Вследствие простоты устройства и надежности работы жидкостные тепловые аккумуляторы все шире используют (особенно для бытовых целей) в схемах гелиоустановок. В диапазоне температур 0...100 С вода является лучшим жидким теплоаккумулирующим материалом (ТАМ) как по комплексу теплофизических свойств, так и по экономическим показателям.
На практике применяют несколько конструктивных решений жидкостных тепловых аккумуляторов (рис. 6.11) [1].
При двухконтурной схеме предусмотрено раздельное хранение горячего и холодного теплоаккумулирующих материалов (рис. 6.11, а). В процессе зарядки аккумулятора один корпус заполняется горячей водой, а другой в это время опорожняется. При работе горячий теплоаккумулирующий материал подается потребителю и, отработав, направляется в корпус холодного ТАМ.
При использовании многокорпусного аккумулятора (рис. 6.11, б) можно более рационально использовать объем аккумулятора. В этом случае имеется несколько корпусов с горячей жидкостью и один пустой, предназначенный для холодного теплоносителя. При разрядке аккумулятора заполняется этот корпус (называется «холодный»), после этого заполняются горячие корпуса по мере их опорожнения.
Рис. 6.11. Типы жидкостных аккумуляторов теплоты:
а — двухконтурный; б— многокорпусный; в — вытеснительный; г — со скользящей температурой теплоаккумулирующего материала; 1 — горячий ТАМ; 2 — холодный ТАМ; 3 — потребитель; 4 — единый корпус; 5 — уровень жидкости; 6 — промежуточный теплоноситель
Более рациональным в конструктивном отношении является вытеснительный жидкостный аккумулятор (рис. 6.11, в), имеющий один корпус. В начале процесса он заполняется горячей теплоаккумулирующей жидкостью. При использовании теплового аккумулятора (ТА) горячий ТАМ забирается из верхней части аккумулятора, а возвращающаяся от потребителя холодная жидкость подается в нижнюю часть аккумулятора. Вследствие разной плотности холодной и горячей жидкостей их перемешивание незначительно. Вместе с тем происходит перемешивание жидкостей в той или иной степени, что снижает эффективность теплового аккумулирования.
Установка работает следующим образом. При открытии клапана разрядки и закрытии клапана зарядки основная часть обратной воды из системы отопления направляется в аккумулятор. Такое же количество горячей воды вытесняется из аккумулятора и направляется в питательную линию. В режиме зарядки часть воды из котла направляется в аккумулятор.
На рис. 6.11, г показана схема теплового аккумулятора со скользящей температурой. В этом случае теплообменник размещается в корпусе аккумулятора. В процессе зарядки тепловой аккумулятор при помощи теплообменника (либо электроэнергии) нагревается, а в процессе разрядки аккумулятора теплота отводится при помощи теплообменника.
В тех случаях, когда в аккумуляторах этого типа необходимо обеспечить более высокие значения температур (выше 100 °C) при низких рабочих давлениях ТАМ, используют высокотемпературные теплоносители: тетрахлордифенил, полифенилметилсилоксан, полиэтил силоксан, а для еще более высоких температур (до 1000 °C) — литий, натрий, калий (табл. 6.2). При этом возникают проблемы подбора конструкционных материалов для аккумулятора, герметизации и ряд других. В сельскохозяйственной сфере они применения не нашли.
