Saulės šildymas iš principo yra puikus atsinaujinančios energijos sprendimas pastatams. Ji yra švari, gausi ir laisvai prieinama. Tačiau dešimtmečius esminis trūkumas neleido saulės šiluminei energijai pasiekti viso savo potencialo:saulė nešviečia pagal pareikalavimąSaulės energija gausiai pasiekia patalpas dienos šviesoje, o tada išnyksta būtent tada, kai šildymo poreikis pasiekia piką – vakare ir naktį. Debesuotos dienos ir žiemos mėnesiai dar labiau pablogina problemą, todėl pastatų gyventojai yra priklausomi nuo atsarginių iškastinio kuro sistemų.
Tradiciniai šilumos kaupimo metodai, pirmiausia karšto vandens bakai, bandė užpildyti šią spragą, tačiau jie turi didelių apribojimų. Vanduo taupiai kaupia šilumą, o tai reiškia, kad jo temperatūra turi gerokai pakilti, kad būtų sukauptas reikšmingas energijos kiekis. Tai reiškia, kad bakai yra dideli, nepatogūs ir užima vertingą pastato plotą, patiria didelius budėjimo šilumos nuostolius ir išleidžia vis mažesnę šilumos koncentraciją. Daugiaaukščiams pastatams ir miesto gyvenamiesiems kompleksams, kur trūksta erdvės, šios sistemos yra tiesiog nepraktiškos.
Dabar „Glacier Coolant“ laboratorijose atsirado transformuojantis sprendimas:briaunotų vamzdžių fazės kaitos šilumos kaupimo šilumokaičiaikurios išnaudoja išskirtinę pažangių fazinį virsmą skatinančių medžiagų latentinę šilumos talpą. Ši technologija iš esmės keičia saulės šildymo sistemų galimybes.
Latentinės šilumos kaupimo mokslas
Šios inovacijos pagrindas – „Glacier Coolant“LM-XR-53, patentuota fazės keitimo terpė, sukurta kaupti ir išskirti milžiniškus šiluminės energijos kiekius tiksliai kontroliuojamoje temperatūroje53°CSkirtingai nuo įprastų medžiagų, kurios įkaista palaipsniui, fazę keičiančios medžiagos sugeria energiją keisdamos savo fizinę būseną – pereidamos iš kietos į skystą – ir taip jos sugeria daug daugiau energijos masės vienetui nei bet kuri protinga kaupimo terpė.
Skaičiai byloja įtikinamą istoriją. „Glacier Coolant LM-XR-53“ pasižymi latentine šilumos talpa,268,9 J/gKad būtų aiškiau, vienam kilogramui šios medžiagos išlydyti reikia energijos, kuri prilygsta tokios pačios vandens masės pašildymui daugiau nei 64 laipsniais Celsijaus. Šis nepaprastas energijos tankis leidžia kompaktiškai ir našiai kaupti šilumą.
Latentinė šilumos talpa
Fazės kaitos temperatūra
Saulės frakcijos gerinimas
„Filter-Tube“ pranašumo inžinerija
„Glacier Coolant“ sistemos genialumas neapsiriboja vien fazinį kaitos procesą skatinančia medžiaga – ji integruoja...LM-XR-53į abriaunoto vamzdžio šilumokaičio architektūra...kuris atskleidžia visą našumo potencialą. Ši konstrukcija įterpia PCM į kompaktišką šilumokaitį su prailgintais briaunų paviršiais, kurie žymiai padidina šilumos perdavimo plotą tarp cirkuliuojančio šilumos perdavimo skysčio ir šilumos kaupimo terpės.
Šis architektūrinis pasirinkimas nėra savavališkas. „Glacier Coolant“ inžinerijos komandos atlikti tyrimai griežtai kiekybiškai įvertino veikimo parametrų ir sistemos našumo ryšį. Išvados yra pamokančios ir pritaikomos sistemų projektuotojams:
| Veikimo parametras | Pradinis lygis | Patobulintas | Našumo padidėjimas |
|---|---|---|---|
| Įleidžiamo vandens temperatūra | 60°C | 70°C | +55,59%šilumos mainai |
| Srauto greitis | 0,5 m/s | 1,5 m/s | Iki 100%šilumos perdavimo padidėjimas |
| Saulės energijos dalis (palyginti su vieno bako talpa) | Pradinis lygis | Su PCM saugykla | +30%patobulinimas |
| Sistemos pėdsakas | Įprastas bakas | PCM šilumokaitis | -74%erdvės mažinimas |
Izoterminis iškrovimas: paslėptas privalumas
Vienas iš labiausiai neįvertintų fazinio kaitos šiluminio kaupimo privalumų yraizoterminis šilumos išsiskyrimasKai ledynas aušinimo skystisLM-XR-53išleidžia sukauptą energiją beveik pastovioje 53 °C temperatūroje. Tai iš esmės skiriasi nuo vandens pagrindu sukurto kaupimo, kai išėjimo temperatūra tolygiai mažėja, bakui vėstant.
Pastatų šildymo sistemose šis izoterminis veikimas užtikrina didesnį komfortą ir sistemos efektyvumą. Radiatoriai ir grindinio šildymo sistemos gauna pastovią tiekiamo vandens temperatūrą per visą išleidimo ciklą, todėl nereikia sudėtingų maišymo vožtuvų ir temperatūros kompensavimo valdiklių. Šilumos siurblių sistemos, sujungtos su PCM kaupimo sistema, gali veikti optimaliu efektyvumu, o ne didinti ir mažinti temperatūrą, kad atitiktų kintančią paklausą.
Nuo namų ūkio iki rajono masto
„Glacier Coolant“ briaunotų vamzdžių PCM šilumokaitis yra iš esmės pritaikomas. Individualiems namams kompaktiškas įrenginys, integruojamas su ant stogo esančiais saulės kolektoriais, gali patenkinti didžiąją dalį patalpų šildymo ir karšto vandens poreikių ištisus metus. 74 % mažesnis plotas, palyginti su lygiaverčiu vandens kaupimu, reiškia, kad šias sistemas galima montuoti pagalbinėse patalpose, rūsiuose ar net integruoti į pastatų fasadus.
Centralizuoto šildymo mastu PCM šilumokaičių matricos gali buferuoti didelių saulės šiluminių laukų pertraukiamą veikimą, atsiejant šilumos gamybą nuo šilumos poreikio visuose rajonuose. Šis atsiejimas yra labai svarbus saulės centralizuoto šildymo ekonominiam gyvybingumui, nes tai leidžia operatoriams nustatyti kolektorių laukų dydį pagal bendrą metinį energijos tiekimą, o ne pagal momentinį piko poreikį.
Anglies dioksido kiekio mažinimo poveikis
Pastatai sudaro maždaug40 % pasaulinio su energija susijusio CO2 išmetimo, o patalpų šildymas yra didžiausias galutinis suvartojimas. Vien Kinijoje pastatų šildymui kasmet sunaudojama daugiau nei 200 milijonų tonų anglies ekvivalento. Suteikdama galimybę saulės šiluminėms sistemoms patikimai patenkinti daug didesnę šildymo poreikio dalį, „Glacier Coolant PCM“ kaupimo technologija tiesiogiai pakeičia iškastinio kuro suvartojimą dideliu mastu.
Įsivaizduokite tipinį vidutinio aukščio gyvenamąjį namą su 50 butų. Saulės šiluminė sistema kartu su „Glacier Coolant PCM“ kaupikliu gali sumažinti gamtinių dujų suvartojimą šildymui 60–70 %, palyginti su įprasta sistema, kurioje naudojamas tik katilas. Per 20 sistemos gyvavimo metų tai reiškia, kad kiekvienam pastatui išskiriama šimtai tonų CO2.
Svarbiausios išvados
- Ledynų aušinimo skystisLM-XR-53tiekia 268,9 J/g latentinę šilumą esant stabiliai 53 °C fazės kaitos temperatūrai
- Briaunoto vamzdžio šilumokaičio architektūra maksimaliai padidina šilumos perdavimo paviršiaus plotą, kad būtų galima greitai įkrauti ir iškrauti
- Saulės energijos dalis padidėja maždaug 30 %, palyginti su įprastomis vieno bako vandens kaupimo sistemomis
- Sistemos užimamas plotas sumažintas 74 %, todėl ją galima montuoti ir ribotos erdvės miesto pastatuose
- Izoterminis išleidimas esant 53 °C temperatūrai užtikrina pastovų šildymo komfortą be temperatūros pablogėjimo
- Srauto greitis ir įleidimo temperatūra suteikia tikslius valdymo svirtis sistemos našumui optimizuoti
- Galima pritaikyti nuo individualių namų iki centralizuoto šildymo tinklų, atitinkant ekologiškų pastatų sertifikavimo tikslus
Kelias į priekį
Viso pasaulio vyriausybėms griežtinant pastatų energijos kodeksus ir plečiant atsinaujinančio šildymo reikalavimus, kompaktiško ir efektyvaus šilumos kaupimo paklausa tik didės. Europos Sąjungos peržiūrėta Pastatų energinio naudingumo direktyva (EPBD) ir Kinijos nuolatinis siekis statyti beveik nulinės energijos pastatus sukuria stiprias reguliavimo paskatas tokioms technologijoms kaip „Glacier Coolant PCM“ šilumokaitis.
Technologija paruošta. Ekonominiai aspektai patrauklūs. Aplinkosaugos imperatyvas yra neatidėliotinas. Architektams, pastatų vystytojams ir ŠVOK inžinieriams, siekiantiems pateikti išties tvarius šildymo sprendimus, briaunotų vamzdžių fazės kaitos šilumos kaupimas yra ne tik laipsniškas patobulinimas, bet ir esminis pokytis to, kas įmanoma. Saulės šildymas nebereikia būti draugu bet kokiu oru – su „Glacier Coolant“ šaltuoju terpe jis tampa patikimu partneriu ištisus metus pereinant prie mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančios pastatų aplinkos.