АККУМУЛЯТОРЫ ТЕПЛОТЫ 2

Таблица 4. Сравнение некоторых теплоаккумулирующих материалов

Характеристика ТАМ

Гранит, галька

Вода

Глауберова соль (декагидрат сульфата натрия)

Парафин

Плотность, кг/м3

1600

1000

1460т

1330ж

786т

Теплоемкость, кДж/(кг·К)

0,84

4,2

1,92т

3,26ж

2,89т

0,498т

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К)

0,45

0,6

1,85т

1.714ж

Масса ТАМ для аккумулирования 1 ГДж теплоты при ΔТ = 20 К, кг

59 500

11 900

3300

3750

Относительная масса ТАМ по отношению к массе воды, кг/кг

5

1

0,28

0,32

Объем ТАМ для аккумулирования 1 ГДж теплоты при ΔТ=20 К, м3

49,6ж

11,9

2,26

4,77



Относительный объем ТАМ по отношению к объему воды, м33

4,2

1

0,19

0,4

Примечания:

  1. Обозначения степени следующие: т - твердое состояние; ж - жидкое состояние; * - с учетом объема пустот — 25%.

  2. Температура и теплота плавления: парафин - 47 ˚С и 209 кДж/кг; глауберова соль - 32 °С и 251 кДж/кг.

Система аккумулирования тепловой энергии характеризуется следующими параметрами:

  • теплоаккумулирующей способностью или удельной энергоемкостью, ГДж/м3;

  • диапазоном рабочих температур, °С;

  • скоростью подвода и отвода теплоты при зарядке и разрядке аккумулятора, кДж/с.

Аккумуляторы теплоты емкостного типа (рис. 20) - наиболее широко распространенные устройства для аккумулирования тепловой энергии. Теплоаккумулирующую способность или количество теплоты (кДж), которое может быть накоплено в аккумуляторе теплоты емкостного типа, определяют по формуле: Q = mCp(T2 - T1), где m - масса теплоаккумулирующего вещества, кг; Сp - удельная изобарная теплоемкость вещества, кДж/ /(кг·К); T1 и Т2 - средние значения начальной и конечной температур теплоаккумулирующего вещества, °С.

Наиболее эффективный теплоаккумулирующий материал в жидкостных солнечных системах теплоснабжения - это вода. Для сезонного аккумулирования теплоты перспективно использование подземных водоемов, грунта, скальной породы и других природных образований.

Рис. 20. Аккумуляторы теплоты емкостного типа - водяной (а) и галечный (б)

Рис. 20. Аккумуляторы теплоты емкостного типа - водяной (а) и галечный (б)

1 - теплообменник; 2 - холодная вода: 3 - горячая вода; 4 - теплоизолированный бак (бункер); 5 - слой гальки; 6 - решетка; 7, 8- подвод (отвод) воздуха

В крупномасштабных системах аккумулирования теплоты достаточно успешно используют железобетонные и стальные резервуары вместимостью до 100 тыс. м3 в которых горячая вода, обладающая значительной теплоемкостью [4,19 кДж/(кг·°С)], может сохранять при температуре 80 - 95°С до 8 тыс. ГДж теплоты. Они достаточно просты в эксплуатации, но требуют больших капиталовложений. Целесообразно их использование совместно с тепловыми насосами, в этом случае их теплоаккумулирующая способность может удвоиться за счет более глубокого (до 5°С) охлаждения воды в резервуаре.