Зберігати тепло; був до l; зима Седрик Рінгенбах

Опалення становить більше половини енергетичних витрат будинку. То чому б не спробувати обігрітись лише вільною енергією, енергією сонця, і це протягом усього року. Але оскільки сонце нагрівається влітку, тоді як ми обігріваємось лише взимку, нам слід зберігати калорії протягом 6 місяців.

Наступна стаття являє собою предмет закінчуваного навчального проекту, який буде доручено студентам Grandes écoles у 2008/09 рр.

Студенти та керівники навчальних закладів, які бажають, можуть зв’язатися зі мною, якщо вони хочуть зайнятися цією темою та отримати від мене подальші результати.

Вступ

Чи можемо ми зберігати тепло влітку, щоб споживати його взимку і навпаки для холоду? Цей предмет ділиться на два:

А) літнє зберігання на зиму
Б) Висновок: зберігання протягом трьох тижнів

Кожен предмет може бути призначений іншому студенту.

Вправи 1 і 6 можуть виконуватися двома студентами спільно.
Вправи 2, 3 і 4 становлять тему А.
Вправа 5 становить тему Б

Робота пристрою

Ідея полягає у використанні заглибленого резервуара, теплоізольованого від землі, і містить в якості теплоємності камені (висока теплотворна здатність) та воду (або будь-яку іншу рідину, що передає тепло). Насос циркулює воду в баку. Передбачається, що вода виходить при середній температурі ємності, а в будинку обладнана низькотемпературна система опалення. Між рідиною теплопередачі калорійного резервуару та рідиною теплої підлоги розміщений теплообмінник, який виконує функцію регулювання кількості теплоти, що подається, регулюючи швидкість потоку двох рідин для:

а) враховувати потреби в калоріях (Коли дуже холодно, дві рідини швидше проходять, передаючи якомога більше калорій)
б) враховувати температуру запасу калорій (за інших рівних умов, коли вода в запасі дуже гаряча, вона повільно циркулює, а коли холодніша - швидше). Це частково полегшує погану корисність калорій у запасі при низькій температурі.

Будинок також обладнаний нагрівальними панелями, влітку нагрівальні панелі нагрівають запас тепла. Взимку тепло з сховища використовується для обігріву будинку. В кінці зими температурі заповідника дозволяється знижуватися далі, щоб створити «холодний» запас.

Типовий сценарій

Будинок площею 100 м² з ділянкою 500 м².
Енергоефективність будинку: 200 кВт-год/м². Рік.
Втрати тепла: їх слід визначити відповідно до енергетичних показників
Клімат: Паризький регіон.

Вправи

Цей перелік вправ відкритий. Студент матиме вільний час, щоб запропонувати інші сценарії для вивчення, дослідити моменти, які йому здаються найважливішими, і залишити ті, які він вважає менш актуальними.

Вправа 1

Зробіть бібліографічний пошук, щоб з’ясувати, чи вже проводились дослідження в цьому напрямку.
Провести вивчення ринку основних будівельних каменів, доступних у Франції, регіону їх виробництва, ціни, щільності та теплоємності.
Вивчіть інші матеріали, які мають високу теплотворну здатність і які можуть бути доступні за низькою ціною, можливо через відновлювальний контур (телефонні вежі, будівельне обладнання).
Отримайте виправлену денну криву температури для даного року для паризького регіону.
Визначте водяний насос, придатний для використання цього пристрою, і знайте його максимальну швидкість потоку та споживану потужність щодо швидкості потоку (якщо необхідно: змоделюйте або спростіть цю криву) Яка ціна цього насоса ?
Яка форма є найбільш підходящою як з точки зору ефективності (низька площа поверхні втрат/об’єму), так і простоти конструкції (тому ми забуваємо про сферу!)
Якою має бути ізоляція такого пристрою, щоб втратити менше 20% накопиченої енергії? (рекомендуємо ізоляцію, стійку до механічних навантажень, для основи та іншу ізоляцію для стін)

Вправа 2

У разі літнього зберігання тепла для використання взимку:

Визначте максимальну температуру, яку можуть досягти сонячні панелі опалення
Припускаємо, що їх достатньо для досягнення такої температури Ti, що (Ti - 20 ° C) = 0,8 x (Tmax - 20 ° C)
Отримати або розрахувати криву потреби в теплі будинку протягом року (залежно від зовнішньої температури)
Обчисліть температурну криву запасу тепла взимку.
Отримайте криву потужності нагрівальної панелі протягом року.
Проаналізуйте взаємодоповнюваність панелей опалення/кривих резерву. Яка найтонша пора року?
Визначте розмір достатньої теплотворної здатності для зберігання тепла влітку, виділіть його взимку без використання теплового насоса та покрийте потреби в опаленні будинку.
Виведіть розмір сонячних панелей, щоб отримати температуру Ti запасу тепла.

Вправа 3

Те саме вправа, але з використанням трьох резервуарів тепла, які використовуються послідовно, щоб уникнути поступового зниження температури резервуару. Це зменшує корисність калорій у запасі в кінці використання.

Детально опишіть сценарій послідовного використання танків
Дайте криву температури кожного резервуара.

Вправа 4

Те саме вправа, але в регіоні, де влітку потрібно стільки кондиціонера, скільки опалення взимку.

Пристрій укомплектовано обмінником, який евакуює калорії з резервуарів взимку, щоб зберігати холод на літо.
Тут ми все чіткіше бачимо необхідність мати три різні баки: хоча перший був повністю використаний на початку зими, ми починаємо знижувати температуру до максимуму в серці зими, тоді як другий все ще служить радіатор. Потім ми охолоджуємо цей другий резервуар, поки ми беремо калорії з третього.

Вправа 5

Ми повертаємось на землю і вивчаємо той самий пристрій протягом трьох тижнів, щоб відкласти використання калорій з моменту їх створення.

Також є тепловий насос.
Цей пристрій матиме інтерес, коли ціна на енергію змінюється щодня. EDF вже впровадив таку цінову політику, особливо в Нормандії, з трьома тарифами, найдорожчі в 10 разів вищі за найекономічніші.
Знайдіть інформацію про ці експерименти та знайдіть реальний випадок із цінами протягом одного або більше років.
Знайдіть повсякденні криві температури за той самий період у тому самому регіоні.
Імітуйте фінансову вигоду, отриману за допомогою пристрою, що зберігає тепло, у реальному виявленому випадку.
За відсутності реального випадку використовуйте температурну криву будинку в паризькому регіоні та довільно встановлюючи рівні цін.

Вправа 6

Вивчіть наступні шляхи вдосконалення системи:

розмістіть три резервуари один над одним і використовуйте природну стратифікацію температур
зробіть теплові мости механічно, щоб захопити холод і охолодити бак в кінці зими.
зіграти роль трьох резервуарів для оптимізації "корисності" калорій (ізоляція, температура в кінці літа або в кінці зими)
перевірити гіпотезу про те, що виробництво вітру може в кінцевому підсумку знизити ціну на електроенергію восени та навесні, і вивчити можливість перекладу літніх калорій на споживання взимку разом із підвищенням восени від теплового насоса. Це також стосується відстрочки холоду, накопиченого взимку, завдяки внеску від зворотного теплового насоса навесні.
Інтегруйте потреби у гарячій воді.
Ad lib: будь-яке вдосконалення системи вітається