Kieto kuro akumuliatoriai: sprendimai šildymo sistemoms ir ateities technologijos

Dažnai kūrenant kieto kuro katilą gali kilti problemų, jei dingsta elektra. Jei elektros tiekimas greitai neatsinaujina, kyla katile temperatūra, didėja slėgis ir atsidaro apsauginis vožtuvas. Tokia situacija, kai katilinė prisipildo garų ir girdisi besiveržiančio garo šniokštimas, gali sukelti stresą net ir stiprių nervų žmonėms. Ypač pavojinga, kai elektros tiekimas nutrūksta, kai nieko nėra namie. Laiku nesiėmus priemonių, katilas gali deformuotis ar net prakiurti nuo aukštos temperatūros.

Siūlome paprastą išeitį - nepertraukiamo maitinimo šaltinį. Jis sukurtas specialiai šildymo sistemos cirkuliacinių siurblių maitinimui ir gali užtikrinti 70W galios cirkuliacinio siurblio darbą iki 10 valandų. Nepertraukiamo maitinimo šaltinis skirtas maitinti šildymo sistemos siurblius ir kitus katilo įrenginius dingus įtampai. Veikimo trukmė priklauso nuo akumuliatoriaus (komplektuojamas atskirai) talpos ir prijungtų elektros įrenginių galingumų. Nepertraukiamo maitinimo šaltiniui ir akumuliatoriui suteikiama 12 mėn. garantija.

Šilumos akumuliatoriai kieto kuro katilams

Norint, kad autonominė šildymo sistema veiktų teisingai ir ekonomiškai, būtina sumontuoti katilams skirtą šilumos akumuliatorių. Tai leidžia žymiai sumažinti išlaidas ne tik kurui, bet ir palengvina namo priežiūrą. Prieš pasirinkdami reikalingą šildymo sistemai šilumos akumuliatorių, būtina išstudijuoti jo veikimo principą, montavimo galimybes ir tipus, nes jie yra skirtingi.

Šilumos akumuliatorius - tai buferinis įtaisas, kuriame kaupiami pertekliniai šilumos ištekliai. Jame įrengti purkštukai, skirti prijungti šilumos gamybos grandines. Tai, ką jis sutaupė, vėliau naudojama šildymo sistemoje planuojamų pagrindinių kuro apkrovų intervalais. Tinkamai pasirinkus ir prijungus įrenginį, galima žymiai sumažinti degalų pirkimo išlaidas (iki 50 proc.), todėl vietoj 2 užkūrimų per dieną galima apsieiti su vienu.

Buferinis įtaisas, be šilumos kaupimo funkcijos, taip pat apsaugo ketaus katilą nuo galimų įtrūkimų, kai vandens tiekimo sistemoje sumažėja temperatūra.

Katilo buferinės talpos apskaičiavimas ir vaidmuo

Šilumos akumuliatoriaus vaidmuo bendroje šildymo schemoje yra toks: katilui dirbant įprastu režimu, kaupti šiluminę energiją, o jam sustojus, tam tikrą laiką atiduoti ją radiatoriams. Struktūriniu požiūriu kietojo kuro katilo šilumos akumuliatorius yra izoliuotas vandens rezervuaras, kurio galia yra apskaičiuota. Jį galima montuoti tiek degimo patalpoje, tiek atskiroje namo patalpoje. Tokios cisternos dėti į lauką nėra prasmės, nes vanduo joje atvės daug greičiau nei pastato viduje.

Atsižvelgiant į tai, kad namuose yra laisvos vietos, kietojo kuro katilo šilumos akumuliatorius apskaičiuojamas praktiškai taip: bako talpa imama iš 25-50 litrų vandens santykio 1 kW galios, reikalingos namui šildyti. Norint tiksliau apskaičiuoti buferio talpą katilui, daroma prielaida, kad bako vanduo katilinės eksploatavimo metu įkaista iki 90 ⁰С, o išjungus pastarąjį atiduos šilumą ir atvės iki 50 ⁰С. Esant 40 ° C temperatūros skirtumui, skirtingo rezervuaro tūrio atiduotos šilumos vertės pateikiamos lentelėje.

Lentelė: Išleidžiamo šilumos kiekio vertės skirtingiems rezervuaro tūriams

Net jei pastate yra vietos dideliems pajėgumams, tai ne visada yra prasminga. Reikėtų prisiminti, kad reikės pašildyti didelį kiekį vandens, tada paties katilo galia iš pradžių turėtų būti 2 kartus didesnė, nei reikia būstui šildyti. Katilų šilumos akumuliatorius turi paprastą veikimo schemą. Iš bet kokio tipo kuro bloko į viršutinę prietaiso dalį patenka vamzdis, per kurį karštas vanduo patenka į kaupimo baką. Vandeniui atvėsus, jis nusileidžia prie žiedinio siurblio, kuris jį tiekia atgal į pagrindinį vamzdį, o vanduo grįžta į šildymo prietaisą kitam ciklui. Jei montuosite šilumos akumuliatorių, tai padės išvengti vandens perkaitimo, kai įrenginys veikia maksimalia galia, užtikrins šilumos mainus ir ekonomiškas degalų sąnaudas. Todėl šildymo sistemos apkrova mažėja, ilgėja jos tarnavimo laikas.

Katilas su bet kokio tipo degalais veikia palaipsniui, laikas nuo laiko jis įsijungia ir išsijungia, pasiekdamas reikiamą temperatūrą. Darbas sustoja, rezervuare esantis šilumnešis pakeičiamas karštu skysčiu. Jis neatvėsta, nes yra šildymo katilo šilumos akumuliatorius. Jei atsitiks taip, kad katilas išsijungs ir taps neaktyvus iki kito kuro įpylimo, tada radiatoriai dar kurį laiką bus karšti, o vanduo čiaupe taip pat bus šiltas.

Buitinių katilų šilumos akumuliatorių apžvalgos: privalumai ir trūkumai

Saugojimo įrenginiai veikia vienodai, tačiau skiriasi savo dizainu, todėl išskiriami šie saugojimo įrenginių tipai:

• tuščiaviduris (neturi vidinio šilumokaičio);
• su 1 arba 2 šilumokaičiais (užtikrina teisingą įrenginio veikimą);
• su įmontuotu mažo skersmens katilu.

Tuščiaviduriai šilumos akumuliatoriai yra paprasčiausi ir turi mažą kainą. Jie gali būti prijungti prie vieno ar kelių įrenginių. Taip pat galima įrengti papildomą kaitinimo elementą, kuris veikia elektrą. Šilumos akumuliatorius garantuoja gerą gyvenamojo ploto šildymą, sumažina šilumos nešiklio perkaitimo tikimybę ir užtikrina saugų sistemos veikimą.

Šilumos kaupimo įrenginys su viena ar dviem ritėmis yra pažangus prietaiso tipas, turintis platų naudojimo būdą. Šilumokaitis, esantis viršuje, surenka šilumos energiją. Apačioje esantis intensyviai kaitina buferinį baką. Terminis buferis yra daug brangesnis nei tuščiaviduris, tačiau tai yra visiškai pateisinama. Prietaisas žymiai padidina sistemos funkcionalumą ir efektyvumą. Akumuliatorius su įmontuotu rezervuaru kaupia susidariusį šilumos perteklių ir tiekia karštą vandenį.

Kai reikia šilumos kaupimo

Šilumos akumuliatorius tinka įvairių tipų katilams. Iš esmės jis naudojamas saulės energijos sistemose, su kietojo kuro ir elektriniais katilais. Sistema su kolektoriais leidžia kasdien naudoti saulės energiją. Jei nenaudosite šilumos akumuliatoriaus, kompleksas neveiks iki galo, nes saulės energija tiekiama netolygiai.

Akumuliatoriai naudojami šildymo sistemose su kietojo kuro katilais. Buferinis įrenginys leidžia šilumą teikti tuo metu, kai įrenginys pereina į pasyvųjį režimą. Bakas turi būti didelis, kad būtų galima sukaupti nemažą kiekį šilumos ir tada racionaliai ją naudoti. Dirbant su elektros įranga bakas turi būti pastatytas visai šalia katilo. Šio šilumos akumuliatoriaus bakas skirtas 1000 litrų. Prietaisas sukurtas veikti kartu su saulės kolektoriumi ir kietojo kuro katilu.

Buferinė struktūra, be kietojo kuro katilo ar bet kurio kito alternatyvaus energijos šaltinio sukurtos šilumos pertekliaus kaupimo, gali ją nukreipti į šilumos akumuliatorių. Tarp tokių papildomų šaltinių aktyviai populiarėja saulės baterijos, kurių kaina nėra tokia didelė, kaip gali atrodyti. Jų pranašumas yra tas, kad jie tiekia beveik nemokamą šilumą ištisus metus, net ir mažai apšviesdami. Net ir esant debesuotam orui, šildymo sistema gali iš jų gauti dešimtis kilovatų energijos.

"Hajdu AQ PT 1000 C" dizainas ir funkcionalumas

Rezervuaro "Hajdu AQ PT 1000 C" viduje yra ritės formos šilumokaitis. Jo plotas yra 4,2 kvadratiniai metrai. Saulės spindulių šildomas šilumos nešiklis, tekantis ritė, atiduoda savo šilumą, kuri nukreipiama šildymui į šildymo sistemą. Aušinimo skystis tiekiamas ir išleidžiamas per antgalius, esančius toje pačioje vertikalioje tiesioje linijoje, o tai yra svarbu, nes sutaupoma katilinės erdvė. Prietaiso matmenys leidžia jam veikti kartu su kietojo kuro katilu, kurio galia yra 25-35 kW.

Svarbu: sistema, kuri užtikrina buferinio rezervuaro šilumos kaupimąsi, gali veikti tik šildymo sistemoje su priverstiniu ciklu ir nėra tinkama gravitacinei.

"Hajdu" prekės ženklo dizaineriai neapsiribojo aprašyta prietaiso funkcija, t. y. gebėjimu kaupti šilumą. Todėl jie numatė technologinę skylę, leidžiančią sumontuoti 2, 3, 6, 9 kilovatų šildymo elementus. Šio sprendimo svarba yra galimybė padidinti laiką tarp atsisiuntimų. Tai įvertino gyvenantys kaimo nameliuose ir vasarnamiuose. Dabar jie gali pasikrauti pigios šilumos, t. y. pakrauti energijos kaupimo įrenginį už mažesnę kainą. Tuo pačiu metu įdėklo į elektrinio katilo šildymo sistemą nereikia, nes kaitinimo elementai tiesiogiai šildo akumuliacinį įtaisą, per dieną sistemai atiduodant naktį sukauptą šilumą.

Namų gamybos šilumos akumuliatorius

Norint pasigaminti namų gamybos šilumos akumuliatorių, reikia pasiimti plieninį baką arba įsigyti nerūdijančio plieno lakštus, kurių storis didesnis nei 2 mm, suvirinti indą cilindro pavidalu (vertikalus bakas).

Reikalingas 2-3 cm skersmens ir 8-15 m ilgio varinis vamzdis, kuris turi būti sulenktas spiralės pavidalu ir įdėtas į rezervuaro vidų. Čia akumuliatorius yra talpyklos viršus. Cisternoje sumontuotos išleidžiamo karšto ir šalto vandens jungtys.

Atvirai šildymo sistemai tinka kubo formos plieninė talpykla. Būtina patikrinti indo sandarumą užpildant jį vandeniu arba sutepant suvirintas siūles žibalu. Jei viskas gerai, tuomet būtina izoliuoti namuose pagamintą prietaisą, kuris leis skysčiui, esančiam inde, kuo ilgiau įkaisti.

Įrenginys izoliuojamas taip:

• Išorinis indo paviršius turi būti gerai išvalytas ir nuriebalintas, padengtas antikorozinėmis medžiagomis.
• Pateikite šilumos izoliaciją. Talpyklę galite suvynioti į folijos plėvelę.
• Numatykite angas atšakiniams vamzdžiams ir prijunkite indą.
• Ant buferinės talpyklos turi būti sumontuotas termometras, manometras ir sprogimo vožtuvas.

Izoliacijai geriau nenaudoti polistirolo. Šaltu oru jose paleidžiamos pelės, ieškančios vietos žiemojimui.

Geriausi šilumos akumuliatorių modeliai

Rusijos gamybos katilų šildymo akumuliatoriai rinkoje gerai pasirodė. Jie nenusileidžia užsienio kolegoms, jie taip pat turi aukštą kokybę ir ilgą tarnavimo laiką, o kaina yra daug mažesnė. Garsūs apsauginių įtaisų modeliai gaminami pagal prekės ženklus: „Prometey“, „Vodosystem“, „BTS“, „Gorynya“, UAB „RVS-engineering“, „Teplodar“.

Šilumos akumuliatorių privalumai

Šilumos akumuliatorius gali visiškai pakeisti karšto vandens katilą. Be to, abu prietaisai yra palyginami pagal kainą. Tačiau šilumos akumuliatorius ne tik užtikrins karšto vandens tiekimą, bet ir išspręs daugybę papildomų užduočių. Naudodami kietojo kuro katilą su šilumos akumuliatoriumi, galite gauti daug privalumų:

• šildymo įrangos tarnavimo laikas padidėja kelis kartus;
• katilas niekada neveiks visa apkrova ar tuščiąja eiga;
• namo šilumos tiekimo temperatūra išlyginta. Tuo atveju, kai vanduo katile nespėja sušilti, karštas aušinimo skystis automatiškai tiekiamas iš rezervo bako. Ir atvirkščiai, nešiklio perteklius bus atimtas ir sukauptas;
• tinkamai parinktas indas ir toliau ima šilumą iš katilo, net visiškai deginant kurą;
• taupant išteklius iki 30%.

Kietojo kūno akumuliatoriai: ateities energijos sprendimai

Naujų energetinių transporto priemonių eroje tas, kuris sugebės išspręsti tris pagrindinius akumuliatoriaus įkrovimo, energijos kaupimo ir ištvermės iššūkius, taps šios eros lyderiu. Nors šie trys pagrindiniai iššūkiai dar neturi standartinių atsakymų, kuo greitesnis įkrovimas, didesnis energijos kaupimas ir stabilesnė ištvermė, tuo didesnis bus konkurencingumas!

Šiuo metu rinkoje esančiose naujose energetinėse transporto priemonėse dažniausiai naudojami pusiau kieto kūno akumuliatoriai, todėl visi tikisi kietojo kūno akumuliatoriais. Daugelis susijusių įmonių ir automobilių gamintojų taip pat investuoja į šios srities mokslinius tyrimus ir plėtrą.

Kas yra kietojo kūno akumuliatorius?

Paprasčiau tariant, visos medžiagos, sudarančios bateriją, yra kietojo kūno. Priešingai, dabartinių automobiliams skirtų pusiau kietųjų baterijų struktūra susideda iš vienos elektrodo pusės be skysto elektrolito, o kitoje elektrodo pusėje yra skysto elektrolito. Palyginimui, kietojo kūno baterijos turi tokius pranašumus kaip didelis energijos tankis, geras važiavimo dviračiu efektyvumas, didelis atsparumas ekstremalioms temperatūroms, nesandarumas ir geresnė sauga. Dabartinės problemos dėl „greito degradacijos aukštoje ir žemoje temperatūroje“ ir „pervertinto nuotolio“ naujose energijos vartojimo transporto priemonėse kyla dėl to, kad jos neturi kietojo kūno akumuliatorių savybių.

Ar visiškai kietojo kūno baterijos gaminamos masiškai?

Tiesą sakant, kietojo kūno akumuliatoriai buvo naudojami daugelyje sričių, tačiau šiuo metu nėra masinės gamybos komercinės klasės kietojo kūno baterijų. Nors šių metų sausį „ProLogium Technology“ (Kinija Taivanas) paskelbė apie pirmosios pasaulyje automobiliams skirtų kietojo kūno akumuliatorių gamybos linijos gamybą (Taoyuan mieste, Taivane), teigdama, kad naują didelę ličio keramikos bateriją galima įkrauti iki 80 proc. vos 12 minučių, nuvažiuojant 1000 kilometrų, o ciklo tarnavimo laikas viršija 1000 kartų. Tačiau „ProLogium Technology“ taip pat pateikė duomenis, nurodančius 26,000 vienetų metinį gamybos pajėgumą. Šiuo metu šie pajėgumai toli gražu nepatenka į naujų energiją naudojančių transporto priemonių gamybos ir pardavimo tempą.

Tačiau neseniai pristatytas IM Motors L6 teigia, kad naudoja kietojo kūno baterijas, kurios gali pasigirti beveik 900 V aukštos įtampos greito įkrovimo galimybe ir nuvažiuoti daugiau nei 1000 kilometrų! Remiantis paskelbtais duomenimis IM Motors L6, MAX standartinėje versijoje naudojamos ličio geležies fosfato baterijos (iš „Contemporary Amperex Technology“) ir trijų dalių ličio baterijos (iš CATL), kurių atstumas yra atitinkamai 650 ir 780 kilometrų. Tačiau informacijos apie kietojo kūno baterijas nepateikta.

Per šių metų kovą vykusį CATL veiklos interpretavimo susitikimą Zeng Yuqun pareiškė, kad techniškai kietojo kūno baterijos vis dar susiduria su daugeliu pagrindinių mokslinių problemų, tokių kaip kietojo kūno jonų difuzija, ir jos toli gražu nėra komercializuojamos.

Taip pat turime suprasti, kad energijos baterijų srityje egzistuoja „neįmanomas trikampis“, o tai reiškia, kad į vieną bateriją reikia sujungti „didesnį energijos tankį, didesnį saugumą ir mažesnę kainą“. Tai reiškia, kad naudojant dabartinę baterijų technologiją, net jei tai būtų masinės gamybos, didelio energijos tankio, didelio saugumo transporto priemonių klasės kietojo kūno akumuliatoriai, įprastas pajamas gaunantys vartotojai gali jų neįpirkti! Tai apima investicijas į mokslinius tyrimus ir plėtrą, medžiagų sąnaudas, gamybos išlaidas ir pan.

Tiesą sakant, kai kurių pramonės atstovų akyse, užuot sutelkus dėmesį į transporto priemonėms skirtų kietojo kūno akumuliatorių kūrimą, gali būti naudingiau tiesiogiai pereiti prie vandenilio kuro elementų. Remiantis „Sinopec“ paskelbta informacija, bendrovė jau sumažino vandenilio gamybos savikainą iki 1.3 juanio už kubinį metrą. Jei pagrindiniu pagrindu jie gali išspręsti techninius iššūkius, susijusius su transportavimu, laikymu, taikymu ir sauga, manau, kad būtų naudingiau energingai plėtoti vandenilio kuro elementus, o ne kietojo kūno baterijas.

Kietojo kūno akumuliatorius leidžia žymiai padidinti elektromobilio nuotolį. Be to, jis yra patvaresnis ir saugesnis - daug mažesnė rizika užsidegti. Nyderlandų rinkos analizės bendrovė „FutureBridge“ paskelbė optimistinę prognozę, kada kietojo būvio baterijos atpigs taip, kad galės varžytis su ličio jonų baterijomis.

CATL 10-ojoje pasaulinėje naujųjų energijos transporto priemonių konferencijoje pranešė apie LFP (ličio-geležies-fosfato) baterijas ir naują jų diegimo į transporto priemones strategiją, vadinamą CTC (angl. „cell-to-chassis“), tačiau įdomiausios naujienos yra apie kieto būvio baterijas. NIO oficialiai paskelbė inovatyvų būsimą baterijų variantą savo elektromobiliams - 150 kWh baterijų paketus, sudarytus iš itin didelio tankio kieto būvio elementų. Naujieji „Toyota“ elektromobiliai naudos saugesnes kieto būvio baterijas, kurios įsikraus nuo 0 iki 100 % vos per 10 minučių. „Daimler“ pristatė elektrinį autobusą su „kietojo būvio“ (angl. solid-state) baterijomis. Šis tikriausiai taps pirmąja masinei gamybai skirta transporto priemone, varoma tokio tipo baterijomis.

Kartas nuo karto vis išgirstame naujienų apie kietojo būvio baterijas. Tai - geresnės baterijos, kurios elektromobiliams suteiktų ilgesnį vienu įkrovimu nuvažiuojamą atstumą ir trumpesnį įkrovimo laiką. Nors pažadų jau girdėjome įvairių, niekam iki šiol nepavyksta išspręsti visų kietojo būvio baterijų problemų. Tačiau dabar ne kas kitas, o „Samsung“ paskelbė, kad bent jau dalis didžiojo galvosūkio gali būti įveikta. Daugelis mano, kad naujosios kartos kieto būvio baterijos yra būtent tai, kas pakeis ličio jonų baterijas. Bet iki šiol buvo susiduriama su didžiausia problema - niekas naujųjų baterijų negamino masiškai. Ką gi, skelbiama, kad Kinija imasi lyderės vaidmens. Kiek anksčiau Vokietijos automobilių gamintojas „Volkswagen“ teigė, kad labai rimtai svarsto galimybę patiems statyti baterijų gamyklą ir taip sumažinti savo priklausomybę nuo Azijos gamintojų. Panašu, kad šie „VW“ kompanijos pareiškimai gali virsti realybe - „VW“ paskelbė, kad drauge su „SK Innovation“ rengiasi statyti savo „gigafaktorių“.

Kieto būvio baterijos yra tarsi energetikos Šventasis Gralis ir su jomis dirba viso pasaulio mokslininkai. Šios baterijos užtikrina didesnį energijos tankį, greitesnį įkrovimą, mažesnį aušinimo poreikį - tai vien tik privalumai. „Volkswagen“ kompanija jaučia gana dvejopus jausmus dėl elektromobilių. Iš pradžių jie gana pesimistiškai žvelgė į šias transporto priemones, o dabar priėjo prie idėjos statyti būsimoms naujoms elektrinėms transporto priemonėms savo nuosavą baterijų gamyklą. Tik tai turėtų būti naujosios kartos - kieto būvio baterijų gamykla. Jau kuris laikas automobilių gamintojai įdėmiai stebi kieto būvio baterijų technologijų vystymąsi. Ir ne tik stebi, bet ir intensyviai prisideda prie šios naujos elektrinių transporto priemonių baterijų technologijos pavertimo realybe. Prie šios technologijos dirba daug skirtingų vystytojų ir jie nurodo ganėtinai skirtingus laikus, kada tokios baterijos galėtų ateiti į rinką. Tačiau dabar prie šios greitėjančios kieto būvio baterijų kūrimo ir komercializavimo karuselės prisijungia ir puikiai žinoma „Hyundai“ kompanija, kuri investuodama į kieto būvio baterijų technologiją paskelbė, kad „reikalauja komercializacijos proveržio“.

Pastarąjį dešimtmetį elektriniai automobiliai nebūtų galėję taip sparčiai tobulėti, jei nebūtų sukurtos baterijos, galinčios ilgesnį laiką saugoti daugiau energijos - tokias baterijas galima įkrauti daugybę kartų ir nekeisti kitomis. John‘as Goodenough‘as išrado ličio jonų bateriją, tačiau tada jo moksliniai bendradarbiai pasisavino jo atradimą ir pabėgo į Japoniją. Nors mokslininkų bendruomenė viešai pripažįsta, kad išradimo autorystė priklauso John‘ui, tačiau jis už tai negavo nė cento. Jis niekada nelaimėjo Nobelio premijos už tai, kad pastatė šios technologijos pamatus, kurie pasaulį pagaliau išlaisvins nuo iškastinio kuro.

Stambiausios Japonijos automobilių gamybos įmonės bendromis pastangomis sieks paspartinti taip vadinamų kieto būvio akumuliatorių, kuriuos bus galima pritaikyti būsimiems elektromobiliams, kūrimo procesus.

tags: #kieto #kuro #akumuliatoriai