Статический тепловые накопители — гараж конструктор для взрослых
тепловой накопитель — он же теплонакопитель, накопитель тепла, аккумулятор тепла, аккумуляционный нагреватель, электрический накопитель тепловой энергии, теплоаккумулятор, тепловой аккумулятор
1. Характеристики статических тепловых накопителей 2. Составные части 3. Описание работы 4. Улучшенное управление — система Dual Sensor
В статическом тепловом накопителе основной частью является аккумуляционный блок, в котором размещены ТЭНы. Между аккумуляционным блоком и корпусом находится слой термической изоляции, чтобы обогреватель был безопасный в использовании, и была возможность регулирования отдаваемого тепла. Тепло в этом обогревателе отдается с помощью излучения и свободной конвекции.
2.  Тепловые накопители: статические ADS
Биметаллический регулятор заряда позволяет закрывать заслонку в ночное время посредством акселерационного сопротивления. Эффективный слой теплоизоляции обеспечивает хранение запасенной в теплонакопителе энергии как в термосе. Термоизоляция
Аккумуляционный блок:
3. Принцип работы статических тепловых накопителей Аккумуляционные нагреватели работают в двух циклах: накапливания (с 23-00 до 7-00) и отдачи тепла (с 7-00 до 23-00). В цикле накапливания тепла, электроэнергия используется в основном для нагревания аккумуляционного блока, но часть энергии идет и на нагревание окружающего воздуха. Характеристики кривой при максимальном заряде и максимальном разряде статического теплового накопителя Воздух, проходя через специальные воздушные каналы теплонакопительного сердечника (магнезитовые блоки), нагревается и поступает обратно в отапливаемое помещение. Для ограничения температуры выходящего из теплонакопителя воздуха служит заслонка, управляемая биметаллическим датчиком. В зависимости от положения заслонки, к горячему воздуху, прошедшему через теплонакопительный сердечник, подмешивается необходимое количество холодного воздуха. Теплонакопитель использует электроэнергию во время действия «ночного», дешевого тарифа на электроэнергию и накапливает её в виде тепла в теплонакопительном сердечнике из магнезитовых блоков. По сигналам таймера происходит подача электроэнергии на трубчатые электронагреватели только во время действия низкого «ночного тарифа» на электроэнергию. Происходит зарядка (НАКОПЛЕНИЕ ТЕПЛА) не более 8 часов в зависимости от датчика наружной температуры воздуха. Сигнал подается на управляющий резистор, чем выше температура на улице, тем выше уровень сигнала подаваемый на резистор, а соответственно ниже уровень заряда ядра, а значит и меньше время заряда которое необходимо, следствие снижение затрат на электроэнергию. Защитой от перегрева служит биметаллический термопредохранитель.
4. Улучшенное управление уменьшает расход энергии:
Оптимизация потребления (затрат). Это возможно благодаря способности теплового накопителя удерживать тепло внутри себя. Тепло отдается только тогда, когда это необходимо пользователю. Лучшая производительность в конце дня. Тепловая энергия большинство времени находится в обогревателе, поэтому ее хватает до конца дня. Слим-дизайн. Конструкция из крепкого металла. Прост в монтаже. ОТЛИЧИТЕЛЬНОЙ ОСОБЕННОСТЬЮ статических теплонакопителей является абсолютно бесшумная выработка тепла. Отдача тепла накопителем осуществляется беззвучно, посредством естественной конвекции. |
Выход горячего воздуха. Решетка.
Тепловые накопители в строительстве: учет применения нескольких теплоаккумулирующих материалов : Журнал «Инженерные системы»
Все номера
Сегодня, 4 февраля
- (Нет мероприятий)
Ближайшие мероприятия
14 февраля — 17 февраля
14 февраля — 17 февраля
14 февраля — 17 февраля
16 февраля — 17 февраля
28 февраля — 03 марта
28 февраля — 03 марта
Статьи / Тепловая защита зданий / Тепловые накопители в строительстве: учет применения нескольких теплоаккумулирующих материалов
Тепловые накопители в строительстве: учет применения нескольких теплоаккумулирующих материалов
Авторы:
Н.
И. Ватин, директор Инженерно-строительного института СПбГПУ
М. И. Куколев, профессор кафедры «Гидравлика» Инженерно-строительного института СПбГПУ
В статье рассматриваются особенности применения нескольких теплоаккумулирующих материалов в одном тепловом накопителе, что нередко встречается на практике. Сочетания могут быть различными: несколько жидких однофазных материалов, несколько твердых материалов или жидкие и твердые одновременно. Определены массогабаритные и теплофизические характеристики устройства. Приведены зависимости для последовательного включения накопителя в тепловую систему.
Рис. 1. Расчетная схема матрицы теплового накопителя с однофазными
теплоаккумулирующими материалами
Повышение энергетической эффективности жилых и общественных зданий [1] напрямую связано с применением современного оборудования и, в частности, тепловых накопителей (ТН) энергии [2, 3]. На практике приходится сталкиваться с задачей оценки эффективности применения подобных систем, причем ее решение может осложняться одновременным применением нескольких теплоаккумулирующих материалов (ТАМ).
По аналогии с [4] рассмотрим расчетную схему плоской ячейки теплового накопителя последовательного включения с однофазным ТАМ (рис. 1). Вокруг канала с протекающим по нему теплоносителем тепловой системы расположены теплоаккумулирующие вещества. Массовый расход теплоносителя в канале m*, теплоемкость C_p— . При заряде температура теплоносителя на входе в накопитель T_ci больше температуры на выходе из него T_co. Протекая по каналу и остывая, горячий теплоноситель отдает энергию ТАМ. Накопление энергии происходит за счет теплоемкости, температура материала T_n возрастает.
При разряде температура теплоносителя на входе в накопитель T_di меньше температуры на выходе из него T_do. Протекая по каналу, холодный теплоноситель нагревается за счет остывания ТАМ. Температура материала T_n понижается.
Пусть ячейка матрицы ТН состоит из n — твердых однофазных материалов и имеет заполнение k— жидкими теплоаккумулирующими материалами.
Общая масса матрицы M_Σ складывается из суммарных масс ТАМ однофазных твердых M_Σs и жидких M_Σi :
Определим массовые доли:
1) всех твердых ТАМ —
2) каждого из твердых ТАМ —
3) всех жидких ТАМ —
4) каждого из жидких ТАМ —
Объем матрицы V_Σ складывается из суммы объемов однофазных твердых ТАМ V_Σs и жидких V_Σi — .
Определим объемные доли:
1) всех твердых ТАМ —
2) каждого из твердых ТАМ —
3) всех жидких ТАМ —
4) каждого из жидких ТАМ —
Теплоемкость твердых ТАМ определится как:
где c_si — теплоемкость i -того твердого ТАМ.
Теплоемкость жидких ТАМ:
где c_li — теплоемкость i -того жидкого ТАМ.
Суммарная теплоемкость матрицы будет:
Каждый из ТАМ имеет некоторую критическую температуру T_kr . При ее достижении у жидких материалов начинается испарение с соответствующим возрастанием давления в ячейке, что может быть неприемлемым из конструктивных соображений. Твердые материалы при достижении критической температуры могут также разрушаться. Поэтому максимально достижимая температура нагрева матрицы из твердых и жидких ТАМ T_n = T_c_end будет определяться температурой T_kr = T_kr_min — минимальной критической температурой из всех применяемых ТАМ, причем T_c_end < T_kr_min.
Если матрица нагревается от начальной температуры T_n = T_o до конечной температуры T_n = T_c_end, то длительность этапа заряда ТН последовательного включения составит:
или в безразмерном виде:
Здесь η_c— энергетический КПД ТН при заряде;
— безразмерное число теплопередачи, где K_c — коэффициент теплопередачи от теплоносителя к ТАМ и F(x)— площадь поверхности теплообмена.
Если от матрицы с начальной температурой T_n = T_c_end и конечной температурой T_n = T_d_end отводится теплота, то длительность этапа разряда ТН последовательного включения составит:
или в безразмерном виде:
Здесь η_d — энергетический КПД ТН при разряде;
— безразмерное число теплопередачи, где K_d — коэффициент теплопередачи от ТАМ к теплоносителю в канале.
Зная безразмерные времена процессов заряда Θ_c_end и разряда Θ_d_end для ТН с несколькими ТАМ, далее проводят по соответствующим формулам расчет температур и эксергетических КПД системы [4].
Литература
- Горшков А. С., Ватин Н. И., Рымкевич П. П. Реализация государственной программы повышения энергетической эффективности жилых и общественных зданий // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2014.
— № 1. — С. 39–46. - Бекман Г., Гилли П. Тепловое аккумулирование энергии. — М.: Мир, 1987. — 272 с.
- Левенберг В. Д., Ткач М. Р., Гольстрем В. А. Аккумулирование тепла. — Киев: Тэхника, 1991. — 84 с.
- Куколев М. И. Основы проектирования тепловых накопителей энергии. — Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2001. — 240 с.
— № 1. — С. 39–46.Скачать статью в pdf-формате: Тепловые накопители в строительстве: учет применения нескольких теплоаккумулирующих материалов
Система накопления тепла Концентрация солнечной и тепловой энергии Основы
Офис технологий солнечной энергии
Одной из проблем, с которыми сталкивается широкое использование солнечной энергии, является снижение или сокращение производства энергии, когда солнце садится или закрывается облаками. Аккумулирование тепловой энергии обеспечивает эффективное решение этой проблемы.
В системе с концентрацией солнечной энергии (CSP) солнечные лучи отражаются на приемнике, который создает тепло, используемое для выработки электроэнергии, которую можно использовать немедленно или сохранить для последующего использования.
Это позволяет системам CSP быть гибкими или управляемыми вариантами для обеспечения чистой возобновляемой энергии.
Несколько разумных технологий накопления тепловой энергии были протестированы и внедрены с 1985 года. К ним относятся прямая система с двумя резервуарами, непрямая система с двумя резервуарами и система термоклина с одним резервуаром.
Прямая система с двумя резервуарами
Солнечная тепловая энергия в этой системе хранится в той же жидкости, которая используется для ее сбора. Жидкость хранится в двух резервуарах — один при высокой температуре, а другой при низкой температуре. Жидкость из низкотемпературного резервуара проходит через солнечный коллектор или ресивер, где солнечная энергия нагревает ее до высокой температуры, а затем поступает в высокотемпературный резервуар для хранения. Жидкость из высокотемпературного резервуара проходит через теплообменник, где вырабатывает пар для производства электроэнергии. Жидкость выходит из теплообменника при низкой температуре и возвращается в низкотемпературный бак.
Прямое хранение с двумя резервуарами использовалось на ранних электростанциях с параболическими желобами (таких как Солнечная электростанция I) и на электростанции Solar Two в Калифорнии. В лотковых установках в качестве теплоносителя и аккумулирующей жидкости использовалось минеральное масло; Solar Two использовала расплавленную соль.
Система с двумя резервуарами косвенного действия
Системы с косвенным охлаждением с двумя резервуарами функционируют так же, как и прямые системы с двумя резервуарами, за исключением того, что в качестве теплоносителей и накопительных жидкостей используются разные жидкости. Эта система используется на установках, в которых жидкий теплоноситель слишком дорог или не подходит для использования в качестве аккумулирующей жидкости.
Накопительная жидкость из низкотемпературного бака проходит через дополнительный теплообменник, где нагревается высокотемпературным теплоносителем. Затем высокотемпературная жидкость для хранения возвращается в высокотемпературный резервуар для хранения.
Жидкость выходит из этого теплообменника при низкой температуре и возвращается в солнечный коллектор или ресивер, где снова нагревается до высокой температуры. Жидкость для хранения из высокотемпературного резервуара используется для производства пара так же, как и в прямой системе с двумя резервуарами. Непрямая система требует дополнительного теплообменника, что увеличивает стоимость системы.
Эта система будет использоваться на многих параболических электростанциях в Испании, а также была предложена для нескольких параболических электростанций в США. Заводы будут использовать органическое масло в качестве теплоносителя и расплавленную соль в качестве накопительной жидкости.
Однобаковая система термоклина
Однобаковая система термоклина аккумулирует тепловую энергию в твердой среде, чаще всего в кварцевом песке, расположенной в одном резервуаре. В любой момент работы часть среды имеет высокую температуру, а часть — низкую. Области с высокой и низкой температурой разделены температурным градиентом или термоклином.
Высокотемпературный теплоноситель поступает в верхнюю часть термоклина и выходит из нижней части при низкой температуре. Этот процесс перемещает термоклин вниз и добавляет тепловую энергию в систему для хранения. Обратный поток перемещает термоклин вверх и удаляет тепловую энергию из системы для производства пара и электричества. Эффекты плавучести создают тепловую стратификацию жидкости внутри резервуара, что помогает стабилизировать и поддерживать термоклин.
Использование твердого носителя и использование только одного резервуара снижает стоимость этой системы по сравнению с системами с двумя резервуарами. Эта система была продемонстрирована на электробашне Solar One, где в качестве теплоносителя использовался пар, а в качестве аккумулирующей жидкости — минеральное масло.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Узнайте больше об основах концентрации солнечной тепловой энергии и об исследованиях в области концентрирования солнечной тепловой энергии в офисе солнечной энергетики.
Главная » Информационные ресурсы о солнечной энергии » Основы солнечного излучения
Аккумулирование тепловой энергии (TES) – совместное использование возобновляемых источников тепла
Аккумулирование тепловой энергии (TES)
Хранилище тепловой энергии (TES) описывает различные технологии, которые временно хранят энергию путем нагрева или охлаждения различных носителей для последующего повторного использования. Технологии TES, иногда называемые «тепловыми батареями», позволяют отделить доступность тепла, генерируемого от возобновляемой электроэнергии, солнечной тепловой энергии или даже регенерированного отработанного тепла, когда оно активно необходимо, помогая декарбонизировать промышленные процессы и отопление или охлаждение зданий.
TES является многообещающей стратегией электрификации: поскольку TES может использовать недорогую возобновляемую электроэнергию — например, ветер, генерируемый посреди ночи, — для производства и хранения тепла для последующего использования, TES обеспечивает хранение в сети коммунального масштаба и помогает управлять возобновляемыми источниками энергии.
‘ перемежаемость.
Аналогичным образом TES может накапливать тепло, захваченное концентрирующими солнечными системами в течение дня, для использования в недневное время.
Существуют различные формы технологий TES, которые в значительной степени отличаются источниками энергии, из которых они извлекаются, носителями, которые они используют, а также лежащими в их основе химическими или физическими процессами. Чаще всего технологии TES накапливают энергию в жидкостях или твердых телах за счет изменения температуры без изменения их состояния вещества. Этот процесс часто включает преобразование возобновляемой электроэнергии в тепло с помощью обычных процессов, таких как электрическое сопротивление и хранение тепла для немедленного или последующего использования. К носителям относятся резервуары для воды, расплавленная соль и такие материалы, как вулканическая порода, минералы, керамика или бетон. Другие формы технологий TES также используют возобновляемую электроэнергию, но сохраняют тепло за счет изменения состояния вещества (например, замерзания воды), часто для низкотемпературных применений в зданиях, в то время как другие формы технологий TES работают посредством химических реакций или путем манипулирования физическими свойствами.
жидкости.
Технологии TES имеют большой потенциал для межотраслевой декарбонизации, особенно для отопления и охлаждения зданий и обеспечения тепла для промышленных процессов. Технологии TES могут обеспечивать высокотемпературное промышленное тепло (выше 1000 °C) с чрезвычайно высокой эффективностью с использованием обычных материалов, которые могут хранить тепло в течение длительного времени. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, ожидается, что их рентабельность в течение десятилетия еще больше улучшится, снизившись примерно на 30 процентов для промышленных применений к 2030 году. Спонсоры RTC Antora Energy, Brenmiller Energy и Rondo Energy активно работают в промышленных и институциональных сферах, реализуя такие проекты, как цементный завод, крупная компания по производству пластмасс и кампус колледжа.
Что делает RTC?
RTC проводит интервью, семинары и панельные дискуссии с ключевыми политиками и поставщиками решений для хранения тепла, чтобы провести оценку технологии хранения тепла.
Этот документ предоставит ключевым заинтересованным сторонам более глубокое понимание технического и экономического потенциала масштабирования технологических решений по хранению тепла в различных промышленных подсекторах.
RTC также созовет рабочую группу по хранению тепла, в которую войдут члены и спонсоры RTC, коммунальные предприятия, НПО и технические эксперты из исследовательских институтов. Эта рабочая группа вносит свой вклад в оценку технологии хранения тепла и создает План действий и партнерства в области технологии (TAPP) для определения рынка, политики и технологических действий, которые RTC должен предпринять в течение следующих трех лет для ускорения развертывания хранения тепла, с подробным описанием. составлен план на первый год.
Избранные материалы и вебинары
Веб-семинар: Хранение тепловой энергии: возможность промышленной декарбонизации
RTC провел открытый веб-семинар с участием трех наших спонсоров, которые предоставляют автономные хранилища тепловой энергии: Rondo Energy, Antora Energy и Brenmiller Energy.
Эти решения отделяют доступность тепла, вырабатываемого из возобновляемых источников электроэнергии, солнечной энергии и других источников тепла (таких как отработанное тепло), от того, когда оно нужно конечным пользователям, делая возможным обезуглероживание промышленных процессов и зданий. Участники лучше поняли, как работают эти системы, реальные приложения от компаний, занимающихся хранением тепла, и что RTC делает для поддержки этой многообещающей технологии. Вебинар поддержал запуск нашей рабочей группы по хранению тепла, открытой для всех наших членов и спонсоров, целью которой является углубление понимания технологии и разработка плана устранения препятствий на пути ее развертывания и масштабирования.
Как принять участие:
Эти рабочие потоки разрабатываются и информируются нашими членами и спонсорами. Мы регулярно созываем фокусные рабочие группы для совместной работы над этой задачей. Чтобы присоединиться к нам в продвижении технологий использования возобновляемых источников энергии, станьте членом или спонсором RTC здесь.