Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
2.4.Akumulacjaciepłazwykorzystaniemciepłaprzemianfazowych
temperaturanośnikaciepławtrakcierozładowaniamagazynutakżezmieniasię
znacząco–doodbiorcywmiaręupływuczasudocierastrumieńciepłaocoraz
gorszychparametrach(corazniższejtemperaturze).Dotyczytowszczególności
akumulatorówzezłożemmateriałówstałych.Pogarszaniesię„jakości”ciepła
odbieranegozmagazynuwznaczniemniejszymstopniuwystępujewprzypadku,
kiedysubstancjeakumulującepodlegająizotermicznymprzemianomfazowym
wtrakcieładowaniairozładowania.Takiemateriałynazywanesązmiennofazowy-
mi(ang.PhaseChangeMaterials,PCM).Dlamagazynówzmateriałamizmienno-
fazowymiilośćciepłamożliwegodozakumulowaniawyznaczasięzewzoru:
Q
PCM
=
mc
ps
(
T
m
−
T
1
)
+
mC
m
+
mc
pl
(
T
2
−
T
m
)
,
gdzie:
cpsicpl–ciepławłaściweodpowiedniodlafazystałejiciekłej[J/(kg·K)],
Tm–temperaturaprzemianyfazowej(topnienia/zestalania)[K],
Cm–ciepło(entalpia)przemianyfazowej[J/kg],
T1iT2–temperaturywyznaczającezakrespracymagazynuciepła[K].
(2.2)
Wwyrażeniu2.2dominującyjestśrodkowyskładnik.Zuwaginaprzeciętne
wartościciepłatopnieniadlamateriałówzmiennofazowychjestonorównoważne
zmianieentalpiiczynnikajednofazowego(stałegolubciekłego)przyzmianietempe-
raturyrzędu100K;dlawodyrównoważniktenwynosiok.80K.Topnienie/zestala-
niesąprzemianamiteoretycznieizotermicznymi,wpraktyceprzebiegająwpewnym
zakresietemperatury,jednakzmianytemperaturyPCMwczasieprzemianyfazowej
sąznaczniemniejszeniżzmianytemperaturysubstancjijednofazowychdającepo-
dobnyefektcieplny.Pojemnośćcieplna(jakostosunekilościciepładozmianytem-
peraturysubstancji)materiałówzmiennofazowychmożebyćnawetorządwielkości
większaniżpojemnośćcieplnapodobnychmateriałównieulegającychprzemianie
fazowej.Ilustrujątocharakterystykizmianentalpiiztemperaturądlawybranego
materiałuPCMorazdlawodyibetonupokazanenarysunku2.5.
Materiałyzmiennofazowemogąbyćefektywniewykorzystywanedogroma-
dzenia,przechowywaniaiwykorzystaniaciepładoogrzewaniapomieszczeń,przy-
gotowaniaciepłejwodyużytkowejitp.,tzn.wcelach,któremożnaokreślićjako
energetyczne.Dziękizdolnościdogromadzenia(iuwalniania)dużychilościciepła
przyniewielkichzmianachtemperaturyznalazłyonezastosowanietakżewukła-
dach,którychzasadniczymcelemjeststabilizacjatemperaturywotoczeniuwwa-
runkachwystępowaniadużychźródełciepłalubdużychwahaństrumieniciepła.
Przykłademtakichzastosowańsązasobnikidotransportusubstancjimedycznych
(organydoprzeszczepu,krew,lekarstwa),wewnątrzktórychtemperaturajest
utrzymywananawymaganympoziomienietylkodziękidobrejizolacjicieplnej,
35
