מערכות אחסון אנרגיה תרמית

שימוש בצובר חום בחיי היומיום

המצבר התרמי הפך למכשיר הכרחי עבור מערכות חימום מודרניות רבות. בתוספת זו ניתן להבטיח הצטברות של עודף אנרגיה שנוצר בדוד ובדרך כלל מבוזבז. אם ניקח בחשבון את הדגמים של מצברי חום, אז רובם נראים כמו מיכל פלדה, שיש לו כמה חרירים עליונים ותחתונים. מקור החום מחובר לאחרון, בעוד שהצרכנים מחוברים לראשונים. בפנים ישנו נוזל שבעזרתו ניתן לפתור בעיות שונות.

המצבר התרמי משמש בחיי היומיום לעתים קרובות למדי. עבודתו מבוססת על יכולת החום המרשימה של המים. ניתן לתאר את פעולתו של מכשיר זה כדלקמן. הצינור של ציוד הדוד מחובר לחלק העליון של המיכל. לטנק נכנס נוזל קירור חם, שמתברר שהוא מחומם למקסימום.

משאבת הסחרור נמצאת בתחתית. הוא קולט מים קרים ומעביר אותם דרך מערכת החימום, מפנה אותם לדוד. את הנוזל המקורר מחליף נוזל מחומם תוך זמן קצר. ברגע שהדוד מפסיק לעבוד, נוזל הקירור מתחיל להתקרר בצינורות ובצנרת. מים נכנסים למיכל, שם הם מתחילים לעקור את נוזל הקירור החם לתוך הצינורות. חימום החדר יימשך זמן מה על פי עיקרון זה.

נפח מאגר סוללה

בואו להבין כמה צריך להיות אחסון חום. ישנן דעות שונות, המבוססות על החישוב המבוסס על:

• שטח המקום;
• כוח הדוד.

בואו נסתכל על כל אחד מהם. אם אתה מתחיל מהאזור של החדר, אז לא יכולות להיות המלצות מדויקות. מאחר וישנם גורמים רבים המשפיעים על חיי הסוללה של המערכת ללא דוד, כאשר העיקרי שבהם הוא איבוד החום של החדר. ככל שהבית יהיה מבודד טוב יותר, כך מיכל החיץ יוכל לספק לדיור חום זמן רב יותר.

חישוב משוער, המבוסס על שטח החדר, הוא שנפח מצבר החום צריך להיות פי ארבעה ממספר המטרים הרבועים. למשל, בית בשטח של 200 מ"ר מתאים לת"א בנפח 800 ליטר.

כמובן שככל שהמיכל גדול יותר כך ייטב, אך על מנת לחמם כמות גדולה יותר של נוזל קירור יש צורך בכוח חימום רב יותר. החישוב של כוח הדוד נעשה על סמך השטח המחומם. קילוואט אחד מחמם עשרה מטרים. אתה יכול גם לשים מיכל של חמישה טון, רק אם הדוד לא מושך נפחים כאלה, לא יהיה טעם להתקין מצבר חום כה גדול. אז, אתה צריך לבצע התאמות לחישוב הכוח של הדוד עצמו.

מסתבר שאולי נכון יותר לעשות חישוב לפי עוצמת הדוד. ניקח לדוגמא את אותו בית של 200 מ"ר. חישוב משוער של נפח מיכל החיץ הוא כדלקמן - קילוואט אחד של אנרגיה מחמם 25 ליטר נוזל קירור. כלומר, אם יש דוד בעוצמה של 20 W, אז נפח הת"א צריך להיות כ-500 ליטר, וזה בבירור לא מספיק עבור דיור כזה.

בהתבסס על תוצאות החישובים, אנו יכולים להסיק שאם אתה הולך להתקין מצבר חום, אז אתה צריך לקחת זאת בחשבון בעת ​​בחירת כוח הדוד ולא לקחת אחד, אלא שני קילוואט לכל עשרה מטרים של שטח מחומם. רק אז המערכת תהיה מאוזנת. נפח הת"א משפיע גם על חישוב הקיבולת של המרחיב. מיכל הרחבה הוא מיכל הרחבה המפצה על ההתפשטות התרמית של נוזל הקירור. כדי לחשב את נפחו, עליך לקחת את הנפח הכולל של נוזל הקירור במעגל, כולל הקיבולת של מיכל החיץ, ולחלק בעשר.

מתי משתלם להתקין מצבר חום

יש לך דוד דלק מוצק;

אתה מחומם על ידי חשמל;

נוספו קולטי שמש כדי לסייע בחימום;

אפשר לנצל חום מיחידות ומכונות.

המקרה הנפוץ ביותר של שימוש בצובר חום הוא כאשר דוד דלק מוצק משמש כמקור חום. כל מי שהשתמש בדוד דלק מוצק לחימום ביתו יודע איזו נוחות אפשר להשיג עם מערכת חימום כזו. מוצף - התפשט, שרוף - לבוש. בבקרים בבית עם מקור חום כזה, אתה לא רוצה לצאת מתחת לשמיכה. קשה מאוד לווסת את תהליך הבעירה בדוד דלק מוצק, יש צורך לחמם גם ב-+10C וגם ב-40C. הבעירה וכמות החום שנוצרת יהיו זהים, רק שהחום הזה נחוץ בדרכים שונות לחלוטין. מה לעשות? על איזה סוג של יעילות אנחנו יכולים לדבר כאשר אתה צריך לפתוח חלונות בטמפרטורה חיובית. לא יכולה להיות שאלה של נוחות כלשהי.

ערכת ההתקנה של דוד דלק מוצק עם מצבר חום היא פתרון אידיאלי עבור בית פרטי, כאשר אתה רוצה גם נוחות וחסכון. עם פריסה כזו, אתה ממיס דוד דלק מוצק, מחמם מים בצובר תרמי ומקבל חום רב ככל שאתה צריך. במקרה זה, הדוד יפעל בהספק מירבי וביעילות הגבוהה ביותר. כמה חום יתנו עץ או פחם, כל כך הרבה יאוחסן.

אפשרות שניה. התקנת מצבר חום עם דוד חשמלי. פתרון זה יעבוד אם יש לך מד חשמל בעל שני תעריפים. אנו אוגרים חום בקצב הלילה, אנו משתמשים בו ביום ובלילה. אם תחליט להשתמש במערכת חימום כזו, עדיף לחפש מצבר חום עם יכולת להתקין דוד חשמלי ישירות לתוך החבית. דוד חשמלי זול יותר מדוד חשמלי, ואין צורך בחומר לקשירת הדוד. מינוס העבודה על התקנת הדוד החשמלי. אתה יכול לדמיין כמה אתה יכול לחסוך?

האפשרות השלישית היא כאשר יש קולט שמש. ניתן לזרוק את כל החום העודף לתוך מצבר חום. בחצי העונה מתקבל חיסכון מצוין.

מערכת מבית Isentropic

המערכת, שפותחה על ידי חברת Isentropic הבריטית פושטת רגל כעת, פעלה באופן הבא. הוא כלל שני מיכלים מבודדים מלאים בסלע כתוש או חצץ; כלי מחומם שאוגר אנרגיה תרמית בטמפרטורה ולחץ גבוהים, וכלי קר שאוגר אנרגיה תרמית בטמפרטורה ובלחץ נמוכים. הכלים מחוברים בצינורות בחלק העליון והתחתון, והמערכת כולה מלאה בגז אינרטי, ארגון.

במהלך מחזור הטעינה, המערכת משתמשת בחשמל מחוץ לשיא כדי לפעול כמשאבת חום. ארגון מהחלק העליון של כלי קר בטמפרטורה ולחץ הדומים ללחץ אטמוספרי נדחס באופן אדיאבטי ללחץ של 12 בר, מחומם לכ-500C (900F). הגז הדחוס מזוקק לראש כלי מחומם, שם הוא מחלחל דרך החצץ, מעביר את החום שלו לסלע ומתקרר לטמפרטורת הסביבה. מקורר, אך עדיין בלחץ, הגז מתיישב לתחתית הכלי, שם הוא מתרחב שוב (שוב באופן אדיאבטי) ל-1 בר ולטמפרטורה של -150C. ואז הגז הקר עובר דרך כלי קר, שם הוא מקרר את הסלע, מתחמם למצבו המקורי.

האנרגיה מומרת בחזרה לחשמל כאשר המחזור מתהפך. הגז החם מהכלי המחומם מתרחב כדי להפעיל את הגנרטור ולאחר מכן נשלח לאחסון קר. הגז המקורר העולה מתחתית הכלי הקר נדחס, מחמם את הגז לטמפרטורת הסביבה. לאחר מכן הגז מופנה לתחתית הכלי המחומם כדי להתחמם שוב.

תהליכי הדחיסה וההתפשטות מסופקים על ידי מדחס הדדי שתוכנן במיוחד באמצעות שסתומי הזזה. החום הנוסף שנוצר במהלך חוסרים בתהליך משוחרר לסביבה באמצעות מחליפי חום במהלך מחזור הפריקה.

היזם טוען שיעילות מחזור של 72-80% היא די אמיתית.זה מאפשר להשוות אותו לאגירת אנרגיה מתחנת כוח אגירה שאובה, שיעילותה היא מעל 80%.

מערכת מוצעת אחרת משתמשת בטורבינות ומסוגלת להתמודד עם כמויות אנרגיה גבוהות בהרבה. השימוש במחממי מלח כאחסון אנרגיה יקדם את המחקר.

טכנולוגיית מלח מותך

החום הגיוני של מלחים מותכים משמש גם לאגירת אנרגיה סולארית בטמפרטורות גבוהות. ניתן להשתמש בהמסת מלח כשיטה לאגירת אנרגיה תרמית שיורית. כרגע מדובר בטכנולוגיה מסחרית לאגירת חום שנאסף על ידי רכזי שמש (למשל מתחנות כוח סולאריות מסוג מגדל או צילינדרים פרבוליים). מאוחר יותר ניתן להמיר את החום לקיטור מחומם על מנת להפעיל טורבינות קיטור קונבנציונליות ולהפיק חשמל במזג אוויר גרוע או בלילה. זה הוכח בשנים 1995-1999 כחלק מפרויקט Solar Two. ההערכות בשנת 2006 חזו יעילות שנתית של 99%, בהתייחסו להשוואה של אנרגיה שנאגרה כחום לפני ההמרה לחשמל והמרה ישירה של חום לחשמל. נעשה שימוש בתערובות אוקטיות שונות של מלחים (לדוגמה, נתרן חנקתי, אשלגן חנקתי וסידן חנקתי). השימוש במערכות כאלה כמדיום להעברת חום מורגש בתעשיות הכימיות והמטלורגיות.

מלח נמס ב-131C (268F). הוא מאוחסן במצב נוזלי ב-288C (550F) במיכלי אחסון "קרים" מבודדים. המלח הנוזלי נשאב דרך פאנלים קולטי שמש, כאשר חום שמש ממוקד מחמם אותו עד 566C (1,051F). לאחר מכן הוא נשלח למיכל אחסון חם. ניתן להשתמש בבידוד המיכל עצמו לאחסון אנרגיה תרמית למשך שבוע. במקרה של צורך בחשמל, המלח המותך החם נשאב לתוך מחולל קיטור קונבנציונלי כדי לייצר קיטור מחומם והפעלת סט גנרטור טורבינות סטנדרטי המשמש בכל תחנת כוח פחם, נפט או גרעינית. טורבינה של 100 מגה-וואט תדרוש כלי שיט בגובה 9.1 מ' (30 רגל) ובקוטר של 24 מ' (79 רגל) כדי להפעיל אותה תוך ארבע שעות באופן דומה.

מיכל בודד עם לוח הפרדה לאחסון מלחים מותכים קרים וחמים נמצא בפיתוח. זה יהיה הרבה יותר חסכוני להשיג 100% יותר אגירת אנרגיה ליחידת נפח בהשוואה למיכלים תאומים, שכן מיכל אגירת המלח המותך יקר למדי בשל העיצוב המורכב. מחממי מלח משמשים גם לאגירת אנרגיה במלחים מותכים.

מספר תחנות כוח פרבוליות בספרד ו-Solar Reserve, מפתחת מגדלי חשמל סולאריים, משתמשות בקונספט זה כדי לאחסן אנרגיה תרמית. תחנת הכוח סולנה בארצות הברית יכולה לאגור אנרגיה במלחים מותכים, שנוצרת במשך 6 שעות. בקיץ 2013 הצליחה לראשונה תחנת הכוח התרמוסולרית Gemasolar, הפועלת בספרד כרכז סולארי וגם כתחנת כוח של מלח מותך, לייצר חשמל ברציפות במשך 36 ימים.

מדוע יש צורך בצובר חום וכיצד הוא פועל

מי שהדיור שלו מחומם בדוד דלק מוצק יודע כמה קשה להשיג טמפרטורה יציבה בסוללות. מאז הטמפרטורה בתנור המחמם משתנה כל הזמן וזה כמעט בלתי אפשרי להשפיע על תהליך זה. ואיך עושים זאת כאשר הדלק מוכנס לתנור וכבר התלקח? אתה יכול, כמובן, לכסות את אספקת האוויר, אבל ההשפעה תהיה עדינה וארוכת טווח. במילים אחרות, לא ניתן לנקוט בפעולה מיידית.

הבעיה השנייה היא הזמן בין טעינת הדלק. באופן טבעי, ככל שתצטרך לזרוק עצי הסקה או פחם לדוד בתדירות נמוכה יותר, כך ייטב, כך פחות טרחה. כדי לפתור את שתי הבעיות הללו, אתה יכול להתקין מיכלי אחסון לחימום. מה זה?

מצבר חום (TA) הוא מיכל חיץ הרמטי בעל קיבולת גדולה בו מצטבר חום במהלך פעולת הדוד. לאחר שכל הדלק נשרף בדוד, מיכל המצבר המותקן במערכת החימום משחרר בהדרגה את החום המצטבר למעגל. זה מפחית את מספר עומסי הדלק ומגביר את היעילות של המחמם.

בתוך מצבר החום נמצא נוזל קירור. זה יכול להיות מים או נוזל לרדיאטור, בעוד שאתה צריך להבין שזה אותו נוזל קירור שמסתובב בכל המעגל. עקרון הפעולה של מיכל הסוללה במערכת החימום:

• הדוד מחמם את המים, והוא נכנס לת"א, שמתמלא כל הזמן בנוזל קירור;
• אז נוזל הקירור נכנס למעגל החימום, תוך שהוא נותן חלק מהחום לנפח הכולל של נוזל המאגר;
• בהדרגה הטמפרטורה של המים בצובר החום עולה;
• מהמעגל מגיעה גם החזרה לת"א;
• ממיכל החיץ, זרימת החזרה מועברת לדוד.

תרשים חיבור TA

אספקת המים למיכל האגירה לחימום מתבצעת בחלק העליון, והחזרה יוצאת בתחתית. זרימות אלו נעות במאגר בכיוונים שונים. הבעיה היא שהם מצטלבים ומתבצע חילופי חום. אחרת, לא יתרחש אחסון חום. במקרה זה, יש צורך לא רק לערבב את המים במיכל, אלא לעשות זאת בצורה נכונה.

מה זה אומר? יש להגדיר את הסירקולציה כך שזרימת האספקה ​​יורדת לזרימה החוזרת, בעוד שהזרימה החוזרת לא צריכה לעלות למעלה. רק במקרה זה, שכבת הנוזל, הממוקמת בין הזרימות, תתחמם.

הסירקולציה מותאמת על ידי בחירת עוצמת המשאבות לפני ואחרי מיכל האגירה לחימום, וכן קביעת אחת משלוש מהירויות פעולתן

חשוב לשים מסננים למערכת החימום מול המשאבות. אחרת, ייתכן שיהיה צורך לתקן את משאבת הסחרור.

בנוסף לעובדה שמיכל האגירה למערכת החימום מחמם את הבית, ניתן להתקין בו מעגל מים חמים. כמו כן, היחידה מצוידת במקורות חימום נוספים, המשמשים כעזר.

מצבר החום מפסיק לקחת חלק מהחום מנוזל הקירור המסופק לו רק אם הוא טעון במלואו. כלומר, טמפרטורת המים זהה בכל השכבות ושווה לטמפרטורת האספקה ​​מהדוד.

מצבר תרמי עשה זאת בעצמך

המורכבות של ייצור מיכלי חיץ לחימום נעוצה ביצירת בידוד תרמי אמין. בשביל זה, אתה לא יכול להשתמש בחבית רגילה או מיכל דומה. בנוסף לפרמטר זה, הקיבולת של רדיאטור החימום חייבת לעמוד בעומס המים על הקירות וזעזועים הידראוליים אפשריים.

העיצוב הפשוט ביותר הוא קובייה, שבתוכה יש צינור בצורת U או סליל צינור נחושת. זה האחרון עדיף, מכיוון שיש לו שטח פנים גדול של חילופי חום, ולנחושת יש ערך מוליכות תרמית אופטימלית. עיצוב זה מחובר לכביש מהיר משותף. לייצור מיכל מערכת חימום תזדקק ליריעות פלדה בעובי של לפחות 1.5 מ"מ וצינור מתכת. הקוטר שלו חייב להיות שווה לחתך הרוחב של הצינור בקטע חימום זה.

סט הכלים המינימלי כולל את הדברים הבאים:

• מכונת ריתוך;
• מטחנת זווית (בולגרית);
• מקדחה עם מקדחות למתכת;
• כלי מדידה.

הדרך הקלה ביותר היא להכין מיכל לחימום רדיאטורים בצורת מעוקב. מראש נערך שרטוט, לפיו יבוצעו כל העבודות הנוספות. נוכחות של גוף חימום אינה נדרשת, אך מועדפת. הוא יוכל לשמור על רמת חימום המים ברמה הראויה.

הליך ייצור מצבר חום

ראשית, נחתכים יריעות מלבניות, שמהן יורכב גוף מיכל מערכת החימום.בשלב זה, אתה צריך לקחת בחשבון את הפער עבור ריתוך - זה יכול להיות מ 1 עד 3 מ"מ, תלוי במכשיר והאלקטרודות שנבחרו. לאחר מכן, חותכים חורים בחסר לחיבור הצינור, גוף החימום והחרירים למילוי המיכל. לא ניתן לחבר אליו רדיאטורים מברזל יצוק ישירות. לכן, יש צורך לחשב את הפסדי החום מהמיכל לרדיאטור.

לאחר הרכבת המבנה, אתה צריך לעשות את הבידוד התרמי של הגוף. עבור מיכל חימום אחסון, עדיף להשתמש בידוד בזלת. יש לו את התכונות החשובות הבאות:

לא חם. התכה מתרחשת בטמפרטורות מעל 700 מעלות צלזיוס;

קל להתקנה. צמר בזלת הוא אלסטי למדי;

בעל תכונות מחסום אדים

זה חשוב להסרת קונדנסט, אשר בהכרח יצטבר על גוף מיכל האחסון במהלך פעולת החימום.

השימוש בחומרים פולימריים (קצף פוליסטירן או פוליסטירן) אינו מקובל, מכיוון שהם שייכים לקבוצת הדליקים. בידוד תרמי של מיכל החיץ נעשה בצורה הטובה ביותר לאחר החיבור למערכת החימום. בדרך זו ניתן לצמצם את הפסדי החום בצינורות הכניסה והיציאה.

מיכל פלדה ישן יכול לשמש כמיכל. אבל עובי הקיר שלה לא צריך להיות פחות מ 1.5 מ"מ.

עיצוב מיכל האגירה לחימום

מראה חתך של מיכל מצבר לחימום

עכשיו בואו נסתכל מקרוב על העיצוב של מצבר החום. אם הטנק מיועד רק למעגל החימום, העיצוב שלו די פשוט:

• דיור אטום;
• שכבת בידוד;
• צינור ענף בחלק העליון לאספקה;
• צינור החזרה בתחתית.

אין צורך בשום דבר אחר, אבל אם יש צורך שמיכל האגירה לחימום יחמם גם מים לצרכי הבית, אז בגוף המיכל מובנים סליל נחושת וכמובן שני צינורות מסועפים (כניסה/יציאה). מים קרים מחוברים לצינור הכניסה. הוא עובר דרך הסליל ומתחמם מנוזל הקירור שנמצא במיכל החיץ. מים מחוממים כבר יוצאים מהמיכל, שמסופקים לאמבטיה ולברזי המטבח. יחד עם זאת, תלוי באורך סליל הנחושת כמה זמן המים יישארו בתוך הת"א ובהתאם כמה הם יתחממו.

לעיצוב HE יכולים להיות לא רק מספר מעגלי העברת חום, אלא גם מספר מקורות חימום. אז, החימום של נוזל הקירור במיכל יכול להתבצע בכמה דרכים:

• מהמחמם;
• מתנורי חימום חשמליים.

ניתן להזין תנורי חימום חשמליים ישירות לרשת ולהפעיל אותם בעת הצורך. כמו כן, מיכלי חיץ מודרניים לחימום מצברים מצוידים בגוף חימום המחובר לפאנלים סולאריים, המאפשר לך להשתמש באנרגיה סולארית בחינם.

כמו תמיד, בעלי מלאכה מתעניינים אם אפשר לעשות מיכל סוללה לחימום במו ידיהם. כמובן שאתה יכול אם הידיים שלך במקומן, אבל אי אפשר לומר שזה מאוד פשוט.

למה אתה צריך לשים לב:

• החלק העליון של המיכל לא צריך להיות שטוח, אחרת הוא ייסחט החוצה בלחץ;
• צינורות האספקה ​​והחזרה חייבים להיות במישורים הנכונים;
• כל המבנה אטום לחלוטין;
• מתכת בעובי של כ-5 מ"מ.

למטה בסרטון ניתן לראות כיצד אחד מבעלי המלאכה הכין במו ידיו מיכל אגירה לחימום מחבית.

מה עוד אתה צריך לדעת על תכונות השימוש בחיי היומיום

עד היום קיימות מספר שיטות לחישוב נפח מאגר. כפי שמראה הניסיון, על כל קילוואט של כוח ציוד, יש צורך ב-25 ליטר מים. יעילות הדוד, המספק את הצורך במערכת חימום עם מצבר חום, עולה ל-84%. שיא הבעירה מפולס, בשל כך נחסכים משאבי אנרגיה בכמות של עד 30%.

המצבר התרמי מבטיח את שימור הטמפרטורה הודות לבידוד תרמי אמין העשוי מפוליאוריתן מוקצף. בנוסף, ניתן להתקין גופי חימום, המאפשרים, במידת הצורך, לחמם מים.

חיבור צנרת מצבר החום למערכת החימום

ככלל, מיכל החיץ מחובר למערכת החימום במקביל לדוד החימום, לכן תכנית זו נקראת גם תכנית צנרת הדוד.

תן לנו לתת את התכנית הרגילה לחיבור TA למערכת חימום עם דוד חימום דלק מוצק (כדי לפשט את התכנית, שסתומי כיבוי, אוטומציה, התקני בקרה וציוד אחר אינם מצוינים עליו).

ערכת צנרת מופשטת של מצבר חום

תרשים זה מציג את האלמנטים הבאים:

1. דוד חימום.
2. מצבר תרמי.
3. מכשירי חימום (רדיאטורים).
4. משאבת מחזור בקו ההחזרה בין הדוד לדוד.
5. משאבת סחרור בקו החזרה של המערכת בין מכשירי חימום ות.א.
6. מחליף חום (סליל) לאספקת מים חמים.
7. מחליף חום מחובר למקור חום נוסף.

אחד הצינורות העליונים של המיכל (פוזי. 2) מחובר לשקע הדוד (פוז. 1), והשני מחובר ישירות לקו האספקה ​​של מערכת החימום.

אחד מצינורות הענפים התחתונים של ה-HE מחובר לכניסת הדוד, כאשר בצנרת שביניהם מותקנת משאבה (פוז' 4) המבטיחה את זרימת נוזל העבודה במעגל מהדוד ל-HE ו. להיפך.

צינור הסניף השני התחתון THAT מחובר לקו ההחזרה של מערכת החימום, בו מותקנת גם משאבה (פוז' 5) המספקת אספקת נוזל קירור מחומם לתנורי החימום.

כדי להבטיח את תפקוד מערכת החימום במקרה של הפסקת חשמל פתאומית או כשל במשאבות הסחרור, הן מחוברות בדרך כלל במקביל לקו הראשי.

במערכות עם מחזור נוזל קירור טבעי, אין משאבות סירקולציה (פוז' 4 ו-5). זה מגביר משמעותית את האינרציה של המערכת, ובמקביל הופך אותה ללא נדיפה לחלוטין.

מחליף חום DHW (מקום 6) ממוקם בחלק העליון של ה-HE.

מיקומו של מחליף החום הנוסף (מקום 7) תלוי בסוג מקור הזנת החום:

• עבור מקורות בטמפרטורה גבוהה (גוף חימום, גז או דוד חשמלי) הוא ממוקם בחלק העליון של מיכל החיץ;
• עבור אלה בטמפרטורה נמוכה (קולט שמש, משאבת חום) - בתחתית.

מחליפי החום המצוינים בתרשים הם אופציונליים (תפקידים 6 ו-7).

חישוב מצבר חום

נוסחת החישוב פשוטה מאוד:

Q = mc(T2-T1), כאשר:

Q הוא החום המצטבר;

m היא מסת המים במיכל;

c - חום ספציפי של נוזל הקירור ב-J / (ק"ג * K), עבור מים השווים ל-4200;

T2 ו-T1 הם הטמפרטורות הראשוניות והסופיות של נוזל הקירור.

נניח שיש לנו מערכת חימום לרדיאטור. רדיאטורים נבחרים עבור משטר הטמפרטורה 70/50/20. הָהֵן. כאשר הטמפרטורה במיכל המצבר יורדת מתחת ל-70C, נתחיל לחוות חוסר חום, כלומר פשוט להקפיא. בוא נעשה חשבון מתי זה יקרה.

90 הוא ה-T1 שלנו

70 זה T2

20 - טמפרטורת החדר. אנחנו לא צריכים את זה בחישובים שלנו.

נניח שיש לנו מצבר חום עבור 1000 ליטר (1m3)

אנו רואים את עתודת החום.

ש
\u003d 1000 * 4200 * (90-70) \u003d 84,000,000 J או 84,000 kJ

1 קילוואט = 3600 קילו-ג'יי

84000/3600=23.3 קילוואט חום

אם אובדן החום בבית הוא 5 קילוואט במהלך תקופה קרה של חמישה ימים, אז יש לנו מספיק חום מאוחסן לכמעט 5 שעות. בהתאם לכך, אם הטמפרטורה גבוהה מהמחושב לתקופה קרה של חמישה ימים, אזי מצבר החום יספיק לזמן ארוך יותר.

בחירת נפח המצבר התרמי תלויה במשימות שלך. אם אתה צריך להחליק את הטמפרטורה, הגדר נפח קטן. אם אתה צריך לצבור חום בערב כדי להתעורר בבית חם בבוקר, אתה צריך יחידה גדולה. שתהיה משימה שניה. מ-2300 עד 0700 - חייבת להיות אספקת חום.

נניח שאיבוד החום הוא 6 קילוואט, ומשטר הטמפרטורה של מערכת החימום הוא 40/30/20. ניתן לחמם את נוזל הקירור בצובר החום עד 90C

זמן מלאי 8 שעות. 6*8=48 קילוואט

M
=
ש
/4200*(T2-T1)

48*3600=172800 קילו-ג'יי

V
=172800/4200*50=0.822 מ"ק

מצבר חום מ-800 עד 1000 ליטר יספק את הדרישות שלנו.

אחסון אנרגיה סולארית

מערכות חימום השמש הנפוצות ביותר יכולות לאגור אנרגיה ממספר שעות עד מספר ימים. עם זאת, חלה עלייה במספר המתקנים המשתמשים באחסון אנרגיה תרמית עונתי (SHS), המאפשרת לאגור אנרגיה סולארית בקיץ כדי לשמש לחימום חלל בחורף. קהילת השמש דרייק לנלינג מאלברטה, קנדה למדה כעת להשתמש ב-97% מהאנרגיה הסולארית כל השנה, שיא שהתאפשר רק בזכות השימוש ב-SATE.

השימוש בחום סמוי וגם בחום הגיוני אפשרי גם במערכות קליטה תרמית סולארית בטמפרטורה גבוהה. תערובות אוקטיות שונות של מתכות כגון אלומיניום וסיליקון (AlSi12) מציעות נקודת התכה גבוהה לייצור קיטור יעיל, בעוד שתערובות אלומינה מבוססות צמנט מציעות תכונות טובות לאגירת חום.

טכנולוגיית סגסוגת גבול מסיסות

סגסוגות בגבול המסיסות מבוססות על שינוי הפאזה של המתכת על מנת לאגור אנרגיה תרמית.

במקום לשאוב מתכת נוזלית בין מיכלים כמו במערכת מלח מותך, המתכת מובלעת במתכת אחרת שאינה יכולה להתמזג איתה (בלתי ניתנת לערבב). בהתאם לבחירה של שני חומרים (חומר שינוי שלב וחומר קפסולה), צפיפות אגירת האנרגיה יכולה להיות 0.2-2 MJ/L.

מדיום העבודה, בדרך כלל מים או קיטור, משמש להעברת חום אל הסגסוגת וממנה בגבול המסיסות. המוליכות התרמית של סגסוגות כאלה היא לרוב גבוהה יותר (עד 400 W/m*K) מזו של טכנולוגיות מתחרות, מה שאומר "טעינה" ו"פריקה" מהירה יותר של אחסון תרמי. הטכנולוגיה טרם יושמה לשימוש בקנה מידה תעשייתי.

הכנת מצבר חום במו ידיך

דגם הסוללה הפשוט ביותר יכול להתבצע באופן עצמאי, בעוד שאתה צריך להיות מונחה על ידי עקרונות התרמוס. בשל הקירות שאינם מוליכים חום, הנוזל יישאר חם לאורך זמן. לעבודה, עליך להכין:

• סקוֹטשׁ;
• לוח בטון;
• חומר בידוד תרמי;
• צינורות נחושת או גופי חימום.

כאשר זה נעשה, בעת בחירת טנק, יש צורך לקחת בחשבון את הקיבולת הרצויה, זה צריך להתחיל מ 150 ליטר. אתה יכול להרים כל חבית מתכת. אבל אם אתה בוחר נפח פחות מהצוין, אז המשמעות אבודה. מכינים את המיכל, מסירים אבק ופסולת מבפנים, יש לטפל במקומות בהם החלה להיווצר קורוזיה.

יתרונות השימוש בצובר חום בבית עם בידוד

אם לאתר שלכם אין אוצר לאומי - גז ראשי, הגיע הזמן לחשוב על מערכת החימום הנכונה. הזמן הטוב ביותר הוא כאשר הפרויקט רק בהכנה, והזמן הגרוע ביותר הוא כאשר אתם כבר גרים בבית ומבינים שהחימום מאוד יקר.

בית אידיאלי להתקנת דוד דלק מוצק וצובר חום הוא מבנה עם בידוד טוב ומערכת חימום בטמפרטורה נמוכה. ככל שהבידוד טוב יותר, כך איבוד חום קטן יותר ומצטבר החום שלך יוכל לשמור על חום נוח לאורך זמן.

מערכת חימום בטמפרטורה נמוכה. לעיל, נתנו דוגמה עם רדיאטורים כאשר משטר הטמפרטורה היה 90/70/20. במצב טמפרטורה נמוכה, התנאים יהיו - 35/30/20. תרגיש את ההבדל. במקרה הראשון, כבר כשהטמפרטורה יורדת מתחת ל-90 מעלות, תרגישו חוסר חום. במקרה של מערכת בטמפרטורה נמוכה, ניתן לישון בשקט עד הבוקר. למה להיות מופרך. בואו רק נחשב את היתרונות.

חישבנו את השיטה לעיל.

גרסה עם מערכת חימום בטמפרטורה נמוכה

ש
=1000*4200*(90-35)=231
000
000 J (231000 קילו-ג'יי)

231000/3600=64.2 קילוואט.זה כמעט פי שלושה עם אותו נפח של מצבר חום. עם אובדן חום - 5 קילוואט, רזרבה זו מספיקה לכל הלילה.

ועכשיו לגבי כספים. נניח שהרכבנו מצבר חום עם תנורי חימום חשמליים. אנו מאחסנים בתעריף לילה. כוח Tenov - 10 קילוואט. 5 קילוואט הולך לחימום הנוכחי של הבית בלילה, אנחנו יכולים לאחסן 5 קילוואט ליום. תעריף לילה מ-23-00 עד 07-00. השעה 8.

8*5=40 קילוואט. הָהֵן. במהלך היום נשתמש בתעריף הלילה למשך 8 שעות.

מ-1 בינואר 2015, בטריטוריית קרסנודר, התעריף היומי הוא 3.85, תעריף הלילה הוא 2.15.

ההבדל הוא 3.85-2.15 \u003d 1.7 רובל

40 * 1.7 = 68 רובל. הכמות נראית קטנה, אבל אל תמהר. למעלה נתנו קישורים לבית מבודד ולבית לא מבודד. תארו לעצמכם שטעיתם - הבית בנוי, עברתם כבר את עונת ההסקה הראשונה והבנתם שהחימום בחשמל מאוד יקר. לעיל הבאנו דוגמה לאובדן חום בבית לא מבודד. בדוגמה, איבוד החום הוא 18891 וואט. זה ביום חול קר. הממוצע לעונת החימום יהיה בדיוק פי 2 פחות ויעמוד על 9.5 קילוואט.

לכן, עבור עונת החימום אנו צריכים 24 * 149 * 9.5 = 33972 קילוואט

ברובלים 16 שעות, 2/3 (22648) בתעריף היומי, 1/3 (11324 קילוואט) בלילה.

22648 * 3.85 = 87195 רובל

11324 * 3.85 = 24346 רובל

סה"כ: 111541 רובל. הנתון לחום פשוט מפחיד. סכום כזה יכול להרוס כל תקציב. אם אתה מאחסן חום בלילה, אתה יכול לחסוך. 38502 רובל לעונת החימום. חיסכון גדול. אם יש לך הוצאות כאלה, יש צורך לשים דוד דלק מוצק או אח עם מעיל מים בזוג עם הדוד החשמלי. יש זמן וחשק - זרקו עצי הסקה, אחסנו חום במצטבר תרמי, ואת השאר מסיימים בחשמל.

בבית מבודד עם מצבר חום, עלות עונת החימום תהיה דומה לבתים דומים לא מבודדים שיש בהם גז ראשי.

הבחירה שלנו כאשר אין גז ראשי היא כדלקמן:

בית מבודד היטב;

מערכת חימום בטמפרטורה נמוכה;

מצבר תרמי;

דוד דלק מוצק או אח מים;

דוד חשמלי.

אם יש לך דוד דלק מוצק בבית, אז אתה צריך להיות מודע לכך שהוא לא מסוגל לתפקד לאורך זמן ללא התערבות אנושית. זה נובע מהצורך לטעון מעת לעת עצי הסקה לתוך תיבת האש. אם זה לא נעשה בזמן, המערכת תתחיל להתקרר, והטמפרטורה בחדרים תרד.

אם החשמל מנותק כאשר תיבת האש מתלקחת, אזי תהיה סכנה של רתיחה של מים במעיל הציוד, מה שיביא להשמדתו. ניתן לפתור בעיות אלו על ידי התקנת מצבר חום. הוא גם מבצע את התפקיד של הגנה על מתקני ברזל יצוק מפני סדקים כאשר יש ירידה חדה בטמפרטורה של מי הרשת.

סיכום

מצבר חום לרקטה הוא מכשיר שרחוק מהבנתו של צרכן רגיל. אבל אתה יכול בקלות לחבר את מצבר החום למערכת החימום בעצמך. לשם כך, יצטרך לעבור דרך המיכל צינור חוזר, שבקצותיו מסופקות יציאה וכניסה.

בשלב הראשון יש לחבר את המיכל ומחזיר הדוד זה לזה. ביניהם יש משאבת מחזור, היא תזקק את נוזל הקירור מהחבית אל שסתום הסגירה, המחממים ומיכל ההרחבה. בצד השני מותקנות משאבת מחזור ושסתום סגירה.

מקור תמונה - אתר http://www.devi-ekb.ru

באמצעות אגירת אנרגיה תרמית ניתן לשנות בצורה חסכונית את צריכת ג'יגה וואט של אנרגיה. אבל היום השוק של כוננים כאלה קטן באופן קטסטרופלי בהשוואה לפוטנציאל. הסיבה העיקרית נעוצה בעובדה שבשלב הראשוני של הופעתן של מערכות אחסון חום, יצרנים הקדישו תשומת לב מועטה למחקר בתחום זה.לאחר מכן, יצרנים במרדף אחר תמריצים חדשים הובילו לעובדה שהטכנולוגיה הידרדרה, ואנשים החלו לא להבין את המטרות והשיטות שלה.

הסיבה הברורה והאובייקטיבית ביותר לשימוש במערכת אחסון חום היא להפחית ביעילות את כמות הכסף המושקעת באנרגיה הנצרכת, יתרה מכך, עלות האנרגיה בשעות השיא גבוהה בהרבה מאשר בזמנים אחרים.