Принцип работы теплоаккумулятора: Принцип работы теплоаккумулятора (буферной ёмкости)

Принцип работы теплоаккумулятора (буферной ёмкости)

Принцип работы теплоаккумулятора (буферной ёмкости) основан на использовании высокой теплоёмкости воды. Так, например 1 литр воды, остыв на 1°C, может нагреть 1м³ воздуха на 4°C.

Рассмотрим принцип работы аккумулятора тепла на примере простейшей конструкции буферной ёмкости без встроенного теплообменника, дополнительного бака нагрева воды и прочих принадлежностей. Такой теплоаккумулятор представляет собой ёмкость с четырьмя патрубками, два из которых находятся в верхней, а другие два в нижней части бака. Источником тепла будет твердотопливный котёл, а потребителем система отопления.

Подающий трубопровод от твердотопливного котла подключается к верхнему патрубку, а обратный к нижнему патрубку бака накопителя. В обратном трубопроводе устанавливаем циркуляционный насос, выкачивающий воду из бака. После, включаем циркуляционный насос и разжигаем котёл. Насос отбирает из нижней части теплоаккумулятора холодную воду и подаёт в котёл, горячая вода выходящая из котла попадает в верхнюю часть бака.

Горячая вода легче холодной, поэтому интенсивного перемешивания воды в аккумуляторе тепла не происходит и насос будет отбирать из нижней части бака холодную воду до тех пор, пока весь бак не будет заполнен горячей водой. В случае с твердотопливным котлом объём теплоаккумулятора рассчитывают таким образом, чтобы его хватило для аккумулирования тепла, выделенного при сгорании разовой загрузки топлива.

Топливо прогорело, а бак аккумулятор заполнен горячей водой. Тепловая изоляция бака позволяет сохранить воду горячей на протяжении нескольких часов, или даже суток, поэтому тепло полученное вечером, можно использовать всю ночь или только утром. К моменту разбора тепла мы имеем полный бак горячей воды.

Ко второму верхнему патрубку присоединён подающий трубопровод, а ко второму нижнему обратный трубопровод системы отопления. Циркуляционный насос, установленный на обратном трубопроводе, подаёт воду в бак. В результате получился второй циркуляционный контур.

После включения, циркуляционный насос системы отопления подаёт холодную воду в нижнюю часть бака, вытесняя в подающий трубопровод системы отопления из верхней части теплового аккумулятора горячую воду. Так как холодная вода тяжелее горячей интенсивного перемешивания в баке не происходит, и холодная вода остаётся в нижней части бака. Поэтому пока холодная вода не заполнит весь объём аккумулятора тепла, в систему отопления будет поступать горячая вода.

Время работы системы отопления на аккумулированном тепле зависит от мощности системы и объёма буферной ёмкости. Поэтому при подборе объёма теплоаккумулятора следует определить, какое из условий более приоритетно: обеспечить теплом систему заданной мощности на протяжении заданного времени или обеспечить аккумулирование тепла от источника определённой мощности на протяжении определённого времени.

 

 

 

Установку теплоаккумулятора выполняют в соответствии с проектом и инструкцией по монтажу, кроме того следует учесть следующие особенности:

• Поверхность бака накопителя обязательно должна быть теплоизолирована.

• На всех подводящих и отводящих трубопроводах следует установить термометры.

• Баки теплоаккумуляторы ёмкостью более 500 литров могут не пройти в дверной проём.

• Вблизи буферной ёмкости или в нижней её точке следует установить дренажный кран.

• На трубопроводах загрузки теплового аккумулятора следует установить сетчатые фильтры.

• Если в верхней части теплоаккумулятора не предусмотрено патрубка для отвода воздуха — воздухосборник с автоматическим воздухоотводчиком следует установить на выходящем патрубке из верхней части бака.

• Вблизи бака аккумулятора устанавливают предохранительный клапан и манометр, а в случае использования теплоаккумулятора с теплообменными аппаратами, предохранительный клапан рекомендуется установить и в контуре подключённому к теплообменному аппарату.

 

Когда полезен теплоаккумулятор?

Твердотопливный котел

 — в схемах обвязки твердотопливных котлов буферная ёмкость позволяет регулировать теплопотребление, уменьшить частоту загрузок топлива и повысить эффективность работы котла за счёт полной загрузки даже летом.

Электрический котел — в схемах с электрическими котлами нагрев бака накопителя ночью по сниженному тарифу позволяет минимально потреблять электрическую энергию на отопление в дневное время используя аккумулированное тепло, что существенно снизит расходы на отопление.

Солнечный коллектор — в схемах подключения солнечных коллекторов баки теплоаккумуляторы применяются для максимального накопления тепловой энергии во время пика поступления солнечной энергии и последующего её разбора во время недостаточного солнечного излучения. Баки аккумуляторы горячей воды, установленные непосредственно на солнечных коллекторах называют термосифонами.

 

По большему счёту, буферная ёмкость – это термос. Металлическая бочка в утеплителе от 500 до 1000 литров (можно больше, но обычно указанного объема достаточно). Чтобы понять, зачем она нужна, представьте себе такую ситуацию: Вы на даче решили попить чаю. Разожгли костёр, поставили на огонь чайник, вскипятили, сделали себе стаканчик и выпили. Замечательно. Через 2 часа Вам снова захотелось чая… Но вода уже остыла. И Вам опять необходимо разжигать костёр, ставить чайник и т.д. А теперь представьте, что у Вас есть термос… Закипятили один раз целый чайник воды, залили в термос и пьете чай целый день. Разжигать костёр и кипятить воду в этом случае Вам придётся только один раз. И отвлекаться будете меньше, и дрова сэкономите 🙂

В случае с системой отопления ситуация аналогичная. Буферная ёмкость способна накопить определённое количество тепла, а потом отдавать его постепенно.

Предположим, что Ваш дом имеет отапливаемую площадь 200 м2. Когда летом на улице температура такая же, как и в доме (+20°С), теплопотери равны 0, дом тепло не теряет. С уменьшением температуры на улице дом начинает терять тепло:

• при +15°С дом теряет 2 кВт в час;
• при +10°С — 4 кВт в час;
• при +5°С — 6 кВт в час;
• при 0°С — 8 кВт в час;

и так далее…
при температуре на улице -25°С теплопотери составят примерно 18кВт/час (цифры взяты для примера, точные теплопотери дома может рассчитать только специалист на основании предоставленных Вами данных о материалах, из которых построен дом, его утеплении и т.п.).

Для восполнения этих потерь тепла мы должны поставить котёл такой же мощности как и максимальные теплопотери дома, а лучше – даже чуть больше (а вдруг -35°С мороз стукнет :)). То есть мы ставим котёл 20 кВт.

Нужно отметить, что мощностью твердотопливного котла можно управлять в очень узких пределах. Или дрова горят (20 кВт), или – не горят (0 кВт). Можно, конечно, уменьшить доступ кислорода, прикрыв заслонку и снизить интенсивность горения, но эффект – незначительный. Будет киловатт 15, не меньше.

А теперь представим, что дело происходит ранней осенью. Котёл горит на минимуме и выдаёт 15 кВт мощности. Температура на улице — 0°С и дом теряет только 8 кВт. Не очень хорошо. Дров-то вы сжигаете на 15 кВт, т.е. почти в два раза больше чем нужно. Мало того, встаёт вопрос: куда деваются остальные 7 кВт? Есть два варианта:

1. перегретые радиаторы, в доме жарко;

2. закипевший котёл, что чревато повреждениями самого котла и всей системы отопления.

Котёл греет воду и при помощи циркуляционного Насоса 1 эта вода подаётся в буферную ёмкость. Соответственно, такой же объём воды, но остывшей, возвращается в котёл. Насос 2 подаёт горячую воду из верхней части буферной ёмкости к радиаторам. Такой же объём воды (остывшей) возвращается в нижнюю часть буферной ёмкости. Насос 1 работает тогда, когда горит котёл. К Насосу 2 подключён комнатный термостат, который может включать-выключать насос в зависимости от температуры в доме.

Посмотрим как «лишняя» мощность аккумулируется в буферной ёмкости. С помощью Насоса 1 тепловая мощность (нагретая котлом вода) передаётся буферной ёмкости. Пусть это будет 15 кВт из примера выше. Насос 2 отдаёт мощность радиаторам (возмещает теплопотери). Предположим, что производительности насосов равны. Соответственно, сколько тепловой мощности придёт в буферную ёмкость, столько же уйдёт на радиаторы (те же 15 кВт). Но у нас на дворе – осень 🙂 (см. пример выше), температура 0°С, теплопотери дома 8 кВт. Мы подаём в радиаторы слишком много горячей воды. Что произойдёт? Температура в доме станет расти.

Достигнет заданной на термостате комфортной (например 20°С) и Насос 2 выключится. Радиаторы через некоторое время начинают остывать, падает и температура в доме. Когда температура в доме упадёт ниже заданной на термостате, Насос 2 включится и снова будет греть радиаторы. То есть, Насос 1 работает постоянно, Насос 2 – с перерывами.

Так как их производительность одинакова, в буферную ёмкость будет приходить больше горячей воды, чем уходить. Соответственно, температура воды в буферной ёмкости будет повышаться. Так и происходит аккумулирование тепла. Теперь посмотрим, как мы отдаём набранное тепло. Котёл прогорел и Насос 1выключился. В буферную ёмкость тепло больше не поступает. Но Насос 2 продолжает работать в прежнем режиме, забирает из буферной ёмкости горячую воду и возвращает холодную. Температура в буферной ёмкости падает.

Так в чём же польза буферной ёмкости?

«Так в чём же польза?» — спросите Вы. «Температура в буферной ёмкости упадёт, и значит нужно снова топить котёл». Да, но как быстро она упадёт? В случае системы без буферной ёмкости температура начинает падать сразу и это падение начинает ощущаться человеком через 0,5 – 3 часа (в зависимости от температуры на улице, утеплённости дома и т.п.). Давайте посчитаем, насколько медленнее остывает система с буферной ёмкостью.

А расчёт прост. Мы говорили, что мощность котла – 20 кВт. Такую мощность при температуре отопительной воды 80°С отдают примерно 120 рёбер алюминиевых радиаторов. Объём воды в них составит 60 литров. Плюс вода в трубопроводах, котле, расширительном баке. Общий объём воды в системе отопления составит примерно литров 100. А с буферной ёмкостью (например, 500 литров) – 600 л. То есть в шесть раз больше. Соответственно и остынет этот объём воды в шесть раз медленнее. Вот и получится, что похолодание после остановки котла вы почувствуете не через 0,5-3 часа, а через 3 – 18 часов. Вот польза. То самое время, которое Вы можете не топить котёл. Плюс во время горения котла Вы не жаритесь на перегретых радиаторах, а имеете комфортные 20°С.

Экономический эффект можете прикинуть сами.

Дополнительные затраты в данном случае – это стоимость ёмкости, насоса, комнатного датчика, дополнительного расширительного бака, трубопровода обвязки и стоимость монтажа. 

Экономия — в зависимости от того, чем будете топить: дровами, брикетом, углём. Ту часть отопительного сезона, когда температура за окном выше -15°С Вы будете тратить примерно в 2 раза меньше топлива. В те дни, когда температура «за окном» будет ниже -15°С, то эффект от буферной ёмкости не будет наблюдаться, т.к. сколько тепла будет «отдавать» котёл, столько же и будет уходить как теплопотери. Но таких дней в году не много, 20-30. Кстати, эти цифры подтверждаются практикой, т.е. теми людьми, которые такие системы эксплуатируют не менее одного сезона.

К дополнительным плюсам такой системы можно отнести:

Купить теплоаккумулятор

принцип работы и подключение своими руками

Доброго всем дня! Если вы зашли на эту страницу моего блога, то значит вас интересует как минимум 2 вопроса:

Начну отвечать на эти вопросы по порядку.

Теплоаккумулятор для отопления: что это такое?

Бак теплоаккумулятор для отопления

Для ответа на этот вопрос нужно дать определение.

Звучит оно следующим образом, теплоаккумулятор — это емкость, в которой накапливается большой объем горячего теплоносителя.

Снаружи емкость покрывается теплоизоляцией из минеральной ваты или вспененного полиэтилена.

Теплоаккумулятор для отопления: принцип работы

Вы спросите: «А зачем нужен этот термос-переросток?» Тут все очень просто, он позволяет оптимальнее использовать тепло, отданное котлом.

В паре с теплоаккумулятором всегда работает мощный котел (чаще всего твердотопливный).

Котел быстро и без остановок отдает тепло от сжигаемого топлива в тепловой аккумулятор, а он в свою очередь медленно и в нужном режиме отдает это тепло в систему отопления. Объем системы гораздо меньше, чем объем емкости аккумулятора.

Это позволяет «растянуть» тепло от топлива по времени. Получается по сути котел длительного горения.

При нагреве емкости аккумулятора, котел постоянно работает на полную мощность, а это позволяет избежать появления смолистого конденсата в дымоходе и котле.

Как устроен теплоаккумулятор для отопления?

Как уже было сказано выше, ТА — емкость, в которой накапливается горячая вода (или другой теплоноситель).

Чтобы все было наглядно, посмотрите на следующий рисунок:

Устройство теплоаккумулятора для систем отопления

Емкость имеет несколько патрубков для подключения различного оборудования:

• Генератора тепловой энергии — котла, солнечного коллектора, теплового насоса.
• Пластинчатого теплообменника для нагрева горячей воды.
• Различного котельного оборудования — группа безопасности, расширительный бак и так далее.

Материалы водосодержащей емкости

Водосодержащая емкость может быть изготовлена изготовлена из различных материалов:

• Углеродистая сталь различных марок с нанесением (или без него) защитной эмали или лака на внутреннюю поверхность — наиболее дешевый и поэтому распространенный материал.
• Нержавеющая сталь — самый долговечный материал, который не подвержен коррозии. Его главным недостатком является высокая цена.
• Стекловолокно — из этого «экзотического» материала изготавливают разборные теплоаккумуляторы, которые собирает непосредственно на месте. Такой метод позволяет пронести ТА по самой узкой лестнице и собрать его точно в нужном месте. Если интересно, посмотрите а видео как это выглядит

Схема подключения теплоаккумулятора к котлу

Теперь давайте рассмотрим как аккумулятор включается в систему отопления:

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Из этой схемы видно, что ТА включается в систему отопления как гидравлический разделитель (гидрострелка).

Рекомендую прочитать отдельную статью посвященную этому полезному девайсу.

Скажу вкратце, что такая схема включения исключает взаимное влияние разных циркуляционных насосов и позволяет обеспечить котел нужным объемом теплоносителя, что положительно сказывается сроке жизни теплообменника.

Теплоаккумулятор и горячее водоснабжение

Теплоаккумулятор и ГВС

Еще одним важным вопросом является устройство в доме горячего водоснабжения. Здесь ТА тоже может прийти на помощь.

Конечно, использовать воду непосредственно из системы отопления для санитарных нужд нельзя.

Но здесь есть как минимум два решения:

• Подключение к ТА пластинчатого теплообменника, в котором будет нагреваться санитарная вода — применяется на самых простых моделях ТА.
• Покупка теплоаккумулятора со встроенной системой ГВС — она может быть реализована при либо помощи отдельного теплообменника (змеевика), либо по схеме «бак в баке».

Можно, конечно, еще отдельно приобрести бойлер косвенного нагрева, но я считаю, что это можно сделать только при наличии необходимого места у вас в котельной.

Для чего нужен теплоаккумулятор для отопления?

Теплоаккумулятор — еще один способ увеличить время между закладками топлива в котел.

Кроме этого ТА может применяться в системах с солнечными коллекторами и тепловыми насосами.

Чаще всего ТА применяют как замену котлам длительного горения.

Альтернатива, безусловно, интересная и достойная вашего внимания.

На этом я завершаю свой рассказ. Жду ваших вопросов в комментариях.

Тепловые аккумуляторы для котла отопления своими руками: изготовление, схема, расчет

Содержание статьи:

• Принцип работы теплового аккумулятора
• Обзор модели
• Расчет теплоемкости
• Изготовление аккумулятора тепла своими руками
• Особенности установки и схема подключения накопительного бака
• Практические советы

Современная система отопления должна поддерживать комфортный уровень температуры не только во время работы котла, но и после нее. Снижение температуры теплоносителя в трубах происходит относительно быстро, поэтому необходимо устанавливать дополнительные устройства. Лучше всего в этом плане сделать систему отопления с тепловым аккумулятором своими руками: схема, расчет, подключение которой можно сделать практически для любого автономного комплекса.

Принцип работы теплоаккумулятора

Аккумулятор тепла

Аккумулятор тепла представляет собой большой бак, наполненный водой. Нагревается от системы отопления прямо или косвенно. В результате температура воды повышается до максимального значения. Когда котел перестает работать, происходит обратный процесс – энергия от нагретой воды передается теплоносителю.

Для выполнения этой задачи подключение теплоаккумулятора к системе отопления должно осуществляться на максимально близком расстоянии от выходной трубы котла. Кроме того, предъявляются следующие требования к конструкции:

• Правильно рассчитать объем. Это напрямую зависит от площади отапливаемого помещения;
• Утепление стен. Это необходимо для снижения теплопотерь, чтобы обеспечить максимальную теплоемкость;
• Возможность дополнительной функции горячего водоснабжения (ГВС).

Такая система отопления с тепловым аккумулятором может обеспечить снижение расхода топлива до 30%.

Значительно повышается уровень комфорта, что выражается в поддержании оптимальной температуры в течение длительного времени даже при простое котла.

Однако перед планированием изготовления и монтажа теплоаккумулятора следует учесть такие негативные факторы:

• Снижение КПД. Так как часть энергии от теплоносителя будет расходоваться на нагрев воды, то температура в радиаторах будет ниже, чем без теплоаккумулятора;
• Эффективный самодельный аккумулятор отопления для отопления актуален только для систем с высокотемпературным режимом работы – от 80/60. В противном случае потери тепла за счет нагрева воды значительно снизят степень нагрева воздуха в помещениях;
• Большая вместимость. Для накопления достаточного количества энергии следует выбирать тепловые аккумуляторы большой емкости. Только так их работа будет действительно эффективной.

Перед самостоятельным изготовлением необходимо сначала определиться с оптимальной конструкцией.

Обзор моделей

Заводской аккумулятор тепла

В качестве основы для самодельного аккумулятора отопления можно рассмотреть стандартный заводской образец. Это контейнер с несколькими разъемами для подключения. Внутри имеется трубопровод в виде спирали, по которому протекает теплоноситель. Материал трубы – медь или оцинкованная сталь.

Для повышения эффективности работы в конструкции предусмотрен дополнительный нагревательный элемент — электронагреватель.

Служит альтернативным источником тепловой энергии для поддержания температуры воды в баке на нужном уровне. Особое внимание следует уделить конструкции и, в частности, обеспечению максимальной теплоизоляции. Он состоит из двух стен, между которыми находится слой утеплителя. Чаще всего это базальтовая вата. В результате такой аккумулятор тепла для котлов отопления имеет следующие положительные качества.

• Равномерный нагрев воды по всему объему;
• Возможность функционирования систем отопления с помощью ТЭНа даже при неработающем котле;
• Минимальные потери тепла со стенок корпуса.

Однако стоимость такой конструкции высока, а ее самостоятельное изготовление проблематично из-за сложности. Поэтому чаще всего используется другая схема отопления с тепловым аккумулятором.

В данном случае конструкция представляет собой емкость, в которую устанавливается спиральная труба отопления. Имеет четыре патрубка для прямого и обратного трубопровода — входящий и выходящий. Его изготовление намного проще, чем для вышеописанной модели. Для этого достаточно сварить емкость и сделать в ней соответствующие насадки.

Если система отопления с тепловым аккумулятором своими руками не предусматривает подключение дополнительных источников забора энергии по схеме и расчету, следует проконсультироваться по этому вопросу со специалистами.

Одним из преимуществ данной конструкции является низкая трудоемкость работы. Но он менее эффективен, что сказывается на времени остывания воды. Его можно модернизировать – установить электронагреватель. Подобная система отопления с небольшим тепловым аккумулятором будет работать и без котла. Но в этом случае затраты на электроэнергию возрастут в разы. Не рекомендуется использовать систему ГВС, так как снижение КПД установки будет большим.

Расчет емкости теплоаккумулятора

Основным техническим параметром теплоаккумулятора является его полезный объем. От этого зависит количество тепловой энергии, которая может накапливаться в воде.

Правильный расчет теплового аккумулятора для отопления начинается с анализа помещения.

Сначала определяется его площадь, на основе которой рассчитывается минимальное значение мощности, необходимое для обогрева всех помещений в течение одного часа. Это делается по следующей формуле:

Q = S / 10

Где Q — это теплопотери здания или количество энергии для ее компенсации, S — площадь дома.

Для помещения площадью 90 м² необходимо вырабатывать 9 кВт энергии в час. Далее рассчитайте количество запасенной энергии в тепловом аккумуляторе для отопления на 1 м³ воды. Этот показатель зависит от его температуры. Чтобы избежать длительных расчетов, в таблице приведены данные для различных значений отдачи энергии от теплоносителя к воде в баке.

Температура °С	Энергия кВтч
90/70	23,26
80/50	34,89
70/55	17,45
80/30	58

Предположим, что применяется стандартная температура нагрева 80/30. В этом случае при расчете теплоаккумулятора для отопления, рассчитанного на эффективную работу в течение 12 часов, общий полезный объем будет равен:

V = 12 * 9 / (58) = 1,86 м³

Для заполнения такого объема потребуется изготовить цилиндрическую конструкцию радиусом 1 м и высотой 2,3 м.

Изготовление аккумулятора тепла своими руками

Самодельный аккумулятор тепла

Можно ли сделать аккумулятор тепла для отопления своими руками? Для этого нужно сделать конструкцию с расчетным объемом. Лучше всего использовать толстостенную оцинкованную сталь. Так как габариты будущего типа батареи довольно большие, сварочные работы стоит доверить профессионалам. Любой дефект шва может привести к печальным последствиям – разгерметизации всей конструкции.

Для повышения прочностных характеристик рекомендуется изготавливать двухслойную тару. Материал внутреннего слоя не должен подвергаться коррозии под воздействием воды и высоких температур. Внешняя оболочка должна выполнять функции механической защиты. Также необходимо правильно подобрать диаметр труб, чтобы теплоаккумулятор подключался к системе отопления без дополнительных переходников.

Работу можно разделить на следующие этапы:

• Изготовление внутреннего трубопровода. Лучше всего делать П-образную, при этом высота должна быть на 5-7 см меньше емкости;
• Сварка внутреннего цилиндра. В нем должны быть отверстия под патрубки;
• Изготовление наружного цилиндра.

После того, как изготовление теплоаккумулятора для системы отопления своими руками завершено – необходимо проверить его прочность. Для этого конструкцию заливают водой и визуально наблюдают на предмет отсутствия протечек или разгерметизации.

Для улучшения изоляционных качеств наружная стена утеплена базальтовой ватой. В этом случае КПД системы отопления с тепловым аккумулятором значительно повысится, так как потери тепла будут минимальными. Толщина защитного слоя должна быть не менее 50 мм.

Особенности установки и схема подключения накопительного бака

Схема подключения теплоаккумулятора

Для подключения теплоаккумулятора к системе отопления необходимо правильно выбрать его месторасположение. Лучше всего, если он будет стоять в непосредственной близости от котла. В этом случае температура теплоносителя будет высокой, что положительно скажется на скорости нагрева воды в баке.

Для него также следует сделать пьедестал, так как общая масса заполненного теплоаккумулятора будет довольно большой. В нашем случае это будет примерно 2,1 тонны. В частном доме для этого необходимо подготовить отдельный фундамент. Если в системе отопления с тепловым аккумулятором предусмотрено горячее водоснабжение, то подвод воды должен быть выполнен в помещении. Он соединяется с баком через запорную арматуру. Увы, общих схем изготовления теплоаккумулятора для отопления нет. Чаще всего руководствуются личным опытом.

Практические советы

Исходя из многочисленного опыта изготовления самодельных батарей для отопления, можно дать несколько рекомендаций:

• Вместо заводского змеевика можно использовать стальной гофрошланг. Тогда общая площадь теплообмена увеличится;
• Чтобы не делать стальную конструкцию, можно использовать пластиковые емкости соответствующего объема. Для сохранения формы их необходимо заключать в решетчатый каркас;
• Небольшие тепловые аккумуляторы для отопления можно использовать в качестве топлива для системы теплого пола.

Но для большой площади помещения все же рекомендуется приобретать фабричные модели, так как их прочность и функциональность рассчитаны специалистами.

При выборе готовых теплоаккумуляторов для любого котла отопления обратите внимание на количество подводящих и отводящих патрубков. От этого зависит возможность подключения устройства к системе горячего водоснабжения, теплого пола или использования альтернативного источника нагрева воды – солнечного коллектора.

Видео демонстрирует работу теплоаккумулятора в паре с отопительным котлом:

Насосный тепловой электроаккумулятор (PHES)

Краткий обзор

В насосном теплоэлектроаккумуляторе (PHES) электричество используется для привода накопителя двигатель соединен с двумя большими тепловыми накопителями. Для хранения электроэнергии электрическая энергия приводит в действие тепловой насос, который перекачивает тепло из «холодного хранилища» в «горячее хранилище» (аналогично работе холодильника). Для рекуперации энергии тепловой насос реверсируется, превращаясь в тепловую машину. Двигатель забирает тепло из горячего хранилища, отдает отработанное тепло в холодильное хранилище и производит механическую работу. При рекуперации электроэнергии тепловая машина приводит в действие генератор.

Обсуждение

Для PHES требуются следующие элементы: два низкозатратных (обычно стальные) резервуары, заполненные минеральными частицами (размером с гравий горная порода) и средства эффективного сжатия и расширения газа. закрытый контур, заполненный рабочим газом, соединяет два накопителя, компрессор и расширитель. Одноатомный газ, такой как аргон, идеально подходит в качестве рабочего газа, поскольку он нагревает/охлаждает намного больше, чем воздух при одинаковом повышении/падении давления – это в свою очередь значительно снижает стоимость хранения.

Процесс протекает следующим образом: аргон при атмосферном давлении и температуры (верхнее левое колено цепи на схеме), поступает в компрессор (на схеме изображен вращающийся символ компрессора – все оборудование находится в факт взаимности). Компрессор приводится в действие двигателем/генератором (вверху) с использованием электричество, которое необходимо хранить (желтые стрелки вверху). Аргон сжат до 12 бар, +500°C. Он поступает в верхнюю часть горячего резервуара для хранения и течет медленно (обычно менее 0,3 м/с) через твердые частицы, нагревая твердых частиц и охлаждения газа. По мере нагревания частицы движется горячий фронт. вниз по баку (примерно 1 м/час). На дне бака аргон выходит, все еще при почти 12 барах, но теперь при температуре окружающей среды. Затем он входит расширитель (внизу) и расширяется обратно до давления окружающей среды, охлаждаясь до минус -160°С. Затем аргон поступает на дно холодного сосуда и течет медленно вверх, охлаждая частицы и нагревая себя. Он покидает вершину бака обратно при атмосферном давлении и температуре.

Для восстановления питания (т.е. разряда), расхода газа (и всех стрелок на схеме) просто переворачивается. Аргон при температуре окружающей среды и давление поступает в холодный резервуар и медленно течет через него вниз, нагревая частица и сама становится холодной. Он покидает дно резервуаре при -160°C и поступает в компрессор. Он сжат до 12 бар, подогрев до температуры окружающей среды. Затем он попадает на дно горячий бак. Он течет вверх, охлаждая частицы и сам нагреваясь. до +500°С. Затем горячий сжатый газ поступает в детандер, где он отказывается от своей работы по производству энергии, которая приводит в движение двигатель/генератор. Ожидаемая эффективность передачи от переменного тока к переменному току составляет 75–80 %.

Заключение

PHES может работать на рынках, требующих времени отклика в районе минут вверх. Система использует гравий в качестве среды хранения, поэтому она предлагает очень недорогое решение для хранения.