ذخیره گرما یا سرما چگونه انجام می شود
4793896#2
از دیگر منابع انرژی حرارتی برای ذخیره‌سازی: گرما یا سرما تولید شده توسط پمپ‌های حرارتی در ساعات کم باری (مصرف پایین برق) می‌باشد که این عمل ذخیره‌سازی را اصلاح پیک می‌نامند.
ذخیره انرژی حرارتی
3226854#0
ذخیره‌سازی فصلی انرژی حرارتی یا STES ذخیره گرما یا سرما برای مدت چند ماهه است. زمانی‌هایی که انرژی حرارتی موجود است، می‌توان آن‌ها را برای استفاده در مکان‌ها و زمان‌هایی که گرما نیاز است ذخیره کرد. از جمله شامل ماه‌های زمستان نیز است. گرمای هدر رفته از روند کاری صنایع نیز به همین شکل می‌تواند ذخیره شود و بعداً مورد استفاده قرار گیرد. یا حتی سرمای طبیعی حاصل از هوا در زمستان می‌تواند ذخیره شود و به عنوان تهویه هوا در تابستان بکار رود. ذخایر STES می‌تواند سیستم‌های گرمایشی منطقه‌ای برای مثال یک ساختمان یا یک مجتمع را پوشش دهد. در میان ذخایر فصلی که برای گرمایش به کار می‌روند، معمولاً بازهٔ طراحی حداکثر دمای سالانه بین ۲۷ تا ۸۰ درجه سانتیگراد (۶/۸۰ تا ۱۷۶ درجه فارنهایت) است. اختلاف دمای ذخایر در طول دوره‌های خاصی از سال می‌تواند ده‌ها درجه باشد. در بعضی از سیستم‌ها از پمپ‌های حرارتی برای آسان‌سازی شارژ و تخلیه ذخایر در کل دوره یا بخشی از آن استفاده می‌شود. یک روش غیرمعمول (کم کاربرد) در فناوری STES روش ذخیره‌سازی بین فصلی انرژی حرارتی است. یک نمونه از گونه‌های مختلف STES به خوبی قابلیت ذخیره‌سازی میان فصلی حرارت را نشان می‌دهد. در آلبرتای کاناداDrakeLanding solar (که از سال۲۰۰۷ فعال است) ۹۷٪ از حرارت سالانه خود را از سیستم حرارت منطقه توسط گرمای خورشیدی حاصل از پنل‌های گرمایی خورشیدی روی سقف پارکینگ‌ها به دست می‌آورد. این شاهکار یک رکورد جهانی استکه توسط ذخیره گرمای میان فصلی در حجم زیاد از سنگ منطقه که زیر پارک مرکزی است حاصل شده‌است. تبادل حرارت از طرف مجموعه از ۱۴۴ گمانه که در عمق ۳۷ متری داخل زمین حفر شده‌است رخ می‌دهد. هر گمانه ۱۵۵ میلی‌متر قطر دارد. (۱/۶ اینچ) و شامل یک مبدل حرارتی ساده ساخته شده از لوله پلاستیکی با قطر کم است که از طریق آن آب به چرخه در می‌آیدو پمپ‌های حرارتی درگیر نیستند. بزرگترین گودال ذخیره جهان (۲۰۰٫۰۰۰ متر مکعب) در دانمارک در حال ساخت است و اجازه می‌دهد که انرژی خورشیدی ۵۰٪از انرژی سالانه را برای بزرگترین سیستم گرمایشی خورشیدی فعال جهان تأمین کند.
ذخیره‌سازی فصلی انرژی حرارتی
3524963#5
با فناوری‌های ذخیره‌سازی حرارتی می‌توان گرما یا سرما را برای بازه‌های زمانی چند ساعته، یک شبه یا حتی بین فصلی ذخیره کرد، این فناوری‌ها همچنین ما را قادر به ذخیره‌سازی انرژی معقول (به عنوان مثال با تغییر دمای محیط) یا انرژی نهفته (به عنوان مثال از طریق تغییر فاز یک واسطه، از جمله بین آب و برفاب یا یخ) می‌کنند. می‌توان برای کاهش مصرف در ساعات اوج سیستم‌های توزیع الکتریکی یا حرارتی، از ذخیره سازهای حرارتی کوتاه مدت استفاده کرد. انواع منابع انرژی جایگزین یا تجدیدپذیر که می‌توانند فعال شوند شامل انرژی طبیعی (به عنوان مثال جمع‌آوری شده از طریق گردآورنده‌های حرارتی-خورشیدی، یا برج‌های خشک خنک‌کننده که برای برای جمع‌آوری سرمای زمستان به کار می‌روند)، انرژی هدررفته (به عنوان مثال تجهیزات تهویه مطبوع، فرایندهای صنعتی یا نیروگاه‌های برق)، یا انرژی اضافی (به عنوان مثال به صورت فصلی در پروژه‌های hyropower یا متناوب در مزارع بادی) می‌شوند. انجمن خورشیدی Drake Landing (آلبرتا، کانادا) گویا است. ذخیره ساز انرژی حرارتی سوراخ دار اجازه می‌دهد تا انجمن ۹۷٪ حرارت سالانهٔ خود را از گردآورنده خورشیدی بر روی سقف گاراژها بدست بیاورند، که بیشتر این گرما در تابستان جمع‌آوری شده‌است. انواع ذخیره‌سازی انرژی معقول شامل موارد زیر می‌شود: مخزن‌های عایق بندی شده، کلاسترهای حفاری در لایه‌های مختلف از شن تا سنگ بستر، سفره‌های آب عمیق، یا چاله‌های کم عمقی که دیوارهٔ آن با سنگ مناسب پوشانیده شده و از بالا عایق شده باشد. برخی از ذخیره سازها قادر به ذخیره‌سازی گرما یا سرما بین فصول مخالف هستند (به خصوص اگر بسیار بزرگ باشند)، و برخی از برنامه‌های ذخیره‌سازی نیاز به تعبیهٔ پمپ گرمادارند. گرمای نهان معمولاً در مخازن یخ یا آنچه مواد تغییر فاز (PCMها) نامیده می‌شوند ذخیره شده‌است.
بازیافت انرژی
410388#5
سامانه‌های تهویه مطبوع و سردسازی برای رفع گرما ایجاد شده‌اند. سرما به معنای نبود گرماست و تمام سامانه‌های تهویه مطبوع برطبق این اصل مهم عمل می‌کنند. حذف گرما می‌تواند از طریق فرایندهای تابش، همرفت یا چرخه تبرید صورت گیرد. یک سامانه تهویه مطبوع یا یک سامانه تهویه مطبوع مستقل برای یک خانه یا ساختمان، ایجاد سرما، تهویه و کنترل رطوبت را فراهم می‌آورد.
گرمایش و تهویه‌هوا
1655#0
به فرایند کاهش دادن دما، سرمایش می‌گویند. سامانه‌ها و دستگاه‌های گوناگونی وجود دارد مانند یخچال‌ها، سرماسازها، سردکن‌ها، یخزن‌ها، یخسازها، خنک‌کن‌ها و جز اینها که به وسیلهٔ آنها فرایند سرمایش انجام می‌گیرد. سرد کردن یا ایجاد سرما واژه نادرستی می‌باشد چراکه معیاری برای سنجش آن وجود ندارد و سرما وجود خارجی ندارد در حقیقت اگر از جسمی گرما گرفته شود به اصلاح ان جسم سرد تر شده است اما ممکن است همین جسم سرد در مقابل جسمی سردتر با عنوان جسم گرم خوانده شود.
سرمایش
4793896#6
در حال حاضر، این یک تکنولوژی تجاری برای گرمای جمع‌آوری شده با نیروی خورشیدی متمرکز است. گرما می‌تواند بعداً به بخار بسیار داغ لازم برای تأمین قدرت توربین‌های بخار رایج و در آب و هوای بد یا در شب بکار گرفت، مطلب فوق در دو پروژه خورشیدی در سال‌های ۱۹۹۵–۱۹۹۹نشان داده شده‌است. در سال۲۰۰۶، برآوردها یک بازدهی سالانه ۹۹ درصدی را پیش‌بینی کردند که بر این اساس می‌توان به موضوع انرژی بدست آمده از ذخیره‌سازی گرما قبل از تبدیل آن به برق در مقابل تبدیل مستقیم گرما به برق اشاره کرد. مخلوط‌های یوتکتیک گوناگونی از نمک‌های مختلف استفاده می‌شوند. چنین سیستم‌هایی در کاربردهای غیر خورشیدی در صنایع شیمیایی و فلزی به عنوان مایع انتقال گرما بکار بسته می‌شود، نمک در دمای ۱۳۱درجه سانتی گراد (۲۶۸فارنهایت)ذوب می‌شود، این مایع در دما ۲۸۸درجه سانتی گراد (۵۵۰درجه فارنهایت) در تانک عایق ذخیره سازسردی نگهداری می‌شود. نمک مایع از طریق پنل‌ها در یک گردآورنده خورشیدی پمپاژ می‌شود که در آن نور خورشید متمرکز آن را به دمای ۵۶۶ درجه سانتیگراد(۱۰۵۱درجه فانهایت) می‌رساند. سپس به یک مخزن ذخیره‌سازی داغ فرستاده می‌شود. با استفاده از عایق مناسب مخزن، می‌توان انرژی حرارتی را تا یک هفته ذخیره کرد. هنگامی که برق مورد نیازاست، نمک مذاب داغ به یک ژنراتور معمولی بخار برای تولید بخار بسیار داغ برای راه اندازی یک دستگاه توربین_ژنراتوردرهر نیروگاه ذغال سنگی، نفتی یا هسته ای بکارگرفته می‌شود. (بعنوان مثال) یک توربین ۱۰۰ مگاوات نیاز به یک مخزن با ابعادی با بلندی حدود ۹٫۱ متر (۳۰ فوت) و قطر ۲۴ متر (۷۹ فوت) دارد تا برای چهار ساعت این طراحی را راه اندازی کند. یک مخزن با صفحه تقسیم‌کننده برای نگهداری هر دو نمک مذاب سرد و گرم، استفاده می‌شود. این امر با به دست آوردن ذخیره بیشتر همهٔ گرما در واحد حجم از سیستم مخازن دوگانه است زیرا مخزن نگهداری نمک مذاب به علت ساخت و ساز پیچیده آن گران‌تر است، ماده تغییر فاز (PCMs) نیز در ذخیره انرژی نمک مذاب استفاده می‌شود. چندین نیروگاه فرعی سهمی وار در اسپانیا و توسعه دهنده برج خورشیدی، از مفهوم ذخیره خورشیددر ذخیره‌سازی گرما استفاده می‌کند، نیروگاه سولانا در ایالات متحده می‌تواند ظرفیت تولید بار برای ۶ ساعت در نمک مذاب را ذخیره کند. در تابستان سال ۲۰۱۳، نیروگاه خورشیدی-نمک مذاب اسپانیایی در اسپانیا اولین بار بود که به‌طور مداوم تولید برق ۲۴ ساعته در روز را به مدت ۳۶ روز انجام داد.
ذخیره انرژی حرارتی
2550016#16
در دستگاه مبادله‌کننده حرارتی مشابه نمونه نخست فرایند تقطیر رخ می‌دهد و تولید آب می‌نماید. انرژی که از این طریق بدست می‌آید دستگاه ذخیره‌کننده را که حدود ۳۵ متر مربع حجم دارد شارژ می‌نماید. دیواره این بخش توسط یک لایه ۶۰ سانتی‌متری سلولزی عایق بندی شده‌است. گرمای ذخیره شده در فصل گرما و آفتابی توسط این بخش برای فصول سرد ذخیره‌سازی می‌شود. در این نوع از گلخانه بخش خنک‌کننده و سرمایشی گلخانه درون ساختمان قرار گرفته و به شکل یک واحد رادیاتور هوای گرم در طول فصل سرما موجب گرمایش ساختمان می‌گردد. به جهت بهره‌وری بیشتر گرمایش فضایی، هوای ساختمان می‌تواند به سمت گلخانه هدایت گردد. با وجودی که اصول کار براساس همان روش متداول عایق بندی و گرمایش به وسیله انرژی خورشیدی توسط دستگاه‌های ذخیره‌کننده انرژی است اما برای نخستین بار است که دستگاه موسوم به "جاذب هوای مرطوب خورشیدی" برای تولید گرمایش خورشیدی بکار می‌رود. افزون بر این انتقال گرما از هوا به آب برای ذخیره انرژی گرمایشی موجب قبول و پذیرش نقش گرمایش مستقیم آب و کنار گذاشتن دستگاه‌های جاذب کنونی انرژی خورشیدی خواهد شد.
پروژه واترگی
4793896#16
یک نمونه از سیستم ذخیره‌سازی تجربی بر اساس انرژی واکنش شیمیایی، تکنولوژی نمک هیدرات است. این سیستم با استفاده از انرژی واکنش هنگامی که نمک‌هیدرات یا خشک (دی هیدرات) می‌شوند ایجاد می‌شود، این کار با ذخیره‌سازی گرما در ظرف حاوی محلول ۵۰٪ هیدروکسید سدیم (NaOH) کار می‌کند. گرما (از جمله استفاده از یک جمع‌کننده خورشیدی) با تبخیر آب در یک واکنش گرماگیر ذخیره می‌شود. هنگامی که آب دوباره اضافه می‌شود، گرما در واکنش گرمازا در دمای ۵۰ درجه سانتیگراد (۱۲۰ درجه فارنهایت) آزاد می‌شود. سیستم‌های فعلی در بهره‌وری ۶۰٪ کار می‌کنند. این سیستم به ویژه برای ذخیره انرژی حرارتی فصلی مفید است، زیرا نمک خشک را می‌توان در دمای اتاق(۲۵درجه سانتی گراد) برای مدت زمان طولانی بدون از دست دادن انرژی ذخیره کرد. مخازن با نمک خشک شده حتی می‌توانند به مکان دیگری منتقل شوند. سیستم فوق دارای چگالی انرژی بیشتری نسبت به انرژی حرارتی ذخیره شده در آب است و ظرفیت سیستم را می‌توان برای ذخیره انرژی از چند ماه تا چند سال طراحی کرد. در سال ۲۰۱۳، توسعه فناوری هلند TNO نتایج پروژه MERIT را برای ذخیره گرما در ظرف نمک ارائه داد گرما می‌تواند از یک جمع‌کننده خورشیدی بر روی پشت بام راه اندازی شود، آب موجود در نمک را از بین می‌برد. هنگامی که آب دوباره اضافه می‌شود، گرما آزاد می‌شود و تقریباً هیچ انرژی در طی این فرایند تلف نمی‌شود. ظرفی با چند متر مکعب نمک می‌تواند انرژی ترمو شیمیایی لازم برای گرم کردن یک خانه در طول زمستان ذخیره داشته باشد. دریک آب و هوای معتدل مانند آب و هوای کشور هلند یک خانوار کم مصرف به‌طور متوسط به انرژی به حدود ۶٫۷ گیگا ژول در زمستان نیاز دارد، برای ذخیره این مقدار انرژی در آب (در دمای ۷۰ درجه سانتیگراد)، ۲۳ مترمکعب آب عایق بندی ذخیره شده نیاز است که این عدد بیش از توانایی ذخیره‌سازی اکثر خانوارها می‌باشد که با استفاده از فناوری نمک هیدرات با تراکم ذخیره‌سازی حدود 1 GJ / m3، ۴–۸ متر مکعب می‌توان این مقدار را تأمین نمود. از سال ۲۰۱۶، محققان در چندین کشور آزمایش‌هایی برای تعیین بهترین نوع نمک یا مخلوط از نمک‌ها انجام می‌دهند. فشار کم در مخازن به نظر می‌رسد که برای حمل و نقل انرژی مناسب است، به ویژه نمک‌های آلی که در اصطلاح مایع یونی نامیده می‌شوند نوید بخش هستند. آن‌ها درمقایسه با هالیدهای جذب‌کننده لیتیومی کم‌یاب پیچیدگی کمتری دارند، و در قیاس با بیشتر هالیدها و نیز سدیم هیدروکسید خورندگی کمتر دارند و اثرات نامطلوب کمتری به وسیلهٔ گاز CO2 ایجاد می‌کنند.
ذخیره انرژی حرارتی
2102799#1
با پیشرفت تکنولوژی و لزوم احداث ساختمان‌های سبک‌تر لازم شد که ضخامت جداره‌ها به حداقل کاهش یابد؛ در پی آن مسئله گریز حرارت از پوسته خارجی بنا مطرح شد؛ بنابراین به منظور کاهش هزینه ایجاد گرما و سرما، با قرار دادن عایق حرارتی در پوسته ساختمان‌ها ضریب هدایت حرارتی مجموعه را به میزان قابل توجهی کاهش داده‌اند. سه ساز و کار برای انتقال گرما وجود دارد: هدایت، همرفت و تابش. هدایت به در همه جسم ها رخ میدهد به طوری که گرما از بخشی که گرم تر است به بخش سرد تر می رود. ساز و کار همرفت، به یک محیط سیال نیازمند است. برای نمونه انتقال گرما در بدن که به دست خون انجام میشود از این دسته است. در ساز و کار تابش، گرما از راه موج های الکترومغناطیس جابجا می شود و می تواند در خلاء هم رخ دهد. تابش خورشید از این گونه است. این ساز و کار در دماهای بالا، نقش بسیار بزرگی در جابجایی گرما دارد. انتقال حرارت از جداره‌های خارجی ساختمان به شکل هدایت حرارت، مهمترین عامل اتلاف یا کسب حرارت در ساختمان‌های معمولی است.
عایق حرارتی
541888#0
پمپ حرارتی یا پمپ گرما وسیله‌ای که عمل انتقال انرژی از نقطه مبدا (کم دما) به نقطه مقصد که دارای دمای بیشتر می‌باشد را انجام می‌دهد. عمل انتقال به کمک انرژی حرارتی زیاد نقطه با دما بالاتر یا انرژی مکانیکی انجام می‌پذیرد. تفاوت بین پمپ حرارتی و دستگاهای تهویه مطلوب مرسوم، این است که پمپ حرارتی قابلیت انتقال حرارت برای سرمایش و گرمایش را دارد. پمپ حرارتی می‌تواند مانند سیستم‌های چیلر یا سیستم‌های تبخیری تولید سرما کنند که این عمل باچرخه سرمایش (مانند یخچال مقدور می‌باشد). در مناطق سردسیر استفاده از پمپ حرارتی بیشتر برای گرمایش می‌باشد. پمپ‌های حرارتی زمین گرما (GSHP)دستگاه‌های مرکزیی هستند که گرما را از عمق زمین استخراج می‌کنند؛ و از زمین در زمستان به عنوان منبع تامین گرما در تابستان دفع گرمااستفاده می‌کنند. در اصل این روش یکی از روش‌های بهینه گرما و سرما می‌باشد که در صرفه جویی در هزینه‌های گرما و سرما کمک شایان می‌باشد و در صورت اینکه با سلول‌های خورشیدی ترکیب شود سیستم زمین‌خورشید به وجود می‌آید و از مزایای این سیستم بهره‌وری بالاتر می‌باشد.
پمپ حرارتی