Siltuma akumulatoru veidi un konstrukcija, mērķis un pielietojums. Termiskais akumulators: veidi un izmantošana ikdienas dzīvē

Siltumapgādes centralizācijas līmeņa paaugstināšanās (kas raksturīga lielajām pilsētām) pavada divas bīstami riski - nopietnu avārijas traucējumu risks siltumapgādes procesā un risks, ka avārijas un darbības traucējumu atklāšanai un novēršanai ilgstošs (vairāk nekā pieļaujamais) laiks.

Maskavas siltumapgādes sistēmu ekspluatācijas pieredze rāda, ka gadā uz 100 km divu cauruļu siltumtīkliem cauruļvadu bojājumi ir no 20 līdz 40, no kuriem 90% notiek piegādes cauruļvados. Šajā gadījumā bojātā siltumtīkla sekcijas vidējais atjaunošanās laiks (atkarībā no tā diametra un konstrukcijas) ir no 5 līdz 50 stundām vai ilgāk, un pilnīgai bojājumu atjaunošanai var būt nepieciešamas vairākas dienas (1. tabula).

1. tabula. Vidējais bojātā siltumtīkla posma atjaunošanās laiks z p, h

Caurules diametrs d, m	Attālums starp sekcijas vārstiem l, km	Vidējais atveseļošanās laiks z p, h

Laiku z p, h, kas nepieciešams, lai atjaunotu bojātā galvenā siltumtīkla posmu ar caurules diametru d, m un attālumu starp sekcijas vārstiem l, km, var aprēķināt arī pēc šādas empīriskās formulas:

Protams, ir nepieņemami gaidīt vairākas dienas vai pat stundas ziemas apstākļos un neveikt pasākumus situācijas glābšanai. Tāpēc ir izveidojusies CH sistēmu un dzīvojamā fonda ekspluatācijas prakse svarīgs noteikums avārijas situāciju iepriekšējs novērtējums, ņemot vērā dažādu ēku siltuma uzglabāšanas jaudu pie dažādām pašreizējām apkures sezonas āra temperatūrām. Šis ir noteikums:

Gatavojoties apkures sezonai, siltumapgādes organizācijām, iesaistot dzīvojamo ēku īpašniekus vai viņu pilnvarotas organizācijas, kas veic sabiedriskos pakalpojumus, ieteicams veikt aprēķinus par pieļaujamo laiku avāriju novēršanai un siltumapgādes atjaunošanai saskaņā ar norādīto metodiku. AKH izstrādātās vadlīnijās sabiedrisko apkures sistēmu uzticamības palielināšanai. KD Pamfilov un a / s Roskommunenergo apstiprināja 26.06.89., Kā arī SNiP 41-02-2003 ieteikumos.

Aprēķini jāiesniedz mājokļu un komunālo pakalpojumu pārvaldes struktūrām, lai tos izmantotu mājokļu sagatavošanai ziemai.

Šī metodika ir balstīta uz praktisko pieredzi un pētījumiem par pilsētas fonda darbību apstākļos, kad tiek traucēta (pārtraukta) siltumapgāde dzīvojamām ēkām un rūpniecības ēkām ar temperatūras krituma ātruma aplēsi, ° C / h, apsildāmas telpas dažādās āra temperatūrās.

Tajā pašā laikā apsildāmo telpu iekšējās temperatūras pazemināšanās līnija laikā ir eksponenciāla (uz leju) (1. attēls) un galvenokārt ir atkarīga no ēku strukturālajām īpašībām (sienu un izolācijas konstrukcijas un materiāla, stiklojuma koeficienta). , telpu izvietojums ēkā utt.). nosakot ēku akumulācijas spēju, kā arī klimatiskos apstākļus objektu izvietošanai.

1. attēls. Iekštelpu gaisa temperatūras pazemināšanās (------) un iekšējā virsma ēkas ārsiena (- - - - -) pēc apkures izslēgšanas

Aptuvenās iekšējā gaisa temperatūras izmaiņu līknes, ieslēdzot apkuri - uz augšu, ir parādītas attēlā. 2.

2. attēls. Iekšējā gaisa un ārējās sienas iekšējās virsmas izmaiņu līknes, ieslēdzot apkuri - uz augšu

Empīriski bija iespējams aprēķināt aptuvenos ēku akumulācijas rādītājus, iekšējās temperatūras pazemināšanās ātrumu un izstrādāt aprēķinu metodiku, kuras galvenie noteikumi tiks izskatīti sīkāk.

Cauruļvadu sasalšana pagrabos, kāpņu telpās un ēku bēniņos var notikt siltuma padeves pārtraukuma gadījumā, kad gaisa temperatūra dzīvojamo telpu iekšienē pazeminās līdz 8 ° C un zemāk. Aptuvenais temperatūras krituma ātrums apsildāmās telpās (° C / h) ar pilnīgu siltuma padeves izslēgšanu ir norādīts tabulā. 2, saskaņā ar to tiek noteikti ēku akumulācijas koeficienti.

2. tabula Ēkas iekšējās temperatūras pazemināšanās ātrumi dažādās ārējā gaisa temperatūrās

Uzkrāšanās koeficients, h	Temperatūras krituma ātrums, ° С / h, pie ārējā gaisa temperatūras, ° С
	±0	-10	-20	-30

Uzkrāšanas koeficients raksturo ēkās uzkrāto siltuma daudzumu un ir atkarīgs no sienu biezuma, siltuma pārneses koeficienta un stiklojuma koeficienta. Siltuma akumulācijas koeficienti dzīvojamām un rūpnieciskām ēkām ar masveida celtniecību ir doti tabulā. 3.

3. tabula. Standarta celtniecības ēku akumulācijas koeficienti

Ēku raksturojums	Telpas	Uzkrāšanās koeficients, h
1	2	3
1. Sērijas 1-605A liela paneļu māja ar trīsslāņu ārsienām, ar izolētām minerālvates plāksnēm ar dzelzsbetona faktūras slāņiem (sienas biezums 21 cm, no kura izolācijas biezums ir 12 cm)
	augšējais stāvs
	vidējais un pirmais stāvs
2. K7-3 sērijas liela paneļa dzīvojamā ēka (inženiera Lagutenko konstrukcijas) ar 16 cm biezām ārsienām ar izolētām minerālvates plāksnēm ar dzelzsbetona faktūras slāņiem
	augšējais stāvs
	vidējais stāvs
3. Māja, kas izgatavota no tilpuma elementiem, ar ārējiem žogiem, kas izgatavoti no dzelzsbetona vibro ripināšanas elementiem, izolēti ar minerālvates plāksnēm. Ārsienas biezums ir 22 cm, izolācijas slāņa biezums savienojuma zonā ar ribām ir 5 cm, starp ribām ir 7 cm. Dzelzsbetona elementu kopējais biezums starp ribām ir 30-40 mm	Stūra augšējais stāvs
4. Ķieģeļu dzīvojamās ēkas ar sienu biezumu 2,5 ķieģeļi un stiklojuma koeficientu 0,18-0,25
5. Rūpniecības ēkas ar nenozīmīgu iekšējo siltuma veidošanos (2 ķieģeļu sienas, stiklojuma koeficients 0,15–0,3)

Pamatojoties uz uzrādītajiem datiem, ir iespējams novērtēt pieejamo laiku avārijas likvidēšanai vai veikt pasākumus, lai novērstu lavīnveida negadījumu attīstību, t.i. dzesēšanas šķidruma sasalšana ēku apkures sistēmās, kurām tiek pārtraukta siltuma padeve.

Ja negadījuma rezultātā vairākas ēkas tiek atvienotas, tad ēkai ar viszemāko akumulācijas koeficientu tiek noteikts laiks, kas pieejams avārijas novēršanai vai pasākumu veikšanai, lai novērstu negadījuma attīstību.

Apskatīsim šādu gadījumu ar konkrētu piemēru.

1. PIEMĒRS. Sākotnējie apstākļi: Negadījuma rezultātā sadales siltumtīklā ar diametru 300 mm centrālās siltumapgādes stacija ar dzīvojamo ēku grupu tika izslēgta, starp kurām atrodas Ing. Lagutenko. Ārējā gaisa temperatūra - 20 ° С.

Obligāti: definējiet pieļaujamais laiks avārijas novēršana sadales siltumtīklā pie noteiktās ārējās temperatūras un novērtēt pašreizējo situāciju.

Risinājums: 1. Saskaņā ar tabulu. 3 saskaņā ar 2. punktu mēs nosakām ēkas uzkrāšanās koeficientu vidējam stāvam: tas ir vienāds ar 40 stundām.

2. Saskaņā ar tabulu. 2 ēkai ar uzkrāšanās koeficientu 40 h mēs atrodam temperatūras krituma ātrumu (° C / h) ārējā gaisa temperatūrā -20 ° C: tas ir vienāds ar 1,1 ° C / h.

3. Nosakiet temperatūras pazemināšanās laiku dzīvokļos no 20 līdz 8 ° C, kad dzesēšanas šķidrums caurulēs var sasalt pagrabos un kāpnēs: (20 - 8): 1,1 \u003d 10,9 h ≈ 11 h.

4. Saskaņā ar tabulu. 1 mēs konstatējam, ka siltumtīklam ar diametru 300 mm avārijas novēršanas laiks ir no 5 līdz 10 stundām (izņemot negadījuma vietas noteikšanas laiku).

5. Lai novērtētu situāciju, var izdarīt šādus secinājumus:

5.1. Negadījuma novēršanas laiks ir pieļaujams līdz 10 stundām, un, labi organizējot avārijas dienesta darbu, norādītās dzīvojamās ēkas apkures sistēmas un citu sistēmu iztukšošana nebūs nepieciešama, jo mikrorajona siltumapgāde būs nepieciešama. atjaunota.

5.2. Ja nav avārijas dienesta vai slikta darba organizācija, lai atklātu un novērstu ārkārtas bojājumus siltumtīklā, mājokļu un komunālo pakalpojumu personālam 10 stundu laikā jānolaiž apkures sistēmas, karstā un aukstā ūdens apgādes sistēmas ne tikai norādītajā dzīvojamo ēku, bet arī visu citu atvienoto māju un būvju, kā arī nākotnē un atvienotā siltumtīkla, centrālās siltuma stacijas un ITP posma, lai izvairītos no to sasalšanas un ķēdes, lavīnveida nelaimes gadījuma, kas varētu izraisīt smagas sekas... Saskaņā ar "Būvniecības laikrakstu" (Nr. 49, 50 par 2003. gadu) 2003. gada 1. janvārī ciematā. Arkul, Nolinsky district, Kirovas apgabals koka krišanas rezultātā uz augstsprieguma elektrolīnijas, avārijas izslēgšana elektroapgāde ciematā, ieskaitot katlu mājas. Autors traģiska sakritība brīdī, kad cirkulācijas sūkņi katlu telpās pārstāja darboties un ūdens cirkulācija visās ciema apkures sistēmās apstājās, gaisa temperatūra nokritās no -1 ° С līdz - 24 ° С. Tā kā trūka avārijas plāna un instrukciju personālam, atsevišķos ēku siltumtrašu un apkures sistēmu posmos ūdens netika novadīts savlaicīgi, turklāt ne visi katlu abonenti tika informēti par negadījumu (bērnudārzs, aptieka, kopmītne , medicīnas laboratorija utt.). Tas viss noveda pie siltumtrašu un apkures sistēmu iesaldēšanas 14 dzīvojamās ēkās. Tā rezultātā tika sabojāts un iznīcināts īpašums, kura atjaunošana izmaksāja 690 tūkstošus rubļu, un ciemata mājokļu un komunālo pakalpojumu departamenta direktors A.G. Sorokins tika saukts pie kriminālatbildības par noziegumu saskaņā ar Kriminālkodeksa 168. panta 1. daļu - svešas mantas iznīcināšanu liels izmērsizdarīts nolaidības dēļ un piespriests naudas sods. Ārkārtas situācija ar strāvas padevi tika novērsta tikai pēc 20 stundām un 30 minūtēm.

Lai to izdarītu, ir jābūt iepriekš sagatavotam un saskaņotam negadījumu novēršanas plānam un norādījumiem personālam tā veikšanai.

Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu

labs darbs uz vietni "\u003e

Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.

Līdzīgi dokumenti

Šķidruma siltuma akumulatori. Fiziskais pamats tās radīšanai. Siltuma akumulatori, kuru pamatā ir fāžu pārejas. Siltuma akumulatoru ar cietu siltuma uzglabāšanas materiālu īpašības. Fāzes pārejas siltuma akumulatoru dizains.

abstrakts, pievienots 18.01.2010


Izstrādātā fritiera dizaina iezīmes frī kartupeļu pagatavošanai. Izmantotā lietderīgā siltuma aprēķins. Siltuma zudumu noteikšana vidē. Elektrisko sildītāju projektēšana un aprēķināšana. Nestacionārs siltuma patēriņš.

kursa darbs pievienots 16.05.2014


Galvenā informācija par sauli kā enerģijas avotu. Saules enerģijas atklāšanas un izmantošanas vēsture. Metodes elektroenerģijas un siltuma ražošanai no saules starojuma. Būtība un veidi saules paneļi... Plusi un mīnusi saules enerģijas izmantošanā.

abstrakts pievienots 22.12.2010


Saules kā enerģijas avota raksturojums. Ēku projektēšana un būvniecība ar pasīvo saules siltuma izmantošanu, veidi, kā samazināt enerģijas patēriņu. Koncentrācijas staciju veidi, aktīvās Saules sistēmas un vakuuma kolektora konstrukcijas.

abstrakts, pievienots 2012/11/11


Saules enerģijas fotoelektriskā pārveidošana. Saules baterijas. Regulatori akumulatoru uzlādēšanai un izlādēšanai, akumulatora enerģijas izvade. Specifikācijas, mūsdienu termoelektrisko ģeneratoru ierīce un darbības princips.

abstrakts, pievienots 16.02.2015


Atjaunojamo enerģijas avotu apraksts: galvenie izmantošanas aspekti; priekšrocības un trūkumi salīdzinājumā ar tradicionālajiem; izmantošanas perspektīvas Krievijā. Metodes elektroenerģijas un siltuma iegūšanai no saules, vēja, zemes, biomasas enerģijas.

kursa darbs, pievienots 30.07.2012


Siltuma patēriņa aprēķins apkurei, ventilācijai, karstā ūdens patēriņam. Stundu un gada siltuma patēriņa grafiki pa periodiem un mēnešiem. Siltummezgla shēma un siltuma patērētāju pieslēgšana siltumtīklam. Cauruļvada termiskais un hidrauliskais aprēķins.

kursa darbs, pievienots 25.01.2015


Cikla parametru noteikšana ar jauktu siltuma padevi raksturīgos punktos. Politropiskā saspiešana, izohora siltuma padeve, izobārā siltuma padeve, politropiskā izplešanās, izohora siltuma noņemšana. Piegādātā un noņemtā siltuma daudzums, efektivitāte.

tests, pievienots 22.04.2015

Termoķīmiskā siltuma uzkrāšanās pamatā ir atgriezenisko saišu enerģijas izmantošana ķīmiskās reakcijas

ķīmisko vielu uzglabāšana Tilpuma blīvums "Nepieciešams uzkrātā enerģija pirms un pēc izlādes, kg / kg 0,0482 ** 0,0023 * 0,0501 **

(dažreiz termoķīmiskās uzkrāšanās definīcija ietver arī sorbcijas siltuma uzkrāšanos). Reakcija var notikt ar katalizatoru vai bez tā. Reakcijas produkti jāatdala un jāuzglabā atsevišķi.

Tabula 2.4. Attēlā redzamas dažas reakcijas, kas ierosinātas termoķīmiskai uzkrāšanai. Uzlādes reakcijas notiek no kreisās uz labo. Reakcijas siltums ir saistīts ar 1 kg reaģentu kopējās masas. Reakcijas temperatūra ir tā saucamā "atgriezeniskā temperatūra", kas atbilst gadījumam, kad reakcijas koeficients ir vienāds ar vienību. Pro-

gāzveida reakcijas produkti. Ja vismaz viens no reakcijas produktiem tiek uzglabāts šķidrā stāvoklī, tad uzkrātās enerģijas blīvumu var palielināt. Tomēr kondensācijas (uzlādes) laikā izdalās iztvaikošanas siltums, kas parasti netiek izmantots, un samazina uzglabāšanas efektivitāti.

Daudzsološām saules elektrostacijām ar gāzes turbīnām ir ierosināta S03 disociācijas izmantošana. Uzglabātās enerģijas blīvums šajā gadījumā ir diezgan pieņemams, neskatoties uz augsto skābekļa uzglabāšanas spiedienu. Veiktspēja tiek uzlabota, ja uzlādes darbības laikā radušais SO2 tiek iesūknēts tukšā S03 uzglabāšanas traukā (līdzīgi kā 2.9.6. Attēlā). Tomēr problēmas, kas saistītas ar katalizatora darbības laiku un būvmateriāliem, vēl jāatrisina.

Ir ierosināta reakcija starp metānu un tvaiku, lai uzglabātu un pārnestu siltumu turpmākajos ar hēliju dzesētos augstas temperatūras reaktoros. Šī reakcija nav pārāk daudzsološa, ja paturam prātā tikai siltuma uzkrāšanas mērķi, jo reakcijas produkti ir gāzveida, kā rezultātā uzkrātās enerģijas blīvums ir mazs.

NH4HSO4 disociācija nodrošina ļoti lielu uzkrātās enerģijas blīvumu, jo visus produktus var uzglabāt šķidrā stāvoklī. Šim sālim ir zema kušanas temperatūra (144 ° C); tas ir salīdzinoši lēts, un reakcijas produkti NH3, SO3 un H20 ir viegli atdalāmi, kondensēti, uzglabāti un iztvaicēti. Lai arī šī termoķīmisko uzglabāšanas shēma ir interesanta, tās izstrāde vēl nav pabeigta.

Siltuma enerģijas uzkrāšana (ATE) notiek plaša tehnoloģiju klāsta dēļ. Atkarībā no konkrētās tehnoloģijas tas ļauj uzglabāt un izmantot liekos siltumenerģija vairāku stundu, dienu vai pat vairāku mēnešu laikā mērogā, kas raksturīgs individuālu lietotāju lietošanai, celtniecībai (ieskaitot liela mēroga), lietošanai novadā, pilsētā vai reģionā. Izmantošanas gadījumi - enerģijas pieprasījuma līdzsvarošana starp dienas un nakts laiku, uzglabāšana vasaras karstums apkurei ziemā vai ziemā auksts gaiss gaisa kondicionēšanai. Uzglabāšanas iespējas ietver tvertnes ūdens vai ledus uzglabāšanai, vecāku augsnes masu vai pamatslāni, kas saistīti ar siltummaiņiem, izmantojot urbumus, dziļi iesakņotus ūdens nesējslāņus, kas atrodas starp necaurlaidīgiem slāņiem; seklas bedres, kas piepildītas ar grants un ūdeni un siltinātas augšpusē; arī uzglabāšanas līdzekļi var būt eutektiski šķīdumi un sālsūdens sildīšanas spilventiņi.

Citi uzglabāšanas siltumenerģijas avoti var būt siltumsūkņi, ko rada siltumsūkņi zemo cenu elektroenerģijas ražošanas ārpus pīķa periodiem, prakse, kas pazīstama kā maksimālās slodzes ierobežošana; siltums no koģenerācijas stacijām; atjaunojamo enerģijas avotu radītais siltums, kas pārsniedz elektrotīkla vajadzības, un rūpniecisko procesu radītais siltuma atkritumi. Gan sezonas, gan īstermiņa siltuma uzkrāšana tiek uzskatīta par svarīgu līdzekli, lai lēti līdzsvarotu dažādu atjaunojamo enerģijas avotu lielo īpatsvaru un elektroenerģijas un siltumenerģijas nozares integrētu energosistēmās, lai panāktu 100% atjaunojamās enerģijas izmantošanu.

Saules enerģijas uzglabāšana

Visplašāk izmantotās saules sildīšanas sistēmas enerģiju var uzglabāt no vairākām stundām līdz vairākām dienām. Tomēr ir palielinājies to objektu skaits, kas izmanto sezonālo siltumenerģijas uzkrāšanu (SATE), kas ļauj vasarā uzglabāt saules enerģiju ziemā izmantot telpu apkurei. Saules kopiena Drake Lanling no Albertas, Kanādā, tagad visu gadu ir iemācījusies izmantot 97% saules enerģijas, un šo rekordu ir izdevies panākt tikai SATE.

Gan latentā, gan saprātīgā siltuma izmantošana ir iespējama arī augstas temperatūras sistēmās saules siltuma enerģijas saņemšanai. Dažādi eutektisko metālu maisījumi, piemēram, alumīnijs un silīcijs (AlSi12), nodrošina augstu kušanas temperatūru efektīvai tvaika ražošanai, bet cementa bāzes alumīnija oksīda maisījumi piedāvā labas īpašības siltuma uzkrāšana.

Sāls kausēšanas tehnoloģija

Vienīgais izkausēto sāļu siltums tiek izmantots arī saules enerģijas uzkrāšanai augstā temperatūrā. Sāls kausējumus var izmantot kā atlikušās siltuma enerģijas uzkrāšanas metodi. Ieslēgts Šis brīdis tā ir komerciāla tehnoloģija, lai uzglabātu siltumu, ko savāc saules koncentratori (piemēram, no torņa tipa saules elektrostacijām vai paraboliskajiem cilindriem). Siltumu vēlāk var pārveidot par pārkarsētu tvaiku, lai darbinātu parastās tvaika turbīnas un tajā ražotu elektrību slikti laika apstākļi vai naktī. Tas tika pierādīts 1995.-1999. Gadā kā daļa no Saules divi projekta. 2006. gada aprēķini paredzēja, ka gada efektivitāte būs 99%, atsaucoties uz salīdzināmu enerģiju, kas uzkrāta kā siltums pirms pārvēršanas elektroenerģijā un siltuma pārvēršanas tieši par elektrību. Tiek izmantoti dažādi eutektiskā sāls maisījumi (piemēram, nātrija nitrāts, kālija nitrāts un kalcija nitrāts). Šādu sistēmu kā siltuma nesēja izmantošana ir ievērojama ķīmijas un metalurģijas nozarēs.

Sāls kūst 131C (268F) temperatūrā. Šķidrumu uzglabā 288C (550F) temperatūrā izolētās "aukstās" uzglabāšanas tvertnēs. Šķidrais sāls tiek sūknēts caur saules kolektoru paneļiem, kur fokusēts saules siltums to sasilda līdz 566C (1,051F). Tad tas tiek nosūtīts uz karstu uzglabāšanas konteineru. Pašu tvertnes izolāciju var izmantot siltuma enerģijas uzkrāšanai nedēļā. Kad nepieciešama elektrība, karsto izkausēto sāli iesūknē parastajā tvaika ģeneratorā, lai iegūtu pārkarsētu tvaiku un darbinātu standarta turbīnu ģeneratoru, ko izmanto jebkurā ogļu, naftas vai atomelektrostacijā. 100 MW turbīnai būtu vajadzīgs 9,1 m (30 pēdu) augsts un 24 m (79 pēdu) diametra kuģis, kas līdzīgā veidā darbotos četrās stundās.

Tiek izstrādāta viena tvertne ar sadalošo plāksni gan aukstu, gan karstu izkausētu sāļu uzglabāšanai. Daudz ekonomiskāk būs sasniegt 100% vairāk enerģijas uzglabāšana tilpuma vienībā salīdzinājumā ar dubulttvertnēm, jo \u200b\u200bizkausēto sāļu uzglabāšanas tvertne ir diezgan dārga tās sarežģītās konstrukcijas dēļ. Sāls sildīšanas spilventiņi tiek izmantoti arī enerģijas uzkrāšanai izkausētos sāļos.

Vairākas paraboliskās elektrostacijas Spānijā un Saules rezervāts, saules torņu attīstītājs, izmanto šo koncepciju siltuma enerģijas uzkrāšanai. Solanas elektrostacija ASV var uzglabāt enerģiju izkausētos sāļos, kas rodas 6 stundas. 2013. gada vasarā Gemasolar Thermosolar elektrostacijai, kas Spānijā darbojas gan kā saules koncentrators, gan kā izkausēta sāls spēkstacija, pirmo reizi izdevās nepārtraukti ražot elektrību 36 dienas.

Siltuma uzkrāšanās tvertnēs un alas akmeņos

Tvaika akumulators sastāv no izolētas tērauda tvertnes augstspiedienasatur karstu ūdeni un zem spiediena tvaiku. Kā metodi siltuma uzkrāšanai to izmanto, lai līdzsvarotu siltuma ražošanu no gaistošiem vai stabiliem avotiem ar mainīgu siltuma pieprasījumu. Tvaika akumulatori var kļūt patiesi svarīgi enerģijas uzkrāšanai saules siltuma projektos.

Skandināvijā plaši izmanto lielas uzglabāšanas tvertnes, lai vairākas dienas uzglabātu siltumu, nošķirtu siltuma ražošanu no enerģijas un palīdzētu apmierināt maksimālo pieprasījumu. Ir pētīta starpsezonu siltuma uzkrāšanās alās (un izrādījusies ekonomiski izdevīga).

Siltuma uzkrāšanās karstā klintī, betonā, oļos utt.

Ūdenim ir viena no augstākajām siltuma jaudām - 4,2 J / cm3 * K, bet betonam ir tikai viena trešdaļa no šīs vērtības. No otras puses, betonu var uzkarsēt līdz daudz augstākai temperatūrai 1200C, piemēram, elektriski sildot, un tādējādi tam ir daudz lielāka kopējā jauda. Sekojot zemāk redzamajam piemēram, izolēts kubs, kura garums ir aptuveni 2,8 metri, var nodrošināt pietiekamu uzkrāto siltumu vienai mājai, lai apmierinātu 50% no apkures vajadzībām. Principā to var izmantot, lai uzkrātu lieko vēja vai fotoelementu siltuma enerģiju, pateicoties elektriskās apkures spējai sasniegt augstu temperatūru. Rajona līmenī Wiggenhausen-Süd projekts Vācijas pilsētā Frīdrišafenā ir piesaistījis starptautisku uzmanību. Tas ir 12 000 m3 (420 000 cu ft) dzelzsbetona siltuma uzkrāšanas bloks, kas savienots ar 4300 m2 (46 000 kv pēdu) saules kolektoru kompleksu, kas nodrošina pusi no 570 māju karstā ūdens un apkures vajadzībām. Siemens netālu no Hamburgas būvē 36 MWh siltuma glabātavu, kas sastāv no līdz 600C sasildīta bazalta un 1,5 MW jaudas. Līdzīga sistēma tiek plānota būvniecībai Dānijas pilsētā Sørø, kur 41–58% no uzkrātā siltuma ar jaudu 18 MWh tiks novadīti pilsētas centralizētās siltumapgādes sistēmā, bet 30–41% - kā elektrība.

Sakausējuma tehnoloģija šķīdības robežās

Sakausējumu pie šķīdības robežas pamatā ir metāla fāzes izmaiņas, lai uzkrātu siltumenerģiju.

Tā vietā, lai sūknētu šķidru metālu starp konteineriem, piemēram, kausēta 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 uzglabāšanas blīvums var būt tik mazs kā 0,2-2 MJ / L.

Darba vide, parasti ūdens vai tvaiks, tiek izmantota siltuma pārnešanai uz sakausējumu un no tā pie šķīdības robežas. Šādu sakausējumu siltuma vadītspēja bieži ir augstāka (līdz 400 W / m * K) nekā konkurējošām tehnoloģijām, kas nozīmē ātrāku iespējamo termiskās krātuves "ielādi" un "izkraušanu". Tehnoloģija vēl nav ieviesta rūpnieciskai izmantošanai.

Elektrotermiskā uzglabāšana

Elektriskās krāšņu krāsnis ir izplatītas Eiropas mājās, kur dienas laikā tiek reģistrēta enerģijas uzskaite (visbiežāk naktī tiek izmantota lētāka elektrība). Tie sastāv no augsta blīvuma keramikas ķieģeļiem vai feolīta blokiem, kas elektriski uzsildīti līdz augstām temperatūrām, kuriem var būt vai nav laba izolācija un kas kontrolē siltuma izdalīšanos caur noteiktu skaitu stundas.

Ledus tehnoloģija

Tiek izstrādātas vairākas tehnoloģijas, kur ledus tiek ražots ārpus pīķa periodiem un vēlāk izmantots dzesēšanai. Piemēram, gaisa kondicionēšana var būt ekonomiskāka, ja naktī ūdens sasaldēšanai tiek izmantota lēta elektrība un pēc tam dienas laikā tiek izmantota ledus dzesēšanas jauda, \u200b\u200blai samazinātu enerģijas daudzumu, kas nepieciešams gaisa kondicionēšanas uzturēšanai. Siltuma enerģijas uzkrāšana, izmantojot ledu, izmanto lielu ūdens saplūšanas siltumu. Vēsturiski ledus no kalniem ir transportēts uz pilsētām, lai to izmantotu kā dzesēšanas šķidrumu. Viena metriskā (\u003d 1 m3) tonna ūdens var uzkrāt 334 miljonus džoulu (J) vai 317 000 Lielbritānijas termālo vienību (93 kWh). Salīdzinoši mazā uzglabāšanas tvertne var uzglabāt pietiekami daudz ledus, lai atdzesētu lielu ēku visu dienu vai nedēļu.

Papildus ledus izmantošanai tiešai dzesēšanai to izmanto arī siltumsūkņos, kas darbina apkures sistēmas. Šajās zonās fāzes enerģijas izmaiņas nodrošina ļoti nopietnu siltuma pārneses slāni, tuvu zemākajam temperatūras slieksnim, pie kura var darboties siltumsūknis, kas izmanto ūdens siltumu. Tas ļauj sistēmai izturēt vissmagākās apkures slodzes un palielināt laika periodu, kurā enerģijas avotu elementi var atgriezt siltumu sistēmā.

Supervadoša enerģijas uzkrāšana

Šajā procesā enerģijas vai slāpekļa sašķidrināšana tiek izmantota kā enerģijas uzkrāšanas veids.

Pirmā enerģijas uzglabāšanas sistēma ir beigusies zemas temperatūrasizmantojot šķidro gaisu kā enerģijas krātuvi un zemas kvalitātes atkritumu siltumu, lai izraisītu gaisa atkārtotu termisko izplešanos, Slovas (Lielbritānija) elektrostacijā darbojas kopš 2010. gada.

Karstā silīcija tehnoloģija

Ciets vai izkausēts silikons nodrošina daudz augstāku uzglabāšanas temperatūru nekā sāļi, kas nozīmē lielāku jaudu un efektivitāti. Tas ir izmeklēts, iespējams, daudz vairāk efektīva tehnoloģija enerģijas uzkrāšana. Silīcijs spēj uzglabāt vairāk nekā 1 MWh enerģijas uz m3 1400C temperatūrā.

Elektrības uzkrāšanās pēc siltumsūknēšanas

Elektrības uzkrāšanās gadījumā pēc siltumsūknēšanas (NEPHT) enerģijas uzkrāšanai tiek izmantota divvirzienu siltumsūkņu sistēma, ņemot vērā temperatūras starpību starp diviem siltuma akumulatoriem.

Sistēma no "Isentropic"

Sistēma, kuru izstrādāja tagad bankrotējušais Lielbritānijas uzņēmums Isentropic, darbojās šādi. Tas ietvēra divus izolētus konteinerus, kas piepildīti ar šķembu vai granti; apsildāms trauks, kas siltuma enerģiju uzglabā pie paaugstināta temperatūra un spiediens, un auksts trauks, kas uzglabā siltumenerģiju zemā temperatūrā un spiedienā. Tvertnes augšpusē un apakšā ir savienotas ar caurulēm, un visa sistēma ir piepildīta ar inertas gāzes argonu.

Uzlādes cikla laikā sistēma izmanto strāvu ārpus maksimuma, lai darbotos kā siltumsūknis. Argons no aukstā trauka augšdaļas temperatūrā un spiedienā, kas salīdzināms ar atmosfēras temperatūru un spiedienu, adiabātiski saspiež līdz 12 bāru spiedienam, uzkarsējot līdz apmēram 500 ° C (900 F). Saspiestā gāze tiek destilēta sakarsētā trauka augšdaļā, kur tā iesūcas caur granti, pārnesot savu siltumu uz klints un atdzesējot līdz apkārtējās vides temperatūrai. Atdzesēta, bet joprojām zem spiediena gāze nosēžas trauka apakšā, kur tā atkal (atkal adiabātiski) izplešas līdz 1 bar un temperatūrai -150C. Pēc tam aukstā gāze iziet cauri aukstajam traukam, kur tā atdzesē akmeni, sasilstot līdz sākotnējam stāvoklim.

Kad cikls tiek mainīts, enerģija tiek pārveidota atpakaļ par elektrību. Karstā gāze no apsildāmā trauka tiek paplašināta, lai iedarbinātu ģeneratoru, un pēc tam tiek nosūtīta uz aukstumkrātuvi. Atdzesētā gāze, kas paceļas no aukstā trauka dibena, tiek saspiesta, sasildot gāzi līdz apkārtējās vides temperatūrai. Pēc tam gāze tiek novirzīta uz apsildāmā trauka dibenu, lai to atkal uzsildītu.

Saspiešanas un izplešanās procesus nodrošina speciāli izstrādāts virzuļkompresors, izmantojot bīdāmos vārstus. Procesa kļūmju laikā radītais papildu siltums izplūdes cikla laikā caur siltummaiņiem tiek izvadīts vidē.

Izstrādātājs apgalvo, ka cikla efektivitāte 72-80% ir reāla. Tas ļauj to salīdzināt ar enerģijas uzkrāšanu no sūknētās akumulācijas elektrostacijas, kuras efektivitāte pārsniedz 80%.

Citā ierosinātajā sistēmā tiek izmantotas turbīnas, un tā spēj apstrādāt daudz lielāku enerģijas daudzumu. Sālsūdens sildīšanas spilventiņu izmantošana kā enerģijas krājums virzīs pētniecību uz priekšu.

Endotermiskas un eksotermiskas ķīmiskas reakcijas

Sāls hidrāta tehnoloģija

Eksperimentālas enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijas, kuras pamatā ir ķīmisko reakciju enerģija, piemērs ir tehnoloģija, kuras pamatā ir sāls hidrāti. Sistēma izmanto reakcijas enerģiju, kas rodas sāļu hidratācijas vai dehidrēšanas gadījumā. Tas darbojas, uzglabājot siltumu tvertnē, kas satur 50% nātrija hidroksīda šķīdumu. Siltumu (piemēram, no saules kolektora) uzglabā, iztvaicējot ūdeni endotermiskā reakcijā. Kad ūdens atkal tiek pievienots, eksotermiskās reakcijas laikā 50 ° C (120 F) temperatūrā izdalās siltums. Šobrīd sistēmas darbojas ar efektivitāti 60%. Sistēma ir īpaši efektīva sezonas siltumenerģijas uzkrāšanai, jo žāvēto sāli var uzglabāt istabas temperatūrā ilgu laiku bez enerģijas zudumiem. Dehidrētās sāls traukus var transportēt pat uz dažādām vietām. Sistēmai ir lielāks enerģijas blīvums nekā ūdenī uzkrātajam siltumam, un tās jauda ļauj enerģiju uzglabāt vairākus mēnešus vai pat gadus.

Nīderlandes tehnoloģiju izstrādātājs TNO 2013. gadā iepazīstināja ar projekta MERITS rezultātiem siltuma uzglabāšanai traukā ar sāli. Siltums, ko var piegādāt no saules kolektora līdz plakanajam jumtam, iztvaiko sāls saturošo ūdeni. Atkal pievienojot ūdeni, siltums tiek atbrīvots ar nelielu enerģijas zudumu vai bez tā. Tvertne ar dažiem kubikmetriem sāls var uzglabāt pietiekami daudz termoķīmiskās enerģijas, lai visu ziemu sildītu māju. Temperatūras režīmā, tāpat kā Nīderlandē, vidēji siltumnoturīgai saimniecībai ziemā būs nepieciešama aptuveni 6,7 GJ enerģijas. Lai uzglabātu tik daudz enerģijas ūdenī (pie temperatūras starpības 70C), siltinātā tvertnē būtu nepieciešami 23 m3 ūdens, kas pārsniedz vairuma māju uzglabāšanas jaudu. Izmantojot tehnoloģiju, kuras pamatā ir sāls hidrāts ar enerģijas blīvumu aptuveni 1 GJ / m3, būtu pietiekami 4-8 m3.

Kopš 2016. gada pētnieki no vairākām valstīm veic eksperimentus, lai noteiktu labākais veids sāļi vai sāļu maisījumi. Zems spiediens konteinera iekšienē, šķiet, ir vislabākais enerģijas pārnesei. Īpaši daudzsološi ir organiskie sāļi, tā sauktie "jonu šķidrumi". Salīdzinot ar sorbentiem, kuru pamatā ir litija halogenīds, ierobežotu dabas resursu apstākļos tie rada daudz mazāk problēmu, un, salīdzinot ar lielāko daļu halogenīdu un nātrija hidroksīda, tie ir mazāk kodīgi un nedod negatīva ietekme izmantojot oglekļa dioksīda emisijas.

(2 aplēses, vidēji: 5,00 no 5)

Ja jūsu mājās ir cietā kurināmā katlu rūpnīca, jums jāapzinās, ka tā nespēj darboties. ilgu laiku bez cilvēka iejaukšanās. Tas ir saistīts ar nepieciešamību periodiski iekraut malku krāsnī. Ja tas nav izdarīts laikā, sistēma sāks atdzist, un temperatūra telpās pazemināsies.

Ja strāvas padeve tiek pārtraukta, kad krāsns deg, aprīkojuma apvalkā pastāv ūdens vārīšanās risks, kā rezultātā tā tiks iznīcināta. Šīs problēmas var atrisināt, uzstādot siltuma akumulatoru. Tas arī spēlē čuguna iekārtu aizsardzību pret plaisāšanu, ja strauji pazeminās padeves ūdens temperatūra.

Siltuma akumulatora izmantošana ikdienas dzīvē

Siltuma akumulators ir kļuvis daudziem modernas sistēmas neaizstājamas ierīces sildīšana. Ar šo papildinājumu ir iespējams nodrošināt katlā radušās un parasti izšķērdētās enerģijas pārpalikuma uzkrāšanos. Ja mēs ņemam vērā siltuma akumulatoru modeļus, tad lielākajai daļai no tiem ir tērauda tvertnes forma, kurai ir vairākas augšējās un apakšējās sprauslas. Siltuma avots ir savienots ar pēdējo, bet patērētāji - ar pirmo. Iekšpusē ir šķidrums, ko var izmantot dažādiem uzdevumiem.

Siltuma akumulators ikdienas dzīvē tiek izmantots diezgan bieži. Tās darba pamatā ir iespaidīgā ūdens siltuma jauda. Šīs ierīces darbību var aprakstīt šādi. Katla aprīkojuma cauruļvads ir savienots ar tvertnes augšējo daļu. Tvertnē nonāk karsts dzesēšanas šķidrums, kas tiek maksimāli sasildīts.

Cirkulācijas sūknis atrodas apakšā. Tas ievelk aukstu ūdeni un iedarbina to caur apkures sistēmu, novirzot to uz katlu. Atdzesētu šķidrumu īsā laikā aizstāj ar uzkarsētu. Tiklīdz katls pārstāj darboties, dzesēšanas šķidrums sāk atdzist cauruļvados un cauruļvados. Ūdens nonāk tvertnē, kur tas sāk izspiest karsto dzesēšanas šķidrumu caurulēs. Pēc šī principa telpas sildīšana vēl kādu laiku turpināsies.

Siltuma uzglabāšanas loma

Siltuma akumulators ikdienas dzīvē spēj veikt daudzas noderīgas funkcijas, tostarp:

• stabilizācija temperatūras režīms mājās;
• telpu nodrošināšana ar karstā ūdens piegādi;
• koeficienta pieaugums noderīga darbība maksimāli iespējams;
• degvielas skaidras naudas izmaksu samazināšana;
• liekās enerģijas uzkrāšanās no katla;
• vairāku siltuma avotu apvienošana vienā ķēdē;
• siltuma avotu atdalīšanas iespēja.

Kas vēl jāzina par lietošanas īpašībām ikdienas dzīvē

Līdz šim ir vairākas tvertnes tilpuma aprēķināšanas metodes. Pieredze rāda, ka katrai iekārtas jaudas kilovatam ir nepieciešami 25 litri ūdens. Katla efektivitāte, kurai nepieciešama apkures sistēma ar siltuma akumulatoru, palielinās līdz 84%. Degšanas maksimums ir izlīdzināts, tāpēc enerģijas resursi tiek ietaupīti līdz 30%.

Siltuma akumulators nodrošina temperatūras uzturēšanu, pateicoties uzticamai siltumizolācijai, kas izgatavota no poliuretāna putām. Papildus ir iespējams uzstādīt sildelementus, kas vajadzības gadījumā ļauj sildīt ūdeni.

Kad jums ir nepieciešams siltuma akumulators

Siltuma uzkrāšana ir nepieciešama, ja ir liels pieprasījums pēc ūdens piegādes. Šis gadījums attiecas uz kotedžām, kurās ir vairāk nekā 5 cilvēki.

Siltuma uzkrāšana ir nepieciešama arī tajās mājās, kurās ir divas vannas istabas. Lietojot cietā kurināmā katlus, ir nepieciešams arī siltuma akumulators. Aprakstītās ierīces izlīdzina iekārtas darbību lielu slodžu stundās, savācot lieko siltumu un izslēdzot vārīšanos. Ar šādas ierīces palīdzību jūs varat palielināt laiku starp degvielas ieliktņiem.

Cita veida siltuma akumulatori

Var izmantot arī siltuma akumulatoru automašīnai. Tas ir termoss, kas nodrošina vieglu motora iedarbināšanu zemā temperatūrā. Šī ierīce uzkrāj un izdala siltumu. Tas darbojas autonomi un gandrīz neprasa pielietojumu. papildu enerģija... Tās darbības princips ir tāds, ka antifrīzu no darbojoša motora silda līdz 90 ° C, un, ja to ievieto siltuma akumulatorā, tas paliks karsts vēl divas dienas.

Pirms auksta motora iedarbināšanas patērētājam būs jāieslēdz elektriskais sūknis, kas sūknēs šķidrumu dzinējā. Pēc dažām minūtēm motors tiks sasildīts, kas nozīmē, ka to var savienot ar automašīnas signalizāciju.

Tika izgudrots arī siltuma akumulators zeme-gaiss raķetēm. Tās ražošana tika koriģēta, kas spēja palielināt pretgaisa aizsardzības efektivitāti. Mūsdienās siltuma akumulatorus, diemžēl, var izmantot, lai izveidotu raktuves ar tālvadību.

Siltuma akumulatora izgatavošana ar savām rokām

Lielākā daļa vienkāršs modelis Bateriju varat izgatavot pats, un jums vajadzētu vadīties pēc termosa principiem. Sakarā ar sienām, kas nevada siltumu, šķidrums ilgu laiku paliks karsts. Darbam jums vajadzētu sagatavoties:

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

Kad tas tiek veikts, izvēloties tvertni, ir jāņem vērā vēlamā jauda, \u200b\u200btai vajadzētu sākt no 150 litriem. Jūs varat uzņemt jebkuru metāla mucu. Bet, ja izvēlaties mazāk nekā minēts skaļumu, nozīme tiek zaudēta. Tvertne ir sagatavota, no iekšpuses tiek noņemti putekļi un gruveši, attiecīgi jāapstrādā vietas, kur sākusi veidoties korozija.

Darba metodes

Nākamais solis ir izolācijas sagatavošana, to vajadzēs ietīt ap mucu. Viņš kļūs atbildīgs par siltuma uzturēšanu. Minerālvate ir lieliski piemērota mājas būvniecībai. NO ārā tvertne ir iesaiņota tajā, un pēc tam visa konstrukcija tiek aizsargāta ar lenti. Papildus virsmu var pārklāt ar foliju vai metālu.

Kad tiek veikts siltuma akumulators apkurei, ir svarīgi nodrošināt ūdens sildīšanu iekšpusē, jo parasti tas ir viens no esošos veidus... Tas var būt elektrisko sildelementu uzstādīšana vai spole, caur kuru tiks palaists ūdens. Pirmo iespēju nevar saukt par drošu, turklāt to ir diezgan grūti īstenot, tāpēc labāk no tā atteikties. Bet jūs varat izgatavot spoli no vara caurules, kuras diametrs svārstās no 2 līdz 3 cm.

Produkta garums var būt vienāds ar robežu no 8 līdz 15 mm. No caurules ir samontēta spirāle, kas jānovieto trauka iekšpusē. Šajā modelī akumulators būs augšējā daļa mucas. Apakšā ir nepieciešams ievietot vēl vienu filiāles cauruli, kas būs ieplūde. Caur viņu plūdīs auksts ūdens... Savienojumi jāpabeidz ar krāniem.

Šajā sakarā mēs varam pieņemt, ka vienkārša siltuma akumulatora ierīce ir gatava darbam, taču vispirms ir jāatrisina problēma, kas saistīta ar uguns drošība... Šādai instalācijai jāatrodas uz betona plātnes, tā, ja iespējams, ir norobežota ar sienām.

Secinājums

Raķetes siltuma akumulators ir ierīce, kas ir tālu no parastā patērētāja izpratnes. Bet jūs pats varat viegli pieslēgt siltuma akumulatoru apkures sistēmai. Lai to izdarītu, cauruļvadam tranzītā jāiet cauri cauruļvadam, kura galā ir paredzēta izeja un ieplūde.

Pirmajā posmā tvertnei un katla atgriešanai jābūt savienotām viena ar otru. Starp tiem atrodas cirkulācijas sūknis, tas destilēs dzesēšanas šķidrumu no mucas līdz noslēgšanas vārstam, sildierīcēm un izplešanās tvertnei. Otrajā pusē ir uzstādīts cirkulācijas sūknis un slēgvārsts.