МенюРубрики

Теплоакумулятор-що це таке і для чого він потрібен

Теплоакумулятори и их виды

Вловити і сконцентрувати сонячну теплову енергію, справа не хитра, ще 280 млн. років тому так виживали диметродоны. Сохранить её чтобы потом использовать для обогрева жабоща, помогают теплоакумулятори. Но на постсоветском пространстве, технологии тепловых акумуляторів практически не известны, лишь энтузиасты осваивают эту категорию автономного энергообеспечения.

Теплоакумулятори сохраняют тепловую энергию в сконцентрированном виде, получая её из источника тепла.Сонячні колектори и сонячні концентратори ідеально інтегруються з тепловими акумуляторами для безкоштовного опалення.

Місце теплоакумуляторів в сегменті альтернативної енергетики

Градацію акумуляторів тепла найзручніше проводити у трьох площинах:

  1. По тривалості зберігання.
  2. По використовуваних технологій.
  3. За масштабом інтеграції в існуючу інфраструктуру.

Изучать теоретически все аспекты хранения тепла необходимо, чтобы выбрать наиболее оптимальный вариант для практического применения. На Западе и в Америке, данные технологии по большей части получабо распространение в крупных проектах. Например, в Германии, Бельгии и Дании, есть целые жилые кварталы частной застройки, которые подключены к локальной автономной системе акумуляторів тепла. И зимой экономия на отоплении у них достигает 70-80% от обычных расходов.

В Канаді вже 14 років успішно функціонує система зберігання теплової енергії, яка забезпечує 97%(!) тепла для невеликого містечка «Дрейк Лендінгем».

Ефективність такого способу опалення доведена не теоретично, а на практиці! Однак є гігантська розбіжність у способах реалізації таких систем на пострадянському просторі та в країнах Західного світу. Але про це буде в кінці статті.

Тривалість зберігання тепла

Періодичність інсоляції розглядається в двох варіантах:

  • День – ніч;
  • Літо – зима.

Соответственно и тепловые акумулятори будут иметь такую же цикличность. В первом случае, они накапливают энергию днём, а отдают её ночью. Во втором варианте, тепло аккумулируется на протяжении всего летнего периода, а зимой используется по назначению. Из такого деления сразу приходит представление о масштабах теплоакумуляторів.

У проектах добової циклічності, достатньо розмістити на своїй ділянці 1-3 сонячного колектора і грамотно підключити їх до системи водяного опалення.

Обсяг накопичувача, кількість колекторів і аспекти реалізації проекту деталізуються виключно з прив'язкою до конкретного об'єкта. Наприклад, рівень інсоляції в Мукачево, Краснодарі, Актюбінську і Бурятії, досить сильно розрізняється. Хоча всі ці регіони знаходяться приблизно на одній широті.

Теплоакумулятори с цикличностью «Лето-зима», имеют неизмеримо больший потенциал и в подавляющем большинстве реализованных проектов, именно такая система заложена в фундамент альтернативного енергозабезпечення. Однак збільшення обсягу теплоаккумулятора, на вартість всієї системи впливає не лінійно!

Умовно лінійну залежність можна представити наступною схемою:

  • Система добової циклічності для конкретного будинку обійшлася в 1000 карбованців;
  • Умовно в році 183 теплих і стільки ж холодних діб;
  • Отже, система добової циклічності повинна коштувати в 183 рази дорожче, тобто 183 т. р.

Фактичне збільшення вартості буде на порядок менше!

Але грамотний проект передбачає підзарядку теплоаккумулятора від сонячних колекторів або сонячних концентраторів навіть в короткі зимові дні.

Технології теплоакумуляторів

В этой категории более сложная структура градации, и она сопряжена с масштабностью решаемых задач. Прежде всего, теплоакумулятори делятся на:

  • Високотемпературні;
  • Низькотемпературні.

Чіткої межі температур між цими двома категоріями немає. Але високотемпературні схеми надзвичайно складні і в приватному житловому будівництві не використовуються. Температура робочого тіла в них піднімається до 1400C. Тому там використовують розплави металів і навіть кремнію.

Более адаптированы к частному сектору низкотемпературные системы. Чаще всего низкотемпературные теплоакумулятори используют в качестве рабочего тела:

  • Воду;
  • Гравій;
  • Бетон;
  • Грунт.

За способом розміщення на ділянці, є декілька схем, які дуже нагадують звичайний тепловий насос.

Простейший вариант, это укладка трубопровода в грунт, на глубине 5-7 метров. Затем он засыпается смесью гравия и песка, сверху обязательно формируется слой теплоизоляции. Подобные системы строабо в Дании ещё 25 лет назад. Но они были малоэффективны, хотя экономия достигала 20-25%.

Більш складні теплові акумулятори формуються ще до спорудження будинку. У глибокому котловані проводять тепло і гідроізоляцію, облаштовуючи «величезний короб». Його заповнюють робочою речовиною, з одночасним укладанням труб.

Для цього навіть був винайдений спеціальний модульний теплоакумулюючу цегла – Фиолит.

Зверху цей теплоакумулятор замуровується шаром ізолятора, відсипається шар грунту і вже потім будують будинок.

Є проекти, в яких теплоакумулятор вбудовується в саму конструкцію будинку, як центральна колона. Діаметр такої конструкції 2-3 метри і проходить вона від даху до фундаменту.

У всіх варіантах, обов'язкова дуже серйозна теплоізоляція.

Есть менее распространённые, но крайне эффективные теплоакумулятори, принцип работы которых основан на экзотермической реакции растворения химических реактивов.  В частности, швейцарские разработчики спроектировали теплоаккумулятор работающий на растворении гидроксида натрия (NaOH).

NaOH краплинна спіраль

В бункері знаходиться NaOH, при додаванні води з краплинної спіралі, він розігрівається до 60-70C і тепло використовується для обігріву. У літні місяці, гарячий теплоносій з сонячного концентратора випаровує воду з розчину, і до зими в бункері залишається сухою реактив.

Вся система герметична, так як NaOH дуже їдка речовина. Але зате швейцарські винахідники запевняють, що тепло запасене таким способом, можна навіть перевозити частинами!

Масштаб проекту

Важлива категорія, яка позначається на вартості. У найпростішому вигляді її можна уявити як систему для:

  • Одного будинку;
  • 2-4 будинків;
  • Житлового кварталу/селища.

Характеристики проекту Okotoks (близько Калгарі, Канада):
• Теплоакумулятор побудований в 2007 році;
• Обсяг = 34000 куб. м.;
• В його складі 144 свердловини глибиною по 35 м;
• Вилучено тепла 243 000 кВт (звітний період з 01.07.09 по 30.06.10);
• Втрачено тепла 451 000 кВт (за той же період);
• Середня температура центральній частині теплоаккумулятора 54,1 C.

Залежність ціни помітно на прикладі. У проекті Okotoks (Канада), беруть участь 52 будинку площею близько 130 м2 кожен. Теплоакумулятор являє собою 144 свердловини за 35 метрів глибини.

Влітку через комплект сонячних концентраторів він нагрівається до 70C, і на 97% забезпечує теплом всі будинки протягом зимового сезону.

 

Однак будь-інженер скаже, що якщо ізолювати один будинок і зробити 3 свердловини (≈144/52) такої ж глибини, то ємності теплового акумулятора вистачить всього на 2-3 тижні.

Тому в кожному випадку, облаштування накопичувача теплової енергії починається з теплотехнічних розрахунків. Це дуже складна процедура, і помилки допускають навіть професіонали, ось ще один приклад в порівнянні ефективності двох систем.

Висновки для практичного застосування

Система теплових акумуляторів обходиться дешевше, при її облаштуванні в масштабі декількох будинків. Але дешевше в перерахунку на кожен будинок, а загальна сума капіталовкладень досить серйозна.

На Заході, всі масштабні проекти теплоакумуляторів спонсоруються національним урядом, який піклуватися не тільки про своїх громадян, але й про загальну економії енергоресурсів.

Якщо зняти «рожеві окуляри», і зіставити всі закони і рішення абсолютно будь-якого уряду на пострадянському просторі, треба чесно сказати – соціальна політика взагалі не приймається в розрахунок. А тому сподівається треба тільки на себе, не чекаючи допомоги держави.

 


Ймовірно, Вам також сподобаються такі матеріали:

Сонячний концентратор

Сонячне опалення

Вакуумний сонячний колектор


 

Коментарі

Додати коментар

Вашу адресу email не буде опубліковано. Обов'язкові поля позначені *

\n\n<\/ins>\n","html_block":"\n\n<\/ins>\n","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});\n\n<\/ins>\n","html_block":"\n\n<\/ins>\n","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});","html_block":"","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});\n<\/ins>\n\n<\/center>","html_block":"