Нагреватель -аккумулятор или тепловой банк (Австралия) — это электрический нагреватель , который сохраняет тепловую энергию вечером или ночью, когда электричество доступно по более низкой цене, и выдает тепло в течение дня по мере необходимости. В качестве альтернативы, солнечные нагреватели-аккумуляторы предназначены для хранения солнечной энергии в виде тепла, которое выдается ночью или в другие периоды, когда это требуется, что часто делает его более рентабельным, чем продажа излишков электроэнергии в сеть и выкуп ее ночью. [1]
Накопительные нагреватели обычно состоят из глиняных кирпичей или другого керамического материала ( шамота ), бетонных стен или емкостей для воды. Существуют также специальные материалы, такие как феолит . Этот материал служит в качестве теплоаккумулирующей среды. В материал встроены электрические нагревательные элементы , которые можно включать для нагрева теплоаккумулирующей среды и, таким образом, для аккумулирования энергии.
Сохраненное тепло отдается непрерывно (через тепловое излучение и конвекцию ). Для ускорения теплопередачи нагреватели-аккумуляторы могут быть оснащены механическими вентиляторами , которые могут перемещать воздух через нагреватель; см. раздел о нагревателях-аккумуляторах с вентилятором.
Нагреватели с высокой степенью удержания тепла (HHRSH) являются новейшими и наиболее передовыми нагревателями на рынке. Нагреватели с высокой степенью удержания тепла способны удерживать больше тепла, чем традиционные нагреватели с сохранением тепла не менее 45% в течение 24 часов после полной зарядки. [2] Это значительно снижает потери тепла в течение дня и достигается за счет улучшенной изоляции. Нагреватели с высокой степенью удержания тепла также включают интеллектуальное управление и отслеживают климатические условия для оценки будущей потребности в тепле, что делает их гораздо более восприимчивыми к изменениям в окружающей среде, чем традиционные нагреватели с накоплением тепла. Все нагреватели с высокой степенью удержания тепла также соответствуют требованиям Lot 20 [3] в соответствии с правилами EcoDesign, вступившими в силу 1 января 2018 года.
Lot 20 [3] — это законодательство ЕС, разработанное для устранения неэффективных технологий отопления с рынка и сокращения потребления энергии продуктами, которые обогревают наши дома. Целью законодательства является достижение общих целей Великобритании по сокращению выбросов углерода, и оно действует с 1 января 2018 года. В нем говорится, что все установленные электрические отопительные продукты, произведенные с 1 января 2018 года, должны иметь электронный термостат с 24-часовым, 7-дневным таймером с адаптивным запуском или датчиком открытого окна. Накопительные обогреватели должны включать: электронный контроль заряда тепла с обратной связью по комнатной и/или наружной температуре или контролируемые поставщиком энергии, электронный контроль комнатной температуры плюс недельный таймер и выход с вентилятором. [4] Дополнительные дополнительные функции соответствия — дистанционное управление, адаптивный запуск и обнаружение открытого окна. Несоответствующие товары, произведенные до этой даты, по-прежнему могут быть проданы.
С точки зрения охраны окружающей среды , асбест уже много лет используется в ночных обогревателях, волокна которого могут попадать в воздух и оказывать существенное негативное воздействие на здоровье .
Накопительные нагреватели обычно используются в сочетании с двухтарифным счетчиком электроэнергии , который отдельно регистрирует электроэнергию, использованную в непиковый период, чтобы ее можно было оплатить по более низкой ставке. Чтобы пользоваться более низкими ставками, дом должен быть на специальном тарифе на электроэнергию. В большинстве стран накопительные нагреватели экономичны (по сравнению с другими формами отопления) только при использовании с таким специальным тарифом. В Соединенном Королевстве подходит тариф Economy 7 .
Накопительные нагреватели обычно имеют два элемента управления: управление зарядом (часто называемое «входом»), которое управляет количеством накопленного тепла, и управление тягой (часто называемое «выходом»), которое управляет скоростью, с которой выделяется тепло. Эти элементы управления могут контролироваться пользователем или могут работать автоматически, как только пользователь выбирает целевую температуру в помещении на термостате .
Накопительные нагреватели могут также включать электрический нагреватель (использующий либо резистивные нагреватели, либо тепловые насосы ), который может использоваться для увеличения тепловой мощности. Такое дополнительное отопление, если это резистивное отопление, является дорогостоящим, поскольку оно происходит в течение высокотарифного времени суток.
Накопительные нагреватели могут быть экономически эффективными при правильном использовании, но управление ими может быть сложнее, чем системами, работающими на топливе.
Накопительные нагреватели обычно требуют двух цепей питания, одной для пиковой и одной для непиковой электроэнергии, и двух выключателей питания, которые отключаются летом, когда отопление не требуется. В другие месяцы выключатель непиковой нагрузки можно оставлять включенным все время, а выключатель пиковой нагрузки использовать, когда в непиковые периоды накоплено недостаточно энергии. Количество накопленного тепла можно изменять с помощью элементов управления на нагревательном устройстве. Обычно пиковая нагрузка будет иметь предохранитель, так как она является частью другой цепи. Непиковая нагрузка будет просто выключателем, так как у нее есть выделенная цепь. Некоторые установки работают только на непиковой электроэнергии и не могут быть включены в течение дня.
Базовые накопительные нагреватели оснащены входным переключателем и выходным переключателем, который в некоторых моделях называется функцией усиления нагрева .
Положение входного переключателя может быть изменено, чтобы отразить, насколько холодным будет следующий день. Входной переключатель обычно термостатический , отключающий заряд, когда комната достигает определенной температуры за ночь. [7] Точная необходимая настройка будет зависеть от размера накопительного нагревателя, желаемой комнатной температуры в течение дня, количества часов, которые необходимо поддерживать, и скорости потери тепла в комнате при заданном наборе обстоятельств. Может потребоваться некоторое экспериментирование, чтобы найти связь между прогнозируемой наружной температурой и наилучшей входной настройкой для конкретной комнаты. Большинство пользователей накопительных нагревателей следуют более простым рекомендациям; например, в середине зимы часто целесообразно повернуть входной переключатель на максимальную настройку. Нет необходимости прикасаться к входному переключателю ежедневно, если одна и та же погода преобладает в течение нескольких недель. Нет необходимости прикасаться к входному переключателю в течение дня, поскольку накопительные нагреватели используют электричество только ночью.
Переключатель выхода может потребовать внимания в течение дня. Перед сном оператор должен переключить выход на минимальное значение. Это сохранит как можно больше тепла в кирпичах. Достаточное количество будет просачиваться в комнату, чтобы согреться утром. Только в исключительно холодных обстоятельствах оператору потребуется выход ночью. Оператор может пожелать медленно увеличивать переключатель выхода в течение дня, чтобы попытаться поддерживать температуру в доме. Увеличение выхода позволит теплу конвектироваться из обогревателя. Если дом пустует в течение дня, выход следует оставить на минимуме в течение всего дня, а затем переключить его на повышение при возвращении в дом, чтобы выпустить больше тепла.
Многие нагреватели с накопительным теплоносителем также имеют механически управляемый автоматический выходной переключатель. В этом случае, если ручной выходной переключатель не установлен на минимум ночью, заслонка автоматически закроется (как если бы выходной переключатель был установлен на минимум), а затем заслонка снова откроется после временной задержки; эта временная задержка измеряется постепенным падением температуры ядра нагревателя и, следовательно, больше, если температура ядра начала выше из-за большего заряда. Задержка также может быть смещена настройкой выходного переключателя. [8] Некоторые выходные переключатели, которые установлены таким образом, помечены как «ранние» и «поздние», а также «закрытые» и «открытые»; минимальная настройка «закрытые» соответствует «ранним», а максимальная настройка «открытые» соответствует «поздним». Этими выходными переключателями можно управлять вручную, обеспечивая их закрытие ночью и открытие при желании, или их можно оставить в автоматическом режиме, не закрывая ночью.
Термостатический накопительный обогреватель будет автоматически регулировать температуру в комнате в течение дня. Однако оператор может захотеть переключить термостатический переключатель на минимальную настройку на ночь, чтобы понизить температуру в комнате. Если комната пустует в течение дня, лучше держать термостат на минимальной настройке, а затем увеличивать настройку, когда комната занята вечером. Некоторые термостатические обогреватели также используют пиковую электроэнергию, когда недостаточно накопленного тепла для поддержания требуемой температуры; пользователь может захотеть знать об этом и понизить настройки. [9]
Накопительные обогреватели с вентилятором используют электрический вентилятор для прогона воздуха через обогреватель, а не полагаются на конвекцию. Вентилятор обычно управляется термостатом , который позволяет пользователю устанавливать желаемую температуру в помещении. Использование вентилятора означает, что эти обогреватели могут быть изолированы лучше, чем другие модели, и, следовательно, теряют меньше тепла из-за теплопередачи в то время, когда тепло не требуется (например, когда в комнате никого нет или ночью).
Как и другие формы прямого электрического отопления , накопительные нагреватели не обязательно являются экологически чистыми , поскольку источник электроэнергии может быть получен с использованием ископаемого топлива , при этом до двух третей энергии в топливе теряется на электростанции и в потерях при передаче . [10] 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 помещений в новых зданиях по аналогичным причинам (хотя в Германии запрет был снят в 2013 году). [10] [11]
В Великобритании накопительный нагреватель получает оценку «Плохо» за экологическую эффективность в Сертификате энергоэффективности. Однако многие прогрессивные страны разрабатывают свои системы генерации электроэнергии, в основном, для включения «более экологичных», более устойчивых и возобновляемых источников энергии; поэтому то, насколько «зеленой» будет система накопительного нагревателя, в принципе будет зависеть от того, как генерируется используемое электричество. Конечно, этот аргумент применим ко всем формам электрического отопления, но способность системы накопительного нагревателя использовать электричество в то время, когда, например, электричество, вырабатываемое ветром, не могло бы использоваться, может в сочетании с интеллектуальной сетью дать накопительному отоплению новую роль в будущем.
В некоторых странах текущая конструкция системы электроснабжения может привести к избытку электроэнергии от электростанций базовой нагрузки в периоды пониженной нагрузки, и тогда накопительные нагреватели смогут использовать этот избыток для повышения чистой эффективности системы в целом. Однако будущие изменения в спросе и предложении — например, в результате мер по энергосбережению или более отзывчивой системы генерации — могут затем обратить эту ситуацию вспять, при этом накопительные нагреватели предотвратят снижение национальной базовой нагрузки. Другие технологии могут включать электронику реагирования на спрос , чтобы определять, когда происходит изменение спроса и предложения. Таким образом, они гарантируют, что эти нагрузки используют только электроэнергию в период пониженной нагрузки. Дальнейшие достижения в технологии поставок могут обеспечить более индивидуальную тарифную систему «спроса и предложения», чтобы сделать технологии интеллектуального зондирования сетей, такие как динамический спрос, более жизнеспособной финансовой перспективой.
По сравнению с другими формами электрического отопления, накопительные нагреватели дешевле в эксплуатации [12] и они создают меньшие пиковые нагрузки. Самые высокие пиковые нагрузки возникают при мгновенном электрическом отоплении, таком как погружные водонагреватели , которые создают большие нагрузки в течение коротких промежутков времени, хотя мгновенные водонагреватели могут потреблять меньше электроэнергии в целом. Высокоэффективные геотермальные тепловые насосы способны потреблять до 66% меньше электроэнергии, чем накопительные нагреватели при отоплении за счет рекуперации тепла из земли, и считаются предпочтительными, даже если они используют электричество в течение всего дня. [10] Воздушные тепловые насосы обеспечивают аналогичное повышение эффективности и, как правило, проще и дешевле в установке для бытового использования. Их не следует путать с тепловыми насосами кондиционирования воздуха (A/C), которые обеспечивают охлаждение с повышенным углеродным следом и теперь считаются экологической ответственностью в некоторых (в частности, с более жарким климатом) странах. [13]
Там, где существуют альтернативы электричеству, системы центрального отопления горячей водой могут использовать воду, нагретую в здании или рядом с ним с помощью высокоэффективных конденсационных котлов , биотоплива , тепловых насосов или централизованного теплоснабжения . В идеале следует использовать водяное отопление. В будущем его можно будет преобразовать для использования других технологий, таких как солнечные батареи , что также обеспечит перспективность . В случае новых зданий, здания с низким потреблением энергии , такие как построенные по стандарту пассивного дома , могут устранить почти всю потребность в традиционных системах отопления помещений .
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )