Теплоаккумулятор: предназначение и конструкция
Эффективный обогрев частного дома – это важный компонент комфорта любой семьи. Хотя современные котлы отопления, работающие на различных видах топлива, способны обеспечить максимум удобств, постоянный рост тарифов требует изыскивать возможности, позволяющие сокращать издержки, сопряженные с получением столь необходимого для жизни людей тепла. Одной из таких возможностей является использование устройства под названием «теплоаккумулятор», которое обладает уникальной способностью накапливать тепло, а затем отдавать его сразу же, как возникает потребность в тепловой энергии.
Содержание
- 1 Что же такое теплоаккумулятор для котлов отопления?
- 2 Аккумулятор тепла и его достоинства
- 3 Общая характеристика конструкции и принципа работы
Что же такое теплоаккумулятор для котлов отопления?
Эти устройства, представляющие собой разновидность буферной емкости, обеспечивают накопление избыточного тепла, снижая в результате уровень нагрузки на котел отопления.
Накопленная ими тепловая энергия поступает в отопительную систему по мере необходимости, то есть по мере остывания циркулирующего в системе теплоносителя. Как только система прогревается до температуры теплоаккумулятора, процесс передачи тепла прекращается.
Аккумулятор тепла и его достоинства
Вполне понятно, что отопление частного дома представляет собой серьезную статью всех эксплуатационных затрат. Использование же теплоаккумуляторов позволяет сократить расход топлива (твердого, жидкого, электроэнергии) и, следовательно, уменьшить итоговую стоимость отопления. Эффект от этих устройств особенно ощутим, когда размеры обогреваемого дома достаточно велики.
К другим важным достоинствам, возникающим в ходе эксплуатации теплоаккумуляторов, следует отнести:
- сокращение времени активной работы котлового оборудования, что в итоге выливается в уменьшение его износа и увеличение срока его эксплуатации;
- возможность поддержания температуры в отапливаемом помещении даже при прекращении процесса горения в топке котла или при отключении электричества;
- полную безопасность этих устройств.
Совокупность перечисленных выше достоинств является залогом высокой рациональности использования тепловых аккумуляторов. Благодаря этим устройствам, домовладельцам удается обеспечить максимальный тепловой комфорт в доме, снизив при этом расходы, связанные с отоплением.
Расчет теплопотерь жилого помещения
Общая характеристика конструкции и принципа работы
К достоинствам аккумуляторов тепла следует отнести и простоту их конструкции, основой которой является бочка большого объема, изготавливаемая из нержавеющей стали. Во внутренней полости этой бочки находится несколько слоев качественной теплоизоляции, гарантирующей сохранение тепловой энергии вплоть до того момента, когда потребуется ее передача в дом. Рабочим органом устройства, обеспечивающим сохранение тепла, является незамерзающий антифриз. Для эффективной передачи ему тепловой энергии внутри бочки может устанавливаться змеевик из меди или из других металлов.
В том случае, когда в системе отопления дома используются электрические котлы, подогрев воды в их внутренней полости обеспечивается с помощью тэнов различной мощности. Поскольку энергопотребление таких котлов довольно велико, то целесообразно и более экономично подключать их лишь на ночное время, когда действуют пониженные тарифы. Тепловой аккумулятор, накопивший за ночь определенное количество тепловой энергии, начнет отдавать ее в систему отопления, когда котел будет отключен и когда температура в системе начнет понижаться.
Поскольку конструкция аккумулятора тепла достаточно проста, изготовить теплоаккумулятор своими руками – не такая уж сложная задача для человека, обладающего достаточными навыками работы со слесарным оборудованием. Именно этому вопросу мы и намерены посвятить нашу очередную статью.
Более подробно о принципе работы теплоаккумулятора для котлов отопления вам расскажет вот это видео:
Как подобрать объем теплоаккумулятора для электрокотла
Электрические котлы отличает невысокая цена, относительная простота монтажа и обслуживания, надежность и безопасность.
Единственным вопросом, который может возникнуть к системе отопления на основе таких агрегатов, — высокая цена энергоносителя. Однако при наличии двух- или многотарифной схемы оплаты электроэнергии расходы можно существенно сократить. Для этого в тепловую схему системы включают электрокотлы с теплоаккумулятором. Рассмотрим конструкцию, преимущества буферной емкости для бытовых и промышленных электрических котлов отопления «Невский», а также произведем расчет их объема.
Устройство и принцип работы теплоаккумулятора
Теплоаккумулятор представляет собой емкость, покрытую теплоизоляцией. Для подключения к отоплению предусмотрено два патрубка.
Система на базе электрокотла и теплоаккумулятора работает следующим образом. Электрический котел функционирует во время действия недорого тарифа, при этом теплоноситель подается по контуру «тепловой агрегат — теплоаккумулятор» до достижения заданной температуры, обычно это 85–90° С.
Во время действия высокого тарифа электрический котел отключается, температура в системе отопления поддерживается за счет предварительно нагретого теплоносителя, который циркулирует по контуру «буферная емкость — радиаторы» или другие отопительные приборы.
Температура при этом регулируется трехходовым клапаном с электроприводом, управляемым по схеме обратной связи с датчиком температуры.
Расчет объема теплоаккумулятора для котла
От правильного выбора объема теплоаккумулятора для котла зависит корректная работа отопления при отключенном котле. Чем больше емкость бака, тем дольше функционирует система при бездействующем тепловом агрегате.
Объем считают по формуле: V = P × ŋ × t / с × ∆ϑ, где V — объем бака-теплоаккумулятора, P — тепловая мощность котельного агрегата, ŋ — коэффициент полезного действия котла, t — время нагрева теплоносителя в баке-аккумуляторе, с — постоянная величина удельной теплоемкости воды (при использовании ее в качестве теплоносителя), ∆ϑ — разность температур теплоносителя до и после отопительных приборов.
Данная формула не учитывает теплопотери в системе во время нагрева, а также потери температуры дома или здания при снижении температуры наружного воздуха.
Для более точного подбора теплоаккумулятора для электрического котла считают тепловую энергию, накопленную теплоаккумулятором за 1 цикл.
Она определяется выражением Q = V × с × ∆ϑ, где Q — количество тепла, с — удельная теплоемкость теплоносителя, V — предварительно рассчитанный объем накопительного теплоаккумулятора, ∆ϑ — разница температур воды подачи и обратного хода.
Полученную величину сравнивают с проектными теплопотерями здания при той или иной температуре и определяют, на какое время хватит нагретого теплоносителя в системе без подключения котла. Исходя из этого, можно корректировать объем резервуара, необходимый для работы отопления с электрокотлом и с теплоаккумулятором.
Можно также воспользоваться упрощенной системой определения емкости бака теплоаккумулятора. В умеренном морском и южном климате она составляет примерно 25 литров на каждый кВт мощности котла. В средней полосе и на севере — от 35 до 40 литров на КВт. Приведенные величины указаны для норм теплопотерь СанПин.
При выборе также необходимо учесть, что со слишком большим объемом теплоносителя электрический котел может не справиться.
Для исключения ошибок необходимо обратиться к специалистам.
Итак, теплоаккумуляторы для электрокотлов отопления:
- Могут работать с низкотемпературным отоплением. Автоматический клапан с сервоприводом позволяет регулировать температуру подачи теплоносителя.
- Позволяют снизить расходы на энергоноситель. Установка теплоаккумулятора позволяет включать отопительный агрегат во время действия дешевого тарифа на электроэнергию.
- Могут применяться в системах ГВС. Резервуары можно подключать к системе подачи горячей воды и применять в качестве бойлера.
По вопросам выбора оборудования для ГВС и отопления звоните: 8 800 100-24-65. Мы поставляем промышленные и бытовые электрокотлы «Невский» с теплоаккумуляторами, оказываем клиентам полную информационную и техническую поддержку.
Тепловая батарея на основеPCM для хранения солнечной энергии с помощью теплового насоса – журнал pv International
Норвежская компания SINTEF разработала систему накопления тепла на основе материалов с фазовым переходом (PCM), которая может поддерживать фотоэлектрическую генерацию и сглаживание пиковых нагрузок.
Контейнер батареи вмещает 3 тонны жидкого биовоска на основе растительного масла и в настоящее время превосходит ожидания по производительности на пилотной установке.
Emiliano Bellini
SINTEF, независимая исследовательская организация в Норвегии, разработала батареи на основе PCM, которые способны накапливать энергию ветра и солнца в виде тепла с помощью теплового насоса.
ПКМ может поглощать, накапливать и выделять большое количество скрытого тепла в определенных диапазонах температур. Они часто использовались на исследовательском уровне для охлаждения фотоэлектрических модулей и хранения тепла.
«Тепловая батарея может использовать любой источник тепла, пока жидкость переносит тепло к тепловой батарее и от нее», — сказала исследователь Алексис Севолт журналу pv . «Например, централизованное теплоснабжение также подключено к нашей демонстрационной установке для большей гибкости в зимнее время.
В этом случае вода является теплоносителем, так как она очень хорошо подходит для большинства зданий. Наша технология также может использоваться в промышленных процессах с использованием теплоносителя под давлением, например, CO2 под давлением для охлаждения или замораживания промышленных процессов».
Ученые поместили то, что они назвали «биобатареей», в серебристый контейнер, в котором находится 3 тонны типа ПКМ — жидкого биовоска на основе растительного масла. Сообщается, что он способен плавиться при температуре тела и становится твердым кристаллическим материалом, когда становится «холодным» при температуре ниже 37°C.
Система накопления тепла также содержит теплообменник для отвода тепла.
«Это достигается с помощью 24 так называемых амортизирующих пластин, которые отдают тепло технической воде, которая служит энергоносителем, отводящим тепло от системы хранения», — пояснили ученые. «Вместе PCM и пластины позволяют нагревательному блоку быть компактным и эффективным».
PCM поглощает большое количество тепла, меняя свое физическое состояние с твердого на жидкое, а затем выделяет его, когда материал затвердевает. Затем батарея способна нагревать холодную воду и подавать ее к радиаторам и вентиляционным системам здания, тем самым обеспечивая подачу нагретого воздуха.
Популярный контент
«Система накопления тепла на основе PCM обеспечивает именно те характеристики, на которые мы рассчитывали», — сказал Сево, отметив, что его команда более года тестировала устройство в лаборатории ZEB, управляемой Норвежским университетом науки и технологии (НТНУ). «Мы максимально используем солнечную энергию, вырабатываемую самим зданием. Мы также обнаружили, что система очень хорошо подходит для так называемого пикового сглаживания».
Согласно анализу группы, зарядка биобатареи перед самым холодным периодом дня может помочь значительно снизить потребление энергии из сети, используя при этом колебания спотовой цены.
«Таким образом, система намного менее сложна, чем традиционная батарея, но подходит не для всех зданий. Поскольку это новая технология, инвестиционные затраты остаются высокими», — говорится в сообщении группы.
По словам Сево, предлагаемая технология хранения намного проще, чем обычные батареи, поскольку не требует каких-либо редких материалов, имеет длительный ожидаемый срок службы и не требует особого обслуживания.
«При этом удельная стоимость в евро за киловатт-час уже сравнима или ниже, чем у обычных аккумуляторов, пока еще не произведенных в массовом порядке», — заявил он, не уточнив подробностей.
Другие исследователи из SINTEF недавно разработали высокотемпературный промышленный тепловой насос, который может работать с чистой водой в качестве рабочей среды и, как сообщается, достигать температуры до 180 C. Эта машина, которую исследовательская группа описывает как «самую горячую в мире тепловой насос» может использоваться с различными промышленными процессами, использующими пар в качестве энергоносителя, и может снизить энергопотребление объекта на 40–70%, поскольку, по словам его создателей, позволяет утилизировать низкотемпературное отработанное тепло. .
Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, обращайтесь по адресу: [email protected].
Rondo Energy утверждает, что устройство для накопления тепла в тостере-кирпиче способно к дешевой и эффективной декарбонизации
Хоакин Виктор Такла, Tech Times
На промышленное использование энергии приходится 25% всех выбросов углерода человеком. Согласно отчету «Interesting Engineering», значительная часть этой энергии используется для выработки тепла для различных промышленных операций, включая производство полимеров и автомобильных аккумуляторов.
Однако появление кирпичных тостеров могло бы улучшить ситуацию.
Rondo Energy, стартап из Окленда, считает, что это верная возможность более эффективно обезуглероживать окружающую среду.
Генеральный директор Rondo Джон О’Доннелл сказал в заявлении для подкаста Wharton Current , что это знаменует собой «захватывающий момент» в истории.
«Где в пересчете на единицу стоимости энергии ветер и солнечная энергия теперь дешевле, чем топливо. Не только дешевле, чем обычное электричество, но и дешевле, чем топливо для отопления в большинстве стран мира — направляется по всему миру.»
(Фото: HOLLIE ADAMS/AFP через Getty Images)
На фотографии, сделанной 19 августа 2022 года, видны кеги, сложенные на складе пивоварни Signature Brew в Восточном Лондоне. — Пивоваренный бум начался благодаря налоговому убежищу, которое дает 50% налоговую скидку пивоварням, производящим менее 4000 гл в год, что, в сочетании с относительно низкими затратами на установку, позволило появиться сотням заведений за 20 лет: 1900 в прошлом году в Соединенном Королевстве почти в 5 раз больше, чем в начале 2000-х годов
Хранение недорогих возобновляемых источников энергии
Это в основном указывает на то, что «зеленая надбавка», которая была препятствием для сектора возобновляемых источников энергии, больше не является проблемой. Стоимость возобновляемой энергии достигла самой низкой точки.
Rondo Energy создает «кирпичные тостеры», которые можно использовать в течение всего дня и хранить недорогую возобновляемую энергию в виде высокотемпературного тепла. По словам Рондо, промышленные клиенты сразу же начнут экономить деньги по сравнению с традиционными методами сжигания ископаемого топлива.
Сама система не особенно сложна. По словам О’Доннелла, каждый тостер и фен преобразуют электричество в тепло со 100-процентной эффективностью. Рондо создал технологию, которая работает как тостер для нагрева «доменных печей», которые используются сталелитейной промышленностью для циклического накопления тепла.
Эти печи не являются ни специализированными, ни особенно уникальными; они просто состоят из обычных глиняных кирпичей, иногда с добавлением небольшого количества песка. Компания.
Читайте также: «Энергия волн»: это плавучее устройство, похожее на позвоночник, превращает морские волны в электричество!
Эффективность 98 %
Компания Rondo Energy также заявляет, что может извлекать огромное количество тепла с впечатляющей эффективностью 98 %, производя промышленное хранение тепла, стоимость которого составляет примерно одну пятую стоимости единицы хранимой энергии по сравнению с любой электрохимической батареей и предлагает — дешевое отопление хранения.
Компания находится на пути к расширению своих производственных мощностей после того, как Билл Гейтс прорывные предприятия и другие инвесторы профинансировали технологию.
Компания Rondo сообщила, что ее технология хранения тепловой энергии особенно важна для перехода к углеродной нейтральности в цементной промышленности.
Высокотемпературное тепло дымовых газов печи с нейтральным уровнем выбросов углерода можно использовать для производства клинкера и для термической активации минералов и побочных продуктов, сокращая многие выбросы при сжигании ископаемого топлива.
Статья по теме: «Углеродная губка»: первая машина для улавливания углерода на солнечной энергии будет всасывать CO2, чтобы помочь решить климатический кризис
Эта статья принадлежит Tech Times
Автор Хоакин Виктор Такла
Не воспроизводить без разрешения.