گرمایش خورشیدی، در اصل، راه‌حل انرژی تجدیدپذیر بی‌نظیری برای ساختمان‌ها است. این انرژی پاک، فراوان و به راحتی در دسترس است. با این حال، برای دهه‌ها، یک نقص اساسی مانع از رسیدن انرژی حرارتی خورشیدی به پتانسیل کامل خود شده است:خورشید به دلخواه نمی‌تابدانرژی خورشیدی در طول ساعات روز به وفور می‌رسد، سپس دقیقاً زمانی که تقاضای گرمایش به اوج خود می‌رسد - در عصر و در طول شب - ناپدید می‌شود. روزهای ابری و ماه‌های زمستان مشکل را پیچیده‌تر می‌کنند و ساکنان ساختمان را در گرو سیستم‌های سوخت فسیلی پشتیبان قرار می‌دهند.

روش‌های سنتی ذخیره‌سازی حرارتی - عمدتاً مخازن آب گرم - تلاش کرده‌اند تا این شکاف را پر کنند، اما با محدودیت‌های قابل توجهی همراه هستند. آب گرما را به طور محسوسی ذخیره می‌کند، به این معنی که دمای آن باید به طور قابل توجهی افزایش یابد تا مقادیر قابل توجهی انرژی ذخیره شود. این به مخازن بزرگ و حجیمی تبدیل می‌شود که فضای ارزشمند ساختمان را اشغال می‌کنند، از تلفات حرارتی قابل توجهی در حالت آماده به کار رنج می‌برند و هنگام تخلیه، گرمای به تدریج درجه پایین‌تری را ارائه می‌دهند. برای ساختمان‌های چند طبقه و مجتمع‌های مسکونی شهری که فضا در اولویت است، این سیستم‌ها به سادگی غیرعملی هستند.

اکنون، یک راه حل متحول کننده از آزمایشگاه‌های Glacier Coolant پدیدار شده است:مبدل‌های حرارتی تغییر فاز دهنده با لوله پره‌دارکه از ظرفیت گرمای نهان فوق‌العاده مواد تغییر فاز پیشرفته بهره می‌برند. این فناوری اساساً تعریف جدیدی از آنچه سیستم‌های گرمایش خورشیدی می‌توانند به آن دست یابند، ارائه می‌دهد.

علم ذخیره گرمای نهان

در قلب این نوآوری، خنک‌کننده‌ی Glacier قرار دارد.LM-XR-53یک محیط تغییر فاز اختصاصی که برای ذخیره و آزادسازی مقادیر عظیمی از انرژی حرارتی در دمای دقیقاً کنترل‌شده‌ی ... طراحی شده است.۵۳ درجه سانتی‌گرادبرخلاف مواد مرسوم که به تدریج گرم می‌شوند، مواد تغییر فاز دهنده با تغییر حالت فیزیکی خود - گذار از جامد به مایع - انرژی را جذب می‌کنند و با انجام این کار، آنها انرژی بسیار بیشتری را در واحد جرم نسبت به هر محیط ذخیره‌سازی معقولی جذب می‌کنند.

اعداد و ارقام گویای یک داستان جذاب هستند. خنک‌کننده‌ی Glacier LM-XR-53 ظرفیت گرمای نهان زیر را ارائه می‌دهد:۲۶۸.۹ ژول بر گرمبرای درک بهتر این موضوع، انرژی مورد نیاز برای ذوب کردن یک کیلوگرم از این ماده معادل گرم کردن همان جرم آب بیش از ۶۴ درجه سانتیگراد است. این چگالی انرژی فوق‌العاده همان چیزی است که ذخیره‌سازی حرارتی فشرده و با کارایی بالا را ممکن می‌سازد.

مهندسی مزیت لوله‌های پره‌دار

درخشش سیستم خنک‌کننده‌ی Glacier فراتر از خود ماده‌ی تغییر فاز دهنده است - این ادغامِ ...LM-XR-53به داخل یکمعماری مبدل حرارتی لوله پره‌دارکه پتانسیل عملکرد کامل را آزاد می‌کند. این طرح، PCM را در یک مبدل حرارتی جمع و جور با سطوح پره‌دار توسعه‌یافته تعبیه می‌کند که به طور چشمگیری سطح انتقال حرارت بین سیال انتقال حرارت در گردش و محیط ذخیره‌سازی را افزایش می‌دهد.

این انتخاب معماری دلخواه نیست. تحقیقات انجام شده توسط تیم مهندسی Glacier Coolant به طور دقیق رابطه بین پارامترهای عملیاتی و عملکرد سیستم را تعیین کرده است. یافته‌ها برای طراحان سیستم آموزنده و قابل اجرا هستند:

تخلیه همدما: مزیت پنهان

یکی از مزایای ذخیره‌سازی حرارتی تغییر فاز که کمتر مورد توجه قرار گرفته است،انتشار گرما همدماوقتی که مایع خنک کننده یخچال طبیعیLM-XR-53انرژی ذخیره شده خود را تخلیه می‌کند، این کار را در دمای تقریباً ثابت ۵۳ درجه سانتیگراد انجام می‌دهد. این اساساً با ذخیره‌سازی مبتنی بر آب متفاوت است، جایی که دمای خروجی با خنک شدن مخزن به طور پیوسته کاهش می‌یابد.

برای کاربردهای گرمایش ساختمان، این رفتار ایزوترمال به آسایش و راندمان سیستم برتر منجر می‌شود. رادیاتورها و سیستم‌های گرمایش از کف، دمای ورودی ثابتی را در طول چرخه تخلیه دریافت می‌کنند و نیاز به شیرهای اختلاط پیچیده و کنترل‌های جبران دما را از بین می‌برند. سیستم‌های پمپ حرارتی، هنگامی که با ذخیره‌سازی PCM جفت می‌شوند، می‌توانند در نقطه راندمان بهینه خود کار کنند، نه اینکه برای مطابقت با تقاضای متغیر، مرتباً بالا و پایین بروند.

از مقیاس خانوار تا منطقه

مبدل حرارتی PCM لوله‌ای پره‌دار Glacier Coolant ذاتاً مقیاس‌پذیر است. برای خانه‌های شخصی، یک واحد جمع‌وجور که با کلکتورهای حرارتی خورشیدی روی پشت‌بام ادغام می‌شود، می‌تواند بخش عمده‌ای از گرمایش فضا و نیازهای آب گرم خانگی را در تمام طول سال تأمین کند. کاهش ۷۴ درصدی فضای اشغالی در مقایسه با ذخیره‌سازی آب معادل، به این معنی است که این سیستم‌ها را می‌توان در اتاق‌های تاسیسات، زیرزمین‌ها یا حتی در نمای ساختمان‌ها نصب کرد.

در مقیاس گرمایش منطقه‌ای، آرایه‌هایی از مبدل‌های حرارتی PCM می‌توانند تناوب میدان‌های حرارتی خورشیدی بزرگ را کاهش دهند و تولید گرما را از تقاضای گرما در کل محله‌ها جدا کنند. این جداسازی برای توجیه اقتصادی گرمایش منطقه‌ای خورشیدی بسیار مهم است، زیرا به اپراتورها اجازه می‌دهد تا میدان‌های کلکتور را برای کل تحویل انرژی سالانه به جای تقاضای اوج لحظه‌ای، اندازه‌گیری کنند.

تأثیر کاهش کربن

ساختمان‌ها تقریباً۴۰٪ از انتشار جهانی CO2 مرتبط با انرژی، که گرمایش فضا بزرگترین مصرف نهایی را تشکیل می‌دهد. تنها در چین، گرمایش ساختمان سالانه بیش از ۲۰۰ میلیون تن معادل زغال سنگ مصرف می‌کند. با فعال کردن سیستم‌های حرارتی خورشیدی برای تأمین قابل اعتماد بخش بسیار بیشتری از تقاضای گرمایش، فناوری ذخیره‌سازی PCM خنک‌کننده یخچالی مستقیماً جایگزین مصرف سوخت‌های فسیلی در مقیاس بزرگ می‌شود.

یک ساختمان مسکونی میان‌رده معمولی با ۵۰ واحد آپارتمان را در نظر بگیرید. یک سیستم حرارتی خورشیدی همراه با ذخیره‌سازی PCM خنک‌کننده Glacier می‌تواند مصرف گاز طبیعی برای گرمایش را در مقایسه با یک سیستم معمولی که فقط از دیگ بخار استفاده می‌کند، ۶۰ تا ۷۰ درصد کاهش دهد. در طول عمر ۲۰ ساله سیستم، این به معنای جلوگیری از انتشار صدها تن CO2 در هر ساختمان است.

راه پیش رو

همزمان با سخت‌تر شدن قوانین انرژی ساختمان‌ها توسط دولت‌ها در سراسر جهان و گسترش دستورالعمل‌های گرمایش تجدیدپذیر، تقاضا برای ذخیره‌سازی حرارتی فشرده و کارآمد، تنها تشدید خواهد شد. دستورالعمل اصلاح‌شده عملکرد انرژی ساختمان‌ها (EPBD) اتحادیه اروپا و تلاش مداوم چین برای دستیابی به ساختمان‌های با مصرف انرژی نزدیک به صفر، هر دو باعث ایجاد بادهای نظارتی قوی برای فناوری‌هایی مانند مبدل حرارتی PCM خنک‌کننده Glacier می‌شوند.

این فناوری آماده است. اقتصاد آن قانع‌کننده است. الزامات زیست‌محیطی فوری هستند. برای معماران، توسعه‌دهندگان ساختمان و مهندسان HVAC که به دنبال ارائه راه‌حل‌های گرمایشی واقعاً پایدار هستند، ذخیره‌سازی حرارتی تغییر فاز لوله پره‌دار نه تنها یک پیشرفت تدریجی، بلکه یک گام به جلو در آنچه ممکن است، می‌باشد. گرمایش خورشیدی دیگر نیازی به یک دوست خوب برای هوای خوب ندارد - با واسطه سرد Glacier Coolant، این یک شریک قابل اعتماد و در تمام طول سال در گذار به یک محیط ساخته شده با کربن کم است.