Încălzirea cu gheață. Extracția energiei tranziției fazei apă-gheață

Orice încălzire este producerea de energie (în principal prin metoda chimică de oxidare a combustibilului) sau transferul de energie de către un purtător de căldură de către pompele de căldură. Acest subiect se referă la modificarea unei pompe de căldură sursă la sol. Informațiile vor fi de interes pentru cei care sunt familiarizați cu principiul activității sale.

Titlul articolului pare paradoxal, dar această metodă poate fi descrisă pe scurt la fel. Se utilizează fenomenul fizic al eliberării de energie în timpul tranziției fazei apă-gheață:

Se știe că atunci când apa îngheață, eliberează multă energie termică (330 kJ / kg), aceasta este de aproape 80 de ori mai mare decât este eliberată în timpul răcirii cu 1 g. În acest proces de îngheț, apa nu își schimbă temperatura (-1C) până când întregul său volum se îngheață.

Sistemul nu este un schimbător de căldură la sol ca într-o pompă de căldură apă subterană, ci o pompă de căldură apă-apă: într-un beton sau alt recipient sigur, îngropat la o adâncime de 4 m, schimbătorul de căldură în sine este instalat și toarnă apă. Pompa de căldură extrage căldura din apă și, atunci când îngheață, apa degajă și mai multă căldură.

Apă înghețată în ciclul extrem al procesului. Ce urmeaza? Nu va mai fi posibil să pompăm căldura din gheață. Sistemul se oprește? Da, iar pompa de căldură trebuie să treacă la a doua unitate, al doilea rezervor. Iar primul intră în modul de dezghețare. Dar căldura de la sol va topi această gheață luni de zile. Acesta este principalul dezavantaj al sistemului. De asemenea, aveți nevoie de o capacitate fiabilă. Gheața se extinde când apa îngheață și poate deforma inelele de beton.

Pentru a accelera procesul de decongelare, se folosesc colectoare solare:

În înghețurile siberiene, pe vreme înnorată, acestea nu funcționează, dar pe vreme senină, pot da o anumită cantitate de energie termică pentru a dezgheța un rezervor subteran cu apă. După ce apa din al doilea circuit îngheață, colectoarele trec la acesta și sistemul trece la extragerea căldurii din primul. Pe măsură ce devine clar, avem nevoie de automatizări, controlere care monitorizează temperatura apei.

Principalele numere care indică cantitatea de căldură (energie) conținută într-un anumit recipient:

Conform calculelor mele, această căldură în perioada de iarnă va fi suficientă timp de 10 zile pentru a încălzi o casă cu o suprafață de 120 m2 (dacă greșești, corectează-o).

Există informații că un astfel de sistem de încălzire din energia tranziției fazei apă-gheață a fost pus în funcțiune lângă Hamburg și funcționează din 2015. Capacitate 1,5 milioane litri de apă încălzesc 500 de case. În Europa, un astfel de sistem care utilizează colectoare solare este destul de aplicabil. Și acolo plusul său va fi că nu este necesară forarea puțurilor pentru schimbătoarele de căldură ale pompelor de căldură tradiționale din apa freatică. Cost mai mic pentru aceste lucrări.

La un moment dat, a apărut un videoclip în care un inventator pensionar a turnat apă pe peretele casei sale, a înghețat și a susținut că atunci când îngheață, se eliberează căldură, ceea ce compensează pierderile de căldură de acasă.

***

Fotografiile sunt făcute din surse deschise, de la Yandex. Poze

Abonati-va la canal, adăugați-l la marcajele browserului (Ctrl + D). Există multe informații interesante în față.