Отопление с помощью льда

[einstitut.livejournal.com]

Оригинал взят у einstitut в Отопление с помощью льда

Да, вы не ослышались. «Ледяное отопление» возможно, и применяется на практике. Некоторые производители отопительного оборудования предлагают соответствующие готовые системы для такого вида отопления.

Как это работает?
Существует такое понятие или явление как энергия кристаллизации.
Речь идет о том, что вода при замерзании выделяет очень много тепловой энергии (330 кДж/кг), что почти в 80 раз больше, чем выделяется при её остывании на 1 градус. При этом она фактически не меняет свою температуру (около -1С) пока не замерзнет вся. Это тепло фазового перехода воды из жидкого в твердое агрегатное состояние заманчиво использовать. И инженеры уже достаточно давно нашли соответствующие технологические решения для его использования.


В ледяной системе отопления нет ничего сверхъестественного. Она состоит из теплового насоса, емкости с чистой водой и солнечных коллекторов (или, желательно, воздушных абсорберов - композитных солнечных воздушных коллекторов).



Емкость производится из бетона, и может закапываться на участке рядом с домом. В отличие от традиционного грунтового теплового насоса для установки емкости не нужна ни большая площадь земли (как в случае грунтового коллектора), ни глубокое бурение (как в случае зондов теплового насоса). В емкости находится теплообменник – полимерные трубы по которым циркулирует теплоноситель.


Принцип работы системы отопления с помощью льда схож с принципом работы теплового насоса грунт-вода или вода-вода. Тепловой насос «вытягивает» низкотемпературное тепло воды, которой заполнена емкость. В результате вода в емкости замерзает. При этом для производства тепла используется также энергия кристаллизации. Для регенерации – оттаивания воды – используется тепло, поставляемое солнечными коллекторами (абсорберами). В процесс вовлечено также низкотемпературное тепло грунта и грунтовых вод, окружающих емкость.


Система, разумеется, может использоваться также для охлаждения помещений в летнее время года – когда низкая температура воды в емкости используется для производства холода.



Какое количество энергии может производить система ледяного отопления? Проведем расчет. Энергия кристаллизации воды составляет при температуре ноль градусов примерно 333 кДж на килограмм. Один литр льда (примерно равный 916 граммам льда) даст примерно 306 кДж энергии. Это соответствует примерно 0,085 кВтч: 306 кДж = 306 кВтс =306/3600кВтч= 0,085 кВтч. Энергия сгорания одного литра дизельного топлива составляет 10 кВтч. Таким образом 120 литров льда «соответствуют» приблизительно одном литру дизельного топлива. Бак на 10000 литров, а такова минимальная емкость, применяемая для индивидуальных жилых домов, «содержит» приблизительно 850 кВтч энергии, выделяемой при каждом цикле замерзания.

В европейских странах, в особенности Германии, ледяное отопление находит достаточно широкое применение – существует обширный портфель соответствующих объектов – как индивидуальных жилых домов, так и многоквартирных, офисных, торговых и производственных зданий. В 2014 году под Гамбургом заканчивается строительство целого микрорайона на почти 500 квартир (крупнейшая система ледяного отопления в мире), центральное отопление которых организуется с помощью льда в емкости на 1,5 миллиона литров воды.



Тем не менее, данный вид отопления пока ещё остается достаточно экзотичным.
Система отопления с помощью льда сравнима по стоимости с традиционным способом организации отопления на основе обычного теплового насоса. Её использование может быть оправдано в случаях, когда место на участке ограничено и/или существуют ограничения по устройству глубоких скважин для зондов теплового насоса.
Кроме того, ограниченный объем энергии, обусловленный размерами емкости, а также подходящее «по природе» для тепловых насосов низкотемпературное отопление (теплые полы) предполагает использование ледяного отопления только в зданиях высокой степени энергоэффективности, очень качественно спроектированных и хорошо утепленных домах.

Источник

Comments

[konstantin gluhov (from livejournal.com)]

Посчитаем для Германии
В соответствии с WSchV95, теплопотери здания за отопительный период должны составлять 54-100 квт.ч. /кв.м., возьмем среднее значение - 78 кв.ч./кв.м., соответственно для не большого домика (120 кв.м.), нужен бассейн с объемом 110 куб.м. (бассейн в размер участка 6 соток с глубиной 1,8м.)

Думаю для России считать не надо.

С водой (льдом) еще много других проблем:
1. увеличение объема при кристаллизации на 10%
2. низкая теплопроводность у льда (трубки обмерзнут, а большая часть воды в бассейне еще достаточно долгое время будет в жидком состоянии)

p.s. давно уже есть сравнительно дешевые системы строительства грунтовых коллекторов (650-750$ за квт. тепловой мощности, под ключ), не надо изобретать велосипед.

[einstitut.livejournal.com]

Благодаря интернету я уже давно не удивляюсь людям, которые уверенно высказывают свои мнения по вопросам, в которых разбираются недостаточно. Ссылку на уже более десяти лет не действующие немецкие нормы Вы для солидности привели? Для среднего индивидуального дома объем емкости составляет 10 м3, проверьте расчеты, ознакомьтесь с решениями производителей, у Viessmann, например, поглядите, там есть картинка с емкостью для ИЖД, благо вся информация доступна. 
Велосипед тут никто не изобретает, уже существует такое энергоэффективное решение, которое находит практическое применение, и, в первую очередь как раз в Германии, на которую вы зачем-то ссылаетесь. Я бы себе ставить не стал, но это не отменяет факт уже достаточно долгого существования данного решения.

[konstantin gluhov (from livejournal.com)]

приведите новые нормы м поговорим... с теми кто разбирается.

[konstantin gluhov (from livejournal.com)]

Ну что, действующие нормы приведете или и дальше будете, для солидности, удивляться людям уверенно высказывающим свое мнение по вопросам в которых они, по вашему мнению, разбираются недостаточно.

Ваши 10куб.м. - дадут 850квт.ч. (на кристализации) плюс еще накинем 117 квт.ч. - на разнице в 10 градусов для воды.
При средней температуре января с Мюнхене равной -1

Например если у вас в вашей 10 кубовой емкости на 1 января была вода с температурой +10 , а на 30 января сплошной лед с температурой 0 градусов, то 120 метровый домик получит 11,5 вт. (одиннадцать с половиной) в час на 1 кв.м., это все равно что обогревать комнату в 15 кв.м. - 200вт. лампочкой, при том что за окном температура - 1 в течение всего месяца http://gorodamira.info/munhen-klimat

[gutt-tlt.livejournal.com]

110 м. куб. -- это 1 сотка глубиной в 1,1 м.

[konstantin gluhov (from livejournal.com)]

Прошу прощения, Вы абсолютно правы, я ошибся.

110 куб. метров это бассейн площадью 60 кв.м. (двухкомнатная квартира) и глубиной ,1,8м.

Просто автор статьи говорит о мифических 10 куб. м.

Я просто видел сам и слышал много раз от коллег, как люди вымораживали лужайку у дома из-за того, что проектировщики заложили слишком маленькую длину коллектора.

На форум-хаусе в разделе тепловых насосов есть некий Александр - установщик ТН с DX контуром (прямое испарение), он ставит их с США. Так вот он очень не любит проектировщиков, т.к. они берут за основу не совсем верные данные по теплопотерям дома, по климату, ветрам и т.д. и проектируют систему с заведомо более коротким контуром, соответственно температура грунта за лето не успевает восстановиться до нормы и через несколько лет тепловой насос перестает выдавать требуемую мощность, а отвечает за это установщик, а не проектировщик.
Проектировщик просто взял цифры из справочников и тупо посчитал.

На счет современных действующих норм на теплопотери здания в Германии автор так мне ничего и не написал.
Его 10 кубов - это просто смех, даже для южной Германии, где средняя температура января (- 1)