Šiluminės energijos kaupimo sistemos

Šilumos akumuliatoriaus naudojimas kasdieniame gyvenime

Šilumos akumuliatorius tapo nepakeičiamu prietaisu daugeliui šiuolaikinių šildymo sistemų. Su šiuo papildymu galima užtikrinti katile susidarančios ir dažniausiai iššvaistomos energijos perteklių. Jei atsižvelgsime į šilumos akumuliatorių modelius, tada dauguma jų atrodo kaip plieninis bakas, kuriame yra keli viršutiniai ir apatiniai purkštukai. Šilumos šaltinis yra prijungtas prie pastarojo, o vartotojai - prie pirmojo. Viduje yra skystis, kuriuo galima spręsti įvairias problemas.

Šilumos akumuliatorius kasdieniame gyvenime naudojamas gana dažnai. Jo darbas pagrįstas įspūdinga vandens šilumine talpa. Šio įrenginio veikimą galima apibūdinti taip. Katilo įrangos vamzdynas yra prijungtas prie viršutinės rezervuaro dalies. Į baką patenka karštas aušinimo skystis, kuris, pasirodo, yra maksimaliai įkaitintas.

Cirkuliacinis siurblys yra apačioje. Jis paima šaltą vandenį ir praleidžia per šildymo sistemą, nukreipdamas į katilą. Atvėsęs skystis per trumpą laiką pakeičiamas pašildytu. Kai tik katilas nustoja veikti, aušinimo skystis pradeda vėsti vamzdžiuose ir vamzdynuose. Vanduo patenka į baką, kur jis pradeda išstumti karštą aušinimo skystį į vamzdžius. Kambario šildymas kurį laiką tęsis šiuo principu.

Baterijos buferio tūris

Išsiaiškinkime, kiek turėtų būti saugoma šilumos. Yra įvairių nuomonių, kurios pagrįstos skaičiavimais, pagrįstais:

• patalpų plotas;
• katilo galia.

Pažvelkime į kiekvieną iš jų. Jei pradedate nuo kambario ploto, tikslių rekomendacijų negali būti. Kadangi yra daug veiksnių, turinčių įtakos sistemos be katilo akumuliatoriaus veikimo laikui, iš kurių pagrindinis yra kambario šilumos nuostoliai. Kuo geriau namas apšiltintas, tuo ilgiau buferinis rezervuaras galės aprūpinti būstą šiluma.

Apytikslis skaičiavimas, pagrįstas patalpos plotu, yra toks, kad šilumos akumuliatoriaus tūris turi būti keturis kartus didesnis už kvadratinių metrų skaičių. Pavyzdžiui, namas, kurio plotas 200 kvadratinių metrų, tinka 800 litrų tūrio TA.

Žinoma, kuo didesnis bakas, tuo geriau, tačiau norint pašildyti didesnį aušinimo skysčio kiekį, reikia daugiau šildytuvo galios. Katilo galia apskaičiuojama pagal šildomą plotą. Vienas kilovatas šildo dešimt metrų. Galima dėti ir penkių tonų baką, tik jei katilas netraukia tokių tūrių, nebus prasmės montuoti tokio didelio šilumos akumuliatoriaus. Taigi, jūs turite pakoreguoti paties katilo galios skaičiavimą.

Pasirodo, galbūt teisingiau apskaičiuoti pagal katilo galią. Paimkime, pavyzdžiui, tą patį namą 200 kv. Apytikslis buferinio bako tūrio skaičiavimas yra toks - vienas kilovatas energijos sušildo 25 litrus aušinimo skysčio. Tai yra, jei yra 20 W galios šildytuvas, tada TA tūris turėtų būti apie 500 litrų, o to tokiam korpusui akivaizdžiai nepakanka.

Remiantis skaičiavimų rezultatais, galime daryti išvadą, kad jei ruošiatės montuoti šilumos akumuliatorių, tuomet reikia į tai atsižvelgti renkantis katilo galią ir dešimčiai metrų šildomo ploto imti ne vieną, o du kilovatus. Tik tada sistema bus subalansuota. TA apimtis taip pat turi įtakos plėtiklio talpos skaičiavimui. Išsiplėtimo bakas yra išsiplėtimo bakas, kuris kompensuoja šiluminį aušinimo skysčio plėtimąsi. Norėdami apskaičiuoti jo tūrį, turite paimti bendrą aušinimo skysčio tūrį grandinėje, įskaitant buferio bako talpą, ir padalyti iš dešimties.

Kada apsimoka montuoti šilumos akumuliatorių

Turite kieto kuro katilą;

Jūs šildomas elektra;

Kad padėtų šildyti, pridėti saulės kolektoriai;

Galima panaudoti agregatų ir mašinų šilumą.

Dažniausias šilumos akumuliatoriaus naudojimo atvejis, kai šilumos šaltiniu naudojamas kieto kuro katilas. Kas naudojo kieto kuro katilą savo namams šildyti, žino, kokį komfortą galima pasiekti naudojant tokią šildymo sistemą. Užtvindytas – nusirengęs, išdegęs – apsirengęs. Rytais namuose su tokiu šilumos šaltiniu nesinori lįsti iš po antklodžių. Labai sunku reguliuoti degimo procesą kieto kuro katile.Reikia šildyti ir +10C ir -40C. Degimas ir generuojamos šilumos kiekis bus vienodi, tik ši šiluma reikalinga visiškai skirtingais būdais. Ką daryti? Apie kokį efektyvumą galime kalbėti, kai reikia atidaryti langus esant teigiamai temperatūrai. Apie jokį komfortą negali būti nė kalbos.

Kieto kuro katilo su šilumos akumuliatoriumi montavimo schema – idealus sprendimas privačiam namui, kai norisi ir komforto, ir ekonomiškumo. Su tokiu išplanavimu išlydi kieto kuro katilą, pakaitini vandenį šiluminiame akumuliatoriuje ir gauni šilumos tiek, kiek reikia. Tokiu atveju katilas veiks maksimalia galia ir didžiausiu efektyvumu. Kiek šilumos duos mediena ar anglis, tiek bus sukaupta.

Antras variantas. Šilumos akumuliatoriaus su elektriniu boileriu montavimas. Šis sprendimas pasiteisins, jei turite dviejų tarifų elektros skaitiklį. Šilumą kaupiame naktiniu tarifu, naudojame ir dieną, ir naktį. Nusprendus naudoti tokią šildymo sistemą, geriau paieškoti šilumos akumuliatoriaus su galimybe tiesiai į statinę montuoti elektrinį šildytuvą. Elektrinis šildytuvas yra pigesnis nei elektrinis katilas, o medžiagos katilui surišti nereikia. Minus elektrinio katilo montavimo darbai. Ar įsivaizduojate, kiek galite sutaupyti?

Trečias variantas – kai yra saulės kolektorius. Visą šilumos perteklių galima išmesti į šilumos akumuliatorių. Pussezonio metu puikiai sutaupoma.

Sistema iš Isentropic

Sistema, kurią sukūrė dabar bankrutavusi britų įmonė Isentropic, veikė taip. Jame buvo du izoliuoti konteineriai, užpildyti susmulkinta uoliena arba žvyru; šildomas indas, kuris kaupia šiluminę energiją esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, ir šaltas indas, kuris kaupia šiluminę energiją esant žemai temperatūrai ir slėgiui. Indai yra sujungti vamzdžiais viršuje ir apačioje, o visa sistema užpildyta inertinių dujų argonu.

Įkrovimo ciklo metu sistema naudoja ne piko metu gaunamą elektros energiją, kad veiktų kaip šilumos siurblys. Argonas iš šalto indo viršaus, esant temperatūrai ir slėgiui, panašiam į atmosferos slėgį, adiabatiškai suspaudžiamas iki 12 barų slėgio, kaitinamas iki maždaug 500 C (900 F). Suslėgtos dujos distiliuojamos į įkaitinto indo viršų, kur prasiskverbia pro žvyrą, perduoda šilumą uolienai ir atvėsina iki aplinkos temperatūros. Atvėsusios, bet vis dar veikiamos slėgio dujos nusėda į indo dugną, kur vėl (vėl adiabatiškai) išsiplečia iki 1 bar ir -150C temperatūros. Tada šaltos dujos praeina per šaltą indą, kur atvėsina uolieną, įkaista iki pradinės būsenos.

Kai ciklas yra atvirkštinis, energija vėl paverčiama elektra. Karštos dujos iš šildomo indo išsiplečia, kad paleistų generatorių, o tada siunčiamos į šaltą saugyklą. Atvėsusios dujos, kylančios iš šalto indo dugno, suspaudžiamos, kaitinant dujas iki aplinkos temperatūros. Tada dujos nukreipiamos į šildomo indo dugną, kad vėl būtų pašildytos.

Suspaudimo ir išsiplėtimo procesus užtikrina specialiai sukurtas stūmoklinis kompresorius, naudojant slankiuosius vožtuvus. Papildoma šiluma, susidaranti proceso trūkumų metu, išleidimo ciklo metu per šilumokaičius išleidžiama į aplinką.

Kūrėjas teigia, kad 72-80% ciklo efektyvumas yra gana realus.Tai leidžia palyginti su energijos kaupimu iš hidroakumuliacinės elektrinės, kurios naudingumo koeficientas viršija 80 proc.

Kita siūloma sistema naudoja turbinas ir gali apdoroti daug didesnį energijos kiekį. Druskos šildytuvų naudojimas kaip energijos kaupimas paskatins mokslinius tyrimus.

Lydytos druskos technologija

Jautri išlydytų druskų šiluma taip pat naudojama saulės energijai kaupti aukštoje temperatūroje. Druskos tirpalai gali būti naudojami kaip likutinės šiluminės energijos kaupimo būdas. Šiuo metu tai komercinė technologija, skirta saulės koncentratorių (pavyzdžiui, bokšto tipo saulės elektrinių ar parabolinių cilindrų) surinktai šilumai kaupti. Šiluma vėliau gali būti paversta perkaitintu garu, kad būtų galima maitinti įprastas garo turbinas ir generuoti elektrą esant blogam orui arba naktį. Tai buvo įrodyta 1995–1999 m. kaip „Solar Two“ projekto dalis. 2006 m. apskaičiuota, kad metinis naudingumo koeficientas bus 99 %, remiantis energijos, sukauptos kaip šiluma, palyginimas prieš paverčiant elektra ir tiesioginiu šilumos pavertimu elektra. Naudojami įvairūs eutektiniai druskų mišiniai (pavyzdžiui, natrio nitratas, kalio nitratas ir kalcio nitratas). Tokių sistemų, kaip šilumos perdavimo terpės, naudojimas pastebimas chemijos ir metalurgijos pramonėje.

Druska lydosi 131C (268F) temperatūroje. Jis laikomas skystoje būsenoje 288 C (550 F) izoliuotuose „šalto“ laikymo konteineriuose. Skysta druska pumpuojama per saulės kolektorių plokštes, kur sutelkta saulės šiluma ją įkaitina iki 566C (1051F). Tada jis siunčiamas į karštą talpyklą. Pati rezervuaro izoliacija gali būti naudojama šilumos energijai kaupti savaitę. Esant elektros energijos poreikiui, karšta išlydyta druska pumpuojama į įprastą garo generatorių, kad būtų gaminamas perkaitintas garas ir veikia standartinis turbininis generatorius, naudojamas bet kurioje anglies, naftos ar atominėje elektrinėje. Norint, kad 100 MW turbina veiktų panašiai per keturias valandas, reikės 9,1 m (30 pėdų) aukščio ir 24 m (79 pėdų) skersmens indo.

Kuriamas vienas rezervuaras su skiriamąja plokšte, skirtas tiek šaltai, tiek karštai išlydytoms druskoms laikyti. Daug ekonomiškiau bus pasiekti 100 % daugiau energijos kaupimo tūrio vienetui lyginant su dvigubomis talpyklomis, nes išlydytos druskos talpykla dėl sudėtingos konstrukcijos yra gana brangi. Druskos šildytuvai taip pat naudojami energijai kaupti išlydytose druskose.

Kelios parabolinės elektrinės Ispanijoje ir saulės energijos bokštų kūrėjas „Solar Reserve“ naudoja šią koncepciją šiluminės energijos kaupimui. Solana elektrinė JAV gali kaupti energiją išlydytose druskose, kuri generuojama 6 valandas. 2013 metų vasarą Ispanijoje veikianti Gemasolar Thermosolar elektrinė, veikianti ir kaip saulės koncentratorius, ir kaip išlydytos druskos elektrinė, pirmą kartą sugebėjo nepertraukiamai gaminti elektrą 36 dienas.

Kam reikalingas šilumos akumuliatorius ir kaip jis veikia

Tie, kurių būstas šildomas kieto kuro katilu, žino, kaip sunku pasiekti stabilią temperatūrą akumuliatoriuose. Kadangi temperatūra krosnyje nuolat kinta ir šio proceso įtakoti praktiškai neįmanoma. O kaip tai padaryti, kai kuras pilamas į krosnį ir jau užsiliepsnojo? Žinoma, galite uždengti oro tiekimą, tačiau poveikis bus subtilus ir ilgalaikis. Kitaip tariant, neįmanoma imtis skubių veiksmų.

Antra problema – laikas tarp kuro įkrovimo. Natūralu, kad kuo rečiau į katilą reikia mesti malkas ar anglis, tuo geriau, tuo mažiau vargo. Norėdami išspręsti abi šias problemas, galite įrengti šildymo rezervuarus. Kas tai yra?

Šilumos akumuliatorius (TA) – tai didelės talpos hermetinis buferinis rezervuaras, kuriame katilo veikimo metu kaupiama šiluma. Katile išdegus visam kurui, šildymo sistemoje sumontuotas akumuliacinis bakas palaipsniui išleidžia susikaupusią šilumą į kontūrą. Tai sumažina kuro įkrovų skaičių ir padidina šildytuvo efektyvumą.

Šilumos akumuliatoriaus viduje yra aušinimo skystis. Tai gali būti vanduo arba antifrizas, o jūs turite suprasti, kad tai yra tas pats aušinimo skystis, kuris cirkuliuoja visoje grandinėje. Akumuliatoriaus bako veikimo principas šildymo sistemoje:

• katilas šildo vandenį, ir jis patenka į TA, kuri nuolat užpildoma aušinimo skysčiu;
• tada aušinimo skystis patenka į šildymo kontūrą, kartu atiduodamas dalį šilumos visam rezervuaro skysčio kiekiui;
• palaipsniui didėja vandens temperatūra šilumos akumuliatoriuje;
• iš grandinės grąža taip pat ateina į TA;
• iš buferinio rezervuaro grįžtamasis srautas perduodamas į katilą.

TA prijungimo schema

Vanduo į šildymui skirtą talpyklą tiekiamas viršuje, o grįžtamoji linija išeina apačioje. Šie srautai rezervuare juda įvairiomis kryptimis. Bėda ta, kad jie susikerta ir vyksta šilumos mainai. Priešingu atveju šilumos kaupimas nebus. Tokiu atveju reikia ne tik maišyti vandenį inde, bet tai padaryti teisingai.

Ką tai reiškia? Cirkuliacija turi būti nustatyta taip, kad tiekimo srautas nusileistų į grįžtamąjį srautą, o grįžtamasis nepakiltų aukštyn. Tik tokiu atveju skystas sluoksnis, esantis tarp srautų, įkais.

Cirkuliacija reguliuojama pasirenkant siurblių galią prieš ir po šildymui skirto rezervuaro, taip pat nustatant vieną iš trijų jų veikimo greičių.

Šildymo sistemos filtrus svarbu įdėti prieš siurblius. Priešingu atveju gali tekti taisyti cirkuliacinį siurblį.

Be to, kad šildymo sistemos akumuliacinė talpa šildo būstą, jame galima įrengti karšto vandens kontūrą. Taip pat įrenginyje yra įrengti papildomi šildymo šaltiniai, kurie veikia kaip pagalbiniai.

Šilumos akumuliatorius nustoja imti dalį šilumos iš jam tiekiamo aušinimo skysčio tik tada, kai jis visiškai įkrautas. Tai yra, vandens temperatūra yra vienoda visuose sluoksniuose ir lygi tiekimo iš katilo temperatūrai.

„Pasidaryk pats“ šilumos akumuliatorius

Šildymo buferinių rezervuarų gamybos sudėtingumas yra patikimos šilumos izoliacijos sukūrimas. Tam negalite naudoti įprastos statinės ar panašios talpyklos. Be šio parametro, šildymo radiatoriaus galingumas turi atlaikyti vandens apkrovą ant sienų ir galimus hidraulinius smūgius.

Paprasčiausias dizainas yra kubas, kurio viduje yra U formos vamzdynas arba vario vamzdžio ritė. Pastarasis yra geresnis, nes turi didelį šilumos mainų paviršiaus plotą, o varis turi optimalią šilumos laidumo vertę. Šis dizainas yra prijungtas prie bendro greitkelio. Šildymo sistemos bako gamybai jums reikės ne mažesnio kaip 1,5 mm storio plieno lakštų ir metalinio vamzdžio. Jo skersmuo turi būti lygus dujotiekio skerspjūviui šioje šildymo sekcijoje.

Minimalus įrankių rinkinys apima šiuos dalykus:

• Suvirinimo aparatas;
• Kampinis šlifuoklis (bulgarų);
• Grąžtas su grąžtais metalui;
• Matavimo įrankis.

Lengviausias būdas yra pagaminti kubinės formos indą radiatorių šildymui. Iš anksto sudaromas brėžinys, pagal kurį bus atliekami visi tolesni darbai. Šildymo elemento buvimas nebūtinas, bet pageidautinas. Jis sugebės palaikyti reikiamą vandens šildymo lygį.

Šilumos akumuliatoriaus gamybos procedūra

Pirmiausia išpjaunami stačiakampiai lakštai, iš kurių sudarys šildymo sistemos bako korpusas.Šiame etape reikia atsižvelgti į suvirinimo tarpą - jis gali būti nuo 1 iki 3 mm, priklausomai nuo įrenginio ir pasirinktų elektrodų. Tada ruošiniuose išpjaunamos skylės, skirtos vamzdynui, kaitinimo elementui ir purkštukams pripildyti. Ketaus radiatoriai negali būti pritvirtinti tiesiai prie jo. Todėl reikia skaičiuoti šilumos nuostolius nuo bako iki radiatorių.

Surinkę konstrukciją, turite atlikti korpuso šilumos izoliaciją. Akumuliatoriniam šildymo bakui geriausia naudoti bazalto izoliaciją. Jis turi šias svarbias savybes:

Ne karšta. Lydymas vyksta aukštesnėje nei 700°C temperatūroje;

Lengva montuoti. Bazalto vata yra gana elastinga;

Turi garų barjerines savybes

Tai svarbu norint pašalinti kondensatą, kuris šildymo metu neišvengiamai kaupsis ant rezervuaro korpuso.

Polimerinių medžiagų (polistireninio putplasčio arba polistirolo) naudojimas yra nepriimtinas, nes jos priklauso degių medžiagų grupei. Buferinio rezervuaro šilumos izoliaciją geriausia atlikti prijungus prie šildymo sistemos. Tokiu būdu galima sumažinti šilumos nuostolius įleidimo ir išleidimo vamzdžiuose.

Senas plieninis bakas gali būti naudojamas kaip konteineris. Tačiau jo sienelės storis turi būti ne mažesnis kaip 1,5 mm.

Šildymo rezervuaro konstrukcija

Šildymo akumuliatoriaus bako pjūvis

Dabar atidžiau pažvelkime į šilumos akumuliatoriaus konstrukciją. Jei bakas skirtas tik šildymo kontūrui, jo konstrukcija yra gana paprasta:

• sandarus korpusas;
• izoliacinis sluoksnis;
• atšaka vamzdis viršutinėje dalyje tiekimui;
• grįžtamasis vamzdis apačioje.

Nieko daugiau nereikia, bet jei reikia, kad šildymui skirtas akumuliacinis bakas šildytų ir vandenį buitinėms reikmėms, tai į rezervuaro korpusą įmontuojamas varinis gyvatukas ir, žinoma, du atšakos vamzdžiai (įvadas/išvadas). Šaltas vanduo yra prijungtas prie įleidimo vamzdžio. Jis praeina per ritę ir įkaista nuo aušinimo skysčio, esančio buferio bakelyje. Iš rezervuaro išeina jau pašildytas vanduo, kuris tiekiamas į vonios ir virtuvės maišytuvus. Tuo pačiu nuo vario ritės ilgio priklauso, kiek laiko vanduo išliks TA viduje ir atitinkamai kiek įkais.

HE konstrukcija gali turėti ne tik kelias šilumos perdavimo grandines, bet ir kelis šildymo šaltinius. Taigi, aušinimo skysčio šildymas bake gali būti atliekamas keliais būdais:

• iš šildytuvo;
• iš elektrinių šildytuvų.

Elektrinius šildytuvus galima tiekti tiesiai į tinklą ir prireikus įjungti. Taip pat moderniose buferinėse talpyklose šildymo akumuliatoriams yra sumontuotas kaitinimo elementas, prijungtas prie saulės kolektorių, leidžiantis naudoti nemokamą saulės energiją.

Kaip visada, meistrai domisi, ar galima savo rankomis pasigaminti akumuliatoriaus baką šildymui. Žinoma, galite, jei rankos yra vietoje, bet negalima sakyti, kad tai labai paprasta.

Į ką reikia atkreipti dėmesį:

• bako viršus neturėtų būti plokščias, kitaip jis išsispaus spaudžiant;
• tiekimo ir grąžinimo vamzdžiai turi būti tinkamose plokštumose;
• visa konstrukcija yra visiškai sandari;
• metalas apie 5 mm storio.

Žemiau esančiame vaizdo įraše galite pamatyti, kaip vienas iš meistrų savo rankomis iš statinės pagamino talpyklą šildymui.

Ką dar reikia žinoti apie naudojimo kasdieniame gyvenime ypatybes

Iki šiol yra keletas rezervuaro tūrio skaičiavimo metodų. Kaip rodo patirtis, kiekvienam įrenginio galios kilovatui reikia 25 litrų vandens. Katilo, numatančio šildymo sistemos su šilumos akumuliatoriumi poreikį, naudingumo koeficientas pakyla iki 84%. Degimo pikas išlyginamas, dėl to energijos ištekliai sutaupomi iki 30%.

Šilumos akumuliatorius užtikrina temperatūros išsaugojimą dėl patikimos šilumos izoliacijos iš putų poliuretano. Papildomai galima sumontuoti kaitinimo elementus, kurie prireikus leidžia pašildyti vandenį.

Šilumos akumuliatoriaus vamzdyno prijungimas prie šildymo sistemos

Paprastai buferinis bakas yra prijungtas prie šildymo sistemos lygiagrečiai su šildymo katilu, todėl ši schema dar vadinama katilo vamzdynų schema.

Pateikiame įprastą TA prijungimo prie šildymo sistemos su kieto kuro šildymo katilu schemą (schemos supaprastinimui uždarymo vožtuvai, automatika, valdymo įtaisai ir kita įranga joje nenurodyti).

Supaprastinta šilumos akumuliatoriaus vamzdynų schema

Ši diagrama rodo šiuos elementus:

1. Šildymo katilas.
2. Šiluminis akumuliatorius.
3. Šildymo įrenginiai (radiatoriai).
4. Cirkuliacinis siurblys grįžtamojoje linijoje tarp katilo ir šildytuvo.
5. Cirkuliacinis siurblys sistemos grįžtamojoje linijoje tarp šildymo prietaisų ir TA.
6. Šilumokaitis (gyvatukas) karšto vandens tiekimui.
7. Šilumokaitis prijungtas prie papildomo šilumos šaltinio.

Vienas iš viršutinių rezervuaro vamzdžių (2 poz.) yra prijungtas prie katilo išleidimo angos (1 poz.), o antrasis - tiesiogiai prie šildymo sistemos tiekimo linijos.

Prie katilo įvado yra prijungtas vienas iš apatinių HE atšakų vamzdžių, o tarp jų esančiame vamzdyne sumontuotas siurblys (4 poz.), kuris užtikrina darbinio skysčio cirkuliaciją ratu nuo katilo iki HE ir priešingai.

Antras apatinis atšakas vamzdis TAS yra prijungtas prie šildymo sistemos grįžtamosios linijos, kurioje taip pat sumontuotas siurblys (5 poz.), kuris užtikrina šildomo aušinimo skysčio tiekimą į šildytuvus.

Kad būtų užtikrintas šildymo sistemos funkcionavimas staiga nutrūkus elektrai arba sugedus cirkuliaciniams siurbliams, jie dažniausiai jungiami lygiagrečiai su pagrindine linija.

Sistemose su natūralia aušinimo skysčio cirkuliacija cirkuliacinių siurblių nėra (4 ir 5 poz.). Tai žymiai padidina sistemos inerciją, o kartu ir padaro ją visiškai nepastovią.

Karšto vandens šilumokaitis (6 poz.) yra viršutinėje HE dalyje.

Papildomo šilumokaičio vieta (7 poz.) priklauso nuo šilumos tiekimo šaltinio tipo:

• aukštos temperatūros šaltiniams (kaitinimo elementui, dujiniam ar elektriniam katilui) dedamas į viršutinę buferinio bako dalį;
• žematemperatūriams (saulės kolektorius, šilumos siurblys) - apačioje.

Schemoje nurodyti šilumokaičiai yra pasirenkami (6 ir 7 poz.).

Šilumos akumuliatoriaus skaičiavimas

Skaičiavimo formulė labai paprasta:

Q = mc(T2-T1), kur:

Q yra sukaupta šiluma;

m yra vandens masė bake;

c yra savitoji aušinimo skysčio šiluminė talpa J / (kg * K), kai vanduo lygus 4200;

T2 ir T1 yra pradinė ir galutinė aušinimo skysčio temperatūra.

Tarkime, kad turime radiatorinį šildymo sistemą. Radiatoriai parenkami temperatūros režimui 70/50/20. Tie. kai temperatūra akumuliatoriaus bake nukris žemiau 70C, pradėsime jausti šilumos trūkumą, tai yra tiesiog užšalsime. Paskaičiuokime, kada tai atsitiks.

90 yra mūsų T1

70 yra T2

20 - kambario temperatūra. Skaičiuojant mums to nereikia.

Tarkime, kad turime 1000 litrų (1m3) šilumos akumuliatorių

Mes atsižvelgiame į šilumos rezervą.

K
\u003d 1000 * 4200 * (90–70) \u003d 84 000 000 J arba 84 000 kJ

1 kWh = 3600 kJ

84000/3600=23,3 kW šilumos

Jei per šaltą penkių dienų laikotarpį šilumos nuostoliai namuose yra 5 kW, tai sukauptos šilumos mums užtenka beveik 5 valandoms. Atitinkamai, jei temperatūra yra aukštesnė nei skaičiuojama šaltam penkių dienų laikotarpiui, tada šilumos akumuliatoriaus užteks ilgesniam laikui.

Šilumos akumuliatoriaus tūrio pasirinkimas priklauso nuo jūsų užduočių. Jei reikia išlyginti temperatūrą, nustatykite nedidelį tūrį. Jei norite vakare kaupti šilumą, kad ryte pabustumėte šiltuose namuose, jums reikia didelio įrenginio. Tebūnie antra užduotis. Nuo 2300 iki 0700 - turi būti šilumos tiekimas.

Tarkime, kad šilumos nuostoliai yra 6 kW, o šildymo sistemos temperatūros režimas yra 40/30/20. Aušinimo skystis šilumos akumuliatoriuje gali būti įkaitintas iki 90C

Sandėliavimo laikas 8 valandos. 6*8=48 kW

M
=
K
/4200* (T2-T1)

48*3600=172800 kJ

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

Šilumos akumuliatorius nuo 800 iki 1000 litrų patenkins mūsų reikalavimus.

Saulės energijos kaupimas

Plačiausiai naudojamos saulės šildymo sistemos gali kaupti energiją nuo kelių valandų iki kelių dienų. Tačiau padaugėjo įrenginių, kuriuose naudojamas sezoninis šiluminės energijos kaupimas (SHS), leidžiantis vasarą kaupti saulės energiją, o žiemą ją panaudoti patalpų šildymui. Saulės bendruomenė Drake'as Lanlingas iš Albertos, Kanados, dabar išmoko naudoti 97% saulės energijos ištisus metus, o tai rekordas buvo įmanomas tik naudojant SATE.

Aukštos temperatūros saulės šilumos priėmimo sistemose taip pat galima naudoti latentinę ir jautrią šilumą. Įvairūs eutektiniai metalų mišiniai, tokie kaip aliuminis ir silicis (AlSi12), užtikrina aukštą lydymosi temperatūrą efektyviam garo gamybai, o cemento pagrindu pagaminti aliuminio oksido mišiniai pasižymi geromis šilumos saugojimo savybėmis.

Tirpumo pasienio lydinio technologija

Lydiniai ties tirpumo riba yra pagrįsti metalo fazės pasikeitimu, siekiant kaupti šiluminę energiją.

Užuot pumpuojant skystą metalą tarp rezervuarų, kaip išlydytosios druskos sistemoje, metalas yra įdėtas į kitą metalą, su kuriuo jis negali susilieti (nemaišomas). Priklausomai nuo dviejų medžiagų pasirinkimo (fazių keitimo medžiaga ir kapsulės medžiaga), energijos kaupimo tankis gali būti 0,2-2 MJ/L.

Darbinė terpė, paprastai vanduo arba garai, naudojama šilumai perduoti į lydinį ir iš jo ties tirpumo riba. Tokių lydinių šilumos laidumas dažnai yra didesnis (iki 400 W/m*K) nei konkuruojančių technologijų, o tai reiškia greitesnį galimą šilumos kaupimo „pakrovimą“ ir „iškrovimą“. Ši technologija dar nebuvo pritaikyta naudoti pramoniniu mastu.

Šilumos akumuliatoriaus gaminimas savo rankomis

Paprasčiausias akumuliatoriaus modelis gali būti pagamintas savarankiškai, o jūs turėtumėte vadovautis termoso principais. Dėl sienų, kurios nepraleidžia šilumos, skystis ilgai išliks karštas. Darbui turėtumėte pasiruošti:

• škotas;
• betono plokštė;
• šilumos izoliacinė medžiaga;
• variniai vamzdžiai arba šildymo elementai.

Jį gaminant, renkantis baką, reikia atsižvelgti į norimą talpą, ji turėtų prasidėti nuo 150 litrų. Galite pasiimti bet kurią metalinę statinę. Bet jei pasirinksite mažesnį nei paminėta tūrį, prasmė prarandama. Talpykla paruošiama, iš vidaus pašalinamos dulkės ir šiukšlės, vietos, kuriose pradėjo formuotis korozija, turi būti atitinkamai apdorotos.

Šilumos akumuliatoriaus naudojimo namuose su izoliacija privalumai

Jei jūsų svetainėje nėra nacionalinio lobio – magistralinių dujų, pats laikas pagalvoti apie tinkamą šildymo sistemą. Geriausias laikas yra tada, kai projektas dar tik ruošiamas, o pats blogiausias – kai jau gyveni name ir supranti, kad šildymas labai brangus.

Idealus namas kieto kuro katilui ir šilumos akumuliatoriui įrengti yra pastatas su gera izoliacija ir žematemperatūrine šildymo sistema. Kuo geresnė izoliacija, tuo mažesni šilumos nuostoliai ir tuo ilgiau jūsų šilumos akumuliatorius galės palaikyti patogią šilumą.

Žemos temperatūros šildymo sistema. Aukščiau pateikėme pavyzdį su radiatoriais, kai temperatūros režimas buvo 90/70/20. Žemos temperatūros režimu sąlygos bus - 35/30/20. Jausti skirtumą. Pirmuoju atveju, jau temperatūrai nukritus žemiau 90 laipsnių, pajusite šilumos trūkumą. Esant žemos temperatūros sistemai, galite ramiai miegoti iki ryto. Kam būti nepagrįstam. Tiesiog paskaičiuokime naudą.

Mes apskaičiavome aukščiau pateiktą metodą.

Variantas su žemos temperatūros šildymo sistema

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

231000/3600=64,2 kW.Tai yra beveik tris kartus daugiau, naudojant tą patį šilumos akumuliatoriaus tūrį. Esant šilumos nuostoliams – 5 kW, šio rezervo užtenka visai nakčiai.

O dabar apie finansus. Tarkime, sumontavome šilumos akumuliatorių su elektriniais šildytuvais. Sandėliuojame naktiniu tarifu. Tenov galia - 10 kW. 5 kW eina dabartiniam namo šildymui naktį, 5 kW galime sukaupti dienai. Nakties kaina nuo 23:00 iki 07:00. 8 valanda.

8*5=40 kW. Tie. dieną naudosime naktinį tarifą 8 val.

Nuo 2015 m. sausio 1 d. Krasnodaro krašte dieninis tarifas – 3,85, naktinis – 2,15.

Skirtumas yra 3,85–2,15 \u003d 1,7 rublio

40 * 1,7 = 68 rubliai. Suma atrodo nedidelė, bet neskubėkite. Aukščiau pateikėme nuorodas į apšiltintą ir neapšiltintą namą. Įsivaizduokite, kad padarėte klaidą – namas pastatytas, jau praėjote pirmąjį šildymo sezoną ir supratote, kad šildymas elektra yra labai brangus. Aukščiau pateikėme šilumos nuostolių neapšiltintame name pavyzdį. Pavyzdyje šilumos nuostoliai yra 18891 vatai. Tai šaltą darbo dieną. Šildymo sezono vidurkis bus lygiai 2 kartus mažesnis ir bus 9,5 kW.

Todėl šildymo sezonui mums reikia 24 * 149 * 9,5 = 33972 kW

Rubliais 16 valandų, 2/3 (22648) dienos tarifu, 1/3 (11324 kW) naktį.

22648 * 3,85 = 87195 rubliai

11324 * 3,85 = 24346 rubliai

Iš viso: 111541 rublis. Šilumos rodiklis tiesiog bauginantis. Tokia suma gali sugriauti bet kokį biudžetą. Jei šilumą kaupsite naktį, galite sutaupyti. 38502 rubliai šildymo sezonui. Didelės santaupos. Jei turite tokių išlaidų, kartu su elektriniu boileriu būtina įdėti kieto kuro katilą arba židinį su vandens striuke. Yra laiko ir noro – sumetė malkas, kaupė šilumą termoakumuliatoriuje, o likusią dalį baigia elektra.

Apšiltintame name su šilumos akumuliatoriumi šildymo sezono kaina prilygs panašiems neapšiltintam namams, kuriuose yra magistralės dujos.

Mūsų pasirinkimas, kai nėra pagrindinių dujų, yra toks:

Namas gerai apšiltintas;

Žemos temperatūros šildymo sistema;

šiluminis akumuliatorius;

Kieto kuro katilas arba vandens židinys;

Elektrinis katilas.

Jei jūsų namuose yra kieto kuro katilinė, tuomet turėtumėte žinoti, kad be žmogaus įsikišimo ji negali ilgai veikti. Taip yra dėl to, kad reikia periodiškai krauti malkas į pakurą. Jei tai nebus padaryta laiku, sistema pradės vėsti, o patalpose nukris temperatūra.

Jei degant ugniai bus išjungta elektra, kyla pavojus, kad įrangos apvalkale užvirs vanduo, dėl kurio jis bus sunaikintas. Šios problemos gali būti išspręstos įrengus šilumos akumuliatorių. Jis taip pat atlieka ketaus įrenginių apsaugą nuo įtrūkimų, kai smarkiai nukrenta tinklo vandens temperatūra.

Išvada

Raketos šilumos akumuliatorius yra prietaisas, kuris toli gražu nesupranta eilinio vartotojo. Bet jūs galite lengvai prijungti šilumos akumuliatorių šildymo sistemai patys. Norėdami tai padaryti, per baką turės praeiti grįžtamasis vamzdynas, kurio galuose yra išėjimas ir įėjimas.

Pirmajame etape bakas ir katilo grįžtamasis vamzdis turi būti sujungti vienas su kitu. Tarp jų yra cirkuliacinis siurblys, kuris distiliuos aušinimo skystį nuo statinės iki uždarymo vožtuvo, šildytuvų ir išsiplėtimo bako. Antroje pusėje sumontuotas cirkuliacinis siurblys ir uždarymo vožtuvas.

Nuotraukų šaltinis - svetainė http://www.devi-ekb.ru

Naudojant šiluminės energijos kaupimą, galima ekonomiškai efektyviai perkelti gigavatų energijos suvartojimą. Tačiau šiandien tokių diskų rinka yra katastrofiškai maža, palyginti su potencialu. Pagrindinė priežastis yra ta, kad pradiniame šilumos kaupimo sistemų atsiradimo etape gamintojai mažai dėmesio skyrė šios srities tyrimams.Vėliau gamintojai, siekdami naujų paskatų, privedė prie to, kad technologija pablogėjo, o žmonės pradėjo neteisingai suprasti jos tikslus ir metodus.

Akivaizdžiausia ir objektyviausia šilumos kaupimo sistemos naudojimo priežastis – efektyviai sumažinti pinigų sumą, išleidžiamą už suvartotą energiją, be to, energijos kaina piko metu yra daug didesnė nei kitu metu.