Soojuse salvestamine: kas see on tulevik? Soojusenergia salvestamise süsteemid.

Altai Riiklik Tehnikaülikool

neid. I. I. Polzunova

Kirjavahetusteaduskond

distsipliini järgi Ebakonventsionaalsed energiaallikad.

Teema: Soojuse salvestamine

Kontrollis: V.V. Tšertštšev

Barnaul 2007

Sissejuhatus

1. peatükk. Füüsilised põhialused soojusaku loomiseks

Peatükk 2. Vedelsoojusakud

Peatükk 3. Tahke soojussalvestava materjaliga soojusakud.

Peatükk 4. Faasiüleminekutel põhinevad soojusakud.

Peatükk 5. TA faasisiirde konstrueerimine.

Sissejuhatus

Nüüd on kogu maailmas laialt levinud toorainemajandus. Paljude riikide teadlased püüavad seda probleemi lahendada erinevate meetoditega, sealhulgas kasutades alternatiivsed allikad energiat. Nende hulka kuuluvad sellised tüübid nagu väikeste jõgede veevarude kasutamine, merelained, geisrid ja isegi tööstusjäätmed ja olmejäätmed.

Kuid probleem tekib saadud energia säilitamises. Näiteks, soojusenergia Päikeseveeboileris saadud võib hoida soojusakumulaatoris ja kasutada öösiti.

Soojusakud on inimkonnale teada olnud iidsetest aegadest. Need on kuum tuhk, kuhu meie esivanemad matsid toidu kuumtöötlemiseks, ja kuumad kivid, mida kuumutati tule kohal. Triikraud, mida lõkkel kuumutatakse ja seejärel sellega triigitakse, on soojuse akumulaator. Kuumutatud kivid, mida me leiliruumides veega (kalja, õlu) valame, on samuti soojuse akumulaatoriks. Kuumarullid, mida vees keedetakse ja seejärel soengu tegemiseks kasutatakse, on samuti soojusakud ja üsna arenenud, mis põhinevad sulatamisel.

Seega võib iga ümbritsevast temperatuurist kõrgemale kuumutatud keha pidada soojusakumulaatoriks. See keha on jahtunult võimeline tööd tegema ja seetõttu on tal energiat.

1. peatükk Soojusakumulaatori loomise füüsikalised alused

Soojusakumulaator on seade (või seadmete komplekt), mis tagab soojusenergia akumuleerimise, salvestamise ja genereerimise pöörduvad protsessid vastavalt tarbija nõudmistele.

Soojuse akumulatsiooniprotsessid toimuvad soojust akumuleeriva materjali füüsikaliste parameetrite muutmisel ning aatomite ja ainete molekulide sidumisenergia kasutamisel.

Põhineb avatud konstantide süsteemi termodünaamika esimesel seadusel keemiline koostis soojusakude omadused sõltuvad massi, mahu muutustest , materjali rõhk, entalpia ja siseenergia, samuti nende erinevad kombinatsioonid.

Olenevalt tehnilisest teostusest kasutatakse soojuse otsesalvestamist, kui salvestusmaterjal on ühtlasi ka soojuskandjaks, kasutatakse kaudsalvestamist erinevate soojussalvestite ja soojuskandjatega, samuti erinevat tüüpi nimetatud juhtumite sümbioos.

Soojust salvestava materjali (TAM) entalpia muutus võib toimuda nii selle temperatuuri muutumisel kui ka ilma selleta - faasimuutuste protsessis (näiteks tahke - tahke, tahke - vedelik, vedel - aur).

Soojusakud rakendavad reeglina mitmeid elementaarseid protsesse.

Teaduse ja tehnika praeguses arengujärgus on võimalik rakendada praktiliselt kõiki teadaolevaid soojuse akumulatsiooni põhimõtet. Iga põhimõtte kasutamise otstarbekuse määrab olemasolu positiivne mõju, esiteks ökonoomne, mille saavutamine on võimalik aku minimaalse maksumusega. See määratakse ceteris paribus soojust salvestava materjali massi ja mahu järgi, mis on vajalik kindlaksmääratud protsessiparameetrite tagamiseks.

Soojuse akumuleerumise reaalses protsessis osutub salvestatud energia tihedus teoreetilisest oluliselt väiksemaks soojuskadude, temperatuurivälja ühtlustumise ning laadimise ja tühjenemise käigus tekkivate kadude tõttu. Salvestatud energia tiheduse tegelike ja teoreetiliste väärtuste suhe määrab soojusaku kasuteguri.

Üks neist kriitilised näitajad soojuse akumulatsiooni võimalikkuse ja teostatavuse määramine on võime vabastada energiat tarbijale vajalikes kogustes. See saavutatakse peaaegu alati otsese soojuse salvestamisega. Selliste akude näitajad sõltuvad nõrgalt genereeritud võimsusest, mille määrab TAM-i tarbimine ja mida piiravad ainult disaini- ja tugevusnõuded.

Kaudse akumulatsiooni korral suurendab genereeritud võimsuse suurenemine temperatuuri gradienti ja TAM-i, mis toob kaasa kas soojusvahetuspinna suurenemise või soojusreservi mittetäieliku kasutamise. Igal juhul vähendab see akumulatsiooni efektiivsust.

Peatükk 2. Vedelsoojusakud

Vedelsoojussalvestid kuuluvad kahtlemata kõige lihtsamate ja töökindlamate soojussalvestite hulka, mis on seotud jahutusvedeliku soojust salvestava materjali funktsioonide kombineerimisega. Seetõttu kasutatakse seda tüüpi akusid eriti laialdaselt koduseks otstarbeks, erinevate elektrijaamade (tuumaelektrijaamade, tuumaelektrijaamade, päikeseenergia jne) skeemides. Praegu kasutatakse vedela raketikütuse TA mitut põhikonstruktsiooni. Topeltkerega TA-le on iseloomulik kuuma ja külma TAM-i eraldi hoidmine. Laadimise ajal täidetakse üks korpus kuuma TAM-iga ja teine ​​tühjendatakse. Töötamise ajal antakse kuum TAM tarbijale ja pärast väljatöötamist siseneb see külma TAM-i korpusesse. TA selle versiooni peamiseks eeliseks on iga korpuse isotermilisus ja sellest tulenevalt termiliste pingete ja kadude puudumine neis, samuti kütte- ja jahutusenergia puudumine. Samuti on ilmne, et korpuste mahtu kasutatakse ebaratsionaalselt ja see on peaaegu kaks korda suurem kui TAM-i maht. Selline põhimõtteline lahendus on soovitatav, kui suur vahe kuuma ja külma TAM-i temperatuurid, eriti soola TAM-i ja vedelate metallide kasutamisel.

Riis. 2. Vedelsoojuse akumulaatorite peamised tüübid (jooned on näidatud tühjendusrežiimis): a- kaheahelaline; b - mitme kerega; в - nihe; koos- libisemistemperatuuriga TAM; 1 - kuum SEAL; 2 - külm SEAL; 3– tarbija; 4 - üks keha; 5 - vedeliku tase; 6 - vahesoojuskandja.

Aku mahu efektiivsemaks kasutamiseks on välja pakutud mitme korpusega versioon, kus kasutatakse mitut kuuma TAM-iga ja ühte tühja (külma) korpust. Tühjendamise käigus täidetakse esmalt see korpus ja seejärel tühjendades vabanevad kuumad. See toob kaasa termiliste pingete ja soojuskadude ilmnemise kõigis korpustes peale ühe.

Kõige ratsionaalsem kasutus on soojusaku maht juhul, kui kasutatakse protsessi alguses kuuma TAM-iga täidetud üksikut korpust.

Töö käigus võetakse kuum TAM TA ülemisest osast ja kasutatud külm TAM juhitakse alumine osa TA. Seda tüüpi vedelikuakut nimetatakse nihkeakumulaatoriks. Kuumade ja külmade vedelike tiheduse erinevuse tõttu on võimalik tagada vedeliku väike segunemine ("termokliini" efekt), nihke-TA kasutamise efektiivsus väheneb segamisel tekkivate soojuskadude ja vedelike mahtudevahelise soojusjuhtivuse tõttu. kuum ja külm TAM, kehade soojendamine jne.

Seda tüüpi soojusakusid kasutatakse suure lineaarpaisumisteguriga vedelike jaoks.

Kui TAM-il on eriomadused või tarbijal ei ole TAM-i kasutamine soojuskandjana otstarbekas, kasutatakse libiseva temperatuuriga soojusakumulaatoreid (joon. 2, G ).

Sel juhul võib vahesoojusvaheti asuda nii TA korpuses kui ka väljaspool seda. Laadimisprotsessi käigus soojendatakse TA-d kas vahesoojuskandja või elektri abil ning jahutamise käigus eemaldatakse soojus vahesoojusvahetis. Üheks sellise TA tüüpiliseks näiteks on "päikesetiik", milles TAM-i valik on vee soolsuse pöördgradiendi hävimise tõttu ebasoovitav.

Vedelsoojusaku konstruktsiooni määravad suuresti soojust salvestava materjali omadused. Praegu on enim kasutatavad vesi ja soolade vesilahused, kõrge temperatuuriga orgaanilised ja räniorgaanilised soojuskandjad, sulasoolad ja metallid.

Töötemperatuuride vahemikus 0 ... 100 ° C on vesi parim vedel TAM nii termofüüsikaliste omaduste kogumi kui ka majanduslike näitajate poolest. Töötava vee temperatuuri edasine tõus on seotud rõhu olulise tõusuga, mis raskendab korpuse konstruktsiooni ja suurendab selle maksumust. Madalate töörõhkude TAM tagamiseks kasutatakse erinevaid kõrge temperatuuriga soojuskandjaid. Sel juhul tekivad probleemid soojusaku ja süsteemi kui terviku konstruktsioonimaterjalide valimisel, spetsiaalsete seadmete kasutamisel, mis takistavad TAM-i kõvenemist kõigis töörežiimides, TA tihendamisel ja mitmel muul. .

Lisaks on kõige tavalisema nihketüübi TA kasutamine seotud projekteerimis- ja töömeetmete kompleksiga, mis tagavad minimaalsed energiakadud.

Kuuma ja külma TAM-i segamisel tekkivate kadude vähendamiseks kasutatakse erinevaid seadmeid, mis vähendavad harutorust väljuva ja siseneva vedeliku voolukiirust mitme sentimeetrini sekundis ning TAM-i ühtlast jaotumist kogu akumulaatori osa ulatuses. .

Tabel 2 Vedela TAM-i termofüüsikalised omadused

Eluruumides saate veeakut kasutada igapäevase akuna. Päevane veesoojusakumulaator on paigaldatud majja sisse, sh on võimalik ehitada ühte sisevaheseinasse. Aku on õõnes sein, mis sisaldab veega täidetud paake. Nendest mahutitest jooksevad läbi ahju korstnad, mis soojendavad paakides olevat vett. Veeakumulaatori kütteallikatena saab lisaks ahjule kasutada õhk-päikeseküttesüsteemi ja päikese-vesiküttesüsteemi.

Aku väline soojusisolatsioon - puit, telliskivi või poorbetoon - aitab alandada küttepinna temperatuuri umbes 40 ° C-ni. Soojusisolatsioon tagab akupaagi aeglase jahutamise, nii et ruumi temperatuur püsib vastuvõetava piires. temperatuuri vahemik.

Peatükk 3. Tahke soojussalvestava materjaliga soojusakud

Praegu on kõige levinumad tahke TAM-iga soojusakud. Selle põhjuseks on eelkõige odavate materjalide kasutamine, lihtsad ja end tõestanud tehnilised lahendused. TAMina kasutatakse kõige odavamaid materjale - killustikku, feoliiti (rauamaak), ehitusmaterjalide jääke.

Traditsiooniliselt peetakse silmas fikseeritud või teisaldatava maatriksiga soojusakusid.

Fikseeritud maatriksi kasutamine tagab maksimaalse disaini lihtsuse, kuid nõuab suuri TAM-masse. Lisaks muutub akumulaatorist väljuva jahutusvedeliku temperatuur aja jooksul, mis nõuab täiendavat süsteemi konstantsete parameetrite hoidmiseks möödasõiduga.

Mitmed selliste soojusakude tüüpilised tehnilised lahendused ( riis. 3).

Joonis 3. Tahke TAM-iga TA peamised tüübid: a-poorse maatriksiga; b, c- kanal; d, d- maa-alune vertikaalsete ja horisontaalsete kanalitega; e- põhjaveekihis; 1- jahutusvedeliku sisselaskeava; 2- soojusisolatsioon; 3 - jaotusvõrk; 4 - SEAL; 5 - toed; 6- jahutusvedeliku väljalaskeava; 7 - ojade eraldamine; kaheksa -- induktiivpool; 9– põhjaveekiht; 10 – veekindel kiht.

Poorse maatriksiga akusid kasutatakse reeglina päikeseküttesüsteemides. Sellised TA on reeglina projekteeritud minimaalse hüdraulilise takistusega, mis võimaldab kasutada vaba konvektiivse ülekande põhimõtet. Laadimise ajal suunatakse kuum gaas TA ülemisse ossa ja jahtudes laskub selle alumisse ossa.

Laadimise ajal suunatakse kuum gaas TA ülemisse ossa ja jahtudes laskub selle alumisse ossa. Väljalaske ajal suunatakse külm gaas TA alumisse ossa, see soojeneb ja lahkub selle ülemisest osast. Seega on võimalik projekteerida küttesüsteem, mis vajab ainult soojusenergia allikat (näiteks päikest). On teada, et gaasidünaamilise laseri jaoks töötatakse välja gaasiküttekeha, kasutades "poorse" maatriksi põhimõtet, mida kuumutatakse elektriga.

Kanalit TA kasutatakse laialdaselt tipptasemevälist energiat kasutavates toitesüsteemides. Soojust salvestav materjal (šamott, tulekindlad tellised jne) soojeneb minimaalse energiatarbimise perioodidel, mis võimaldab elektrijaamade koormusgraafikuid joondada. Ruume soojendatakse maatriksi läbimise käigus soojendatud õhuga.

Autonoomsetes elektrijaamades energiaallikana kasutatavad termografiitakud on tahke TAM-iga kanal TA eritüüp. Nende küttetemperatuur võib ulatuda 3500 K-ni, mis tagab paigaldise head kaalu- ja mõõtmeomadused.

Vertikaalsete kanalitega maa-aluseid soojusakumulaatoreid kasutatakse reeglina hooajalise soojuse kogumiseks. Selliste akude ühe kanali pikkus võib olla kuni sada meetrit ja kogu energiamaht on tuhandeid kilovatt-tunde. Horisontaalsete kanalitega maa-aluseid soojusakumulaatoreid kasutatakse soojuse kogumiseks mitmeks kuuks.

Liigutatava maatriksiga soojusakud valmistatakse reeglina pöörleva regeneraatori, langevate kuulidega seadmete jms kujul. Selliseid akusid kasutatakse soojusenergia taaskasutusseadmetes ja neil on töötsükli lühikese kestuse tõttu väikesed mõõtmed; Liigutatav stants TA võib tagada püsiva väljalaskegaasi temperatuuri. Kõige sagedamini kasutatava tahke TAM-i peamised omadused on toodud sakk. 3

Tabel 3 Tahke TAM-i põhiomadused

Külma gaasi temperatuuri kõikumiste amplituudi vähendamiseks kasutatakse mitme aku samaaegset töötamist, mis on tühjendatud ühisesse kanalisse. Sel juhul väheneb võnkumiste amplituud võrdeliselt töötavate TA arvuga. On ilmne, et konstantse gaasitemperatuuri saavutamiseks on neid vaja lõpmatul hulgal, mis realiseeritakse pöörlevas regeneraatoris.

Peatükk 4. Faasiüleminekutel põhinevad soojusakud

Sulamissoojuse kasutamine soojuse salvestamiseks tagab väikeste temperatuuride erinevuste kasutamisel salvestatud energia suure tiheduse ja üsna stabiilse temperatuuri TA väljalaskeava juures. Kuid enamik sulas olekus TAM-e on söövitavad, neil on üldiselt madal soojusjuhtivus, need muudavad sulamisel mahtu ja on suhteliselt kallid. Praegu on teada suur hulk aineid, mis tagavad kogunemistemperatuuri vahemikus 0 kuni 1400 ° C. Tuleb märkida, et TA laialdast kasutamist koos sulatava TAM-iga piiravad eelkõige loodava rajatise ökonoomsus.

Töötemperatuuril kuni 120 ° C on soovitatav kasutada anorgaaniliste soolade kristalseid hüdriide, mis on peamiselt seotud looduslike ainete kasutamisega TAM-ina. Tegelikuks kasutamiseks võetakse arvesse ainult aineid, mis sulamisel ei lagune ega lahustu TAM-i osaks olevas liigses vees. Vedeliku vähese ülejahutusega kristalliseerumise tagamiseks on vaja kasutada aineid, mis on esmased kristallisatsioonikeskused. Faaside eraldumise blokeerimiseks kasutatakse kas paksendajaid või intensiivset segamist soojusvahetuse käigus. Praeguseks on välja töötatud soovitused, mis tagavad kristallilistel hüdraatidel põhineva TAM-i töövõime mitme tuhande laadimis-tühjenemise tsükli jooksul. Kristalliliste hüdraatide puuduste hulka peaks kuuluma ka nende suurenenud söövitavus.

Tabel 4.1 Kristallilistel hüdriididel põhineva TAM-i peamised omadused.

Orgaaniliste ainete kasutamine kõrvaldab peaaegu täielikult korpuse söövitava hävitamise probleemid, tagab salvestatud energia kõrge tiheduse ja heade majandusnäitajate. Seni välja töötatud meetodid orgaaniliste ainete pinnatöötluseks (kraft - polümerisatsioon - modifitseerimine jne) võimaldavad luua struktuure ilma tugeva soojusvahetuspinnata. Orgaaniliste ainete töötamise ajal aga sulamissoojus väheneb polümeeri molekulide pikkade ahelate hävimise tõttu. Orgaaniliste materjalide kasutamine eeldab madala soojusjuhtivusteguri TAM tõttu arenenud soojusvahetuspindu.

Tabel 4.2 Orgaanilise TAM-i sulamise peamised omadused.

Kõrgematel töötemperatuuridel kasutatakse reeglina kergmetallide ühendeid ja sulameid. Metalliühendite olulisteks puudusteks peetakse madalat soojusjuhtivuse koefitsienti, söövitavat aktiivsust ja mahu muutumist sulamisel.

Peatükk 5. TA faasisiirde konstrueerimine

Majutus TAM kapslites riis. 4, a tagab konstruktsiooni kõrge töökindluse, võimaldab luua arenenud soojusvahetuspinda, kompenseerida (painduvate kapslite kasutamisel) mahumuutusi faasisiirete protsessis. Kuid TAM-i madala soojusjuhtivuse tõttu on vaja suurt hulka väikese suurusega kapsleid, mis toob kaasa TA valmistamise suure töömahukuse, ebapiisava ratsionaalse mahukasutuse (silindriliste kapslite puhul) ja madala konstruktsiooni jäikuse (näiteks lamedad kapslid). Eriti soovitav on kasutada kapselsoojusvahetiid madala soojusvoo korral soojusvahetuspinnalt.

Joonis 4 Peamised faasisiirdesoojusakude tüübid: a- kapsel; 6 -. kest ja toru; c, d- kaabitsa eemaldamisega TAM; d- TAM-i ultraheli eemaldamisega; f, f- otsekontaktiga ja pumpamisega TAM; h, ja- aurustus-konvektiivse soojusülekandega; 1 - vedelik SEAL; 2 -tahke SEAL; 3 - soojusvahetuspind; 4 - TA hoone; a - jahutusvedelik; 6 - faasipiir; 7 - tahke TAM-i osakesed; 4- vahesoojusvaheti; 9 - soojuskandja auru- ja vedelikuruumid.

TAM-i asukoht kesta ja toruga soojusvaheti kestas (Joonis 4, b) tagab soojusvaheti sisemahu ratsionaalse kasutamise ja traditsioonilise tehnoloogia kasutamise soojusvahetite valmistamisel. Sellise konstruktsiooniga on aga raske tagada TAM-i vaba laienemist, mille tulemusena langeb aku töökindlus tervikuna. Aku dünaamiliste karakteristikute tagamist takistavad teadaolevad torude sammu tugevuspiirangud torulehes.

Tehnoloogiliselt kõige keerulisem ja kallis element Traditsiooniline soojusvaheti on soojusvahetuspind, mis määrab soojusakumulaatori võimsuse. Enamiku sulavate TAM-i madalate soojusjuhtivuse koefitsientide tõttu on välja pakutud erinevaid meetodeid soojusülekandepinna vähendamiseks TAM-i mahakraapimise teel. , kõvastunud TAM-i ultraheli või elektrohüdrauliline hävitamine . Need meetodid võivad oluliselt vähendada soojusvahetuspinna suurust, kuid oluliselt suurendada aku konstruktsioonielementide koormust. Teadaolevalt on soojusvahetuspinna parim variant selle täielik puudumine, st soojussalvestava materjali ja jahutusvedeliku vaheline otsekontakt. Ilmselgelt on sel juhul vaja valida nii soojust salvestavad materjalid kui ka soojuskandjad vastavalt konstruktsioonide töövõimet tagavatele omadustele.

Soojust salvestavad materjalid peavad sel juhul vastama järgmistele nõuetele: kristalliseeruma eraldi kristallides; neil on suur erinevus tahke ja vedela faasi tiheduses; olema keemiliselt stabiilne; ärge moodustage soojuskandjaga emulsioone.

Soojuskandjad valitakse järgmiste kriteeriumide alusel:

keemiline stabiilsus TAM-iga segamisel,

suur erinevus tiheduses TAM-i suhtes,

madal vahutamisvõime,

mitmeid muid disainifunktsioonidest tulenevaid nõudeid.

Tahkest TAM-ist tihedama jahutusvedeliku kasutamisel järgitakse joonisel näidatud skeemi riis. 4 e. Töötamise ajal täidetakse aku soojust salvestava materjali ja jahutusvedeliku seguga. TA ülemisse ossa suunatakse vedel soojuskandja, mis langeb TAM-i pinnale, jahutab (soojendab) seda ja väljub akumulaatori alumisest osast. TAM-i vedela faasi väiksema tiheduse tõttu tahke ainega võrreldes vajuvad selle kristalliseerunud osakesed aku alumisse ossa. TA töötamise ajal täidetakse kogu maht järk-järgult kristalliseerunud TAM-iga. TAM-ist väiksema tihedusega jahutusvedeliku kasutamisel tuleb järgida joonisel näidatud skeemi riis. 4 f. Jahutusvedelik pihustatakse akumulaatori põhja. Jahutusvedeliku tilkade tõusmise ajal TAM soojendatakse või jahutatakse ja samal ajal intensiivselt segatakse. Eeltoodud TAM-i ja jahutusvedeliku kokkupuuteviiside peamisteks puudusteks peetakse pumpamiseks välise energiaallika vajadust ja jahutusvedeliku põhjaliku filtreerimise vajadust, et vältida TAM-osakeste kaasahaaramist.

Need puudused puuduvad konstruktsioonis, mis kasutab TAM-i ja jahutusvedeliku otseses kokkupuutes aurustus-konvektiivse soojusülekande põhimõtet ( Joonis 4, h). Sel juhul on lisaks eelnimetatud jahutusvedeliku omadustele nõutav, et keemistemperatuur atmosfäärirõhul oleks TAM-i sulamistemperatuurist mõnevõrra madalam. Aku laadimiseks seatakse rõhk ja vastavalt sellele jahutusvedeliku keemistemperatuur sulamistemperatuurist TAM kõrgemale. Soojus antakse laadimissoojusvahetis. Soojuskandja keeb ja TAM-i sulamistemperatuurist kõrgemal temperatuuril aurumullid tõusevad üles ja soojendavad TAM-i. Sel juhul TAM sulab ja jahutusvedelik kondenseerub. Sulanud TAM tõuseb üles ja jahutusvedeliku kondensaat läheb alla TAM-i sulamisel väljuvad jahutusvedeliku mullid TA aururuumi ja laadimisprotsessi lõpus on kogu aurufaasis olev jahutusvedelik aurufaasis. aururuum. Soojusvahetist soojuse eemaldamise etapis väheneb rõhk selles, nii et jahutusvedeliku kondensatsioonitemperatuur muutub madalamaks kui soojusvaheti sulamistemperatuur. Kui soojusvaheti pinnalt eemaldatakse soojus, kondenseerub jahutusvedelik, mis voolab alla sulanud TAM-ile. Jahutusvedeliku tilgad aurustuvad ja TAM-osakesed kristalliseeruvad. Tahkunud TAM laskub TA alumisse ossa ja jahutusvedeliku aur tõuseb üles.

TAM-i jahtudes langevad jahutusvedeliku tilgad järjest madalamale ja tühjendusprotsessi lõpus on kogu jahutusvedelik TA alumises osas.

Kasutatud kirjanduse loetelu

1. Ageev V.A. Ebatraditsioonilised ja taastuvad energiaallikad (loengutekursus) © Soojus- ja Elektrisüsteemide osakond, 2006

2. Gulia NV Energiasalvesti. - M., 1980.

3. Levenberg V.D. ja teised Soojuse kogunemine. 1991. aasta

4. Pugach L.I. tavatu energia, taastuvad allikad.

5.http://www.rodniki.bel.ru/dom/elgen0.htm

6.http://www.seu.ru/programs/ecodom/book/index.htm

Soojusenergia salvestamine (ATE) toimub tänu paljudele tehnoloogiatele. Olenevalt konkreetsest tehnoloogiast võimaldab salvestada ja kasutada üleliigset soojusenergiat mitu tundi, päeva või isegi mitu kuud üksikkasutajale omases mahus, ehitusel (sh suuremahulisel), linnaosas, linnas. või piirkond. Kasutusjuhtumid - energiavajaduse tasakaalustamine päeva ja öö vahel, salvestamine suvine kuumus talvel kütmiseks või talvel külm õhk kliimaseadmeks. Säilitusvahendite hulka kuuluvad vee või jää hoidmiseks mõeldud mahutid, puuraukudega soojusvahetitega seotud lähtepinnase või aluspõhja kivimite mass, mitteläbilaskvate kihtide vahel paiknevad sügavad põhjaveekihid; madalad süvendid, mis on täidetud kruusa ja veega ning ülevalt isoleeritud; säilitusvahenditeks võivad olla ka eutektilised lahused ja soolased soojenduspadjad.

Teised salvestamiseks kasutatavad soojusenergia allikad võivad olla soojuspumpade poolt toodetud soojus või külm odava elektritootmise tippperioodil, mida nimetatakse tippkoormuse piiramiseks; soojuse ja elektri koostootmisjaamade soojus; taastuvatest energiaallikatest toodetud soojus, mis ületab elektrivõrgu vajaduse ja tööstusprotsesside heitsoojus. Arvesse võetakse nii hooajalist kui ka lühiajalist soojuse salvestamist oluline tööriist tasakaalustada soodsalt erinevate taastuvate energiaallikate suurt osakaalu ning integreerida elektri- ja küttesektor elektrisüsteemidesse, et saavutada 100% taastuvenergia osakaal.

Päikeseenergia salvestamine

Enimkasutatavad päikeseküttesüsteemid suudavad energiat salvestada mitme tunni kuni mitme päeva jooksul. Küll aga kasvab hooajalist soojusenergia salvestamist (SATE) kasutavate rajatiste arv, mis võimaldab suvel salvestada päikeseenergiat ja kasutada seda talvel ruumide kütmiseks. Kanadas Albertas asuv Drake Lanlingi päikesekogukond on nüüdseks õppinud kasutama 97% päikeseenergiast. aasta läbi, mis on rekord, mille sai võimalikuks ainult SATE kasutamine.

Nii varjatud kui ka tundliku soojuse kasutamine on võimalik ka kõrge temperatuuriga süsteemides päikesesoojusenergia vastuvõtmiseks. Erinevad eutektilised metallisegud nagu alumiinium ja räni (AlSi12) pakuvad kõrget sulamistemperatuuri tõhusaks aurutootmiseks, samas kui tsemendipõhised alumiiniumoksiidi segud pakuvad head omadused soojuse salvestamine.

Soola sulatamise tehnoloogia

Sulasoolade puhast soojust kasutatakse ka päikeseenergia salvestamiseks kõrgel temperatuuril. Soolasulameid saab kasutada jääksoojusenergia salvestamise meetodina. Peal Sel hetkel see on kaubanduslik tehnoloogia päikesekontsentraatorite (näiteks torni tüüpi päikeseelektrijaamast või paraboolsilindritest) kogutud soojuse salvestamiseks. Soojust saab hiljem muuta ülekuumendatud auruks, et toita tavalisi auruturbiine ja toota elektrit halva ilmaga või öösel. Seda demonstreeriti aastatel 1995–1999 projekti Solar Two raames. 2006. aasta hinnangud ennustasid aastaseks efektiivsuseks 99%, viidates soojusena salvestatud energia võrdlusele enne elektrienergiaks muundamist ja soojuse otsest muundamiseks elektrienergiaks. Kasutatakse erinevaid eutektilisi soolasegusid (nt naatriumnitraat, kaaliumnitraat ja kaltsiumnitraat). Selliste süsteemide kasutamine soojuskandjana on märgatav keemia- ja metallurgiatööstuses.

Sool sulab temperatuuril 131C (268F). Seda hoitakse vedelana temperatuuril 288C (550F) isoleeritud "külmades" säilitusmahutites. Vedel sool pumbatakse läbi päikesekollektori paneelide, kus fokuseeritud päikesesoojus soojendab selle temperatuurini 566C (1051F). Seejärel saadetakse see kuuma säilitusmahutisse. Paagi isolatsiooni ennast saab kasutada nädala jooksul soojusenergia salvestamiseks. Kui elektrit on vaja, pumbatakse kuum sulasool tavalisse aurugeneraatorisse, et toota ülekuumendatud auru ja käivitada standardne turbiingeneraator, mida kasutatakse söe-, nafta- või tuumaelektrijaamades. 100 MW turbiini jaoks oleks vaja laeva, mille kõrgus on 9,1 m (30 jalga) ja läbimõõt 24 m (79 jalga), et see töötaks nelja tunni jooksul sarnasel alusel.

Arendamisel on ühtne jaotusplaadiga paak nii külma kui kuuma sulasoolade hoidmiseks. Palju ökonoomsem on saavutada 100% rohkem energiat mahuühiku kohta võrreldes topeltpaakidega, kuna sulasoolade mahuti on oma keerulise konstruktsiooni tõttu üsna kallis. Soola soojenduspatju kasutatakse ka energia salvestamiseks sulasooladesse.

Mitmed paraboolelektrijaamad Hispaanias ja päikesetornide arendaja Solar Reserve kasutavad seda kontseptsiooni soojusenergia salvestamiseks. USA Solana elektrijaam suudab salvestada energiat sulasooladesse, mida tekib 6 tundi. 2013. aasta suvel suutis Hispaanias nii päikesekontsentraatori kui ka sulasoola elektrijaamana töötav Gemasolar Thermosolar elektrijaam esimest korda 36 päeva jooksul pidevalt elektrit toota.

Soojuse kogunemine mahutitesse ja koobastesse kivimitesse

Auruakumulaator koosneb isoleeritud teraspaagist kõrgsurve sisaldavad kuum vesi ja aurutage rõhu all. Soojuse salvestamise meetodina kasutatakse seda lenduvatest või stabiilsetest allikatest soojuse tootmise tasakaalustamiseks muutuva soojusvajadusega. Auruakud võivad muutuda päikesesoojusprojektide energia salvestamiseks tõeliselt oluliseks.

Skandinaavias kasutatakse laialdaselt suuri akumulatsioonipaake mitmepäevase soojuse salvestamiseks, soojuse tootmise eraldamiseks energiast ja tippnõudluse rahuldamiseks. Hooajavahelist soojuse salvestamist koobastes on uuritud (ja leitud, et see on majanduslikult tasuv).

Soojuse kogunemine kuumas kivis, betoonis, veeris jne.

Vesi on üks suurimaid soojusmahtuvusi - 4,2 J / cm3 * K, samas kui betoonil on sellest väärtusest vaid kolmandik. Teisest küljest saab betooni näiteks elektriküttega soojendada palju kõrgema temperatuurini 1200C ja seega on see palju suurem koguvõimsus. Järgides allolevat näidet, võib umbes 2,8-meetrise läbimõõduga isoleeritud kuubik pakkuda ühe kodu jaoks piisavalt salvestatud soojust, et katta 50% selle küttevajadusest. Põhimõtteliselt saab seda kasutada liigse tuule või fotogalvaanilise soojusenergia salvestamiseks, kuna elektriküte suudab saavutada kõrgeid temperatuure. Piirkonna tasandil on rahvusvahelist tähelepanu äratanud projekt Wiggenhausen-Süd Saksamaal Friedrishafenis. See on 12 000 m3 (420 000 kuupjalga) raudbetoonist soojussalvesti, mis on ühendatud 4300 m2 (46 000 ruutjalga) päikesekollektorikompleksiga, mis tagab poole 570 kodu sooja vee ja küttevajadusest. Siemens ehitab Hamburgi lähedale 36 MWh soojussalvesti, mis koosneb 600C-ni kuumutatud basaltist ja toodab 1,5 MW energiat. Sarnane süsteem on kavandatud rajada Taani linna Sørø, kus 41-58% akumuleeritud soojusest võimsusega 18 MWh suunatakse linna kaugküttesüsteemi ja 30-41% - elektrienergiana.

Sulamitehnoloogia lahustuvuse piiril

Lahustuvuspiiril olevad sulamid põhinevad metallifaasi muutusel soojusenergia salvestamiseks.

Selle asemel, et pumbata vedelat metalli mahutite vahele, nagu sulasoola süsteemis, kapseldatakse metall teise metalli, mida ei saa sulatada (segunematu). Sõltuvalt kahe materjali (faasimuutusmaterjal ja kapsli materjal) valikust võib energia salvestamise tihedus olla kuni 0,2-2 MJ / L.

Töökeskkonda, tavaliselt vett või auru, kasutatakse soojuse ülekandmiseks sulamile ja sulamist lahustuvuspiiril. Selliste sulamite soojusjuhtivus on sageli kõrgem (kuni 400 W / m * K) kui konkureerivatel tehnoloogiatel, mis tähendab soojussalvesti kiiremat võimalikku "laadimist" ja "mahalaadimist". Tehnoloogiat pole veel tööstuslikuks kasutamiseks rakendatud.

Elektrotermiline ladustamine

Elektrilised akumulatsiooniahjud on Euroopa kodudes tavalised, kus toimub päevane energialogi (enamasti kasutatakse öösel odavamat elektrit). Need koosnevad suure tihedusega keraamilistest tellistest või feoliitplokkidest, mis on elektriliselt kuumutatud kõrge temperatuurini ja mis võivad olla hästi isoleeritud või mitte ning reguleerivad teatud arvu tundide möödudes soojuse eraldumist.

Jäätehnoloogia

Arendatakse mitmeid tehnoloogiaid, kus jääd toodetakse mitte-tippperioodil ja hiljem kasutatakse jahutamiseks. Näiteks võib kliimaseade olla säästlikum, kui kasutate öösel odavat elektrit vee külmutamiseks ja seejärel jää jahutusvõimsust päevasel ajal, et vähendada kliimaseadmete ülalpidamiseks kuluvat energiahulka. Jää abil soojusenergia salvestamisel kasutatakse vee kõrget sulamissoojust. Ajalooliselt on jääd veetud mägedest linnadesse, et seda jahutusvedelikuna kasutada. Üks meetriline (= 1 m3) tonn vett mahutab 334 miljonit džauli (J) ehk 317 000 Briti soojusühikut (93 kWh). Suhteliselt väike mahuti mahutab piisavalt jääd, et jahutada suurt hoonet terve päeva või nädala.

Lisaks jää kasutamisele otsejahutuseks kasutatakse seda ka soojuspumpades, mis käitavad küttesüsteeme. Nendes piirkondades annavad faasienergia muutused väga tõsise, madalama temperatuuriläve lähedase soojusjuhtiva kihi, mille juures saab töötada veesoojust kasutav soojuspump. See võimaldab süsteemil taluda kõige tõsisemaid küttekoormusi ja pikendada aega, mille jooksul energiaallikate elemendid saavad süsteemi soojust tagasi anda.

Ülijuhtiv energia salvestamine

See protsess kasutab energia salvestamise viisina õhu või lämmastiku veeldamist.

Ühendkuningriigis Sloughi elektrijaamas on alates 2010. aastast töötanud esimene ülimadala temperatuuriga energiasalvestussüsteem, mis kasutab energiasalvestina vedelat õhku ja õhu taastermilise paisumise vallandamiseks madala kvaliteediga heitsoojust.

Kuuma räni tehnoloogia

Tahke või sula silikoon pakub palju kõrgemat säilitustemperatuuri kui soolad, mis tähendab suuremat mahutavust ja tõhusust. Seda on uuritud palju rohkem tõhus tehnoloogia energia salvestamine. Räni on võimeline salvestama rohkem kui 1 MWh energiat m3 kohta temperatuuril 1400C.

Elektrienergia kogunemine pärast soojusega pumpamist

Soojuspumbajärgse elektriakumulatsiooni (NEPHT) korral kasutatakse energia salvestamiseks kahe soojusakumulaatori temperatuuride erinevuse tõttu kahesuunalist soojuspumbasüsteemi.

Süsteem firmalt "Isentropic"

Süsteem, mille töötas välja nüüdseks pankrotistunud Briti firma Isentropic, töötas järgmiselt. See sisaldas kahte isoleeritud konteinerit, mis olid täidetud purustatud kivi või kruusaga; soojendusega anum, mis salvestab soojusenergiat kl kõrge temperatuur ja rõhk ning külm anum, mis salvestab soojusenergiat madalal temperatuuril ja rõhul. Anumad on ühendatud ülevalt ja alt torudega ning kogu süsteem on täidetud inertgaasiga argooniga.

Laadimistsükli ajal kasutab süsteem soojuspumbana töötamiseks haripunktivälist elektrit. Argoon külma anuma ülaosast atmosfääri temperatuuride ja rõhkudega võrreldavatel temperatuuridel ja rõhul surub adiabaatiliselt kokku rõhuni 12 baari, kuumutades temperatuurini umbes 500 °C (900 F). Kokkusurutud gaas destilleeritakse kuumutatud anuma ülaossa, kus see imbub läbi kruusa, kandes soojuse üle kivimile ja jahutades ümbritseva keskkonna temperatuurini. Jahutatud, kuid siiski rõhu all, settib gaas anuma põhja, kus see paisub uuesti (taas adiabaatiliselt) 1 baarini ja temperatuurini -150C. Külm gaas läbib seejärel külma anuma, kus see jahutab kivimit, soojenedes algsesse olekusse.

Tsükli ümberpööramisel muudetakse energia tagasi elektriks. Kuumutatud anumast pärit kuum gaas paisutatakse generaatori käivitamiseks ja saadetakse seejärel külmhoonesse. Külmanõu põhjast tõusev jahutatud gaas surutakse kokku, soojendades gaasi ümbritseva keskkonna temperatuurini. Seejärel suunatakse gaas kuumutatud anuma põhja, et seda uuesti soojendada.

Kokkusurumis- ja paisumisprotsesse tagab spetsiaalselt loodud kolbkompressor, mis kasutab liugventiile. Protsessi vigadest tekkiv lisasoojus läheb kaotsi keskkond läbi soojusvahetite tühjendustsükli ajal.

Arendaja nendib, et 72-80% tsükli efektiivsus on realistlik. See võimaldab võrrelda seda pumbaelektrijaama energiasalvestusega, mille kasutegur on üle 80%.

Teine kavandatud süsteem kasutab turbiine ja on võimeline käsitlema palju suuremaid energiakoguseid. Soolalahuste soojenduspatjade kasutamine energiavaruna viib teadusuuringuid edasi.

Endotermilised ja eksotermilised keemilised reaktsioonid

Soolahüdraadi tehnoloogia

Keemiliste reaktsioonide energial põhineva eksperimentaalse energiasalvestustehnoloogia näide on soolahüdraatidel põhinev tehnoloogia. Süsteem kasutab reaktsioonienergiat, mis tekib soolade hüdratatsiooni või dehüdratsiooni korral. See toimib soojuse salvestamisega paagis, mis sisaldab 50% naatriumhüdroksiidi lahust. Soojus (näiteks päikesekollektorist) salvestatakse vee aurustumisel endotermilise reaktsiooni käigus. Kui vesi lisatakse uuesti, eraldub eksotermilise reaktsiooni käigus 50C (120F) soojust. Hetkel töötavad süsteemid 60% efektiivsusega. Süsteem on eriti efektiivne hooajalise soojusenergia salvestamise korral, kuna kuivatatud soola saab säilitada toatemperatuuril pikka aega ilma energiakadudeta. Veetustatud soola mahuteid saab transportida isegi erinevatesse kohtadesse. Süsteem on suurema energiatihedusega kui vees salvestunud soojus ja selle võimsus võimaldab salvestada energiat mitu kuud või isegi aastaid.

Hollandi tehnoloogiaarendaja TNO esitles 2013. aastal projekti MERITS tulemusi soolaga mahutis soojuse salvestamiseks. Soojus, mida saab päikesekollektorist lamekatusele viia, aurustab soolas sisalduva vee. Kui vett uuesti lisada, vabaneb soojus vähese energiakaoga või ilma selleta. Mõne kuupmeetri soolaga mahutisse mahub piisavalt termokeemilist energiat, et maja terve talve kütta. Temperatuurirežiimiga, nagu Hollandis, vajab keskmine soojapidav talu talve jooksul ligikaudu 6,7 GJ energiat. Nii palju energiat vette salvestada (70C temperatuuride vahega) oleks isoleeritud paagis vaja 23 m3 vett, mis ületab enamiku kodude mahutavuse. Soolahüdraadil põhineva tehnoloogia kasutamisel energiatihedusega umbes 1 GJ / m3 piisaks 4-8 m3.

2016. aasta seisuga viivad mitme riigi teadlased läbi katseid, et teha kindlaks parim tüüp soolad või soolade segud. Madal rõhk mahuti sees tundub olevat energia ülekandmiseks parim. Eriti paljutõotavad on orgaanilised soolad, nn "ioonsed vedelikud". Võrreldes liitiumhalogeniidil põhinevate sorbentidega põhjustavad need piiratud loodusvarade tingimustes palju vähem probleeme ning võrreldes enamiku halogeniidide ja naatriumhüdroksiidiga on need vähem söövitavad ega avalda negatiivset mõju süsinikdioksiidi emissiooni kaudu.

(2 hinnangud, keskmine: 5,00 5-st)

Tänapäeva energeetikasektori üheks olulisemaks tunnuseks on energiatarbimise üha suurenev ebaühtlus. See asjaolu koos kõrge kütusekuluga sunnib nii Venemaal kui ka välismaal asuvaid energeetikuid otsima uusi võimalusi elektri- ja soojuskoormuse graafikute muutuva osa katmiseks.

D Elektrisüsteemi koormuste lühiajalise suurenemise tagamiseks saab kasutada termilist, pneumaatilist, hüdraulilist, elektromehaanilist ja muud tüüpi energiasalvestust. Näiteks esimene kogemus maa-aluse suruõhuhoidla kasutamisest osutus väga edukaks. Paljudes riikides kasutatakse pumbaelektrijaamu tööstuslikus mastaabis, mis tarbivad soojuselektrijaamade ja tuumaelektrijaamade energiat elektrisüsteemide madala koormuse perioodidel ning toodavad elektrit tippkoormuse ajal.

Soojusvarustuse valdkonnas esineb ka olulisi igapäevaseid ja hooajalisi koormusgraafiku kõikumisi, milleks kasutatakse üha enam soojussalvestiid.

Soojussalvestid

Sektsioonpaake, keevismahuteid, raudbetoonist maa- ja maa-aluseid konstruktsioone kasutatakse peamiselt töömahutitena paigaldistes koormuskõvera päevasiseseks silumiseks. Hooajaliste koormuse kõikumiste katmiseks ei kasutata sageli mitte ainult kunstlikke veehoidlaid, vaid ka kasutatud kaevandusi või mitmesuguseid looduslikke tühimikke veekindlates muldades.

Väikesed soojusakumulaatorid, mis võtavad üle soojuskoormuse andmise, võimaldavad elektrilise koormuse igapäevaste tipptundide ajal lülitada välja kütteauru väljatõmbe koostootmisjaamas. Mõnel juhul võimaldavad akumulaatorid lühiajalise soojuskoormuse suurenemise korral teha ilma tippkatlamaja käivitamata ja seeläbi säästa fossiilkütust.

Soojuse kogumiseks võite kasutada mis tahes mittetoksilisi aineid, millel on piisavalt kõrge soojusmahtuvus või kõrge sulamissoojus ja hea soojusjuhtivus (näiteks sulas või eutektilises olekus soolad). Soojuse salvestamiseks kasutatakse aga kõige sagedamini vett.

Soojussalvestusseadmete laialdast kasutuselevõttu piirab nende paigaldiste kõrge hind.

Ratsionaalne soojuse akumulatsioon

Tehti majanduslikud arvutused, mis näitasid, et soojusisolatsiooniga muldvanni kujul olevad soojusakud on maksimaalse erikuluga. Terasest mahutid, mis on reeglina väikese mahuga ja mida seetõttu kasutatakse sagedamini päevasiseseks reguleerimiseks, on mõnevõrra odavamad.

Hooajalist reguleerimist tagavate suurte soojusakude loomiseks on ökonoomsem kasutada kunstlikke maa-aluseid tühimikke: nende ühikukulu mahuga üle 100 tuhande m3 on oluliselt väiksem kui terassoojusakudel. Soojuse salvestamise ühikukulu on maa-aluste põhjaveekihtide kasutamisel veelgi madalam. See suhteliselt uus akumulatsioonimeetod näib olevat väga paljutõotav, kuna põhjaveekihid on üsna laialt levinud, need on looduslikud moodustised ja seetõttu on selliste akumulaatorite loomisel praktiliselt ainsaks kapitalikulu tüübiks kaevude puurimiskulud, et tagada juurdepääs akumulaatoritele. silmaring. Selle meetodi oluline eelis on see, et soojus koguneb sel juhul mitte ainult vee mahus, vaid ka vees kivi põhjaveekiht. Looduslik aku ei kulu, ei vaja hooldust ja remonti ning selle eluiga on praktiliselt piiramatu.

Paljudes riikides on energeetikainsenerid selle probleemi vastu huvi tundnud. Näiteks Šveitsis ehitati Rahvusvahelise Energiaagentuuri toel 36 m sügavusel asuva põhjaveekihi abil soojusakumulaator. Lisaks 7–24 m sügavusele keskkaevule paigaldati radiaaltorud. mille kaudu süstiti ja eemaldati soe vesi... Skeem eeldas päikeseenergia või heitsoojuse kogumise võimalust (veetemperatuur 30–100 ° C). Kogunenud energia tarbijateks olid elamute kütte-, soojaveevarustus- ja kliimaseadmed.

Esimene kuuma vee sissepritse toimus eelmise sajandi lõpus juulis ja sooja vee väljavõtmine temperatuuriga 30-55 °C järgmise aasta jaanuaris. Esimeses tsüklis oli selle akumulaatori efektiivsus 35%, kuid järgmistes tsüklites oli võimalik koguda põhjaveekihti umbes 1290 Gcal (võimsusega umbes 0,43 Gcal / h) ja eraldada sellest 645 Gcal (koos veekihiga). keskmine võimsus 0,258 Gcal / h).

Prantsusmaal viidi samadel aastatel läbi eksperimentaalsed uuringud, et hinnata hooajalise soojuse akumuleerumise efektiivsust, pumbates vett temperatuuriga 100–180 °C umbes 50 m sügavusel asuvasse põhjaveekihti. Erilist tähelepanu Tähelepanu pöörati soojuskadude, aga ka akumuleerumise keskkonnamõju registreerimisele. Selle katse tulemuste põhjal valiti välja edasiste uuringute suunad ja võimalikud teostusmahud.

Soojuse salvestamise väljavaated põhjaveekihtides

Paljutõotav suund on põhjaveekihtidesse soojuse akumulatsiooni kombineerimine soojuspumpade kasutamisega. Arvutused näitavad, et see kombinatsioon suurendab oluliselt kütte (talvel) ja kliimaseadme (s suveaeg) (joonis 1).

Riis. 1. Soojuse kogunemine põhjaveekihtidesse soojuspumpadega

Teatud kliimatingimustes võib soojuse akumuleerumine sel juhul (joonis 2) oluliselt suurendada energia muundamise tegurit ja säästa kuni 50%. primaarenergia tarbitakse elu- ja tööstusruumide kütmiseks ja jahutamiseks.

Riis. 2. Soojuspumbad põhjaveekihtide soojussalvestussüsteemidele

Suurt huvi pakub päikeseelektrijaamade abil soojuse kogunemine põhjaveekihtidesse. On selge, et päikesekiirguse ühtlus, olenevalt kellaajast, aastaajast või ilmastikutingimustest, eeldab varuküttesüsteemi või suurte ja kallite soojusakumulaatorite kasutamist. Saksa spetsialistid Münchenis toimunud soojusenergia salvestamise probleeme käsitleval seminaril tõid välja järgmised arvud: soojussalvestuseta päikesesoojuspaigaldis suudab FRV tingimustes rahuldada vaid 10% majade vajadustest, mida see teenindab. 2000 m2 pindalaga lame päikesekollektori (joonis 3) olemasolul koos soojustorudega koos tsentraalse soojusakumulaatoriga mahuga 150 m3 oleks võimalik rahuldada juba 25% soojusest. vajab 250 ühepereelamut. Nende vajaduste 70-90% katmiseks tuleb päikesesoojusjaama täiendada soojusvõrku ühendatud hooajalise soojusakumulaatoriga. Põhjaveekihtide kasutamine nendel eesmärkidel lahendab probleemi minimaalsete kapitalikuludega.

Riis. 3. Päikeseenergia vastuvõtja

Samuti on uue soojussalvestamise meetodi perspektiivseid rakendusvaldkondi, nagu sooja veevarustus, kasvuhoonete kütmine jne. Kui on vaja saada protsessiauru põhjaveekihtides, saab kuuma vett akumuleerida atmosfäärirõhust kõrgemal rõhul. mis võimaldab seda kasutada soojusvahetites auru tekitamiseks.

Soojuspumpa kasutavad kütte- ja jahutussüsteemid pakuvad suurt huvi paljudes Euroopa riikides. Põhiseade, mis on ette nähtud põhjaveekihist soojuse ammutamiseks või sellele soojusenergia ülekandmiseks, on soojuspump. Väga erinevate veest madala kvaliteediga soojuspumpade seeriatootmine võimsusega 1,75 kuni 7034 kW ehk 0,5 kuni 2000 tonni (1 tonn jahutust on jahutusvõimsuse ühik, mis vastab 13,9 MJ / h Suurbritannias (3 , 86 kW), USA-s - 12,7 MJ / h (3,53 kW).

Rakenduse valikud

Kavandatavate soojuspumbaseadmete peamised võimalused on näidatud (joonis 4). Ühepereelamutes saab kasutada väikeseid eraldiseisvaid soojuspumpasid. Suuremates hoonetes saab luua ulatusliku soojuspumbasüsteemi, mis teenindab kas suurt ruumi või väikeseid üksikuid ruume. Kõrghoonesse on soovitav paigaldada kesksoojuspump mis tahes ruumide kütmiseks ja jahutamiseks. Linna elamu- või äripiirkonnas saab paigaldada ka tsentraalse soojuspumba paigalduse elamute, asutuste ja ettevõtete kütteks ja kliimaseadmeteks. Soojuspump parandab põhjavette salvestunud energia kvaliteeti ja muudab selle kasutamise efektiivsemaks.

Riis. 4. Soojuse kogunemine põhjaveekihti soojuspumpade abil: 1 - suured kesksoojuspumbapaigaldised mitmekorruselistes hoonetes; 2 - väikesed detsentraliseeritud (sise)soojuspumbad korruselamutes; 3 - väikesed eraldi soojuspumbad üksikutes elamutes; 4 - külmkaev; 5 - sügavpump; 6 - temperatuuri frondi liikumine; 7 - kuum kaev; 8 - kahe toruga jaotussüsteem

Süsteemi lühikirjeldus

Allpool käsitletav soojuspumbasüsteem põhineb soojuse salvestamisel, et parandada üksikute soojuspumbaseadmete jõudlust. Süsteem salvestab kliimaseadme tekitatud soojuse ja kasutab seda seejärel kütteks. Seetõttu on see kütmiseks soojusenergia allikas ja jahutamiseks jahutusradiaator.

Looduse enda loodud suure võimsusega hoiusüsteem põhjaveekihis. Sellesse süsteemi pääseb ligi kahe kaevu kaudu. Kütmise vajaduse korral eemaldatakse põhjaveekihist soe vesi (27 ° C süsteemi põhiversiooni jaoks) ja selle temperatuur tõstetakse 49 ° C-ni. Ümbritseva õhu soojuse eraldamise käigus jahtub vesi temperatuurini 16 °C ja suunatakse teise kaevu kaudu tagasi horisonti. Temperatuurifront liigub läbi põhjaveekihi mõlema kaevu vahel. Ekstraheeritava ja süstitava vee kogus on sama; põhjavee netotarbimine on null.

Kui kasutate jahutamiseks vett, on kogu protsess vastupidine. Külm vesi temperatuuril 16 ° C pumbatakse põhjaveekihist välja ja neelab soojust, mille tulemuseks on kliimaseade. Soe vesi temperatuuriga 27 ° C pumbatakse tagasi horisonti. Nagu ruumide kütmisel, on vee netokulu null. Selle protsessi käigus liigub temperatuurifront kaevude vahel vastupidises suunas.

Soojuspumba seadmed ja soojusenergia salvestamise süsteem on omavahel ühendatud kahetorulise veejaotussüsteemi abil. Soe vesi voolab läbi ühe liini, külm vesi läbi teise. Kütmise vajaduse korral võtab soojuspumbaagregaat vett sooja veetorustikust ja pärast seda, kui vesi on oma soojusest loobunud, valab selle torusse. külm vesi... Küte ja jahutamine võivad toimuda samal ajal. Mõlemas kaevus asuvad pumbad tagavad vastavate magistraaltorustike pideva täitmise sooja ja külm vesi... Ladustamiseks kasutatakse kohalikke põhjaveekihte, mistõttu on torustike pikkus lühike. Torude soojusisolatsioon ei ole vajalik, kuna need paigaldatakse kaevikusse ja nende temperatuur erineb maapinna temperatuurist vähe. Torujuhtmete endi ja nende paigaldamise maksumuse vähendamiseks on enamikul juhtudel soovitatav kasutada PVC-torusid (joonis 5). Teras- ja malmtorusid tuleks kasutada ainult väga suurte kuludega, mis tavaliselt tekivad suurte linnapiirkondade teenindamisel.

Riis. 5. PVC torud

Soojuspumpade abil tõhusa salvestussüsteemi loomiseks on vaja muuta see süsteem kommunaalsüsteemiks. Seejärel jaotatakse kahe kaevu rajamise maksumus mitme tarbija vahel. Tehnilistel põhjustel peab soojusenergia salvestamise süsteem olema minimaalsest lubatavast suurema võimsusega, et tagada energia salvestamise nõutav ulatus. Süsteemi haldamine tuleks usaldada kohalikule organisatsioonile, kes projekteerib, ehitab, hooldab ja võtab selle üle kontrolli.

Soojuspumbapaigaldised võivad olla väga erinevad – alates väikesest soojuspumbast (ühepereelamu või suure maja korteri jaoks) kuni suurte tsentraalsete paigaldusteni (mitmekorruselise maja teenindamiseks). Ruumide samaaegseks kütmiseks ja jahutamiseks on võimalik tekitada paigaldiste vahel sooja ja külma vee vahetus nii, et vesi ei ringleks üldse läbi kaevude ja põhjaveekihi. Kaks kaevu või paariskaevude rühm, süsteem, milles on soojusenergia akumulaator põhjaveekiht ja kommunaalkütte- ja jahutussüsteemi teatud piirkonnas asuvad soojuspumbad, moodustavad koos nn mooduli. Moodulid omavahel ühendades saate suurendada töökindlust ja suurendada kogu süsteemi kui terviku suurust; selle tulemusena vähenevad ehitus- ja hoolduskulud, samuti saab vähendada süsteemi opereerivate inimeste arvu. Näiteks rikki läinud pumpa saab parandada igal sobival ajal ja mitte tingimata kohe, niipea kui see ebaõnnestub, kuna mõne teise mooduli pump suudab võtta täiendava koormuse. Moodulid saab süsteemiga ühendada ükshaaval, et süsteemselt laiendada elamurajooni elanikkonnale kuuluvate soojuspumbapaigaldiste võrku.

Süsteem ei tööta nappide kütuseliikidega, vaid elektrienergiaga, mida tarnitakse söetolmidest, kütteõlist, gaasisoojuselektrijaamadest, samuti tuuma- ja hüdroelektrijaamadest. Heitsoojuse allika olemasolul saab süsteemi lisada soojuspumba, mis eraldab veest madala kvaliteediga soojust ja töötab generaatorküttega neeldumistsüklis.

Kavandatavat konstruktsiooni saab kasutada mis tahes kütte- ja jahutussüsteemis, mis asub põhjaveekihist väikesel kaugusel, kui sellel on piisavalt suur vedelikukadu. Just sellised tingimused eksisteerivad piirkonnas, mis moodustab 60% Ameerika Ühendriikide mandriosast ja mille rahvaarv on 75% riigi kogurahvastikust. Kuhjumiseks sobivate põhjaveekihtide kohal on äri- ja kaubanduskeskused, suured elamurajoonid. Mida suurem on rahvastikutihedus, seda tulusam on selliseid süsteeme ehitada. Kõikjal, välja arvatud Lõuna-Florida ja teatud California piirkonnad, kus on aastaringselt soe, säästab süsteem märkimisväärselt vahendeid küttevedelike kuludelt, eriti arvestades energiakulude pidevat tõusu. Isegi praeguse tehnoloogiataseme juures suudavad sellised süsteemid lähiaastatel katta 72 miljonit majapidamist ja 14,6 miljonit kaubandusettevõtted USAs.

Lääne-Euroopa riikides on välja kujunenud järgmine olukord: Belgias töötas 2015. aastal umbes 1130 sellist süsteemi, Hollandis kasvas nende arv 2012. aasta 2000-lt 2015. aastal 2500-le.

Rahvusvahelise Energiaagentuuri (IEA) andmetel jäi 2005. aastal soojuspumpadega põhjaveekihti soojussalvestavate süsteemide paigaldamise maksumus vahemikku 200–1150 eurot 1 kWh kohta, kusjuures 2030. aastaks langes see 15%. Terra Energy 2012. aasta aruanne suure süsteemi (700 kWh) kohta näitas, et selle paigaldamise maksumus oli 1179 eurot kWh kohta ning dünaamiline tasuvusaeg 7,5 aastat.

Artikkel ajakirjast "Aqua-Therm", nr 3/2016. Rubriik "Küte ja soe vesi"

Üldine informatsioon. Mittetraditsioonilise üks põhiprobleeme, esiteks, päikeseenergia on soojuse salvestamise probleem. Soojusakusid kasutatakse tõhusalt ka koos tuuleelektrijaamade, fotogalvaaniliste patareidega ja traditsioonilises energeetikas tippkoormuse leevendamiseks.

Soojushoidla kas see on füüsiline või keemiline protsess, mille kaudu toimub soojuse akumuleerumine soojusenergiasalves.

Soojusakumulaatoreid (TA) nimetatakse seadmeteks, mis tagavad soojusenergia akumuleerumise, salvestamise ja vabastamise pöörduvate protsesside kulgemise vastavalt tarbija vajadustele.

Soojuse salvestamine erinevates elektrisüsteemides on keskendunud eelkõige küttele ja sooja veevarustusele. Soojusakumulaatorite kasutamine veeküttesüsteemis võimaldab kohandada seda päeva jooksul muutuva sooja vee nõudluse tingimustega. Rakendus erinevaid viise soojusenergia kogunemine päikeseelektrijaamade kasutamisel võimaldab ületada ka probleemi, mis on põhjustatud päikeseenergia igapäevasest sagedusest ja ebastabiilsusest. Isegi pilvitu taevas saab jahutusvedeliku sobiva temperatuuri juures vajaliku energiahulga kätte vaid mitu tundi enne ja pärast keskpäeva. Näiteks ruumide kütmiseks mõeldud päikeseelektrijaamad hoiavad jahutusvedeliku temperatuuri 60 ° C juures vaid umbes kolm tundi päevas. Kuna sellistes süsteemides energia tarbimise ja vastuvõtmise perioodid ei lange kokku, on vaja seda teatud päevaperioodidel akumuleerida, teistel kasutada.

Erinevat tüüpi soojusakumulaatorite praktiline rakendamine on seotud eelkõige nende optimaalse jõudluse kindlaksmääramisega, odavate ja tõhusate ehitusmaterjalide ja soojussalvestite valikuga.

Soojusakumulaatori kasutegur, kui muud asjaolud on võrdsed, määratakse kindlaksmääratud protsessiparameetrite tagamiseks vajaliku soojussalvestava materjali (TAM) massi ja mahu järgi.

Soojusakumulaatorite klassifitseerimine toimub mitme põhitunnuse järgi:

kogunemise olemuse järgi:

• soojusmahtuvus (TEA),
• faasivahetuspatareid (AFT),
• termokeemilised akud (TCA);

töötemperatuuri taseme järgi:

• madala temperatuuriga (kuni 100 ° С) TA,
• keskmise temperatuuriga TA (100 kuni 400 ° С),
• kõrge temperatuuriga TA (üle 400 ° C);

laadimis-tühjenemise perioodi TA kestuse järgi:

• lühiajaline (kuni 3 päeva),
• keskmise tähtajaga (kuni 1 kuu),
• väljaspool hooaega (kuni kuus kuud).

TA valikul ja projekteerimisel võetakse arvesse elektrisüsteemi ja soojusenergia tarbija parameetreid. Ebatraditsioonilises energeetikas kasutatakse reeglina lühiajalisi või keskmise tähtajaga madala temperatuuriga soojusmahtuvusakusid ja faasimuutusega akusid.

Soojusakumulaatoris kasutatavate akumuleeruvate ja soojusvahetusvahendite omadusi arvesse võttes võib eristada järgmisi peamisi soojuse akumulatsiooni tüüpe:

• soojusenergia otsene akumuleerumine - akumuleeruv ja soojusvahetusaine on sama keskkond; andmekandja võib olla tahke, vedel, gaasiline või kahefaasiline (vedelik + gaas);
• kaudne akumuleerumine - energia koguneb soojusvahetuse kaudu (näiteks soojusjuhtivusega läbi paagi seinte) või spetsiaalse soojusvahetuskeskkonna massivahetuse tulemusena (vedelas, kahefaasilises või gaasilises olekus). Salvestuskeskkond võib olla tahke, vedel või gaasiline, protsess võib kulgeda ilma faasisiirdeta või faasisiirdega (tahke-tahke, tahke-vedelik, vedelik-aur);
• poolotsene akumulatsioon - protsess kulgeb nagu teisel juhul, välja arvatud see, et kõige olulisemat rolli mängib soojusvahetuskeskkonna akumulatsioonivõime;
• sorptsiooni akumulatsioon - sel juhul kasutatakse mõne akumuleeriva keskkonna võimet absorbeerida gaase koos soojuse vabanemise või neeldumisega gaasi desorptsiooni ajal. Energiaülekanne võib toimuda otse soojuse kujul või gaasi abil.

Tehnilised lahendused. Suur hulk probleeme soojusakumulaatorite kasutamisel ja mitmesugused salvestamisviisid viivad erinevate tehniliste lahendusteni ning iga konkreetse TA kasutuselevõtu puhul ebatraditsioonilistel ja taastuvatel energiaallikatel põhinevasse energiasüsteemi tehakse üksikasjalikud uuringud ja arvutused. on nõutavad. Soojusmahutavusest tulenev soojuse akumulatsioon on kõige vähem efektiivne, paljude saadaolevate soojust akumuleerivate materjalide madalat soojusmahtuvust tuleb kompenseerida suurte TAM-ide kasutamisega ning akude tühjenemist iseloomustab muutuv temperatuur. Neid akusid nimetatakse ka soojusmahtuvusakudeks (TEA), kuna nende töö põhineb erinevate tahkete ja vedelate ainete soojusmahtuvusnäitajate kasutamisel.

Pööratavate faasiüleminekute (AFT) soojusefekte kasutavaid akusid iseloomustab suurem soojusvoo tihedus väikese TAM-ide mahu ja peaaegu püsiva tühjendustemperatuuriga. aga seda meetodit on oma puudused: esiteks on faasisiirdega TAM-ide maksumus kõrgem kui traditsiooniliste soojusmahtuvusmaterjalide (kivi, vesi, kruus) maksumus ja teiseks nõuab soojusülekanne AFP-s arenenud soojusülekandepinda, mis oluliselt suurendab nende maksumust. Seetõttu tuleks TA väljatöötamisel arvestada mitte ainult TAM-ide maksumusega, vaid ka AFP seadme maksumusega, võttes arvesse akumuleeruvate ja konstruktsioonimaterjalide saadavust.

Pöörduvatel keemilistel reaktsioonidel põhinevate patareide energiatihedus (nn termokeemilised patareid – TCA) on kõrgem kui AFP energiatihedus ja palju suurem kui TEA-s. TCA tööpõhimõte põhineb energia akumulatsioonil, mis neeldub ja vabaneb molekulaarsete sidemete purunemisel ja loomisel täielikult pöörduvates keemilistes reaktsioonides. TXA loomisel on olulisi raskusi väike kogus odavad TCA-le sobivad keemilised ühendid ja gaaside eraldumine keemiliste reaktsioonide käigus.

Seega on praktikas laialdaselt kasutusel soojusmahtuvusakud ja faasimuutusega akud. Neid soovitatakse kasutada nii suurte mahtude kasutamisega tööstuses kui ka üksikutes farmides ja tehnoloogilistes protsessides. TXA akusid saab soovitada ainult teatud juhtudel, kasutades ohutuid tehnoloogiaid. Soojushoidla. Tõhusate soojusakude loomiseks on vaja lahendada järgmised prioriteetsed ülesanded:

• kõrgete energiaerinäitajate, pika kasutusea ja laia töötemperatuurivahemikuga soojussalvestavate materjalide kasutuselevõtt;
• kõrgete termiliste ja korrosioonikindlate omadustega ehitusmaterjalide valik;
• optimaalsete TA-projektide loomine sõltuvalt funktsionaalsest eesmärgist, energiaallikast ja tarbija vajadustest.

Soojusakumulaatorite tööainete valimisel tuleb arvestada nii energiaallika kui ka aku enda energia- ja tööomadustega. TAM-ide peamised jõudlusnäitajad on: erienergia, töötemperatuuri vahemik, töö stabiilsus ja ohutus, madal söövitavus, vähesus ja madal hind. Kui soolahüdraate kasutatakse TAM-idena, pööratakse tähelepanu nende võimele kinnituda ja kaotada veemolekuli kuumutamise ja jahutamise ajal.

Olenevalt mitmest tegurist võivad soojusakumulaatoril olla konstantsed või muutuvad massi-, mahu- ja rõhunäitajad. Püsimass (dMaK = 0) - reeglina kaudse akumulatsiooni korral võib see olla nii ka otsese akumulatsiooni korral, kui massi segatud osa pärast jahutamist (TA tühjendamine) või kuumutamist (TA laeng) on täielikult tagasi akule. Muutuv mass (dMaK f 0) - alati otsese akumulatsiooni korral. Konstantne maht (dVaK = 0) - suletud mahutitesse kogunemise korral. Muutuva ruumala (dUlk f 0) - atmosfäärirõhu all või spetsiaalse surveseadme abil kogunemise korral.

Soojusakumulaator - seade, mis on ette nähtud soojusenergia kogumiseks selle kasutamiseks majades, hoonetes, tööstuslikus tootmises.

Soojusakumulaator või, nagu seda mõnikord nimetatakse, puhvermaht, pole midagi muud kui tavaline tünn (ümmargune või kandiline). Kuid see tünn pole lihtne, vaid maagiline.

Ta suudab teie raha säästa ja luua mugav temperatuur majas. Soojusakumulaatori kõige lihtsamal modifikatsioonil on kaks väljundit üleval ja kaks all. Mis võiks veel lihtsam olla? Soojusakumulaatorist on kuulnud paljud, kuid mitte kõik ei tea, millal ja kuidas seda kütte pealt kokku hoida.

Millal on kasulik paigaldada soojusakumulaator:

Teil on tahkeküttekatel;

Teid köetakse elektriga;

Lisatud päikesekollektorid, mis aitavad kütmisel;

Võimalik on soojust tagasi võtta agregaatidelt ja masinatelt.

Soojusakumulaatori levinuim kasutusala, kui soojusallikana kasutatakse tahkeküttekatelt. Kes on oma kodu kütmiseks kasutanud tahkeküttekatlat, teab, millise mugavuse sellise küttesüsteemiga saavutab. Üleujutatud – lahti riietatud, läbi põlenud – riides. Hommikul sellise soojaallikaga majas ei taha teki alt välja pugeda. Tahkeküttekatlas on põlemisprotsessi väga raske reguleerida.Kütta on vaja nii +10C kui ka -40C juures. Põlemine ja tekkiv soojushulk on sama, ainult seda soojust on vaja täiesti erineval viisil. Mida teha? Millisest efektiivsusest saame rääkida, kui peate aknaid avama positiivsetel temperatuuridel. Mugavusest ei saa juttugi olla.

Soojusakumulaatoriga tahkeküttekatla paigaldusskeem - ideaalne lahendus eramajja, kui soovid nii mugavust kui kokkuhoidu. Sellise paigutusega soojendate tahkeküttekatla, soojendate vett soojusakumulaatoris ja saate soojust nii palju kui vaja. Sel juhul töötab boiler maksimaalse võimsusega ja suurima efektiivsusega. Kui palju küttepuud või kivisüsi soojust annavad, säästate nii palju.

Teine variant. Elektriboileriga soojusakumulaatori paigaldus. See lahendus töötab, kui teil on kahetariifne elektriarvesti. Soojust salvestame öökursiga, kulutame seda nii päeval kui öösel. Kui otsustate sellist küttesüsteemi kasutada, on parem otsida soojusakumulaatorit, millel on võimalus paigaldada elektrikeris otse tünni. Elektrikeris on odavam kui elektriboiler ja boileri torustik ei nõua materjali. Miinus elektriboileri paigaldamise töö. Kas kujutate ette, kui palju saate säästa?

Kolmas võimalus on päikesekollektori olemasolu. Kogu liigse soojuse saab valada soojusakumulaatorisse. Poolhooajal saavutatakse suurepärane kokkuhoid.

Soojusakumulaatori arvutamine

Arvutusvalem on väga lihtne:

Q = mc (T2-T1), kus:

Q on kogunenud soojus;

m on paagis oleva vee mass;

c on jahutusvedeliku erisoojusvõimsus J / (kg * K), mis võrdub vee puhul 4200-ga;

T2 ja T1 on jahutusvedeliku alg- ja lõpptemperatuurid.

Oletame, et meil on radiaatorküttesüsteem. Radiaatorid sobivad temperatuuri režiim 70/50/20. Need. kui temperatuur akupaagis langeb alla 70 ° C, hakkame kogema soojuse puudumist, see tähendab, et me lihtsalt külmume. Arvutame, millal see juhtub.

90 on meie T1

70 on T2

20 - toatemperatuur. Me ei vaja seda arvutustes.

Oletame, et meil on 1000 liitri (1m3) soojusaku.

Arvutame soojusvarustuse.

K = 1000 * 4200 * (90–70) = 84 000 000 J või 84 000 kJ

1 kWh = 3600 kJ

84000/3600 = 23,3 kW soojust

Kui kodus on külmal viiepäevasel perioodil soojakadu 5 kW, siis salvestatud soojusest jätkub meile ligi 5 tunniks. Seega, kui temperatuur on külma viiepäevase perioodi jaoks arvutatust kõrgem, piisab soojusakumulaatorist pikemaks ajaks.

Soojusakumulaatori mahu valik sõltub teie ülesannetest. Kui on vaja temperatuuri ühtlustada, seadke väike maht. Kui teil on vaja õhtul soojas majas ärkamiseks soojust koguda, on teil vaja suurt seadet. Las teine ​​väljakutse seisab. Alates 2300 kuni 0700 - peab olema soojusvarustus.

Oletame, et soojuskadu on 6 kW ja küttesüsteemi temperatuurirežiim on 40/30/20. Soojusakumulaatoris olev jahutusvedelik võib soojeneda kuni 90C

Laoaeg on 8 tundi. 6 * 8 = 48 kW

M = Q / 4200 * (T2-T1)

48 * 3600 = 172800 kJ

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

Meie nõudmistele vastab 800-1000 liitrine soojusakumulaator.

Soojusaku kasutamise plussid isolatsiooniga majas

Kui teie saidil pole rahvuslikku vara - peagaasi, on aeg mõelda õigele küttesüsteemile. Parim aeg on siis, kui projekt alles valmib, ja kõige hullem siis, kui juba majas elad ja saad aru, et küte on väga kallis.

Ideaalne maja tahkeküttekatla ja soojusakumulaatori paigaldamiseks on hea soojustuse ja madala temperatuuriga küttesüsteemiga hoone. Mida parem on isolatsioon, seda väiksem on soojuskadu ja seda kauem suudab teie soojusakumulaator mugavat soojust säilitada.

Madala temperatuuriga küttesüsteem. Eespool tõime näite radiaatoritega, kui temperatuur oli 90/70/20. Madalatel temperatuuridel on tingimused - 35/30/20. Tundke erinevust. Esimesel juhul tunnete isegi siis, kui temperatuur langeb alla 90 kraadi, soojuse puudust. Madala temperatuuriga süsteemi puhul saab rahulikult hommikuni magada. Miks olla alusetu. Soovitame lihtsalt kasu välja arvutada.

Arvutasime ülaltoodud meetodi.

Madala temperatuuriga küttevõimalus

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

231000/3600 = 64,2 kW. Seda on sama soojusaku mahu juures peaaegu kolm korda rohkem. Soojuskaoga - 5 kW, piisab sellisest reservist kogu ööks.

Ja nüüd rahaasjadest. Oletame, et oleme paigaldanud elektriliste varjunditega soojusakumulaatori. Varume öökursiga. Tenovi võimsus - 10 kW. 5 kW kulub maja praegusele küttele öösel, 5 kW saame varuda päevaks. Ööhind 23-00 kuni 07-00. kell 8.

8 * 5 = 40 kW. Need. päeval kasutame öötariifi 8 tundi.

Alates 1. jaanuarist 2015 on Krasnodari territooriumil päevahind 3,85 ja öömaks 2,15.

Erinevus on 3,85-2,15 = 1,7 rubla

40 * 1,7 = 68 rubla. Summa tundub väike, kuid võtke aega. Eespool andsime lingid soojustatud ja soojustamata majale. Kujutagem ette, et olete teinud vea - maja on ehitatud, olete juba läbinud esimese kütteperioodi ja mõistnud, et elektriga kütmine on väga kallis. Eespool tõime näite soojuskao kohta soojustamata majas. Näites on soojuskadu 18891 vatti. See on külm viiepäevane periood. Kütteperioodi keskmine on täpselt 2 korda väiksem ja moodustab 9,5 kW.

Seetõttu vajame kütteperioodiks 24 * 149 * 9,5 = 33972 kW

Rublades 16 tundi, 2/3 (22648) päevakursiga, 1/3 (11324 kW) öötariifiga.

22648 * 3,85 = 87195 rubla

11324 * 3,85 = 24346 rubla

Kokku: 111541 RUB Kuumuse näitaja on lihtsalt hirmutav. See summa võib kulutada igasuguse eelarve. Kui salvestate soojust öösel, võite säästa raha. Kütteperioodiks 38502 rubla. Märkimisväärne kokkuhoid. Selliste väljaminekute korral on vaja elektriboileriga siduda tahkeküttekatel või veesärgiga kamin. Aega ja tahtmist on - visati küttepuid, salvestati soojust soojusakumulaatorisse, ülejäänu lõpetame elektriga.

Soojustatud soojusakumulaatoriga majas on kütteperioodi maksumus võrreldav sarnaste soojustamata majadega, millel on põhigaas.

Meie valik, kui põhigaas puudub, on järgmine:

Hästi soojustatud maja;

madala temperatuuriga küttesüsteem;

Soojusakumulaator;

Tahkeküttekatel või veekamin;

Elektriboiler.