Saules apkure principā ir ideāls atjaunojamās enerģijas risinājums ēkām. Tā ir tīra, bagātīgi pieejama un brīvi pieejama. Tomēr gadu desmitiem fundamentāls trūkums nav ļāvis saules siltumenerģijai sasniegt savu pilno potenciālu:saule nespīd pēc pieprasījumaSaules enerģija lielā daudzumā nonāk telpās dienasgaismas stundās un izzūd tieši tad, kad apkures pieprasījums sasniedz maksimumu — vakarā un naktī. Mākoņainas dienas un ziemas mēneši saasina problēmu, atstājot ēku iemītniekus atkarīgus no rezerves fosilā kurināmā sistēmām.
Tradicionālās siltuma uzkrāšanas metodes — galvenokārt karstā ūdens tvertnes — ir mēģinājušas pārvarēt šo plaisu, taču tām ir ievērojami ierobežojumi. Ūdens saprātīgi uzglabā siltumu, kas nozīmē, ka tā temperatūrai ir ievērojami jāpaaugstinās, lai uzglabātu nozīmīgu enerģijas daudzumu. Tas nozīmē lielas, apjomīgas tvertnes, kas patērē vērtīgu ēkas platību, cieš no ievērojamiem siltuma zudumiem gaidīšanas režīmā un izvadīšanas laikā piegādā pakāpeniski zemākas kvalitātes siltumu. Daudzstāvu ēkām un pilsētu dzīvojamajiem kompleksiem, kur platība ir ierobežota, šīs sistēmas ir vienkārši nepraktiskas.
Tagad Glacier Coolant laboratorijas ir radījušas revolucionāru risinājumu:Ribveida cauruļu fāzes maiņas termiskās uzglabāšanas siltummaiņikas izmanto progresīvu fāzes maiņas materiālu ārkārtējo latento siltuma jaudu. Šī tehnoloģija fundamentāli maina saules apkures sistēmu iespējas.
Latentās siltuma uzkrāšanas zinātne
Šīs inovācijas pamatā ir Glacier CoolantLM-XR-53, patentēta fāzes maiņas vide, kas izstrādāta, lai uzglabātu un atbrīvotu milzīgu daudzumu siltumenerģijas precīzi kontrolētā temperatūrā53°CAtšķirībā no tradicionālajiem materiāliem, kas uzkarst pakāpeniski, fāzes maiņas materiāli absorbē enerģiju, mainot savu fizikālo stāvokli — pārejot no cietas uz šķidru —, un, to darot, tie uztver daudz vairāk enerģijas uz masas vienību nekā jebkurš saprātīgs uzglabāšanas līdzeklis.
Skaitļi liecina par pārliecinošu stāstu. Glacier Coolant LM-XR-53 nodrošina latento siltuma jaudu268,9 J/gLai to aplūkotu perspektīvā, enerģija, kas nepieciešama, lai izkausētu vienu kilogramu šī materiāla, ir līdzvērtīga tādas pašas ūdens masas uzsildīšanai par vairāk nekā 64 grādiem pēc Celsija. Šis ārkārtējais enerģijas blīvums padara iespējamu kompaktu un augstas veiktspējas termisko uzglabāšanu.
Latentā siltuma jauda
Fāzes maiņas temperatūra
Saules enerģijas frakcijas uzlabošana
Ribveida cauruļu priekšrocību inženierija
Glacier dzesēšanas sistēmas izcilība sniedzas tālāk par pašu fāzes maiņas materiālu — tā ir integrācijaLM-XR-53iekšāribveida cauruļu siltummaiņa arhitektūrakas atklāj pilnu veiktspējas potenciālu. Šī konstrukcija iestrādā PCM kompaktā siltummaiņā ar pagarinātām ribu virsmām, kas ievērojami palielina siltuma pārneses laukumu starp cirkulējošo siltuma pārneses šķidrumu un uzglabāšanas vidi.
Šī arhitektūras izvēle nav patvaļīga. Glacier Coolant inženieru komandas veiktajos pētījumos ir stingri kvantificēta saistība starp darbības parametriem un sistēmas veiktspēju. Secinājumi ir gan pamācoši, gan lietderīgi sistēmu projektētājiem:
| Darbības parametrs | Sākotnējais līmenis | Uzlabots | Veiktspējas pieaugums |
|---|---|---|---|
| Ieplūdes ūdens temperatūra | 60°C | 70°C | +55,59%siltumapmaiņa |
| Plūsmas ātrums | 0,5 m/s | 1,5 m/s | Līdz 100%siltuma pārneses palielināšanās |
| Saules enerģijas daļa (salīdzinājumā ar vienu tvertni) | Sākotnējais līmenis | Ar PCM krātuvi | +30%uzlabojums |
| Sistēmas pēdas nospiedums | Parastā tvertne | PCM siltummainis | -74%telpas samazināšana |
Izotermiskā izlāde: slēptā priekšrocība
Viena no vismazāk novērtētajām fāzes maiņas termiskās uzglabāšanas priekšrocībām irizotermiska siltuma izdalīšanāsKad Glacier dzesēšanas šķidrumsLM-XR-53izlādē uzkrāto enerģiju gandrīz nemainīgā 53 °C temperatūrā. Tas būtiski atšķiras no uzglabāšanas uz ūdens bāzes, kur izejas temperatūra nepārtraukti samazinās, tvertnei atdziestot.
Ēku apkures sistēmās šī izotermiskā darbība nodrošina izcilu komfortu un sistēmas efektivitāti. Radiatori un grīdas apsildes sistēmas saņem nemainīgu padeves temperatūru visā izplūdes ciklā, tādējādi novēršot nepieciešamību pēc sarežģītiem jaucējvārstiem un temperatūras kompensācijas vadības ierīcēm. Siltumsūkņu sistēmas, kas savienotas pārī ar PCM akumulatoru, var darboties optimālā efektivitātes punktā, nevis palielināt un samazināt jaudu, lai atbilstu mainīgajam pieprasījumam.
No mājsaimniecības līdz rajona mērogam
Glacier Coolant ribveida cauruļu PCM siltummainis pēc savas būtības ir mērogojams. Individuālām mājām kompakta iekārta, kas integrējas ar jumta saules siltuma kolektoriem, var nodrošināt lielāko daļu telpu apkures un karstā ūdens vajadzību visu gadu. Par 74% samazinātais pēdas nospiedums salīdzinājumā ar līdzvērtīgu ūdens krātuvi nozīmē, ka šīs sistēmas var uzstādīt saimniecības telpās, pagrabos vai pat integrēt ēku fasādēs.
Centralizētās siltumapgādes mērogā PCM siltummaiņu bloki var buferēt lielu saules siltumenerģijas lauku intermitāciju, atdalot siltuma ražošanu no siltuma pieprasījuma visā apkārtnē. Šī atdalīšana ir kritiski svarīga saules centralizētās siltumapgādes ekonomiskajai dzīvotspējai, jo tā ļauj operatoriem noteikt kolektoru lauku izmēru kopējai gada enerģijas piegādei, nevis momentānai maksimālā pieprasījuma vērtībai.
Oglekļa samazināšanas ietekme
Ēkas veido aptuveni40% no globālajām ar enerģiju saistītajām CO2 emisijām, un telpu apkure ir lielākais galapatēriņa veids. Vienīgi Ķīnā ēku apkurei gadā tiek patērēti vairāk nekā 200 miljoni tonnu ogļu ekvivalenta. Ļaujot saules siltumenerģijas sistēmām droši apmierināt daudz lielāku apkures pieprasījuma daļu, Glacier Coolant PCM uzglabāšanas tehnoloģija tieši aizstāj fosilā kurināmā patēriņu plašā mērogā.
Iedomājieties tipisku vidēja augstuma dzīvojamo ēku ar 50 dzīvokļiem. Saules siltumenerģijas sistēma apvienojumā ar Glacier Coolant PCM uzglabāšanas sistēmu var samazināt dabasgāzes patēriņu apkurei par 60–70 % salīdzinājumā ar parasto sistēmu tikai ar katlu. 20 gadu sistēmas kalpošanas laikā tas nozīmē simtiem tonnu CO2 emisiju ietaupījumu uz katru ēku.
Galvenie secinājumi
- Ledāja dzesēšanas šķidrumsLM-XR-53nodrošina 268,9 J/g latento siltumu stabilā 53°C fāzes maiņas temperatūrā
- Ribveida cauruļu siltummaiņa arhitektūra palielina siltuma pārneses virsmas laukumu ātrai uzlādei un izlādei
- Saules enerģijas īpatsvars uzlabojas par aptuveni 30 % salīdzinājumā ar tradicionālajām vienas tvertnes ūdens uzglabāšanas sistēmām
- Sistēmas aizņemtais laiks samazināts par 74 %, ļaujot to uzstādīt arī pilsētvides ēkās ar ierobežotu platību.
- Izotermiskā izlāde 53°C temperatūrā nodrošina pastāvīgu apkures komfortu bez temperatūras pazemināšanās
- Plūsmas ātrums un ieplūdes temperatūra nodrošina precīzas vadības sviras sistēmas jaudas optimizēšanai
- Pielāgojams no vienģimenes mājām līdz centralizētās siltumapgādes tīkliem, atbalstot zaļās ēku sertifikācijas mērķus
Ceļš uz priekšu
Tā kā valdības visā pasaulē pastiprina ēku enerģijas kodeksus un paplašina atjaunojamās apkures prasības, pieprasījums pēc kompaktas un efektīvas siltuma uzkrāšanas tikai pieaugs. Gan Eiropas Savienības pārskatītā Ēku energoefektivitātes direktīva (EPBD), gan Ķīnas nepārtrauktā virzība uz gandrīz nulles enerģijas ēkām rada spēcīgu regulatīvo stimulu tādām tehnoloģijām kā Glacier Coolant PCM siltummainis.
Tehnoloģija ir gatava. Ekonomiskie aspekti ir pārliecinoši. Vides aizsardzība ir steidzama. Arhitektiem, ēku attīstītājiem un HVAC inženieriem, kas vēlas nodrošināt patiesi ilgtspējīgus apkures risinājumus, fāzes maiņas siltuma uzkrāšana ar ribveida caurulēm ir ne tikai pakāpenisks uzlabojums, bet gan būtiskas pārmaiņas iespēju paplašināšanā. Saules apkurei vairs nav jābūt draudzīgai labvēlīgos laikapstākļos — ar Glacier Coolant aukstuma nesēju tā ir uzticams partneris visu gadu pārejā uz mazoglekļa apbūvētu vidi.