Сонечнае ацяпленне, у прынцыпе, з'яўляецца ідэальным рашэннем для выкарыстання аднаўляльных крыніц энергіі для будынкаў. Яно чыстае, багатае і даступнае бясплатна. Аднак на працягу дзесяцігоддзяў фундаментальны недахоп не даваў сонечнай цеплавой энергіі раскрыць свой поўны патэнцыял:Сонца не свеціць па патрабаванніСонечная энергія паступае ў багацці ў светлы час сутак, а потым знікае менавіта тады, калі попыт на ацяпленне дасягае піку — вечарам і ўначы. Пахмурныя дні і зімовыя месяцы пагаршаюць праблему, пакідаючы жыхароў будынкаў на волю рэзервовых сістэм, якія працуюць на выкапнёвым паліве.
Традыцыйныя метады захоўвання цяпла — у першую чаргу бакі для гарачай вады — спрабавалі пераадолець гэты разрыў, але яны маюць значныя абмежаванні. Вада захоўвае цяпло разумна, гэта значыць, яе тэмпература павінна значна павысіцца, каб назапасіць значную колькасць энергіі. Гэта прыводзіць да вялікіх, грувасткіх бакаў, якія займаюць каштоўную прастору будынка, пакутуюць ад значных страт цяпла ў рэжыме чакання і выпрацоўваюць усё больш нізкакаларыйнае цяпло па меры разрадкі. Для шматпавярховых будынкаў і гарадскіх жылых комплексаў, дзе прастора абмежаваная, гэтыя сістэмы проста непрактычныя.
Цяпер у лабараторыях Glacier Coolant з'явілася трансфармацыйнае рашэнне:цеплаакумулятарныя цеплаабменнікі з рабрыстым пераходам фазыякія выкарыстоўваюць незвычайную ёмістасць схаванай цеплыні перадавых матэрыялаў з фазавым пераходам. Гэтая тэхналогія кардынальна пераглядае магчымасці сонечных ацяпляльных сістэм.
Навука аб захоўванні схаванага цяпла
У аснове гэтай інавацыі ляжыць астуджальная вадкасць Glacier Coolant.LM-XR-53, запатэнтаваны асяродак для фазавага пераходу, распрацаваны для захоўвання і вызвалення велізарнай колькасці цеплавой энергіі пры дакладна кантраляванай тэмпературы53°CУ адрозненне ад традыцыйных матэрыялаў, якія награваюцца паступова, матэрыялы з фазавым пераходам паглынаюць энергію, змяняючы свой фізічны стан — пераходзячы з цвёрдага ў вадкі — і пры гэтым яны захопліваюць значна больш энергіі на адзінку масы, чым любы разумны носьбіт энергіі.
Лічбы сведчаць пра гэта. Glacier Coolant LM-XR-53 забяспечвае ёмістасць схаванага цяпла268,9 Дж/гКаб лепш зразумець гэта, энергія, неабходная для плаўлення аднаго кілаграма гэтага матэрыялу, эквівалентная награванню такой жа масы вады больш чым на 64 градусы Цэльсія. Менавіта такая незвычайная шчыльнасць энергіі робіць магчымым кампактнае і высокаэфектыўнае назапашванне цяпла.
Схаваная цеплаёмістасць
Тэмпература фазавага пераходу
Паляпшэнне сонечнай долі
Распрацоўка пераваг рабрыстых труб
Геніяльнасць сістэмы Glacier Coolant выходзіць за рамкі самога матэрыялу з фазавым пераходам — гэта інтэграцыяLM-XR-53уканструкцыя цеплаабменніка з рабрыстымі трубамішто раскрывае ўвесь патэнцыял прадукцыйнасці. Канструкцыя ўключае PCM у кампактны цеплаабменнік з пашыранымі паверхнямі рэбраў, якія значна павялічваюць плошчу цеплаперадачы паміж цыркулюючай цепланосбітай вадкасцю і асяроддзем-назапашвальнікам.
Гэты архітэктурны выбар не з'яўляецца адвольным. Даследаванне, праведзенае інжынернай камандай Glacier Coolant, старанна колькасна ацаніла сувязь паміж рабочымі параметрамі і прадукцыйнасцю сістэмы. Вынікі з'яўляюцца павучальнымі і практычнымі для распрацоўшчыкаў сістэм:
| Рабочы параметр | Базавы ўзровень | Палепшаны | Павышэнне прадукцыйнасці |
|---|---|---|---|
| Тэмпература вады на ўваходзе | 60°C | 70°C | +55,59%цеплаабмен |
| Хуткасць патоку | 0,5 м/с | 1,5 м/с | Да 100%павелічэнне цеплаперадачы |
| Сонечная доля (у параўнанні з адным бакам) | Базавы ўзровень | З назапашвальнікам PCM | +30%паляпшэнне |
| Сістэмны след | Звычайны бак | Цеплаабменнік PCM | -74%скарачэнне прасторы |
Ізатэрмічны разрад: схаваная перавага
Адной з самых недаацэненых пераваг цеплавога акумулявання з фазавым пераходам з'яўляеццаізатэрмічнае цеплавыдзяленнеКалі ледавіковая астуджальная вадкасцьLM-XR-53разраджае назапашаную энергію, яна робіць гэта пры амаль пастаяннай тэмпературы 53°C. Гэта кардынальна адрозніваецца ад водных акумулятараў, дзе выходная тэмпература паступова зніжаецца па меры астуджэння бака.
Для ацяплення будынкаў такая ізатэрмічная паводзіны забяспечвае высокі камфорт і эфектыўнасць сістэмы. Радыятары і сістэмы цёплай падлогі атрымліваюць пастаянную тэмпературу падачы на працягу ўсяго цыклу нагрэву, што выключае неабходнасць у складаных змяшальных клапанах і рэгулятарах тэмпературнай кампенсацыі. Цеплавыя помпы ў спалучэнні з назапашвальнікам PCM могуць працаваць у аптымальным стане эфектыўнасці, а не павялічваць і памяншаць тэмпературу ў залежнасці ад зменлівага попыту.
Ад хатняй гаспадаркі да раённага ўзроўню
Рэбрысты трубчасты цеплаабменнік Glacier Coolant PCM па сваёй сутнасці маштабуецца. Для асобных дамоў кампактны блок, які інтэгруецца з сонечнымі цеплавымі калектарамі на даху, можа забяспечыць большую частку патрэбаў у ацяпленні памяшканняў і гарачым водазабеспячэнні круглы год. Зніжэнне займаемай плошчы на 74% у параўнанні з эквівалентным назапашвальнікам вады азначае, што гэтыя сістэмы можна ўсталёўваць у падсобных памяшканнях, падвалах або нават інтэграваць у фасады будынкаў.
У маштабах цэнтралізаванага цеплазабеспячэння масівы цеплаабменнікаў PCM могуць кампенсаваць перарывістыя змены ў вялікіх сонечных цеплавых палях, аддзяляючы выпрацоўку цяпла ад попыту на цяпло па цэлых раёнах. Гэтае аддзяленне мае вырашальнае значэнне для эканамічнай мэтазгоднасці сонечнага цэнтралізаванага цеплазабеспячэння, паколькі дазваляе аператарам падбіраць памеры калектарных палёў для агульнай гадавой падачы энергіі, а не для імгненнага пікавага попыту.
Уплыў на скарачэнне выкідаў вугляроду
Будынкі складаюць прыкладна40% сусветных выкідаў CO2, звязаных з энергетыкай, прычым ацяпленне памяшканняў з'яўляецца найбуйнейшым канчатковым спажываннем. Толькі ў Кітаі ацяпленне будынкаў спажывае больш за 200 мільёнаў тон вугальнага эквіваленту штогод. Дазваляючы сонечным цеплавым сістэмам надзейна задавальняць значна большую долю попыту на ацяпленне, тэхналогія захоўвання PCM Glacier Coolant непасрэдна выцясняе спажыванне выкапнёвага паліва ў вялікіх маштабах.
Уявіце сабе тыповы жылы будынак сярэдняй паверхнасці з 50 кватэрамі. Сонечная цеплавая сістэма ў спалучэнні з назапашвальнікам Glacier Coolant PCM можа скараціць спажыванне прыроднага газу для ацяплення на 60-70% у параўнанні з традыцыйнай сістэмай, якая працуе толькі з катлом. За 20 гадоў тэрміну службы сістэмы гэта азначае сотні тон прадухіленых выкідаў CO2 на будынак.
Асноўныя высновы
- Ледавіковы астуджальны сродакLM-XR-53забяспечвае 268,9 Дж/г схаванай цеплыні пры стабільнай тэмпературы фазавага пераходу 53°C
- Архітэктура цеплаабменніка з рабрыстымі трубкамі максімізуе плошчу паверхні цеплаперадачы для хуткай зарадкі і разрадкі
- Сонечная доля паляпшаецца прыкладна на 30% у параўнанні з традыцыйнымі сістэмамі захоўвання вады з адным бакам
- Плошча сістэмы зменшана на 74%, што дазваляе ўсталёўваць яе ў гарадскіх будынках з абмежаванай прасторай
- Ізатэрмічны разрад пры тэмпературы 53°C забяспечвае пастаянны камфорт ацяплення без зніжэння тэмпературы
- Хуткасць патоку і тэмпература на ўваходзе забяспечваюць дакладныя рычагі кіравання для аптымізацыі прадукцыйнасці сістэмы
- Маштабуецца ад аднасямейных дамоў да сетак цэнтралізаванага цеплазабеспячэння, што падтрымлівае мэты сертыфікацыі экалагічна чыстых будынкаў
Дарога наперадзе
Па меры таго, як урады па ўсім свеце ўзмацняюць энергетычныя нормы ў будаўніцтве будынкаў і пашыраюць патрабаванні да ацяплення з выкарыстаннем аднаўляльных крыніц энергіі, попыт на кампактныя і эфектыўныя цеплавыя акумулятары будзе толькі ўзрастаць. Перагледжаная Дырэктыва Еўрапейскага Саюза аб энергаэфектыўнасці будынкаў (EPBD) і бягучае імкненне Кітая да будынкаў з амаль нулявым спажываннем энергіі ствараюць моцныя рэгулятарныя стымулы для такіх тэхналогій, як цеплаабменнік Glacier Coolant PCM.
Тэхналогія гатовая. Эканамічныя перавагі пераканаўчыя. Экалагічны імператыў тэрміновы. Для архітэктараў, забудоўшчыкаў будынкаў і інжынераў па ацяпленні, вентыляцыі і кандыцыянаванні паветра, якія імкнуцца прапанаваць сапраўды ўстойлівыя рашэнні для ацяплення, цеплавое назапашванне з фазавым пераключэннем з дапамогай рабрыстых труб уяўляе сабой не проста паступовае паляпшэнне, а кардынальную змену ў тым, што магчыма. Сонечнае ацяпленне больш не павінна быць сябрам у добрае надвор'е — з халодным астуджэннем Glacier Coolant яно з'яўляецца надзейным партнёрам на працягу ўсяго года ў пераходзе да нізкавугляроднага асяроддзя забудовы.