Stofindløbsrør til varmelagre

Transkript

1 Stofindløbsrør til varmelagre Elsa Andersen BYG.DTU

2 IEA SHC Programme Task 32 Advanced storage concepts for solar and low energy buildings Task 32 Storage Subtask A: System evaluation Subtask B: Chemical and sorption storage Subtask C: PCM storage Subtask D: Advanced water tanks Projekt periode: IEA hjemmeside: Task 32 hjemmeside:

3 DTU aktiviteter i Task 32 Sæsonvarmelagre med tabsfrit smelte-varmelager med stabil underafkøling Avancerede vandlagre Publikationer: Heat of fusion storage systems for combined solar systems in low energy buildings Investigation of heat of fusion storage for solar low energy buildings Performance improvment by discharge from different levels in solar storage tanks Insulation materials for advanced water storages Investigations of solar combi systems Investigations of fabric stratifiers for solar tanks Investigations of the SOLVIS stratification inlet pipe for solar tanks Theoretical and experimental investigations of inlet stratifiers for solar storage tanks

4 Lageret energi kj/liter BYG DTU Anvendelse af smeltevarmelagre til sæsonlagring 800 Varmelagringskapacitet af natrium acetat og vand Underafkøling Sodium Natriumacetate Tilstand uden varmetab Vand Water Smeltepunkt Melting point = 58 C Temperatur [ C] Simuleringer med et ideelt sæson-smeltevarmelager, der udnytter en stabil underafkøling viser, at det vil være muligt, med et relativt lille lagervolumen ifht. et vandlager med samme ydelse, at opnå 100% dækning af rumvarme og brugsvandsopvarmning i et lavenergihus. Task 32 Storage IEA SHC Task 32: Advanced storage concepts for Solar and Low Energy Buildings

5 Solvarme Brugsvand Rumvarme Solvarme Solvarme Solvarme Solvarme Brugsvand Brugsvand Rumvarme BYG DTU

6 Rør med huller (CFD beregninger) BYG DTU

7 Stofrør med et lag stof Stofrør med to lag stof Stofvæg 60 mm 40 mm 70 mm Ulempe: Stor varmetransport gennem den tynde stofvæg

8 Stofrør i funktion Tværsnit Tværsnit Vand føres ind i stofrøret igennem bunden af tanken Stofrøret kollapser og forskellen mellem trykket i tanken og trykket i stofrøret elimineres ved at hastigheden i stofrøret øges Stofrøret udvides når temperaturen i stofrøret er lig med temperaturen i tanken og vand flyder fra stofrøret ind i tanken

9 Opvarmning af kold tank stofrør og Solvis T tank =20 C Tankens højde i mm T ud T ind =40 C Start Start Start 20 min-et lag stofrør 20 min-et lag stofrør 20 min-to lag stofrør 20 min-et min-to min-solvis lag stofrør 50 min-et lag stofrør 50 min-et lag stofrør 50 min-to lag stofrør 50 min-et lag stofrør 50 min-to lag stofrør 50 min-solvis (T-T start )/(T ind -T start ) [-]

10 Afkøling af varm tank to lag stofrør og Solvis T start =50 C T ud T ind =20 C Tankens højde i mm (T-T ind )/(T start -T ind ), C Start 10 min-to lag stofrør 10 min-solvis 20 min-to lag stofrør 20 min-solvis 30 min-to lag stofrør 30 min-solvis 40 min-to lag stofrør 40 min-solvis 50 min-to lag stofrør 50 min-solvis

11 Konklusion Stofindløbsrør med to lag stof er dårligere til at opbygge temperaturlagdeling i vandlagre end Solvis indløbsrøret ved opvarmning af helt kold tank Stofindløbsrør med to lag stof er bedre end Solvis indløbsrøret ved afkøling af helt varm tank Ved typiske driftsbetingelser er stofindløbsrør med to lag stof er lige så gode som Solvis indløbsrøret Stofindløbsrør Vigtige egenskaber: Evnen til at reducere tværsnitsarealet ved mere eller mindre kollaps (Permabilitet og densitet) Fordele: Indløb kan finde sted i alle niveauer, ikke kun ved fikserede udløb Billig Optager kun lidt plads ved lagring og transport Ulemper: Høj varmetransport igennem den tynde stofvæg Langtidsholdbarheden af stofinløbsrøret er endnu ikke undersøgt

12 Typisk driftsbetingelse to lag stof og Solvis Height from Tankens bottom højde of tank, i mm mm Solvis & Style two layers - diameters 40mm and 70 mm T start =50/20 C Temperature, Temperatur, C C T ud T ind =30 C start-fabric 5 min-fabric 10 min-fabric 15 min-fabric 20 min-fabric 25 min-fabric 30 min-fabric 35 min-fabric start-solvis 5 min-solvis 10 min-solvis 15 min-solvis 20 min-solvis 25 min-solvis 30 min-solvis 35 min-solvis