АККУМУЛИРОВАНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СКРЫТОЙ ТЕПЛОТЫ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

При использовании теплового эффекта, который возникает в результате нагревания или охлаждения воды или гравия, количество получаемого тепла невелико относительно объема теплового аккумулятора. Недостаток обычного теплового аккумулирования в том, что оно требует значительного пространства, и по мере отдачи тепла температура аккумулятора понижается. Существуют такие вещества, у которых при фазовых превращениях - плавлении, испарении и кристаллизации - выделяется так называемая скрытая теплота фазового перехода, причем количество выделяющейся теплоты достаточно велико. Как видно из самого названия "скрытая теплота", в процессе фазового превращения вещества его температура не меняется, т.е. весь процесс идет при определенной температуре. Если, например, взять воду, то для получения 1 кг воды из снега при температуре 0°С требуется 80 ккал тепла, для испарения 1 кг воды при 100°С необходимо 540 ккал. В процессе испарения выделяется много тепла, но при этом наблюдаются большие изменения в объеме вещества, так что этот процесс нельзя осуществлять в тепловом аккумуляторе. Можно использовать лишь скрытую теплоту плавления.

РИС. 2.39. АККУМУЛЯТОР ТЕПЛА ИЗ ГРАВИЯ, РАЗМЕЩЕННЫЙ ПОД ПОЛОМ И ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ОБОГРЕВА ДОМА ЧЕРЕЗ ПОЛ

РИС. 2.39. АККУМУЛЯТОР ТЕПЛА ИЗ ГРАВИЯ, РАЗМЕЩЕННЫЙ ПОД ПОЛОМ И ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ОБОГРЕВА ДОМА ЧЕРЕЗ ПОЛ

1 - вход воздуха (отверстие 20400 с автоматической крышкой); 2 - выход воздуха (отверстие 200×400 с ручной крышкой); 3 и 4 - слой гравия; 5 - цементный блок с трубопроводом; 6 - отопление через пол

РИС. 2.40. ВИДЫ АККУМУЛЯТОРОВ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ СКРЫТУЮ ТЕПЛОТУ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

РИС. 2.40. ВИДЫ АККУМУЛЯТОРОВ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ СКРЫТУЮ ТЕПЛОТУ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

а - форма панелей; б - цилиндры; в - полиэтиленовые трубы, применяемые в пассивных системах использования солнечного тепла; г - трубы; д - шары со сквозными каналами для воздуха; е - капсулы

Аккумулирование скрытой теплоты очень удобно для системы солнечного отопления. Температура фазовых переходов выбирается невысокой, подходящей для отопления домов. Подбираются вещества, у которых плавление происходит при температурах от 30 до 50°С. 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 профессор Мария Телкес из Делаварского Университета (США) проводила исследования в этом направлении.

В настоящее время на практике используются два вида веществ для аккумуляторов данного тепла: хлорид кальция и сульфат натрия (глауберова соль). Хлорид кальция имеет точку плавления 29°С, тепловой эффект фазового перехода из твердого в жидкое состояние составляет 42 ккал/кг (при плотности 1,622 кг/м3). В лучшем случае в веществе, претерпевающем фазовый переход, аккумулируется такое же количество тепла, как в воде, занимающей 1/7 объема этого вещества при ее нагреве на 10°С.