Тепловые аккумуляторы — приборы, которые аккумулируют тепло, полученное от электрических нагревательных элементов в ночное время, когда действует пониженный тариф на электроэнергию, а отдают тепло круглосуточно. Температура в помещениях задается комнатным термостатом, по сигналам которого включается встроенный бесшумный вентилятор, прогоняющий воздух из помещения через ядро теплонакопителя и подающий уже горячий воздух обратно в помещение. Система отопления полностью автоматизирована, не требует специальных знаний для ее эксплуатации: достаточно устанавливать желаемые уровни температур на комнатных термостатах. Теплонакопитель — чистый прибор. Нагревательные элементы не контактируют с воздухом, а значит, не сжигают кислород и не выделяют продуктов горения. [138]
Стационарные тепловые аккумуляторы используют в качестве источника энергии низкий ночной тариф на электроэнергию и избыточную энергию автономных источников энергии.
Во многих сельских районах и небольших городах России имеется значительное количество свободных энергетических мощностей ЛЭП, трансформаторных подстанций и т.д. По предварительным оценкам, применение тепловых аккумуляторов позволит в этих местах снизить стоимость отопления в 5-10 раз при затратах в 1,5-2 раза ниже, чем стоимость реконструкции и новое строительство отопительных систем. Кроме того, в крупных городах в дневное время ощущается нехватка электроэнергии при достаточно низком ночном ее потреблении. Так, в городе Москва в зимнее время ночью потребляется 14 000 МВт, а днем 17 000 МВт электроэнергии. Использование недорогих стационарных тепловых аккумуляторов позволит высвободить значительное количество электроэнергии и не строить дополнительные энергетические мощности. Применение тепловых аккумуляторов совместно с автономными источниками энергии (ВЭС, проточными ГЭС, малыми АЭС) повышает степень использования (до 30%) и надежность их работы. [139]
Принцип действия теплового аккумулятора. Основа рабочего тела тепловых аккумуляторов — экологически чистый природный материал талькохлорит. Накопление тепла от электроэнергии в ночное время при дешевом тарифе на электроэнергию (8 часов) и равномерная отдача тепла в дневное время (16 часов): [140]
- с 23.00 до 7.00 – нагрев рабочего тела за счет электроэнергии от низкого ночного тарифа;
- с 7.00 до 23.00 теплоизоляция теплового аккумулятора сохраняет тепло в рабочем теле.
При уменьшении температуры в комнате автоматически, от датчика температуры, включается вентилятор, подающий теплый воздух по системе воздуховодов (на каждую комнату в СТЭ свой вентилятор). Забор и подача воздуха может осуществляться в любое место помещения. Степень нагрева рабочего тела из талькохлорита устанавливается в зависимости от температуры наружного воздуха. [141]
Область применения: [142]
1. Теплоэнергетика
— отопление в ЖКХ;
— отопление в коттеджном строительстве; отопление в малоэтажных жилых домах;
— отопление в производственных и общественных зданиях, в т.ч. крупных (клубы, библиотеки, школы, больницы, а также вагончики строителей, торговые павильоны, палатки и киоски).
2. Энергетика
— повышение КПД автономных источников энергии (ГЭС; ВЭС; АЭС);
— стабилизация работы энергосистемы;
— повышение надежности работы атомных станций;
— снижение потерь электроэнергии в ЛЭП;
— высвобождение электроэнергетических мощностей в дневное время.
Рынки сбыта. [143]
Стационарные тепловые аккумуляторы используют для целей отопления низкий (экономный) ночной тариф на электроэнергию. Стоимость отопления от ночного тарифа до 6 раз ниже, чем от котельных, работающих на угле или мазуте. Стационарные тепловые аккумуляторы средней и большой мощности, использующих электроэнергию в ночное время для целей отопления, горячего водоснабжения и технологических нужд, позволит организовать отопление крупных производственных и общественных зданий, кроме того, возможен обогрев городских жилых кварталов, поселков и отдельных многоэтажных домов. Массовое применение тепловых аккумуляторов помогут решить проблему дневных пиковых нагрузок, в городах с недостатком электрических мощностей и высвободить часть электрогенерирующих мощностей для их загрузки новыми потребителями электроэнергии.
Применение стационарных тепловых аккумуляторов различной мощности для аккумулирования избыточной электроэнергии ветроэлектростанций, работающих в автономном режиме, позволяет увеличивать их КПД на 30-40%. Избыточную электроэнергию автономных систем электроснабжения (ночное время, большая ветровая нагрузка и т.д.) можно накапливать в виде тепла в стационарных тепловых аккумуляторах для отопления, горячего водоснабжения и технологических целей. Срок сохранения тепла может быть от одного дня до месяца.
Основные преимущества систем отопления на основе стационарных тепловых аккумуляторов СТЭ: [144], [145]
- Высокая производительность создания систем отопления, сборка и запуск в работу стационарного теплового аккумулятора занимает от одного дня до недели в зависимости от его мощности и типа.
- Экономия энергии и денежных средств на отопление по сравнению с централизованным отоплением и электрообогревом.
- Снижение затрат на строительство и монтаж систем отопления.
- Более высокая надежность работы по сравнению с водяными отопительными системами за счет отсутствия вероятности размораживания трубопровода.
- Возможность точного ручного и автоматического регулирования подачи тепла и поддержание требуемой температуры в помещении.
- Значительная экономия денежных средств на текущее обслуживание.
- Упрощается учет потребляемой тепловой энергии.
- Освобождается электрическая мощность в дневное время.
- Сокращаются потери тепла через наружные стены.
- Выравнивается температура воздуха по всему объему помещений, улучшаются условия проживания.
- Снижение потерь энергии и топлива:
— при использовании тепловых аккумуляторов полностью устраняются потери при выработке и передаче теплоэнергии (до 30%);
— снижаются потери электроэнергии при ее перетоках по ЛЭП в течение суток;
— КПД стационарного теплового аккумулятора равен 100%.
