Мечтаем, экспериментируем. Новые тепловые аккумуляторы

Всем кто знает.

Посоветуйте какая недефицитная жидкость кристаллизуется при температуре в районе +4 +7 град?

 

Всем добрый день. внимательно почитал Вашу ветку и не только, многое что качается аккумуляции тепла и использование его как в холодное, так и как система безопасности или же экономия на разности тарифов. сами как раз сейчас проектируем дом с новыми (для нас) технологиями энергосбережения. Идея закачки энергии в теплое время года для использования в холодное, на мой взгляд очень дорогая вещь, хотя перспективная. ведь мало сделать аккумулятор, так еще и надо источник приспособить под него, не говоря уже об изоляции. На мой взгляд (а мы это уже закладываем в дом, который в конце весны начнет строится) аккумуляцию лучше делать от нескольких источников, как от солнца так и от охлаждения воздуха в летний период (особенно по лету 2010). расположение ТА в доме на мой взгляд более рационально делать в подвале дома там же и все инженерные коммуникации. Сейчас для нас более менее понятно каким образом и с каких источников мы будет брать тепло, встает вопрос какой должен быть ТА для дома в 100 кв.м.? Понимая, что от лета все тепло мы не с аккумулируем на 7 месяцев, хотя бы до конца января?

 

Вот, можно чистый глицерин немного водой разбавить. Только как понять словосочетание недефицитная жидкость?

Толстые-толстые бетонные стены с наружной теплоизоляцией вас не устроят? Бетон по объёмным показателям так же неплохой ТА. Организуете простейшие коммуникации внутри (для прогрева летом от СК), зальёте и, возможно полости для парафинов/глицерина/солевых растворов (незамерзающих) сделаете.
Раз уж решили, что это дорогое удовольствие...

 

Не спец. по химии.
Может есть химические обратимые реакции с большим выделением тепла?
Аналог горения водорода.Или в этой области думать бесполезно?

 

Горение водорода это классический пример окислительно-восстановительной реакции. Эти реакции интересны тем, что вместо тепла возможно получать электричество - самую привелигированную форму энергии! Этот принцип используется в аккумуляторах.
В Японии сейчас живёт известный изобретатель, который (по его словам) специализируется как раз на том, что вы предположили.

Кстати, объёмная теплоемкость бетона, 2375 кДж/(м3*K)

 

А какие могут быть проблемы у разбавленного глицерина?
Я имею ввиду многократные повторения процесса "кристаллизация-жидкость", а так же какие-нибудь неприятные хим реакции и т.п.
Недефицитная жидкость - это жидкость недорогая и доступная.

 

Все углеводороды со временем разлагаются. Гицерин выделяет воду и углекислый газ. Воду он и так впитывает в силу высокой гигроскопичности (из воздуха тянет) с выделением тепла и уменьшения объёма. Скорость разложения предсказать не могу, но чем больше в нём воды, тем меньше будет температура кристаллизации, вплоть до отрицательных.
Если ёмкости с какой-либо жидкостью размещать не в подвале, а в стенах, я бы предпочёл солевой состав, с самозарядом диапазона 18-22 град.
Вспомнил тут, что есть фазовые переходы без жидкой фазы (сублимация) и это любопытно.
Так же не покидает вопрос - каким должно быть давление, что бы лёгкий парафин снизил точку плавления с 24-27, до 18-ти? Ищу ответы.

Случайно услышал по радио: Один чиннелингёр (особоважный контактёр, проверенный детектором лжи ) сообщил, что на Земле существует в достаточных количествах минерал, с помощью которого мы легко смогём решить энергетическую проблему. Это, видимо, журналисты наш форум почитывают

 

Ментол, судя по публикациям, хорошо растворяется в жидком парафине.
Если я правильно помню, большинство растворимых примесей, добавленных к веществу, затрудняет кристаллизацию, так как делает кристаллическую решетку менее стабильной.
Это приводит к снижению t кристаллизации. Примером может служить соль или тот же глицерин, добавленные в воду.
Думаю, мысль уже понятна. Если модифицировать жидкий или обычный парафин ментолом (причем возможно речь идет о паре капель на ведро), то t плавления-кристаллизации может существенно снизиться.

 

Тут и в кристаллах, дело и в растворе. Расплав парафина такой же растворитель как и вода, только для немного других веществ. В растворах можно получить как и принципиально другие механизмы кристаллизации, что и отразится на температуре, так и (самое интересное) более высокую теплоту плавления. Например в стакане с водой я могу растворить 50 грамм какой-нибудь соли. Для этой соли раствор будет насыщенным при данной температуре. Однако в этот же стакан я могу добавить ещё 10 грамм другой соли и она тоже там растворится, если только не вступит в реакцию...

 

Я тут прикинул графики Накопленного тепла для ТА в зависимости от конечной температуры на основе
Глауберовой соли, Парафина и Воды.

Если греть до +65С и потом охлаждать до +25С
То с Глауберового ТА можно снять ...112Вт*час с литра
Парфиного. 80Вт*час с литра
Просто вода ...40Вт*час с литра

Если греть до +45С и потом охлаждать до +25С
То с Глауберового ТА можно снять. 90Вт*час с литра
Парфиного. 65Вт*час с литра
Просто вода ...26Вт*час с литра

Приемущество Глауберового ТА очевидны, если иметь ввиду что стоимость глауб. соли окупается затратами на утеплитель ЭППС (почти в 4 раза)
Что стоит то же не мало 2500р за куб.

 

На участке рабочего диапазона желтый график не может быть параллельным розовому - воды в литре рассола меньше, примерно вдвое. Хотя это почти не влияет на итоги сравнения.
Что касается ТА чисто на воде - я не раз встречал в статьях такое мнение - значительный объём прогреть выше 55 град. практически нереально. Возможно это относится и к остальным типам массивных ТА. Связано это с особенностями процессов теплообмена - чем меньше разница в температурах источника и приёмника тем длительнее прогрев последнего, а с продолжительностью ещё растут и потери в кВт-часах.
Можно сделать и на это поправку - вертикальной линией на графике, например (для наглядности). Правда, общее количество кубов изменится... не в меньшую сторону

Есть ещё один любопытный вариант ТА - обратимые хим. рекции (идея ДЕСС): допустим летом с подводом тепла какое-либо вещество выделяет/поглощает углекислый газ (может и другой), а в холодное время года - его экзотермически поглощает/выделяет в "реакторе". Газ (жидкость?) можно накапливать в подземном резервуаре или баллонах... Сижу-читаю химию.

 

Дело хорошее. Может, расскажете нам потом про термохимические процессы адсобции-десорбции в цеолите, как-никак 286 вт*час/кг, поболее, чем на солях и парафине

 

1) Я не заморочивался на концентрациях, просто взял табличные данные

на килограмм и пренебрёг дефектом плотности.

У Раствора глауберовой соли 3,76кДж/кгС
У воды 4,19 кДж/кгС

2) Что касается ТА чисто на воде, то ситуация в сравнении с ГСолью ещё хуже,
потому что с возрастанием температуры, пропорционально возрастают тепловые потери.
По этому выгоднее всего использовать минимальную температуру фазового перехода. В этом случае опять же предпочтительней Гсоль (+32С) перед парафином (+45С)

Правда с Тепловыми потерями можно эффективно бороться,
если ТА разместить внутри дома.

Соорудить что то типа шахты лифта внутри дома из стандартной ПНД трубы диаметром 1,5 метра, или 4трубы по 60см с запаяным дном.

Тогда не надо сильно много ЭППС для утепления и все тепловые потери превращаются в теплопоступления.

 

Хорошая идея - для проекта нового дома.
Тогда уж лучше соорудить шахту из бетонных колец - бетон и сам теплоаккумулятор и его прочность может быть обыграна:
например, для купольного геодома несущая центральная колонна может снизить требования к прочности самого купола и упростить устройство второго этажа

 

А в Швейцарии https://www.detail.de/Db/DbFiles/hefte/216/russ.pdf даже в стеклопакеты ТА помещать умудряются: