Тренд на энергоэффективность охватывает все сферы — от строительства до техники. Особенно перспективным направлением становятся технологии накопления тепла, среди которых – грунтовые аккумуляторы. Белорусские инженеры создали лабораторный образец и математическую модель. Исследование открывает путь к масштабированию технологии и ее интеграции в транспортно-инфраструктурные комплексы uST, разработкой которых занимается международная инжиниринговая компания Unitsky String Technologies Inc.
Юнимобили в ЭкоТехноПарке в Марьиной Горке (Беларусь) / © Unitsky String Technologies Inc.
Принцип работы грунтового аккумулятора основан на способности земли накапливать и сохранять тепловую энергию. В почву или резервуар закладываются трубы, по которым циркулирует вода или антифриз. При избытке тепла накопитель сохраняет его, а когда возникает потребность в обогреве, отдает.
Технология uST представляет собой перспективную платформу для внедрения такого решения. Конструктивные особенности дают возможность интегрировать вертикальные теплообменники грунтовых аккумуляторов прямо в опорные элементы или в транспортно-инфраструктурные объекты.
Такие характеристики комплексов, как модульность, долговечность и высокая нагрузочная способность, делают их идеальными для интеграции грунтовых накопителей. Например, в теплое время года накопитель принимает энергию, а в холодное – отдает. При необходимости ее можно использовать для отопления станций, технических помещений или близлежащих объектов инфраструктуры.
Кроме того, грунтовые накопители можно использовать для предварительного подогрева аккумуляторных батарей подвижного состава, что увеличит эффективную емкость последних на 15–20% при отрицательных температурах окружающей среды. Все это поможет сократить углеродный след транспорта и снизить эксплуатационные расходы.
В основе опытной установки белорусских разработчиков – цилиндрическая емкость объемом 180 литров, заполненная песком. Для минимизации тепловых потерь контейнер оборудован многослойной изоляцией. Боковые стенки защищены слоем пенофола, а торцы утеплены пенопластом.
Теплообмен в агрегате организован через U-образную трубку, расположенную вдоль вертикальной оси накопителя. Нагрев происходит от электрического бойлера через два независимых контура циркуляции.
Разработчики уделили особое внимание системе мониторинга. По всему объему аккумулятора разместили сеть из 50 температурных датчиков – расположили их на пяти уровнях на разном расстоянии от нагревательного элемента. Такая плотная сетка измерений позволила получить детальную картину распределения теплового поля.
Экспериментальная программа включала нагрев аккумулятора водой с температурой +42 °С. Это значение было выбрано из-за близости к показателю, который можно получить в условиях эксплуатации без дополнительных устройств нагрева. Белорусские инженеры провели исследование различных режимов охлаждения, включая принудительное и естественное, и дополнительно проанализировали теплопотери при температурных градиентах в диапазоне от +27 до +42 °С.
Лабораторное исследование выявило ключевые факторы, от которых зависит КПД тепловых аккумуляторов. Среди них:
· теплофизические свойства материала аккумулятора;
· геометрические параметры (соотношение объема и площади поверхности);
· качество тепловой изоляции;
· характеристики потоков теплоносителя;
· продолжительность циклов зарядки и разрядки;
· время хранения тепловой энергии;
· конструкция нагревательных элементов.
Серия экспериментов позволила установить, что на КПД аккумулятора также влияет уровень залегания грунтовых вод. А это значит, что в условиях реальной эксплуатации для сохранения высокой эффективности сваи не должны доходить до них.
В ходе исследования инженеры создали и верифицировали математическую модель установки. Это упрощает дальнейшие исследования: для экономии ресурсов физические эксперименты можно заменить численными. Модель грунтового накопителя даст возможность рассчитывать оптимальный объем аккумуляторов для конкретного проекта и оптимизировать расположение теплообменных поверхностей.
Грунтовые аккумуляторы тепла способны коренным образом изменить энергопотребление. Их интеграция с транспортно-инфраструктурными комплексами uST открывает новые возможности для создания экологичной и энергоэффективной логистической инфраструктуры. Симбиоз технологий снижает эксплуатационные расходы, уменьшает углеродный след, а также способствует устойчивому развитию сферы перевозок.
Комментарии
А почему эта поделка не сопровождается заголовком "На правах рекламы"?
Ничего нового в этом нет. Абсолютно. Разве что использование перистальтического насоса, это перл безусловный. Смешно, порадовали.
В остальном, эффективность этого убожества никакая и сравнивать её с современными системами накопления тепла нет смысла. Детский сад, младшая группа.
Vladislav, наверное потому что ваш вброс не сопровождается заголовком "На правах хейтинга" :)
Хорошо, что эффективность "убожества" оценивается не диванными комментаторами, а результатами испытаний
Макс, а сколько платят за продвижение этого фуфла?
И я, в отличие от вас, клоунов, эксплуатирую тепловые насосы. Разные. Воздух -жидкость, грунт- жидкость. Для технологических применений очень удобно жидкость -жидкость когда сначала надо охладить, а потом нагреть. Затрат минимум энергетических.
Неужели не понятно, что бесполезно эту хрень "струнную" тут рекламировать? Люди тут собираются не в деменции, лохи что поучаствовали в серии инвестиционного лохотрона кончились. Всё. Караул устал.
Vladislav, Одно дело эксплуатировать, другое дело разрабатывать. Вода-вода - это, конечно, эффективно, но давайте будем учитывать, что для этого нужно поставить бассейн. В статье описывается технология не требующая строительства огромных хранилищ
Станислав, именно. Поскольку готовых решений 1.не много, 2.они если есть типа Зубадана, то за гранью разумного стоят, 3. вариант грунт-жидкость всё равно подразумевает строительные работы, а не "в розетку включить", а я - Самоделкин, то я в отличие от этих клоунов разрабатываю то, что мне надо, а потом эксплуатирую. Я начал с игрушки на 200 литров для охлаждения воды моих ротационных испарителей, потом сделал на 3,5 куба уже с аккумуляцией во льду, потом на 13 кубов тоже со льдом. Первое это вентиляция здания, второе это систему фанкойлов питать. Потом начал с воздухом и грунтом (вместе с специализированной конторой где есть и бурильщики и СМР) играться. И я ЗНАЮ о чём говорю, как это делать, сколько это стоит, какие есть проблемы. А эти клоуны со своей сухой бочкой песка в пенопласте...идут лесом. Они - жулики. Причём - тупые. Не ведитесь. ПЫ.СЫ. И да, все мои установки в работе, некоторым уже больше 15 лет стукнуло.
Макс, так то чувак прав. Статейка чушь полная. Либо в ней что-то недоговаривается - например, предполагается, что этот тепловой аккумулятор будет нагреваться электричеством при торможении состава, как это сейчас происходит, когда греются реостаты на крыше вагонов электричек при торможении. Либо статейка чушь и лохотрон.
Стэн, Так про торможении ничего не говорится в статье, тут речь идет про то как энергию солнца сохранить, чтобы использовать при необходимости
Станислав, нет в статье ни малейших следов про энергию солнца. Есть про ТЭНы в песке и про подогрев аккумуляторов, и море воды. И больше ничего.
Спасибо, поржал. Статья чтобы засветить белорусов, надеюсь? Вы же не на полном серьёзе рассказываете о том как кто-то нагревает песок, обёрнутый в пенопласт и пенополиэтилен?
Читаю комментарий, и прям представляю как двести лет назад к условному Вольту подходит чел в фраке и говорит, ты же не на полном серьезе рассказываешь о том как заливаешь уксусом и рассолом, чередующиеся медные и цинковые пластины))
Oskar, Прям представляю, как этих струнных лохотронщиков через 200 лет будут помнить, как сейчас помнят Вольта и Ампера : )))
Оптимизации энергозатрат должна стоять во главе создания каждого электротранспорта, ведь оснвной вред экологии наносит именно безраздумная трата электричества. Правильно делают что ищут пути для оптимизации
Platon, прежде чем ляпать (но уверенно), нужно хотя бы Букварь почитать. Пускать его сразу на самокрутки было опрометчиво! Даже Буратино продал его и ставку на чудо сделал, ну как так то?! ;) От этого и продвижение струнного лохотрона выглядит так убого, что поручают его тем, кому не следовало. Даже в Snafch тему раскрыли кому не надо поручать. Как же снова то? Хотя...интернет позволяет раскрыть, всё видно. Посему, чем больше таких хвалеб, тем очевиднее лохотрон.
Круто что заранее продумывают такие детали, это намного проще реализовать на этапе проектирования путей, чем потом думать где и как разместить аккумуляторы тепла
Ладно. Брошу кость идиотам. Они ещё "статью" напишут. Для песка, чтобы можно было туда тепло загонять и тепло снимать с приемлемой удельной мощностью на метр зонда (а зонд это самое дорогое), нужно чтобы он был мокрый. На сухом это полная херня. Но поскольку это лохотрон, а не инженеры, то они даже азов не знают.
Заезженная тема уже. Для нашей полосы вообще не катит. Смета на данный объект на конец 2020-го года составила 6,5 млн.р. Но технологии не стоят на месте, возможно в недалеком будущем появятся более доступные решения. Вот например подцепить к данному оборудованию целый поселок.
https://89508028706.ru/blog/geothermal_energy_for_heating_houses/
https://89508028706.ru/blog/geothermal_energy_for_heating_houses_the_grafical_part/