Layout 1

miesięcznik informacyjno-techniczny
Przechowywanie energii na potrzeby systemów ogrzewania jest
poważniejszym problemem i
znacznie większym wyzwaniem
dla badaczy i inżynierów. Trudność
związana jest nie tyle z możliwą do
zgromadzenia ilością energii, co z
temperaturą źródła (magazynu
energii). Najczęściej stosowanymi
mediami przenoszącymi energię z
magazynu, poprzez system dystrybucji do urządzeń konwertujących
energię na użyteczne ciepło do
ogrzewania powietrza wewnątrz
pomieszczeń, są woda i powietrze
(rzadziej). Wydajność procesu
transportu energii z magazynu do
medium przenoszącego energię w
systemie dystrybucji zależy od kilku czynników. W praktyce decyduje przede wszystkim różnica temperatur pomiędzy temperaturą
magazynu a temperaturą operacyjną (wymaganą przez system dystrybucji) medium przenoszącego
energię. Im większa różnica temperatur, tym większa wydajność.
Należy przy tym zauważyć, że
temperatura magazynu musi być
wyższa od temperatury operacyjnej medium przenoszącego energię, a nie od jego bieżącej temperatury rzeczywistej. W zależności
od zastosowanego systemu ogrzewania temperatura operacyjna medium przenoszącego energię może
wynosić około 22°C dla ogrzewania
powietrznego, 30°C dla ogrzewania powierzchniowego (podłogowego, ściennego), 45-55°C dla
ogrzewania radiatorowego. Wartości temperatur operacyjnych mogą
się różnić w zależności od konkretnego rozwiązania technicznego.
W związku z powyższym najniższa temperatura magazynu energii,
w przeciągu całego sezonu grzewczego, musi być bardzo wysoka i
bez względu na rodzaj systemu
grzewczego nie może być niższa
niż 35°C, a może sięgać nawet
60°C. Biorąc pod uwagę fakt, że
napełnianie magazynu energią słoneczną możliwe jest głównie w
okresie pomiędzy majem a wrześniem, utrzymanie tak wysokich
temperatur magazynu energii w
sezonie grzewczym jest bardzo
trudne i wymaga budowy specjalnych, kosztownych konstrukcji,
które ograniczają do minimum
www.instalator.pl
straty ciepła z magazynu. W takich
konstrukcjach do gromadzenia
energii wykorzystuje się materiały
o dużej wartości ciepła właściwego
(przy stałym ciśnieniu), głównie
grunt lub wodę. Specjalne konstrukcje magazynów przeznaczonych do długookresowego przechowywania energii są drogie i mają zastosowanie głównie w systemach zasilania obszarowego.
Nowe pomysły
W ostatnich kilku latach pojawiły
się nowe rozwiązania systemów
ogrzewania, które mogą być zasilane energią ze źródeł o bardzo niskiej temperaturze, wynoszącej
około 25°C, np. [3]. W tym samym
okresie czasu nastąpiło znaczące
zmniejszenie średniej wartości strat
ciepła przez przegrody nieprzezroczyste i przezroczyste budynków
nowo projektowanych i termomodernizowanych, co zmniejszyło zauważalnie zapotrzebowanie budynków na energię. Wymagana, minimalna temperatura źródła ciepła,
wynosząca 25°C, w połączeniu ze
zmniejszonym zapotrzebowaniem
budynku na energię, pozwala wykorzystać grunt pod budynkiem do
długookresowego magazynowania
energii. Magazyny energii o tak niskiej temperaturze mogą być również wykorzystywane do wstępnego
podgrzewu, np. powietrza wentylacyjnego, powietrza w systemach
ogrzewania powietrznego.
Niskie wartości wymaganych
parametrów cieplnych bardzo niskotemperaturowych magazynów
energii pozwalają na zastosowanie
do pozyskiwania energii słonecznej znacznie bardziej ekonomicznych, ale o mniejszej wydajności,
kolektorów słonecznych, np. ukrytych kolektorów słonecznych.
dr hab. inż. Marek Krzaczek
Literatura:
1. Chan, Saffa B., Riffat, Jie Zhu, “Review of passive solar heating and cooling technologies”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (2010)
781-789.
2. Ciepły dach systemu Isomax.
3. M. Krzaczek, Z. Kowalczuk, “Thermal
Barrier as a technique of indirect heating and cooling for residential buildings”, Energy and Buildings, 43, 823837, 2011.