Thermische Energiespeichersysteme

Nutzung eines Wärmespeichers im Alltag

Der Wärmespeicher ist aus vielen modernen Heizsystemen nicht mehr wegzudenken. Mit diesem Zusatz ist es möglich, die Akkumulation überschüssiger Energie sicherzustellen, die im Kessel erzeugt und normalerweise verschwendet wird. Wenn wir die Modelle von Wärmespeichern betrachten, sehen die meisten wie ein Stahltank aus, der mehrere obere und untere Düsen hat. An letzterem ist die Wärmequelle angeschlossen, an ersterem die Verbraucher. Im Inneren befindet sich eine Flüssigkeit, mit der verschiedene Probleme gelöst werden können.

Der Wärmespeicher wird im Alltag häufig verwendet. Seine Arbeit basiert auf der beeindruckenden Wärmekapazität von Wasser. Die Funktionsweise dieses Geräts kann wie folgt beschrieben werden. Die Rohrleitung der Kesselausrüstung ist mit dem oberen Teil des Tanks verbunden. Ein heißes Kühlmittel tritt in den Tank ein, der sich als maximal erhitzt herausstellt.

Unten ist die Umwälzpumpe. Es saugt kaltes Wasser an und leitet es durch das Heizsystem und leitet es zum Boiler. Die gekühlte Flüssigkeit wird in kurzer Zeit durch eine erwärmte ersetzt. Sobald der Kessel aufhört zu arbeiten, beginnt das Kühlmittel in Rohren und Rohrleitungen abzukühlen. Wasser tritt in den Tank ein, wo es beginnt, das heiße Kühlmittel in die Rohre zu verdrängen. Nach diesem Prinzip wird der Raum noch einige Zeit beheizt.

Puffervolumen der Batterie

Lassen Sie uns herausfinden, wie viel Wärmespeicherung sein sollte. Es gibt unterschiedliche Meinungen, die sich auf die Berechnung stützen auf:

• Bereich der Räumlichkeiten;
• Kesselleistung.

Werfen wir einen Blick auf jeden von ihnen. Wenn Sie vom Bereich des Raums ausgehen, kann es keine genauen Empfehlungen geben. Da es viele Faktoren gibt, die die Batterielebensdauer des Systems ohne Boiler beeinflussen, ist der Wärmeverlust des Raums der Hauptgrund. Je besser das Haus gedämmt ist, desto länger kann der Pufferspeicher die Wohnung mit Wärme versorgen.

Eine ungefähre Berechnung, basierend auf der Fläche des Raums, lautet, dass das Volumen des Wärmespeichers das Vierfache der Anzahl der Quadratmeter betragen sollte. Beispielsweise eignet sich ein Haus mit einer Fläche von 200 Quadratmetern für einen TA mit einem Volumen von 800 Litern.

Natürlich ist es umso besser, je größer der Tank ist, aber um eine größere Menge Kühlmittel zu erhitzen, wird mehr Heizleistung benötigt. Die Berechnung der Kesselleistung erfolgt auf Basis der beheizten Fläche. Ein Kilowatt heizt zehn Meter. Sie können auch einen Fünf-Tonnen-Tank einbauen, nur wenn der Kessel keine solchen Mengen zieht, macht es keinen Sinn, einen so großen Wärmespeicher zu installieren. Sie müssen also Anpassungen an der Berechnung der Leistung des Kessels selbst vornehmen.

Es stellt sich heraus, dass es vielleicht richtiger ist, eine Berechnung basierend auf der Leistung des Kessels durchzuführen. Nehmen wir zum Beispiel das gleiche Haus von 200 qm. Eine ungefähre Berechnung des Volumens des Pufferspeichers lautet wie folgt: Ein Kilowatt Energie erwärmt 25 Liter Kühlmittel. Das heißt, wenn es eine Heizung mit einer Leistung von 20 W gibt, sollte das Volumen des TA etwa 500 Liter betragen, was für ein solches Gehäuse eindeutig nicht ausreicht.

Basierend auf den Ergebnissen der Berechnungen können wir schließen, dass Sie, wenn Sie einen Wärmespeicher installieren möchten, dies bei der Auswahl der Kesselleistung berücksichtigen und nicht ein, sondern zwei Kilowatt pro zehn Meter beheizter Fläche nehmen müssen. Nur dann wird das System ausgeglichen. Das TA-Volumen wirkt sich auch auf die Berechnung der Kapazität des Expanders aus. Ein Ausgleichsbehälter ist ein Ausgleichsbehälter, der die Wärmeausdehnung des Kühlmittels ausgleicht. Um sein Volumen zu berechnen, müssen Sie das Gesamtvolumen des Kühlmittels im Kreislauf einschließlich des Fassungsvermögens des Pufferbehälters nehmen und durch zehn teilen.

Wann lohnt sich der Einbau eines Wärmespeichers?

Sie haben einen Festbrennstoffkessel;

Sie werden mit Strom beheizt;

Solarkollektoren wurden hinzugefügt, um beim Heizen zu helfen;

Es ist möglich, Wärme von Aggregaten und Maschinen zu nutzen.

Der häufigste Anwendungsfall eines Wärmespeichers ist die Nutzung eines Festbrennstoffkessels als Wärmequelle. Jeder, der schon einmal mit einem Festbrennstoffkessel geheizt hat, weiß, welche Behaglichkeit sich mit einer solchen Heizung erzielen lässt. Überschwemmt - ausgezogen, ausgebrannt - angezogen. In einem Haus mit einer solchen Wärmequelle möchte man morgens nicht unter der Decke hervorkriechen. Es ist sehr schwierig, den Verbrennungsprozess in einem Festbrennstoffkessel zu regulieren, es muss sowohl auf + 10 ° C als auch auf -40 ° C geheizt werden. Die Verbrennung und die erzeugte Wärmemenge bleiben gleich, nur wird genau diese Wärme auf ganz andere Weise benötigt. Was ist zu tun? Über welche Art von Effizienz können wir sprechen, wenn Sie Fenster bei einer positiven Temperatur öffnen müssen. Von Komfort kann keine Rede sein.

Das Installationsschema für einen Festbrennstoffkessel mit Wärmespeicher ist eine ideale Lösung für ein Privathaus, wenn Sie sowohl Komfort als auch Wirtschaftlichkeit wünschen. Mit einem solchen Layout schmelzen Sie einen Festbrennstoffkessel, erhitzen Wasser in einem Wärmespeicher und erhalten so viel Wärme, wie Sie benötigen. In diesem Fall arbeitet der Kessel mit maximaler Leistung und mit dem höchsten Wirkungsgrad. Wie viel Wärme Holz oder Kohle geben wird, so viel wird gespeichert.

Zweite Option. Installation eines Wärmespeichers mit Elektroboiler. Diese Lösung funktioniert, wenn Sie einen Stromzähler mit zwei Tarifen haben. Wir speichern Wärme zum Nachttarif, wir nutzen sie Tag und Nacht. Wenn Sie sich für ein solches Heizsystem entscheiden, suchen Sie besser nach einem Wärmespeicher mit der Möglichkeit, eine elektrische Heizung direkt in das Fass einzubauen. Eine elektrische Heizung ist billiger als ein elektrischer Boiler, und Material zum Anbinden des Boilers ist nicht erforderlich. Abzüglich der Arbeiten an der Installation des Elektroboilers. Können Sie sich vorstellen, wie viel Sie sparen können?

Die dritte Option ist, wenn ein Sonnenkollektor vorhanden ist. Alle überschüssige Wärme kann in einen Wärmespeicher abgeführt werden. In der Halbsaison werden hervorragende Einsparungen erzielt.

System von Isentropic

Das System, das von der inzwischen bankrotten britischen Firma Isentropic entwickelt wurde, funktionierte wie folgt. Es enthielt zwei isolierte Behälter, die mit Schotter oder Kies gefüllt waren; ein beheiztes Gefäß, das thermische Energie bei hoher Temperatur und hohem Druck speichert, und ein kaltes Gefäß, das thermische Energie bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck speichert. Die Gefäße sind oben und unten durch Rohre verbunden, und das gesamte System ist mit einem Edelgas, Argon, gefüllt.

Während des Ladezyklus nutzt das System Niedertarifstrom, um als Wärmepumpe zu fungieren. Argon von der Oberseite eines kalten Behälters bei einer Temperatur und einem Druck, die mit atmosphärischem Druck vergleichbar sind, wird adiabatisch auf einen Druck von 12 bar komprimiert und auf etwa 500 °C (900 °F) erhitzt. Das komprimierte Gas wird oben in einem beheizten Gefäß destilliert, wo es durch den Kies sickert, seine Wärme auf das Gestein überträgt und auf Umgebungstemperatur abkühlt. Gekühlt, aber immer noch unter Druck, setzt sich das Gas am Boden des Behälters ab, wo es erneut (wiederum adiabatisch) auf 1 bar und eine Temperatur von -150 ° C expandiert. Dann strömt das kalte Gas durch ein kaltes Gefäß, wo es das Gestein abkühlt und sich in seinen ursprünglichen Zustand erwärmt.

Die Energie wird wieder in Strom umgewandelt, wenn der Kreislauf umgekehrt wird. Das heiße Gas aus dem beheizten Behälter dehnt sich aus, um den Generator zu starten, und wird dann zum Kühlspeicher geleitet. Das gekühlte Gas, das vom Boden des kalten Behälters aufsteigt, wird komprimiert und erwärmt das Gas auf Umgebungstemperatur. Das Gas wird dann zum Boden des erhitzten Behälters geleitet, um erneut erhitzt zu werden.

Die Kompressions- und Expansionsvorgänge werden durch einen speziell konstruierten Kolbenkompressor mit Schieberventilen bereitgestellt. Die bei Prozessmängeln zusätzlich entstehende Wärme wird während des Entladezyklus über Wärmetauscher an die Umgebung abgegeben.

Der Entwickler behauptet, dass eine Zykluseffizienz von 72-80% durchaus real ist.Dies ermöglicht einen Vergleich mit der Speicherung von Energie aus einem Pumpspeicherkraftwerk, dessen Wirkungsgrad bei über 80 % liegt.

Ein weiteres vorgeschlagenes System verwendet Turbinen und ist in der Lage, viel höhere Energiemengen zu handhaben. Der Einsatz von Salzerhitzern als Energiespeicher wird die Forschung voranbringen.

Flüssigsalz-Technologie

Die fühlbare Wärme geschmolzener Salze wird auch verwendet, um Sonnenenergie bei hohen Temperaturen zu speichern. Salzschmelzen können als Methode zur Speicherung von Restwärmeenergie verwendet werden. Dies ist derzeit eine kommerzielle Technologie zur Speicherung von Wärme, die von Solarkonzentratoren (z. B. von Solarturmkraftwerken oder Parabolspeichern) gesammelt wird. Die Wärme kann später in überhitzten Dampf umgewandelt werden, um herkömmliche Dampfturbinen anzutreiben und bei schlechtem Wetter oder nachts Strom zu erzeugen. Dies wurde 1995-1999 im Rahmen des Solar Two-Projekts demonstriert. Schätzungen aus dem Jahr 2006 prognostizierten einen jährlichen Wirkungsgrad von 99 %, bezogen auf einen Vergleich der als Wärme gespeicherten Energie vor der Umwandlung in Strom und der direkten Umwandlung von Wärme in Strom. Es werden verschiedene eutektische Salzmischungen verwendet (z. B. Natriumnitrat, Kaliumnitrat und Calciumnitrat). Der Einsatz solcher Systeme als Wärmeträgermedium ist in der chemischen und metallurgischen Industrie zu beobachten.

Salz schmilzt bei 131 °C (268 °F). Es wird in flüssigem Zustand bei 288 °C (550 °F) in isolierten „kalten“ Lagerbehältern gelagert. Das flüssige Salz wird durch Sonnenkollektoren gepumpt, wo konzentrierte Sonnenwärme es auf 566 ° C (1.051 ° F) erhitzt. Es wird dann zu einem heißen Lagertank geschickt. Die Tankisolierung selbst kann für eine Woche als Wärmespeicher genutzt werden. Bei Strombedarf wird das heiße geschmolzene Salz in einen konventionellen Dampfgenerator gepumpt, um überhitzten Dampf zu erzeugen und einen Standard-Turbinengeneratorsatz anzutreiben, der in jedem Kohle-, Öl- oder Kernkraftwerk verwendet wird. Eine 100-MW-Turbine würde ein Schiff mit einer Höhe von 9,1 m (30 Fuß) und einem Durchmesser von 24 m (79 Fuß) erfordern, um sie innerhalb von vier Stunden auf ähnliche Weise zu betreiben.

Ein einzelner Tank mit einer Trennplatte zur Lagerung sowohl kalter als auch heißer Salzschmelzen befindet sich in der Entwicklung. Es wird viel wirtschaftlicher sein, 100 % mehr Energiespeicherung pro Volumeneinheit im Vergleich zu Doppeltanks zu erreichen, da der Speichertank für geschmolzenes Salz aufgrund der komplexen Konstruktion ziemlich teuer ist. Salzerhitzer werden auch verwendet, um Energie in geschmolzenen Salzen zu speichern.

Mehrere Parabolkraftwerke in Spanien und Solar Reserve, ein Entwickler von Solarkraftwerkstürmen, nutzen dieses Konzept zur Speicherung thermischer Energie. Das Solana-Kraftwerk in den Vereinigten Staaten kann Energie in geschmolzenen Salzen speichern, die 6 Stunden lang erzeugt werden. Im Sommer 2013 gelang es dem Thermosolar-Kraftwerk Gemasolar, das sowohl als Solarkonzentrator als auch als Flüssigsalzkraftwerk in Spanien betrieben wird, erstmals, 36 Tage lang ununterbrochen Strom zu produzieren.

Warum wird ein Wärmespeicher benötigt und wie funktioniert er?

Wer sein Gehäuse mit einem Festbrennstoffkessel beheizt, weiß, wie schwierig es ist, in Batterien eine stabile Temperatur zu erreichen. Da sich die Temperatur im Heizofen ständig ändert, ist es praktisch unmöglich, diesen Vorgang zu beeinflussen. Und wie macht man das, wenn der Brennstoff in den Ofen gegeben wird und bereits aufgeflammt ist? Sie können die Luftzufuhr natürlich abdecken, aber der Effekt wird subtil und langfristig sein. Mit anderen Worten, es ist nicht möglich, sofort Maßnahmen zu ergreifen.

Das zweite Problem ist die Zeit zwischen der Kraftstoffbeladung. Je seltener Sie Brennholz oder Kohle in den Kessel werfen müssen, desto besser und weniger mühsam ist es natürlich. Um diese beiden Probleme zu lösen, können Sie Speichertanks zum Heizen installieren. Was ist das?

Ein Wärmespeicher (TA) ist ein geschlossener Pufferspeicher mit großem Volumen, in dem während des Kesselbetriebs Wärme gespeichert wird. Nachdem der gesamte Brennstoff im Kessel ausgebrannt ist, gibt der im Heizsystem installierte Pufferspeicher die gespeicherte Wärme nach und nach an den Kreislauf ab. Dies reduziert die Anzahl der Brennstoffladungen und erhöht die Effizienz des Heizgeräts.

Im Wärmespeicher befindet sich ein Kühlmittel. Es kann Wasser oder Frostschutzmittel sein, während Sie verstehen müssen, dass dies dasselbe Kühlmittel ist, das im gesamten Kreislauf zirkuliert. Das Funktionsprinzip des Batterietanks im Heizsystem:

• der Kessel erwärmt das Wasser und tritt in den TA ein, der ständig mit Kühlmittel gefüllt ist.
• dann gelangt das Kühlmittel in den Heizkreislauf, während es einen Teil der Wärme an das Gesamtvolumen der Reservoirflüssigkeit abgibt;
• allmählich steigt die Temperatur des Wassers im Wärmespeicher;
• aus dem Kreis kommt auch der Rücklauf zum TA;
• vom Pufferspeicher wird der Rücklauf zum Kessel geleitet.

TA-Anschlussplan

Der Wasserzulauf zum Heizspeicher erfolgt oben, der Rücklauf unten. Diese Strömungen bewegen sich im Reservoir in unterschiedliche Richtungen. Das Problem ist, dass sie sich schneiden und ein Wärmeaustausch stattfindet. Andernfalls findet keine Wärmespeicherung statt. In diesem Fall muss das Wasser im Behälter nicht nur gemischt, sondern auch richtig gemacht werden.

Was bedeutet das? Die Zirkulation muss so eingestellt werden, dass der Vorlauf zum Rücklauf hin abfällt, der Rücklauf aber nicht ansteigen soll. Nur in diesem Fall erwärmt sich die Flüssigkeitsschicht, die sich zwischen den Strömen befindet.

Die Zirkulation wird durch Auswahl der Leistung der Pumpen vor und nach dem Speicher zum Heizen sowie durch Einstellen einer der drei Geschwindigkeiten ihres Betriebs eingestellt

Es ist wichtig, Filter für das Heizsystem vor den Pumpen zu platzieren. Andernfalls muss die Umwälzpumpe möglicherweise repariert werden.

Neben der Tatsache, dass der Speicher für die Heizung das Haus beheizt, kann darin ein Warmwasserkreislauf installiert werden. Außerdem ist das Gerät mit zusätzlichen Heizquellen ausgestattet, die als Hilfsquellen dienen.

Erst wenn der Wärmespeicher voll aufgeladen ist, nimmt er keine Wärme mehr aus dem ihm zugeführten Kühlmittel auf. Das heißt, die Wassertemperatur ist in allen Schichten gleich und gleich der Vorlauftemperatur vom Kessel.

Wärmespeicher zum Selbermachen

Die Komplexität der Herstellung von Pufferspeichern für die Heizung liegt in der Schaffung einer zuverlässigen Wärmedämmung. Dazu können Sie kein gewöhnliches Fass oder einen ähnlichen Behälter verwenden. Zusätzlich zu diesem Parameter muss die Kapazität des Heizkörpers der Wasserbelastung an den Wänden und möglichen hydraulischen Stößen standhalten.

Das einfachste Design ist ein Würfel, in dem sich eine U-förmige Rohrleitung oder eine Kupferrohrschlange befindet. Letzteres ist vorzuziehen, da es eine große Wärmeaustauschfläche hat und Kupfer einen optimalen Wärmeleitfähigkeitswert hat. Dieses Design ist mit einer gemeinsamen Autobahn verbunden. Für die Herstellung eines Heizsystemtanks benötigen Sie Stahlbleche mit einer Dicke von mindestens 1,5 mm und ein Metallrohr. Sein Durchmesser muss dem Querschnitt der Rohrleitung in diesem Heizabschnitt entsprechen.

Der Mindestsatz an Werkzeugen umfasst Folgendes:

• Schweißvorrichtung;
• Winkelschleifer (bulgarisch);
• Bohrer mit Bohrern für Metall;
• Messgerät.

Am einfachsten ist es, einen Behälter zum Heizen von Heizkörpern in Würfelform herzustellen. Vorab wird eine Zeichnung erstellt, nach der alle weiteren Arbeiten durchgeführt werden. Das Vorhandensein eines Heizelements ist nicht erforderlich, aber bevorzugt. Er wird in der Lage sein, die Warmwasserbereitung auf dem richtigen Niveau zu halten.

Das Verfahren zur Herstellung eines Wärmespeichers

Zunächst werden rechteckige Bleche ausgeschnitten, aus denen der Körper des Heizsystemtanks bestehen wird.In diesem Stadium müssen Sie den Schweißspalt berücksichtigen - er kann je nach Gerät und ausgewählten Elektroden 1 bis 3 mm betragen. Dann werden Löcher in die Rohlinge geschnitten, um die Rohrleitung, das Heizelement und die Düsen zum Befüllen des Behälters zu befestigen. Gussheizkörper können nicht direkt daran befestigt werden. Daher ist es notwendig, die Wärmeverluste vom Tank zum Kühler zu berechnen.

Nach dem Zusammenbau der Struktur müssen Sie die Wärmedämmung des Körpers vornehmen. Für einen Wärmespeicher verwenden Sie am besten eine Basaltdämmung. Es hat die folgenden wichtigen Eigenschaften:

Nicht heiß. Das Schmelzen erfolgt bei Temperaturen über 700°C;

Einfach zu installieren. Basaltwolle ist ziemlich elastisch;

Hat dampfsperrende Eigenschaften

Dies ist wichtig für die Abführung von Kondensat, das sich im Heizbetrieb zwangsläufig am Speicherkörper ansammelt.

Die Verwendung von Polymermaterialien (Polystyrolschaum oder Polystyrol) ist nicht akzeptabel, da sie zur Gruppe der brennbaren gehören. Die Wärmedämmung des Pufferspeichers erfolgt am besten nach dem Anschluss an das Heizsystem. Auf diese Weise können Wärmeverluste an den Zu- und Ableitungen reduziert werden.

Als Behälter kann ein alter Stahltank verwendet werden. Die Dicke seiner Wand sollte jedoch nicht weniger als 1,5 mm betragen.

Das Design des Speichers für die Heizung

Schnittansicht eines Pufferspeichers zum Heizen

Schauen wir uns nun den Aufbau des Wärmespeichers genauer an. Wenn der Tank nur für den Heizkreislauf bestimmt ist, ist seine Konstruktion recht einfach:

• abgedichtetes Gehäuse;
• Isolationsschicht;
• Abzweigrohr im Oberteil für Zulauf;
• Rücklaufrohr unten.

Es wird nichts weiter benötigt, aber wenn es notwendig ist, dass der Speicher zum Heizen auch Wasser für den Haushaltsbedarf erwärmt, dann werden eine Kupferschlange und natürlich zwei Abzweigrohre (Einlass / Auslass) in den Speicherkörper eingebaut. An das Zulaufrohr wird Kaltwasser angeschlossen. Es durchläuft die Spule und erwärmt sich durch das Kühlmittel, das sich im Puffertank befindet. Aus dem Tank kommt bereits erwärmtes Wasser, das den Bad- und Küchenarmaturen zugeführt wird. Gleichzeitig hängt es von der Länge der Kupferspirale ab, wie lange das Wasser im TA bleibt und sich dementsprechend erwärmt.

Die HE-Ausführung kann nicht nur mehrere Wärmeträgerkreise, sondern auch mehrere Wärmequellen aufweisen. Die Erwärmung des Kühlmittels im Tank kann also auf verschiedene Arten erfolgen:

• von der Heizung;
• von Elektroheizungen.

Elektroheizungen können direkt ins Netz eingespeist und bei Bedarf eingeschaltet werden. Außerdem sind moderne Pufferspeicher für Wärmespeicher mit einem an Sonnenkollektoren angeschlossenen Heizelement ausgestattet, mit dem Sie kostenlose Sonnenenergie nutzen können.

Handwerker interessieren sich wie immer dafür, ob es möglich ist, einen Batterietank zum Heizen mit eigenen Händen herzustellen. Natürlich können Sie, wenn Ihre Hände an Ort und Stelle sind, aber es ist unmöglich zu sagen, dass es sehr einfach ist.

Worauf Sie achten müssen:

• Die Oberseite des Tanks sollte nicht flach sein, da sie sonst durch Druck herausgedrückt wird.
• Vor- und Rücklaufleitungen müssen in den richtigen Ebenen liegen;
• die gesamte Struktur ist absolut dicht;
• Metall etwa 5 mm dick.

Unten im Video sehen Sie, wie einer der Handwerker aus einem Fass mit seinen eigenen Händen einen Lagertank zum Heizen herstellte.

Was Sie sonst noch über die Einsatzmöglichkeiten im Alltag wissen müssen

Bis heute gibt es mehrere Methoden zur Berechnung des Volumens eines Reservoirs. Erfahrungsgemäß werden für jedes Kilowatt Geräteleistung 25 Liter Wasser benötigt. Der Wirkungsgrad des Heizkessels, der den Bedarf einer Heizungsanlage mit Wärmespeicher deckt, steigt auf 84 %. Die Verbrennungsspitze wird eingeebnet, wodurch Energieressourcen in Höhe von bis zu 30% eingespart werden.

Der Wärmespeicher sorgt durch eine zuverlässige Wärmedämmung aus geschäumtem Polyurethan für den Erhalt der Temperatur. Zusätzlich ist es möglich, Heizelemente zu installieren, die es ermöglichen, Wasser bei Bedarf zu erhitzen.

Anschließen der Wärmespeicherverrohrung an das Heizsystem

In der Regel wird der Pufferspeicher parallel zum Heizkessel an die Heizungsanlage angeschlossen, daher wird dieses Schema auch Kesselverrohrungsschema genannt.

Lassen Sie uns das übliche Schema für den Anschluss von TA an ein Heizsystem mit einem Festbrennstoffheizkessel angeben (um das Schema zu vereinfachen, sind Absperrventile, Automatisierung, Steuergeräte und andere Geräte nicht darauf angegeben).

Vereinfachtes Wärmespeicher-Rohrschema

Dieses Diagramm zeigt die folgenden Elemente:

1. Heizkessel.
2. Wärmespeicher.
3. Heizgeräte (Heizkörper).
4. Umwälzpumpe in der Rücklaufleitung zwischen Kessel und Heizung.
5. Die Umwälzpumpe im Rücklauf der Anlage zwischen den Heizgeräten und dem TA.
6. Wärmetauscher (Spule) für die Warmwasserversorgung.
7. Wärmetauscher an eine zusätzliche Wärmequelle angeschlossen.

Eines der oberen Rohre des Tanks (Pos. 2) ist mit dem Kesselauslass (Pos. 1) verbunden, und das zweite ist direkt mit der Versorgungsleitung des Heizsystems verbunden.

Eines der unteren Zweigrohre des HE ist mit dem Kesseleinlass verbunden, während in der Rohrleitung zwischen ihnen eine Pumpe (Pos. 4) installiert ist, die die Zirkulation des Arbeitsmediums im Kreis vom Kessel zum HE gewährleistet und und umgekehrt.

Das zweite untere Abzweigrohr, das mit der Rücklaufleitung der Heizungsanlage verbunden ist, in der auch eine Pumpe (Pos. 5) installiert ist, die die Heizungen mit erwärmtem Kühlmittel versorgt.

Um bei plötzlichem Stromausfall oder Ausfall der Umwälzpumpen die Funktion der Heizungsanlage zu gewährleisten, werden diese meist parallel zur Hauptleitung geschaltet.

Bei Systemen mit natürlichem Kühlmittelkreislauf entfallen die Umwälzpumpen (Pos. 4 und 5). Dies erhöht die Trägheit des Systems erheblich und macht es gleichzeitig vollständig nichtflüchtig.

Der Warmwasser-Wärmetauscher (Pos. 6) befindet sich im oberen Teil des WT.

Die Lage des Zusatzwärmetauschers (Pos. 7) ist abhängig von der Art der Wärmeeinbringungsquelle:

• bei Hochtemperaturquellen (Heizstab, Gas- oder Elektroboiler) wird er im oberen Teil des Pufferspeichers platziert;
• für Niedertemperatur (Solarkollektor, Wärmepumpe) - unten.

Die im Diagramm angegebenen Wärmetauscher sind optional (Pos. 6 und 7).

Wärmespeicherberechnung

Die Berechnungsformel ist ganz einfach:

Q = mc(T2-T1), wobei:

Q ist die akkumulierte Wärme;

m ist die Wassermasse im Tank;

c - spezifische Wärme des Kühlmittels in J / (kg * K), für Wasser gleich 4200;

T2 und T1 sind die Anfangs- und Endtemperaturen des Kühlmittels.

Nehmen wir an, wir haben eine Heizkörperheizung. Heizkörper werden für das Temperaturregime 70/50/20 ausgewählt. Jene. Wenn die Temperatur im Batterietank unter 70 ° C fällt, werden wir einen Wärmemangel feststellen, dh einfach einfrieren. Lassen Sie uns berechnen, wann dies geschieht.

90 ist unser T1

70 ist T2

20 - Raumtemperatur. Wir brauchen es in unseren Berechnungen nicht.

Nehmen wir an, wir haben einen Wärmespeicher für 1000 Liter (1m3)

Wir betrachten die Wärmereserve.

Q
\u003d 1000 * 4200 * (90-70) \u003d 84.000.000 J oder 84.000 kJ

1 kWh = 3600 kJ

84000/3600=23,3 kW Wärme

Wenn der Wärmeverlust zu Hause in fünf kalten Tagen 5 kW beträgt, haben wir genug gespeicherte Wärme für fast 5 Stunden. Wenn also die Temperatur für einen kalten Fünf-Tage-Zeitraum höher ist als berechnet, reicht der Wärmespeicher für eine längere Zeit.

Die Wahl des Volumens des Wärmespeichers richtet sich nach Ihren Aufgaben. Wenn Sie die Temperatur glätten müssen, stellen Sie eine kleine Lautstärke ein. Wenn Sie abends Wärme speichern müssen, um morgens in einem warmen Haus aufzuwachen, brauchen Sie ein großes Gerät. Lassen Sie es eine zweite Aufgabe geben. Von 23.00 bis 07.00 Uhr muss Wärme zugeführt werden.

Angenommen, der Wärmeverlust beträgt 6 kW und das Temperaturregime des Heizsystems beträgt 40/30/20. Das Kühlmittel im Wärmespeicher kann auf bis zu 90 °C erhitzt werden

Lagerzeit 8 Stunden. 6*8=48 kW

m
=
Q
/4200*(T2-T1)

48*3600=172800 kJ

v
=172800/4200*50=0,822 m3

Ein Wärmespeicher von 800 bis 1000 Liter wird unseren Anforderungen genügen.

Speicherung von Solarenergie

Die am weitesten verbreiteten Solarwärmesysteme können Energie von wenigen Stunden bis zu mehreren Tagen speichern. Allerdings hat die Zahl der Anlagen mit saisonalen Wärmespeichern (SHS) zugenommen, die es ermöglichen, Solarenergie im Sommer zu speichern und im Winter für die Raumheizung zu nutzen. Die Solargemeinde Drake Lanling aus Alberta, Kanada, hat nun gelernt, das ganze Jahr über 97 % der Solarenergie zu nutzen, ein Rekord, der nur durch den Einsatz von SATE möglich wurde.

Auch in solarthermischen Hochtemperatur-Empfangsanlagen ist die Nutzung sowohl latenter als auch sensibler Wärme möglich. Verschiedene eutektische Mischungen von Metallen wie Aluminium und Silizium (AlSi12) bieten einen hohen Schmelzpunkt für eine effiziente Dampferzeugung, während Aluminiumoxidmischungen auf Zementbasis gute Wärmespeichereigenschaften bieten.

Löslichkeitsgrenzlegierungstechnologie

Legierungen an der Löslichkeitsgrenze beruhen auf dem Phasenwechsel des Metalls, um thermische Energie zu speichern.

Anstatt flüssiges Metall zwischen Tanks zu pumpen, wie in einem Salzschmelzsystem, wird das Metall in einem anderen Metall eingekapselt, mit dem es nicht verschmelzen kann (nicht mischbar). Je nach Wahl zweier Materialien (Phasenwechselmaterial und Kapselmaterial) kann die Energiespeicherdichte 0,2-2 MJ/L betragen.

Das Arbeitsmedium, typischerweise Wasser oder Dampf, wird verwendet, um Wärme zu und von der Legierung an der Löslichkeitsgrenze zu übertragen. Die Wärmeleitfähigkeit solcher Legierungen ist oft höher (bis zu 400 W/m*K) als die konkurrierender Technologien, was ein schneller mögliches „Beladen“ und „Entladen“ von Wärmespeichern bedeutet. Die Technologie wurde noch nicht für den Einsatz im industriellen Maßstab umgesetzt.

Mit eigenen Händen einen Wärmespeicher bauen

Das einfachste Batteriemodell kann unabhängig hergestellt werden, während Sie sich an den Prinzipien der Thermoskanne orientieren sollten. Durch die nicht wärmeleitenden Wände bleibt die Flüssigkeit lange heiß. Für die Arbeit sollten Sie Folgendes vorbereiten:

• Scotch;
• Betonplatte;
• Wärmedämmstoffe;
• Kupferrohre oder Heizelemente.

Bei der Herstellung muss bei der Auswahl eines Tanks das gewünschte Fassungsvermögen berücksichtigt werden, es sollte bei 150 Litern beginnen. Sie können jedes Metallfass aufheben. Aber wenn Sie eine geringere Lautstärke als angegeben wählen, dann geht die Bedeutung verloren. Der Container wird vorbereitet, Staub und Schmutz werden von innen entfernt, Stellen, an denen sich Korrosion gebildet hat, müssen entsprechend behandelt werden.

Vorteile der Verwendung eines Wärmespeichers in einem Haus mit Isolierung

Wenn Ihr Standort nicht über einen nationalen Schatz - Hauptgas - verfügt, ist es an der Zeit, über das richtige Heizsystem nachzudenken. Die beste Zeit ist, wenn das Projekt gerade vorbereitet wird, und die schlimmste Zeit, wenn Sie bereits im Haus wohnen und feststellen, dass das Heizen sehr teuer ist.

Ein ideales Haus für die Installation eines Festbrennstoffkessels und eines Wärmespeichers ist ein Gebäude mit guter Isolierung und einer Niedertemperaturheizung. Je besser die Isolierung, desto geringer der Wärmeverlust und desto länger hält Ihr Wärmespeicher wohlige Wärme.

Niedertemperatur-Heizsystem. Oben haben wir ein Beispiel mit Heizkörpern gegeben, als das Temperaturregime 90/70/20 war. Im Niedrigtemperaturmodus sind die Bedingungen - 35/30/20. Fühle den Unterschied. Im ersten Fall spüren Sie bereits, wenn die Temperatur unter 90 Grad fällt, einen Wärmemangel. Bei einem Niedertemperatursystem können Sie bis zum Morgen ruhig schlafen. Warum unbegründet sein. Lassen Sie uns einfach die Vorteile berechnen.

Wir haben die Methode oben berechnet.

Variante mit Niedertemperaturheizung

Q
=1000*4200*(90-35)=231
000
000 J (231000 kJ)

231000/3600=64,2 kW.Das ist bei gleichem Wärmespeichervolumen fast dreimal so viel. Bei einem Wärmeverlust von 5 kW reicht diese Reserve für die ganze Nacht.

Und jetzt zu den Finanzen. Angenommen, wir haben einen Wärmespeicher mit Elektroheizungen montiert. Wir lagern zum Nachttarif. Tenov-Leistung - 10 kW. 5 kW gehen nachts an die Stromheizung des Hauses, wir können 5 kW für den Tag speichern. Nachttarif von 23-00 bis 07-00. 8 Uhr.

8*5=40 kW. Jene. Tagsüber nutzen wir den Nachttarif für 8 Stunden.

Ab dem 1. Januar 2015 beträgt der Tagespreis in der Region Krasnodar 3,85 und der Nachtpreis 2,15.

Der Unterschied beträgt 3,85-2,15 \u003d 1,7 Rubel

40 * 1,7 = 68 Rubel. Die Menge erscheint gering, aber beeilen Sie sich nicht. Oben haben wir Links zu einem isolierten und einem nicht isolierten Haus gegeben. Stellen Sie sich vor, Sie haben einen Fehler gemacht - das Haus ist gebaut, Sie haben die erste Heizperiode bereits hinter sich und feststellen, dass das Heizen mit Strom sehr teuer ist. Oben haben wir ein Beispiel für den Wärmeverlust in einem nicht isolierten Haus gegeben. Im Beispiel beträgt der Wärmeverlust 18891 Watt. Dies ist an einem kalten Wochentag. Der Durchschnitt für die Heizperiode wird genau 2-mal geringer sein und 9,5 kW betragen.

Für die Heizperiode benötigen wir also 24 * 149 * 9,5 = 33972 kW

In Rubel 16 Stunden, 2/3 (22648) zum Tagestarif, 1/3 (11324 kW) in der Nacht.

22648 * 3,85 = 87195 Rubel

11324 * 3,85 = 24346 Rubel

Gesamt: 111541 Rubel. Die Zahl für Hitze ist einfach erschreckend. Eine solche Summe kann jedes Budget sprengen. Wer nachts Wärme speichert, kann sparen. 38502 Rubel für die Heizperiode. Große Einsparungen. Wenn Sie solche Ausgaben haben, müssen Sie einen Festbrennstoffkessel oder einen Kamin mit Wassermantel mit dem Elektrokessel kombinieren. Es gibt Zeit und Lust - sie haben Brennholz geworfen, Wärme in einem Wärmespeicher gespeichert und den Rest mit Strom erledigt.

In einem isolierten Haus mit Wärmespeicher sind die Kosten der Heizperiode vergleichbar mit ähnlichen nicht isolierten Häusern mit Hauptgas.

Unsere Wahl, wenn kein Hauptgas vorhanden ist, ist wie folgt:

Gut isoliertes Haus;

Niedertemperaturheizung;

Wärmespeicher;

Festbrennstoffkessel oder Wasserkamin;

Elektrischer Boiler.

Wenn Sie einen Festbrennstoffkessel in Ihrem Haus haben, sollten Sie sich darüber im Klaren sein, dass er ohne menschliches Eingreifen nicht lange funktionieren kann. Dies liegt an der Notwendigkeit, regelmäßig Brennholz in den Feuerraum zu laden. Geschieht dies nicht rechtzeitig, beginnt das System abzukühlen und die Temperatur in den Räumen sinkt.

Wenn der Strom abgeschaltet wird, während der Feuerraum aufflammt, besteht die Gefahr, dass Wasser im Gerätemantel kocht, was zu seiner Zerstörung führt. Diese Probleme können durch den Einbau eines Wärmespeichers gelöst werden. Es erfüllt auch die Aufgabe, Gusseiseninstallationen vor Rissen zu schützen, wenn die Temperatur des Netzwassers stark abfällt.

Fazit

Ein Wärmespeicher für eine Rakete ist ein Gerät, das für einen normalen Verbraucher weit entfernt ist. Den Wärmespeicher für die Heizungsanlage können Sie aber ganz einfach selbst anschließen. Dazu muss eine Rücklaufleitung durch den Tank verlaufen, an deren Enden ein Ausgang und ein Eingang vorgesehen sind.

Im ersten Schritt sollten der Tank und der Kesselrücklauf miteinander verbunden werden. Dazwischen befindet sich eine Umwälzpumpe, die das Kühlmittel vom Fass zum Absperrventil, zu den Heizungen und zum Ausgleichsbehälter destilliert. Auf der zweiten Seite sind eine Umwälzpumpe und ein Absperrventil installiert.

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Mit thermischen Energiespeichern ist es möglich, den Verbrauch von Gigawatt Energie kostengünstig zu verschieben. Doch heute ist der Markt für solche Antriebe im Vergleich zum Potenzial katastrophal klein. Der Hauptgrund liegt darin, dass die Hersteller in der Anfangsphase der Entstehung von Wärmespeichern der Forschung auf diesem Gebiet wenig Aufmerksamkeit geschenkt haben.In der Folge haben Hersteller auf der Suche nach neuen Anreizen dazu geführt, dass sich die Technologie verschlechtert hat und die Menschen ihre Ziele und Methoden missverstanden haben.

Der offensichtlichste und objektivste Grund für den Einsatz eines Wärmespeichersystems ist die effektive Reduzierung der Ausgaben für verbrauchte Energie, außerdem sind die Energiekosten während der Stoßzeiten viel höher als zu anderen Zeiten.