Воден буфер. Воден буфер + термопомпа.
#1
Най-евтиният вариант за съхранение на (топлинна) енергия е боилер/воден буфер. Цитирам изчислението на енергията (има я на много места в нета)

Цитат:Q = cp * m * dT
Q - количество топлина [kJ]
cp - специфичен топлинен капацитет, за водата е 4.19 kJ/kg
m - маса
dT - температурна разлика

За подгряване на 1 кг вода с 1 градус сметката е 4.19kJ * 1 * 1; това са 4.19 kWs (киловат-секунди) или 4190/3600=1.164 Wh (ват-часа).

Например ако има буферен съд 500 литра, който се загрява до 50 градуса, а се охлажда до 20 градуса, това е:

Код:
(500*50*1.164) - (500*20*1.164) = 17.4 kWh

Но 17 киловат-часа не изглеждат кой знае колко много. Как да се увеличи разполагаемата съхранена енергия?

Очевидно тя зависи от температурната разлика. Ако може да се увеличи "ножицата" на максималната и минималната температурна разлика ето какво се получава:
Код:
(500*50*1.164) - (500*10*1.164) = 23.28 kWh

Защо съм избрал тези температури? Няма някаква философия. Горната граница (50) е условно избрана. Това беше максималната достигната температура на буфера на ELPUNTO в един есенен слънчев ден.

Долната граница (10), а даже бих казал към 5 градуса идва от масовата спецификация на COP-а на термопомпите (ефективността на термопомпата/климатика най-често се дава за някакъв температурен диапазон, например -7 градуса, 0 градуса, 7 градуса).

И така, добавянето на термопомпа изисква външно електрозахранване и консумираната енергия на компресора и помпата трябва да се извади (или пък да се добави, компресорите си загряват бая) от сметката. "Допълнителната" енергия е малко под 6 киловат-часа.

Преди малко написах, че горната граница на температурата на буферния съд се влияе от атмосферните условия (ефективността на слънчевия колектор). В неблагоприятни дни (мъгливо/облачно и т.н.), когато все пак колекторите имат добив на енергия, тогава термопомпа може да се използва и за повишаване на температурата на съхранената вода (респективно увеличаване на съхранената енергия).

С две думи - въпреки вложената енергия в електромотора (компресора) очаквам добавянето на термопомпа към буферен съд значително да увеличи разполагаемата енергия, като понижава долната и повишава горната граница на температурата на водата или какъвто и да е флуид/сол/парафин.





ПС: сигурно тук някой ще коментира, че ТП така или иначе може да се използва директно, а не за подгряване/охлаждане на вода. Идеята е дали няма да е по-ефективно ТП да охлади буфера с 5-10 киловат-часа от 20 до 10 градуса да речем, отколкото да охлади външният въздух, който може да е 0, -5 или -10 градуса. Охлаждането на буфера може да се компенсира на следващия ден, акумулирайки слънчевата енергия.
Отговори
#2
Според мен няма смисъл ТП да охлажда водния буфер, поради две причини:
> Нужен е втори топлообменник вода/фреон => оскъпявяне;
> ТП няма да работи в режим отопление при температура на водата над 20гр. => малко натрупана енергия в буфера. Една ТП с 20кВт топлинна мощност ще охлади водата в буфер 1000л много бързо. Струва си, ако буфера е басейн с обем 100куб.м например. Exclamation
По-удачен вариант (пак според мен Smile ) е водата от буфера директно да отива в отоплителната система. При спадане на температурата под определена граница ТП просто доподгрява за осигуряване режима на отоплителните тела. Тук също има варианти на свързване според типа управление на ТП - вкл/изкл или инверторно. Недостатък спрямо директното отнемане на топлина  е високата долна температурна граница на буфера, което значи по-малко съхранена енергия, по-големи загуби и неефективна работа на слънчевите колектори. Вакуумно-тръбните СК елиминират част от недостатъците в този случай. Системата е опростена без допълнителни ТО, тръби, автоматики и загуби.
Воден буфер 1000л, подгряван от 5-6кв.м тръбни СК, подходящо монтирани на зимен ъгъл би събирал достатъчно енергия от слънцето в преходните сезони за подпомагане на отоплението с ТП. Зимата под -10град. си трябва друг топлоизточник - твърдо гориво, газ, др. За съжаление ефективността на ТП въздух-вода силно зависи от външната температура и тази на подгрявания флуид. Приказките за ефективна работа до -25град, хипер-супер-дупер и подобни инвертори са легенди.
Буферът изравнява колебанията в подаването на топлина от различните източници и осигурява топлинен комфорт в жилището. В добавка работи като хидравличен изравнител при работа на пампи с различен дебит и налягане.
Отговори
#3
Да, явно съм в грешка. Не помислих за 20 кВт.

Не разбирам на 100% коментара ти.
Цитат:ТП няма да работи в режим отопление при температура на водата над 20гр. => малко натрупана енергия в буфера.
Идеята ми беше да можеш да подохлаждаш буфера (в режим на отопление, но вече изразходвано известно количество от буфера), но също така да охлаждаш флуида, когато СК отнемат слънчевата топлина. Охлаждайки флуида се увеличава градиента в СК, респективно по-добра ефективност (да, това реално е ТП вода-вода).
Проблемът тук е, че трябва доста да се помисли какво правим с високите температури (при слънчеви дни с много слънце). Най-удачно е ТП въобще да не участва, когато слънцето е достатъчно.

Цялата врътка е именно да се избяга от студения въздух и влажността в атмосферата, които сериозно влияят на параметрите на обикновените ТП въздух-вода.

Пояснявам, че в духа на твоята забележка вариантът за охлаждане на буфера в действителност изглежда безсмислен, но ТП за подобряване на ефективността на СК по мое мнение трябва да се тества и презени спрямо ТП само на въздух.



Цитат:При спадане на температурата под определена граница ТП просто доподгрява за осигуряване режима на отоплителните тела.
Четейки това ми хрумва, че ТП е ефективна при ниски градиенти. Вместо да се доподгрява флуидът към радиаторите, може би е удачно ТП да подгрява обратната (вече охладена) вода от радиаторите към буфера. Увеличава се ефективността на ТП и се удължава времето за ползване на енергията от буфера.


Обсъждам тези варианти, защото при мен нито има достатъчно терен за колектори, нито има достатъчно слънце (декември и януари слънцето при мен залязва към 14:30). Ще има допълнителни чисто технически проблеми за разположението на колекторите, подходящия ъгъл и т.н.

Прочетох мненията на шоп-а, но нито мога да сложа 100-200 тръби, нито 100 кубика буфер.
Отговори
#4
Термопомпата има температурни диапазони на работа в различните режими. Отоплението работи до 20-на град. на външното тяло, което значи, че реално може да охлаждаш буфера в интервала 20-5град примерно. Енергията, запасена в 1кубик вода ще е много малко и няма смисъл от упражнението.
Нагряването на връщащата се от радиаторите вода също не е решение, щото в тях ще постъпва вода с непостоянна температура, което нарушава режима им на работа. Тъй че, по-добре да се подгрява отиващата към тях вода, което ще гарантира постоянната й температура и съответно оптимален режим на отопление.
При тебе има по-малко слънце, поради северното изложение. Затуй ще трябва компромисно решение обем на воден буфер/площ СК/температура. Отоплението с ТП е нискотемпературно и иска добра изолация на къщата плюс качествена дограма.
Вариант е също ТП с директно изпарение от слънцето, но готовите системи са скъпи. Може да се подгрява външното тяло с някакъв концентратор или подобно. Но пак иска слънце, а ноща като се обледени какво правим?!..
В крайна сметка може да се окаже, че като удариш чертата на финансите, по-изгодно ще ти е да забиеш в мазето едно автоватизирано котле на пелети и да се рахатясаш Smile . Е, има периодично чистене и зареждане на бункера, но ти е топло и не те бърка външна температура и влажност.
Отговори
#5
Малко размисли относно съхранената във воден буфер 1000л енергия. На всеки 10град спад на температурата буферът отдава около 11.6kWh топлина. За dt=20град съхранената енергия е около 23kWh. Тези сметки са без да вземаме предвид неизбежните загуби през топлоизолацията на резервоара. В тоя дух на мисли е по-добре водата да се загрява до по-ниска температура, което води до по-малки загуби и съответно по-голям обем за една и съща енергия. Примерно 55/35град температурен режим на буфера, подходящ за работа с вентилаторни конвектори. При добро слънцегреене дори зимата и минусови температури едни вакуумно-тръбни слънчеви колектори с площ 4-5кв.м биха могли го постигнат при подходящ монтажен ъгъл. Това би могло да осигури температурен комфорт през ноща в една добре проектирана и топлоизолирана сграда с площ 100-200кв.м. В добавка водният буфер осигурява оптимално КПД на котлите с твърдо гориво и изглажда пулсациите на топлината им.
Вентилконвекторите се оказва, че искат голям дебит на преминаващия топлоносител, 500-600l/h, за да работят ефективно. Циркулационната помпа и диаметъра на тръбите трябва да се подберат подходящо. Ообемът топлоносител в конвектора е само 1-2l, което може да причини чести включвания на ТП, свързана дирктно към системата с конвектори след буфера за да се осигури и режим на охлаждане лятото.
Повече разсъждения  и схеми в темата за хибридни системи.
Отговори


Отваряне на:


Потребители разглеждащи темата: 1 гост(и)