Резервуары горячей воды

Резервуары горячей воды наиболее распространены для накопления энергии. Многие специалисты рассматривают горячую воду как лучшую форму хранения тепла, хотя проблемы коррозии представляют некоторые трудности. Для того чтобы избежать тепловых потерь, водяные резервуары должны быть хорошо изолированы. Иногда используются в качестве хранителя тепла вода и галька (камень) в комбинации. 1 м3 чистой воды сохраняет 1000 ккал/°С.

Температура, при которой вода может быть использована для обогрева, начинается от 70-80°С и кончается при использовании тепловых насосов около 4°С. Согласно исследованиям Фишера, хорошо изолированный односемейный дом с объемом резервуара горячей воды в 200 м3 может сохранить достаточно энергии, накопленной за лето, до зимы, имея в виду непрерывный ввод мощностей осенью, зимой и весной. Используемое тепловое содержимое аккумулятора меньше, чем его объем, поскольку между хранением и использованием происходят теплопотери в окружающую среду. Постоянное время потерь зависит от контролируемых геометрических и материальных параметров, в частности следующих:

  • объема хранилища и площади поверхности слоя; толщины изоляции;

  • определенной температуры жидкости, заполняющей аккумулятор;

  • теплопроводности изоляционных материалов.

Если определенная сумма тепла достаточна на данный отрезок времени, то возможны различные методы его хранения. Можно использовать небольшой, но хорошо изолированный резервуар или большой аккумулятор с более коротким постоянным временем нагрева, т. е. с более высокими теплопотерями. Вопрос состоит в том, какое решение оптимально. Оптимальность решения проблемы определяется стоимостью самого аккумулятора, а также стоимостью его содержания. Наиболее важны следующие факторы:

  • стоимость 1 м3 конструкций аккумулятора;

  • стоимость 1 м3 изоляции;

  • минимальная допустимая температура;

  • температурные различия между аккумулятором и окружающей средой;

  • продолжительность периода работы аккумулятора;

  • количество тепла, пригодного для использования по истечении определенного отрезка времени.

Исходя из перечисленных условий параметры аккумулятора могут быть рассчитаны так, чтобы максимально снизить стоимость установки. По возможности тепло, отдаваемое окружающей среде (потери хранения), должно быть полезным для дома, т. е. сохраняться внутри дома. Также полезно наслаивать хранящееся тепло в трех различных температурных уровнях, которые вместе можно использовать для трех различных целей. Например, бытовая вода (t = 50-80°С), вода для отопления дома в перекрытии пола (t = 30-50° С) и вода (t>30°С) как вводимая в солнечные коллекторы мощность. В конце осени все три камеры должны нагревать вместе воду до 80 °С, чтобы с началом зимнего сезона использовать вместимость аккумулятора целиком для максимального обеспечения теплом.