Камни как аккумуляторы тепла

Как использовать природный камень в качестве аккумулятора тепла в теплице?

Проблема накопления и сохранения тепла в тепличных сооружениях дачниками решается по-разному. Хотелось бы узнать о возможных способах использования в качестве теплоаккумулятора природного камня? С уважением, Николай Анатольевич.

Здравствуйте, Николай Анатольевич! Каменные теплоаккумуляторы с успехом используются садоводами в теплицах. При этом эффективность данных аккумуляторов тепла повышается путем встраивания в их конструкцию вентиляторов, увеличивающих теплоотдачу каменной кладки.

Расположение камней в теплице

Обычно ряд природных камней размещают у задней стены теплицы, равномерно распределяя их по всей поверхности. Для закрепления камней используют сетку. Нередко применяется и более радикальный способ фиксации материала, при котором камни замуровываются непосредственно в стену.

Важно! В любом случае весь ряд камней должен освещаться солнцем и хорошо прогреваться, поэтому толщину каменного слоя делают небольшой.

Каменная кладка под полом

Камни также укладывают под полом теплицы, освещающимся солнечными лучами в течение длительного времени. При этом камни выступают в роли накопителя солнечной энергии. Тепловые потоки, исходящие от них, распространяются по всему помещению теплицы естественным образом.

Каменный теплоаккумулятор под полом

Когда необходим вентилятор?

При укладывании камней в несколько рядов без применения вентилятора не обойтись. Прибор вмонтируют в каменный теплоаккумулятор, тем самым в разы повышают его эффективность.

Важно! Для многорядной каменной кладки лучше использовать округлые камни, диаметр которых составляет от 30 до 50 мм. Во время подготовки материал отбирается, моется и укладывается с некоторым удалением друг от друга, что позволяет свободно циркулировать воздуху между отдельными камнями.

Вентилятор, встроенный в каменный теплоаакумулятор, способствует охлаждению воздуха в теплице днем и его прогреву в ночное время. Особенно это востребовано во время ранней весны и поздней осени, когда перепад температур в течение суток наиболее значителен.

Источник

Воздушный теплоаккумулятор

Теплоаккумулятор воздушного типа в качестве теплоаккумулирующей среды содержит камни. Наиболее существенным преимуществом камней является их низкая стоимость.

В зависимости от конструкции и размеров отсека для камней могут потребоваться камни размером до 100 мм. На 1 м 2 солнечного коллектора требуется 35. 180 кг камней из-за их малой теплоемкости. Огромное количество камней усложняет проблему их транспортировки и перегрузки, а также требует отсека, достаточного по размеру, чтобы вместить их. При 30% пустот объем камней, необходимый для аккумулирования того же количества тепла, что и бак с водой, должен быть в 2,5 раза больше.

Большая периметральная площадь этих отсеков-аккумуляторов влечет за собой более высокие строительные расходы и большие потери тепла. Потенциальная возможность более значительных потерь тепла из больших отсеков с камнями по сравнению с меньшими по размеру водяными баками, тем не менее, компенсируется сравнительно медленным естественным движением тепла через камни в отличие от постоянного движения воды внутри большого бака при изменении температуры (например, из-за потери тепла).

Одним из серьезных ограничений в использовании камней является недостаточность их универсальности как рабочих тел для других целей помимо аккумулирования тепла, они, например, не могут служить теплоносителем для подогрева воды, охлаждения и даже отопления жилого помещения. Один из немногих и наиболее распространенных способов приготовления горячей воды в этом случае заключается в установке небольшого (0,1. 0,4 м 3 ) неизолированного водяного бака между камнями. Теплообмен протекает медленно, но продолжается круглые сутки.

Методы солнечного охлаждения применимы тогда, когда камни удерживают прохладу для дальнейшего использования. Эту прохладу можно получить путем:

• циркуляции холодного ночного воздуха;
• воздуха, охлажденного ночной радиацией;
• воздуха, охлажденного внепиковыми холодильными компрессорами.

Воздушные теплоаккумуляторы ограничивают способ передачи тепла окружающему пространству.

На рис. 1 показан купольный дом, спроектированный фирмой Тотал энвайронментал экшн, в котором теплоаккумуляторный отсек с камнями расположен в пределах помещения. Передача тепла из отсека в помещение происходит медленно путем естественной конвекции из комнаты в нижнюю часть отсека и оттуда через верх, а при необходимости, при помощи небольших вспомогательных вентиляторов (куполообразная форма была выбрана заказчиком, а отдельно стоящий солнечный коллектор указывает на ограничения, накладываемые строительным участком).

Воздушные солнечные коллекторы (расположенные отдельно) и теплоаккумулятор с твердой засыпкой в купольном доме:
A — панели солнечного коллектора;
B — контейнер теплоаккумулятора с кирпичным или каменным щебнем;
C — подземный изолированный канал для подачи воздуха

Местоположение теплового аккумулятора с камнями может явиться серьезным ограничением в их использовании. Если теплоаккумулятор размещается в подвале здания, то расходы на сооружение отсека необязательно должны быть включены в общую стоимость системы солнечного теплоснабжения. Однако, если под теплоаккумулятор отводится подвал, предназначенный для других целей, или жилое помещение, то стоимость сооружения такого отсека добавляется к стоимости системы. На рис. 2 показано использование контейнера-аккумулятора с засыпкой из камней в качестве архитектурного элемента здания. В доме Джорджа Лефа (Денвер, Колородо) этот способ применен довольно удачно. Однако из-за большого веса контейнеров или отсеков для камней под ними должны предусматриваться прочные фундаменты.

Засыпка, содержащаяся в вертикальном цилиндре из фиброкартона

На рис. 3 представлен разрез дома в Бостоне, выполненного по проекту фирмы Тотал энвайронментал экшн на средства фирмы АИА Рисерч корп. Американского института архитекторов. Площадка для дома представляет собой крутой северный склон холма с высокими зданиями к югу. Солнечный коллектор устанавливается как можно выше, чтобы не попасть в тень от соседних зданий. Вследствие своих больших размеров и массы теплоаккумулирующий отсек с камнями находится на нижнем этаже здания.

Разрез солнечного дома (Бостон)

В проекте предусмотрен довольно простой способ передачи тепла к отсеку и от него. На рис. 4, где показана схема солнечной системы, теплый воздух из солнечного коллектора поступает в верхнюю часть отсека. Он затягивается внутрь, выходит снизу и поступает обратно в коллектор. Для обогрева дома прохладный воздух поступает в нижнюю часть отсека и нагревается по мере подъема между камнями. Самые теплые камни наверху нагревают воздух до наибольшей степени. На рис. также показан цикл отопления на жидком топливе, в котором комнатный воздух обходит отсек с камнями. Обычно, аккумуляторный отсек не должен нагреваться отопителем, за исключением случаев, когда он располагается внутри жилого помещения.

Схема системы солнечного теплоснабжения для дома в Бостоне;
A — режим поглощения солнечной энергии. Воздух поступает через дно солнечного коллектора и выходит через верх. Нагретый воздух подается вниз, проходя через теплоаккумулятор с камнями и нагревая его, и возвращается обратно в коллектор;
B — режим отопления помещения. Воздух засасывается из жилого помещения и поступает в нижнюю часть теплоаккумулятора. При прохождении через камни он нагревается и поступает обратно в жилое помещение;
C — режим дублирующего отопления. Отопитель, работающий на жидком топливе, нагревает воздух, поступающий из жилого помещения через приточную камеру в нижней части теплового аккумулятора. Нагретый воздух поступает в жилое помещение через верхнюю камеру теплоаккумулятора;
D — бак для приготовления горячей воды находится внутри теплоаккумулирующей среды, которая играет роль или нагревателя, или подогревателя в зависимости от уровня температуры теплоаккумулятора

Одна из важных причин того, что теплый воздух подается из солнечного коллектора в верхнюю часть отсека, заключается в стремлении обеспечить температурную стратификацию. Это дает возможность нагревать комнатный воздух до наивысшей возможной температуры при помощи самых теплых камней, находящихся в верхней части отсека. Если теплый воздух будет поступать через низ отсека, даже без перемещения внутри него, то тепло из нижней части распределится равномерно по всему отсеку, что вызовет в нем общее понижение температуры. Подача комнатного воздуха в то же место, что и теплого воздуха из коллектора, будет способствовать этому выравниванию тепла по отсеку, а не нагреву воздуха в целях отопления здания.

Форма отсека теплового аккумулятора имеет особое значение при использовании камней в качестве теплоаккумулирующей среды. Вообще, чем больше расстояние, которое воздуху требуется пройти через камни, тем больше должен быть размер камней для уменьшения перепада давления и снижения необходимой мощности вентилятора. Например, если отсек представляет собой высокий цилиндр (см. рис. 2), то требуются камни большего размера. Если высота цилиндра более 2,5 м, то размер камней должен быть по крайней мере 50 мм; для более высоких цилиндров размер камней должен быть еще больше. Для приземистых, горизонтальных отсеков, которые обычно устанавливаются в подвалах, может подойти гравий диаметром 25. 50 мм (рис. 5).

Форма отсека теплоаккумулятора:
а — вертикальный отсек;
1 — теплый воздух из солнечного коллектора; 2 — размер камней в поперечнике 50. 100 мм; 3 — холодный воздух к коллектору;
б — горизонтальный отсек;
1 — теплый воздух из солнечного коллектора; 2 — холодный воздух к коллектору; 4 — гравий в поперечнике 25. 50 мм; 5 — теплый воздух к дому; 6 холодный воздух из дома

Предлагаемые выше размеры в большей степени зависят от скорости проходящего через камни воздуха. Чем меньше скорость воздуха, тем мельче должны быть камни и тем толще их слой. По сути дела, увеличение перепада давления проходящего через камни воздушного потока прямо пропорционально увеличению скорости воздуха. Разумеется, чем меньше камни в поперечнике, тем больше суммарная площадь поверхности камней, которая получает тепло от воздуха. Вообще, камни или булыжники должны быть достаточно большими, чтобы поддерживать низкий перепад давления при достаточно хорошем теплообмене.

В теплоаккумулирующих системах воздушного типа можно также использовать небольшие контейнеры для воды, которые можно разместить на стеллажах, полках или каким-либо другим способом, чтобы дать воздуху возможность беспрепятственно обтекать их. Такими контейнерами могут являться пластмассовые, стеклянные, алюминиевые емкости, бутыли, банки. Проблема укладки или размещения контейнеров решается разными путями, но, пожалуй, наиболее успешным является установка их на поддоны с последующим продуванием воздуха по горизонтали между поддонами (рис. 6).

Отсек теплового аккумулятора для воздушных систем, в которых применяются небольшие контейнеры с водой:
1 — поступление воздушного потока; 2 — контейнеры с водой; 3 — полки; 4 — выход воздушного потока; 5 — отсек теплоаккумулятора

Можно разместить небольшие контейнеры между балками перекрытий (пустоты здесь выступают в качестве воздушных коробов) или использовать вертикальные пустоты теплоаккумулятора, служащие перегородками между помещениями или элементами наружнымх стен. И опять, при размещении теплоаккумулятора внутри отапливаемого помещения все потери тепла из него поступают в здание. На рис. 7 показан разрез дома, спроектированного фирмой «Тотал энвайронментал экшн» (Миннеаполис, Массачусетс). В этом проекте воздух, циркулируя в замкнутом контуре, проходит вверх через вертикальный, обращенный на юг солнечный коллектор, а затем опускается вниз через вертикальный объем, заполненный небольшими контейнерами с водой.

Вертикальные воздушные солнечные коллекторы и водяной теплоаккумулятор контейнерного типа в Джиллис-хаус:
1 — отсек; 2 — солнечный коллектор

Стену такой конструкции нелегко приспособить для камней, и в этом заключается одно из главных преимуществ контейнеров с водой. Другое преимущество в том, что для воды требуется меньший объем пространства, для аккумуляции того же количества тепла, что и камни. Утечка воды вряд ли вызовет проблемы, поскольку в одном месте протечки потеря воды составит не более нескольких литров.

Проект солнечного дома для Миннеаполиса:
1 — комната отдыха; 2 — общая комната; 3 — спальня; 4 — тепловой аккумулятор; 5 — солнечный коллектор для приготовления горячей воды; 6 — солнечный коллектор; 7 — столовая; 8 — гараж

По контракту с АИА Рисерч корп. фирма Тотал энвайронментал экшн использовала саму конструкцию дома для аккумулирования тепла. Система, показанная на рис. 8, разработана для Миннеаполиса.

Источник

Лежебока – дешевый и надежный аккумулятор тепла для теплицы

Высадив в теплицы рассаду, овощевод пребывает в постоянном волнении: днем юные листочки будут согреты весенним солнышком, а ночные заморозки могут их погубить. Если затраты на сооружение печки не планируются, можно поступить рациональнее. Простейший аккумулятор тепла с забавным названием «Лежебока» и сам будет смирно лежать между грядками, и хозяину даст спокойно выспаться. Из статьи читатель узнает, почему такое приспособление получает положительные отзывы и как его сделать из подручных материалов своими руками.

Что дает аккумулирование тепла?

Работа теплицы основана на поступлении внутрь укрытия энергии солнца и накоплении ее там за счет свойств укрывных материалов. Однако даже в зимнее время количество этой энергии намного превышает потребности растений. Излишки же попросту отражаются в пространство и никакой пользы от этого не приносят.

Если же применить аккумулирование солнечного тепла в теплице, то получившиеся запасы потом можно будет с успехом в ней использовать на отопление. Преимущества очевидны: температура в парнике поддерживается на нужном уровне без расхода дорогостоящих энергоносителей для искусственного обогрева.

Отзывы:

Миколо Исидорович Палыга пишет: СУПЕР ПЕЧЬ Миколо Палыги для отопления ОРАНЖЕРЕИ.

Руслан Булатов пишет: Какой объем теплицы и какой объем аккумулятора тепла в сумме у Вас?

Миколо Исидорович Палыга пишет: СУПЕР ПЕЧЬ Миколо Палыги для отопления ОРАНЖЕРЕИ.

Руслан Булатов пишет: Какой объем теплицы и какой объем аккумулятора тепла в сумме у Вас?

Сделать лучше эффективность отопления можно установкой огромного количества маленьких закрытых аква теплоаккумуляторов. Располагать их следует умеренно по всей площади теплицы. Это дозволит им резвее прогреваться, а в предстоящем – более умеренно отдавать тепло.

Варианты тепловых аккумуляторов

Аккумуляторы тепла для теплиц — устройства для накопления солнечного тепла. Они разделяются по материалам, из которых выполнен их главный элемент – тепловой аккумулятор.

Водяные теплоаккумуляторы

В них накопление тепла происходит в емкостях с водой, расположенных внутри теплицы. Емкости могут быть как открытого типа (бассейны), так и закрытого (бочки). В последнем случае необходимо понимать, что несколько компактных емкостей с водой показывают куда больший КПД, чем одна большая.

Происходит это из-за того, что солнечная энергия не способна проникать сквозь большую толщу воды и нагревает аккумулятор лишь сверху и около стенок. Остальная вода при этом еще долго остается холодной.

Улучшить эффективность отопления можно установкой большого количества небольших закрытых водных теплоаккумуляторов. Размещать их следует равномерно по всей площади теплицы. Это позволит им быстрее прогреваться, а в дальнейшем – более равномерно отдавать тепло.

Открытые водные аккумуляторы имеют одну важную особенность: их эффективность зависит от объема воздуха над бассейном. Нагретая солнцем вода неизбежно начнет испаряться, забирая при этом так необходимое тепло. Процесс испарения будет продолжаться тем дольше, чем больше сухого воздуха будет доступно. Поэтому имеет смысл укрыть бассейн пленкой, избавившись тем самым от расхода энергии на испарение воды.

ВАЖНО! Если окрасить емкость изнутри черной краской, то это многократно ускорит нагрев воды.

Если отказаться от самостоятельного изготовления и купить готовое решение, то водяной теплоаккумулятор емкостью порядка 300 литров и с внутренним теплообменником обойдется где-то в 20000 руб. Модель на 2000 литров может стоить от 55000 рублей и более.

Накопление тепла грунтом

Имеющийся в любой теплице грунт тоже способен накапливать в себе тепло, чтобы после захода солнца им можно было воспользоваться для отопления.
В дневное время грунт элементарно прогревается солнечными лучами, поглощая их энергию. В ночное время происходит следующее:

• внутри уложенных в теплом грунте горизонтальных труб постепенно нагревается;
• начинается движение теплого воздуха в сторону более высокой вертикальной трубы, где тяга больше. Выходящий из этой трубы воздух как раз и обогревает помещение теплицы;
• через низкую вертикальную трубу под землю поступает успевший остыть воздух и цикл повторяется.

Каменные аккумуляторы тепла

Природный камень обладает значительно теплоемкостью, что позволяет использовать его в теплицах в качестве теплоаккумулятора.

Чаще всего камнем выкладывают заднюю стенку теплицы, доступную для солнечного света. В простейшем случае каменный теплоаккумулятор – это обложенная камнем стенка теплицы.

Более сложные варианты подразумевают укладку или насыпку камня в несколько слоев. Однако в этом случае аккумулятор следует оснащать вентилятором для создания циркуляции воздуха внутри кладки. Это улучшает съем тепла.

Как выглядит «Лежебока»

«Лежебока» представляет собой длинный плотный полиэтиленовый рукав черного цвета, с одной стороны которого располагается отверстие с винтовой нарезкой, снабженное закручивающимся колпачком. Длина рукава составляет 4 м, ширина – 21 см. После наполнения водой ширина изделия уменьшится примерно до 15 см.

Принцип действия аккумулятора «Лежебока»

Через отверстие внутрь заливают воду, причем треть рукава оставляют пустым. По возможности спускают воздух, завинчивают колпачок и укладывают рукав в междурядье. Работает он самостоятельно: днем черная пленка поглощает тепло и отдает его воде, ночью тепло потихоньку возвращается в атмосферу.

Внимание! На зиму «Лежебоку» следует освободить от воды и убрать на хранение.

Аккумулятор «Лежебока» в теплице

Полиэтилен для «Лежебоки» применяют достаточно толстый – 250 микрон – но и он может порваться. В этом случае из рукава сливают воду, поверх разрыва ставят заплату из аналогичной пленки при помощи специального клея (БФ, трихлорэтилен), через несколько часов снова наполняют и продолжают использовать.

Солнечный воздушный коллектор для теплицы

Еще одним прибором, позволяющим более полно использовать энергию солнца при отоплении, является солнечный коллектор для теплицы.
Основным его элементом является теплообменник, внутри которого циркулирует воздух из теплицы.

Располагаются солнечные батареи для теплицы снаружи таким образом, чтобы их плоскость была как можно более перпендикулярна лучам солнечного света.

Это позволит избежать отражения лучей и обеспечит почти полный переход их энергии в тепло. Из теплообменника воздух поступает в нагреваемую теплицу.

После передачи тепла грунту и растениям остывший воздух поступает в теплообменник и повторно осуществляется обогрев теплицы солнечными батареями.

Если коллектор действует на принципах естественной циркуляции воздуха, то выходной патрубок теплообменника должен располагаться ниже точки ввода в теплицу. Если же в конструкции солнечного коллектора предусмотрен вентилятор, то относительное расположение теплицы и теплообменника никакой роли не играет.

Отопление теплицы солнечным коллектором во многом отличается от использования теплоаккумуляторов:

• коллектор работает лишь в дневное время;
• без дополнительной отопительной системы ночью обогрев теплицы солнечным коллектором невозможен;
• коллектор не способен накапливать тепловую энергию. Он лишь более эффективно ее распределяет.

Емкостного типа

Данный вид аккумуляторов тепла имеет несколько меньший КПД из-за того, что солнечные лучи не могут проникнуть глубоко в толщу бочки, представляющей основную составную его часть. Однако в то же время, его гораздо легче заново наполнить водой (когда возникнет такая потребность), чем предыдущий вид.

Сооружаются они по такому алгоритму:

1. Под грядки помещаются бочки произвольных размеров таким образом, чтобы на них попадал солнечный свет, и у вас была возможность долить в них воды, когда потребуется.
2. Крышки бочек открываются, в них заливается как можно больше воды. В идеале в бочке полностью должен отсутствовать воздух.
3. Далее крышка плотно закрывается и подвергается дополнительной герметизации, вид которой зависит от конструкции бочки и планируемой частоты обновления содержимого.

Предлагаем ознакомиться Как приготовить гуся: 8 самых вкусных и необычных рецептов

Важно!Для повышения эффективности работы такого агрегата рекомендуется окрасить изнутри бочку краской чёрного цвета.

Используя полученную из данной статьи информацию, вы можете на протяжении круглого года получать обильный урожай в ваших теплицах. Однако стоит помнить, что первостепенную роль в эффективности теплицы играет не наличие в ней того или иного вида теплового аккумулятора, а особенности её конструкции и грамотный подход к проектировке.

Аккумулятор тепла для теплицы своими руками

Разместить подобный отопительный прибор в уже готовой теплице практически невозможно. Поэтому заниматься его созданием нужно еще до строительства каркаса. Последовательность действий здесь будет следующей:

• по всей площади парника выкапывается котлован глубиной около 30 см. При этом следует озаботиться о с сохранности верхнего слоя с гумусом. Плодородная почва еще пригодится как в самой теплице, так и для прочих огородных работ;
• на дно котлована засыпается либо крупный песок, либо мелкий щебень. После засыпки 10-см слоя поверхность тщательно трамбуется. Песчаная подушка позволит уходить появляющемуся конденсату в нижние слои грунта, не вызывая заболачивания;
• формируется система горизонтальных воздуховодов. Располагать их следует вдоль грядок. В качестве материала изготовления удобно использовать пластиковые канализационные труб диаметром 110 мм. При необходимости их можно объединять в нужную конфигурацию через тройники и крестовины;

во входную и выходную трубы рекомендуется установить вентиляторы (с учетом направления потока воздуха). Для варианта с естественной циркуляцией придется выпускные трубы делать большей высоты, чем входные.

Использование накопителей тепловой энергии солнца в тепличном хозяйстве позволяет намного сократить расходы на его содержание. При этом затраты на материалы полностью окупаются дополнительным урожаем, а расходы на специалистов отсутствуют вовсе, поскольку все можно сделать своими руками.

Тепло из-под земли. Программа «Чудо техники» телеканала НТВ

И при всем этом умная теплица совершенно не обязательно должна быть щедро нашпигована дорогой электроникой, как любительская колбаса салом. Автоматику для теплиц можно сделать своими руками или купить в ближайшем садовом магазине по цене от 1500 рублей.

С первого взгляда, все это здорово похоже на вступление к фантастическому рассказу. Однако ничего фантастического в этом нет. Любой из вышеперечисленных компонентов «умности» – устройства для автоматического полива и проветривания теплиц и активные биологические способы поддержания экосистемы почвы – уже давно перестали быть для нас чем-то диковинным. Просто в умных теплицах все это работает в комплексе. На самом деле, это и есть главное отличие данного типа теплиц от привычных оранжерей и парников.

Одну сторону трубы нужно сделать герметичной, чтобы вода не вытекала – для этого в магазине можно купить специальные заглушки соответствующего диаметра и надёжно их закрепить на торце при помощи водостойкого клея. Другая сторона также должна быть герметичной, но наглухо закрывать в ней торец трубы не следует, потому что периодически нужно заливать воду и контролировать её уровень – вариантов для этого масса, любой садовод, который умеет пользоваться инструментом сможет выполнить эту процедуру.

Монтаж их достаточно прост, поэтому его легко осуществить своими руками. Для этого потребуется дрель (шуруповерт) и кронштейн, который обычно идет в комплектации с обогревателем. Последовательность действий можно прочитать в прилагаемой производителем инструкции.

Как известно, электроэнергия – дорогостоящий источник тепла. С этой точки зрения, отопление зачастую организуют на газовом оборудовании. При всем этом если продолжительность обогрева теплицы зимой составляет некоторое количество дней или недель, можно использовать обычные баллоны, в противном случае рекомендуется подключать систему к действующей трубе газоснабжения.

Источник