1598005534-31c332f555b61fac29b21288ea9f69ab (811232), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Температура фазовых переходов выбирается невысокой, подходящей для отопления домов. Подбираются вещества, у которых плавление происходит при температурах от 30 до 50оС. При их плавлении выделяется много тепла и обходится оно дешевле. Если добиться стабильности используемых веществ и применять меры по технике безопасности при Работе с ними, можно получить надежный аккумулятор на основе скрытой теплоты фазового перехода. Попытки получения дешевого аккумулятора скрытой теплоты делались и раньше. Известно, что 30 лет назад проф. Мария Телкес из делаварского университета (США) проводила исследования в этом направлении. В настоящее время на практике используются два вида ве'Цеств для аккумуляторов данного тепла: хлорид кальция.
СаС126Н20) и сульфат натрия (глауберова соль). Хлорид кальция ймеет точку плавления 29 С, тепловой эффект фазового ~~рехода из твердого в жидкое состояние составляет 42 ккал/кг 1прн плотности !,622 кгlмз). В лучшем случае в веществе, претер"евающем фазовый переход, аккумулируется такое же количе- "тво тепла, как в воде, занимающей 1/7 объема этого вещества при ее нагреве на 10оС. Аккумуляторам, использующим скрытую теплоту фазовых переходов (рис.
2.40), как и воде, свойственно явление переох. лаждения, и при применении таких аккумуляторов особенно важно его предотвращать. Лля аккумуляторов на основе хлори. да кальция американской фирмой "Даукэмикал" разработана в внедрена в практику добавка в виде хлористого стронция, кото.
рый предотвращает переохлаждение расплава и отличается большой надежностью. Аккумуляторы с использованием скрытой теплоты фазовых переходов, в' которых теплоаккумулирующее вещество помеще. но в полиэтиленовые емкости, можно хранить в помещениях и применять в системе солнечного отопления. Такие вещества применяют и в аккумуляторных баках с воздушным и водяным нагревом. Иногда в аккумуляторах данного типа используют вещества на основе глауберовой соли. Их положительным свойством считается низкая температура плавления, примерно 31оС, Однако при их применении кроме добавки, предохраняющей от переохлаждения, необходимо вводить загустители, предотвра. щающие разложение смеси.
В настоящее время ведутся разработки новых аккумулиру ю. щих веществ с точкой плавления 10-20оС для систем охлажде. ния. Эти разработки основаны на добавлении в аккумулирую. шие вещества на основе глауберовой соли и хлорида кальция других гидратов солей. Кроме того, изучают возможности ис. пользования гидратированных сульфатов алюминия, квасцов аммония и других соединений с температурой плавления 80- 100оС в аккумуляторах тепла для абсорбционных холодильных установок. В то же время проводят исследования некоторых органических теплоаккумулируюших веществ: парафина, поли.
этиленгликоля, масел, жиров и др. Однако, принимая во анима. ние их пожароопасность, это направление вряд ли можно счи. тать перспективным для практики. В самом деле, разработать такие высокоэффективные акку муляторы тепла очень заманчиво. Конечно, трудно делать пред. положения на будущее, но в настоящее время сфера примене ния аккумуляторов на основе скрытой теплоты фазовых перех одов, верорятно, будет ограничена установками пассивных мето. дов преобразования солнечного излучения в тепло. В системе горячего водоснабжения, которая получила наибольшее распре. странение на настоящем этапе развития гелиотехники, 1 кг воды при нагреве в течение дня с 15 до 55оС аккумулирует 40 ккал.
Таким образом, в аккумуляторах, использующих скры. тую теплоту фазовых переходов, выделяемую, например, пря плавлении, в ближайшем будущем едва ли удастся заменить воду. ада. сохгАнкник солнкчного ткпла до зимнкго пкгиодл Если установить солнечный коллектор, имеющий площадь, достаточную для того, чтобы обеспечить выработку тепла на отопление дома в зимний период, то в летний период в системе горячего водоснабжения появятся излишки тепла, а летом и осенью системе охлаждения дома будет не хватать энергии. Многие работают над возможностью использовать излишки тепла, получаемого летом, для отопления домов зимой. Вопрос состоит в том, возможно ли решить эту задачу технически и будет ли это выгодно в экономическом отношении. В настоящее время наиболее распространенные способы длительного сохранения тепла сводятся либо к аккумулированию его в грунте, либо к установлению в грунте бака-накопителя с водой.
Кроме того„предлагаются различные проекты аккумулирования тепла: в частности, использование для этой цели кальцинированной соды, применение гибридов металлов, а также накопление тепла, выделяющегося при химических реакциях. Однако все они, по всей вероятности, вряд ли найдут широкое применение в будущем. Главным преимуществом аккумулирования тепла в грунте является его дешевизна. Однако теплопроводность грунта слишком мала, поэтому приходится использовать теплопроводные трубы, создание и применение которых обходится весьма дорого. С другой стороны, для длительного хранения тепла необходима хорошая теплоизоляция.
С этой точки зрения теплопроводность грунта слишком велика, и, хотя емкость с аккумулированным теплом со всех сторон окружена теплоизоляцией, эффективность этой изоляции недостаточна. Первоначальные проекты грунтового аккумулирования тепла в экспериментальных вариантах сводились преимущественно к непосредственному использованию в зимний период накопленного тепла при температуре теплоносителя, достаточной для отопления дома. Однако, как бы тщательно ни сохранялось тепло в грунте, в процессе его передачи потребителю температура воды снижается, поэтому его можно использовать, например, для обеспечения энергией теплового насоса.
Применение теплового насоса, в котором аккумулированное тепло служит горячим источником, во многих районах (за исключением очень холодных) выгодно в экономическом отношении. В установленном в грунте теплоаккумуляторном баке с водой циркуляция тепла осуществляется по простой схеме; тем не менее расходы на проведение всех работ составляют чрезвычайно большие суммы. Чтобы снизить эти расходы, необходимо создать дешевую технологию подготовительных и строительно. монтажных работ при сооружении больших баков.
При долгосрочном аккумулировании тепла наиболее сложной является П Роблема максимального снижения тепловых потерь с поверхности бака-аккумулятора, В этом случае целесообразнее использовать баки. аккумуляторы больших размеров. Например, прямоугольный бак.аккумулятор с ребрами 5х50 м, оборудованный теплоизоляцией, имеющей К = 0,1 ккал/(м~ ч оС), в течение го да может сохранять температуру 80оС. В зимний период тепло г г РИС.
2.41. СХЕМА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ДОЛГОСРОЧНЫМ АККУМУЛИРОВАНИЕМ ТЕПЛА 1 — здание; 2 — еращающиеся опорные подстаеы; 5 — солнечные коллекторы; 4 — слой теплоизоляции; 5 — облицовка; б — часть грунта, аккуму пирующая тепло передается потребителю при температуре теплоносителя 50ОС. У баков-аккумуляторов малых размеров, в которых количество запасенного тепла равно 3,75 104 ккал, теплопотери доходят до 112%, а у крупных баков, аккумулирующих 4,2 10Б ккал тепла, теплопотери составляют всего 11,2%, т.е. преимущество крупных баков-аккумуляторов очевидно.
Для отдельного, индивидуального дома при маломасштаб. ном использовании солнечного излучения долгосрочное акку. мулирование тепла затруднительно, Если это возможно, то целесообразнее наладить крупномасштабное использование солнечной энергии для теплохладоснабжения целого района.
В Швеции и других северных странах, расположенных на высоких широтах, зимой приход солнечной радиации чрезвычайно мал, а летом, при большой продолжительности периода солнечного сияния, наоборот — очень велик, поэтому вопрос о длительном аккумулировании тепла вызывает там значительно больший интерес, На рис. 2.41 представлена схема экспериментального под.
земного аккумуляторного бака объемом 725 мз, предназначенного для общественного здания; имеются проекты сооружения теплоаккумуляторных баков емкостью 10000 мз. На большей части территории Японии приход солнечной радиации в зимний период значителен, проблема долгосрочного хранения тепла не актуальна, а в промежуточные сезоны я летом наблюдается некоторый излишек тепла.
В связи с этим возникает дилемма: оставить этот излишек тепла без внимания или использовать его для каких-либо целей? Возможно, в буду. щем удастся соорудить дешевые теплоаккумуляторные резер. тары, обладающие сейсмической устойчивостью (не подвер'внные влиянию землетрясений), которые в период дождей ожно было бы использовать как плавательные бассейны. Архитекторы считают, что проблема долгосрочного аккуыулирования для солнечных домов с маломасштабными гелио. системами еще далека от практического решения, хотя и пред;тавляет определенный интерес.
2.1Э. ТЕПЛО~НЕ ПОТЕРИ ТЕПЛОАККУМУЛЯТОРНОГО БАКА В теплоаккумуляторном баке солнечная энергия хранится в Форме теплоты, и возникает возможность передачи этой теплоты окружающим бак материалам. Если температура внутри бака выше, чем снаружи, то тепло обязательно переходит к среде с более низкой температурой, и температура внутри бака пони. жается, т.е. возникают тепловые потери. для сведения до минимума этих потерь создают специальные конструкции теплоаккумуляторных баков, например снаружи их покрывают слоем стекловаты. Однако какой бы толстой ни была теплоизоляция, полностью исключить теплопотери не представляется возможным. Методика расчета оптимальной толщины слоя теплоизоляционного материала определяется на основе баланса между затратами на теплоизоляционные материалы и снижением теплопотерь, достигнутым в результате использования теплоизоляции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
