Napenergiára alapozott távhőellátás szezonális hőtárolóval
Még nem érkezett hozzászólás!
Dr. Fülöp László PhD - Salamon Nándor
Napenergiára alapozott távhőellátás szezonális hőtárolóval
1. Bevezetés
Kánikulában gyakran gondolunk arra, hogy ebből a hőből a felesleget jó lenne eltenni télire. Ugyanakkor a napkollektoros berendezések tervezése során csak a melegvízzel és újabban a hűtéssel számolunk, a fűtéssel, mint lehetőséggel általában nem, mivel a fűtési igény és a napenergia hozam éves eloszlása pont ellentétes.
A szezonális hőtároló megvalósíthatóságának vizsgálata már sok évtizedes múltra tekint vissza, és vannak is eredmények. Hőtároló anyagként többnyire a vizet alkalmaznak, mivel olcsó és nagy a fajhője. Ha egy lakás hőellátását akarnánk így megoldani, akkor a tároló mérete óriási lenne és a betárolt energia túlnyomó többségét a tároló hővesztesége emésztené fel, csak egy nagyon kis része fordítódna fűtésre. Vannak kísérletek más anyagok és más technológiák alkalmazására is, mint pl. a fázisváltásos, a szorpciós vagy a termokémiai hőtárolás.
A cikk Salamon Nándor, PTE – MIK épületgépészet szakirány azonos című BSc szakdolgozata alapján készült. Belső konzulens: dr. Fülöp László, külső konzulensek: Farkas Zoltán és Németh András, PÉTÁV Pécsi Távfűtő Kft. A dolgozatot a 2016.01.26-i záróvizsga bizottság ETE Hőszolgáltatási Szakosztály díjra javasolta.
Fázisváltásos hőtárolás
A veszteség csökkentésének egyik módszere a fázisváltásos hőtároló alkalmazása (rejtett, vagy latens hő). Ebben a hőtárolást a folyékony és a szilárd halmazállapot közötti átmenet adja. Feltöltésnél a hőtároló anyag „megolvad”, kisütésnél pedig „megfagy”, azaz kristályosodik. A rejtett hővel működő tárolók fő jellegzetessége a közel állandó és alacsony üzemi hőmérséklet. A felhasznált kémiai vegyület hőmérséklete addig nem változik, amíg a fázisváltás a teljes tömegben végbe nem megy. Különböző anyagok (vizes sóoldatok) fázisváltási hőmérséklete más és más. Egy lakás hőellátása esetén ez is túl nagy tárolóméretet eredményez.
Szorpciós hőtárolás
A szorpciós hőtároló rendszerekben a hőt anyagokban tárolják szorpciós anyagból felvett vízpára segítségével. Az anyag lehet szilárd (adszorpció), vagy folyékony (abszorpció). Ezek a technológiák még javarészt fejlesztési szakaszban tartanak, de néhány közülük már a piacon is kapható. Ebben a szorpciós hőtárolás sűrűsége négyszerese lehet a vízben való érzékelhető hővel való tárolásnak.
Termokémiai hőtárolás
A termokémiai hőtárolás elve: hőt használnak arra, hogy a kémiai vegyületeket szétválasszák komponenseikre. A komponenseket ezután hosszú ideig tárolhatják gyakorlatilag hőveszteség nélkül. Amikor az összetevők újra egyesülnek, kémiai reakció zajlik és hő keletkezik. A termokémiai hőtároló rendszerekben a hőt endoterm kémiai reakcióban tárolják. Egyes vegyületek több mint húszszoros hőtároló képességgel rendelkeznek, mint a víz, de általában a tárolási sűrűség 8 – 10-szer nagyobb. Kevés termokémiai tároló rendszert mutattak eddig be. Valamennyi jelenleg használt kísérleti anyag só, amelyek vízmentes és hidratált formában léteznek. A termokémiai rendszerek kompakt tárolásra alkalmasak alacsony és közepes hőmérsékleten.
2. Központi (közösségi) hőtároló
A méret növelése csökkenti a fajlagos veszteségeket. Egy tároló, amely több száz, esetleg több ezer lakást szolgál ki, olyan nagyméretű, hogy kedvező alak esetén az egységnyi térfogatra (vagy hőtároló közeg tömegre) jutó lehűlő felülete kicsi. A nagy méret viszont kivitelezés-technikai, elhelyezési nehézséget jelent. Közösségi rendszer (tömbfűtés, távfűtés) szükséges a hő elosztásához.
Az 1. ábrán látható diagram egy kocka alakú hőtároló lehűlését mutatja az idő függvényében, fogyasztás nélkül. A környezeti hőmérséklet 20 °C, a hőszigetelt fal hőátbocsátási tényezője 0,5 W/m2K.
1. ábra. Hőtároló lehűlése 20 °C környezeti hőmérséklet esetén
3. Szezonális hőtároló típusok
További részletek lapunk 2016/1-2-es számának nyomtatott változatában található, illetve a teljes cikk pdf-formátumban is rendelkezésre áll regisztráltaknak havonta egy alkalommal, előfizetőknek korlátlanul).