Calentamiento con hielo. Extracción de la energía de la transición de la fase agua-hielo.
Cualquier calentamiento es la producción de energía (principalmente mediante un método químico de oxidación del combustible) o la transferencia de energía por un portador de calor mediante bombas de calor. Este tema se relaciona con la modificación de una bomba de calor de fuente terrestre. La información será de interés para quienes estén familiarizados con el principio de su trabajo.
El título del artículo suena paradójico, pero este método se puede describir brevemente así. Se utiliza el fenómeno físico de liberación de energía durante la transición de la fase de agua-hielo:
Se sabe que cuando el agua se congela, libera mucha energía térmica (330 kJ / kg), esto es casi 80 veces más de lo que se libera durante su enfriamiento en 1 g. En este proceso de congelación, el agua no cambia su temperatura (-1C) hasta que se congela todo su volumen.
El sistema no es un intercambiador de calor de suelo como en una bomba de calor de agua subterránea, sino una bomba de calor. agua-agua: el intercambiador de calor en sí está instalado en un contenedor de hormigón u otro contenedor confiable, enterrado a una profundidad de 4 m, y vierta agua. La bomba de calor extrae calor del agua y, cuando se congela, el agua emite aún más calor.
Agua congelada en el ciclo extremo del proceso. ¿Que sigue? Ya no será posible bombear calor fuera del hielo. ¿Se detiene el sistema? Sí, y la bomba de calor debe cambiar a la segunda unidad, el segundo tanque. Y el primero entra en modo descongelación. Pero el calor del suelo derretirá este hielo durante meses. Ésta es la principal desventaja del sistema. También necesita una capacidad confiable. El hielo se expande cuando el agua se congela y puede deformar los anillos de hormigón.
Para acelerar el proceso de descongelación, se utilizan colectores solares:
En las heladas de Siberia, en tiempo nublado, no funcionan, pero en un tiempo despejado y soleado pueden dar una cierta cantidad de energía térmica para descongelar un tanque subterráneo con agua. Después de que el agua en el segundo circuito se congela, los colectores cambian a ella y el sistema cambia para extraer calor del primero. Como queda claro, necesitamos automatización, controladores que monitoreen la temperatura del agua.
Los números principales que dicen cuánto calor (energía) hay en un contenedor determinado:
Según mis cálculos, este calor en invierno será suficiente durante 10 días para calentar una casa con una superficie de 120 m2 (si no es así, corrígelo).
Existe información de que un sistema de calefacción de este tipo a partir de la energía de la transición de la fase de agua-hielo se puso en funcionamiento cerca de Hamburgo y ha estado funcionando desde 2015. Capacidad 1,5 millones litros de agua calienta 500 casas. En Europa, un sistema de este tipo que utiliza colectores solares es bastante aplicable. Y ahí su ventaja será que no es necesario perforar pozos para intercambiadores de calor de bombas de calor tradicionales de agua subterránea. Menor costo por estas obras.
En un momento, apareció un video donde un inventor jubilado vertió agua en la pared de su casa, se congeló y argumentó que cuando se congela se libera calor, lo que compensa la pérdida de calor de la casa.
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Las fotos se toman de fuentes abiertas, de Yandex. Imágenes
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