой флуоресцентный молекулярный фотопереключатель. Природа 420 , 759–760 (2002).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 18.

    Koshihara, S., Tokura, Y., Mitani, T., Saito, G. & Koda, T. Фотоиндуцированная валентная нестабильность в органическом молекулярном соединении тетратиафульвалентного п-хлоранила (TTF-CA). Phys. Ред. B 42 , 6853–6856 (1990).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 19.

    Collet, E. и др. . Лазерно-индуцированный сегнетоэлектрический структурный порядок в органическом кристалле с переносом заряда. Наука 300 , 612–615 (2003).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 20.

    Окоши, С. и Токоро, Х. Фотомагнетизм в биметаллических сборках с циано-мостиком. В соотв. Chem. Res. 45 , 1749–1758 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 21.

    Эррера, Дж. М. и др. . Обратимые фотоиндуцированные магнитные свойства в гептоядерном комплексе [Mo IV (CN) 2 (CN-CuL) 6 ] 8+ : фотомагнитная высокоспиновая молекула. Angew. Chem. Int. Эд. 43 , 5468–5471 (2004).

    CAS Статья Google Scholar

  • 22.

    Маргадонна, С., Прасидес, К. и Фитч, А. Н. Отклик большой решетки в аналоге берлинской лазурной смешанной валентности из-за электронных и спиновых переходов, индуцированных рентгеновским облучением. Angew. Chem. Int. Эд. 43 , 6316–6319 (2004).

    CAS Статья Google Scholar

  • 23.

    Наяк, А. П. и др. . Переход от полупроводника к металлу под давлением в многослойном дисульфиде молибдена. Nature Communications 5 , 3731 / 1–9 (2014).

    ADS Статья Google Scholar

  • 24.

    Токоро, Х. и др. . Теплоаккумулирующая керамика с регулируемой внешней стимуляцией. Nature Communications 6 , 7037 / 1–8 (2015).

    ADS Статья Google Scholar

  • 25.

    Сато, Х. и др. . Фаза высокого давления типа бадделеита TiO 2 . Наука 251 , 786–788 (1991).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 26.

    Хуанг Л., Дурандурду М. и Киффер Дж. Пути трансформации кремнезема под высоким давлением. Nature Materials 5 , 977–981 (2006).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 27.

    Karzel, H. et al. . Динамика решетки и сверхтонкие взаимодействия в ZnO и ZnSe при высоких внешних давлениях. Phys. Ред. B 53 , 11425–11438 (1996).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 28.

    Липинская-Калита, К. Э., Калита, П. Э., Хеммерс, О. А. и Хартманн, Т. Уравнение состояния оксида галлия до 70 ГПа: сравнение квазигидростатического и негидростатического сжатия. Phys. Ред. B 77 , 094123 (2008).

    ADS Статья Google Scholar

  • 29.

    Azuma, M. et al. . Колоссальное отрицательное тепловое расширение в BiNiO 3 , вызванное интерметаллидным переносом заряда. Nature Communications 2 , 347 (2011).

    ADS Статья Google Scholar

  • 30.

    Ahart, M. et al. . Происхождение морфотропных фазовых границ в сегнетоэлектриках. Природа 451 , 545–548 (2008).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 31.

    Медведев С. и др. . Электронно-магнитная фазовая диаграмма β -Fe 1.01 Se со сверхпроводимостью при 36.7 К под давлением. Nature Materials 8 , 630–633 (2009).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 32.

    Толберт С. Х. и Аливисатос А. П. Зависимость от размера фазового перехода твердое тело-твердое тело первого рода: превращение вюрцита в каменную соль в нанокристаллах CdSe. Наука 265 , 373–376 (1994).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 33.

    Ханфланд М., Сьяссен К., Кристенсен Н. Э. и Новиков Д. Л. Новые фазы лития под высоким давлением. Природа 408 , 174–178 (2000).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 34.

    МакМэхон М.И., Нелмес Р.Дж., Аллан Д.Р., Бельмонте С.А. и Боворнратанаракс Т. Наблюдение простой кубической фазы GaAs с 16-атомным базисом (SC16). Phys. Rev. Lett. 80 , 5564–5567 (1998).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 35.

    Mujica, A., Rubio, A., Muñoz, A. & Needs, R.J. Фазы высокого давления соединений IV, III-V и II-VI групп.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *