Аккумуляторы тепла для теплиц

Аккумуляторы тепла для теплиц

Применение сезонного грунтового аккумулятора, работающего без теплового насоса

Настоящим постом мы открываем цикл статей об использовании сезонных аккумуляторов тепла. В данной статье на примере жилого района в Швеции рассмотрено применение сезонного грунтового аккумулятора, работающего без теплового насоса.

В строительном секторе центральные солнечные отопительные системы являются наиболее экономически выгодными среди всех возможных солнечных тепловых систем. Посредством интеграции сезонного теплового аккумулятора можно покрыть более 50% энергетических затрат на отопление и горячее водоснабжение. В таблице 1 приведены крупномасштабные отопительные солнечные системы Европы, построенные до 2002 года.

Таблица 1. Десять наибольших центральных отопительных солнечных систем Европы, которые были введены в эксплуатацию до 2000 года (кликните для увеличения изображения)

В центральной и северной Европе еще с 1995 года стали популярны сезонные аккумуляторы для хранения тепловой энергии солнца, накопленной в теплое время года, и ее утилизации в холодное время.

На рисунке ниже представлены 4 вида сезонных аккумуляторов солнечной энергии, но в данной статье будет идти речь непосредственно о грунтовом аккумуляторе (duct heat store).

Виды сезонных аккумуляторов тепловой солнечной энергии (кликните для увеличения изображения)

Для строительства и успешной эксплуатации грунтового аккумулятора необходимо соблюдение таких условий как: соответствующий состав грунта и достаточно свободного пространства.

Концепция данной системы состоит в хранении солнечной тепловой энергии непосредственно в грунте. Подходящими геологическими формациями для ее применения могут быть, к примеру, горная/скалистая почва или водонасыщенный грунт. Зарядка и разрядка грунтового аккумулятора осуществляется с помощью вертикальных теплообменников, помещенных в буровые скважины на глубину 30 – 100 м. На поверхности аккумулятора находится слой изоляции, предотвращающий потери тепла в окружающую среду. Во время зарядки, тепловой поток направлен из центра к периферии, чтобы в результате получить более высокие температуры в центре и более низкие на границе. Во время разрядки направление теплового потока обратное.

Преимуществом такой системы является модульная конструкция, которая дает возможность к расширению. Дополнительные буровые скважины с вертикальными теплообменниками могут быть легко добавлены, например, в случае увеличения количества отапливаемых домов в жилом районе.

В конце 2002 в одном из жилых районов вблизи Стокгольма – Аннеберге была запущена в эксплуатацию солнечная тепловая система с сезонным грунтовым аккумулятором без использования теплового насоса. Разработка данной солнечной тепловой системы с грунтовым аккумулятором в Швеции была частью проекта Европейского Союза EU THERMIE, целью которого являлось исследование и разработка крупномасштабных солнечных отопительных систем для жилищного строительства. Предварительное моделирование и расчет системы были осуществлены в компьютерном программном обеспечении TRNSYS и MINSUN и на основании полученных результатов была выбрана оптимальная конфигурация системы.

Одним из требований местного муниципалитета являлось создание жилого района, который был бы экологически чистым. Место для этого было выбрано удачно – весь жилой район окружен хвойным лесом и при этом находится всего в 10 км к северу от Стокгольма. В процессе строительства были использованы такие материалы как дерево твердой породы, водорастворимые краски, экологическая теплоизоляция и т.д. Одна из комнат в каждых апартаментах может быть полностью электрически изолирована, что в конце 90-х считалось благоприятным для здоровья. Каждый житель района ежедневно вносит свой посильный вклад в сохранение и улучшение экологической ситуации, путем соблюдения правил по переработке отходов, а также заботе об окружающей природе.

Данная солнечная тепловая система состоит из 2 400 кв.м солнечных коллекторов, размещенных на крышах 50-ти частных домов, грунтового аккумулятора объемом 60 000 куб.м, 13 сабъюнитов с водными баками-аккумуляторами для горячего водоснабжения, низкотемпературной системы отопления (теплый пол) и дополнительных электронагревателей для отопления и горячего водоснабжения. Отопление домов обеспечивается системой теплых полов с расчетной температурой 27/32 градусов Цельсия. Общая отопительная площадь – 5 444 кв.м. Ежегодное потребление энергии для отопления – 565 МВт*час. Крыши домов сориентированы в юго-восточном направлении с углами наклона 15 гр., 31 гр., 37 гр. На крышах установлены солнечные коллекторы с пропилен гликолем в качестве теплоносителя.

Контур солнечных коллекторов отделен от контура теплового аккумулятора и системы отопления с помощью теплообменников. Солнечная радиация является непостоянной, поэтому для обеспечения круглогодичного горячего водоснабжения и отопления необходим сезонный аккумулятор тепла. Соответственно, такой аккумулятор был спроектирован объемом 60 000 куб.м с 99 скважинами глубиной 65 м и расстоянием между ними 3 м. Около 60 % ежегодного потребления энергии, затрачиваемой на отопление, обеспечивается солнечной тепловой системой. Тем не менее, жители Аннеберга недовольны работой солнечной системы, которая согласно предварительным оценке и расчетам должна была работать значительно эффективнее. В 2007 году были проведены два исследования для выявления причин низкой эффективности системы. Исследования показали, что

1) грунтовый аккумулятор еще не достиг стационарного состояния температур;

2) потребление энергии жильцами на отопления и горячее водоснабжение превышает заданные параметры при моделировании системы;

3) потери в распределительной сети намного выше ожидаемых, в то время как уровень полученной солнечной энергии ниже.

Ожидаемый срок, в течение которого тепловой аккумулятор должен достичь стационарного состояния, был определен на этапе проектирования, как 7-8 лет. По истечении указанного срока, в 2010 – 2011 годах было проведено новое исследования эффективности солнечной системы, о результатах которого читайте в следующей статье из нашего цикла.

Любители выращивать овощи, фрукты в любое время года должны понимать и знать — существуют дополнительные изделия, в том числе аккумулятор тепла для теплиц и парников, благодаря которым это занятие становится легче и приносит настоящее удовольствие.

Аккумулятор тепла для теплицы своими руками

Собственными силами можно сделать подобное устройство. Для того, чтобы сделать аккумулятор тепла для теплицы своими руками используются исключительно средства, которые есть под рукой.

Главное требование – чтобы изделие могло самостоятельно набирать воду, а также отдавать ее в условиях понижения температуры. В таких случаях не используются никакие емкости из металла, так как данный материал очень быстро нагревается, а отдает тепловые элементы только в течении короткого времени.

Таким образом, аккумулятор тепла для парника своими руками можно сделать из следующих материалов:

  • Кирпич
  • Камни
  • Вода
  • Щебень

Каждый видел, что в летнее время камни достаточно быстро набирают температуру, а тепло могут отдавать длительное время. Именно поэтому, важно подумать о том, чтобы выбранное устройство могло аккумулировать энергию. Как пример, отметим печи для отопления, которые делаются из стали, кирпича. Кстати, последний вид остывает очень долго.

Гораздо эффективнее будет действовать устройство с водой. Для самостоятельно создания такого устройства можно использовать рукав, который сделан из пленки черного цвета, если такой есть под рукой. Также можно его сделать самостоятельно. Рекомендуется применять и пластиковые трубы, которые могут иметь длину грядки и легко будут расположены в теплице из пленки или другого материала.

Важно понимать, что чем больше будет диаметр, тем он лучше будет служить. Обычно, можно встретить устройства с диаметром 50, а также 100 мм.

Одна сторона такого изделия должна быть герметичной, что обеспечит устранение риска вытекания воды. В специализированных магазинах продаются специальные заглушки того или другого диаметра, с помощью которых надежно закрепляется труба.

Другая тоже характеризуется герметичностью, но не стоит ее закрывать наглухо, ведь именно в этой стороне следует заливать воду, а также контролировать уровень жидкости. Вариантов осуществления достаточно много, в том числе использование простых пластиковых бутылок.

Виды тепличных аккумуляторов:

  • Водяные
  • Каменные
  • Грунтовые

О водяном варианте речь уже шла, о камнях мы тоже разобрались. Теперь рассмотрим ситуацию, когда именно грунт может выступать аккумулятором энергии. Это самый дешевый способ обогрева, но он отличается маленьким эффектом и значительно уступает двум вышеуказанным способам. Грунт характеризуется малой теплоаккумуляцией, поэтому для него стоит применять те или другие механические устройства для обогрева теплицы.

Солнечный воздушный коллектор для теплицы

Солнечный воздушный коллектор для теплицы тоже часто используется. Принцип действия заключается в нагреве воздуха. Этот вид входит в число устройств «аккумуляторы тепла для теплиц», пользуется спросом. Кроме того, те или другие аккумуляторы тепла для теплиц, могут отличаться своими характеристиками, скоростью действия, работы.

Учитывая всю информацию, которая изложена выше, можно сделать вывод о том, что аккумулятор тепла для теплицы является очень полезным изделием, благодаря которому на протяжении круглого года можно получать свежий урожай.

Садоводы или те, у кого есть теплица, обязательно оценят такое устройство по достоинству, в результате чего весь год будут получать удовольствие от сбора урожая, выращивая в теплице редис, помидоры, огурцы и др., а также гордости за то, что именно этот урожай является самостоятельно выращенным. Остается только определится с вариантом этого изделия, которое идеально подойдет для индивидуального случая.

Видео: Аккумулятор тепла для теплиц

Поделиться «Тепличный аккумулятор тепла»

>Солнечный коллектор и другие эффективные аккумуляторы тепла для теплиц, также выполненные своими руками. Солнечные батареи — принцип работы

Варианты тепловых аккумуляторов

Аккумуляторы тепла для теплиц — устройства для накопления солнечного тепла. Они разделяются по материалам, из которых выполнен их главный элемент – тепловой аккумулятор.

Водяные теплоаккумуляторы

В них накопление тепла происходит в емкостях с водой, расположенных внутри теплицы. Емкости могут быть как открытого типа (бассейны), так и закрытого (бочки). В последнем случае необходимо понимать, что несколько компактных емкостей с водой показывают куда больший КПД, чем одна большая.

Происходит это из-за того, что солнечная энергия не способна проникать сквозь большую толщу воды и нагревает аккумулятор лишь сверху и около стенок. Остальная вода при этом еще долго остается холодной.

Улучшить эффективность отопления можно установкой большого количества небольших закрытых водных теплоаккумуляторов. Размещать их следует равномерно по всей площади теплицы. Это позволит им быстрее прогреваться, а в дальнейшем – более равномерно отдавать тепло.

Открытые водные аккумуляторы имеют одну важную особенность: их эффективность зависит от объема воздуха над бассейном. Нагретая солнцем вода неизбежно начнет испаряться, забирая при этом так необходимое тепло. Процесс испарения будет продолжаться тем дольше, чем больше сухого воздуха будет доступно. Поэтому имеет смысл укрыть бассейн пленкой, избавившись тем самым от расхода энергии на испарение воды.

ВАЖНО! Если окрасить емкость изнутри черной краской, то это многократно ускорит нагрев воды.

Если отказаться от самостоятельного изготовления и купить готовое решение, то водяной теплоаккумулятор емкостью порядка 300 литров и с внутренним теплообменником обойдется где-то в 20000 руб. Модель на 2000 литров может стоить от 55000 рублей и более.

Накопление тепла грунтом

Имеющийся в любой теплице грунт тоже способен накапливать в себе тепло, чтобы после захода солнца им можно было воспользоваться для отопления.

В дневное время грунт элементарно прогревается солнечными лучами, поглощая их энергию. В ночное время происходит следующее:

  • внутри уложенных в теплом грунте горизонтальных труб постепенно нагревается;
  • начинается движение теплого воздуха в сторону более высокой вертикальной трубы, где тяга больше. Выходящий из этой трубы воздух как раз и обогревает помещение теплицы;
  • через низкую вертикальную трубу под землю поступает успевший остыть воздух и цикл повторяется.

Каменные аккумуляторы тепла

Природный камень обладает значительно теплоемкостью, что позволяет использовать его в теплицах в качестве теплоаккумулятора.

Чаще всего камнем выкладывают заднюю стенку теплицы, доступную для солнечного света. В простейшем случае каменный теплоаккумулятор – это обложенная камнем стенка теплицы.

Более сложные варианты подразумевают укладку или насыпку камня в несколько слоев. Однако в этом случае аккумулятор следует оснащать вентилятором для создания циркуляции воздуха внутри кладки. Это улучшает съем тепла.

Еще одним прибором, позволяющим более полно использовать энергию солнца при отоплении, является солнечный коллектор для теплицы.

Основным его элементом является теплообменник, внутри которого циркулирует воздух из теплицы.

Располагаются солнечные батареи для теплицы снаружи таким образом, чтобы их плоскость была как можно более перпендикулярна лучам солнечного света.

Это позволит избежать отражения лучей и обеспечит почти полный переход их энергии в тепло. Из теплообменника воздух поступает в нагреваемую теплицу.

После передачи тепла грунту и растениям остывший воздух поступает в теплообменник и повторно осуществляется обогрев теплицы солнечными батареями.

Если коллектор действует на принципах естественной циркуляции воздуха, то выходной патрубок теплообменника должен располагаться ниже точки ввода в теплицу. Если же в конструкции солнечного коллектора предусмотрен вентилятор, то относительное расположение теплицы и теплообменника никакой роли не играет.

Отопление теплицы солнечным коллектором во многом отличается от использования теплоаккумуляторов:

  • коллектор работает лишь в дневное время;
  • без дополнительной отопительной системы ночью обогрев теплицы солнечным коллектором невозможен;
  • коллектор не способен накапливать тепловую энергию. Он лишь более эффективно ее распределяет.

Разместить подобный отопительный прибор в уже готовой теплице практически невозможно. Поэтому заниматься его созданием нужно еще до строительства каркаса. Последовательность действий здесь будет следующей:

  • по всей площади парника выкапывается котлован глубиной около 30 см. При этом следует озаботиться о с сохранности верхнего слоя с гумусом. Плодородная почва еще пригодится как в самой теплице, так и для прочих огородных работ;
  • на дно котлована засыпается либо крупный песок, либо мелкий щебень. После засыпки 10-см слоя поверхность тщательно трамбуется. Песчаная подушка позволит уходить появляющемуся конденсату в нижние слои грунта, не вызывая заболачивания;
  • формируется система горизонтальных воздуховодов. Располагать их следует вдоль грядок. В качестве материала изготовления удобно использовать пластиковые канализационные труб диаметром 110 мм. При необходимости их можно объединять в нужную конфигурацию через тройники и крестовины;
  • во входную и выходную трубы рекомендуется установить вентиляторы (с учетом направления потока воздуха). Для варианта с естественной циркуляцией придется выпускные трубы делать большей высоты, чем входные.

Использование накопителей тепловой энергии солнца в тепличном хозяйстве позволяет намного сократить расходы на его содержание. При этом затраты на материалы полностью окупаются дополнительным урожаем, а расходы на специалистов отсутствуют вовсе, поскольку все можно сделать своими руками.

admin