Ten serwis używa cookies do prawidłowego funkcjonowania

Informujemy, iż w celu optymalizacji treści dostępnych w naszym serwisie, dostosowania ich do Państwa indywidualnych potrzeb korzystamy z informacji zapisanych za pomocą plików cookies na urządzeniach końcowych użytkowników. Pliki cookies użytkownik może kontrolować za pomocą ustawień swojej przeglądarki internetowej. Dalsze korzystanie z naszego serwisu internetowego, bez zmiany ustawień przeglądarki internetowej oznacza, iż użytkownik akceptuje stosowanie plików cookies. Czytaj więcej…

Zrozumiałem

Magazyny ciepła i chłodu PCM (Phase Changing Materials) - Materiały o zmiennej strukturze fazowej (ciecz - ciało stałe)

Magazyn ciepła i chłodu PCM Phase Changing Materials heatstixx

 heatStixx Reihe

Materiały Phase Change przeznaczone są do pochłaniania i uwalniania dużych ilości energii cieplnej w stałych temperaturach. Ponad 30 organicznych (ATP) i nieorganicznych (ATS) wysokowydajnych PCM w zakresie temperatur od -40°C do 120°C. Na życzenie można opracować dalsze temperatury topnienia dla określonych zastosowań!

Kluczowe cechy PCM to:

  • Wysokie zdolności magazynowania ciepła
  • Spójna, powtarzalna wydajność w tysiącach cykli termicznych
  • Prosta i bezpieczna obsługa

Produkowane na bazie odnawialnych surowców, nietoksycznych i biodegradowalnych.

PCM jest dostępny w specjalnej obudowie w postaci makrokapsułek ze zoptymalizowanym stosunkiem powierzchni do masy dla szybszej wymiany energii i lepszej wydajności w praktycznych zastosowaniach.

Innowacyjne rozwiązanie zwiększające pojemność magazynu

Innowacyjne rozwiązanie zwiększające pojemność buforów ciepła i chłodu

Zakres temperatur przemiany fazowej PCM

Magazyn ciepła i chłodu PCM Phase Changing Materials

Tabela magazynowanie ciepła i chłodu Zakres temperatur przemiany fazowej

 

Dlaczego PCM

PCM (materiały przemiany fazowej) są używane do magazynowania energii cieplnej. Dlatego zmiana fazy odgrywa kluczową rolę. W zależności od PCM (parafina, hydraty soli itp.) siły wiązania ulegają energetycznemu pęknięciu po osiągnięciu określonej temperatury (tj. temperatury przemiany fazowej, która zależy od PCM). Nazywa się to procesem topienia. Proces ten odbywa się w stałej temperaturze. PCM zestali się, gdy tylko zostanie ponownie ostudzony. Oznacza to, że zmagazynowana energia jest pobierana w stałej temperaturze. Aby wskazać, ile energii można zmagazynować, przyjrzyjmy się lodowi wodnemu: tyle samo energii potrzeba, aby doprowadzić 1 kg wody z 0°C ciała stałego do 0°C cieczy i 1 kg wody z 0°C w stanie ciekłym do 80°C w stanie ciekłym. To jest efekt utajony tzw. ciepło utajone. Właściwa entalpia przemiany fazowej jest zatem stosunkowo wysoka w porównaniu do pojemności cieplnej właściwej (dla wody: entalpia topnienia 334 kJ / kg, pojemność cieplna właściwa ok. 4,19 kJ / (kg - K)), gdzie gęstość energii zasobnika jest znacznie wyższa niż w zbiornikach ciepłej wody.

W ten sposób energia jest magazynowana w przejściu fazowym i ponownie uwalniana

Magazynowanie i uwalnianie energii

Przykład energii topnienia wody

  • 1 kg wody wymaga 1,16 Wh, aby podgrzać ją z cieczy o temperaturze 0°C do cieczy o temperaturze 1°C.
  • 92 Wh potrzebne są od 0°C ciała stałego do 0°C cieczy, to jest ok. 80 razy więcej.

MATERIAŁY PCM

Ponieważ temperatura topnienia wody, o której wiadomo, że wynosi 0°C i jest nieodpowiednia dla większości zastosowań, jako PCM stosuje się specjalnie opracowane sole, estry lub parafiny. W zależności od konstrukcji mają temperaturę przemiany fazowej od -51°C do +89°C i są nieszkodliwe dla zdrowia. Dzięki tej szerokiej gamie produktów można znaleźć odpowiedni PCM do prawie każdego zastosowania.

ATP - parafiny

  • Dostępne w wielu zakresach temperatur
  • Stabilne cykle
  • Integrowalne
  • Pojemność magazynowa > 70 Wh / kg (250 kJ / kg)
  • Niska wrażliwość na ciepło (0,5 Wh / kg - K)
  • Słabe lub brak dochładzania
  • Niska gęstość (ok. 0,74 kg / l)
  • Niska gęstość składowania 50 Wh / l (185 kJ / l)
  • Niskie przewodzenie ciepła (0,2 - 0,4 W / m - K)
  • Zapalny

ATE - Estry

  • Dostępny w kilku zakresach temperatur
  • Stabilny cykl
  • Integrowalne
  • Pojemność magazynowa > 60 Wh / kg (220 kJ / kg)
  • Niska wrażliwość na ciepło (0,5 Wh / kg - K)
  • Słabe lub brak dochładzania
  • Niska gęstość (ok. 0,84 kg / l)
  • Niska gęstość składowania 50 Wh / l (185 kJ / l)
  • Niskie przewodzenie ciepła (0,2 - 0,4 W / m - K)
  • Łatwopalny, ale nieco wyższa temperatura zapłonu

ATS / PKS - Sole i hydraty soli

  • Dostępny w wybranych zakresach temperatur
  • Stabilny cykl
  • Pojemność składowania 40 - 90 Wh / kg (180 - 320 kJ / kg)
  • Wyższa wrażliwość na ciepło (0,8 - 1 Wh / kg - K)
  • Niskie dochłodzenie
  • Wysoka gęstość (1 - 1,7 kg / l)
  • Wysoka gęstość składowania 60 - 90 Wh / l (200 - 320 kJ / l)
  • Wyższa przewodność cieplna (0,4 - 0,6 W / m - K)
  • Niepalny

Główne temperatury zastosowania PCM

HeatStixx i HeatSel są dostępne dla różnych temperatur przemiany fazowej. Obejmuje to bardzo szeroki zakres zastosowań i możliwości przechowywania ciepła i zimna. Poniższy rysunek przedstawia nasze najpopularniejsze materiały.

heatStixx zakres temperatur punktu topnienia PCM

Jak dobrać odpowiednią temperaturę przemiany fazowej PCM

Zmiana fazy zawsze zachodzi w określonej temperaturze. Aby to jednak osiągnąć, musi nastąpić określony spadek temperatury od medium nośnego do PCM, tj. od temperatury otoczenia do temperatury przemiany fazowej.
Jest to ważne zarówno dla zużycia energii, jak i jej produkcji. Dlatego temperatura przemiany fazowej PCM powinna być tak dobrana, aby znajdowała się pomiędzy minimalną i maksymalną temperaturą systemu w każdym punkcie pracy systemu.

Jeśli normalnie eksploatujesz zbiornik w temperaturze od 40°C do 60°C, optymalna temperatura PCM powinna wynosić ok. 50°C.
Twój zbiornik będzie wtedy nadal rozładowywany w temperaturze 40°C i całkowicie naładowany w temperaturze 60°C, ale proces ten będzie trwał znacznie dłużej. Pozwala to na magazynowanie znacznie większej ilości energii.

heatStix zakres stosowania temperatur

Instalacja w zbiorniku heatStixx przez przyłacze 1½ "
Opcje aplikacji: W mniejszych zbiornikach magazynowych, zwykłych systemach grzewczych, prywatnych gospodarstwach domowych, zbiornikach do 1000 l, a także w optymalizacji istniejących zbiorników
Potencjalne aplikacje: magazyny chłodu, magazyny ciepła

heatSeal zakres stosowania temperatur

Opcje aplikacji: W dużych zasobnikach ciepła HeatSel do 2000 l oraz w zasobnikach HeatSelXL do 20000 l, a także opcjonalnie do istniejących zasobników.
Potencjalne aplikacje: magazyny chłodu, magazyny ciepła.

Ładowanie i rozładowanie zbiornika buforowego PCM - temp.topnienia 58°C

Ładowanie zbiornika buforowego PCM temperatura topnienia 58Rozładowanie zbiornika buforowego PCM temperatura topnienia 58

Jaką moc cieplną możesz wykorzystać?

Gdy zbiornik jest maksymalnie napełniony, pojemność cieplna, którą pobierasz ze zbiornika lub możesz magazynować, jest ograniczona przez trzy zmienne:

  • Różnica temperatur między temperaturą przemiany fazowej i temperatura powrotu systemu
  • Rozmiar twojego zbiornika magazynowego
  • Przepływ objętościowy systemu

Na diagramie wydajności możesz zobaczyć, które dane wyjściowe możesz uzyskać lub magazynować.

Teoretyczna moc ciągła magazynu ciepła PCM

Przykładowe zastosowanie ogrzewania:

  • Wielkość zbiornika magazynowego: 600 l
  • Przepływ objętościowy 900 l / h
  • Stosunek objętościowego natężenia przepływu do wielkości zbiornika magazynowego: 1,5
  • Temperatura przemiany fazowej PCM: 58 ° C
  • Temperatura powrotu do zbiornika: 53 ° C
  • Delta 5 K: Niebieska linia na schemacie
  • Skutkuje to możliwą ciągłą wydajnością ok. 9,8 kW 

Ponadto ważne jest, aby w celu uzyskania wydajności ciągłej nie należy przekraczać współczynnika 1,5 przepływu objętościowego do rozmiaru zbiornika. Oczywiście wyższe wydajności mogą być również osiągnięte w krótkim czasie, np. przez stacje świeżej wody cwu.

Zastosowanie magazynów ciepła PCM

  • Magazynowanie ciepła
  • Magazynowanie chłodu
  • Systemy pomp ciepła
  • Systemy kogeneracyjne CHP

Optymalizacja pracy pomp ciepła

  • Umożliwiają korzystanie z taryf SmartGrid
  • Łaczą czasy przestojów pomp ciepła
  • Zwiekszają efektywność pomp ciepła

Centrala cieplna Kraft Boxx

kraftboxx 1kraftboxx 2

 

 

 

  • 1.Obieg grzewczy - Grupa pompowa do mieszania - Obiegi grzewcze, zakres mocy do 45 kW
  • 2.Stacja świeżowodna - 3 Modele do 41l/min
  • 3.Power to heat - Stacja elektrotermiczna
  • 4.Makrokapsułki z PCM - magazynujące ciepło utajone

Zalety magazynu PCM

  • Zwiększenie pojemności magazynowej - od 3 do 4 razy bez zmian objętości (dostępne rozwiązania modernizacyjne)
  • Zmniejszenie objetości zasobnika - Współczynnik 3–4 przy stabilnym poziomie pojemności (i minimalnych wymaganiach przestrzennych)
  • Redukcja kosztów operacyjnych - Obniżanie wartości szczytowych (w odniesieniu do mocy znamionowej) w celu korzystania z tańszych taryf za energię elektryczną (np. Taryf nocnych) i wewnętrznego zasilania
  • Zwiększona wydajność - Stały poziom temperatury zapewnia podniesienie współczynnika COP i zmniejszenie strat ciepła (koszty operacyjne - 40%!) Oraz pozwala na instalację mniejszych urządzeń grzewczych i chłodniczych.
  • Wydłużenie cyklu życia produktu - Praca non-stop na optymalnym poziomie poprzez redukcję faz pracy, w tym wydłużenie czasu przestoju i minimalizację wysiłków związanych z konserwacją systemu
  • Uproszczone przetwarzanie - Przez przekształcenie pików temperatury w zmianę fazową, co skutkuje spójnymi poziomami temperatur ładowania i rozładowania i daje szansę na zastosowanie jako przełącznika termicznego.

Tabela magazynowanie ciepła hydraty soli chłodu parafina

PROJEKT CHP - Kogeneracja

Zadanie: Zminimalizowanie rozmiaru zbiornika buforowego dla mniejszej lokalnej sieci ciepłowniczej obsługiwanej przez jednostkę kogeneracyjną.

  • Wymagana pojemność magazynowania 5,5 m³ objętości wody.
  • Lokalna sieć ciepłownicza zimą z zasilaniem 55°C i rozwiązaniem powrotnym 45°C

Rozwiązanie: Zmniejszenie pojemności zbiornika do 30% w porównaniu z konwencjonalnym zbiornikiem buforowym o wybranej wielkości 2500 l.

Magazyny ciepła Projekt CHP 

PROJEKT POMPA CIEPŁA

Zadanie: Zmaksymalizowanie pojemności bufora buforowego pompy ciepła w celu uelastycznienia czasu pracy.

  • Pojemność 300 l
  • Chłodzenie całej ilości napełnienia z 60°C do 50°C

Rozwiązanie: Zwiększenie pojemności magazynowej o 258%.

Magazyny ciepła - Projekt pompa ciepła

PROJEKT ZASOBNIK CHŁODU

Zadanie: Objętość zasobnika chłodu wody/glikolu należy maksymalnie zmniejszyć.

  • Pojemność 8000 l
  • Zakres temperatur od -5°C do 5°C

Rozwiązanie: Łatwa realizacja zasobnika chłodu bez kosztownych wymienników ciepła i prac konstrukcyjnych oraz minimalizacja pojemności magazynowej do 2000 l, co odpowiada 25% pierwotnej objętości.

Magazyny chłodu Projekt zasobnik chłodu