Накопительный нагреватель - Storage heater

Бытовой накопительный обогреватель, который использует дешевую ночную электроэнергию для нагрева керамических кирпичей, которые затем выделяют тепло в течение дня.

Хранения нагреватель или тепло банк (Австралия) представляет собой электрический нагреватель , который сохраняет тепловую энергию в течение вечера, или ночью , когда электричество доступно по более низкой цене, и высвобождает тепло в течение дня по мере необходимости. В качестве альтернативы, солнечные нагреватели-накопители предназначены для хранения солнечной энергии в виде тепла, чтобы выделяться в ночное время или в другие периоды, когда это необходимо, что часто делает их более рентабельными, чем продажа излишков электроэнергии в сеть и ее обратная покупка в ночное время.

Принцип действия

Накопительные нагреватели обычно состоят из глиняных кирпичей или другого керамического материала ( грога ), бетонных стен или емкостей для воды. Есть и специальные материалы, например, феолит . Этот материал служит накопителем тепла. В материал встроены электрические нагревательные элементы, которые можно включить для нагрева накопителя и, таким образом, для хранения энергии.

Сохраненное тепло отводится непрерывно (за счет теплового излучения и конвекции ). Для ускорения теплопередачи накопительные нагреватели могут оснащаться механическими вентиляторами, которые могут перемещать воздух через нагреватель; см. раздел, посвященный накопительным нагревателям с вентилятором .

Типы накопительного нагревателя

Накопительные нагреватели с высоким удержанием тепла

Накопительные обогреватели с высоким удержанием тепла (HHRSH) - новейшие и самые современные накопительные обогреватели на рынке. Компания Dimplex стала пионером в этой технологии, выпустив Quantum , что привело к созданию новой категории в SAP . Программное обеспечение, одобренное правительством Великобритании, которое рассчитывает систему отопления, которую можно использовать в новом здании или при ремонте. Накопительные нагреватели с высоким удержанием тепла способны удерживать больше тепла, чем традиционные аккумулирующие нагреватели, при сохранении как минимум 45% тепла через 24 часа после полной зарядки. Это значительно снижает потери тепла в течение дня и достигается за счет улучшенной теплоизоляции. Накопительные нагреватели с высокой степенью удержания тепла также включают в себя интеллектуальные средства управления и мониторинг климатических условий для оценки будущего спроса на тепло, что делает их гораздо более чувствительными к изменениям в окружающей среде, чем традиционные аккумулирующие нагреватели. Все накопительные нагреватели с высоким удержанием тепла также соответствуют требованиям Lot 20 в соответствии с правилами EcoDesign, которые вступили в силу 1 января 2018 года.

Нормативные документы

Лот 20 - это законодательство ЕС, которое было разработано для того, чтобы убрать с рынка неэффективные отопительные технологии и сократить потребление энергии продуктами, которые обогревают наши дома. Целью закона является достижение общих целей Великобритании по сокращению выбросов углерода, и он действует с 1 января 2018 года. В нем говорится, что все установленные устройства электрического отопления, произведенные с 1 января 2018 года, должны иметь электронный термостат с 24-часовым, 7- дневной таймер с адаптивным запуском или датчиком открытого окна. Накопительные нагреватели должны включать в себя: электронное управление тепловым зарядом с обратной связью по температуре помещения и / или наружного воздуха или управляемое поставщиком энергии, электронное управление температурой в помещении плюс недельный таймер и выход с вентилятором. Необязательными дополнительными функциями соответствия являются контроль расстояния, адаптивный запуск и обнаружение открытого окна. Товар, не соответствующий требованиям, который был произведен до этой даты, все еще может быть продан.

Не менее отрицательным с точки зрения окружающей среды и здоровья является тот факт, что в течение многих лет в обогревателях ночного хранения используется асбест , волокна которого могут попадать в воздух и представлять значительный риск для здоровья.

заявка

Двухтарифный счетчик электроэнергии, который отдельно регистрирует электроэнергию, использованную во внепиковый период, чтобы можно было выставить счет по более низкой ставке.

Накопительные нагреватели обычно используются вместе с двухтарифным счетчиком электроэнергии, который отдельно регистрирует электроэнергию, использованную в непиковый период, чтобы ее можно было выставить по более низкой ставке. Чтобы воспользоваться более низкими тарифами, в доме должен быть особый тариф на электроэнергию. В большинстве стран накопительные нагреватели экономичны (по сравнению с другими видами отопления) только при использовании по такому специальному тарифу. В Соединенном Королевстве Экономика 7 тарифа является целесообразным.

Накопительные нагреватели обычно имеют два элемента управления: регулятор заряда (часто называемый «вводом»), который контролирует количество сохраняемого тепла, и регулятор тяги (часто называемый «выходом»), который контролирует скорость, с которой выделяется тепло. Эти элементы управления могут управляться пользователем или могут работать автоматически после того, как пользователь выберет целевую комнатную температуру на термостате .

Накопительные нагреватели также могут включать в себя электрический нагреватель (использующий либо резистивные нагреватели, либо тепловые насосы ), который можно использовать для увеличения тепловой мощности. Такой дополнительный обогрев, если это резистивный обогрев, является дорогостоящим, так как он происходит в течение дня с высокими тарифами.

Сравнение с другими системами отопления

Преимущества

Накопительные обогреватели, хотя часто все еще дороже, чем эквивалентные системы отопления, работающие на газе или жидком топливе, они дешевле, чем использование того же объема электрического отопления с использованием электричества по обычным дневным тарифам.
Пользователи газового центрального отопления и некоторых других систем часто отключают отопление на ночь в целях экономии, в результате чего в доме ночью и рано утром становится холодно; но из-за того, что ночью включаются обогреватели, в доме все еще тепло.
Использование накопительных нагревателей позволяет размещать дома в районах, где отсутствуют системы распределения природного газа, без необходимости платить домовладельцам более высокие счета за дневное электрическое отопление.
Капитальные затраты на ночное накопительное отопление относительно низки, а установка намного проще, чем первоначальная установка газовых котлов, трубопроводов и радиаторов или электрических тепловых насосов. Это важное преимущество при ремонте старых зданий без центрального отопления.
По сравнению с газовыми системами центрального отопления, ночные аккумуляторы практически не требуют затрат на обслуживание.

Недостатки

Нагреватель теряет тепло во время зарядки в течение ночи. В комнате по утрам тепло, но это потому, что всю ночь она неэффективно отапливалась.
Тепло, накопленное за ночь, будет выпущено в жилую зону в течение следующего дня, независимо от необходимости (из-за неизбежной передачи тепла через изоляцию накопительного нагревателя). Таким образом, если домовладелец неожиданно отсутствует в тот день (и, следовательно, не нуждается в обогреве дома) или находится дома только небольшую часть дня, тепло уже куплено и уже есть, и в конечном итоге уходит.
Накопительный нагреватель может нагревать только за счет энергии, накопленной накануне вечером. Таким образом, если система была выключена или если контроль заряда был установлен слишком низким, может не хватить энергии для обогрева помещений, и это можно исправить только на следующий день. Это проблема, например, когда погода неожиданно становится холодной, или когда они возвращаются из отпуска поздно ночью, или пользователи просто не думают менять настройки, потому что они находятся на комфортной температуре. Некоторые обогреватели решают эту проблему, также позволяя обогреваться в течение дня, но обычно это дорого (поскольку электричество оплачивается по полной ставке). Даже при лучших обстоятельствах может быть трудно точно судить, как настроить термостаты, поскольку установка их слишком низкого уровня на ночь может привести к тому, что нагреватель не будет иметь видимого эффекта, а установка их на максимум увеличит стоимость их эксплуатации. Точно так же в системах, где каждый обогреватель должен быть настроен индивидуально, неправильная установка обогревателя в одной комнате может сделать весь дом слишком холодным.
Многие пользователи могут не полностью понимать элементы управления. Распространенной ошибкой является то, что регулятор мощности (или повышения) остается открытым в ночное время, так что нагреватели рассеивают тепло, когда они должны хранить его, что приводит к увеличению потребления электроэнергии и затрат. В качестве альтернативы они могут установить минимальное значение контроля входа ночью вместо выхода, что может означать, что на следующий день нет тепла вообще.
Выбор накопительного нагревателя - это компромисс между максимальной ожидаемой интенсивностью и продолжительностью периода холода, а также стоимостью и занимаемой площадью для нагревателя. Если утеплитель будет слишком большим, его стоимость будет чрезмерной, и это повлияет на доступную площадь здания; если слишком мало, стоимость дополнительного (дневного) электрического отопления будет чрезмерной.
Накопительные нагреватели очень тяжелые и несколько громоздкие из-за материала, используемого для хранения тепла. Обычно они занимают больше места на полу, чем радиаторы, используемые в большинстве других систем отопления.
В большинстве стран электроэнергия стоит в 2–3 раза больше, чем газ или нефть на единицу тепла (джоуль или кВтч), и снижение непиковых тарифов и более высокая эффективность поставки не полностью компенсируют эту разницу.
Когда вентилятор (если он есть) используется для ускорения теплопередачи, циркуляция воздуха увеличивает количество переносимой по воздуху пыли в отапливаемом помещении. Это может быть проблемой для людей, страдающих аллергией. Поэтому центральное отопление - лучший источник тепла для аллергиков. Этого можно избежать, если не использовать вентилятор, но тогда будет сложнее регулировать теплопередачу, которая происходит за счет излучения и естественной конвекции, как в случае с обычными радиаторами центрального отопления.

Использование накопительных нагревателей

Накопительные обогреватели могут быть экономически эффективными при правильном использовании, но контроль может быть сложнее, чем системы, работающие на топливе.

Выключатели питания

Накопительные нагреватели могут иметь две цепи питания, одну для пиковой и одну для внепикового потребления электроэнергии, а также два выключателя питания, которые отключаются летом, когда тепло не требуется. В другие месяцы выключатель непиковой нагрузки можно оставить постоянно включенным, а выключатель пиковой нагрузки использовать, когда в непиковое время накоплено недостаточно энергии. Количество сохраняемого тепла можно изменить с помощью элементов управления на блоке накопительного нагревателя. Обычно пиковый ток имеет предохранитель, поскольку он является частью другой цепи. Непиковое напряжение будет просто переключателем, поскольку оно имеет выделенную цепь. Некоторые установки работают только на электричестве в непиковое время и не могут быть включены в течение дня.

Основные элементы управления

Базовые накопительные нагреватели имеют входной переключатель и выходной переключатель, который в некоторых моделях называется повышением температуры .

Положение переключателя входа может быть изменено, чтобы отразить, насколько холодным будет следующий день. Входной выключатель обычно термостатический , отключает заряд, когда в комнате за ночь достигается определенная температура. Необходимая точная настройка будет зависеть от размера накопительного нагревателя, желаемой температуры в помещении в течение дня, количества часов, которые необходимо поддерживать, и скорости потери тепла в помещении при заданных обстоятельствах. Может потребоваться некоторое экспериментирование, чтобы найти взаимосвязь между прогнозируемой наружной температурой и наилучшей входной настройкой для конкретной комнаты. Большинство пользователей накопительного нагревателя следуют более простым рекомендациям; например, в середине зимы часто бывает уместно повернуть переключатель входа в максимальное положение. Нет необходимости прикасаться к переключателю ввода каждый день, если одна и та же погода преобладает неделями. Нет необходимости прикасаться к переключателю входа в течение дня, так как накопительные обогреватели потребляют электроэнергию только в ночное время.

Переключатель выхода может требовать внимания в течение дня. Перед сном оператор должен установить минимальную мощность. Это сохраняет как можно больше тепла в кирпичах. В комнату просочится достаточно, чтобы согреться утром. Только в исключительно холодных условиях оператору потребуется вывод на ночь. Оператор может пожелать медленно увеличивать мощность переключателя в течение дня, чтобы попытаться поддерживать температуру в птичнике. Увеличение мощности позволит теплу отводиться от нагревателя. Если в течение дня в доме никого нет, то мощность на выходе должна быть минимальной на весь день, а затем включать ее, когда вы вернетесь в дом, чтобы больше тепла уходило.

Многие водонагреватели также имеют автоматический выходной выключатель с механическим управлением. В этом случае, если ручной выходной выключатель не установлен на минимум в течение ночи, заслонка автоматически закроется (как если бы выходной выключатель был установлен на минимум), а затем заслонка снова откроется после временной задержки; эта временная задержка измеряется постепенным падением внутренней температуры нагревателя и, следовательно, больше, если внутренняя температура начиналась выше из-за большего заряда. Задержка также может быть изменена настройкой выходного переключателя. Некоторые выходные переключатели, которые настроены таким образом, помечены как «рано» и «поздно», а также как «замкнутые» и «разомкнутые»; минимальная настройка «закрыто» соответствует «раннему», а максимальная «открытая» настройка соответствует «поздней». Этими выходными переключателями можно управлять вручную, убедившись, что они закрываются ночью и открываются по желанию, или их можно оставить в автоматическом режиме, не закрывая ночью.

Термостатические регуляторы

Накопительный термостат автоматически регулирует температуру в помещении в течение дня. Однако оператор может пожелать переключить термостатический выключатель на минимальное значение на ночь, чтобы снизить температуру в помещении. Если в течение дня комната пуста, лучше оставить термостат на минимальном уровне, а затем увеличивать настройку, когда комната занята в вечернее время. Некоторые термостатические нагреватели также используют электроэнергию в пиковые часы, когда накопленного тепла недостаточно для поддержания требуемой температуры; пользователь может пожелать знать об этом и уменьшить настройки.

Накопительные обогреватели с вентилятором

Накопительные обогреватели с вентилятором используют электрический вентилятор, чтобы прогонять воздух через обогреватель, а не полагаться на конвекцию. Вентилятор обычно управляется термостатом, который позволяет пользователю установить желаемую температуру в помещении. Использование вентилятора означает, что эти обогреватели могут быть изолированы больше, чем другие модели, и, следовательно, теряют меньше тепла из-за теплопередачи в то время, когда тепло не требуется (например, когда в комнате нет людей или ночью).

Экологические аспекты

Как и другие формы прямого электрического отопления , накопительные нагреватели не обязательно являются экологически чистыми, поскольку источник электроэнергии может быть произведен с использованием ископаемого топлива , при этом до двух третей энергии в топливе теряется на электростанции и в потерях при передаче . В Швеции использование прямого электрического отопления было ограничено с 1980-х годов по этой причине, и есть планы полностью отказаться от него - см. Поэтапный отказ от нефти в Швеции - в то время как Дания и Германия запретили установку электрического отопления в новых помещениях. здания по тем же причинам (хотя в Германии запрет был снят в 2013 году).

В Великобритании накопительный нагреватель получает оценку «Плохо» за экологические характеристики в сертификате энергоэффективности. Однако многие прогрессивные страны развивают свои системы производства электроэнергии, в основном, для включения «более зеленых», более устойчивых и возобновляемых источников энергии ; Таким образом, насколько «экологична» система накопительного нагревателя, в принципе, будет зависеть от того, как вырабатывается используемая электроэнергия. Конечно, этот аргумент применим ко всем формам электрического отопления, но способность системы накопительного нагревателя использовать электроэнергию в моменты, когда, например, электричество, генерируемое ветром, не может быть использовано иным образом, может в сочетании с интеллектуальной сетью обеспечить накопительный нагрев. новая роль в будущем.

В некоторых странах текущая конструкция системы выработки электроэнергии может привести к избытку электроэнергии от электростанций с базовой нагрузкой в непиковые периоды, и накопительные нагреватели могут затем использовать этот избыток для повышения чистой эффективности электростанций. система в целом. Однако будущие изменения в спросе и предложении - например, в результате мер по энергосбережению или более гибкой системы генерации - могут затем изменить эту ситуацию, когда накопительные нагреватели не позволят снизить национальную базовую нагрузку. Другие технологии могут включать в себя электронику, реагирующую на спрос, чтобы определять изменения в спросе и предложении. Таким образом, они гарантируют, что эти нагрузки будут использовать электроэнергию только в непиковое время. Дальнейшее развитие технологий снабжения могло бы обеспечить более индивидуальную тарифную систему «спроса и предложения», чтобы сделать технологии интеллектуального контроля энергосистем, такие как динамический спрос, более жизнеспособной финансовой перспективой.

По сравнению с другими формами электрического отопления накопительные нагреватели дешевле в эксплуатации и имеют более низкие пиковые нагрузки. Самые высокие пиковые нагрузки возникают от мгновенного электрического нагрева, такого как погружные водонагреватели , которые создают большие нагрузки на короткие промежутки времени, хотя проточные водонагреватели в целом могут потреблять меньше электроэнергии. Высокоэффективные геотермальные тепловые насосы могут потреблять до 66% меньше электроэнергии, чем накопительные нагреватели для отопления, за счет рекуперации тепла из земли, и считаются предпочтительными, даже если они используют электроэнергию в течение дня. Тепловые насосы с воздушным источником дают такое же повышение эффективности и, как правило, их проще и дешевле установить для домашнего использования. Их не следует путать с тепловыми насосами для кондиционирования воздуха (A / C), которые обеспечивают охлаждение с увеличенным углеродным следом и в настоящее время считаются экологической угрозой в некоторых странах (особенно с более жарким климатом).

Там, где существуют альтернативы электричеству, в системах центрального водяного отопления можно использовать воду, нагретую в здании или рядом с ним, с использованием высокоэффективных конденсационных котлов , биотоплива , тепловых насосов или централизованного теплоснабжения . В идеале следует использовать водяное отопление. В будущем это может быть преобразовано для использования других технологий, таких как солнечные батареи , что также обеспечит перспективу . В случае новых зданий здания с низким энергопотреблением, такие как здания , построенные по стандарту пассивного дома, могут устранить почти всю потребность в обычных системах отопления помещений .

Languages

In other projects