Аккумулирование солнечной энергии с помощью парафиновой печки

Аккумулирование энергии солнца и тепла летнего сезона для отопления зимой – это весьма заманчивая идея. Реализация такого проекта могла бы привести в России к колоссальным положительным энергетическим и экономическим последствиям, особенно в малоэтажном строительстве часный сектор.

Как нигде у нас холодная зима, аккумулирование энергии солнца и тепла летнего сезона при отоплении сулит огромную выгоду, для большинства стран мира потребление энергоресурсов на отопление не столь жизненно необходимо.

Автономные системы отопления дома, автономное отопление частного дома.

Какой тепловой аккумулятор летней тепловой солнечной энергии нужен для отопления загородного дома зимой.
Нами разработан рекуператор – аккумулятор тепла, или теплообменник с рекуперацией и накоплением тепла.

Водяной аккумулятор тепла солнечной энергии, солнечный энергоаккумулятор запаа теплаУдобным в эксплуатации и примитивным в изготовлении, дешевым, чтобы появилась экономическая заинтересованность замены энергии газа, дров, в том числе и угля, как самого трудоемкого в добыче и стоящей здоровья и жизни шахтеров.

Самое заманчивое для аккумулирования тепловой энергии солнца во внушительных количествах по теплоемкости является вода, но не везде доступна и в зависимости от технологии может быть дороговато.
Вода, конечно, хорошо прогревается инфракрасным солнечным излучением, тепло легко подать к жилью по трубам, вода большинству общедоступна.

Но самое дешевое и в тоже время доступное повсеместно любому смертному для аккумулирования тепла энергии солнца это земля, подземные каналы как искусственного, так и естественного происхождения.

Пронизывая грунты трубами с водой, легко организовать теплообмен с потребителем. Почва, грунт по многим физическим показателям, да и по химическому и агробиологическому, составу различны. Удельная теплоемкость воды в несколько раза больше чем у грунта, но доступность для большинства людей делают его очень привлекательным для изготовления аккумулирования тепла солнца, технологичность его работ сохранность тепла больших объемов.

Динамика изменения температуры при рекуперации

Такой тепловой аккумулятор из большой массы грунта с глубиной канала до 3 метров с наибольшей температурой, доведенной до 40°С. это доступный энергоаккумулятор тепла!Реверсивный теплообменник, рекуператор, аккумулятор тепла в одном лице

Многим известен метод сезонного аккумулирования холода в погребах и грунте, под опилками и соломой для летнего сезона на загородных дачах, где нет электричества. На нижней границе вечной мерзлоты устойчивый слой с температурой до +10°С. многие столетия, но многие думают, что тепло солнца уйдет в недра земли.

А населению морочат голову газификацией страны, которая делает людей заложниками и зависимыми, полная газификация бомба замедленного действия особенно в суровых условиях России, при малейшем катаклизме, только ради огромной прибыли для кучки людей газового бизнеса.

Россия на своих огромных просторах имеет колоссальные запасы грунтовых и межпластовых артезианских вод.
Температура воды в скважинах, родниках, колебаться от +4°С, до +6°С. в течение всего года, температура может, изменяется, повышаясь к осени и в начале зимы и понижаться марту месяцу и до начала лета.

Вода в артезианских пластах находится под непрерывным давлением, что позволяет ей в отдельных участках струиться на поверхности в виде восходящих потоков родников и ключей, из которых можно извлекать тепло.

К настоящему времени в стране пробурено десятки тысяч скважин глубиной от 5 до 300 м, основной водоносный пласт лежит на глубине приблизительно от 50 метров до 80.
При выкачивании этой воды на поверхность земли, она смогла бы прикрыть всю территорию республики метровым слоем.
Подземные воды обладают огромным запасом тепловой энергии, но дорогая технология изъятия тепла.

Технология строительства рекуперацеонного канала

Тепловой потенциал недр планеты это тепловой реактор, который может в большинстве заменить атом, энергию нефти газа — транспортные катастрофы, взрывы, пожары, делая заложниками население газификацией, ограбление простых людей повышающимися во всех странах тарифами на энергоресурсы, загрязнение атмосферы и меркантильными киотскими протоколами.

Огромное количество тепловой энергии у каждого обитателя планеты под домом, огородом, на крыше дома, не выключат, за несвоевременную оплату и в большинстве не зависит от времени года, широты.

Использование тепла недр земли для отопления с помощью воздушной вентиляции известна сотни лет, а не получает распространение лишь из-за жадности бизнеса и страха независимости людей, все что может сделать народ не зависимым, возможность пременения независимо от страны и континента тщательно скрывается и не пропагандируется.

Тепловой баланс, режим Земли, температура поверхностного слоя Земли.
Тепловой баланс, режим земли зависит от радиации, тепловой энергии солнца и выделяющейся при химических реакциях, радиоактивном распаде, при подземных тектонических движениях.

В верхней части выделяют 3 температурные области земной коры.
Это область распространения сезонных колебаний верхняя часть земной коры, область распространения постоянной температуры на определенный слой и область распространения постепенного повышения температуры в зависимости от глубины.
Изменение температуры в верхней области земли определяется климатом края.

По пределу углубления в недра земли, влияние атмосферных суточных и сезонных температур стабилизируется, и начинается зона постоянной температуры на глубине около 12 метров, равная среднегодовой температуры в данном крае. Если в данном районе средне годовая температура опускается ниже 0°С, то образуется вечная мерзлота.

Солнечные коллекторы южного фасада дома

Температура и годовой баланс тепла поверхностного слоя планеты меняется по временам года и зависит от поступающей тепловой энергии Солнца. На глубине влияние солнечного тепла ниже этого пояса не воздействует. Это область постоянной температуры, где круглогодично сохраняется постоянная температура.

В высоких широтах постоянная температура находится на глубине между 20-30 метров.
В средних широтах постоянная температура находится на глубине между 15-20 метров.
Для Москвы, глубина постоянной температуры находится на глубине 20 м при температур (4,2 °С).
В течение века на глубине 28 м в Париже отмечается температура чуть выше 11°С.
Глубже этого пояса, к центру Земли, температура постепенно повышается: в среднем на на 1 °С каждые 33 м.

Средняя годовая температура воздуха в Буздяке составляет почти 3 градуса тепла, в более увлажненных районах, северо-восточной части и горнолесных районах, где годовое количество осадков превышает 600 мм, средняя годовая температура атмосферы менее 1 градуса.

Почва состоит из минералов, воды и воздуха заполняющего промежутки между твердыми частичками. Если взять 1 м3 почвы и разделить ее на твердые, жидкие и газообразные составные части, то объемная теплоемкость м3 почвы складываться из теплоемкостей минеральной части, воды и воздуха.

Теплоёмкость
Количество тепла расчет в джоулях, необходимое для нагревания 1 г абсолютно сухой почвы на 1˚С, называют удельной теплоёмкостью массы, а количество тепла, необходимое для нагревания 1 см3 сухой почвы на 1˚С, называют объёмной удельной теплоёмкостью.

Объёмная теплоёмкость почвы естественного сложения зависит от теплоёмкости твёрдой фазы почвы, влажности почвы и содержания в ней воздуха.

При правильной ориентации дома на участке местности, в нашем случае проекта, полу вальмовая крыша, общей площадью 200 м.2 может дать, только за июнь месяц, 196-373 часов солнечного сияния, июль 152-357 август 164-331 итого возьмем в среднем 250 часов.

При солнечном сиянии 250 часов * 3 месяца = 750 часов солнечного сияния по 300 ват на м2 крыши тепловой и солнечной энергии, крыша особой конструкции, покрытый черным пофнастилом с высокими рёбрами жесткости получим 45000 КВтч тепловой мощности.

Это колоссальное количество тепловой мощности аккумулировать в подземных каналах рекуперационной системы отопления, запасая, таким образом, на зиму тепловую энергию солнца и воздуха. Даже при огромной ошибке в расчетах запасенное тепло хватит на зиму.

Дешевые парафин и стеариновая кислота могут решить проблему круглосуточного поддержания комфортных условий в помещении

Ученые из индийского технического колледжа SVCET нашли недорогой альтернативный способ хранения солнечного тепла. Новый материал на основе парафина и стеариновой кислоты может днем накапливать тепловую энергию Солнца, а ночью медленно отдавать ее, отапливая помещение без сжигания древесины или ископаемых видов топлива.

Новый материал – это вещество с изменяемой фазой (PCM), который может хранить большое количество тепла в небольшом объеме. В процессе плавления PCM поглощает тепло, а при застывании отдает его.

Смесь парафина и стеариновой кислоты, разработанная индийскими учеными, плавится при температуре более 30 градусов по Цельсию и по составу похожа на сырье для изготовления мыла. В процессе нагревания материал становится жидким и медленно застывает, отдавая тепло. При этом не нужны никакие катализаторы и устройства, освобождающие накопленную энергию.

В настоящее время команда ученых испытывает солнечный аккумулятор, состоящий из множества сферических капсул диаметром 38 миллиметров. Аккумулятор представляет собой емкость со смесью парафина и стеариновой кислоты, который помещен на верхушке резервуара с водой. Также исследователи работают над снижением доли парафина в смеси и увеличением доли стеариновой кислоты, поскольку последняя на индийском рынке намного дешевле и доступнее.

При всей кажущейся простоте изобретения оно имеет большое значение для многочисленных регионов, где в течение суток происходят сильные перепады температур, требующие больших расходов на охлаждение и отопление помещения. Тепловые аккумуляторы на основе PCM могли бы сэкономить энергию, а также решить проблемы в регионах, где полностью отсутствует развитая инфраструктура и нет даже электричества.

Система от «Isentropic»

Система, которая была разработана ныне обанкротившейся британской фирмой «Isentropic», работала так, как указано ниже. Она включала в себя два изолированных контейнера, заполненных измельченной породой или гравием; нагретый сосуд, хранящий тепловую энергию при высокой температуре и давлении, и холодный сосуд, хранящий тепловую энергию при низкой температуре и давлении. Сосуды соединены трубами вверху и внизу, а вся система заполнена инертным газом аргоном.

Во время цикла зарядки система использует внепиковое электричество для работы в качестве теплового насоса. Аргон из верхней части холодного сосуда при температуре и давлении, сравнимыми с атмосферными, адиабатически сжимается до давления в 12 бар, нагреваясь до примерно 500C (900F). Сжатый газ перегоняется в верхнюю часть нагретого сосуда, где он просачивается сквозь гравий, передавая свое тепло породе и охлаждаясь до температуры окружающей среды. Охлажденный, но все еще находящийся под давлением, газ оседает на дне сосуда, где снова расширяется (опять же адиабатически) до 1 бара и температуры в -150C. Затем холодный газ проходит через холодный сосуд, где охлаждает породу, нагреваясь до своего изначального состояния.

Энергия снова превращается в электричество при обратном проведении цикла. Горячий газ из нагретого сосуда расширяется, чтобы запустить генератор, и затем отправляется в холодное хранилище. Охлажденный газ, поднявшийся со дна холодного сосуда, сжимается, нагревая газ до температуры окружающей среды. Затем газ направляется ко дну нагретого сосуда, чтобы снова подвергнуться нагреванию.

Процессы сжатия и расширения обеспечиваются специально разработанным поршневым компрессором, использующим скользящие клапаны. Дополнительное тепло, вырабатываемое в ходе недостатков процесса, уходит в окружающую среду через теплообменники во время цикла разрядки.

Разработчик заявляет, что КПД цикла в 72-80 % вполне реален. Это позволяет сравнивать его с накоплением энергии от ГАЭС, КПД которого составляет свыше 80 %.

Другая предлагаемая система использует турбины и способна работать с гораздо большими объемами энергии. Использование солевых грелок в качестве накопителя энергии позволит продвинуть исследования вперед.

Накопление тепла в горячей породе, бетоне, гальке и т.д.

Вода обладает одной из самых высоких теплоемкостей – 4,2 Дж/см3*К, тогда как бетон обладает лишь одной третью от этого значения. С другой стороны, бетон может нагреваться до гораздо более высоких температур – 1200C за счет, например, электронагрева и, таким образом, обладает гораздо большей общей емкостью. Следуя из примера далее, изолированный куб примерно 2,8 м в поперечнике может оказаться способным обеспечивать достаточный объем хранимого тепла для одного дома, чтобы удовлетворить 50 % потребности в отоплении. В принципе, это может быть использовано для хранения избыточной ветряной или фотоэлектрической тепловой энергии благодаря способности электронагрева к достижению высоких температур. На уровне округов международное внимание привлек проект «Виггенхаузен-Зюд» в немецком городе Фридрисхафене. Это – железобетонный теплоаккумулятор объемом в 12 000 м3 (420 000 куб.фт.), соединенный с комплексом солнечных коллекторов площадью 4 300 м2 (46 000 квадр. фт), наполовину обеспечивающих потребность в горячей воде и отоплении у 570 домов. Компания «Siemens» строит под Гамбургом хранилище тепла емкостью 36 МВТ*ч, состоящее из базальта, разогретого до 600C, и выработкой энергии в 1,5 МВт. Схожая система планируется для постройки в датском городе Сорё, где 41-58 % накопленного тепла емкостью в 18 МВт*ч будет передаваться для центрального теплоснабжения города, а 30-41 % — как электричество.

Технология сплава на границе растворимости

Сплавы на границе растворимости основаны на изменении фазы металла с целью хранения тепловой энергии.

Вместо того, чтобы перекачивать жидкий металл между емкостями, как в системе с расплавом солей, металл заключается в капсулу из другого металла, с которым не может сплавиться (не поддающийся смешению). В зависимости от выбора двух материалов (материал, меняющий фазу и материал капсулы), плотность хранения энергия может оставлять 0,2-2 МДж/л.

Рабочая среда, как правило – вода или пар, используется для передачи тепла к и от сплава на границе растворимости. Теплопроводность таких сплавов зачастую выше (до 400 Вт/м*К), чем у конкурирующих технологий, что означает более быструю возможную «загрузки» и «разгрузки» теплового хранилища. Технология еще не реализована для использования в промышленных масштабах.

Электротермические накопители

Электроаккумуляционные печи – обычное дело для европейских домов с регистрацией электропотребления с учетом времени суток (чаще всего использующие более дешевое электричество ночью). Они состоят из керамических кирпичей высокой плотности или феолитовых блоков, нагретых электричеством до высоких температур, которые могут иметь или не иметь хорошую изоляцию и контролируют высвобождение тепла через определенное число часов.

Технологии с использованием льда

Разрабатывается ряд технологий, где лед производится во внепиковые периоды и позднее используется для охлаждения. К примеру, кондиционирование воздуха может быть экономичнее за счет использования дешевого электричества ночью для заморозки воды и последующего использования холодильной мощности льда днем для уменьшения количества энергии, требуемой для поддержания кондиционирования воздуха. Аккумулирование тепловой энергии с применением льда использует высокую теплоту плавления воды. Исторически лед перевозили с гор в города, чтобы использовать его, как охладитель. Одна метрическая (= 1 м3) тонна воды может хранить 334 миллиона джоулей (Дж) или 317 000 Британских термических единиц (93 кВт*ч). Относительно небольшой накопитель может хранить достаточно льда, чтобы охлаждать крупное здание целый день или неделю.

Помимо применения льда для прямого охлаждения, он также используется в тепловых насосах, на которых работают системы отопления. В этих сферах изменения энергии фазы обеспечивают очень серьезный теплопроводный слой, близкий к нижнему порогу температур, при котором может работать тепловой насос, использующий теплоту воды. Это позволяет системе переносить серьезнейшие отопительные нагрузки и увеличивать промежуток времени, в течение которого элементы источников энергии могут возвращать тепло в систему.

Технология расплава солей

Явная теплота расплава солей также используется для хранения солнечной энергии при высоких температурах. Расплавы солей могут применяться в качестве метода аккумулирования остаточной тепловой энергии. На данный момент это – коммерческая технология для хранения тепла, собранного гелиоконцентраторами (к примеру, с СЭС башенного типа или параболоцилиндров). Тепло позднее может быть преобразовано в перегретый пар для питания обычных паровых турбин и выработки электричества в плохую погоду или ночью. Это было продемонстрировано в 1995—1999 годах в рамках проекта «Solar Two». Оценки 2006 года предсказывали годовую эффективность в 99 %, ссылаясь на сравнение энергии, сохраненной в виде тепла перед преобразованием в электричество и преобразования тепла в электричество напрямую. Используются различные эвтектические смеси солей (к примеру, нитрат натрия, нитрат калия и нитрат кальция). Использование таких систем в качестве среды переноса тепла заметно в химической и металлургической промышленности.

Соль плавится при 131C (268F). Она хранится в жидком состоянии при 288C (550F) в изолированных «холодных» емкостях для хранения. Жидкая соль перекачивается через панели солнечного коллектора, где сфокусированное солнечное тепло нагревает ее до 566C (1 051F). Затем оно отправляется в горячую емкость для хранения. Сама изоляция емкости может использоваться для хранения тепловой энергии в течение недели. В случае потребности в электричестве, горячий расплав солей перекачивается в обычный парогенератор для производства перегретого пара и запуска стандартной турбогенераторной установки, используемой на любой угольной, нефтяной или атомной электростанции. Турбина мощностью в 100 МВт потребует емкость высотой в 9,1 м (30 футов) и диаметром 24 м (79 футов) для ее запуска в течение четырех часов по подобному принципу.

В разработке находится единый бак с разделительной плитой для сохранения и холодного, и горячего расплава солей. Гораздо более экономичным будет достижение на 100 % большего количества хранения энергии на единицу объема в сравнении со сдвоенными емкостями, так как емкость для хранения расплава солей достаточно дорога из-за сложной конструкции. Солевые грелки также используются для хранения энергии в расплавах солей.

Несколько параболоцилиндрических электростанций в Испании и «Solar Reserve» — разработчик солнечных электростанций башенного типа использует этот концепт для хранения тепловой энергии. Электростанция Солана в США может хранить в расплавах солей энергию, которая вырабатывается 6 часов. Летом 2013 года на электростанции «Gemasolar Thermosolar», работающей и как гелиоконцентратор, и как электростанция на расплавах солей в Испании, впервые удалось непрерывного производства электричества в течение 36 дней.

Рекомендации по изготовлению

Из предыдущего раздела следует, что обычной бочкой на 200 л отделаться не удастся, разве только ее вместительность — не менее полкуба. Этого хватит для домика площадью 30 м2, и то ненадолго. Чтобы не тратить время и силы впустую, надо в

С точки зрения размещения в котельной лучше делать емкость прямоугольной формы. Размеры – произвольные, главное, чтобы их произведение равнялось расчетному объему. Идеальный вариант – бак из нержавейки, но подойдет и обычный металл.

Вверху и внизу тепловой аккумулятор, сделанный своими руками, нужно снабдить патрубками для присоединения к системе. Чтобы давлением воды стальные стенки не выпирало наружу, конструкцию необходимо ужесточить ребрами или перемычками.

Бак–аккумулятор нужно хорошенько утеплить, в том числе снизу. Для этой цели подойдет пенопласт плотностью 15—25 кг/м3 либо минеральная вата в плитах не менее 105 кг/м3 плотности. Оптимальная толщина теплоизоляционного слоя – 100 мм. Получившийся аппарат, наполненный теплоносителем, будет иметь приличный вес, так что для его монтажа потребуется фундамент.

Совет. Если требуется емкость для самотечной отопительной системы, то ее следует установить своими руками на металлическую подставку, не забыв утеплить нижнюю часть. Цель – поднять резервуар выше уровня батарей.

Схема подключения

После установки резервуара на место надо его правильно присоединить к сети трубопроводов. Наиболее популярна стандартная схема подключения теплового аккумулятора, показанная на рисунке:

Для ее реализации понадобится 2 циркуляционных насоса и столько же трехходовых клапанов. Насосы обеспечивают циркуляцию в раздельных контурах, а клапаны – необходимую температуру. В котловом контуре она не должна опускаться ниже 55 ºС, дабы избежать появления конденсата в твердотопливном котле, этим и занимается клапан в левой части схемы.

Теплоноситель в трубопроводах отопления нагревается в зависимости от потребности в тепле, а потому подключение теплового аккумулятора с другой стороны осуществляется также через смесительный узел. Клапан может управлять температурой воды в автоматическом режиме, ориентируясь на датчик или с помощью терморегулятора. Одна из схем системы отопления с аккумулятором тепла (буферной емкостью) представлена на видео.

Емкость, аккумулирующая тепло, может заметно облегчить жизнь владельцам твердотопливных котлов. Им не придется беспокоиться о загрузке топлива в ночное время, а это большой плюс. Да и сам теплогенератор станет работать в экономичном режиме, развивая наибольший КПД. Что касается котлов электрических, то тут выгода при установке накопителя очевидна.

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *