Sistemi di accumulo di energia termica

Uso di un accumulatore di calore nella vita di tutti i giorni

L'accumulatore termico è diventato un dispositivo indispensabile per molti moderni sistemi di riscaldamento. Con questa aggiunta è possibile garantire l'accumulo di energia in eccesso generata in caldaia e solitamente dispersa. Se consideriamo i modelli di accumulatori di calore, la maggior parte di essi sembra un serbatoio d'acciaio, che ha diversi ugelli superiori e inferiori. A quest'ultima è collegata la fonte di calore, alla prima sono collegate le utenze. All'interno è presente un liquido che può essere utilizzato per risolvere vari problemi.

L'accumulatore termico viene utilizzato abbastanza spesso nella vita di tutti i giorni. Il suo lavoro si basa sull'impressionante capacità termica dell'acqua. Il funzionamento di questo dispositivo può essere descritto come segue. La tubazione dell'attrezzatura della caldaia è collegata alla parte superiore del serbatoio. Un liquido di raffreddamento caldo entra nel serbatoio, che risulta essere riscaldato al massimo.

La pompa di circolazione è in basso. Prende l'acqua fredda e la fa passare attraverso l'impianto di riscaldamento, dirigendola verso la caldaia. Il liquido raffreddato viene sostituito in breve tempo da uno riscaldato. Non appena la caldaia smette di funzionare, il liquido di raffreddamento inizia a raffreddarsi nei tubi e nelle tubazioni. L'acqua entra nel serbatoio, dove inizia a spostare il liquido di raffreddamento caldo nei tubi. Il riscaldamento della stanza continuerà per qualche tempo secondo questo principio.

Volume del buffer della batteria

Scopriamo quanto dovrebbe essere l'accumulo di calore. Ci sono opinioni diverse, che si basano sul calcolo basato su:

• area dei locali;
• potenza della caldaia.

Diamo un'occhiata a ciascuno di essi. Se inizi dall'area della stanza, non ci possono essere consigli esatti. Poiché ci sono molti fattori che influenzano la durata della batteria del sistema senza caldaia, il principale dei quali è la perdita di calore della stanza. Migliore è l'isolamento della casa, più a lungo il serbatoio tampone sarà in grado di fornire calore all'abitazione.

Un calcolo approssimativo, basato sull'area della stanza, è che il volume dell'accumulatore di calore dovrebbe essere quattro volte il numero di metri quadrati. Ad esempio, una casa con una superficie di ​​200 mq è adatta per un TA con un volume di 800 litri.

Naturalmente, più grande è il serbatoio, meglio è, ma per riscaldare una maggiore quantità di liquido di raffreddamento è necessaria una maggiore potenza del riscaldatore. Il calcolo della potenza della caldaia viene effettuato in base alla superficie riscaldata. Un kilowatt riscalda dieci metri. Puoi anche mettere un serbatoio da cinque tonnellate, solo se la caldaia non tira tali volumi, non avrà senso installare un accumulatore di calore così grande. Quindi, è necessario apportare modifiche al calcolo della potenza della caldaia stessa.

Si scopre che, forse, è più corretto fare un calcolo basato sulla potenza della caldaia. Prendiamo ad esempio la stessa casa di 200 mq. Un calcolo approssimativo del volume del serbatoio tampone è il seguente: un kilowatt di energia riscalda 25 litri di liquido di raffreddamento. Cioè, se è presente un riscaldatore con una potenza di 20 W, il volume del TA dovrebbe essere di circa 500 litri, il che chiaramente non è sufficiente per tale alloggiamento.

Sulla base dei risultati dei calcoli, possiamo concludere che se si intende installare un accumulatore di calore, è necessario tenerne conto quando si seleziona la potenza della caldaia e prendere non uno, ma due kilowatt per dieci metri di superficie riscaldata. Solo allora il sistema sarà equilibrato. Il volume di TA influisce anche sul calcolo della capacità dell'espansore. Un vaso di espansione è un vaso di espansione che compensa l'espansione termica del liquido di raffreddamento. Per calcolarne il volume, è necessario prendere il volume totale del liquido di raffreddamento nel circuito, inclusa la capacità del serbatoio tampone, e dividerlo per dieci.

Quando è conveniente installare un accumulatore di calore

Hai una caldaia a combustibile solido;

Sei riscaldato dall'elettricità;

Sono stati aggiunti collettori solari per aiutare con il riscaldamento;

È possibile utilizzare il calore di unità e macchine.

Il caso più comune di utilizzo di un accumulatore di calore è quando una caldaia a combustibile solido viene utilizzata come fonte di calore. Chiunque abbia utilizzato una caldaia a combustibile solido per riscaldare la propria casa sa quale comfort si può ottenere con un tale sistema di riscaldamento. Allagato - svestito, bruciato - vestito. Al mattino in una casa con una tale fonte di calore, non vuoi uscire da sotto le coperte. È molto difficile regolare il processo di combustione in una caldaia a combustibile solido, è necessario riscaldare sia a + 10°C che a -40°C. La combustione e la quantità di calore generata saranno le stesse, solo questo stesso calore è necessario in modi completamente diversi. Cosa fare? Di che tipo di efficienza si può parlare quando si devono aprire le finestre a temperatura positiva. Non si può parlare di comodità.

Lo schema di installazione di una caldaia a combustibile solido con accumulatore di calore è una soluzione ideale per una casa privata, quando si desidera sia comfort che economia. Con un tale layout, sciogli una caldaia a combustibile solido, riscaldi l'acqua in un accumulatore termico e ottieni tutto il calore di cui hai bisogno. In questo caso la caldaia funzionerà alla massima potenza e con il massimo rendimento. Quanto calore daranno legna o carbone, tanto sarà immagazzinato.

Seconda opzione. Installazione di un accumulatore di calore con caldaia elettrica. Questa soluzione funzionerà se si dispone di un contatore elettrico a due tariffe. Accumuliamo il calore alla tariffa notturna, lo usiamo sia di giorno che di notte. Se si decide di utilizzare un tale sistema di riscaldamento, è meglio cercare un accumulatore di calore con la possibilità di installare un riscaldatore elettrico direttamente nella canna. Una stufa elettrica è più economica di una caldaia elettrica e non è necessario materiale per legare la caldaia. Meno il lavoro sull'installazione della caldaia elettrica. Riesci a immaginare quanto puoi risparmiare?

La terza opzione è quando c'è un collettore solare. Tutto il calore in eccesso può essere espulso in un accumulatore di calore. Nella mezza stagione si ottengono ottimi risparmi.

Sistema di Isentropic

Il sistema, sviluppato dalla società britannica Isentropic, ora fallita, funzionava come segue. Comprendeva due contenitori isolati pieni di pietrisco o ghiaia; un recipiente riscaldato che immagazzina energia termica ad alta temperatura e pressione e un recipiente freddo che immagazzina energia termica a bassa temperatura e pressione. Le navi sono collegate da tubi in alto e in basso e l'intero sistema è riempito con un gas inerte, l'argon.

Durante il ciclo di ricarica, il sistema utilizza l'elettricità non di punta per fungere da pompa di calore. L'argon dalla parte superiore di un recipiente freddo a una temperatura e una pressione paragonabili alla pressione atmosferica viene compresso adiabaticamente a una pressione di 12 bar, riscaldato a circa 500°C (900°F). Il gas compresso viene distillato nella parte superiore di un recipiente riscaldato, dove filtra attraverso la ghiaia, trasferendo il suo calore alla roccia e raffreddandosi a temperatura ambiente. Raffreddato, ma ancora sotto pressione, il gas si deposita sul fondo del recipiente, dove si espande nuovamente (sempre adiabaticamente) a 1 bar e ad una temperatura di -150°C. Quindi il gas freddo passa attraverso un recipiente freddo, dove raffredda la roccia, riscaldandosi al suo stato originale.

L'energia viene riconvertita in elettricità quando il ciclo viene invertito. Il gas caldo dal recipiente riscaldato si espande per avviare il generatore e viene quindi inviato alla cella frigorifera. Il gas raffreddato che sale dal fondo del recipiente freddo viene compresso, riscaldando il gas a temperatura ambiente. Il gas viene quindi diretto al fondo del recipiente riscaldato per essere nuovamente riscaldato.

I processi di compressione ed espansione sono forniti da un compressore alternativo appositamente progettato che utilizza valvole scorrevoli. Il calore aggiuntivo generato durante le carenze di processo viene rilasciato nell'ambiente attraverso scambiatori di calore durante il ciclo di scarico.

Lo sviluppatore afferma che un'efficienza del ciclo del 72-80% è abbastanza reale.Ciò consente di confrontarlo con l'accumulo di energia da una centrale ad accumulo di pompaggio, la cui efficienza è superiore all'80%.

Un altro sistema proposto utilizza turbine ed è in grado di gestire quantità di energia molto più elevate. L'uso di riscaldatori a sale come accumulo di energia farà avanzare la ricerca.

Tecnologia del sale fuso

Il calore sensibile dei sali fusi viene utilizzato anche per immagazzinare l'energia solare ad alte temperature. Il sale fuso può essere utilizzato come metodo per immagazzinare l'energia termica residua. Si tratta attualmente di una tecnologia commerciale per l'accumulo del calore raccolto dai concentratori solari (ad esempio da centrali solari a torre o da cilindri parabolici). Il calore può essere successivamente convertito in vapore surriscaldato per alimentare le tradizionali turbine a vapore e generare elettricità in caso di maltempo o di notte. Ciò è stato dimostrato nel 1995-1999 nell'ambito del progetto Solar Two. Le stime nel 2006 prevedevano un'efficienza annua del 99%, riferendosi a un confronto tra l'energia immagazzinata come calore prima della conversione in elettricità e la conversione diretta del calore in elettricità. Vengono utilizzate varie miscele eutettiche di sali (ad esempio nitrato di sodio, nitrato di potassio e nitrato di calcio). L'uso di tali sistemi come mezzo di trasferimento del calore è evidente nelle industrie chimiche e metallurgiche.

Il sale si scioglie a 131°C (268°F). Viene conservato allo stato liquido a 288°C (550°F) in contenitori isolati "freddi". Il sale liquido viene pompato attraverso pannelli di collettori solari, dove il calore solare concentrato lo riscalda fino a 566°C (1.051°F). Viene quindi inviato a un serbatoio di accumulo caldo. L'isolamento del serbatoio stesso può essere utilizzato per immagazzinare energia termica per una settimana. In caso di necessità di elettricità, il sale fuso caldo viene pompato in un generatore di vapore convenzionale per produrre vapore surriscaldato e far funzionare un gruppo elettrogeno a turbina standard utilizzato in qualsiasi centrale a carbone, petrolio o nucleare. Una turbina da 100 MW richiederebbe una nave alta 9,1 m (30 piedi) e con un diametro di 24 m (79 piedi) per farla funzionare entro quattro ore in modo simile.

È in fase di sviluppo un unico serbatoio con una piastra di separazione per lo stoccaggio dei sali fusi freddi e caldi. Sarà molto più economico ottenere il 100% in più di accumulo di energia per unità di volume rispetto ai serbatoi gemelli, poiché il serbatoio di stoccaggio del sale fuso è piuttosto costoso a causa del design complesso. I riscaldatori di sale sono anche usati per immagazzinare energia nei sali fusi.

Diverse centrali elettriche paraboliche in Spagna e Solar Reserve, uno sviluppatore di torri solari, utilizzano questo concetto per immagazzinare energia termica. La centrale di Solana negli Stati Uniti può immagazzinare energia in sali fusi, che viene generata per 6 ore. Nell'estate del 2013, la centrale termosolare Gemasolar, funzionante sia come concentratore solare che come centrale elettrica a sali fusi in Spagna, è riuscita per la prima volta a produrre elettricità ininterrottamente per 36 giorni.

Perché è necessario un accumulatore di calore e come funziona

Coloro il cui alloggiamento è riscaldato con una caldaia a combustibile solido sanno quanto sia difficile raggiungere una temperatura stabile nelle batterie. Poiché la temperatura nel forno del riscaldatore cambia costantemente ed è praticamente impossibile influenzare questo processo. E come farlo quando il carburante viene messo nella fornace e si è già acceso? Ovviamente puoi coprire la fornitura d'aria, ma l'effetto sarà sottile ea lungo termine. In altre parole, non è possibile intervenire tempestivamente.

Il secondo problema è il tempo tra il caricamento del carburante. Naturalmente, meno spesso è necessario gettare legna da ardere o carbone nella caldaia, meglio è, meno problemi. Per risolvere entrambi questi problemi, è possibile installare serbatoi di accumulo per il riscaldamento. Cos'è?

Un accumulatore di calore (TA) è un serbatoio tampone sigillato di grande volume, in cui viene accumulato calore durante il funzionamento della caldaia. Dopo che tutto il combustibile si è esaurito nella caldaia, il serbatoio di accumulo installato nell'impianto di riscaldamento rilascia gradualmente il calore accumulato nel circuito. Ciò riduce il numero di carichi di carburante e aumenta l'efficienza del riscaldatore.

All'interno dell'accumulatore di calore è presente un liquido di raffreddamento. Può essere acqua o antigelo, mentre devi capire che questo è lo stesso liquido di raffreddamento che circola in tutto il circuito. Il principio di funzionamento del serbatoio della batteria nell'impianto di riscaldamento:

• la caldaia riscalda l'acqua ed entra nel TA, che è costantemente riempito di liquido di raffreddamento;
• quindi il liquido di raffreddamento entra nel circuito di riscaldamento, cedendo parte del calore al volume totale del liquido del serbatoio;
• gradualmente la temperatura dell'acqua nell'accumulatore di calore aumenta;
• dal circuito arriva anche il ritorno al TA;
• dal serbatoio inerziale, il flusso di ritorno viene trasferito alla caldaia.

Schema di collegamento TA

L'alimentazione dell'acqua al serbatoio di accumulo per il riscaldamento viene effettuata nella parte superiore e le uscite di ritorno nella parte inferiore. Questi flussi si muovono nel serbatoio in diverse direzioni. Il problema è che si intersecano e avviene uno scambio termico. In caso contrario, non si verificherà alcun accumulo di calore. In questo caso, è necessario non solo mescolare l'acqua nel contenitore, ma farlo correttamente.

Cosa significa? La circolazione deve essere impostata in modo tale che la mandata scenda al ritorno, mentre il ritorno non salga. Solo in questo caso, lo strato liquido, che si trova tra i flussi, si riscalderà.

La circolazione viene regolata selezionando la potenza delle pompe prima e dopo l'accumulo per il riscaldamento, nonché impostando una delle tre velocità di funzionamento

È importante mettere i filtri per l'impianto di riscaldamento davanti alle pompe. In caso contrario, potrebbe essere necessario riparare la pompa di circolazione.

Oltre al fatto che l'accumulo per l'impianto di riscaldamento riscalda la casa, è possibile installare un circuito dell'acqua calda. Inoltre, l'unità è dotata di fonti di riscaldamento aggiuntive, che fungono da ausiliarie.

L'accumulatore di calore smette di assorbire parte del calore dal liquido di raffreddamento fornitogli solo se è completamente carico. Cioè, la temperatura dell'acqua è la stessa in tutti gli strati ed è uguale alla temperatura di mandata dalla caldaia.

Accumulatore termico fai da te

La complessità della produzione di serbatoi tampone per il riscaldamento risiede nella creazione di un isolamento termico affidabile. Per questo, non puoi usare una normale botte o un contenitore simile. Oltre a questo parametro, la capacità del radiatore di riscaldamento deve sopportare il carico d'acqua sulle pareti ed eventuali shock idraulici.

Il design più semplice è un cubo, all'interno del quale è presente una tubazione a forma di U o una bobina di tubo di rame. Quest'ultimo è preferibile, poiché ha un'ampia superficie di scambio termico e il rame ha un valore di conducibilità termica ottimale. Questo progetto è collegato a un'autostrada comune. Per la fabbricazione di un serbatoio dell'impianto di riscaldamento, sono necessarie lamiere di acciaio con uno spessore di almeno 1,5 mm e un tubo metallico. Il suo diametro deve essere uguale alla sezione trasversale della tubazione in questa sezione di riscaldamento.

Il set minimo di strumenti include quanto segue:

• Saldatrice;
• Smerigliatrice angolare (bulgaro);
• Trapano con punte per metallo;
• Strumento di misurazione.

Il modo più semplice è realizzare un contenitore per il riscaldamento di radiatori di forma cubica. In anticipo viene redatto un disegno, in base al quale verranno eseguiti tutti gli ulteriori lavori. La presenza di un elemento riscaldante non è richiesta, ma preferita. Sarà in grado di mantenere il livello di riscaldamento dell'acqua al livello corretto.

La procedura per la fabbricazione di un accumulatore di calore

Innanzitutto, vengono ritagliati fogli rettangolari, di cui sarà costituito il corpo del serbatoio dell'impianto di riscaldamento.In questa fase, è necessario tenere conto dello spazio vuoto per la saldatura: può variare da 1 a 3 mm, a seconda del dispositivo e degli elettrodi selezionati. Quindi, vengono praticati dei fori negli spazi vuoti per il fissaggio della tubazione, dell'elemento riscaldante e degli ugelli per il riempimento del contenitore. I radiatori in ghisa non possono essere collegati direttamente ad esso. Pertanto, è necessario calcolare le perdite di calore dal serbatoio al radiatore.

Dopo aver assemblato la struttura, è necessario realizzare l'isolamento termico della scocca. Per un serbatoio di riscaldamento ad accumulo, è meglio utilizzare l'isolamento di basalto. Ha le seguenti importanti qualità:

Non caldo. La fusione avviene a temperature superiori a 700°C;

Facile da installare. La lana di basalto è abbastanza elastica;

Ha proprietà barriera al vapore

Questo è importante per la rimozione della condensa, che inevitabilmente si accumula sul corpo dell'accumulatore durante il funzionamento in riscaldamento.

L'uso di materiali polimerici (polistirene espanso o polistirene) è inaccettabile, in quanto appartengono al gruppo degli infiammabili. L'isolamento termico del serbatoio inerziale viene eseguito al meglio dopo il collegamento all'impianto di riscaldamento. In questo modo è possibile ridurre le perdite di calore sui tubi di ingresso e di uscita.

Un vecchio serbatoio in acciaio può essere utilizzato come contenitore. Ma lo spessore della sua parete non dovrebbe essere inferiore a 1,5 mm.

Il design del serbatoio di accumulo per il riscaldamento

Vista in sezione di un accumulatore per riscaldamento

Ora diamo un'occhiata più da vicino al design dell'accumulatore di calore. Se il serbatoio è destinato solo al circuito di riscaldamento, il suo design è abbastanza semplice:

• custodia sigillata;
• strato isolante;
• diramazione nella parte superiore per alimentazione;
• tubo di ritorno in basso.

Non serve altro, ma se è necessario che il bollitore per il riscaldamento riscaldi anche l'acqua per il fabbisogno domestico, allora nel corpo del bollitore sono integrati una serpentina in rame e, ovviamente, due tubi di derivazione (ingresso/uscita). L'acqua fredda è collegata al tubo di ingresso. Passa attraverso la serpentina e si riscalda dal liquido di raffreddamento che si trova nel serbatoio di accumulo. Dal serbatoio esce acqua già riscaldata, che viene fornita ai rubinetti del bagno e della cucina. Allo stesso tempo, dipende dalla lunghezza della serpentina di rame per quanto tempo l'acqua rimarrà all'interno del TA e, di conseguenza, quanto si scalderà.

Il design HE può avere non solo diversi circuiti di trasferimento del calore, ma anche diverse fonti di riscaldamento. Pertanto, il riscaldamento del liquido di raffreddamento nel serbatoio può essere effettuato in diversi modi:

• dal riscaldatore;
• da stufe elettriche.

I riscaldatori elettrici possono essere immessi direttamente nella rete e accendersi quando necessario. Inoltre, i moderni accumulatori di accumulo per il riscaldamento sono dotati di un elemento riscaldante collegato a pannelli solari, che consente di utilizzare gratuitamente l'energia solare.

Come sempre, gli artigiani sono interessati a sapere se è possibile realizzare un serbatoio della batteria per il riscaldamento con le proprie mani. Certo, puoi se le tue mani sono a posto, ma è impossibile dire che sia molto semplice.

A cosa devi prestare attenzione:

• la parte superiore del serbatoio non dovrebbe essere piatta, altrimenti verrà espulsa dalla pressione;
• le tubazioni di mandata e di ritorno devono essere nei piani giusti;
• l'intera struttura è assolutamente sigillata;
• metallo di circa 5 mm di spessore.

Di seguito nel video puoi vedere come uno degli artigiani ha realizzato un serbatoio di accumulo per il riscaldamento con le proprie mani da una botte.

Cos'altro devi sapere sulle caratteristiche di utilizzo nella vita di tutti i giorni

Ad oggi, esistono diversi metodi per calcolare il volume di un giacimento. Come dimostra l'esperienza, per ogni kilowatt di potenza dell'apparecchiatura sono necessari 25 litri di acqua. L'efficienza della caldaia, che prevede la necessità di un sistema di riscaldamento con accumulatore di calore, sale all'84%. Il picco di combustione è livellato, per questo motivo le risorse energetiche vengono risparmiate fino al 30%.

L'accumulatore termico garantisce il mantenimento della temperatura grazie all'affidabile isolamento termico in poliuretano espanso. Inoltre, è possibile installare elementi riscaldanti, che consentono, se necessario, di riscaldare l'acqua.

Collegamento della tubazione dell'accumulatore di calore all'impianto di riscaldamento

Come regola generale, il serbatoio di accumulo è collegato all'impianto di riscaldamento in parallelo con la caldaia di riscaldamento, quindi questo schema è anche chiamato schema delle tubazioni della caldaia.

Diamo il solito schema per il collegamento di TA a un sistema di riscaldamento con una caldaia di riscaldamento a combustibile solido (per semplificare lo schema, le valvole di intercettazione, l'automazione, i dispositivi di controllo e altre apparecchiature non sono indicati su di esso).

Schema semplificato delle tubazioni dell'accumulatore di calore

Questo diagramma mostra i seguenti elementi:

1. Caldaia di riscaldamento.
2. Accumulatore termico.
3. Dispositivi di riscaldamento (radiatori).
4. Pompa di circolazione nella linea di ritorno tra caldaia e riscaldatore.
5. La pompa di circolazione nella linea di ritorno dell'impianto tra i dispositivi di riscaldamento e il TA.
6. Scambiatore di calore (serpentina) per alimentazione acqua calda.
7. Scambiatore di calore collegato a una fonte di calore aggiuntiva.

Uno dei tubi superiori del serbatoio (pos. 2) è collegato all'uscita della caldaia (pos. 1) e il secondo è collegato direttamente alla linea di alimentazione dell'impianto di riscaldamento.

Uno dei tubi di derivazione inferiori dell'HE è collegato all'ingresso della caldaia, mentre una pompa (pos. 4) è installata nella tubazione tra di loro, che garantisce la circolazione del fluido di lavoro in un cerchio dalla caldaia all'HE e viceversa.

Il secondo tubo di derivazione inferiore CHE è collegato alla linea di ritorno dell'impianto di riscaldamento, in cui è installata anche una pompa (pos. 5), che fornisce l'alimentazione del liquido di raffreddamento riscaldato ai riscaldatori.

Per garantire il funzionamento dell'impianto di riscaldamento in caso di interruzione improvvisa di corrente o di guasto delle pompe di circolazione, queste vengono normalmente collegate in parallelo alla linea principale.

Negli impianti con circolazione naturale del liquido di raffreddamento non sono presenti pompe di circolazione (pos. 4 e 5). Ciò aumenta notevolmente l'inerzia del sistema e allo stesso tempo lo rende completamente non volatile.

Lo scambiatore di calore sanitario (pos. 6) si trova nella parte superiore del HE.

La posizione dello scambiatore di calore aggiuntivo (pos. 7) dipende dal tipo di fonte di apporto di calore:

• per sorgenti ad alta temperatura (resistenza, caldaia a gas o elettrica) è posto nella parte superiore del serbatoio di accumulo;
• per quelli a bassa temperatura (collettore solare, pompa di calore) - in basso.

Gli scambiatori di calore indicati nello schema sono opzionali (pos. 6 e 7).

Calcolo dell'accumulatore di calore

La formula di calcolo è molto semplice:

Q = mc(T2-T1), dove:

Q è il calore accumulato;

m è la massa d'acqua nel serbatoio;

c - calore specifico del liquido di raffreddamento in J/(kg*K), per acqua pari a 4200;

T2 e T1 sono le temperature iniziali e finali del liquido di raffreddamento.

Diciamo che abbiamo un impianto di riscaldamento a radiatori. I radiatori sono selezionati per il regime di temperatura 70/50/20. Quelli. quando la temperatura nel serbatoio della batteria scende al di sotto dei 70°C, inizieremo a sperimentare una mancanza di calore, ovvero semplicemente un congelamento. Calcoliamo quando questo accade.

90 è il nostro T1

70 è T2

20 - temperatura ambiente. Non ne abbiamo bisogno nei nostri calcoli.

Diciamo di avere un accumulatore di calore per 1000 litri (1m3)

Consideriamo la riserva di calore.

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

1 kWh = 3600 kJ

84000/3600=23,3 kW di calore

Se la perdita di calore in casa è di 5 kW durante un periodo freddo di cinque giorni, allora abbiamo abbastanza calore immagazzinato per quasi 5 ore. Di conseguenza, se la temperatura è superiore a quella calcolata per un periodo freddo di cinque giorni, l'accumulatore di calore sarà sufficiente per un periodo di tempo più lungo.

La scelta del volume dell'accumulatore termico dipende dalle vostre attività. Se hai bisogno di livellare la temperatura, imposta un piccolo volume. Se hai bisogno di accumulare calore la sera per svegliarti in una casa calda al mattino, hai bisogno di una grande unità. Che ci sia un secondo compito. Dalle 23:00 alle 07:00 - deve esserci una fornitura di calore.

Supponiamo che la perdita di calore sia di 6 kW e che il regime di temperatura dell'impianto di riscaldamento sia 40/30/20. Il liquido di raffreddamento nell'accumulatore di calore può essere riscaldato fino a 90°C

Tempo di giacenza 8 ore. 6*8=48 kW

m
=
Q
/4200*(T2-T1)

48*3600=172800 kJ

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

Un accumulatore di calore da 800 a 1000 litri soddisferà le nostre esigenze.

Accumulo di energia solare

I sistemi di riscaldamento solare più utilizzati possono immagazzinare energia da poche ore a diversi giorni. Tuttavia, c'è stato un aumento del numero di strutture che utilizzano l'accumulo stagionale di energia termica (SHS), che consente di immagazzinare l'energia solare in estate per essere utilizzata per il riscaldamento degli ambienti in inverno. La comunità solare Drake Lanling dell'Alberta, in Canada, ha imparato a utilizzare il 97% dell'energia solare tutto l'anno, un record reso possibile solo dall'uso di SATE.

L'uso del calore sia latente che sensibile è possibile anche nei sistemi di ricezione solare termica ad alta temperatura. Varie miscele eutettiche di metalli come alluminio e silicio (AlSi12) offrono un punto di fusione elevato per un'efficiente produzione di vapore, mentre le miscele di allumina a base di cemento offrono buone proprietà di accumulo di calore.

Tecnologia delle leghe di frontiera di solubilità

Le leghe al limite di solubilità si basano sul cambiamento di fase del metallo per immagazzinare energia termica.

Invece di pompare metallo liquido tra i serbatoi come in un sistema di sale fuso, il metallo viene incapsulato in un altro metallo con cui non può fondersi (immiscibile). A seconda della scelta di due materiali (materiale a cambiamento di fase e materiale della capsula), la densità di accumulo di energia può essere 0,2-2 MJ/L.

Il mezzo di lavoro, tipicamente acqua o vapore, viene utilizzato per trasferire calore da e verso la lega al limite di solubilità. La conducibilità termica di tali leghe è spesso superiore (fino a 400 W/m*K) rispetto a quella delle tecnologie concorrenti, il che significa "carico" e "scarico" più rapidi dell'accumulo termico. La tecnologia non è stata ancora implementata per l'uso su scala industriale.

Realizzare un accumulatore di calore con le tue mani

Il modello di batteria più semplice può essere realizzato in modo indipendente, mentre dovresti essere guidato dai principi del thermos. A causa delle pareti che non conducono il calore, il liquido rimarrà caldo a lungo. Per lavoro, dovresti preparare:

• Scotch;
• lastra di cemento;
• materiale di isolamento termico;
• tubi di rame o elementi riscaldanti.

Quando è fatto, quando si sceglie un serbatoio, è necessario tenere conto della capacità desiderata, dovrebbe iniziare da 150 litri. Puoi raccogliere qualsiasi barile di metallo. Ma se scegli un volume inferiore a quello menzionato, il significato è perso. Il contenitore viene preparato, polvere e detriti vengono rimossi dall'interno, le aree in cui ha iniziato a formarsi la corrosione devono essere trattate di conseguenza.

Vantaggi dell'utilizzo di un accumulatore di calore in una casa con isolamento

Se il tuo sito non ha un tesoro nazionale - gas principale, è tempo di pensare al giusto sistema di riscaldamento. Il momento migliore è quando il progetto è appena in fase di preparazione, e il momento peggiore è quando vivi già in casa e ti rendi conto che il riscaldamento è molto costoso.

Una casa ideale per l'installazione di una caldaia a combustibile solido e di un accumulatore di calore è un edificio con un buon isolamento e un sistema di riscaldamento a bassa temperatura. Migliore è l'isolamento, minore è la perdita di calore e più a lungo il tuo accumulatore di calore sarà in grado di mantenere un calore confortevole.

Sistema di riscaldamento a bassa temperatura. Sopra, abbiamo fornito un esempio con i radiatori quando il regime di temperatura era 90/70/20. In modalità a bassa temperatura, le condizioni saranno - 35/30/20. Senti la differenza. Nel primo caso, già quando la temperatura scende sotto i 90 gradi, sentirai una mancanza di calore. Nel caso di un sistema a bassa temperatura, puoi dormire sonni tranquilli fino al mattino. Perché essere infondato. Calcoliamo solo i benefici.

Abbiamo calcolato il metodo sopra.

Variante con impianto di riscaldamento a bassa temperatura

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

231000/3600=64,2 kW.Questo è quasi tre volte di più con lo stesso volume di accumulatore di calore. Con perdita di calore - 5 kW, questa riserva è sufficiente per l'intera notte.

E ora sulle finanze. Supponiamo di aver montato un accumulatore di calore con resistenze elettriche. Conserviamo a tariffa notturna. Potenza Tenov - 10 kW. 5 kW vanno al riscaldamento attuale della casa di notte, possiamo immagazzinare 5 kW per il giorno. Tariffa notturna dalle 23-00 alle 07-00. 8 in punto.

8*5=40 kW. Quelli. durante il giorno utilizzeremo la tariffa notturna per 8 ore.

Dal 1 gennaio 2015, nel territorio di Krasnodar, la tariffa giornaliera è di 3,85, la tariffa notturna è di 2,15.

La differenza è 3,85-2,15 \u003d 1,7 rubli

40 * 1,7 = 68 rubli. L'importo sembra piccolo, ma non abbiate fretta. Sopra, abbiamo fornito collegamenti a una casa isolata ea una non isolata. Immagina di aver commesso un errore: la casa è costruita, hai già superato la prima stagione di riscaldamento e ti sei reso conto che il riscaldamento con l'elettricità è molto costoso. Sopra, abbiamo fornito un esempio di perdita di calore in una casa non isolata. Nell'esempio, la perdita di calore è di 18891 watt. Questo è un freddo giorno feriale. La media per la stagione di riscaldamento sarà esattamente 2 volte inferiore e sarà di 9,5 kW.

Pertanto, per la stagione di riscaldamento abbiamo bisogno di 24 * 149 * 9,5 = 33972 kW

In rubli 16 ore, 2/3 (22648) alla tariffa giornaliera, 1/3 (11324 kW) alla notte.

22648 * 3,85 = 87195 rubli

11324 * 3,85 = 24346 rubli

Totale: 111541 rubli. La cifra per il calore è semplicemente terrificante. Tale importo può devastare qualsiasi budget. Se accumuli calore di notte, puoi risparmiare. 38502 rubli per la stagione di riscaldamento. Grandi risparmi. Se hai tali spese, è necessario mettere una caldaia a combustibile solido o un camino con camicia d'acqua in coppia con la caldaia elettrica. C'è tempo e desiderio: hanno lanciato legna da ardere, immagazzinato calore in un accumulatore termico e hanno finito il resto con l'elettricità.

In una casa isolata con accumulatore di calore, il costo della stagione di riscaldamento sarà paragonabile a case simili non isolate che hanno il gas principale.

La nostra scelta in assenza di gas principale è la seguente:

Casa ben isolata;

Sistema di riscaldamento a bassa temperatura;

Accumulatore termico;

Caldaia a combustibile solido o camino ad acqua;

Caldaia elettrica.

Se hai una caldaia a combustibile solido in casa, dovresti essere consapevole che non è in grado di funzionare a lungo senza l'intervento umano. Ciò è dovuto alla necessità di caricare periodicamente la legna da ardere nel focolare. Se ciò non viene fatto in tempo, il sistema inizierà a raffreddarsi e la temperatura nelle stanze diminuirà.

Se l'elettricità viene interrotta quando il focolare si accende, ci sarà il pericolo che l'acqua bolle nella camicia dell'attrezzatura, il che comporterà la sua distruzione. Questi problemi possono essere risolti installando un accumulatore di calore. Svolge anche il ruolo di proteggere le installazioni in ghisa dalle crepe quando si verifica un forte calo della temperatura dell'acqua di rete.

Conclusione

Un accumulatore di calore per un razzo è un dispositivo lontano dalla comprensione di un normale consumatore. Ma puoi facilmente collegare tu stesso l'accumulatore di calore per l'impianto di riscaldamento. Per fare ciò, una condotta di ritorno dovrà passare attraverso il serbatoio, alle estremità del quale sono previste un'uscita e un ingresso.

Nella prima fase, il serbatoio e il ritorno della caldaia devono essere collegati tra loro. Tra di loro c'è una pompa di circolazione, distillerà il liquido di raffreddamento dalla canna alla valvola di intercettazione, ai riscaldatori e al vaso di espansione. Sul secondo lato sono installate una pompa di circolazione e una valvola di intercettazione.

Fonte foto - sito http://www.devi-ekb.ru

Utilizzando l'accumulo di energia termica è possibile spostare in modo economico il consumo di gigawatt di energia. Ma oggi il mercato di tali unità è catastroficamente piccolo rispetto al potenziale. Il motivo principale risiede nel fatto che nella fase iniziale dell'emergere dei sistemi di accumulo di calore, i produttori hanno prestato poca attenzione alla ricerca in questo settore.Successivamente, i produttori alla ricerca di nuovi incentivi hanno portato al fatto che la tecnologia si è deteriorata e le persone hanno iniziato a fraintenderne obiettivi e metodi.

Il motivo più ovvio e oggettivo per utilizzare un sistema di accumulo di calore è quello di ridurre efficacemente la quantità di denaro speso per l'energia consumata, inoltre, il costo dell'energia nelle ore di punta è molto più alto che in altri momenti.