Акумуляторна теплова батарея , принцип дії якої ґрунтується на роботі фазового переходу плавлення-кристалізації парафіну, має здатність нагромадити(зарядитися) теплову енергію рівнозначну п’ятикратній кількості яку може нагромадити вода з тією ж масою, (при Δ=15грд), в години чи дні коли є надлишок тепла в системі, і віддати це ж тепло коли його в системі забракне. Це дає змогу економити енергію на 30-40%.
Технічні дані однієї секції теплового акумулятора:
1
Об'єм/маса
парафіну
240л/200кг
2
Температура
плавлення
62...64°С
3
Енергетична
теплоємність при ΔТ=15˚С
63 000кДж/17.5кВт*год
4
Потужність(швидкість)
заряду/розряду при ΔТ=15˚С
3,2кВт
5
Діаметр
акумулятора
d=400мм
6
Довжина
теплообмінника
20м
7
Матеріал
виготовлення теплообмінника
нержавіючагнучка гофрована труба
8
Відношення
теплоємностей
парафін –вода при ΔТ=15˚С
1:5
9
Висота
секції
2м
10
Прохідний
умовний діаметр теплообмінника
DN20
Ось основні області застосування акумуляторів:
Солярні водогрійні системи
Системи з котлом на тверде паливо чи каміном з водяним плащем
Системи з електрокотлом, тепловим насосом , заряд акумулятора під час дії нічного тарифу на електроенергію.
Розглянемо можливість та доцільність застосування таких акумуляторів для прикладового будинку, заг.площею 160м.кв., для трьох випадків: зима, літо, міжсезоння. Нехай ми маємо парафіновий акумулятор із п’яти секцій(загальна теплоємність при ΔТ=15грд – 100кВт*год). Вскладі системи - сонячні водогрійні колектори – 8шт, камін з водяною сорочкою та електрокотел.
Зима. Потреба в тепловій енергії для опалення в найхолодніший період року(середньодобова температура -24грд) – 100Вт/м.кв, що для будинку заг. площею 160м.кв. складе 16кВт. Потреба в гарячому водопостачанні – ще 18кВт/добу(5 осіб). Загальна добова потреба для теплопостачання оселі – 402кВт*год теплової енергії. Енергії від сонця, що виробляють сонячні водогрійні колектори явно недостатньо для зарядки акумуляторів. Акумулятор можна заряджати виключно від каміна або електрокотла під час дії нічного зниженого тарифу. На жаль наші акумулятори можуть заряджатися/розряджатися з потужністю лише 3,2кВт/секцію(при температурі носія 70грд, або ж, для даного прикладу, 3,2*5=16кВт/год . На практиці це означає що зарядити акумулятори(при тій ж ΔТ=15грд можна лише за 100/16=6год15хв праці каміна чи електрокотла. Розряджатись він теж буде 6год з потужністю 16 кВт. Тобто закумульованої енергії буде вистачати для потреб будинку лише на ¼ - тобто 6 год автономної роботи.
Висновок: Застосування акумуляторів дозволить: 1.При опалювані каміном загасити його на 6 год , наприклад на ніч. Можна комбінувати періоди менш та більш інтенсивного паління. 2.При заряді акумулятора від електрокотла, під час дії нічного зниженого тарифу, отримати суттєву економію Σ=100кВт (Сд- Сн). Це особливо вигідно для установ та підприємств.
Літо. Теплова енергія від колекторів використовується лише на гаряче водопостачання. В сонячний день колектори дадуть 8шт*1,5кВт*8год=близько 100кВт*год тепла. Потреба в ГВП така ж як і взимку 5осіб*80л=400л води при температурі 50грд на одну добу. Щоб нагріти 400л. води від криничної Т=10грд до 50грд. Потрібно Q=C*m*Δt=4200*400*40=67MG або 18кВт*год/добу. Як видно залишкова кількість енергії 82кВт*год за добу. Закумулювавши її в парафінових акумуляторах маємо запас енергії для потреб гарячого водопостачання на 4 дні, тобто один сонячний день, при допомозі нашого акумулятора забезпечить теплом 4 похмурі дні. Щоб повністю зарядити акумулятор потрібно 100/80=1,25 сонячних дні. Така ж вигідна справа і при заряді від котла на дрова чи електрокотла, їх вистачає розпалити чи включити на 6..8 год один раз на п’ять днів!
Міжсезоння. Потреба в тепловій енергії для опалення середньо 8кВт/год, що дає витрату 8*24=192кВт*год протягом доби. Потреба в ГВП та ж – 18кВт/год на добу. Колектори, в сонячний день дадуть 0.5*8*8=30кВт*год. Тобто колектори перекривають потребу в ГВП але їх не вистарчає для системи опалення. Опалення відбувається за допомогою каміна чи електрокотла, одночасно заряджаються акумулятори на парафіні. Тоді, навіть в похмурі дні, акумулятор може працювати в режимі 8...10 год зарядки від каміна-12...15 год автономної роботи. Тривалість циклів розряд-заряд може бути і менша, напр. 6 год паління каміна -9 год автономної роботи системи теплопостачання від акумуляторів (співвідношення 1:1,5).
Висновок: влітку акумулятор необхідний з огляду на велику кількість сонячних колекторів (великий комфорт ГВП). В разі їхньої відсутності 4/5 їхнього тепла не було б куди складати. В міжсезоння акумулятор дозволяє повністю автономну працю теплосистеми більшу частину доби. Зарядка акумулятора від електрокотла під час дії нічного зниженого тарифу дозволяє отримати суттєве економію. Термін окупності для громадського сектору – лише два роки!
ків: зима, літо, міжсезоння.
