Сезонный тепловой аккумулятор – Тепловой аккумулятор

Содержание

Тепловой аккумулятор :: Дом солнечного энергетика

Тепловой аккумулятор

Для каркасного дома нужно иметь тепловой аккумулятор (ТА) для снижения скачков температуры днем и ночью. О сезонном аккумулировании тепла — отдельная тема, пока рассмотрим суточное или многосуточное тепловое аккумулирование.

Реальных вариантов для материала для ТА всего 3:

вода
бетон или бетонные блоки (в крайнем случае кирпич, но у него теплоемкость меньше)
грунт

Для аккумуляторов одинаковой тепловой емкости масса воды для водяного аккумулятора примерно в 4 раза меньше. Однако, исходя из объема, разница между водяным и бетонным ТА получается не 4, а около 2 раз, т.к. бетон тяжелее воды.

Удельная теплоёмкость воды 4.19 кДж/(кг*K), при плотности 1000 кг/м.куб, у бетона удельная теплоёмкость 1.13 кДж/(кг*K), плотность 2242 кг/м.куб. Соответственно теплоёмкость воды на м. куб 4190, у бетона 2533. Отсюда получаем коэффициент 1.65, соответственно 200 м. куб бетона по теплоемкости соответствует 121.2 м3 воды.

Есть расчеты, что по стоимости ТА из воды процентов на 10-15 дешевле, чем ТА из бетона. Скорее всего эта разница не включает расходы на усиление фундамента.

Преимущества водяного ТА

Меньшие масса и объем
Возможность использовать температурную стратификацию
Возможность установки нескольких теплообменников на разной высоте

Недостатки водяного ТА:

Вода все-таки может протечь
Вода может замерзнуть, поэтому нужно размещать водяной ТА таким образом, чтобы исключалась возможность его замерзания. Как вариант — размещение его под землей
В конструкции водяного ТА можно применять пластиковые емкости, которые не боятся замораживания. Если разместить их горизонтально с небольшим недоливом, то разрыв из-за замерзания будет исключен. Тут нужно продумать конструкцию, чтобы можно было легко заменять воду и проводить техническое обслуживание.

Идеи с forumhouse.ru

#458 Я так понял надо иметь три ТА. Длительный типа 5 кубов бетона с залитыми трубками под домом, суточный с водой и теплообменником, моментальный где при кристаллизации хим вещества выделяется тепло (принять душ, помыть посуду).

#459 Тоже думаю о ТА.
1 Бетон и грунт- фундамент утепленный. Сброс излишков от СК, нагрев воздухом летом.
2 ТА низкотемпературный (+28С — +35С) для СК, когда пасмурно и сезонные емкости нагретые летом(«длительные»). Использовать для нагрева фасадных стен (конечно внури дома) и холодной воды.
3 Возможно и еще более низкотемпературный ТА (+5С -+10С) утилизации уже после рекуператора ТО и канализации, такие температуры любит ТН. Догрев после ГК.
4 Конечно высокотемпературный ТА (+60С-+90С), для котла, ГВС, СК.

По поводу большого ТА под домом — закапывать емкость с водой — опасно и недолговечно. Пластиковые баки дорогие — 10 кубов стоят около 73 тыр. Хотя, на avito.ru нашел кубовые пластиковые емкости в металлическом каркасе за 2,5 тыр. Они не для высоких температур — материал еврокубов HDPE (полиэтилен высокой плотности), температура плавления 130-135 градусов. Температура размягчения, 80-100 градусов для разных марок. #254, #260

Если делать металлический бак — возникает проблема коррозии. Водяной бак надо периодически чистить, следить, чтобы флора-фауна всякая не завелась. С форума подсказали, что можно делать бак из кровельной меди, она не ржавеет и бактерицидна, но на такой большой объем даже не представляю цену.

Вопрос — нужен ли отдельный фундамент для таких емкостей под домом? Как вписать эту конструкцию в УШП? Не будет ли потом сожалений из-за того, что или баки потекут-покосятся, или, еще хуже, УШП вокруг и на них прогнется-вспухнет-поломается?

Бетон десятками кубов заливать — неоправданно дорого.

Поэтому еще раз нужно внимательно посмотреть в сторону грунтового ТА. У меня под домом будет глина не несколько метров глубиной, вода через нее не проходит, УГВ низкий (на 5-6 метрах воды точно нет). Огородить объем грунта теплоизоляцией из ЭППС с организацией дренажа вокруг него — наверняка дешевле, чем заливать почти такой же объем бетоном.

Остается вопрос о тепловой стратификации, которая является большом преимуществом водяного ТА — но в грунтовом она тоже в какой-то мере должна быть.

Нужно продумать размещение труб теплообменника. Наверное, проще решать вопрос отбора тепла из различных зон установкой нескольких контуров теплообменника (например, внешние и внутренние петли) и тепловым насосом.

Нагревать ТА в грунте и бетоне более 20 градусов вряд ли получится, поэтому без ТН не обойтись.

Такой грунтовый ТА нужен не для сезонного аккумулирования тепла — его, даже полностью заряженного, все равно хватит только на несколько недель, — а для многосуточного аккумулирования излишков солнечной энергии и для сброса излишков тепла от СК летом.

С учетом вышесказанного, пока рабочий вариант такой:

1. Небольшой ТА на 500 л с несколькими теплообменниками и температурной стратификацией — для ГВС. Излишки из него идут во второй ТА. Также, можно предусмотреть переключение контура СК (или его части) на второй ТА после нагрева первого до 80С — это усложнит систему, но может повысить эффективность СК за счет уменьшения разницы между температурами окружающей среды и теплоносителя. Можно увеличить этот ТА до 700-1000 л, чтобы иметь запас ГВС на несколько пасмурных дней, чтобы уменьшить потребление электроэнергии. #273

Также, переключение или разделение СК необходимо будет при увеличении количества СК больше 5-4 шт. #278 , т.к. мощности теплообменника в баке не будет хватать для полного отбора тепла от большого СК.

2. Многосуточный ТА для накопления солнечной энергии и как буферный ТА для пеллетной или дровяной печи. Думаю, кубов на 5-8. Разместить под домом на этапе строительства фундамента. Сделать бетонную или металлическую коробку размером примерно 2,5*2,5*2 м, утеплить ее снаружи немного пенопластом (максимум 10 см. С него скидывать излишки тепловой энергии от СК летом. Не думаю, что вода там будет сильно греться, максимум до 60-70 градусов.

Другой вариант реализации многосуточного ТА — галечный по образцу, описанного в книге Андерсона «Солнечное проектирование».

В этом варианте появляется возможность использования воздушных солнечных коллекторов. При этом в зимнее время галечный ТА будет служить аккумулятором солнечной энергии и энергии от пеллетного камина. В летнее время можно использовать его для охлаждения помещения.

В ТА нужно сделать несколько воздухозаборов/отверстия для выхода

1. забор воздуха

— в верхней части ТА — для подачи горячего воздуха от СК на стене и из чердака.

— в верхней части помещений — для забора горячего воздуха летом из помещений

— в нижней части со стороны столовой, со стороны кухни — для создания тяги через теплый ТА и выброса теплого воздуха из помещения наружу, для охлаждения ТА ночью, чтобы днем он мог охлаждать помещение.

2. выход воздуха — из нижней части ТА, прогретый СК воздух передается в помещение через ТА.

Летний режим. Запасать тепло внутри дома не нужно, а наоборот, нужно ночную прохладу. Вокруг ТА можно сделать теплоизоляцию, но скорее всего она не нужна. Если ночью нужно дополнительное тепло, можно запасать его днем, так как ТА имеет большую инерционность, то как раз к вечеру он прогреется от СК и можно будет от него забирать тепло. Если же ночью нужна прохлада, то в дневное время воздух от СК через этот ТА не прокачивается, а направляется на чердак в теплообменник грунтового или большого водяного ТА.

3. Грунтовый ТА под домом. Сделать несколько петель из ПНД в рамках периметра дома, вокруг второго ТА. Потери от второго ТА будут нагревать грунт, плюс, на эти петли можно летом скидывать тепло от фанкойлов. По периметру дома сделать вертикальную теплоизоляцию из ЭППС 10-15 см на глубину до 2-3 м. С учетом того, что большая часть земляных работ все равно должна производиться при обустройстве УШП, добавка к стоимости на такой ГТА должна быть небольшой — стоимость пары сотен метров ПНД с их укладкой, стоимость ЭППС для теплоизоляции периметра на глубину 2-3 м, стоимость траншеи по периметру для размещения этой теплоизоляции.

4. Ну и, конечно, тепловым аккумулятором будет ФП. Она должна обеспечить охлаждение летом и отопление зимой.

По материалу второго ТА — т.к. он будет самодельным, то важен выбор материала. #275

❏ Pазличные виды пластиковых поверхностей, в первую очередь на основе полиэтилена, полипропилена, ПВХ, способствуют образованию на внутренней поверхности биопленок, в которых крайне охотно селится легионелла, особенно полиэтилены, некоторые пригодны для тепловой профилактики, хотя применяемые в ХВС типы как правило не рассчитаны на t 70-80 °С, уязвимы перед гиперхлорированием и озонированием и УФ (уязвимы не означает немедленной аварии после применения процедуры, а означает сокращение, а в некоторых случаях существенное, срока службы),
при снижении t до 50 °С демонстрируют высокие темпы вторичного расселения и роста легионеллы.
❏ Hержавеющая сталь в некоторой мере бактериостатична, в малой степени подвержена зарастанию и образованию биопленок, пригодна для всех видов профилактики, но сложна в монтаже и дорогостояща, а при снижении температуры до 50 °С демонстрирует эффект вторичного расселения и

роста колоний легионеллы.
❏ Mедные поверхности:
ярко выраженное бактериостатическое и бактерицидное действие — при сравнительных экспериментах при t = 25 °С KIWA лишь с пятой попытки сумела высадить на медной поверхности колонию легионелл), безусловно препятствуют росту колоний Л при t < 25 °С, после «теплового удара» при охлаждении до 50 °С единственные, на поверхности которых легионелла не восстанавливается. В наиболее опасном диапазоне t 38-42 °С колонии легионелл, тем не менее, размножаются, хотя их количество и темпы роста наименьшие, причем на два порядка, по сравнению с пластиками и оцинкованной сталью.

Взято тут — http://www.c-o-k.com.ua/content/view/1344Получается, что пластиковый бак с точки зрения развития легионелл и прочей живности — не вариант. Хотя воду оттуда пить не будут, но периодически его нужно обеззараживать, а пластик к химии слабостоек. Учитывая, что бак закапывается в грунт практически навсегда, то такая экономия может выйти боком.

Основное отопление будет грунтовым ТН. Пока не решил — будет ли это многоэтажка или несколько скважин метров по 8-10 глубиной. Говорят, 20 таких скважин хватает на отопление дома 200 м2 (хорошо утепленный, но без фанатизма, каркасник).

См. также #313

Стена Тромба

Большие окна — это хорошо с точки зрения поступления света. Но зачастую (особенно летом) слишком много света «напрягает», а излишняя открытость солнечному свету приводит к выцветанию мебели, тканей, ковров и т.п., находиться на ярком солнце тоже некомфортно. Есть вариант размещения тепплоаккумулирующей массы внутри дома пере окнами

В этом случае полезная солнечная энергия улавливается стеной, но яркий свет не проникает вглубь помещений.

Ссылки по теме

Phase Change Material Trombe Wall

Масса и место размещения теплоаккумулятора

Еще интересная информация по тепловым аккумуляторам

Немецкий ТА с использованием энергии замораживания воды. Энергия кристаллизации 1 л воды — 0.8 кВт*ч, что равнозначно энергии нагрева 1 л воды с 0 до 80С.

Демонстрационный дом в Мичигане, США. Построен в 1994 году.

Грунтовый ТА из песка, изолирован от фундаментной плиты 5 см ЭППС. Тепло сохраняется несколько месяцев. На 42 минуте видео показана таблица переключения кранов для перераспределения солнечной энергии между грунтовым ТА (ГТА), фундаментной плитой (ФП) и т.п. Солнечная система — drainback, одноконтурная, одна и та же вода проходит через коллекторы и через ГТА и ФП.

На 49 минуте говорится о том, что для разогрева даже такого суперутепленного дома необходимо минимум полдня, т.к. дом имеет большую термическую массу в виде фундамента и дровяной печи. Что, в принципе, подтверждается цитатой #229

«… конструктор каркасников советовал держать круглогодичную температуру не ниже +7…+10грЦ, если хозяева собираются периодически приезжать на выходные зимой. (Если зимой совсем не пользоваться, то можно без проблем консервировать) Он же предупреждал, что ТП в плите прогревает помещение не за пару- тройку часов, а сутки- двое.»

Дом не имеет кондиционеров, летом не бывает жарко. В восточной части дома 2 спальни, соединенные с солярием, который позволяет также иметь комфортную температуру в течение всего года.

На 54 минуте показаны трубы, которые были использованы в ГТА и в ФП. На 56 минуте говорится о том, что нужно делать теплоизолированую дверь и хорошо теплоизолировать помещение, где расположены баки и т.п., т.к. иначе тепло проникает в помещения и летом нагревает их, что нежелательно.

Фотоэлектрическая система старая, силовая электроника тоже. СБ были установлены б/у с какой то большой станции.

Thermal Storage Solutions — Roy House В этом доме применен водяной ТА примерно на 9 кубов, который может запасать до 440 кВт*ч энергии. В системе гликолевая петля от СК, через теплообменник отдает тепло теплым полам (вода). Также есть аварийная петля с насосом постоянного тока для сброса излишков тепла от СК в землю. Контроллеры и аварийный насос питаются от АБ 12В.

Тепловой аккумумулятор на 50 м3
Еще ТА на 130 м3

07.07.2019

dom.solarhome.ru

Применение сезонного грунтового аккумулятора, работающего без теплового насоса

Настоящим постом мы открываем цикл статей об использовании сезонных аккумуляторов тепла. В данной статье на примере жилого района в Швеции рассмотрено применение сезонного грунтового аккумулятора, работающего без теплового насоса.

В строительном секторе центральные солнечные отопительные системы являются наиболее экономически выгодными среди всех возможных солнечных тепловых систем. Посредством интеграции сезонного теплового аккумулятора можно покрыть более 50% энергетических затрат на отопление и горячее водоснабжение. В таблице 1 приведены крупномасштабные отопительные солнечные системы Европы, построенные до 2002 года.

Таблица 1. Десять наибольших центральных отопительных солнечных систем Европы, которые были введены в эксплуатацию до 2000 года (кликните для увеличения изображения)

В центральной и северной Европе еще с 1995 года стали популярны сезонные аккумуляторы для хранения тепловой энергии солнца, накопленной в теплое время года, и ее утилизации в холодное время.

На рисунке ниже представлены 4 вида сезонных аккумуляторов солнечной энергии, но в данной статье будет идти речь непосредственно о грунтовом аккумуляторе (duct heat store).

Виды сезонных аккумуляторов тепловой солнечной энергии (кликните для увеличения изображения)

Для строительства и успешной эксплуатации грунтового аккумулятора необходимо соблюдение таких условий как: соответствующий состав грунта и достаточно свободного пространства.

Преимуществом такой системы является модульная конструкция, которая дает возможность к расширению. Дополнительные буровые скважины с вертикальными теплообменниками могут быть легко добавлены, например, в случае увеличения количества отапливаемых домов в жилом районе. [Schmidt T., Mangold D., Müller-Steinhagen H., July 2003. Central Solar Heating Plants with Seasonal Storage in Germany. Solar Energy, 76: 165-174.]

В конце 2002 в одном из жилых районов вблизи Стокгольма – Аннеберге была запущена в эксплуатацию солнечная тепловая система с сезонным грунтовым аккумулятором без использования теплового насоса. Разработка данной солнечной тепловой системы с грунтовым аккумулятором в Швеции была частью проекта Европейского Союза EU THERMIE, целью которого являлось исследование и разработка крупномасштабных солнечных отопительных систем для жилищного строительства. Предварительное моделирование и расчет системы были осуществлены в компьютерном программном обеспечении TRNSYS и MINSUN и на основании полученных результатов была выбрана оптимальная конфигурация системы. [Nordell B., Hellström G., 2000. High Temperature Solar Heated Seasonal Storage System for Low Temperature Heating of Buildings. Solar Energy, 69 (6): 511-523]

Одним из требований местного муниципалитета являлось создание жилого района, который был бы экологически чистым. Место для этого было выбрано удачно – весь жилой район окружен хвойным лесом и при этом находится всего в 10 км к северу от Стокгольма. В процессе строительства были использованы такие материалы как дерево твердой породы, водорастворимые краски, экологическая теплоизоляция и т.д. Одна из комнат в каждых апартаментах может быть полностью электрически изолирована, что в конце 90-х считалось благоприятным для здоровья. Каждый житель района ежедневно вносит свой посильный вклад в сохранение и улучшение экологической ситуации, путем соблюдения правил по переработке отходов, а также заботе об окружающей природе.

Контур солнечных коллекторов отделен от контура теплового аккумулятора и системы отопления с помощью теплообменников. Солнечная радиация является непостоянной, поэтому для обеспечения круглогодичного горячего водоснабжения и отопления необходим сезонный аккумулятор тепла. Соответственно, такой аккумулятор был спроектирован объемом 60 000 куб.м с 99 скважинами глубиной 65 м и расстоянием между ними 3 м. Около 60 % ежегодного потребления энергии, затрачиваемой на отопление, обеспечивается солнечной тепловой системой. Тем не менее, жители Аннеберга недовольны работой солнечной системы, которая согласно предварительным оценке и расчетам должна была работать значительно эффективнее. В 2007 году были проведены два исследования для выявления причин низкой эффективности системы. Исследования показали, что

1) грунтовый аккумулятор еще не достиг стационарного состояния температур;

2) потребление энергии жильцами на отопления и горячее водоснабжение превышает заданные параметры при моделировании системы;

3) потери в распределительной сети намного выше ожидаемых, в то время как уровень полученной солнечной энергии ниже.

Ожидаемый срок, в течение которого тепловой аккумулятор должен достичь стационарного состояния, был определен на этапе проектирования, как 7-8 лет. По истечении указанного срока, в 2010 – 2011 годах было проведено новое исследования эффективности солнечной системы, о результатах которого читайте в следующей статье из нашего цикла.

Источник

___________________________________________________________

Имея хороший экономный домик, а главное энергоэфективный, можно начать получение прав в гибдд чтобы приобрести себе такой же экономный автомобиль, а лучше электрокар. Собственный транспорт должен быть экологичность насколько это может быть.

Долговременный теплоаккумулятор | | Mensh.ru

Использование долговременных теплоаккумуляторов поможет уменьшить сложности и, возможно, решить некоторые экономические проблемы. Долговременный теплоаккумулятор лучше всего определить как устройство для хранения солнечной энергии в течение длительного времени после того, как она была уловлена, например, от одного сезона до следующего, т.е. сообразуясь с законами природы. Главное различие между системой долговременного аккумулирования тепла и обычной солнечной системой заключается в первую очередь в устранении вспомогательной дублирующей системы (печи) и сопутствующих составных частей на стыке двух систем. Сравним технологическую схему такой системы со схемами некоторых других систем. Тепловой насос может использовать этот долговременный тепловой аккумулятор в качестве источника тепла; если большой бак теплоаккумулятора имеет достаточно высокую температуру, то здание может воспользоваться теплом обычным путем, например через радиационные панели или нагнетание горячего воздуха.

Рис. 1. Система долговременного аккумулирования тепла. Солнечная установка собирает и аккумулирует тепло солнечного излучения круглый год в ясную погоду. Когда необходимо, тепло используется в здании. Вспомогательной дублирующей системы (на органическом топливе) не требуется:
1 — солнечный коллектор; 2 — теплоаккумулятор; 3 — жилище; 4 — температура 30…90°С.

Средства, сэкономленные в результате ликвидации дублирующей системы, можно использовать на сооружение отсека долговременного теплоаккумулятора, так как 100% потребности в отоплении будут удовлетворяться за счет солнечной энергии (за исключением расхода электроэнергии для вентиляторов и насосов), то можно оправдать более высокие первоначальные затраты.

В доме Солтерра, разработанном Уильямом Эдмундсоном, используется смонтированный на крыше солнечный коллектор, через который проходит и нагревается воздух. Нагретый воздух циркулирует по трубам диаметром 100 мм, которые погружены в отсек теплоаккумулятора под домом. Отсек имеет бетонные стены, пол и перекрытие и заполнен водонасыщенной жирной глиной, песком, гравием и даже дробленым камнем. Тепло можно запасать в большом количестве, так что тепло от дополнительного источника не потребуется в течение многих недель. В этом случае солнечные коллекторы можно было бы рассчитать на обеспечение всей потребности в отоплении, а вспомогательная отопительная система была бы не нужна.

Рис. 2. Дом Солтерра Уильяма Б. Эдмундсона:
1 — солнечный коллектор; 2 — изоляция; 3 — пенобетон; 4 — водонасыщенный грунт; 5 — трубы диаметром 100 мм.

В своем проекте Эдмундсон принял массу влажного грунта 1600 кг/м³ и удельную теплоемкость 1,84 кДж/(кг*°K) при теплоаккумулирующей способности около 2950 кДж/(м³*°K). Если грунт нагревать от 27 до 55°С, то он аккумулирует около 81650 кДж/м³. Отсек в доме Эдмундсона имеет объем 250 м³; общая длина труб составляет 610 м, что обеспечивает поверхность теплообмена между трубами и грунтом, равную 260 м². При вышеприведенных условиях в отсеке накопится около 20*10⁶ кДж. Если дополнительная нагрузка дома составляет 28485 кДж/°K*день, то наружная температура может в среднем составлять (-1°С) в течение 40 дней, прежде чем израсходуются 20*10⁶ кДж (приняв отсутствие потери тепла из отсека).

Летом тепло улавливается и хранится в отсеке. Затем оно обогащается тепловым насосом, чтобы поднять температуру, скажем, от 60 до 120°С, которая достаточна для работы кондиционера абсорбционного типа.

www.mensh.ru

Сезонный грунтовой аккумулятор, работающий без теплового насоса

Таблица 1. Десять наибольших центральных отопительных солнечных систем Европы, которые были введены в эксплуатацию до 2000 года

Виды сезонных аккумуляторов тепловой солнечной энергии

Концепция данной системы состоит в хранении солнечной тепловой энергии непосредственно в грунте. Подходящими геологическими формациями для ее применения могут быть, к примеру, горная/скалистая почва или водонасыщенный грунт. Зарядка и разрядка грунтового аккумулятора осуществляется с помощью вертикальных теплообменников, помещенных в буровые скважины на глубину 30 – 100 м. На поверхности аккумулятора находится слой изоляции, предотвращающий потери тепла в окружающую среду. Во время зарядки, тепловой поток направлен из центра к периферии, чтобы в результате получить более высокие температуры в центре и более низкие на границе. Во время разрядки направление теплового потока обратное. Преимуществом такой системы является модульная конструкция, которая дает возможность к расширению. Дополнительные буровые скважины с вертикальными теплообменниками могут быть легко добавлены, например, в случае увеличения количества отапливаемых домов в жилом районе. [Schmidt T., Mangold D., M?ller-Steinhagen H., July 2003. Central Solar Heating Plants with Seasonal Storage in Germany. Solar Energy, 76: 165-174.]

В конце 2002 в одном из жилых районов вблизи Стокгольма – Аннеберге была запущена в эксплуатацию солнечная тепловая система с сезонным грунтовым аккумулятором без использования теплового насоса. Разработка данной солнечной тепловой системы с грунтовым аккумулятором в Швеции была частью проекта Европейского Союза EU THERMIE, целью которого являлось исследование и разработка крупномасштабных солнечных отопительных систем для жилищного строительства. Предварительное моделирование и расчет системы были осуществлены в компьютерном программном обеспечении TRNSYS и MINSUN и на основании полученных результатов была выбрана оптимальная конфигурация системы. [Nordell B., Hellstr?m G., 2000. High Temperature Solar Heated Seasonal Storage System for Low Temperature Heating of Buildings. Solar Energy, 69 (6): 511-523]

Одним из требований местного муниципалитета являлось создание жилого района, который был бы экологически чистым. И конечно же для подобного рода работ необходимы услуги грузчиков, но об этом позднее. Место для этого было выбрано удачно – весь жилой район окружен хвойным лесом и при этом находится всего в 10 км к северу от Стокгольма. В процессе строительства были использованы такие материалы как дерево твердой породы, водорастворимые краски, экологическая теплоизоляция и т.д. Одна из комнат в каждых апартаментах может быть полностью электрически изолирована, что в конце 90-х считалось благоприятным для здоровья. Каждый житель района ежедневно вносит свой посильный вклад в сохранение и улучшение экологической ситуации, путем соблюдения правил по переработке отходов, а также заботе об окружающей природе.

Данная солнечная тепловая система состоит из 2 400 кв.м солнечных коллекторов, размещенных на крышах 50-ти частных домов, грунтового аккумулятора объемом 60 000 куб.м, 13 сабъюнитов с водными баками-аккумуляторами для горячего водоснабжения, низкотемпературной системы отопления (теплый пол) и дополнительных электронагревателей для отопления и горячего водоснабжения. Отопление домов обеспечивается системой теплых полов с расчетной температурой 27/32 градусов Цельсия. Общая отопительная площадь – 5 444 кв.м. Ежегодное потребление энергии для отопления – 565 МВт*час. Крыши домов сориентированы в юго-восточном направлении с углами наклона 15 гр., 31 гр., 37 гр. На крышах установлены солнечные коллекторы с пропилен гликолем в качестве теплоносителя. Контур солнечных коллекторов отделен от контура теплового аккумулятора и системы отопления с помощью теплообменников. Солнечная радиация является непостоянной, поэтому для обеспечения круглогодичного горячего водоснабжения и отопления необходим сезонный аккумулятор тепла. Соответственно, такой аккумулятор был спроектирован объемом 60 000 куб.м с 99 скважинами глубиной 65 м и расстоянием между ними 3 м. Около 60 % ежегодного потребления энергии, затрачиваемой на отопление, обеспечивается солнечной тепловой системой. Тем не менее, жители Аннеберга недовольны работой солнечной системы, которая согласно предварительным оценке и расчетам должна была работать значительно эффективнее. В 2007 году были проведены два исследования для выявления причин низкой эффективности системы. Исследования показали, что

грунтовый аккумулятор еще не достиг стационарного состояния температур;
потребление энергии жильцами на отопления и горячее водоснабжение превышает заданные параметры при моделировании системы;
потери в распределительной сети намного выше ожидаемых, в то время как уровень полученной солнечной энергии ниже.

{social}

ecoenergy.org.ua

Расчет потерь теплоаккумулятора. На сколько хватит теплоаккумулятора?

Как долго теплоаккумулятор сможет обеспечивать теплом систему отопления зависит от трёх основных факторов. Зная каждый из них, можно достаточно точно рассчитать время эффективной теплоотдачи ёмкости. В первую очередь следует учитывать мощность котла, затем во внимание принимаются теплопотери дома и объём буферной ёмкости. Также некоторое влияние будут оказывать объём жидкости в системе, особенности её устройства и другие факторы.

Подробный тепловой расчёт сможет предоставить только специалист, после выезда к вам на участок и детального изучения конкретной отопительной системы. В то же время, установить период эффективной работы теплоаккумулятора можно с хорошей точностью, основываясь на знании только трёх показателях, указанных ранее.

Теплопотери дома

Основой высокой эффективности отопления является качественно выполненная теплоизоляция отапливаемых помещений. Очень важно изначально закладывать в проект дома усиленные меры по теплозащите. Так, например, комнаты многоквартирных домов в большинстве своём состоят из стен, смежных с соседними квартирами. Таким образом, теплопотери жилья в городской многоэтажке ниже, и отсутствие хорошей теплоизоляции в меньшей степени сказывается на комфорте проживания в холодное время года.

Для частного дома хорошее утепление имеет критическое значение. Даже очень мощный котёл не сможет прогреть здание, если ему придётся большую часть своей энергии тратить на нагрев улицы. Если для теплоизоляции вашего дома применялись только базовые технологии, а толщина утепления на крыше и стенах оставляет желать лучшего, рекомендуем попробовать усилить теплоизоляцию. Полученная в результате экономия энергоресурсов вас приятно удивит.

Итак, для расчёта теплопотерь конкретного здания нужно будет выполнить измерения количества затраченной энергии на поддержание в нём тепла. Для определения того, как долго держит тепло буферная ёмкость, нам потребуется узнать потери тепла через конструкции, а также через вентиляцию. Для систем с горячим водоснабжением существует также отдельный показатель потерь через слив нагретой воды в канализацию. Так как в любом случае нам нужны общие данные, которые включают все перечисленные факторы, отдельно их рассчитывать нет смысла.

Расчёт общих теплопотерь

Самый простым методом для определения тепловых потерь конкретной постройки основывается на экспериментальном наблюдении. Нужно измерить какое количество тепла подаётся в систему отопления для поддержания в доме стабильно комфортной температуры. Очевидно, что это значение будет зависеть от температуры на улице, то есть в расчётах будет использоваться разница между внешней и внутренней температурой.

Для начала изучите паспортные данные вашего котла и устройство системы отопления. Допустим, что теплогенератор 24 кВт работает на полную мощность и нагревает воду до 80 °С. Если вода в системе в течение дня была на уровне 65 °С, то котёл работал не в полную мощность. Чтобы получить его актуальную производительность, можно составить простую пропорцию. Выйдет (24кВт*65°С)/80°С = 19,5 кВт. Учитывайте также, что паспортные данные указываются для воды, если в вашем контуре пропиленгликоль, то котёл выдаёт на 20% меньше мощности. Для нашего примера — это 19,5 кВт*0.8 = 15,6 кВт.

Знать только мощность теплогенератора, которая потребовалась для поддержания комфортной температуры, недостаточно. Нужно ещё учитывать разницу температур между показателями внутри дома и на улице. Выполняя наблюдения за температурой воды в системе отопления, фиксируйте также показатели термометра внутри и снаружи дома. Таким образом, вы получите мощность котла для конкретной дельты температур. На основе этих двух показателей уже можно точно установить теплопотери определённого здания.

Допустим, ваши измерения проводились при температуре -37°С на улице, а внутри дома было +20°С. Тогда дельта температур будет 57°С. Если в вашем регионе средняя температура воздуха в отопительный период составляет -20°С, то требуемая мощность котла будет ниже, чем экспериментально установленная вами изначально. Допустим, вам нужно получить в помещениях +23°С при -20°С снаружи, тогда дельта температур = 43°С. Узнаем мощность котла на основе экспериментального значения 15,6 кВт для дельты 43°С. Для этого 15,6 кВт * (43°С/57°С) и получим 11,76 кВт.

Нормы тепловых потерь дома

В нормативной документации указываются тепловые потери для 1 м² жилой площади. В выбранном нами примере площадь дома была 120 м². Для получения точного значения для 1 кв. метра нужно 11760 Вт / 120 м². Получится примерно 98 Вт/м². Эта цифра является достаточно высокой и превосходит нормы, которые рекомендуют актуальные СНиПы, примерно вдвое. Нормативные документы устанавливают стандарт теплопотерь в размере 50 Вт/м².

Тем не менее, не стоит рассчитывать, что, если ваш дом обладает хорошей теплозащитой, значение теплопотерь в нём составит 50 Вт/м². Для примера приведём дом площадью 180 м² из газобетонных блоков Д500 с утеплением стен пенопластом толщиной 10 см, пола — 20 см, а также 40 см плит минеральной ваты на крыше. Так вот, у него теплопотери находятся в пределах 52-53 Вт/м².

Мощность котла

Производительность котла, как правило, выбирается ещё на стадии проектировки системы отопления. Теплогенератор устанавливают из расчёта примерно 1 кВт мощности на 10 м² площади дома. Если котёл больше указанного значения, установка теплоаккумулятора является практически необходимым решением. Буферная ёмкость соберёт все излишки тепла, выработанные котлом и постепенно будет их отдавать в систему ещё долго после остывания топки.

В то же время, даже если ваш теплогенератор оптимально подходит под площадь дома, установка теплового аккумулятора также рекомендуется. Дополнительный резервуар позволит значительно повысить комфортность использования теплосистемы. Температура в доме будет поддерживаться теплом из ТА, когда топливо в котле уже полностью сгорит. Это позволит реже подходить к котлу для обновления закладки топлива.

Среднее значение объёма теплоаккумулятора для каждого «лишнего» киловатта мощности котла составляет 50 литров. Если в вашем доме 100 м² установлен котёл 15 кВт, достаточно будет разместить небольшой ТА на 250-300 литров.

Время «разрядки» теплоаккумулятора

Рассмотрим, как надолго будет хватать теплоаккумулятора, в зависимости от тепловых потерь дома и размеров ёмкости. Расчёт теплопотерь был подробно рассмотрен ранее, поэтому остановимся на стандартной величине 50 Вт/м². Напомним, что это значение следует принимать только для дома с очень хорошими мерами по теплоизоляции. На практике, самостоятельно выстроенный дом с обычной теплоизоляцией может иметь потери до 100 Вт/м².

Если ваш дом строили специалисты, которые выполняли теплоизоляцию по СНиПу, то его теплопотери составят 50 Вт/м² для самой холодной недели в вашем регионе. Для Москвы средняя температура в самую холодную неделю составляет -28 °С. Дому площадью 100 м² потребуется 5 кВт тепла каждый час для поддержания стабильной температуры внутри. За сутки это значение составит 120 кВт.

Минимальная дельта температур, на которую рекомендуется нагревать теплоноситель в буферной ёмкости составляет 40 °С. Выполним расчёт, который покажет, сколько накопит энергии теплоаккумулятор с 1000 л воды. 1 тонна воды требует 1,16 кВт⋅ч энергии для нагрева на 1 °С. Чтобы нагреть 1000 л воды на 40 °С нужно 46,4 кВт⋅ч. Примерно такое же количество тепла в результате отдаст тепловой аккумулятор в систему отопления.

Исходя из этого, зная точные теплопотери дома и размер ТА, можно установить время охлаждения ёмкости на дельту, равную 40 °С. Для примера возьмём дом 100 м² с теплопотерями 5 кВт в час.

Учитывайте, что указанные в таблице цифры могут не совпадать с актуальным временем для вашей системы отопления. Чтобы вычислить самостоятельно, на сколько хватает теплоаккумулятора определённого объёма, вам нужно объём ТА умножить на количество тепла, требуемое для нагрева/охлаждения 1 л на 40 °С и разделить это значение на теплопотери дома. В приведённой таблице для ёмкости 250 л пример расчёта будет выглядеть так: (250 л * 0,0464 кВт⋅ч)/5 кВт⋅ч = 2.32 часа, что составляет примерно 2 часа 20 минут.

termico.com.ua

Применение сезонного грунтового аккумулятора, работающего без теплового насоса

Таблица 1. Десять наибольших центральных отопительных солнечных систем Европы, которые были введены в эксплуатацию до 2000 года (кликните для увеличения изображения)

Виды сезонных аккумуляторов тепловой солнечной энергии (кликните для увеличения изображения)

Жидкий аккумулятор и зелёное электричество

Проект SmartBatt сделает аккумуляторы легче и дешевле

Аккумуляторы будут работать без зарядки в два раза дольше

1) грунтовый аккумулятор еще не достиг стационарного состояния температур;

Источник: ekopower.ru

Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку — ТОП материалов о принципах экотуризма, туристических маршрутах, обзор и анализ предложений вы можете найти там, где вам максимально удобно ВКонтакте или В Фейсбуке
Если у вас неправильно отображается страница, не воспроизводится видео или нашли ошибку в тексте, пожалуйста, нажмите сюда.

ecology.md

Обзор и изготовление аккумуляторов тепла для теплицы своими руками

Несмотря на то, что теплицы создаются для того, чтобы выращивать урожай на протяжении круглого года, зачастую их эффективность в зимние периоды времени достаточно сильно падает. Связано это, в первую очередь, с недостаточным коэффициентом накопления тепла в холодные периоды из-за снижения средней дневной температуры воздуха и уменьшения светового дня. Решить эту проблему можно, оборудовав вашу теплицу аккумулятором тепла, о некоторых разновидностях которых и пойдет речь в данной статье.

ПоказатьСкрыть

Как это работает

Основные принципы работы любой теплицы основаны на том, что поступающая внутрь помещения теплицы солнечная энергия накапливается там, а засчёт теплоотражающих свойств укрывных материалов, составляющих стенки и крышу теплицы, уходит наружу в куда меньших количествах, нежели изначально поступила. Однако излишки такой энергии, которые не используются непосредственно самими растениями, попросту рассеиваются в пространстве и не приносят никакой пользы.

Знаете ли вы? Первый рабочий прототип современного аккумулятора был предложен в 1802 году итальянцем Алессандро Вольта. Он состоял из медного и цинкового листов, которые соединялись между собой спайками и помещались в заполненную кислотой деревянную коробку.

Если организовать сбор излишков солнечной энергии в теплице и обеспечить её дальнейшее адекватное хранение и применение, это повлечёт за собой повышение продуктивности её работы. Аккумулированное тепло можно использовать для поддержания постоянного комфортного уровня температуры внутри помещения в любое время суток, что улучшит всхожесть и урожайность ваших культур. Немаловажным позитивным фактором в постройке аккумуляторов такого типа является также и то, что вам не придется тратиться на различные дорогостоящие энергоносители, множество электронных компонентов и других составляющих частей, требуемых для сооружения традиционных систем отопления.

Виды аккумуляторов тепла для теплицы

Все виды аккумуляторов тепла для теплиц выполняют одну и ту же функцию — накапливают, а затем отдают в заданный вами временной промежуток энергию солнца. Их основным различием служит материал, из которого изготовлен элемент, лежащий в их основе — тепловой аккумулятор. Ниже представлена информация о том, какими они могут быть.

Видео: аккумулятор тепла

Водяные аккумуляторы тепла

Принцип работы аккумуляторов данного типа основан на способности воды поглощать солнечную энергию вплоть до достижения ею температуры в 100°С и начала процесса её закипания и активного испарения, что достаточно маловероятно в условиях солнечной активности, характерной для наших широт. Данный вид аккумуляторов хорош своей дешевизной и простотой в сооружении. Расходный материал, требующий обновления время от времени, тоже достаточно доступен — это обычная вода. Схема отопления теплицы: 1 — нагревательный котел; 2 — бак — термос; 3 — циркуляционный насос; 4 — реле — регулятор; 5 — регистры; 6 — термопара. Среди негативных сторон данных аккумуляторов стоит упомянуть их относительно небольшую эффективность, что связано с низкой теплоемкостью воды, а также потребностью в постоянном контроле уровня жидкости в бассейне, баках или рукавах с водой, который неминуемо будет снижаться из-за её постоянного испарения.

Важно! Интенсивность испарения воды можно значительно сократить, если накрыть бак или бассейн с водой полиэтиленовой плёнкой или загерметизировать его каким либо иным способом.

Накопление тепла грунтом

Грунт, являющийся неотъемлемой частью любой теплицы, также способен выполнять функцию аккумулятора солнечной энергии. В дневное время он активно прогревается под солнечными лучами, а с наступлением ночи накопленную им энергию можно выгодно использовать для поддержания в тепличном помещении постоянной температуры. Делается это по следующей технологии:

Внутри слоев грунта укладываются вертикальные слои пустых труб произвольного диаметра и длительности.
В момент начала падения температуры в помещении теплый воздух из труб, нагреваемый грунтом, поступает под действием тяги наружу и стремится вверх, прогревая помещение.
Остывший воздух опускается вниз, вновь попадает в трубы и цикл повторяется снова до тех пор, пока окончательно не остынет грунт.

Знаете ли вы? Самый популярный современный материал для теплицы — это поликарбонат. Его активное применение позволило снизить средний вес теплицы в 16 раз, а расходы на сооружение — в 5-6 раз.

Данный способ аккумулирования тепла требует применения более затратных материалов, нежели предыдущий, но в то же время единожды наладив подобную систему, вам больше не придется постоянно проверять адекватность её работы. Она не требует совершенно никаких расходников и дополнительных материалов и способна обеспечить постоянную температуру в помещении теплицы на достаточно длительный срок. Видео: как сделать грунтовый тепловой аккумулятор

Каменные аккумуляторы тепла

Данный вид аккумуляторов является самым эффективным, так как камень обладает самой большой теплоемкостью среди всех рассматриваемых в статье материалов. Принцип работы каменных аккумуляторов заключается в том, что освещаемые солнцем участки теплицы обкладываются камнем, который в течение дня нагревается, а с наступлением ночи начинает отдавать накопленное тепло помещению. 1 — каменный теплоаккумулятор под теплицей с открытой циркуляцией воздуха; 2 — самородный тепловой аккумулятор из камня; 3 — прямой каменный тепловой аккумулятор; 4 — аккумулирование тепловой энергии камнями, уложенными свободно. Негативным аспектом применения данного способа отопления является высокая стоимость материала, особенно ощутимая в том случае, если вы желаете оборудовать эстетически приемлемую теплицу, с красивым внешним видом. С другой стороны, сооруженный по такому принципу аккумулятор имеет практически неограниченный срок службы и не теряет со временем своей эффективности.

Водяные аккумуляторы тепла своими руками

Самым популярным и простым в сооружении аккумулятором тепла для теплицы является водяной аккумулятор. Далее мы рассмотрим несколько самых простых способов сооружения таких аккумуляторов закрытого типа.

Рукавного типа

Данный агрегат хорош простотой своего сооружения, ведь всё, что вам потребуется для него, — это эластичный герметичный рукав и вода. Приблизительный алгоритм производства данного аккумулятора:

Приобретенный герметичный рукав (желательно чёрного цвета) требуемой длины и ширины, которая может варьироваться в зависимости от длины грядок и типа выращиваемых растений, укладывается на грядку таким образом, чтобы при наполнении он не травмировал растения.
Далее один из краев рукава надрезается и в него заливается вода так, чтобы она как можно более плотно его заполнила.
Далее рукав повторно герметизируется путем закручивания его края бечёвкой, проволокой, изолентой или хомутом.

Полученный агрегат не только предотвращает гибель растений в теплице в зимний период, но также положительно влияет на процессы роста и развития культур в период активной весенне-летней вегетации, что подтверждается наблюдениями многих огородников и садоводов.

Емкостного типа

Данный вид аккумуляторов тепла имеет несколько меньший КПД из-за того, что солнечные лучи не могут проникнуть глубоко в толщу бочки, представляющей основную составную его часть. Однако в то же время, его гораздо легче заново наполнить водой (когда возникнет такая потребность), чем предыдущий вид.

Сооружаются они по такому алгоритму:

Под грядки помещаются бочки произвольных размеров таким образом, чтобы на них попадал солнечный свет, и у вас была возможность долить в них воды, когда потребуется.
Крышки бочек открываются, в них заливается как можно больше воды. В идеале в бочке полностью должен отсутствовать воздух.
Далее крышка плотно закрывается и подвергается дополнительной герметизации, вид которой зависит от конструкции бочки и планируемой частоты обновления содержимого.

Важно! Для повышения эффективности работы такого агрегата рекомендуется окрасить изнутри бочку краской чёрного цвета.

Используя полученную из данной статьи информацию, вы можете на протяжении круглого года получать обильный урожай в ваших теплицах. Однако стоит помнить, что первостепенную роль в эффективности теплицы играет не наличие в ней того или иного вида теплового аккумулятора, а особенности её конструкции и грамотный подход к проектировке.

Отзывы из сети

Самый экономичный вариант: солнечное отопление с сезонным аккумулятором тепла.

metilen

http://forum.tepli4ka.com/viewtopic.php?p=2847&sid=206ba8f20c2687d7647c8f9bd4b373a1#p2847

Самый известный аккумулятор тепла для теплиц это вода и почва. Хотя первый для меня мало эффективный

Виталий

http://forum.tepli4ka.com/viewtopic.php?p=2858&sid=206ba8f20c2687d7647c8f9bd4b373a1#p2858

Укройте открытый грунт вокруг растений сеном. И подогрев есть и сорняки не растут.

Константин Васильевич

http://dacha.wcb.ru/index.php?act=findpost&pid=874333

1. Открытая железная бочка, наполненная водой прекрасно справляется с весенними заморозками, а заодно и влажность повышает пока растения не разрослись. 2. В случае опасности заморозков ниже -5, дуги из 20й пнд, накрытые нетканым укрывным прямо в теплице. Это же помогает притенять рассаду после высадки и не бояться что погорит в закрытой теплице.

Pop

http://dacha.wcb.ru/index.php?act=findpost&pid=960585

Была ли эта статья полезна?

Спасибо за Ваше мнение!

Напишите в комментариях, на какие вопросы Вы не получили ответа, мы обязательно отреагируем!

Вы можете посоветовать статью своим друзьям!

Да

Нет

15 раз уже
помогла

agronomu.com

Сезонный тепловой аккумулятор – Тепловой аккумулятор :: Дом солнечного энергетика