Siltumenerģijas uzkrāšanas sistēmas

Siltuma akumulatora izmantošana ikdienas dzīvē

Siltuma akumulators ir kļuvis par neaizstājamu ierīci daudzām mūsdienu apkures sistēmām. Ar šo papildinājumu ir iespējams nodrošināt katlā radītās un parasti izšķērdētās enerģijas pārpalikumu. Ja ņemam vērā siltuma akumulatoru modeļus, tad lielākā daļa no tiem izskatās kā tērauda tvertne, kurai ir vairākas augšējās un apakšējās sprauslas. Siltuma avots ir pievienots pēdējam, bet patērētāji ir savienoti ar pirmo. Iekšā ir šķidrums, ko var izmantot dažādu problēmu risināšanai.

Siltuma akumulatoru ikdienā izmanto diezgan bieži. Tās darba pamatā ir iespaidīgā ūdens siltuma jauda. Šīs ierīces darbību var aprakstīt šādi. Katlu iekārtu cauruļvads ir savienots ar tvertnes augšējo daļu. Tvertnē nonāk karsts dzesēšanas šķidrums, kas izrādās maksimāli uzkarsēts.

Cirkulācijas sūknis atrodas apakšā. Tas uzņem aukstu ūdeni un laiž to cauri apkures sistēmai, novirzot to uz katlu. Atdzesētais šķidrums īsā laikā tiek aizstāts ar uzsildītu. Tiklīdz katls pārstāj darboties, dzesēšanas šķidrums sāk atdzist caurulēs un cauruļvados. Ūdens nonāk tvertnē, kur tas sāk izspiest karsto dzesēšanas šķidrumu caurulēs. Pēc šī principa kādu laiku turpināsies telpas apkure.

Akumulatora bufera tilpums

Izdomāsim, cik lielai jābūt siltuma uzglabāšanai. Pastāv dažādi viedokļi, kas balstās uz aprēķinu, pamatojoties uz:

• telpu platība;
• katla jauda.

Apskatīsim katru no tiem. Ja sākat no telpas platības, tad precīzu ieteikumu nevar būt. Tā kā sistēmas bez katla akumulatora darbības laiku ietekmē daudzi faktori, no kuriem galvenais ir telpas siltuma zudumi. Jo labāk māja ir siltināta, jo ilgāk bufera tvertne spēs nodrošināt mājokli ar siltumu.

Aptuvenais aprēķins, pamatojoties uz telpas platību, ir tāds, ka siltuma akumulatora tilpumam jābūt četrreiz lielākam par kvadrātmetru skaitu. Piemēram, māja ar platību 200 kvadrātmetri ir piemērota TA ar tilpumu 800 litri.

Protams, jo lielāka tvertne, jo labāk, bet, lai uzsildītu lielāku dzesēšanas šķidruma daudzumu, ir nepieciešama lielāka sildītāja jauda. Katla jaudas aprēķins tiek veikts, pamatojoties uz apsildāmo platību. Viens kilovats silda desmit metrus. Var likt arī piecu tonnu tvertni, tikai tad, ja katls nevelk tādus apjomus, nebūs jēgas uzstādīt tik lielu siltuma akumulatoru. Tātad, jums ir jāpielāgo paša katla jaudas aprēķins.

Izrādās, ka, iespējams, pareizāk ir veikt aprēķinu, pamatojoties uz katla jaudu. Ņemsim, piemēram, to pašu māju 200 kv.m. Aptuvenais bufera tvertnes tilpuma aprēķins ir šāds - viens kilovats enerģijas uzsilda 25 litrus dzesēšanas šķidruma. Tas ir, ja ir sildītājs ar jaudu 20 W, tad TA tilpumam jābūt aptuveni 500 litriem, kas šādam korpusam acīmredzami nepietiek.

Balstoties uz aprēķinu rezultātiem, varam secināt, ka, ja plānojat uzstādīt siltuma akumulatoru, tad tas jāņem vērā, izvēloties katla jaudu un jāņem nevis viens, bet divi kilovati uz desmit metriem apsildāmās platības. Tikai tad sistēma būs līdzsvarota. TA apjoms ietekmē arī paplašinātāja jaudas aprēķinu. Izplešanās tvertne ir izplešanās tvertne, kas kompensē dzesēšanas šķidruma siltuma izplešanos. Lai aprēķinātu tā tilpumu, jums jāņem kopējais dzesēšanas šķidruma tilpums ķēdē, ieskaitot bufera tvertnes ietilpību, un jādala ar desmit.

Kad ir izdevīgi uzstādīt siltuma akumulatoru

Jums ir cietā kurināmā katls;

Jūs sildat ar elektrību;

Ir pievienoti saules kolektori, kas palīdz apkurei;

Ir iespējams izmantot siltumu no agregātiem un iekārtām.

Visizplatītākais siltuma akumulatora izmantošanas gadījums ir tad, kad kā siltuma avotu izmanto cietā kurināmā katlu. Ikviens, kurš mājas apsildīšanai izmantojis cietā kurināmā katlu, zina, kādu komfortu var panākt ar šādu apkures sistēmu. Applūdis - izģērbies, izdegis - ģērbies. No rītiem mājā ar šādu siltuma avotu negribas izkāpt no segas. Cietā kurināmā katlā ir ļoti grūti regulēt degšanas procesu.Jāsilda gan pie +10C gan pie -40C. Degšana un saražotā siltuma daudzums būs vienāds, tikai šis siltums ir vajadzīgs pilnīgi dažādos veidos. Ko darīt? Par kādu efektivitāti mēs varam runāt, ja ir jāatver logi pie pozitīvas temperatūras. Par komfortu nevar būt ne runas.

Cietā kurināmā katla ar siltuma akumulatoru uzstādīšanas shēma ir ideāls risinājums privātmājai, kad vēlas gan komfortu, gan ekonomiju. Ar šādu izkārtojumu jūs izkausējat cietā kurināmā katlu, sildat ūdeni siltuma akumulatorā un iegūstat tik daudz siltuma, cik jums nepieciešams. Šajā gadījumā apkures katls darbosies ar maksimālo jaudu un ar visaugstāko efektivitāti. Cik siltuma dos malka vai ogles, tik daudz tiks uzkrāts.

Otrais variants. Siltuma akumulatora uzstādīšana ar elektrisko boileri. Šis risinājums darbosies, ja jums ir divu tarifu elektrības skaitītājs. Siltumu uzglabājam pēc nakts likmes, izmantojam gan dienu, gan nakti. Ja nolemjat izmantot šādu apkures sistēmu, labāk ir meklēt siltuma akumulatoru ar iespēju uzstādīt elektrisko sildītāju tieši mucā. Elektriskais sildītājs ir lētāks nekā elektriskais apkures katls, un materiāls katla piesiešanai nav nepieciešams. Mīnus darbs pie elektriskā katla uzstādīšanas. Vai varat iedomāties, cik daudz jūs varat ietaupīt?

Trešā iespēja ir tad, ja ir saules kolektors. Visu lieko siltumu var izmest siltuma akumulatorā. Pussezonā tiek iegūti lieliski ietaupījumi.

Sistēma no Isentropic

Sistēma, kuru izstrādāja tagad bankrotējušais britu uzņēmums Isentropic, darbojās šādi. Tajā ietilpa divi izolēti konteineri, kas pildīti ar šķembu vai granti; apsildāms trauks, kas uzglabā siltumenerģiju augstā temperatūrā un spiedienā, un auksts trauks, kas uzglabā siltumenerģiju zemā temperatūrā un spiedienā. Tvertnes ir savienotas ar caurulēm augšā un apakšā, un visa sistēma ir piepildīta ar inertu gāzi, argonu.

Uzlādes cikla laikā sistēma izmanto elektrību ārpus maksimuma, lai darbotos kā siltumsūknis. Argons no auksta trauka augšpuses temperatūrā un spiedienā, kas ir salīdzināms ar atmosfēras spiedienu, tiek adiabātiski saspiests līdz 12 bāru spiedienam, uzkarsēts līdz aptuveni 500C (900F). Saspiestā gāze tiek destilēta uz sakarsēta trauka augšpusi, kur tā izsūcas caur granti, pārnesot siltumu uz iezi un atdzesējot līdz apkārtējās vides temperatūrai. Atdzesēta, bet joprojām zem spiediena, gāze nosēžas uz trauka dibenu, kur tā atkal (atkal adiabātiski) izplešas līdz 1 bar un temperatūrai -150C. Tad aukstā gāze iziet cauri aukstam traukam, kur tā atdzesē iezi, uzkarsējot līdz sākotnējam stāvoklim.

Enerģija tiek pārvērsta atpakaļ elektrībā, kad cikls tiek mainīts. Karstā gāze no apsildāmā trauka izplešas, lai iedarbinātu ģeneratoru, un pēc tam tiek nosūtīta uz saldētavu. Atdzesētā gāze, kas paceļas no aukstuma trauka apakšas, tiek saspiesta, sasildot gāzi līdz apkārtējās vides temperatūrai. Pēc tam gāze tiek novirzīta uz sakarsētā trauka dibenu, lai to atkal uzsildītu.

Kompresijas un izplešanās procesus nodrošina speciāli izstrādāts virzuļkompresors, izmantojot bīdāmos vārstus. Papildu siltums, kas rodas procesa nepilnību laikā, tiek izvadīts vidē caur siltummaiņiem izlādes cikla laikā.

Izstrādātājs apgalvo, ka cikla efektivitāte 72-80% ir diezgan reāla.Tas ļauj to salīdzināt ar enerģijas uzglabāšanu no sūknēšanas elektrostacijas, kuras efektivitāte ir virs 80%.

Cita piedāvātā sistēma izmanto turbīnas un spēj apstrādāt daudz lielāku enerģijas daudzumu. Sāls sildītāju izmantošana enerģijas uzkrāšanai virzīs pētniecību uz priekšu.

Izkausētā sāls tehnoloģija

Izkausēto sāļu jūtamais siltums tiek izmantots arī saules enerģijas uzglabāšanai augstā temperatūrā. Sāls kausējumus var izmantot kā metodi atlikušās siltumenerģijas uzglabāšanai. Šobrīd tā ir komerciāla tehnoloģija saules koncentratoru (piemēram, no torņa tipa saules elektrostacijām vai paraboliskajiem cilindriem) savāktā siltuma uzglabāšanai. Siltumu vēlāk var pārveidot par pārkarsētu tvaiku, lai darbinātu parastās tvaika turbīnas un ražotu elektroenerģiju sliktos laikapstākļos vai naktī. Tas tika demonstrēts 1995.–1999. gadā kā daļa no projekta Solar Two. Aplēses 2006. gadā paredzēja 99 % gada efektivitāti, atsaucoties uz enerģijas, kas uzkrāta kā siltums pirms pārvēršanas elektroenerģijā, salīdzinājumu ar tiešu siltuma pārveidi elektroenerģijā. Tiek izmantoti dažādi eitektiskie sāļu maisījumi (piemēram, nātrija nitrāts, kālija nitrāts un kalcija nitrāts). Šādu sistēmu kā siltumnesēja izmantošana ir pamanāma ķīmiskajā un metalurģijas rūpniecībā.

Sāls kūst 131C (268F) temperatūrā. To uzglabā šķidrā stāvoklī 288C (550F) izolētos "aukstos" uzglabāšanas konteineros. Šķidrais sāls tiek sūknēts caur saules kolektoru paneļiem, kur fokusētais saules siltums to uzsilda līdz 566C (1051F). Pēc tam tas tiek nosūtīts uz karstu uzglabāšanas tvertni. Pašu tvertnes izolāciju var izmantot siltumenerģijas uzkrāšanai nedēļu. Ja ir nepieciešama elektrība, karsto izkausēto sāli iesūknē parastā tvaika ģeneratorā, lai ražotu pārkarsētu tvaiku un darbinātu standarta turbīnas ģeneratoru, ko izmanto jebkurā ogļu, naftas vai atomelektrostacijā. 100 MW turbīnai būtu nepieciešams 9,1 m (30 pēdas) augsts un 24 m (79 pēdas) diametrs, lai to četru stundu laikā darbinātu līdzīgā veidā.

Tiek izstrādāta viena tvertne ar atdalīšanas plāksni gan aukstu, gan karstu kausētu sāļu uzglabāšanai. Daudz ekonomiskāk būs panākt par 100% lielāku enerģijas uzglabāšanu uz tilpuma vienību, salīdzinot ar dubulttvertnēm, jo ​​izkausētā sāls uzglabāšanas tvertne sarežģītās konstrukcijas dēļ ir diezgan dārga. Sāls sildītājus izmanto arī enerģijas uzkrāšanai izkausētajos sāļos.

Vairākas paraboliskās spēkstacijas Spānijā un Solar Reserve, kas ir saules enerģijas torņu izstrādātājs, izmanto šo koncepciju siltumenerģijas uzglabāšanai. Solanas spēkstacija Amerikas Savienotajās Valstīs var uzglabāt enerģiju izkausētajos sāļos, kas tiek ģenerēti 6 stundas. 2013. gada vasarā Gemasolar Thermosolar elektrostacijai, kas Spānijā darbojās gan kā saules koncentrators, gan kā kausētā sāls elektrostacija, pirmo reizi izdevās nepārtraukti ražot elektroenerģiju 36 dienas.

Kāpēc ir nepieciešams siltuma akumulators un kā tas darbojas

Tie, kuru korpuss tiek apsildīts ar cietā kurināmā katlu, zina, cik grūti ir panākt stabilu temperatūru akumulatoros. Tā kā temperatūra sildītāja krāsnī nepārtraukti mainās un šo procesu praktiski nav iespējams ietekmēt. Un kā to izdarīt, ja degviela ir ielieta krāsnī un jau ir uzliesmojusi? Jūs, protams, varat segt gaisa padevi, bet efekts būs smalks un ilgs. Citiem vārdiem sakot, nav iespējams nekavējoties rīkoties.

Otra problēma ir laiks starp degvielas iekraušanu. Protams, jo retāk katlā jāmet malka vai ogles, jo labāk, jo mazāk problēmu. Lai atrisinātu abas šīs problēmas, varat uzstādīt uzglabāšanas tvertnes apkurei. Kas tas ir?

Siltuma akumulators (TA) ir liela tilpuma noslēgta bufera tvertne, kurā apkures katla darbības laikā tiek uzkrāts siltums. Pēc visa kurināmā izdegšanas apkures sistēmā apkures sistēmā uzstādītā akumulatora tvertne pakāpeniski izdala uzkrāto siltumu ķēdē. Tas samazina degvielas slodzes skaitu un palielina sildītāja efektivitāti.

Siltuma akumulatora iekšpusē ir dzesēšanas šķidrums. Tas var būt ūdens vai antifrīzs, kamēr jums ir jāsaprot, ka tas ir tas pats dzesēšanas šķidrums, kas cirkulē visā ķēdē. Akumulatora tvertnes darbības princips apkures sistēmā:

• katls uzsilda ūdeni, un tas nonāk TA, kas pastāvīgi tiek piepildīts ar dzesēšanas šķidrumu;
• tad dzesēšanas šķidrums nonāk apkures lokā, vienlaikus atdodot daļu siltuma uz kopējo rezervuāra šķidruma tilpumu;
• pakāpeniski paaugstinās ūdens temperatūra siltuma akumulatorā;
• no ķēdes atdeve nāk arī uz TA;
• no bufera tvertnes atgriešanās plūsma tiek pārnesta uz katlu.

TA savienojuma shēma

Ūdens padeve uzglabāšanas tvertnei apkurei tiek veikta augšpusē, bet atgriešanas izejas - apakšā. Šīs plūsmas pārvietojas rezervuārā dažādos virzienos. Problēma ir tāda, ka tie krustojas un notiek siltuma apmaiņa. Pretējā gadījumā siltuma uzkrāšana nenotiks. Šajā gadījumā ir nepieciešams ne tikai sajaukt ūdeni traukā, bet arī darīt to pareizi.

Ko tas nozīmē? Cirkulācija jāiestata tā, lai padeves plūsma iet uz leju līdz atgaitas plūsmai, bet atgriešanās plūsma nedrīkst celties uz augšu. Tikai šajā gadījumā šķidrais slānis, kas atrodas starp plūsmām, sakarst.

Cirkulācija tiek regulēta, izvēloties sūkņu jaudu pirms un pēc apkures tvertnes, kā arī iestatot vienu no trim to darbības ātrumiem.

Svarīgi ir uzstādīt filtrus apkures sistēmai sūkņu priekšā. Pretējā gadījumā cirkulācijas sūknis var būt jāremontē.

Papildus tam, ka apkures sistēmas uzglabāšanas tvertne silda māju, tajā var ierīkot karstā ūdens kontūru. Tāpat iekārta ir aprīkota ar papildu apkures avotiem, kas darbojas kā palīgierīces.

Siltuma akumulators pārstāj uzņemt daļu siltuma no tam piegādātā dzesēšanas šķidruma tikai tad, ja tas ir pilnībā uzlādēts. Tas ir, ūdens temperatūra ir vienāda visos slāņos un ir vienāda ar padeves temperatūru no katla.

Termoakumulators, ko dari pats

Apkures bufertvertņu ražošanas sarežģītība slēpjas uzticamas siltumizolācijas izveidē. Šim nolūkam jūs nevarat izmantot parastu mucu vai līdzīgu trauku. Papildus šim parametram apkures radiatora jaudai ir jāiztur ūdens slodze uz sienām un iespējamie hidrauliskie triecieni.

Vienkāršākais dizains ir kubs, kura iekšpusē ir U-veida cauruļvads vai vara caurules spole. Pēdējais ir vēlams, jo tam ir liels siltuma apmaiņas virsmas laukums, un vara ir optimāla siltumvadītspējas vērtība. Šis dizains ir savienots ar kopēju šoseju. Apkures sistēmas tvertnes ražošanai jums būs nepieciešamas tērauda loksnes, kuru biezums ir vismaz 1,5 mm, un metāla caurule. Tās diametram jābūt vienādam ar cauruļvada šķērsgriezumu šajā apkures sadaļā.

Minimālais rīku komplekts ietver:

• metināšanas iekārta;
• Leņķa slīpmašīna (bulgāru);
• Urbji ar urbjiem metālam;
• Mērinstruments.

Vienkāršākais veids ir izgatavot konteineru kubiskā formas radiatoru sildīšanai. Iepriekš tiek sastādīts zīmējums, saskaņā ar kuru tiks veikti visi turpmākie darbi. Sildīšanas elementa klātbūtne nav obligāta, bet vēlama. Viņš spēs uzturēt ūdens sildīšanas līmeni atbilstošā līmenī.

Siltuma akumulatora ražošanas procedūra

Vispirms tiek izgrieztas taisnstūrveida loksnes, no kurām sastāvēs apkures sistēmas tvertnes korpuss.Šajā posmā ir jāņem vērā metināšanas atstarpe - atkarībā no ierīces un izvēlētajiem elektrodiem tā var būt no 1 līdz 3 mm. Pēc tam sagatavēs tiek izgriezti caurumi cauruļvada, sildelementa un tvertnes uzpildīšanas sprauslu nostiprināšanai. Čuguna radiatorus nevar tieši piestiprināt pie tā. Tāpēc ir jāaprēķina siltuma zudumi no tvertnes uz radiatoru.

Pēc konstrukcijas montāžas jāveic korpusa siltumizolācija. Uzglabāšanas apkures tvertnei vislabāk ir izmantot bazalta izolāciju. Tam ir šādas svarīgas īpašības:

Nav karsts. Kušana notiek temperatūrā virs 700°C;

Viegli uzstādīt. Bazalta vate ir diezgan elastīga;

Piemīt tvaika barjeras īpašības

Tas ir svarīgi, lai noņemtu kondensātu, kas apkures darbības laikā neizbēgami uzkrāsies uz uzglabāšanas tvertnes korpusa.

Polimēru materiālu (putupolistirola vai polistirola) izmantošana ir nepieņemama, jo tie pieder pie uzliesmojošu vielu grupas. Bufera tvertnes siltumizolāciju vislabāk var veikt pēc pievienošanas apkures sistēmai. Tādā veidā var samazināt siltuma zudumus ieplūdes un izplūdes caurulēs.

Kā konteineru var izmantot vecu tērauda tvertni. Bet tā sienas biezumam nevajadzētu būt mazākam par 1,5 mm.

Apkures uzglabāšanas tvertnes dizains

Apkures akumulācijas tvertnes šķērsskats

Tagad sīkāk aplūkosim siltuma akumulatora konstrukciju. Ja tvertne ir paredzēta tikai apkures lokam, tad tās dizains ir diezgan vienkāršs:

• noslēgts korpuss;
• izolācijas slānis;
• atzarojuma caurule augšējā daļā padevei;
• atpakaļgaitas caurule apakšā.

Nekas cits nav vajadzīgs, bet ja nepieciešams, lai akumulācijas tvertne apkurei uzsildītu arī ūdeni sadzīves vajadzībām, tad tvertnes korpusā ir iebūvēta vara spole un, protams, divas atzarojuma caurules (ieplūdes / izplūdes). Aukstais ūdens ir pievienots ieplūdes caurulei. Tas iet caur spoli un uzsilst no dzesēšanas šķidruma, kas atrodas bufera tvertnē. No tvertnes izplūst jau uzsildīts ūdens, kas tiek piegādāts vannas istabas un virtuves jaucējkrāniem. Tajā pašā laikā vara spoles garums ir atkarīgs no tā, cik ilgi ūdens paliks TA iekšienē un, attiecīgi, cik daudz tas uzsils.

HE konstrukcijā var būt ne tikai vairākas siltuma pārneses ķēdes, bet arī vairāki apkures avoti. Tātad dzesēšanas šķidruma sildīšanu tvertnē var veikt vairākos veidos:

• no sildītāja;
• no elektriskajiem sildītājiem.

Elektriskos sildītājus var ievadīt tieši tīklā un ieslēgt, kad nepieciešams. Tāpat modernās bufertvertnes apkures akumulatoriem ir aprīkotas ar sildelementu, kas savienots ar saules paneļiem, kas ļauj izmantot bezmaksas saules enerģiju.

Kā vienmēr, amatniekus interesē, vai ar savām rokām ir iespējams izgatavot akumulatora tvertni apkurei. Protams, var, ja rokas ir vietā, taču nevar teikt, ka tas ir ļoti vienkārši.

Kam jāpievērš uzmanība:

• tvertnes augšdaļa nedrīkst būt plakana, pretējā gadījumā tā izspiedīsies ar spiedienu;
• padeves un atgaitas caurulēm jābūt pareizajās plaknēs;
• visa konstrukcija ir absolūti noslēgta;
• metāls apmēram 5 mm biezs.

Zemāk esošajā videoklipā var redzēt, kā viens no amatniekiem no mucas savām rokām izgatavoja uzglabāšanas tvertni apkurei.

Kas vēl jāzina par lietošanas īpatnībām ikdienā

Līdz šim ir vairākas metodes rezervuāra tilpuma aprēķināšanai. Kā liecina pieredze, katram iekārtas jaudas kilovatam ir nepieciešami 25 litri ūdens. Katla, kas paredz nepieciešamību pēc apkures sistēmas ar siltuma akumulatoru, efektivitāte paaugstinās līdz 84%. Degšanas maksimums ir izlīdzināts, līdz ar to tiek ietaupīti energoresursi līdz pat 30%.

Siltuma akumulators nodrošina temperatūras saglabāšanu, pateicoties uzticamai siltumizolācijai, kas izgatavota no putu poliuretāna. Papildus ir iespējams uzstādīt sildelementus, kas nepieciešamības gadījumā ļauj uzsildīt ūdeni.

Siltuma akumulatora cauruļvadu pievienošana apkures sistēmai

Parasti bufera tvertne ir pievienota apkures sistēmai paralēli apkures katlam, tāpēc šo shēmu sauc arī par katla cauruļvadu shēmu.

Dosim parasto shēmu TA pieslēgšanai apkures sistēmai ar cietā kurināmā apkures katlu (shēmas vienkāršošanai uz tā nav norādīti slēgvārsti, automātika, vadības ierīces un cits aprīkojums).

Vienkāršota siltuma akumulatora cauruļvadu shēma

Šī diagramma parāda šādus elementus:

1. Apkures katls.
2. Siltuma akumulators.
3. Apkures ierīces (radiatori).
4. Cirkulācijas sūknis atgaitas līnijā starp katlu un sildītāju.
5. Cirkulācijas sūknis sistēmas atgaitas līnijā starp apkures ierīcēm un TA.
6. Siltummainis (spirāle) karstā ūdens padevei.
7. Siltummainis savienots ar papildu siltuma avotu.

Viena no tvertnes augšējām caurulēm (2. poz.) ir savienota ar katla izvadu (1. poz.), bet otrā ir tieši savienota ar apkures sistēmas padeves līniju.

Viena no HE apakšējām atzarojuma caurulēm ir pievienota katla ieplūdei, savukārt cauruļvadā starp tām ir uzstādīts sūknis (4. poz.), kas nodrošina darba šķidruma cirkulāciju pa apli no katla uz HE un pretēji.

Otra apakšējā atzara caurule, KAS pievienota apkures sistēmas atgaitas līnijai, kurā ir uzstādīts arī sūknis (5. poz.), kas nodrošina uzsildītā dzesēšanas šķidruma padevi sildītājiem.

Lai nodrošinātu apkures sistēmas darbību pēkšņas strāvas padeves pārtraukuma vai cirkulācijas sūkņu atteices gadījumā, tie parasti tiek savienoti paralēli galvenajai līnijai.

Sistēmās ar dzesēšanas šķidruma dabisko cirkulāciju nav cirkulācijas sūkņu (4. un 5. poz.). Tas ievērojami palielina sistēmas inerci un vienlaikus padara to pilnīgi nepastāvīgu.

Karstā ūdens siltummainis (6. poz.) atrodas HE augšējā daļā.

Papildu siltummaiņa (7. poz.) atrašanās vieta ir atkarīga no siltuma ievades avota veida:

• augstas temperatūras avotiem (sildelements, gāzes vai elektriskais katls) novieto bufera tvertnes augšējā daļā;
• zemas temperatūras (saules kolektors, siltumsūknis) - apakšā.

Diagrammā norādītie siltummaiņi nav obligāti (6. un 7. poz.).

Siltuma akumulatora aprēķins

Aprēķina formula ir ļoti vienkārša:

Q = mc(T2-T1), kur:

Q ir uzkrātais siltums;

m ir ūdens masa tvertnē;

c ir dzesēšanas šķidruma īpatnējā siltumietilpība J / (kg * K) ūdenim, kas vienāds ar 4200;

T2 un T1 ir dzesēšanas šķidruma sākotnējā un beigu temperatūra.

Pieņemsim, ka mums ir radiatoru apkures sistēma. Radiatori tiek izvēlēti temperatūras režīmam 70/50/20. Tie. kad temperatūra akumulatora tvertnē noslīdēs zem 70C, mēs sāksim izjust siltuma trūkumu, tas ir, vienkārši sasalst. Aprēķināsim, kad tas notiks.

90 ir mūsu T1

70 ir T2

20 - istabas temperatūra. Mums tas mūsu aprēķinos nav vajadzīgs.

Pieņemsim, ka mums ir siltuma akumulators 1000 litriem (1m3)

Mēs ņemam vērā siltuma rezervi.

J
\u003d 1000 * 4200 * (90-70) = 84 000 000 J vai 84 000 kJ

1 kWh = 3600 kJ

84000/3600=23,3 kW siltums

Ja aukstā piecu dienu periodā siltuma zudumi mājās ir 5 kW, tad mums uzkrātā siltuma pietiek gandrīz 5 stundām. Attiecīgi, ja temperatūra ir augstāka par aprēķināto aukstajam piecu dienu periodam, tad ar siltuma akumulatoru pietiks ilgākam laikam.

Siltuma akumulatora tilpuma izvēle ir atkarīga no jūsu uzdevumiem. Ja nepieciešams izlīdzināt temperatūru, iestatiet nelielu tilpumu. Ja vakarā nepieciešams uzkrāt siltumu, lai no rīta pamostos siltā mājā, nepieciešama liela iekārta. Lai ir otrs uzdevums. No 2300 līdz 0700 - jābūt siltuma padevei.

Pieņemsim, ka siltuma zudumi ir 6 kW, un apkures sistēmas temperatūras režīms ir 40/30/20. Siltuma akumulatorā dzesēšanas šķidrumu var uzsildīt līdz 90C

Uzglabāšanas laiks 8 stundas. 6*8=48 kW

M
=
J
/4200*(T2-T1)

48*3600=172800 kJ

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

Siltuma akumulators no 800 līdz 1000 litriem apmierinās mūsu prasības.

Saules enerģijas uzglabāšana

Visplašāk izmantotās saules apkures sistēmas spēj uzkrāt enerģiju no dažām stundām līdz vairākām dienām. Tomēr ir pieaudzis to objektu skaits, kuros izmanto sezonālo siltumenerģijas uzglabāšanu (SHS), kas ļauj vasarā uzkrāt saules enerģiju, lai ziemā to izmantotu telpu apkurei. Saules kopiena Dreiks Lanlings no Albertas, Kanādas, tagad ir iemācījies izmantot 97% saules enerģijas visa gada garumā, un tas ir rekords, kas ir iespējams, tikai izmantojot SATE.

Gan latenta, gan jūtīga siltuma izmantošana ir iespējama arī augstas temperatūras saules siltuma uztveršanas sistēmās. Dažādi eitektiskie metālu maisījumi, piemēram, alumīnijs un silīcijs (AlSi12), nodrošina augstu kušanas temperatūru efektīvai tvaika ražošanai, savukārt alumīnija oksīda maisījumi uz cementa bāzes piedāvā labas siltuma uzglabāšanas īpašības.

Šķīdības robežas sakausējuma tehnoloģija

Sakausējumi pie šķīdības robežas ir balstīti uz metāla fāzes maiņu, lai uzglabātu siltumenerģiju.

Tā vietā, lai sūknētu šķidru metālu starp tvertnēm, kā tas ir izkausētā sāls sistēmā, metāls tiek iekapsulēts citā metālā, ar kuru tas nevar saplūst (nesajaucas). Atkarībā no divu materiālu izvēles (fāzes maiņas materiāls un kapsulas materiāls) enerģijas uzkrāšanas blīvums var būt 0,2-2 MJ/L.

Darba vidi, parasti ūdeni vai tvaiku, izmanto, lai pārnestu siltumu uz sakausējumu un no sakausējuma pie šķīdības robežas. Šādu sakausējumu siltumvadītspēja nereti ir augstāka (līdz 400 W/m*K) nekā konkurējošām tehnoloģijām, kas nozīmē ātrāku iespējamo siltuma uzkrāšanas “iekraušanu” un “izkraušanu”. Tehnoloģija vēl nav ieviesta lietošanai rūpnieciskā mērogā.

Siltuma akumulatora izgatavošana ar savām rokām

Vienkāršāko akumulatora modeli var izgatavot neatkarīgi, kamēr jums jāvadās pēc termosa principiem. Pateicoties sienām, kas nevada siltumu, šķidrums ilgstoši paliks karsts. Darbam jums jāsagatavo:

• skotu;
• betona plāksne;
• siltumizolācijas materiāls;
• vara caurules vai sildelementi.

Kad tas ir izgatavots, izvēloties tvertni, ir jāņem vērā vēlamā ietilpība, tai vajadzētu sākt no 150 litriem. Jūs varat uzņemt jebkuru metāla mucu. Bet, ja izvēlaties mazāku apjomu nekā minēts, tad jēga zūd. Tvertne ir sagatavota, no iekšpuses tiek iztīrīti putekļi un gruži, attiecīgi jāapstrādā vietas, kur sākusies korozija.

Siltuma akumulatora izmantošanas priekšrocības mājā ar izolāciju

Ja jūsu vietnē nav nacionālās bagātības - galvenās gāzes, ir pienācis laiks padomāt par pareizo apkures sistēmu. Labākais laiks ir tad, kad projekts vēl tikai tiek gatavots, bet sliktākais – tad, kad jau dzīvo mājā un saproti, ka apkure ir ļoti dārga.

Ideāla māja cietā kurināmā katla un siltuma akumulatora uzstādīšanai ir ēka ar labu izolāciju un zemas temperatūras apkures sistēmu. Jo labāka izolācija, jo mazāki siltuma zudumi un ilgāk jūsu siltuma akumulators spēs uzturēt komfortablu siltumu.

Zemas temperatūras apkures sistēma. Iepriekš mēs sniedzām piemēru ar radiatoriem, kad temperatūras režīms bija 90/70/20. Zemas temperatūras režīmā apstākļi būs - 35/30/20. Sajūti atšķirību. Pirmajā gadījumā, jau temperatūrai noslīdot zem 90 grādiem, būs jūtams siltuma trūkums. Zemas temperatūras sistēmas gadījumā var mierīgi gulēt līdz rītam. Kāpēc būt nepamatotam. Aprēķināsim tikai ieguvumus.

Mēs aprēķinājām iepriekš minēto metodi.

Variants ar zemas temperatūras apkures sistēmu

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

231000/3600=64,2 kW.Tas ir gandrīz trīs reizes vairāk ar tādu pašu siltuma akumulatora tilpumu. Ar siltuma zudumiem - 5 kW, šī rezerve ir pietiekama visai naktij.

Un tagad par finansēm. Pieņemsim, ka esam uzstādījuši siltuma akumulatoru ar elektriskajiem sildītājiem. Uzglabājam pēc nakts tarifa. Tenova jauda - 10 kW. 5 kW aiziet uz pašreizējo mājas apkuri naktī, varam uzkrāt 5 kW uz dienu. Nakts maksa no 23-00 līdz 07-00. 8 oktobris.

8*5=40 kW. Tie. dienas laikā izmantosim nakts likmi 8 stundas.

No 2015. gada 1. janvāra Krasnodaras apgabalā dienas likme ir 3,85, nakts likme ir 2,15.

Atšķirība ir 3,85-2,15 \u003d 1,7 rubļi

40 * 1,7 = 68 rubļi. Summa šķiet maza, bet nesteidzieties. Iepriekš mēs sniedzām saites uz izolētu māju un nesiltinātu māju. Iedomājieties, ka esat pieļāvis kļūdu - māja ir uzcelta, jūs jau esat izturējis pirmo apkures sezonu un sapratis, ka apkure ar elektrību ir ļoti dārga. Iepriekš mēs sniedzām piemēru par siltuma zudumiem nesiltinātā mājā. Piemērā siltuma zudumi ir 18891 vati. Šī ir aukstā darba dienā. Apkures sezonas vidējā jauda būs tieši 2 reizes mazāka un būs 9,5 kW.

Tāpēc apkures sezonai mums ir nepieciešams 24 * 149 * 9,5 = 33972 kW

Rubļos 16 stundas, 2/3 (22648) pēc dienas likmes, 1/3 (11324 kW) naktī.

22648 * 3,85 = 87195 rubļi

11324 * 3,85 = 24346 rubļi

Kopā: 111541 rublis. Karstuma rādītājs ir vienkārši biedējošs. Šāda summa var sagraut jebkuru budžetu. Ja jūs uzglabājat siltumu naktī, varat ietaupīt. 38502 rubļi apkures sezonai. Lieli ietaupījumi. Ja ir tādi izdevumi, nepieciešams pārī ar elektrisko boileri likt cietā kurināmā katlu vai kamīnu ar ūdens apvalku. Ir laiks un vēlme - sameta malku, uzkrāja siltumu termoakumulatorā, pārējo piebeidz ar elektrību.

Siltinātā mājā ar siltuma akumulatoru apkures sezonas izmaksas būs salīdzināmas ar līdzīgām nesiltinātām mājām, kurām ir galvenā gāze.

Mūsu izvēle, ja nav galvenās gāzes, ir šāda:

Labi siltināta māja;

Zemas temperatūras apkures sistēma;

Siltuma akumulators;

Cietā kurināmā katls vai ūdens kamīns;

Elektriskais apkures katls.

Ja jūsu mājā ir cietā kurināmā katls, tad jāapzinās, ka bez cilvēka iejaukšanās tas ilgstoši nav spējīgs darboties. Tas ir saistīts ar nepieciešamību periodiski ielādēt malku kurtuvē. Ja tas netiek izdarīts laikā, sistēma sāks atdzist, un temperatūra telpās pazemināsies.

Ja kurtuves uzliesmojuma laikā tiek atslēgta elektrība, tad iekārtas apvalkā var uzvārīties ūdens, kā rezultātā tā tiks iznīcināta. Šīs problēmas var atrisināt, uzstādot siltuma akumulatoru. Tas arī aizsargā čuguna instalācijas no plaisāšanas, kad tīkla ūdens temperatūra strauji pazeminās.

Secinājums

Siltuma akumulators raķetei ir ierīce, kas ir tālu no parastā patērētāja izpratnes. Bet jūs varat viegli pieslēgt siltuma akumulatoru apkures sistēmai pats. Lai to izdarītu, caur tvertni būs jāiziet atpakaļgaitas cauruļvads, kura galos ir paredzēta izeja un ieeja.

Pirmajā posmā tvertne un katla atgriešana ir jāsavieno viens ar otru. Starp tiem ir cirkulācijas sūknis, kas destilēs dzesēšanas šķidrumu no mucas līdz slēgvārstam, sildītājiem un izplešanās tvertnei. Otrajā pusē ir uzstādīts cirkulācijas sūknis un slēgvārsts.

Fotoattēlu avots - vietne http://www.devi-ekb.ru

Izmantojot siltumenerģijas uzglabāšanu, ir iespējams rentabli novirzīt gigavatu enerģijas patēriņu. Bet šodien šādu disku tirgus ir katastrofāli mazs salīdzinājumā ar potenciālu. Galvenais iemesls ir fakts, ka siltuma uzglabāšanas sistēmu rašanās sākumposmā ražotāji maz uzmanības pievērsa pētījumiem šajā jomā.Pēc tam ražotāji, meklējot jaunus stimulus, ir noveduši pie tā, ka tehnoloģija ir pasliktinājusies, un cilvēki sāka pārprast tās mērķus un metodes.

Acīmredzamākais un objektīvākais siltuma uzkrāšanas sistēmas izmantošanas iemesls ir efektīvi samazināt par patērēto enerģiju tērēto naudas summu, turklāt enerģijas izmaksas pīķa stundās ir daudz augstākas nekā citreiz.