Sólarhitun er í grundvallaratriðum hin fullkomna endurnýjanlega orkulausn fyrir byggingar. Hún er hrein, gnægð og aðgengileg án endurgjalds. Samt sem áður hefur grundvallargalli í áratugi komið í veg fyrir að sólarhiti nái fullum möguleikum sínum:Sólin skín ekki eftir þörfumSólarorka kemur í miklu magni á daginn en hverfur svo einmitt þegar eftirspurn eftir hitun er hvað mest — á kvöldin og nóttina. Skýjaðir dagar og vetrarmánuðir auka vandamálið og skilja íbúa bygginganna eftir í náð varakerfa fyrir jarðefnaeldsneyti.

Hefðbundnar aðferðir við varmageymslu — aðallega heitavatnstankar — hafa reynt að brúa þetta bil, en þeim fylgja verulegar takmarkanir. Vatn geymir hita skynsamlega, sem þýðir að hitastig þess verður að hækka verulega til að geyma umtalsvert magn af orku. Þetta þýðir stóra og fyrirferðarmikla tanka sem taka upp dýrmætt byggingarrými, þjást af verulegu varmatapi í biðstöðu og skila smám saman lægri hita þegar þeir losna. Fyrir fjölhæða byggingar og íbúðarhúsnæði í þéttbýli þar sem pláss er af skornum skammti eru þessi kerfi einfaldlega óhentug.

Nú hefur byltingarkennd lausn komið fram í rannsóknarstofum Glacier Coolant:Varmageymsluhitaskiptir með rifnum rörum fyrir fasabreytingusem nýta sér einstaka dulda varmagetu háþróaðra fasabreytingarefna. Þessi tækni er að endurskilgreina grundvallaratriði hvað sólarhitakerfi geta áorkað.

Vísindin um geymslu á dulinni varma

Í hjarta þessarar nýjungar liggur Glacier CoolantLM-XR-53, sérhannað fasabreytingarmiðill sem er hannaður til að geyma og losa gríðarlegt magn af varmaorku við nákvæmlega stýrt hitastig53°CÓlíkt hefðbundnum efnum sem hitna smám saman taka fasabreytingarefni upp orku með því að breyta eðlisfræðilegu ástandi sínu — fara úr föstu í fljótandi ástand — og við það fanga þau mun meiri orku á hverja massaeiningu en nokkur skynsamleg geymslumiðill.

Tölurnar segja sannfærandi sögu. Glacier Coolant LM-XR-53 skilar dulinni varmagetu upp á268,9 J/gTil að setja þetta í samhengi jafngildir orkan sem þarf til að bræða eitt kílógramm af þessu efni því að hita sama vatnsmassa um meira en 64 gráður á Celsíus. Þessi óvenjulega orkuþéttleiki er það sem gerir mögulega þétta og afkastamikla varmageymslu.

Verkfræði ávinningsins af rifnum rörum

Snilld Glacier Coolant kerfisins nær lengra en sjálft fasabreytingarefnið — það er samþætting áLM-XR-53inn í aarkitektúr hitaskipta með rifnum rörumsem nýtir alla möguleika á afköstum. Hönnunin felur PCM-ið inn í þéttan varmaskipti með lengri rifjaflötum sem auka varmaflutningssvæðið verulega milli varmaflutningsvökvans í hringrás og geymslumiðilsins.

Þessi byggingarlistarleg ákvörðun er ekki handahófskennd. Rannsóknir sem verkfræðiteymi Glacier Coolant hefur gert hafa nákvæmt magngreint tengslin milli rekstrarbreyta og kerfisafkasta. Niðurstöðurnar eru bæði fræðandi og nothæfar fyrir kerfishönnuði:

Jafnhitaútblástur: Falinn ávinningur

Einn af mest vanmetnu kostunum við fasabreytingarhitageymslu erjafnhitaútgáfa varmaÞegar jökulkælivökviLM-XR-53Þegar geymt orkukerfi losar það geymda orku sína, gerir það það við næstum stöðugt hitastig, 53°C. Þetta er grundvallarmunur á vatnsgeymslu, þar sem úttakshitastigið lækkar jafnt og þétt eftir því sem tankurinn kólnar.

Fyrir byggingarhitun þýðir þessi jafnhitahegðun betri þægindi og skilvirkni kerfisins. Ofnar og gólfhitakerfi fá stöðugt framboðshitastig allan útblástursferilinn, sem útrýmir þörfinni fyrir flókna blöndunarloka og hitajöfnunarstýringar. Varmadælukerfi, þegar þau eru pöruð við PCM-geymslu, geta starfað við bestu skilvirkni sína frekar en að hækka og lækka hitastigið til að mæta breytilegri eftirspurn.

Frá heimilis- til hverfisstigs

Fínrörs-PCM hitaskiptirinn frá Glacier Coolant er í eðli sínu stigstærðanlegur. Fyrir einstök heimili getur samþjöppuð eining, sem samþættist við sólarhitasöfnur á þaki, séð um meirihluta húshitunar og heits vatnsþarfa allt árið um kring. 74% minnkun á fótspori samanborið við sambærilega vatnsgeymslu þýðir að hægt er að setja þessi kerfi upp í þvottahúsum, kjöllurum eða jafnvel samþætta þau í byggingarframhlið.

Á hitaveitustigi geta fylkingar PCM-varmaskipta stillt upp fyrir óregluleika stórra sólarhitasviða og aftengt varmaframleiðslu frá hitaþörf í heilum hverfum. Þessi aftenging er mikilvæg fyrir hagkvæmni sólarhitunar, þar sem hún gerir rekstraraðilum kleift að stærðarstilla safnara fyrir heildarárlega orkuafhendingu frekar en tafarlausa hámarksþörf.

Áhrif kolefnisminnkunar

Byggingar eru um það bil40% af orkutengdri losun koltvísýrings í heiminum, þar sem húshitun er stærsta einstaka endanleg notkun. Í Kína einu saman notar byggingarhitun yfir 200 milljónir tonna af kolajafngildi árlega. Með því að gera sólarvarmakerfum kleift að mæta áreiðanlega mun hærra hlutfalli af hitunarþörfinni, kemur geymslutækni Glacier Coolant PCM beint í stað notkunar jarðefnaeldsneytis í stórum stíl.

Tökum dæmigert meðalhýsi með 50 íbúðum í huga. Sólarhitakerfi ásamt Glacier Coolant PCM geymslu getur dregið úr notkun jarðgass til hitunar um 60-70% samanborið við hefðbundið kerfi sem eingöngu notar katla. Á 20 ára líftíma kerfisins þýðir þetta að hundruð tonna af CO2 losun á hverja byggingu hefur verið forðast.

Leiðin framundan

Þar sem stjórnvöld um allan heim herða byggingarreglugerðir og víkka út kröfur um endurnýjanlega hitun, mun eftirspurn eftir samþjöppuðum og skilvirkum varmageymslum aðeins aukast. Endurskoðuð tilskipun Evrópusambandsins um orkunýtingu bygginga (EPBD) og áframhaldandi átak Kína í átt að nærri núllorkubyggingum skapa bæði sterka reglugerðarbreytingu fyrir tækni eins og Glacier Coolant PCM varmaskipti.

Tæknin er tilbúin. Hagfræðin er sannfærandi. Umhverfisáherslan er áríðandi. Fyrir arkitekta, byggingarverktaka og loftræstikerfisverkfræðinga sem vilja skila sannarlega sjálfbærum lausnum til hitunar, þá er fasabreyting á varmageymslu með rifnum rörum ekki bara stigvaxandi framför, heldur einnig stór breyting á því sem er mögulegt. Sólarhitun þarf ekki lengur að vera vinur góðviðris - með Glacier Coolant köldum miðli er hún áreiðanlegur samstarfsaðili allt árið um kring í umbreytingunni yfir í kolefnissnautt byggingarumhverfi.