Тепловые аккумуляторы

При проектировании солнечного теплоаккумулятора необходимо соизмерять стоимость с рабочими характеристиками. Некоторыми решающими факторами стоимости теплового аккумулятора являются:

  • выбор теплоаккумулирующей среды для теплоаккумулятора (камни, вода, эвтектические соли);
  • необходимое количество этой теплоаккумулирующей рабочей среды, измеряемое по весу или по объему;
  • размещение теплового аккумулятора либо в отапливаемом помещении, либо вне его;
  • тип и размеры контейнера для аккумулирующей среды;
  • теплообменники (при необходимости) для передачи или отбора тепла от рабочего тела;
  • механическое устройство для перемещения теплоаккумулирующей среды через теплоаккумулятор или теплообменники.

Кроме этих факторов рабочие характеристики зависят от:

  • средней рабочей температуры;
  • падения давления теплоносителя, движущегося через теплоаккумулирующую среду;
  • потерь тепла контейнером в окружающую среду.

Существуют три основных вида теплоаккумулирующей среды:

  • камни;
  • вода;
  • эвтектические соли (с фазовым превращением).

Способность любого материала накапливать тепло зависит от его удельной теплоемкости, которая выражается количеством тепла (Дж), необходимого для повышения температуры 1 кг материала на 1°K. Энергию, часто называемую физической теплотой, можно получить обратно по мере снижения температуры вещества. Это основной принцип действия большинства солнечных тепловых аккумуляторов. Выбор теплоаккумулирующей среды и солнечного коллектора должен производиться одновременно. Почти все системы жидкостного типа, открытые (например, система Томасона) или закрытые, требуют жидкой теплоаккумулирующей среды. В большинстве систем воздушного типа теплоаккумулирующая среда состоит из небольших элементов: камней, небольших (несколько кубических дециметров) сосудов с водой или эвтектических солей в контейнерах, которые дают возможность воздуху проходить между ними, передавая им тепло.

Применение трубчатых теплоаккумуляторов скрытой теплоты позволяет решить многие проблемы, возникающие при использовании фазопереходных солей.

Предлагаемый солнечный теплоаккумулятор скрытой теплоты позволяет сохранять теплоту в значительно меньшем объёме нежели традиционные аккумуляторы.

Эта солнечная веранда была пристроена к западной части южного фасада обычного каркасного дома для отопления (Isolated Gain) и проведения семейного досуга.

Вода в систему отопления отбирается лишь из верхней части теплоаккумулятора. Предлагаемое устройство позволяет повысить КПД системы, отбирая из бака воду нужной температуры.

Предлагается организация подачи в теплоаккумулятор воды, нагретой солнечным коллектором, через устройство, представляющее собой конус (рог).

В системе солнечного отопления с жидкостным теплоаккумулятором горячая вода из него поступает в радиаторы отопления дома.

Массивные внутренние стены дома можно превратить в эффективный теплоаккумулятор, устроив в них вертикальные русты и каналы увеличивающие тепловоспринимающую поверхность.

Предлагаемый способ укладки гравия в бункере теплоаккумулятора обеспечивает сокращение пути воздушного потока и, соответственно, снижение сопротивления и мощности вентилятора.

Увеличить вдвое теплоёмкость гравийного теплоаккумулятора солнечной установки можно заменой части камней в нижней части бункера 200-литровыми резервуарами с водой.

При расчёте гравийного теплоаккумулятора воздушной системы солнечного отопления дома предусматривается применение в засыпке бункера гравия определённого размера.