Системы аккумулирования тепла

Верхняя система аккумулирования тепла

Задача верхней системы аккумулирования тепла - запасти большое количество тепла умеренно высокой температуры (27...54°С).

Место расположения системы и ее компоненты

Система размещена в южной части чердака и теплоизолирована. Пол в этой части чердака теплоизолирован стекловолокном с R=3,3, и сама система теплоизолирована стекловолокном (15 см) с R=3,3. Вдобавок крыша чердака и стены изолированы стекловолокном с R=5,3.

Система включает в себя 9 т обыкновенной воды. Нет никакого антифриза, никак не контролируются pH, коррозия или рост водорослей.

Контейнеры представляют собой подержанные 250-литровые пластиковые барабаны - 50 шт. Полный их объем - 12540 л, а полная эффективная площадь поверхности - 167 кв. м. Контейнеры расположены в 2 уровня: в нижнем контейнеры размещены в 2 ряда, а в верхнем - в 1. Зазоры между ними составляют около 5 см, что позволяет воздушному потоку свободно обтекать их.

Рис. 16. План чердака, показаны контейнеры с водой

 

Горячий воздух из теплицы поступает в верхнюю часть системы аккумулирования тепла таким образом, что контактирует сначала с верхними (самыми горячими) барабанами, отдает им часть тепла и, охлаждаясь, опускается к барабанам нижнего уровня, отдавая тепло им. Таким образом, воздушный поток движется путем, который увеличивает температурную стратификацию в системе аккумулирования тепла.

Кроме того, воздух контактирует вначале с верхней частью каждого барабана, а затем - с нижней, что дополнительно увеличивает стратификацию также и в пределах каждого барабана.

Очевидные следствия: верхняя часть системы аккумулирования тепла может быть очень горячей (около 54°С), а нижняя - достаточно прохладной (16°С) и воздух, стекающий в теплицу (после того, как отдаст системе свое тепло) будет охлажден настолько, что будет противодействовать перегреву жилой зоны теплицы.

(Как я указываю ниже, температурная стратификация увеличена не только движением горячего воздуха из теплицы, но также и движением прохладного воздуха по лестнице).

Рис. 17. Схема пути потока горячего воздуха из теплицы, позволяющая увеличить температурную стратификацию в верхней системе аккумулирования тепла.

Нижняя система аккумулирования тепла

Место расположения системы и ее компоненты

Нижняя система аккумулирования тепла состоит из:

· большого количества камней, расположенных под жилой зоной первого этажа (под 10-см бетонным полом);

· самого пола непосредственно.

Скальный выступ, находящий под камнями, также вносит в системы аккумулирования тепла небольшой вклад.

Размеры системы в плане 11,3 х 8,2 м.

Назначение системы

Главное назначение цель нижней системы аккумулирования тепла - регулирование температуры, то есть поддержание температуры воздуха первого этажа на уровне 21°С и предотвращение повышения температуры в солнечные дни, когда большое количество солнечной радиации поступает через теплицу в жилые зоны, а также понижения температуры в холодные ночи.

Кратковременная стабилизация возможна, главным образом, благодаря большой теплоемкости нижней системы аккумуляции тепла, бетонному полу, а также, большой площади пола. Пол передает тепло в комнаты конвекцией и радиацией.

В долговременном плане стабилизация зависит в значительной степени от большой площади поверхности теплообмена бункера с камнями. Если, например, существует опасность сильного охлаждения камней, то они могут быть довольно быстро нагреты ускоренным потоком теплого воздуха из верхней системы аккумулирования тепла. Они могут быть нагреты довольно быстро благодаря огромной площади теплопоглощающей поверхности камней и малым температурным потерям при теплопередаче даже в том случае, если верхняя система аккумулирования тепла лишь умеренно теплая.

Основные характеристики

100-тонная масса камней имеет теплоемкость около 37 мДж, но к этому добавляется большая теплоемкость цоколя и скального основания, на котором построен дом. Таким образом, полная теплоемкость составит 63,3 мДж.

Эффективная площадь теплообменной поверхности составляет около 2800 м².

Никакой гидроизоляции не смонтировано выше или ниже камней. Нет никаких проблем с влажностью, так как дом установлен на скальном основании, а цоколь окружен кольцевым дренажом.

Замечу, что не строилось специального бункера для камней, а его функцию просто выполнил цоколь дома.

Следует помнить, что в качестве аккумулирующего материала для обеспечения необходимой порозности применять лучше всего гальку и обязательно мытую, т.к. в противном случае вентиляционный воздух явится источником пыли. Также следует помнить о том, что на всех входах и выходах в воздуховоды необходимо установить фильтры, менять которые надлежит регулярно, если Вы не хотите сделать вентиляционный воздух разносчиком инфекции.