أنظمة تخزين الطاقة الحرارية

استخدام مجمع الحرارة في الحياة اليومية

أصبح المركب الحراري جهازًا لا غنى عنه للعديد من أنظمة التدفئة الحديثة. مع هذه الإضافة ، من الممكن ضمان تراكم الطاقة الزائدة المتولدة في المرجل والتي عادة ما تضيع. إذا أخذنا في الاعتبار نماذج المراكم الحرارية ، فإن معظمها يشبه الخزان الفولاذي ، الذي يحتوي على عدة فوهات علوية وسفلية. مصدر الحرارة متصل بالأخير ، بينما المستهلكون متصلون بالأول. الداخل عبارة عن سائل يمكن استخدامه لحل المشكلات المختلفة.

يستخدم المركب الحراري في كثير من الأحيان في الحياة اليومية. يعتمد عملها على السعة الحرارية الرائعة للماء. يمكن وصف تشغيل هذا الجهاز على النحو التالي. يتم توصيل خط أنابيب معدات الغلاية بالجزء العلوي من الخزان. يدخل المبرد الساخن إلى الخزان ، والذي يتم تسخينه إلى أقصى حد.

مضخة الدوران في الأسفل. يأخذ الماء البارد ويديره عبر نظام التسخين ، ويوجهه إلى المرجل. يتم استبدال السائل المبرد بسائل ساخن في وقت قصير. بمجرد توقف المرجل عن العمل ، يبدأ المبرد في التبريد في الأنابيب وخطوط الأنابيب. يدخل الماء إلى الخزان ، حيث يبدأ في إزاحة المبرد الساخن إلى الأنابيب. سيستمر تسخين الغرفة لبعض الوقت وفقًا لهذا المبدأ.

حجم البطارية العازلة

دعونا نفهم مقدار تخزين الحرارة الذي يجب أن يكون. هناك آراء مختلفة مبنية على الحساب المبني على:

• مساحة المبنى
• قوة المرجل.

دعونا نلقي نظرة على كل منهم. إذا بدأت من منطقة الغرفة ، فلا يمكن أن تكون هناك توصيات دقيقة. نظرًا لوجود العديد من العوامل التي تؤثر على عمر بطارية النظام بدون غلاية ، أهمها فقدان حرارة الغرفة. كلما كان المنزل معزولًا بشكل أفضل ، كلما كان الخزان العازل قادرًا على توفير السكن بالحرارة لفترة أطول.

الحساب التقريبي ، بناءً على مساحة الغرفة ، هو أن حجم مجمع الحرارة يجب أن يكون أربعة أضعاف عدد الأمتار المربعة. على سبيل المثال ، منزل بمساحة 200 متر مربع مناسب لـ TA بحجم 800 لتر.

بالطبع ، كلما كان الخزان أكبر ، كان ذلك أفضل ، ولكن من أجل تسخين كمية أكبر من المبرد ، هناك حاجة إلى مزيد من طاقة السخان. يتم حساب قوة المرجل على أساس المنطقة الساخنة. كيلووات واحد يسخن عشرة أمتار. يمكنك أيضًا وضع خزان بخمسة أطنان ، فقط إذا لم تسحب الغلاية مثل هذه الأحجام ، فلن يكون هناك فائدة من تركيب مثل هذا المجمع الحراري الكبير. لذلك ، من الضروري إجراء تعديلات على حساب قوة المرجل نفسه.

اتضح أنه ربما يكون من الأصح إجراء حساب بناءً على قوة المرجل. لنأخذ على سبيل المثال نفس المنزل الذي تبلغ مساحته 200 متر مربع. الحساب التقريبي لحجم الخزان العازل هو كما يلي - كيلو وات واحد من الطاقة يسخن 25 لترًا من المبرد. بمعنى ، إذا كان هناك سخان بقوة 20 وات ، فيجب أن يكون حجم TA حوالي 500 لتر ، وهو ما لا يكفي بوضوح لمثل هذا السكن.

بناءً على نتائج الحسابات ، يمكننا أن نستنتج أنه إذا كنت ستقوم بتركيب مجمع حراري ، فأنت بحاجة إلى أن تأخذ ذلك في الاعتبار عند اختيار قوة الغلاية ولا تأخذ واحدًا ، بل كيلوواط اثنين لكل عشرة أمتار من منطقة ساخنة. عندها فقط سيكون النظام متوازنا. يؤثر حجم TA أيضًا على حساب سعة الموسع. خزان التمدد عبارة عن خزان تمدد يعوض التمدد الحراري لسائل التبريد. لحساب حجمه ، عليك أن تأخذ الحجم الإجمالي لسائل التبريد في الدائرة ، بما في ذلك سعة الخزان العازل ، وتقسيمه على عشرة.

متى يكون من المفيد تركيب مجمع حرارة؟

لديك غلاية تعمل بالوقود الصلب.

يتم تسخينك بالكهرباء.

تمت إضافة مجمعات الطاقة الشمسية للمساعدة في التدفئة ؛

من الممكن استخدام الحرارة من الوحدات والآلات.

الحالة الأكثر شيوعًا لاستخدام مجمع الحرارة هي استخدام غلاية تعمل بالوقود الصلب كمصدر للحرارة. يعرف أي شخص يستخدم غلاية تعمل بالوقود الصلب لتدفئة منزله ما هي الراحة التي يمكن تحقيقها باستخدام نظام التدفئة هذا. مغمورة بالفيضانات - عارية ، محترقة - ملبدة بالفيضانات. في الصباح في منزل به مثل هذا المصدر للحرارة ، لا تريد الزحف من تحت الأغطية. من الصعب جدًا تنظيم عملية الاحتراق في غلاية تعمل بالوقود الصلب ، فمن الضروري التسخين عند +10 درجة مئوية وفي -40 درجة مئوية. سيكون الاحتراق وكمية الحرارة المتولدة متماثلين ، فقط هذه الحرارة بالذات مطلوبة بطرق مختلفة تمامًا. ماذا أفعل؟ ما نوع الكفاءة التي يمكن أن نتحدث عنها عندما يتعين عليك فتح النوافذ عند درجة حرارة إيجابية. لا يمكن أن يكون هناك أي سؤال عن الراحة.

يعد مخطط تركيب غلاية الوقود الصلب مع تراكم الحرارة حلاً مثاليًا لمنزل خاص ، عندما تريد الراحة والاقتصاد. مع مثل هذا التصميم ، يمكنك إذابة غلاية تعمل بالوقود الصلب ، وتسخين الماء في مجمع حراري والحصول على قدر ما تحتاجه من الحرارة. في هذه الحالة ، سيعمل المرجل بأقصى طاقة وبأعلى كفاءة. مقدار الحرارة التي يعطيها الخشب أو الفحم ، سيتم تخزين الكثير.

الخيار الثاني. تركيب مجمع حراري بغلاية كهربائية. سيعمل هذا الحل إذا كان لديك عداد كهرباء من تعريفتين. نقوم بتخزين الحرارة بمعدل الليل ، ونستخدمها ليلاً ونهارًا. إذا قررت استخدام نظام التدفئة هذا ، فمن الأفضل البحث عن مجمع حراري قادر على تثبيت سخان كهربائي مباشرة في البرميل. السخان الكهربي أرخص من الغلاية الكهربائية ، ولا حاجة لمادة لربط المرجل. ناقص العمل على تركيب المرجل الكهربائي. هل يمكنك أن تتخيل كم يمكنك توفيره؟

الخيار الثالث عندما يكون هناك مجمع للطاقة الشمسية. يمكن إلقاء كل الحرارة الزائدة في مجمع الحرارة. في الموسم الديمي ، يتم الحصول على مدخرات ممتازة.

نظام من Isentropic

كان النظام ، الذي طورته شركة Isentropic البريطانية المفلسة الآن ، يعمل على النحو التالي. وتضمنت حاويتين معزولتين مملوءتين بالحجر المسحوق أو الحصى ؛ وعاء ساخن يخزن الطاقة الحرارية عند درجة حرارة وضغط مرتفعين ، ووعاء بارد يخزن الطاقة الحرارية عند درجة حرارة وضغط منخفضين. ترتبط الأوعية بأنابيب في الأعلى والأسفل ، والنظام بأكمله مملوء بغاز خامل ، الأرجون.

أثناء دورة الشحن ، يستخدم النظام الكهرباء خارج أوقات الذروة لتعمل كمضخة حرارية. يتم ضغط الأرجون من أعلى وعاء بارد عند درجة حرارة وضغط مماثل للضغط الجوي إلى ضغط 12 بار ، ويتم تسخينه إلى حوالي 500 درجة مئوية (900 درجة فهرنهايت). يُقطر الغاز المضغوط إلى أعلى وعاء ساخن ، حيث يتسرب عبر الحصى وينقل حرارته إلى الصخر ويبرد إلى درجة الحرارة المحيطة. عند تبريده ، ولكن لا يزال تحت الضغط ، يستقر الغاز في قاع الوعاء ، حيث يتمدد مرة أخرى (مرة أخرى بشكل ثابت الحرارة) إلى 1 بار ودرجة حرارة -150 درجة مئوية. ثم يمر الغاز البارد عبر وعاء بارد ، حيث يبرد الصخور ، وتسخن إلى حالتها الأصلية.

يتم تحويل الطاقة مرة أخرى إلى كهرباء عندما تنعكس الدورة. يتمدد الغاز الساخن من الوعاء المسخن لبدء تشغيل المولد ثم يتم إرساله إلى التخزين البارد. يتم ضغط الغاز المبرد المتصاعد من قاع الوعاء البارد ، مما يؤدي إلى تسخين الغاز إلى درجة الحرارة المحيطة. ثم يتم توجيه الغاز إلى قاع الوعاء المسخن ليتم تسخينه مرة أخرى.

يتم توفير عمليات الضغط والتوسيع بواسطة ضاغط ترددي مصمم خصيصًا باستخدام صمامات منزلقة. يتم إطلاق الحرارة الإضافية المتولدة أثناء قصور العملية في البيئة من خلال المبادلات الحرارية أثناء دورة التفريغ.

يدعي المطور أن كفاءة الدورة بنسبة 72-80 ٪ حقيقية تمامًا.وهذا يجعل من الممكن مقارنتها بتخزين الطاقة من محطة توليد طاقة للتخزين بالضخ ، والتي تزيد كفاءتها عن 80٪.

نظام مقترح آخر يستخدم التوربينات وهو قادر على التعامل مع كميات أكبر من الطاقة. سيؤدي استخدام سخانات الملح لتخزين الطاقة إلى دفع البحث إلى الأمام.

تكنولوجيا الملح المصهور

تستخدم الحرارة المعقولة للأملاح المنصهرة أيضًا لتخزين الطاقة الشمسية عند درجات حرارة عالية. يمكن استخدام الملح المصهور كطريقة لتخزين الطاقة الحرارية المتبقية. في الوقت الحالي ، تعد هذه تقنية تجارية لتخزين الحرارة التي يتم تجميعها بواسطة المكثفات الشمسية (على سبيل المثال ، من محطات الطاقة الشمسية من نوع البرج أو الأسطوانات المكافئة). يمكن تحويل الحرارة لاحقًا إلى بخار شديد السخونة لتشغيل التوربينات البخارية التقليدية وتوليد الكهرباء في الأحوال الجوية السيئة أو في الليل. تم توضيح ذلك في 1995-1999 كجزء من مشروع Solar Two. تنبأت تقديرات عام 2006 بكفاءة سنوية تبلغ 99٪ ، في إشارة إلى مقارنة الطاقة المخزنة كحرارة قبل التحويل إلى كهرباء والتحويل المباشر للحرارة إلى كهرباء. يتم استخدام مخاليط سهلة الانصهار من الأملاح (على سبيل المثال ، نترات الصوديوم ونترات البوتاسيوم ونترات الكالسيوم). إن استخدام مثل هذه الأنظمة كوسيط لنقل الحرارة ملحوظ في الصناعات الكيميائية والمعدنية.

يذوب الملح عند 131 درجة مئوية (268 فهرنهايت). يتم تخزينها في حالة سائلة عند 288 درجة مئوية (550 فهرنهايت) في حاويات تخزين معزولة "باردة". يُضخ الملح السائل من خلال ألواح تجميع الطاقة الشمسية ، حيث تسخن الحرارة الشمسية المركزة حتى 566 درجة مئوية (1،051 درجة فهرنهايت). ثم يتم إرسالها إلى خزان تخزين ساخن. يمكن استخدام عازل الخزان نفسه لتخزين الطاقة الحرارية لمدة أسبوع. في حالة الحاجة إلى الكهرباء ، يتم ضخ الملح المصهور الساخن في مولد بخار تقليدي لإنتاج بخار شديد السخونة وتشغيل مجموعة مولدات التوربينات القياسية المستخدمة في أي محطة فحم أو نفط أو طاقة نووية. يتطلب التوربين 100 ميغاواط وجود سفينة يبلغ ارتفاعها 9.1 متر (30 قدمًا) وقطرها 24 مترًا (79 قدمًا) لتشغيلها في غضون أربع ساعات بطريقة مماثلة.

يجري تطوير خزان واحد مع لوحة فصل لتخزين الأملاح المنصهرة الباردة والساخنة. سيكون من الأكثر اقتصادا تحقيق تخزين طاقة أكبر بنسبة 100٪ لكل وحدة حجم مقارنة بالخزانات المزدوجة ، حيث أن خزان تخزين الملح المصهور مكلف للغاية بسبب التصميم المعقد. تستخدم سخانات الملح أيضًا لتخزين الطاقة في الأملاح المصهورة.

تستخدم العديد من محطات الطاقة المكافئة في إسبانيا و Solar Reserve ، مطور أبراج الطاقة الشمسية ، هذا المفهوم لتخزين الطاقة الحرارية. يمكن لمحطة الطاقة Solana في الولايات المتحدة تخزين الطاقة في أملاح منصهرة ، والتي يتم توليدها لمدة 6 ساعات. في صيف عام 2013 ، تمكنت محطة توليد الكهرباء Gemasolar Thermosolar ، التي تعمل كمكثف للطاقة الشمسية ومحطة لتوليد الطاقة من الملح المصهور في إسبانيا ، لأول مرة من إنتاج الكهرباء بشكل مستمر لمدة 36 يومًا.

لماذا نحتاج إلى تراكم الحرارة وكيف يعمل

يعرف أولئك الذين يتم تسخين غلافهم بغلاية تعمل بالوقود الصلب مدى صعوبة تحقيق درجة حرارة ثابتة في البطاريات. نظرًا لأن درجة الحرارة في فرن السخان تتغير باستمرار ومن المستحيل عمليا التأثير على هذه العملية. وكيف يتم القيام بذلك عندما يتم وضع الوقود في الفرن وقد اشتعل بالفعل؟ يمكنك بالطبع تغطية إمداد الهواء ، لكن التأثير سيكون دقيقًا وطويل الأمد. بمعنى آخر ، ليس من الممكن اتخاذ إجراءات فورية.

المشكلة الثانية هي الوقت بين تحميل الوقود. بطبيعة الحال ، كلما قلت الحاجة إلى رمي الحطب أو الفحم في الغلاية ، كلما كان ذلك أفضل ، كلما قلت المتاعب. لحل هاتين المشكلتين ، يمكنك تثبيت صهاريج تخزين للتدفئة. ما هذا؟

المجمع الحراري (TA) عبارة عن خزان عازل محكم كبير السعة تتراكم فيه الحرارة أثناء تشغيل المرجل. بعد احتراق الوقود بالكامل في الغلاية ، يقوم خزان المركب المثبت في نظام التسخين بإطلاق الحرارة المتراكمة تدريجياً إلى الدائرة. هذا يقلل من عدد أحمال الوقود ويزيد من كفاءة السخان.

يوجد سائل تبريد داخل مجمع الحرارة. يمكن أن يكون الماء أو مضادًا للتجمد ، بينما عليك أن تفهم أن هذا هو نفس المبرد الذي يدور في جميع أنحاء الدائرة. مبدأ تشغيل خزان البطارية في نظام التدفئة:

• يقوم المرجل بتسخين الماء ، ويدخل TA ، المملوء باستمرار بسائل التبريد ؛
• ثم يذهب المبرد إلى دائرة التسخين ، بينما يعطي جزءًا من الحرارة إلى الحجم الكلي لسائل الخزان ؛
• تزداد درجة حرارة الماء تدريجياً في مجمع الحرارة ؛
• من الدائرة ، تأتي العودة أيضًا إلى TA ؛
• من خزان العازلة ، يتم نقل تدفق العودة إلى المرجل.

مخطط اتصال TA

يتم توفير المياه لخزان التخزين للتدفئة في الأعلى ، ويخرج خط الإرجاع في الأسفل. تتحرك هذه التدفقات في الخزان في اتجاهات مختلفة. المشكلة هي أنها تتقاطع ويحدث التبادل الحراري. خلاف ذلك ، لن يحدث تخزين للحرارة. في هذه الحالة ، من الضروري ليس فقط خلط الماء في الحاوية ، ولكن القيام بذلك بشكل صحيح.

ماذا يعني ذلك؟ يجب ضبط الدوران بحيث ينخفض ​​تدفق الإمداد إلى تدفق العودة ، بينما لا ينبغي أن يرتفع تدفق الإرجاع. فقط في هذه الحالة ، ستسخن الطبقة السائلة الواقعة بين التدفقات.

يتم ضبط الدوران عن طريق اختيار قوة المضخات قبل وبعد خزان التخزين للتدفئة ، وكذلك ضبط إحدى السرعات الثلاث لتشغيلها

من المهم وضع مرشحات لنظام التدفئة أمام المضخات. خلاف ذلك ، قد تحتاج مضخة الدوران إلى الإصلاح.

بالإضافة إلى حقيقة أن خزان تخزين نظام التدفئة يسخن المنزل ، يمكن تركيب دائرة ماء ساخن فيه. كما أن الوحدة مجهزة بمصادر تدفئة إضافية تعمل كمصادر مساعدة.

يتوقف مجمع الحرارة عن أخذ جزء من الحرارة من المبرد المزود له فقط إذا كان مشحونًا بالكامل. أي أن درجة حرارة الماء هي نفسها في جميع الطبقات وتساوي درجة حرارة الإمداد من المرجل.

افعل ذلك بنفسك المجمع الحراري

يكمن تعقيد تصنيع الخزانات العازلة للتدفئة في إنشاء عزل حراري موثوق. لهذا ، لا يمكنك استخدام برميل عادي أو حاوية مماثلة. بالإضافة إلى هذه المعلمة ، يجب أن تتحمل قدرة المبرد الحراري حمل الماء على الجدران والصدمات الهيدروليكية المحتملة.

أبسط تصميم هو مكعب ، يوجد بداخله خط أنابيب على شكل حرف U أو ملف أنابيب نحاسي. هذا الأخير هو الأفضل ، لأنه يحتوي على مساحة كبيرة للتبادل الحراري ، والنحاس له قيمة توصيل حراري مثالية. هذا التصميم متصل بطريق سريع مشترك. لتصنيع خزان نظام التدفئة ، ستحتاج إلى صفائح فولاذية بسمك لا يقل عن 1.5 مم وأنبوب معدني. يجب أن يكون قطرها مساويًا للمقطع العرضي لخط الأنابيب في قسم التسخين هذا.

الحد الأدنى من مجموعة الأدوات يشمل ما يلي:

• آلة لحام؛
• جلاخة زاوية (بلغارية) ؛
• حفر مع تدريبات للمعادن.
• أداة قياس.

أسهل طريقة هي صنع وعاء لتسخين مشعات مكعب. يتم رسم الرسم مسبقًا ، والذي سيتم بموجبه تنفيذ جميع الأعمال الإضافية. لا يشترط وجود عنصر التسخين ، لكن يفضل. سيكون قادرًا على الحفاظ على مستوى تسخين المياه عند المستوى المناسب.

طريقة تصنيع مجمع الحرارة

أولاً ، يتم قطع الألواح المستطيلة ، والتي يتكون منها جسم خزان نظام التدفئة.في هذه المرحلة ، يجب أن تأخذ في الاعتبار فجوة اللحام - يمكن أن تتراوح من 1 إلى 3 مم ، اعتمادًا على الجهاز والأقطاب الكهربائية المحددة. بعد ذلك ، يتم قطع فتحات في الفراغات لربط خط الأنابيب وعنصر التسخين والفوهات لملء الحاوية. لا يمكن توصيل مشعات الحديد الزهر بها مباشرة. لذلك ، من الضروري حساب فقد الحرارة من الخزان إلى المبرد.

بعد تجميع الهيكل ، تحتاج إلى عمل عازل حراري للجسم. بالنسبة لخزان التدفئة ، من الأفضل استخدام عازل البازلت. لها الصفات الهامة التالية:

ليست ساخنة. يحدث الانصهار في درجات حرارة أعلى من 700 درجة مئوية ؛

سهل التنصيب. صوف البازلت مرن للغاية.

له خصائص حاجز بخار

هذا مهم لإزالة المكثفات ، والتي سوف تتراكم حتمًا على جسم خزان التخزين أثناء عملية التسخين.

استخدام المواد البوليمرية (رغوة البوليسترين أو البوليسترين) غير مقبول ، لأنها تنتمي إلى مجموعة المواد القابلة للاشتعال. من الأفضل القيام بالعزل الحراري للخزان العازل بعد توصيله بنظام التدفئة. بهذه الطريقة ، يمكن تقليل فقد الحرارة في أنابيب الدخول والخروج.

يمكن استخدام خزان فولاذي قديم كحاوية. لكن سمك جدارها يجب ألا يقل عن 1.5 مم.

تصميم خزان التخزين للتدفئة

منظر مقطعي لخزان تراكم للتدفئة

الآن دعونا نلقي نظرة فاحصة على تصميم مجمع الحرارة. إذا كان الخزان مخصصًا لدائرة التسخين فقط ، فإن تصميمه بسيط للغاية:

• سكن مختوم
• الطبقة العازلة؛
• أنبوب فرعي في الجزء العلوي للتزويد ؛
• عودة الأنبوب في الأسفل.

لا يلزم أي شيء آخر ، ولكن إذا كان من الضروري لخزان التخزين للتدفئة أيضًا تسخين المياه للاحتياجات المنزلية ، فإن ملفًا نحاسيًا ، وبالطبع ، أنبوبان فرعيان (مدخل / مخرج) يتم تضمينهما في جسم الخزان. الماء البارد متصل بأنبوب المدخل. يمر عبر الملف ويسخن من المبرد الموجود في الخزان العازل. يخرج الماء الساخن بالفعل من الخزان ، والذي يتم توفيره للحمام وحنفيات المطبخ. في الوقت نفسه ، يعتمد ذلك على طول الملف النحاسي كم من الوقت سيبقى الماء داخل TA ، وبالتالي ، مقدار تسخينه.

لا يمكن أن يحتوي تصميم HE على العديد من دوائر نقل الحرارة فحسب ، بل يمكن أن يحتوي أيضًا على العديد من مصادر التسخين. لذلك ، يمكن تسخين المبرد في الخزان بعدة طرق:

• من المدفأة
• من السخانات الكهربائية.

يمكن تغذية السخانات الكهربائية مباشرة في الشبكة وتشغيلها عند الضرورة. أيضًا ، تم تجهيز الخزانات العازلة الحديثة لمراكم التدفئة بعنصر تسخين متصل بألواح شمسية ، مما يتيح لك استخدام الطاقة الشمسية مجانًا.

كما هو الحال دائمًا ، يهتم الحرفيون بما إذا كان من الممكن صنع خزان بطارية للتدفئة بأيديهم. بالطبع ، يمكنك ذلك إذا كانت يداك في مكانها الصحيح ، ولكن من المستحيل القول أن الأمر بسيط للغاية.

ما يجب الانتباه إليه:

• يجب ألا يكون الجزء العلوي من الخزان مسطحًا ، وإلا فسيتم ضغطه ؛
• يجب أن تكون أنابيب الإمداد والعودة في الطائرات الصحيحة ؛
• الهيكل بأكمله مغلق تمامًا ؛
• المعدن حوالي 5 مم.

في الفيديو أدناه ، يمكنك أن ترى كيف صنع أحد الحرفيين خزانًا للتدفئة بيديه من برميل.

ما الذي تحتاج إلى معرفته أيضًا حول ميزات الاستخدام في الحياة اليومية

حتى الآن ، هناك عدة طرق لحساب حجم الخزان. كما تظهر التجربة ، نحتاج إلى 25 لترًا من الماء مقابل كل كيلو واط من طاقة المعدات. كفاءة المرجل ، التي توفر الحاجة إلى نظام تدفئة مع تراكم حراري ، ترتفع إلى 84٪. يتم تسوية ذروة الاحتراق ، ونتيجة لذلك ، يتم توفير موارد الطاقة بنسبة تصل إلى 30٪.

يضمن المركب الحراري الحفاظ على درجة الحرارة بفضل العزل الحراري الموثوق به المصنوع من مادة البولي يوريثين الرغوية. بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن تركيب عناصر تسخين تسمح ، إذا لزم الأمر ، بتسخين المياه.

توصيل أنابيب المجمع الحراري بنظام التدفئة

كقاعدة عامة ، يتم توصيل الخزان العازل بنظام التدفئة بالتوازي مع غلاية التسخين ، لذلك يُطلق على هذا المخطط أيضًا مخطط أنابيب الغلاية.

دعونا نعطي المخطط المعتاد لتوصيل TA بنظام التدفئة بغلاية تسخين الوقود الصلب (لتبسيط المخطط ، لم يتم الإشارة إلى صمامات الإغلاق والأتمتة وأجهزة التحكم وغيرها من المعدات).

مخطط مبسط لأنابيب تراكم الحرارة

يوضح هذا الرسم البياني العناصر التالية:

1. غلاية تسخين.
2. مجمع حراري.
3. أجهزة التدفئة (مشعات).
4. مضخة تدوير في خط العودة بين المرجل والسخان.
5. مضخة الدوران في خط الرجوع للنظام بين أجهزة التسخين و TA.
6. مبادل حراري (ملف) لإمداد الماء الساخن.
7. مبادل حراري متصل بمصدر حرارة إضافي.

يتم توصيل أحد الأنابيب العلوية للخزان (مفتاح 2) بمخرج الغلاية (مفتاح 1) ، والثاني متصل مباشرة بخط إمداد نظام التدفئة.

يتم توصيل أحد الأنابيب الفرعية السفلية لـ HE بمدخل المرجل ، بينما يتم تثبيت مضخة (مفتاح 4) في خط الأنابيب بينهما ، مما يضمن تدوير سائل العمل في دائرة من المرجل إلى HE و والعكس صحيح.

الأنبوب الفرعي السفلي الثاني الذي يتم توصيله بخط الإرجاع لنظام التسخين ، حيث يتم أيضًا تثبيت مضخة (مفتاح 5) ، والتي توفر إمداد المبرد المسخن إلى السخانات.

لضمان عمل نظام التدفئة في حالة انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ أو فشل مضخات الدورة الدموية ، يتم توصيلها عادةً بالتوازي مع الخط الرئيسي.

في الأنظمة ذات دوران المبرد الطبيعي ، لا توجد مضخات تداول (نقاط البيع 4 و 5). هذا يزيد بشكل كبير من خمول النظام ، وفي نفس الوقت يجعله غير متطاير تمامًا.

يقع المبادل الحراري DHW (مفتاح 6) في الجزء العلوي من HE.

يعتمد موقع المبادل الحراري الإضافي (مفتاح 7) على نوع مصدر إدخال الحرارة:

• بالنسبة لمصادر الحرارة العالية (عنصر التسخين أو الغاز أو الغلاية الكهربائية) يتم وضعها في الجزء العلوي من الخزان العازل ؛
• بالنسبة لدرجات الحرارة المنخفضة (مجمع الطاقة الشمسية ، مضخة الحرارة) - في الأسفل.

المبادلات الحرارية الموضحة في الرسم البياني اختيارية (نقاط البيع 6 و 7).

حساب تراكم الحرارة

صيغة الحساب بسيطة للغاية:

Q = mc (T2-T1) ، حيث:

س هي الحرارة المتراكمة.

م هي كتلة الماء في الخزان ؛

c هي السعة الحرارية النوعية للمبرد بوحدة J / (kg * K) ، للمياه التي تساوي 4200 ؛

T2 و T1 هما درجات الحرارة الأولية والنهائية لسائل التبريد.

لنفترض أن لدينا نظام تدفئة بالرادياتير. يتم اختيار المشعات لنظام درجة الحرارة 70/50/20. أولئك. عندما تنخفض درجة الحرارة في خزان البطارية عن 70 درجة مئوية ، سنبدأ في تجربة نقص الحرارة ، أي ببساطة التجميد. دعونا نحسب عندما يحدث هذا.

90 هو T1 لدينا

70 هو T2

20- درجة حرارة الغرفة. نحن لا نحتاجها في حساباتنا.

لنفترض أن لدينا مجمع حرارة 1000 لتر (1 م 3)

نحن نعتبر احتياطي الحرارة.

س
= 1000 * 4200 * (90-70) = 84.000.000 جول أو 84.000 كيلوجول

1 كيلوواط ساعة = 3600 كيلو جول

84000/3600 = 23.3 كيلو واط حرارة

إذا كان فقدان الحرارة في المنزل هو 5 كيلو واط خلال فترة خمسة أيام باردة ، فعندئذ يكون لدينا حرارة مخزنة كافية لما يقرب من 5 ساعات. وفقًا لذلك ، إذا كانت درجة الحرارة أعلى من المحسوبة لفترة خمسة أيام باردة ، فسيكون مجمع الحرارة كافيًا لفترة أطول.

يعتمد اختيار حجم المجمع الحراري على مهامك. إذا كنت بحاجة إلى تنعيم درجة الحرارة ، فاضبط حجمًا صغيرًا. إذا كنت تريد أن تتراكم الحرارة في المساء من أجل الاستيقاظ في منزل دافئ في الصباح ، فأنت بحاجة إلى وحدة كبيرة. يجب أن تكون هناك مهمة ثانية. من 2300 إلى 0700 - يجب أن يكون هناك إمداد بالحرارة.

افترض أن فقدان الحرارة هو 6 كيلو وات ، ونظام درجة الحرارة لنظام التدفئة هو 40/30/20. يمكن تسخين المبرد الموجود في مجمع الحرارة حتى 90 درجة مئوية

وقت التخزين 8 ساعات. 6 * 8 = 48 كيلو واط

م
=
س
/ 4200 * (T2-T1)

48 * 3600 = 172800 كيلوجول

الخامس
= 172800/4200 * 50 = 0.822 م 3

سوف يلبي مجمع الحرارة من 800 إلى 1000 لتر متطلباتنا.

تخزين الطاقة الشمسية

يمكن لأنظمة التدفئة الشمسية الأكثر استخدامًا تخزين الطاقة من بضع ساعات إلى عدة أيام. ومع ذلك ، كانت هناك زيادة في عدد المرافق التي تستخدم تخزين الطاقة الحرارية الموسمية (SHS) ، مما يسمح بتخزين الطاقة الشمسية في الصيف لاستخدامها في تدفئة الأماكن في الشتاء. مجتمع الطاقة الشمسية دريك لانلينج من ألبرتا ، كندا تعلم الآن استخدام 97٪ من الطاقة الشمسية على مدار السنة ، وهو رقم قياسي لم يكن ممكناً إلا باستخدام SATE.

من الممكن أيضًا استخدام كل من الحرارة الكامنة والمعقولة في أنظمة الاستقبال الحراري الشمسي ذات درجات الحرارة العالية. توفر الخلائط سهلة الانصهار المختلفة من المعادن مثل الألومنيوم والسيليكون (AlSi12) نقطة انصهار عالية لإنتاج بخار فعال ، بينما توفر خلائط الألومينا القائمة على الأسمنت خصائص تخزين حرارة جيدة.

تكنولوجيا سبائك الحدود القابلية للذوبان

السبائك عند حدود الذوبان تستند إلى تغيير طور المعدن من أجل تخزين الطاقة الحرارية.

بدلاً من ضخ المعدن السائل بين الخزانات كما هو الحال في نظام الملح المصهور ، يتم تغليف المعدن في معدن آخر لا يمكن أن يندمج معه (غير قابل للامتزاج). اعتمادًا على اختيار مادتين (مادة تغيير الطور ومادة الكبسولة) ، يمكن أن تكون كثافة تخزين الطاقة 0.2-2 ميجا جول / لتر.

يتم استخدام وسط العمل ، عادةً الماء أو البخار ، لنقل الحرارة من وإلى السبيكة عند حدود الذوبان. غالبًا ما تكون الموصلية الحرارية لهذه السبائك أعلى (تصل إلى 400 واط / م * كلفن) من تلك التقنيات المنافسة ، مما يعني "تحميل" و "تفريغ" تخزين حراري أسرع. لم يتم تنفيذ التكنولوجيا بعد للاستخدام على نطاق صناعي.

صنع مجمع الحرارة بيديك

يمكن صنع أبسط طراز للبطارية بشكل مستقل ، بينما يجب أن تسترشد بمبادئ الترمس. بسبب الجدران التي لا توصل الحرارة ، سيبقى السائل ساخنًا لفترة طويلة. للعمل ، يجب أن تستعد:

• سكوتش؛
• البلاطة الخرسانية؛
• مواد العزل الحراري
• أنابيب نحاسية أو عناصر تسخين.

عند صنعه ، عند اختيار الخزان ، من الضروري مراعاة السعة المطلوبة ، يجب أن تبدأ من 150 لترًا. يمكنك التقاط أي برميل معدني. ولكن إذا اخترت حجمًا أقل من المذكور ، فسيضيع المعنى. يتم تحضير الحاوية وإزالة الغبار والحطام من الداخل ، ويجب معالجة المناطق التي بدأ فيها التآكل بالتشكل وفقًا لذلك.

مزايا استخدام المركب الحراري في منزل به عازل

إذا كان موقعك لا يحتوي على كنز وطني - الغاز الرئيسي ، فقد حان الوقت للتفكير في نظام التدفئة المناسب. أفضل وقت هو وقت التحضير للمشروع ، وأسوأ وقت هو عندما تعيش بالفعل في المنزل وتدرك أن التدفئة باهظة الثمن.

المنزل المثالي لتركيب غلاية تعمل بالوقود الصلب ومجمع حراري هو مبنى به عزل جيد ونظام تدفئة منخفض الحرارة. كلما كان العزل أفضل ، كلما قل فقد الحرارة ، وكلما طالت مدة احتفاظ مجمع الحرارة لديك بالحرارة المريحة.

نظام تسخين بدرجة حرارة منخفضة. أعلاه ، قدمنا ​​مثالًا مع المشعات عندما كانت درجة الحرارة 90/70/20. في وضع درجات الحرارة المنخفضة ، ستكون الظروف - 35/30/20. تشعر الفرق. في الحالة الأولى ، عندما تنخفض درجة الحرارة بالفعل عن 90 درجة ، ستشعر بنقص الحرارة. في حالة نظام درجات الحرارة المنخفضة ، يمكنك النوم بهدوء حتى الصباح. لماذا لا أساس لها. دعنا فقط نحسب الفوائد.

حسبنا الطريقة أعلاه.

متغير مع نظام تسخين منخفض الحرارة

س
=1000*4200*(90-35)=231
000
000 جول (231000 كيلوجول)

231000/3600 = 64.2 كيلو واط.هذا ما يقرب من ثلاث مرات مع نفس الحجم من تراكم الحرارة. مع فقدان الحرارة - 5 كيلو واط ، هذا الاحتياطي يكفي طوال الليل.

والآن عن الشؤون المالية. لنفترض أننا قمنا بتركيب مجمع حراري بسخانات كهربائية. نحن نخزن بسعر الليل. قوة Tenov - 10 كيلو واط. 5 كيلو واط يذهب إلى التدفئة الحالية للمنزل في الليل ، يمكننا تخزين 5 كيلو واط في اليوم. سعر الليلة من 23-00 إلى 07-00. الساعة 8.

8 * 5 = 40 كيلو واط. أولئك. خلال النهار سوف نستخدم سعر الليل لمدة 8 ساعات.

اعتبارًا من 1 يناير 2015 ، في إقليم كراسنودار ، كانت التعريفة النهارية 3.85 ، وسعر الليلة هو 2.15.

الفرق هو 3.85-2.15 = 1.7 روبل

40 * 1.7 = 68 روبل. يبدو المبلغ صغيرًا ، لكن لا تتعجل. أعلاه ، قدمنا ​​روابط لمنزل معزول وآخر غير معزول. تخيل أنك ارتكبت خطأ - تم بناء المنزل ، لقد مررت بالفعل بموسم التدفئة الأول وأدركت أن التدفئة بالكهرباء باهظة الثمن. أعلاه ، قدمنا ​​مثالاً على فقدان الحرارة في منزل غير معزول. في المثال ، فقد الحرارة 18891 واط. هذا في يوم بارد من أيام الأسبوع. سيكون متوسط ​​موسم التدفئة أقل مرتين بالضبط وسيكون 9.5 كيلو واط.

لذلك نحتاج لموسم التدفئة 24 * 149 * 9.5 = 33972 كيلو واط

بالروبل 16 ساعة ، 2/3 (22648) بالسعر اليومي 1/3 (11324 كيلوواط) في الليل.

22648 * 3.85 = 87195 روبل

11324 * 3.85 = 24346 روبل

المجموع: 111541 روبل. رقم الحرارة مرعب ببساطة. مثل هذا المبلغ يمكن أن يدمر أي ميزانية. إذا قمت بتخزين الحرارة في الليل ، يمكنك التوفير. 38502 روبل لموسم التدفئة. مدخرات كبيرة. إذا كان لديك مثل هذه النفقات ، فمن الضروري وضع غلاية تعمل بالوقود الصلب أو مدفأة مع سترة مائية مع غلاية كهربائية. هناك وقت ورغبة - ألقوا الحطب ، وقاموا بتخزين الحرارة في مجمع حراري ، ثم قاموا بإنهاء الباقي بالكهرباء.

في منزل معزول مع تراكم حراري ، ستكون تكلفة موسم التدفئة مماثلة للمنازل المماثلة غير المعزولة التي تحتوي على غاز رئيسي.

يكون اختيارنا عند عدم وجود غاز رئيسي كما يلي:

منزل معزول بشكل جيد

نظام تسخين بدرجة حرارة منخفضة

مجمع حراري

غلاية وقود صلب أو موقد ماء ؛

غلاية كهربائية.

إذا كان لديك مصنع غلايات تعمل بالوقود الصلب في منزلك ، فعليك أن تدرك أنه لن يعمل لفترة طويلة دون تدخل بشري. هذا بسبب الحاجة إلى تحميل الحطب بشكل دوري في صندوق الاحتراق. إذا لم يتم ذلك في الوقت المناسب ، سيبدأ النظام في البرودة وستنخفض درجة الحرارة في الغرف.

إذا تم قطع الكهرباء عند اشتعال صندوق الاحتراق ، فسيكون هناك خطر من غليان الماء في سترة الجهاز ، مما سيؤدي إلى تدميره. يمكن حل هذه المشاكل عن طريق تركيب مجمع حرارة. كما أنه يؤدي دور حماية منشآت الحديد الزهر من التشقق عند حدوث انخفاض حاد في درجة حرارة مياه الشبكة.

استنتاج

المجمع الحراري للصاروخ هو جهاز بعيد كل البعد عن فهم المستهلك العادي. ولكن يمكنك بسهولة توصيل مجمع الحرارة لنظام التدفئة بنفسك. للقيام بذلك ، يجب أن يمر خط أنابيب العودة عبر الخزان ، حيث يتم توفير مخرج ومدخل في نهايته.

في المرحلة الأولى ، يجب توصيل الخزان والعودة إلى المرجل ببعضهما البعض. يوجد بينهما مضخة دورانية ، تقوم بتقطير المبرد من البرميل إلى صمام الإغلاق والسخانات وخزان التمدد. في الجانب الثاني ، يتم تركيب مضخة دوران وصمام إغلاق.

مصدر الصورة - الموقع http://www.devi-ekb.ru

باستخدام تخزين الطاقة الحرارية ، من الممكن تحويل استهلاك جيجاوات من الطاقة بشكل فعال من حيث التكلفة. لكن اليوم سوق مثل هذه المحركات صغير بشكل كارثي مقارنة بالإمكانات. يكمن السبب الرئيسي في حقيقة أنه في المرحلة الأولى من ظهور أنظمة تخزين الحرارة ، لم يول المصنعون سوى القليل من الاهتمام للبحث في هذا المجال.بعد ذلك ، أدى المصنعون في سعيهم وراء حوافز جديدة إلى حقيقة أن التكنولوجيا قد تدهورت ، وبدأ الناس يسيئون فهم أهدافها وأساليبها.

السبب الأكثر وضوحًا وموضوعية لاستخدام نظام تخزين الحرارة هو تقليل مقدار الأموال التي يتم إنفاقها على الطاقة المستهلكة ، علاوة على ذلك ، فإن تكلفة الطاقة خلال ساعات الذروة أعلى بكثير مما كانت عليه في أوقات أخرى.