Systemy magazynowania energii cieplnej

Korzystanie z akumulatora ciepła w życiu codziennym

Akumulator termiczny stał się niezbędnym urządzeniem w wielu nowoczesnych systemach grzewczych. Dzięki temu dodatkowi możliwe jest zapewnienie akumulacji nadmiaru energii wytwarzanej w kotle i zwykle marnowanej. Jeśli weźmiemy pod uwagę modele akumulatorów ciepła, większość z nich wygląda jak stalowy zbiornik, który ma kilka górnych i dolnych dysz. Źródło ciepła jest podłączone do drugiego, a odbiorcy są podłączeni do pierwszego. Wewnątrz znajduje się płyn, który można wykorzystać do rozwiązywania różnych problemów.

Akumulator termiczny jest dość często używany w życiu codziennym. Jego działanie opiera się na imponującej pojemności cieplnej wody. Działanie tego urządzenia można opisać w następujący sposób. Rurociąg urządzeń kotłowych jest podłączony do górnej części zbiornika. Gorący płyn chłodzący dostaje się do zbiornika, który okazuje się być nagrzany do maksimum.

Pompa obiegowa znajduje się na dole. Pobiera zimną wodę i przepuszcza ją przez instalację grzewczą kierując ją do kotła. Ochłodzona ciecz zostaje w krótkim czasie zastąpiona ogrzaną. Gdy tylko kocioł przestanie działać, płyn chłodzący zaczyna się ochładzać w rurach i rurociągach. Woda dostaje się do zbiornika, gdzie zaczyna wypierać gorący płyn chłodzący do rur. Ogrzewanie pomieszczenia będzie trwało przez jakiś czas zgodnie z tą zasadą.

Pojemność bufora baterii

Zastanówmy się, ile powinno być magazynowania ciepła. Istnieją różne opinie, które opierają się na obliczeniach opartych na:

• powierzchnia lokalu;
• moc kotła.

Przyjrzyjmy się każdemu z nich. Jeśli zaczniesz od obszaru pokoju, nie może być dokładnych zaleceń. Ponieważ istnieje wiele czynników, które wpływają na żywotność baterii systemu bez kotła, z których głównym jest utrata ciepła w pomieszczeniu. Im lepiej dom jest ocieplony, tym dłużej zbiornik buforowy będzie w stanie zapewnić domy ciepło.

Przybliżone obliczenia, oparte na powierzchni pomieszczenia, są takie, że objętość akumulatora ciepła powinna być czterokrotnie większa od liczby metrów kwadratowych. Na przykład dom o powierzchni 200 metrów kwadratowych nadaje się do TA o pojemności 800 litrów.

Oczywiście im większy zbiornik, tym lepiej, ale aby podgrzać większą ilość chłodziwa, potrzebna jest większa moc grzałki. Obliczenia mocy kotła dokonuje się na podstawie ogrzewanej powierzchni. Jeden kilowat ogrzewa dziesięć metrów. Możesz także postawić pięciotonowy zbiornik, tylko jeśli kocioł nie będzie ciągnął takich objętości, nie będzie sensu instalowanie tak dużego akumulatora ciepła. Musisz więc dokonać korekty obliczeń mocy samego kotła.

Okazuje się, że być może bardziej poprawne jest wykonanie obliczeń na podstawie mocy kotła. Weźmy na przykład ten sam dom o powierzchni 200 mkw. Przybliżone obliczenie objętości zbiornika buforowego jest następujące - jeden kilowat energii podgrzewa 25 litrów chłodziwa. Oznacza to, że jeśli jest grzejnik o mocy 20 W, to objętość TA powinna wynosić około 500 litrów, co wyraźnie nie wystarcza do takiej obudowy.

Na podstawie wyników obliczeń możemy stwierdzić, że jeśli zamierzasz zainstalować akumulator ciepła, musisz wziąć to pod uwagę przy wyborze mocy kotła i wziąć nie jeden, ale dwa kilowaty na dziesięć metrów ogrzewanej powierzchni. Tylko wtedy system będzie zrównoważony. Objętość TA wpływa również na obliczenie pojemności ekspandera. Zbiornik wyrównawczy to zbiornik wyrównawczy, który kompensuje rozszerzalność cieplną chłodziwa. Aby obliczyć jego objętość, musisz wziąć całkowitą objętość chłodziwa w obwodzie, w tym pojemność zbiornika buforowego, i podzielić przez dziesięć.

Kiedy opłaca się montować akumulator ciepła?

Masz kocioł na paliwo stałe;

Jesteś ogrzewany elektrycznością;

Dodano kolektory słoneczne, aby pomóc w ogrzewaniu;

Możliwe jest wykorzystanie ciepła z agregatów i maszyn.

Najczęstszym przypadkiem zastosowania akumulatora ciepła jest kocioł na paliwo stałe jako źródło ciepła. Każdy, kto używał kotła na paliwo stałe do ogrzewania domu, wie, jaki komfort można osiągnąć dzięki takiemu systemowi ogrzewania. Zalany - rozebrany, wypalony - ubrany. Rano w domu z takim źródłem ciepła nie chce się wypełzać spod kołdry. Bardzo trudno jest regulować proces spalania w kotle na paliwo stałe, konieczne jest ogrzewanie zarówno do +10C jak i do -40C. Spalanie i ilość wytworzonego ciepła będą takie same, tylko to ciepło jest potrzebne w zupełnie inny sposób. Co robić? O jakiej wydajności możemy mówić, gdy trzeba otwierać okna w dodatniej temperaturze. Nie może być mowy o jakimkolwiek komforcie.

Schemat instalacji kotła na paliwo stałe z akumulatorem ciepła to idealne rozwiązanie dla prywatnego domu, gdy zależy Ci na komforcie i oszczędności. Przy takim układzie topisz kocioł na paliwo stałe, podgrzewasz wodę w akumulatorze cieplnym i otrzymujesz tyle ciepła, ile potrzebujesz. W takim przypadku kocioł będzie pracował z maksymalną mocą i najwyższą wydajnością. Ile ciepła da drewno lub węgiel, tyle będzie zmagazynowane.

Druga opcja. Montaż akumulatora ciepła z kotłem elektrycznym. To rozwiązanie sprawdzi się w przypadku posiadania dwutaryfowego licznika energii elektrycznej. Ciepło magazynujemy w tempie nocnym, korzystamy z niego zarówno w dzień, jak iw nocy. Decydując się na taki system grzewczy, lepiej poszukać akumulatora ciepła z możliwością zamontowania grzałki elektrycznej bezpośrednio w beczce. Grzałka elektryczna jest tańsza niż kocioł elektryczny, a materiał do wiązania kotła nie jest wymagany. Minus prace przy instalacji kotła elektrycznego. Czy możesz sobie wyobrazić, ile możesz zaoszczędzić?

Trzecia opcja to kolektor słoneczny. Cały nadmiar ciepła można wyrzucić do akumulatora ciepła. W półsezonie uzyskuje się doskonałe oszczędności.

System firmy Isentropic

System, który został opracowany przez zbankrutowaną brytyjską firmę Isentropic, działał w następujący sposób. Zawierał dwa izolowane pojemniki wypełnione tłuczonym kamieniem lub żwirem; podgrzewane naczynie, które przechowuje energię cieplną w wysokiej temperaturze i ciśnieniu, oraz zimne naczynie, które przechowuje energię cieplną w niskiej temperaturze i ciśnieniu. Naczynia są połączone rurami od góry i od dołu, a cały system wypełniony jest gazem obojętnym, argonem.

Podczas cyklu ładowania system wykorzystuje energię elektryczną poza szczytem do działania jako pompa ciepła. Argon ze szczytu zimnego naczynia o temperaturze i ciśnieniu porównywalnym z ciśnieniem atmosferycznym jest adiabatycznie skompresowany do ciśnienia 12 barów, podgrzany do około 500°C (900F). Sprężony gaz jest destylowany na szczyt ogrzewanego naczynia, gdzie przesącza się przez żwir, przenosząc ciepło na skałę i schładzając się do temperatury otoczenia. Schłodzony, ale wciąż pod ciśnieniem, gaz osadza się na dnie naczynia, gdzie ponownie rozpręża się (znowu adiabatycznie) do 1 bara i temperatury -150C. Następnie zimny gaz przechodzi przez zimne naczynie, gdzie schładza skałę, nagrzewając się do pierwotnego stanu.

Energia jest ponownie przekształcana w energię elektryczną, gdy cykl jest odwrócony. Gorący gaz z ogrzewanego naczynia rozszerza się, aby uruchomić generator, a następnie jest wysyłany do chłodni. Schłodzony gaz unoszący się z dna zimnego naczynia jest sprężany, podgrzewając gaz do temperatury otoczenia. Gaz jest następnie kierowany na dno ogrzewanego naczynia w celu ponownego podgrzania.

Procesy sprężania i rozprężania zapewnia specjalnie zaprojektowana sprężarka tłokowa z zaworami suwakowymi. Dodatkowe ciepło wytworzone podczas niedoborów procesu jest uwalniane do otoczenia poprzez wymienniki ciepła podczas cyklu rozładowania.

Deweloper twierdzi, że wydajność cyklu na poziomie 72-80% jest całkiem realna.Pozwala to porównać to z magazynowaniem energii z elektrowni szczytowo-pompowej, której sprawność przekracza 80%.

Inny proponowany system wykorzystuje turbiny i jest w stanie obsłużyć znacznie większe ilości energii. Wykorzystanie podgrzewaczy soli jako magazynu energii posunie badania naprzód.

Technologia stopionej soli

Ciepło jawne stopionych soli jest również wykorzystywane do magazynowania energii słonecznej w wysokich temperaturach. Stopy soli mogą być stosowane jako metoda przechowywania resztkowej energii cieplnej. W chwili obecnej jest to komercyjna technologia magazynowania ciepła gromadzonego przez koncentratory słoneczne (np. z wieżowych elektrowni słonecznych lub butli parabolicznych). Ciepło można później przekształcić w parę przegrzaną do zasilania konwencjonalnych turbin parowych i wytwarzania energii elektrycznej przy złej pogodzie lub w nocy. Zostało to zademonstrowane w latach 1995-1999 w ramach projektu Solar Two. Szacunki w 2006 r. przewidywały sprawność roczną na poziomie 99%, odnosząc się do porównania energii zmagazynowanej w postaci ciepła przed przekształceniem w energię elektryczną i bezpośrednią konwersją ciepła w energię elektryczną. Stosuje się różne eutektyczne mieszaniny soli (na przykład azotan sodu, azotan potasu i azotan wapnia). Zastosowanie takich systemów jako nośnika ciepła jest zauważalne w przemyśle chemicznym i metalurgicznym.

Sól topi się w 131C (268F). Jest przechowywany w stanie ciekłym w 288C (550F) w izolowanych „zimnych” pojemnikach do przechowywania. Płynna sól jest pompowana przez panele kolektorów słonecznych, gdzie skupione ciepło słoneczne podgrzewa ją do temperatury 566C (1051F). Następnie jest przesyłany do gorącego zbiornika. Sama izolacja zbiornika może służyć do magazynowania energii cieplnej przez tydzień. W przypadku zapotrzebowania na energię elektryczną, gorącą stopioną sól pompuje się do konwencjonalnego generatora pary w celu wytworzenia pary przegrzanej i uruchomienia standardowego turbozespołu stosowanego w dowolnej elektrowni węglowej, olejowej lub jądrowej. Turbina o mocy 100 MW wymagałaby statku o wysokości 9,1 m (30 stóp) i średnicy 24 m (79 stóp), aby uruchomić ją w podobny sposób w ciągu czterech godzin.

W trakcie opracowywania jest pojedynczy zbiornik z płytą rozdzielającą do przechowywania zarówno zimnych, jak i gorących soli stopionych. Znacznie bardziej ekonomiczne będzie osiągnięcie 100% więcej magazynowania energii na jednostkę objętości w porównaniu ze zbiornikami bliźniaczymi, ponieważ zbiornik do przechowywania stopionej soli jest dość kosztowny ze względu na złożoną konstrukcję. Podgrzewacze soli służą również do magazynowania energii w stopionych solach.

Kilka elektrowni parabolicznych w Hiszpanii i Solar Reserve, twórca wież solarnych, wykorzystują tę koncepcję do magazynowania energii cieplnej. Elektrownia Solana w Stanach Zjednoczonych może magazynować energię w stopionych solach, która wytwarzana jest przez 6 godzin. Latem 2013 roku elektrownia Gemasolar Thermosolar, działająca zarówno jako koncentrator słoneczny, jak i elektrownia na stopioną sól w Hiszpanii, po raz pierwszy zdołała wytwarzać energię elektryczną w sposób ciągły przez 36 dni.

Dlaczego potrzebny jest akumulator ciepła i jak działa?

Ci, których obudowa ogrzewana jest kotłem na paliwo stałe, wiedzą, jak trudno jest osiągnąć stabilną temperaturę w akumulatorach. Ponieważ temperatura w piecu grzejnym ciągle się zmienia i praktycznie nie można wpływać na ten proces. A jak to zrobić, gdy paliwo jest włożone do pieca i już się rozpaliło? Można oczywiście zakryć dopływ powietrza, ale efekt będzie subtelny i długotrwały. Innymi słowy, nie jest możliwe podjęcie szybkich działań.

Drugi problem to czas pomiędzy załadunkiem paliwa. Oczywiście im rzadziej trzeba wrzucać do kotła drewno opałowe lub węgiel, tym lepiej, tym mniej kłopotów. Aby rozwiązać oba te problemy, możesz zainstalować zbiorniki do ogrzewania. Co to jest?

Akumulator ciepła (TA) to szczelny zbiornik buforowy o dużej pojemności, w którym podczas pracy kotła akumulowane jest ciepło. Po wypaleniu się całego paliwa w kotle, zbiornik akumulacyjny zainstalowany w instalacji grzewczej stopniowo oddaje nagromadzone ciepło do obiegu. Zmniejsza to ilość wsadów paliwa i zwiększa wydajność nagrzewnicy.

Wewnątrz akumulatora ciepła znajduje się chłodziwo. Może to być woda lub płyn niezamarzający, ale musisz zrozumieć, że jest to ten sam płyn chłodzący, który krąży w całym obwodzie. Zasada działania zbiornika baterii w układzie grzewczym:

• kocioł podgrzewa wodę i wchodzi do TA, który jest stale wypełniony płynem chłodzącym;
• następnie płyn chłodzący trafia do obiegu grzewczego, oddając część ciepła do całkowitej objętości cieczy w zasobniku;
• stopniowo wzrasta temperatura wody w akumulatorze ciepła;
• z obwodu powrót również przychodzi do TA;
• ze zbiornika buforowego przepływ powrotny jest kierowany do kotła.

Schemat połączeń TA

Dopływ wody do zasobnika w celu ogrzewania odbywa się od góry, a wyjścia powrotne na dole. Przepływy te poruszają się w zbiorniku w różnych kierunkach. Problem w tym, że się przecinają i następuje wymiana ciepła. W przeciwnym razie nie nastąpi akumulacja ciepła. W takim przypadku konieczne jest nie tylko wymieszanie wody w pojemniku, ale zrobienie tego poprawnie.

Co to znaczy? Obieg należy ustawić w taki sposób, aby przepływ zasilający schodził w dół, a przepływ powrotny nie podnosił się. Tylko w tym przypadku nagrzeje się warstwa cieczy, która znajduje się pomiędzy przepływami.

Regulacja obiegu odbywa się poprzez dobór mocy pomp przed i za zasobnikiem do ogrzewania oraz ustawienie jednej z trzech prędkości ich pracy

Ważne jest, aby przed pompami umieścić filtry do systemu grzewczego. W przeciwnym razie pompa obiegowa może wymagać naprawy.

Oprócz tego, że zasobnik do systemu grzewczego ogrzewa dom, można w nim zainstalować obieg ciepłej wody. Ponadto jednostka wyposażona jest w dodatkowe źródła ciepła, które pełnią rolę pomocniczą.

Akumulator ciepła przestaje brać część ciepła z dostarczanego do niego chłodziwa tylko wtedy, gdy jest w pełni naładowany. Oznacza to, że temperatura wody jest taka sama we wszystkich warstwach i równa temperaturze zasilania z kotła.

Akumulator termiczny zrób to sam

Złożoność produkcji zbiorników buforowych do ogrzewania polega na stworzeniu niezawodnej izolacji termicznej. Do tego nie można użyć zwykłej beczki lub podobnego pojemnika. Oprócz tego parametru wydajność grzejnika musi wytrzymać obciążenie ścian wodą i ewentualne wstrząsy hydrauliczne.

Najprostsza konstrukcja to sześcian, wewnątrz którego znajduje się rurociąg w kształcie litery U lub wężownica z rury miedzianej. Ta ostatnia jest preferowana, ponieważ ma dużą powierzchnię wymiany ciepła, a miedź ma optymalną wartość przewodności cieplnej. Ten projekt jest połączony ze wspólną autostradą. Do produkcji zbiornika systemu grzewczego potrzebne będą blachy stalowe o grubości co najmniej 1,5 mm i metalowa rura. Jego średnica musi być równa przekrojowi rurociągu w tej sekcji grzewczej.

Minimalny zestaw narzędzi obejmuje:

• Spawarka;
• Szlifierka kątowa (bułgarska);
• Wiertarka z wiertłami do metalu;
• Urządzenie pomiarowe.

Najprostszym sposobem jest wykonanie pojemnika do ogrzewania grzejników o kształcie sześciennym. Z góry sporządzany jest rysunek, zgodnie z którym zostaną przeprowadzone wszystkie dalsze prace. Obecność elementu grzejnego nie jest wymagana, ale preferowana. Będzie w stanie utrzymać poziom podgrzewania wody na odpowiednim poziomie.

Procedura wytwarzania akumulatora ciepła

Najpierw wycinane są prostokątne arkusze, z których składać się będzie korpus zbiornika systemu grzewczego.Na tym etapie należy wziąć pod uwagę szczelinę do spawania - może ona wynosić od 1 do 3 mm, w zależności od urządzenia i wybranych elektrod. Następnie w półfabrykatach wycina się otwory do mocowania rurociągu, elementu grzejnego i dysz do napełniania pojemnika. Grzejniki żeliwne nie mogą być bezpośrednio do niego przymocowane. Dlatego konieczne jest obliczenie strat ciepła ze zbiornika do grzejnika.

Po zmontowaniu konstrukcji należy wykonać izolację termiczną korpusu. W przypadku zasobnika grzewczego najlepiej zastosować izolację bazaltową. Ma następujące ważne cechy:

Nie gorące. Topienie następuje w temperaturach powyżej 700°C;

Łatwe do zainstalowania. Wełna bazaltowa jest dość elastyczna;

Ma właściwości paroizolacyjne

Jest to ważne dla usuwania kondensatu, który nieuchronnie gromadzi się na korpusie zasobnika podczas ogrzewania.

Niedopuszczalne jest stosowanie materiałów polimerowych (styropian lub polistyren), ponieważ należą one do grupy materiałów palnych. Izolację termiczną zbiornika buforowego najlepiej wykonać po podłączeniu do instalacji grzewczej. W ten sposób można zmniejszyć straty ciepła na rurach wlotowych i wylotowych.

Jako kontener można wykorzystać stary zbiornik stalowy. Ale grubość jego ścianki nie powinna być mniejsza niż 1,5 mm.

Konstrukcja zasobnika do ogrzewania

Przekrój zbiornika akumulacyjnego do ogrzewania

Przyjrzyjmy się teraz bliżej konstrukcji akumulatora ciepła. Jeśli zbiornik jest przeznaczony tylko do obiegu grzewczego, jego konstrukcja jest dość prosta:

• szczelna obudowa;
• warstwa izolacyjna;
• odgałęzienie w górnej części do zasilania;
• rura powrotna na dole.

Nic więcej nie jest wymagane, ale jeśli konieczne jest, aby zbiornik do ogrzewania podgrzewał również wodę na potrzeby gospodarstwa domowego, wówczas w korpus zbiornika wbudowana jest wężownica miedziana i oczywiście dwie rury odgałęźne (wlot / wylot). Zimna woda jest podłączona do rury wlotowej. Przechodzi przez wężownicę i nagrzewa się z chłodziwa znajdującego się w zbiorniku buforowym. Ze zbiornika wypływa już podgrzana woda, która dostarczana jest do baterii łazienkowych i kuchennych. Jednocześnie od długości miedzianej wężownicy zależy, jak długo woda pozostanie w TA i odpowiednio, jak bardzo się nagrzeje.

Konstrukcja HE może mieć nie tylko kilka obiegów wymiany ciepła, ale także kilka źródeł ciepła. Tak więc ogrzewanie chłodziwa w zbiorniku można przeprowadzić na kilka sposobów:

• z grzejnika;
• z grzejników elektrycznych.

Grzejniki elektryczne można zasilać bezpośrednio do sieci i włączać w razie potrzeby. Również nowoczesne zbiorniki buforowe do akumulatorów grzewczych wyposażone są w element grzewczy połączony z panelami słonecznymi, co pozwala na wykorzystanie darmowej energii słonecznej.

Jak zawsze rzemieślnicy są zainteresowani tym, czy własnoręcznie można wykonać zbiornik akumulatora do ogrzewania. Oczywiście możesz, jeśli masz ręce na miejscu, ale nie można powiedzieć, że jest to bardzo proste.

Na co musisz zwrócić uwagę:

• górna część zbiornika nie powinna być płaska, w przeciwnym razie zostanie wyciśnięta przez nacisk;
• rury zasilające i powrotne muszą znajdować się w odpowiednich płaszczyznach;
• cała konstrukcja jest absolutnie szczelna;
• metal o grubości około 5 mm.

Poniżej w filmie możesz zobaczyć, jak jeden z rzemieślników wykonał zbiornik do ogrzewania własnymi rękami z beczki.

Co jeszcze musisz wiedzieć o funkcjach użytkowania w życiu codziennym

Do chwili obecnej istnieje kilka metod obliczania objętości zbiornika. Jak pokazuje doświadczenie, na każdy kilowat mocy sprzętu potrzeba 25 litrów wody. Sprawność kotła, która zapewnia zapotrzebowanie na system grzewczy z akumulatorem ciepła, wzrasta do 84%. Szczyt spalania jest niwelowany, dzięki czemu oszczędzane są zasoby energii w ilości nawet do 30%.

Akumulator termiczny zapewnia zachowanie temperatury dzięki niezawodnej izolacji termicznej wykonanej ze spienionego poliuretanu. Dodatkowo istnieje możliwość zamontowania elementów grzejnych, które pozwalają w razie potrzeby podgrzać wodę.

Podłączanie orurowania akumulatora ciepła do systemu grzewczego

Z reguły zbiornik buforowy jest podłączony do systemu grzewczego równolegle z kotłem grzewczym, dlatego ten schemat jest również nazywany schematem rurociągów kotła.

Podajmy zwykły schemat podłączenia TA do systemu grzewczego z kotłem grzewczym na paliwo stałe (w celu uproszczenia schematu nie wskazano na nim zaworów odcinających, automatyki, urządzeń sterujących i innych urządzeń).

Uproszczony schemat orurowania akumulatora ciepła

Ten schemat przedstawia następujące elementy:

1. Kocioł grzewczy.
2. Akumulator termiczny.
3. Urządzenia grzewcze (grzejniki).
4. Pompa cyrkulacyjna w linii powrotnej pomiędzy kotłem a podgrzewaczem.
5. Pompa obiegowa na powrocie instalacji między urządzeniami grzewczymi a TA.
6. Wymiennik ciepła (wężownica) do dostarczania ciepłej wody.
7. Wymiennik ciepła podłączony do dodatkowego źródła ciepła.

Jedna z górnych rur zbiornika (poz. 2) jest podłączona do wylotu kotła (poz. 1), a druga jest podłączona bezpośrednio do przewodu zasilającego instalacji grzewczej.

Jedna z dolnych rur odgałęzionych HE jest podłączona do wlotu kotła, natomiast w rurociągu między nimi zainstalowana jest pompa (poz. 4), która zapewnia obieg płynu roboczego po okręgu od kotła do HE i nawzajem.

Druga dolna rura odgałęziona, która jest podłączona do linii powrotnej instalacji grzewczej, w której zainstalowana jest również pompa (poz. 5), która zapewnia dopływ podgrzanego chłodziwa do grzejników.

Aby zapewnić prawidłowe funkcjonowanie instalacji grzewczej w przypadku nagłej przerwy w dostawie prądu lub awarii pomp obiegowych, zwykle podłącza się je równolegle do linii głównej.

W układach z naturalnym obiegiem chłodziwa nie ma pomp obiegowych (poz. 4 i 5). To znacznie zwiększa bezwładność systemu, a jednocześnie sprawia, że ​​jest on całkowicie nieulotny.

Wymiennik CWU (poz. 6) znajduje się w górnej części CO.

Lokalizacja dodatkowego wymiennika ciepła (poz. 7) zależy od rodzaju źródła dopływu ciepła:

• dla źródeł wysokotemperaturowych (grzałka, kocioł gazowy lub elektryczny) umieszczony jest w górnej części zbiornika buforowego;
• dla niskotemperaturowych (kolektor słoneczny, pompa ciepła) - na dole.

Wymienniki ciepła wskazane na schemacie są opcjonalne (poz. 6 i 7).

Obliczanie akumulatora ciepła

Formuła obliczeniowa jest bardzo prosta:

Q = mc(T2-T1), gdzie:

Q to skumulowane ciepło;

m to masa wody w zbiorniku;

c - ciepło właściwe chłodziwa w J / (kg * K), dla wody równej 4200;

T2 i T1 to początkowa i końcowa temperatura chłodziwa.

Załóżmy, że mamy system ogrzewania grzejnikowego. Grzejniki dobiera się do reżimu temperaturowego 70/50/20. Tych. gdy temperatura w zbiorniku akumulatora spadnie poniżej 70C, zaczniemy odczuwać brak ciepła, czyli po prostu zamarzniemy. Obliczmy, kiedy to się stanie.

90 to nasz T1

70 to T2

20 - temperatura pokojowa. Nie potrzebujemy tego w naszych obliczeniach.

Załóżmy, że mamy akumulator ciepła na 1000 litrów (1m3)

Rozważamy rezerwę ciepła.

Q
\u003d 1000 * 4200 * (90-70) \u003d 84 000 000 J lub 84 000 kJ

1 kWh = 3600 kJ

84000/3600=23,3 kW ciepła

Jeśli straty ciepła w domu wynoszą 5 kW w zimnym pięciodniowym okresie, to mamy wystarczająco dużo zmagazynowanego ciepła na prawie 5 godzin. W związku z tym, jeśli temperatura jest wyższa niż obliczona dla zimnego pięciodniowego okresu, to akumulator ciepła wystarczy na dłuższy czas.

Wybór pojemności akumulatora termicznego zależy od Twoich zadań. Jeśli chcesz wyrównać temperaturę, ustaw małą głośność. Jeśli potrzebujesz wieczorem akumulować ciepło, aby rano obudzić się w ciepłym domu, potrzebujesz dużego urządzenia. Niech będzie drugie zadanie. Od 2300 do 0700 - musi być dopływ ciepła.

Załóżmy, że straty ciepła wynoszą 6 kW, a reżim temperaturowy systemu grzewczego wynosi 40/30/20. Płyn chłodzący w akumulatorze ciepła może być podgrzewany do 90C

Czas magazynowania 8 godzin. 6*8=48 kW

m
=
Q
/4200*(T2-T1)

48*3600=172800 kJ

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

Akumulator ciepła od 800 do 1000 litrów spełni nasze wymagania.

Magazynowanie energii słonecznej

Najczęściej stosowane słoneczne systemy grzewcze mogą magazynować energię od kilku godzin do kilku dni. Odnotowano jednak wzrost liczby obiektów wykorzystujących sezonowe magazynowanie energii cieplnej (SHS), co pozwala na magazynowanie energii słonecznej latem, a zimą do ogrzewania pomieszczeń. Społeczność słoneczna Drake Lanling z Alberty w Kanadzie nauczyła się teraz wykorzystywać 97% energii słonecznej przez cały rok, co jest rekordem możliwym tylko dzięki wykorzystaniu SATE.

Wykorzystanie zarówno ciepła utajonego, jak i jawnego jest również możliwe w wysokotemperaturowych systemach odbioru energii słonecznej. Różne mieszanki eutektyczne metali, takie jak aluminium i krzem (AlSi12), zapewniają wysoką temperaturę topnienia dla wydajnej produkcji pary, podczas gdy mieszanki tlenku glinu na bazie cementu zapewniają dobre właściwości magazynowania ciepła.

Technologia stopów z granicy rozpuszczalności

Stopy na granicy rozpuszczalności opierają się na przemianie fazowej metalu w celu magazynowania energii cieplnej.

Zamiast pompowania ciekłego metalu między zbiorniki, jak w systemie stopionej soli, metal jest zamknięty w innym metalu, z którym nie może się stopić (nie miesza się). W zależności od wyboru dwóch materiałów (materiału przemiany fazowej i materiału kapsułki), gęstość magazynowania energii może wynosić 0,2-2 MJ/l.

Czynnik roboczy, zwykle woda lub para, służy do przenoszenia ciepła do i ze stopu na granicy rozpuszczalności. Przewodność cieplna takich stopów jest często wyższa (do 400 W/m*K) niż konkurencyjnych technologii, co oznacza szybsze możliwe „ładowanie” i „rozładowywanie” magazynu ciepła. Technologia nie została jeszcze wdrożona do użytku na skalę przemysłową.

Wykonywanie akumulatora ciepła własnymi rękami

Najprostszy model baterii można wykonać samodzielnie, podczas gdy należy kierować się zasadami termosu. Dzięki ściankom, które nie przewodzą ciepła, płyn przez długi czas pozostaje gorący. Do pracy powinieneś przygotować:

• Szkocka;
• Płyta betonowa;
• materiał termoizolacyjny;
• rury miedziane lub elementy grzejne.

Kiedy jest to wykonane, przy wyborze zbiornika należy wziąć pod uwagę pożądaną pojemność, powinna zaczynać się od 150 litrów. Możesz podnieść dowolną metalową beczkę. Ale jeśli wybierzesz objętość mniejszą niż wspomniana, to znaczenie zostanie utracone. Pojemnik jest przygotowany, kurz i zanieczyszczenia są usuwane od wewnątrz, obszary, w których zaczęła się korozja, muszą być odpowiednio potraktowane.

Zalety zastosowania akumulatora ciepła w ocieplonym domu

Jeśli na Twojej stronie nie ma narodowego skarbu - głównego gazu, czas pomyśleć o odpowiednim systemie grzewczym. Najlepiej jest, gdy projekt jest dopiero przygotowywany, a najgorszy, gdy już mieszkasz w domu i zdajesz sobie sprawę, że ogrzewanie jest bardzo drogie.

Idealnym domem do zainstalowania kotła na paliwo stałe i akumulatora ciepła jest budynek z dobrą izolacją i niskotemperaturowym systemem grzewczym. Im lepsza izolacja, tym mniejsze straty ciepła i tym dłużej akumulator ciepła będzie w stanie utrzymać komfortowe ciepło.

Niskotemperaturowy system grzewczy. Powyżej podaliśmy przykład z grzejnikami, gdy reżim temperaturowy wynosił 90/70/20. W trybie niskotemperaturowym warunki będą wynosić - 35/30/20. Poczuj różnicę. W pierwszym przypadku już, gdy temperatura spadnie poniżej 90 stopni, odczujesz brak ciepła. W przypadku systemu niskotemperaturowego można spać spokojnie do rana. Dlaczego być bezpodstawnym. Po prostu obliczmy korzyści.

Obliczyliśmy powyższą metodę.

Wariant z niskotemperaturowym systemem grzewczym

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

231000/3600=64,2 kW.To prawie trzy razy więcej przy tej samej objętości akumulatora ciepła. Przy stracie ciepła - 5 kW ta rezerwa wystarcza na całą noc.

A teraz o finansach. Załóżmy, że zamontowaliśmy akumulator ciepła z grzałkami elektrycznymi. Przechowujemy po cenie nocnej. Moc Tenova - 10 kW. Do bieżącego ogrzewania domu w nocy trafia 5 kW, na dzień możemy zmagazynować 5 kW. Cena noclegu od 23-00 do 07-00. Godzina ósma.

8*5=40 kW. Tych. w ciągu dnia będziemy stosować taryfę nocną przez 8 godzin.

Od 1 stycznia 2015 r. na Terytorium Krasnodarskim stawka dzienna wynosi 3,85, a nocna 2,15.

Różnica wynosi 3,85-2,15 \u003d 1,7 rubla

40 * 1,7 = 68 rubli. Kwota wydaje się niewielka, ale nie spiesz się. Powyżej podaliśmy linki do domu ocieplonego i nieocieplonego. Wyobraź sobie, że popełniłeś błąd - dom jest zbudowany, minął już pierwszy sezon grzewczy i zorientowałeś się, że ogrzewanie prądem jest bardzo drogie. Powyżej podaliśmy przykład strat ciepła w domu nieocieplonym. W przykładzie strata ciepła wynosi 18891 watów. To jest zimny dzień powszedni. Średnia dla sezonu grzewczego będzie dokładnie 2 razy mniejsza i wyniesie 9,5 kW.

Dlatego na sezon grzewczy potrzebujemy 24 * 149 * 9,5 = 33972 kW

W rublach 16 godzin, 2/3 (22648) według stawki dziennej, 1/3 (11324 kW) w nocy.

22648 * 3,85 = 87195 rubli

11324 * 3,85 = 24346 rubli

Razem: 111541 rubli. Liczba upałów jest po prostu przerażająca. Taka kwota może zrujnować każdy budżet. Jeśli przechowujesz ciepło w nocy, możesz zaoszczędzić. 38502 rubli za sezon grzewczy. Duże oszczędności. Jeśli masz takie wydatki, konieczne jest postawienie kotła na paliwo stałe lub kominka z płaszczem wodnym w parze z kotłem elektrycznym. Jest czas i chęć - rzucali drewnem opałowym, magazynowali ciepło w akumulatorze termicznym, a resztę dokładali prądem.

W ocieplonym domu z akumulatorem ciepła koszt sezonu grzewczego będzie porównywalny z podobnymi domami nieocieplonymi, które mają główny gaz.

Nasz wybór, gdy nie ma głównego gazu, jest następujący:

Dom dobrze ocieplony;

System ogrzewania niskotemperaturowego;

Akumulator termiczny;

Kocioł na paliwo stałe lub kominek wodny;

Kocioł elektryczny.

Jeśli masz w domu kocioł na paliwo stałe, to powinieneś mieć świadomość, że nie jest on w stanie długo funkcjonować bez ingerencji człowieka. Wynika to z konieczności okresowego ładowania drewna opałowego do paleniska. Jeśli nie zostanie to zrobione na czas, system zacznie się ochładzać, a temperatura w pomieszczeniach spadnie.

Wyłączenie prądu w czasie rozpalania paleniska grozi zagotowaniem się wody w płaszczu sprzętu, co spowoduje jego zniszczenie. Problemy te można rozwiązać, instalując akumulator ciepła. Pełni również rolę zabezpieczenia instalacji żeliwnych przed pękaniem w przypadku gwałtownego spadku temperatury wody sieciowej.

Wniosek

Akumulator ciepła do rakiety to urządzenie dalekie od zrozumienia zwykłego konsumenta. Ale możesz samodzielnie podłączyć akumulator ciepła do systemu grzewczego. Aby to zrobić, rurociąg powrotny będzie musiał przejść przez zbiornik, na końcach którego zapewnione jest wyjście i wejście.

W pierwszym etapie zbiornik i powrót kotła powinny być ze sobą połączone. Pomiędzy nimi znajduje się pompa obiegowa, która destyluje płyn chłodzący z beczki do zaworu odcinającego, grzejników i zbiornika wyrównawczego. Po drugiej stronie zainstalowana jest pompa obiegowa i zawór odcinający.

Źródło zdjęć - strona http://www.devi-ekb.ru

Stosując magazynowanie energii cieplnej możliwe jest opłacalne przesunięcie zużycia gigawatów energii. Ale dziś rynek takich napędów jest katastrofalnie mały w porównaniu do potencjału. Główną przyczyną jest fakt, że w początkowej fazie powstawania systemów akumulacji ciepła producenci nie poświęcali wiele uwagi badaniom w tym zakresie.Następnie producenci w pogoni za nowymi zachętami doprowadzili do tego, że technologia uległa pogorszeniu, a ludzie zaczęli źle rozumieć jej cele i metody.

Najbardziej oczywistym i obiektywnym powodem stosowania systemu akumulacji ciepła jest skuteczne zmniejszenie nakładów na zużywaną energię, ponadto koszt energii w godzinach szczytu jest znacznie wyższy niż w innych okresach.