Теплоаккумулятор системы воздушного солнечного отопления
Теплоаккумулятор системы воздушного солнечного отопления в качестве теплоаккумулирующей среды содержит камни, преимуществом которых является их низкая стоимость.
В зависимости от конструкции и размеров отсека для камней могут потребоваться камни размером до 100 мм. На 1 м² солнечного коллектора требуется 35–180 кг камней из-за их малой теплоемкости.
Огромное количество камней усложняет проблему их транспортировки и перегрузки, а также требует отсека, достаточного по размеру, чтобы вместить их. При 30% пустот объем камней, необходимый для аккумулирования того же количества тепла, что и бак с водой, должен быть в 2,5 раза больше.
Большая периметральная площадь этих отсеков-аккумуляторов влечет за собой более высокие строительные расходы и большие потери тепла. Потенциальная возможность более значительных потерь тепла из больших отсеков с камнями по сравнению с меньшими по размеру водяными баками, тем не менее, компенсируется сравнительно медленным естественным движением тепла через камни в отличие от постоянного движения воды внутри большого бака при изменении температуры (например, из-за потери тепла).
Одним из серьезных ограничений в использовании камней является недостаточность их универсальности как рабочих тел для других целей помимо аккумулирования тепла, они, например, не могут служить теплоносителем для подогрева воды, охлаждения и даже отопления жилого помещения. Один из немногих и наиболее распространенных способов приготовления горячей воды в этом случае заключается в установке небольшого (0,1–0,4 м³) неизолированного водяного бака между камнями. Теплообмен протекает медленно, но продолжается круглые сутки.
Методы солнечного охлаждения применимы тогда, когда камни удерживают прохладу для дальнейшего использования. Эту прохладу можно получить путем:
- циркуляции холодного ночного воздуха;
- воздуха, охлажденного ночной радиацией;
- воздуха, охлажденного внепиковыми холодильными компрессорами.
Воздушные теплоаккумуляторы ограничивают способ передачи тепла окружающему пространству.
На рисунке показан купольный дом, спроектированный фирмой Тотал энвайронментал экшн, в котором теплоаккумуляторный отсек с камнями расположен в пределах помещения.
Передача тепла из отсека в помещение происходит медленно путем естественной конвекции из комнаты в нижнюю часть отсека и оттуда через верх, а при необходимости, при помощи небольших вспомогательных вентиляторов (куполообразная форма была выбрана заказчиком, а отдельно стоящий солнечный коллектор указывает на ограничения, накладываемые строительным участком).
Воздушные солнечные коллекторы (расположенные отдельно) и теплоаккумулятор с твердой засыпкой в купольном доме:
A — панели солнечного коллектора;
B — контейнер теплоаккумулятора с кирпичным или каменным щебнем;
C — подземный изолированный канал для подачи воздуха
Местоположение теплового аккумулятора с камнями может явиться серьезным ограничением в их использовании. Если теплоаккумулятор размещается в подвале здания, то расходы на сооружение отсека необязательно должны быть включены в общую стоимость системы солнечного теплоснабжения. Однако, если под теплоаккумулятор отводится подвал, предназначенный для других целей, или жилое помещение, то стоимость сооружения такого отсека добавляется к стоимости системы.
На следующем рисунке показано использование контейнера-аккумулятора с засыпкой из камней в качестве архитектурного элемента здания. В доме Джорджа Лефа (Денвер, Колородо) этот способ применен довольно удачно. Однако из-за большого веса контейнеров или отсеков для камней под ними должны предусматриваться прочные фундаменты.
Засыпка, содержащаяся в вертикальном цилиндре из фиброкартона
На cледующем рисунке представлен разрез дома в Бостоне, выполненного по проекту фирмы Тотал энвайронментал экшн на средства фирмы АИА Рисерч корп. Американского института архитекторов.
Площадка для дома представляет собой крутой северный склон холма с высокими зданиями к югу. Солнечный коллектор устанавливается как можно выше, чтобы не попасть в тень от соседних зданий. Вследствие своих больших размеров и массы теплоаккумулирующий отсек с камнями находится на нижнем этаже здания.
Разрез солнечного дома (Бостон)
В проекте предусмотрен довольно простой способ передачи тепла к отсеку и от него. На рисунке, где показана схема солнечной системы, теплый воздух из солнечного коллектора поступает в верхнюю часть отсека. Он затягивается внутрь, выходит снизу и поступает обратно в коллектор.
Для обогрева дома прохладный воздух поступает в нижнюю часть отсека и нагревается по мере подъема между камнями. Самые теплые камни наверху нагревают воздух до наибольшей степени. На рисунке также показан цикл отопления на жидком топливе, в котором комнатный воздух обходит отсек с камнями. Обычно, аккумуляторный отсек не должен нагреваться отопителем, за исключением случаев, когда он располагается внутри жилого помещения.
Схема системы солнечного теплоснабжения для дома в Бостоне:
A — режим поглощения солнечной энергии. Воздух поступает через дно солнечного коллектора и выходит через верх. Нагретый воздух подается вниз, проходя через теплоаккумулятор с камнями и нагревая его, и возвращается в коллектор;
B — режим отопления помещения. Воздух засасывается из жилого помещения и поступает в нижнюю часть теплоаккумулятора. При прохождении через камни он нагревается и поступает обратно в жилое помещение;
C — режим дублирующего отопления. Отопитель, работающий на жидком топливе, нагревает воздух, поступающий из жилого помещения через приточную камеру в нижней части теплового аккумулятора. Нагретый воздух поступает в жилое помещение через верхнюю камеру теплоаккумулятора;
Одна из важных причин того, что теплый воздух подается из солнечного коллектора в верхнюю часть отсека, заключается в стремлении обеспечить температурную стратификацию. Это дает возможность нагревать комнатный воздух до наивысшей возможной температуры при помощи самых теплых камней, находящихся в верхней части отсека. Если теплый воздух будет поступать через низ отсека, даже без перемещения внутри него, то тепло из нижней части распределится равномерно по всему отсеку, что вызовет в нем общее понижение температуры.
Подача комнатного воздуха в то же место, что и теплого воздуха из коллектора, будет способствовать этому выравниванию тепла по отсеку, а не нагреву воздуха в целях отопления здания. Форма отсека теплового аккумулятора имеет особое значение при использовании камней в качестве теплоаккумулирующей среды.
Вообще, чем больше расстояние, которое воздуху требуется пройти через камни, тем больше должен быть размер камней для уменьшения перепада давления и снижения необходимой мощности вентилятора. Например, если отсек представляет собой высокий цилиндр, то требуются камни большего размера. Если высота цилиндра более 2,5 м, то размер камней должен быть по крайней мере 50 мм; для более высоких цилиндров размер камней должен быть еще больше. Для приземистых, горизонтальных отсеков, которые обычно устанавливаются в подвалах, может подойти гравий диаметром 25–50 мм.
Форма отсека теплоаккумулятора:
а — вертикальный отсек; 1 — теплый воздух из солнечного коллектора; 2 — размер камней в поперечнике 50–100 мм; 3 — холодный воздух к коллектору;
б — горизонтальный отсек; 1 — теплый воздух из солнечного коллектора; 2 — холодный воздух к коллектору; 4 — гравий в поперечнике 25–50 мм; 5 — теплый воздух к дому; 6 холодный воздух из дома
Предлагаемые выше размеры в большей степени зависят от скорости проходящего через камни воздуха. Чем меньше скорость воздуха, тем мельче должны быть камни и тем толще их слой. По сути дела, увеличение перепада давления проходящего через камни воздушного потока прямо пропорционально увеличению скорости воздуха. Разумеется, чем меньше камни в поперечнике, тем больше суммарная площадь поверхности камней, которая получает тепло от воздуха. Вообще, камни или булыжники должны быть достаточно большими для поддержания низкого перепада давления при достаточно хорошем теплообмене.
В теплоаккумуляторах систем воздушного солнечного отопления можно также использовать небольшие контейнеры для воды, которые можно разместить на стеллажах, полках или каким-либо другим способом, чтобы дать воздуху возможность беспрепятственно обтекать их. Такими контейнерами могут являться пластмассовые, стеклянные, алюминиевые емкости, бутыли, банки. Проблема укладки или размещения контейнеров решается разными путями, но, пожалуй, наиболее успешным является установка их на поддоны с последующим продуванием воздуха по горизонтали между поддонами.
Отсек теплоаккумулятора для систем воздушного солнечного отопления, в которых применяются небольшие контейнеры с водой:
1 — поступление воздушного потока; 2 — контейнеры с водой; 3 — полки; 4 — выход воздушного потока; 5 — отсек теплоаккумулятора
Можно разместить небольшие контейнеры между балками перекрытий (пустоты здесь выступают в качестве воздушных коробов) или использовать вертикальные пустоты теплоаккумулятора, служащие перегородками между помещениями или элементами наружных стен. И опять, при размещении теплоаккумулятора внутри отапливаемого помещения все потери тепла из него поступают в здание. На следующем рисунке показан разрез дома, спроектированного фирмой « Тотал энвайронментал экшн» (Миннеаполис, Массачусетс). В этом проекте воздух, циркулируя в замкнутом контуре, проходит вверх через вертикальный, обращенный на юг солнечный коллектор, а затем опускается вниз через вертикальный объем, заполненный небольшими контейнерами с водой.
Вертикальные воздушные солнечные коллекторы и водяной теплоаккумулятор контейнерного типа в Джиллис-хаус:
1 — отсек; 2 — солнечный коллектор
Стену такой конструкции нелегко приспособить для камней, и в этом заключается одно из главных преимуществ контейнеров с водой. Другое преимущество в том, что для воды требуется меньший объем пространства, для аккумуляции того же количества тепла, что и камни. Утечка воды вряд ли вызовет проблемы, поскольку в одном месте протечки потеря воды составит не более нескольких литров.
Проект солнечного дома для Миннеаполиса:
1 — комната отдыха; 2 — общая комната; 3 — спальня; 4 — тепловой аккумулятор; 5 — солнечный коллектор для приготовления горячей воды; 6 — солнечный коллектор; 7 — столовая; 8 — гараж
По контракту с АИА Рисерч корп. фирма Тотал энвайронментал экшн использовала саму конструкцию дома в Миннеаполисе для аккумулирования тепла.
Буферная емкость Hajdu AQ PT 2000 Хайду теплоаккумулятор
В связи с ежедневными изменениями курса валют ЦБ и большой нагрузкой временно принимаем заказы от 30 000 р. У Вас есть перечень необходимых материалов? — присылайте на
почту [email protected] (расчет актуальных цен выполняем бесплатно).
Теплоаккумулятор Hajdu AQ PT 2000 литров — буферные емкости отопления
- Описание
- Документация
- Отзывы
- Доставка
Характеристики
| Товар | теплоаккумулятор |
| Страна | Венгрия |
| Высота, мм | 2465 |
| Бренд | Hajdu |
| Серия | aq pt |
| Модель | aq pt 2000 |
| Диаметр, мм | 1100 |
| Материал | Сталь |
| Тип | пустой |
| Монтаж | Напольный |
| Цвет | Серый |
| Назначение | для систем отопления закрытого типа |
| Гарантия | 3 года |
|
Бренд (рус. )
|
хайду |
| Объем, л | 2000 |
| Теплоизоляция | полиуретан |
| Наличие | Есть |
| Подключение воды | 1 1/4″ (ø 32) |
| Подключение тэна | 1 1/4″ (ø 32) |
| Подключение термодатчика | 1/2″ (ø 20) |
|
Макс. рабочее давление бака, бар
|
3 |
| Тэн | опционально |
| ГВС | нет |
Буклет
Брошюра
Инструкция по эксплуатации
Каталог продукции
Декларация о соответствии
+ Добавить комментарий
//»ProductVideo»
Бренд:
хайду
Серия:
aq pt
Модель:
aq pt 2000
Страна:
Венгрия
237,00 кг
Артикул:
AQ PT 2000
Теплоемкость и хранение энергии
Печать
Теплоемкость и хранение энергии
Когда наша планета поглощает и излучает энергию, температура меняется, и взаимосвязь между изменением энергии и изменением температуры материала заключена в понятии тепла емкость, иногда называемая удельной теплоемкостью. Проще говоря, теплоемкость выражает, сколько энергии нужно для изменения температуры данной массы. Допустим, у нас есть кусок камня весом один килограмм, и у камня есть теплоемкость 2000 Дж на килограмм на °C — это означает, что нам нужно добавить 2000 Дж энергии, чтобы увеличить температуру камня на 1 °С. Если бы наш камень имел массу 10 кг, нам потребовалось бы 20 000 Дж, чтобы получить такое же повышение температуры. Напротив, теплоемкость воды составляет 4184 Дж на кг на °К, поэтому вам потребуется в два раза больше энергии, чтобы изменить ее температуру на ту же величину, что и горная порода.
История охлаждения воздуха и воды
Нажмите, чтобы увидеть текстовое описание
История охлаждения двух одинаковых кубов, один из которых состоит из воздуха, а другой из воды, при одинаковой начальной температуре (293 °K, что равно 20 °C). В этой модели кубы теряют тепло с поверхности площадью 1 м2 и не получают энергии от своего окружения, что равносильно утверждению, что они находятся в вакууме. Если бы вы сделали это на своем заднем дворе, окружающий воздух передал бы тепловую энергию кубам, если бы их температура упала ниже температуры окружающей среды. Обратите внимание, что температура воздуха сначала падает очень быстро, но с каждым падением температуры он выделяет меньше энергии в течение следующего интервала времени, поэтому скорость охлаждения уменьшается. Напротив, вода остывает очень и очень медленно; энергия, которую он излучает, является каплей в море (так сказать) по сравнению с общим количеством энергии во всем кубическом метре, поэтому изменение температуры невелико.
Авторы и права: Дэвид Байс © Государственный университет Пенсильвании имеет лицензию CC BY-NC-SA 4.0
Теплоемкость материала вместе с его общей массой и температурой говорят нам, сколько тепловой энергии хранится в материале. Например, если у нас есть квадратная ванна, наполненная водой один метр в глубину и один метр по сторонам, то у нас есть один кубический метр воды. Так как плотность воды 1000 кг/м 3 , эта ванна имеет массу 1000 кг. Если температура воды 20 °C (293 °K), затем мы умножаем массу (1000) на теплоемкость (4184) на температуру (293) в °K, чтобы найти, что наш кубический метр воды содержит 1,22e9 (1,2 миллиарда) джоулей энергии. Представьте себе на мгновение два кубических метра материала, один из которых состоит из воды, а другой — из воздуха. Воздух имеет теплоемкость около 700 Дж на кг на °К и плотность всего 1,2 кг/м 3 , поэтому его начальная энергия будет равна 700 х 1 х 1,2 х 293 = 246 120 Дж — ничтожная доля тепловой энергии. энергия, запасенная в воде. Если два куба имеют одинаковую температуру, они будут излучать одинаковое количество энергии своими поверхностями в соответствии с описанным выше законом Стефана-Больцмана. Если энергия, потерянная за интервал времени, одинакова, то температура куба воздуха уменьшится намного больше, чем температура воды, и поэтому в следующем интервале времени вода будет излучать больше энергии, чем воздух, но воздух остынет еще больше, поэтому будет излучать меньше энергии. В результате температура водяного куба гораздо стабильнее воздуха — вода меняется гораздо медленнее; он дольше держит температуру. На рисунке выше показаны результаты компьютерной модели, которая отслеживает температуру этих двух кубов.
Подводя итог, можно сказать, что чем выше теплоемкость, тем больше тепловая инерция, а это означает, что сложнее добиться изменения температуры. Эта концепция важна, поскольку Земля состоит из материалов с очень разной теплоемкостью — воды, воздуха и горных пород; они совершенно по-разному реагируют на нагрев и охлаждение.
Теплоемкость некоторых распространенных материалов указана в таблице ниже.
| Вещество | Теплоемкость (Джкг -1 К -1 ) |
|---|---|
| Вода | 4184 |
| Лед | 2008 |
| Средний камень | 2000 |
| Влажный песок (20% воды) | 1500 |
| Снег | 878 |
| Сухой песок | 840 |
| Земли с растительностью | 830 |
| Воздух | 700 |
Проверьте свое понимание
‹ Инсоляция вверх Парниковый эффект и глобальный энергетический бюджет ›
Резервуары для хранения — Буферные резервуары для энергии
Использование воды или гликоля в качестве теплоносителя имеет большие преимущества. Это экономичный способ передачи энергии от одного источника к другому. Преимущество водяного отопления еще и в том, что его энергию можно аккумулировать. В простой системе лучистого тепла мы используем бетонную массу в качестве аккумулирующей среды. Однако, когда мы сталкиваемся с домами с многочисленными потребностями в отоплении, такими как горячая вода для бытовых нужд, теплые полы, фанкойлы, бассейны и гидромассажные ванны, нам нужен метод использования энергии. Делается это в накопительном баке. Чем больше резервуар для хранения, тем больше энергии мы можем хранить.
Хранение энергии очень полезно, особенно в таких приложениях, как тепловые насосы для холодного климата, геотермальные и солнечные системы отопления. Во-первых, это позволяет нам сократить короткий цикл работы компрессора, добавляя больше массы к теплу. ФАКТ – более короткие циклы теплового насоса (включение/выключение) требуют больше энергии и увеличивают срок службы сортировщика . Имея большую массу для нагрева, компрессор включается и работает дольше, поскольку ему нужно больше нагреться. Это снижает эксплуатационные расходы и продлевает срок службы компрессора. Резервуар для хранения энергии действует как большая батарея, а также полезен для компенсации циклов подачи и потребления тепла. Зимой дни солнечнее и теплее, а ночи холоднее и темнее. Таким образом, если вы используете тепловой насос с воздушным источником или солнечную тепловую систему, у системы будет больше шансов улавливать тепловую энергию в течение дня, а ночью, когда дом нуждается в большем потреблении, она будет получать эту потребность из накопительного бака.
Во многих случаях в качестве средства хранения достаточно недорогого резервуара для воды, однако им не хватает сложности, которую может обеспечить надлежащий резервуар для хранения. Специальные резервуары с геотермальными, солнечными или воздушными тепловыми насосами помогут максимально повысить энергоэффективность, включая такие функции, как более высокая изоляция, погружные датчики для датчиков температуры и дополнительные внутренние теплообменники.
Наши резервуары для воды SolarStor и GeoStor изготовлены в США и имеют требуемое уплотнение в соответствии со стандартами ULS и CSA для использования как в качестве отдельно стоящих буферных резервуаров для энергии, так и в качестве резервуаров для питьевой воды для бытовых нужд. Для большей производительности у нас также есть резервные бойлеры Thermo2000 EcoUltra Buffer. Эти резервуары идеально подходят для наших арктических тепловых насосов и могут обеспечить до 29кВт резервного отопления для больших жилых или коммерческих систем. Благодаря дополнительным функциям, таким как подача горячей воды по запросу и полное управление гидравлической системой, EcoUltra действительно является единственным решением для бойлерного буферного резервуара, доступным в Северной Америке.
Водяные системы отопления считаются наиболее надежными формами для обогрева дома или магазина. Однако редко они поставляются с резервным источником тепла. Все наши резервуары для хранения SolarStor и GeoStor оснащены нагревательным элементом мощностью 4,5 кВт, который можно активировать в случае отказа. Для клиентов, которым требуется полное резервное решение, EcoUltra является лучшим выбором и хорошо сочетается с любым низкотемпературным тепловым насосом, таким как Arctic Heat Pump. С доступной конфигурацией резервного нагрева 3-29кВт, он может обслуживать дома площадью от 800 до 6000 квадратных футов.
Внутренние теплообменники
Все наши резервуары доступны с нижним и верхним теплообменниками для интеграции различных методов нагрева. Нижний теплообменник используется для легкой адаптации к солнечной тепловой системе, чтобы помочь в нагреве резервуара и еще больше снизить затраты на электроэнергию. Верхний теплообменник можно использовать для перемещения тепловой энергии из накопительного бака для обогрева такой зоны, как бассейн или гидромассажная ванна. В любом случае теплообменники обеспечивают гибкость для расширения системы в будущем.
Резервуары для хранения воды Geo-Stor/Solar-Store оснащены дополнительным электрическим элементом мощностью 4500 Вт для дополнительного нагрева на моделях хранения геотермальной воды объемом 60, 80 и 119 галлонов.
Все модели оснащены установленными на заводе латунными дренажными клапанами, установленными на заводе клапанами T&P и двумя магниевыми анодными стержнями.
Все модели имеют внутреннюю часть из фарфорового стекла, сплавленного со сталью. Фарфоровое стекло непроницаемо для хлора и щелочей, что делает его идеальной облицовкой для резервуара для хранения воды.
Все модели включают 2-дюймовую пенопластовую изоляцию R15, не содержащую хлорфторуглеродов и не разрушающую озоновый слой.
Двойные теплообменники доступны для моделей солнечных водонагревателей объемом 80 и 119 галлонов для обеспечения дополнительной теплопередающей способности при одновременной работе; или, один змеевик может быть предназначен для использования с бойлером в качестве дополнительного источника нагрева при нагреве питьевой воды с помощью солнечной энергии или как часть контура лучистого отопления
Все баки поставляются с портами PT, которые погружаются непосредственно внутрь бака.