E TAT DE L ’ ART DES S YSTEMES DE STOCKAGE INTER - SAISONNIER D ’ ENERGIE SOLAIRE
Stockage par chaleur sensible
Pour le stockage thermique de chaleur sensible, l'énergie thermique est stockée en modifiant la température du matériau de stockage. L’énergie solaire peut donc être stockée pendant une longue période avec une perte de chaleur bien inférieure à celle d’un réservoir de stockage d’eau.
Stockage par chaleur latente
De nombreux matériaux de stockage de chaleur latente ont une faible conductivité thermique et nécessitent donc une grande surface d’échange thermique. Les matériaux de stockage de chaleur latente sont plus chers que les matériaux de stockage de chaleur sensible couramment utilisés, tels que l'eau et la roche.
Stockage par réaction chimique
Les matériaux utilisés pour le stockage de l’énergie thermique doivent avoir une chaleur latente élevée et une conductivité thermique élevée. Des listes détaillées de la plupart des matériaux pouvant être utilisés pour le stockage de chaleur latente sont données dans les tableaux 1 à 3 [Agyenim et al.
Stockage par sorption
Les zéolites naturelles peuvent être utilisées comme matériau de stockage à la place de la zéolite synthétique 13X lorsque la température de chauffage est inférieure à 100°C. AEE-INTEC (Institut des technologies durables, Autriche) a utilisé du gel de silice pour les systèmes de stockage d'énergie thermique [Jaehnig D.
Conclusion
The power of the heat exchanger in the generator therefore decreases (Si-Q&12 in Figure 4-4). The pressure of the water tank of the simulation (Si-Water tank) changes with the water temperature in the water tank (Si-T6 in Figure 4-3).
S TOCKAGE INTER - SAISONNIER D ’ ENERGIE SOLAIRE PAR DIFFERENTS COUPLES D ’ ABSORPTION
Description du procédé et modèle statique
La température d'état E (Te) est choisie à 10°C, ce qui représente la température de la géothermie pendant la phase hivernale. A la fin de la phase d'absorption, la solution à l'état 6 retourne au stockage à l'état 1 à la même concentration.
Principes pour le choix des couples d'absorption
Pour le couple CaCl2/H2O, l'acier inoxydable 304 résiste à la corrosion lorsque la fraction massique est d'env. dix% Pour le couple H2O/NH3, l’acier inoxydable 304 résiste à la corrosion à toute fraction massique jusqu’à la température d’ébullition.
Simulation statique de la performance des couples d'absorption
La capacité de stockage de sept paires en fonction de la température d'absorption est représentée sur les figures 2 à 5. La capacité de stockage diminue avec la température de l'absorbeur (Figure 2-6) et augmente avec la température de l'évaporateur (Figure 2-7) et la température du réservoir de stockage avant la phase d'absorption (état 5).
Points d'évaluation principaux
Pour le couple Glycérine/H2O, le procédé de stockage est disponible dans toutes les conditions étudiées, mais la capacité de stockage est faible. Pour les couples KOH/H2O, LiBr/H2O et LiCl/H2O, le procédé de stockage est disponible dans toutes les conditions étudiées.
Conclusion
Therefore, the power of the heat exchanger in the absorber is approximately constant (Si-Q&78 in Figure 4-7). The pressure of the simulation water tank (Si-Water tank) changes with the temperature of the water in the water tank (Si-T6 in Figure 4-6).
Conception du prototype
Après l'étape de désorption, la température de la solution riche dans le réservoir de solution (T1) est élevée. La solution riche présente dans le réservoir de solution est transférée par la pompe DP1 vers le registre où elle absorbe les vapeurs absorbées.
Conception des composants du prototype
Planning de l’expérimentation
Résultats d’expérimentation
De manière générale, la puissance de l'échangeur dans le générateur diminue lors de la désorption. Après 3,6 heures (Figure 3-8), l'air présent dans le réservoir d'eau est transféré vers le réacteur en raison de la différence de pression.
Conclusion des expérimentations
La raison en est que la pression partielle de l'air dans le réacteur du cas 2-3 est inférieure à celle du cas 1-3. Cela signifie que la pression partielle de l'air dans le cas 1-3 est environ 6,5 mbar plus élevée que dans le cas 2-3.
Modèle
Dans le condenseur, la vapeur d'eau provenant du générateur (m&23( )t ) est condensée dans le condenseur, l'eau liquide m&363( )t est transférée vers le réservoir d'eau. La perte de chaleur du réservoir de solution Qloss5 peut être calculée de la même manière que l'équation R-8.
Résultat de la simulation et comparaison avec l'expérimentation
La pression du réservoir d'eau dans la simulation (Si-Water Tank) change avec la température de l'eau dans le réservoir d'eau (Si-T6 sur la figure 4-3). La température de la solution dans le réservoir de solution à la fin de la désorption dans la simulation est inférieure à celle de l'expérience.
Conclusion
At the beginning of the desorption phase (from 0 hours to 1 hour), the water temperature of the water tank is low (about 20°C in Figure 3-7). The water temperature at the outlet of the heat exchanger in condenser in the simulation (Si-T34) is about 8°C higher than in the experiment (Ex-T34), increases of and the water temperature at the outlet of the heat exchanger in generator in the simulation (Si-T21) is about 2°C lower than it is in the experiment (Ex-T21).
S IMULATION DYNAMIQUE D ’ UN LOGEMENT EQUIPE AVEC LE SYSTEME DE STOCKAGE INTER - SAISONNIER
Pendant la phase de désorption, l'énergie pour la désorption est fournie par le capteur solaire, le modèle du capteur solaire est le suivant [ISO 1994, Oscar M. Q&s, calculé avec l'énergie fournie par le capteur solaire, d'où l'énergie nécessaire pour le bâtiment est soustrait.
Dimensionnement du système et conditions de fonctionnement de la simulation
Le débit de solution circulant du réservoir de solution vers le générateur est de 200 kg/heure. Durant la phase d'absorption, les conditions de fonctionnement sont les suivantes : le débit d'eau de l'échangeur évaporateur est de 5000 kg/h pour garantir que la puissance d'évaporation soit suffisante pour tous les besoins de chauffage du bâtiment.
Résultats de simulation
L'évolution de la fraction massique de la solution en sortie du générateur/absorbeur est représentée sur la figure 5-9. Le débit de solution du réservoir de solution vers l'absorbeur est calculé pour obtenir une puissance suffisante.
Conclusion
The aim of the current project is to develop long-term solar thermal energy storage equipment for home heating using the absorption technology. In Chapter 5, a dynamic simulation is performed annually to obtain the performance of the seasonal storage system connected to a building.
STATE OF THE ART OF SEASONAL STORAGE SYSTEMS OF SOLAR ENERGY
S ENSIBLE THERMAL STORAGE
- Sensible storage by liquid form
- Sensible storage by solid form
For the sensible thermal storage, the thermal energy is stored by the change of the temperature of the storage medium. In the winter phase, the water at the bottom of the solar pond can be used for house heating.
L ATENT THERMAL STORAGE
A list of possible materials that can be used for latent heat storage is presented in Table 1-3 [Agyenim et al. 51 reported a large number of potential latent heat storage candidates covering a wide range of temperatures [Lane G.
S TORAGE BY CHEMICAL REACTION
Considering Na2S·5H2O, the storage capacity is almost 780 kWh/m3 for heating and 510 kWh/m3 for cooling. MgSO4·7H2O: The magnesium sulfate heptahydrate is considered to have a very good potential for solar energy storage with a high density of nearly 780 kWh/m3 at a temperature level of 122°C [Bales C1.
S TORAGE BY SORPTION
In thermal energy storage systems, different working pairs or materials have been considered, according to their ability to meet the above-mentioned requirements. Silicagel has been used for thermal energy storage systems by AEE-INTEC (Institute for Sustainable Technologies, Austria) [Jaehnig D.
C ONCLUSION OF THE STATE OF ART OF SOLAR HEAT STORAGE
Sorption theory for thermal energy storage, Thermal energy storage for sustainable energy consumption, Springer, The Netherlands, pp. Chemical energy conversion technologies for efficient energy use, Thermal energy storage for sustainable energy consumption, Springer, pp.
SEASONAL STORAGE OF SOLAR ENERGY FOR HOUSE HEATING BY
P ROCESS DESCRIPTION AND STATIC MODEL
- Process description
- Static model
In which P3 is the pressure of solution at state 3 in the generator, which is related to the solution temperature (T3) and the mass fraction (x3). In which P3' is the solution pressure at state 3' in the generator, which is related to the solution temperature (T3') and the mass fraction (x3').
P RINCIPLES FOR CHOOSING THE ABSORPTION COUPLES
For the Glycerin/H2O pair, 304 stainless steel is corrosion resistant in any part of the mass up to the boiling temperature. For the H2O/NH3 couple, 304 stainless steel is corrosion resistant at any mass fraction up to the boiling temperature.
S TATIC SIMULATION OF THE PERFORMANCES OF SEVEN ABSORPTION COUPLES
The storage capacity of the seven pairs depending on the absorption temperature is shown in Figure 2-5. The efficiency increases with the temperature of the storage tanks before absorption (during the transition period).
M AIN EVALUATION POINTS
Compared to other couples, the storage capacity of the Glycerin/H2O couple is too low to be used in the absorption system. With crystal, the storage capacity of CaCl2/H2O is about 40% of the storage capacity of LiCl/H2O.
C ONCLUSION ON THE EVOLUTION OF THE ABSORPTION COUPLES PERFORMANCE
Aspects thermodynamiques et technico-économiques des systèmes d'absorption de liquides, CNAM & IFFI, http://jc.castaing.free.fr/. Propriétés des solutions aqueuses de chlorures de lithium et de calcium : formulations à utiliser dans la conception de systèmes de climatisation.
EXPERIMENTATION OF THE SEASONAL STORAGE SYSTEM WITH THE
C ONCEPTION OF THE PROTOTYPE
The rich solution is removed from the generator to the detergent tank by pump DP2. The solution is circulated between the detergent tank and the generator during the desorption phase.
D ESIGN OF THE COMPONENTS OF THE PROTOTYPE
- The absorption couple of the experimentation
- The materials used for the prototype
- Design and description of the devices
The residence time of the water or solution on the heat exchanger is also increased. The distributor, which is used to distribute the solution or water onto the heat exchanger's spiral fins, is shown in Figure 3-3.
P LANNING OF THE EXPERIMENTATIONS
Desorption is complete when the mass fraction of the solution in the solution container is 0.418 kg salt/kg solution. For the absorption phase, the temperature of the water entering the heat exchanger of the evaporator changes from 15°C to 10°C.
R ESULTS OF THE EXPERIMENTATION
- The desorption phases
- The absorption phase
The evolution of the water temperature at the inlet (Ti,ex,g) and outlet (To,ex,g) of the generator heat exchanger and the water temperature at the inlet (Ti,ex,c) and outlet (To , ish, c ) to. The reactor pressure varies with the temperature of the water in the evaporator.
C ONCLUSION OF THE EXPERIMENTATION
D YNAMIC SIMULATION MODEL
- Model for the desorption phase
- Model for absorption phase
The power of the absorption heat released by the heat exchanger in the absorber. Q& t is calculated by the heat balance of the water in the heat exchanger similar to Eq.4-4.
S IMULATION RESULTS AND COMPARISON WITH THE EXPERIMENTATION
- Desorption cases
- Absorption cases
As a result, the water temperature at the outlet of the heat exchanger in the generator (Si-T21) increases continuously. As a result, the water temperature at the outlet of the heat exchanger in the evaporator (Si-T910) increases continuously.
C ONCLUSION OF THE DYNAMIC SIMULATION
ANNUAL DYNAMIC SIMULATION OF A BUILDING WITH A SEASONAL
A NNUAL DYNAMIC SIMULATION MODEL
The questions and questions are calculated from the energy provided by the solar collector, subtracting the energy demand of the building. The inlet temperature of the heat exchanger T (Figure 5-1) is assumed to be the same as the ambient temperature of 43 Tatm.
D IMENSION AND OPERATING CONDITIONS OF THE SYSTEM
When the water level in the evaporator is below the minimum level (50 mm), water from the water tank is transferred to the evaporator with the same flow rate (10 kg/h). During the storage phase, the operating conditions are as follows: water is stored in the water tank and solution is stored in the solution tank.
S IMULATION RESULTS
When there is no crystal (days 60 to 180), the solubility is greater than the mass fraction of the mixture. 162 The evolution of the mass fraction of the solution at the outlet of the generator or absorber is shown in figure 5-9.
C ONCLUSION OF THE ANNUAL SIMULATION
But the performance of the absorption phase is not satisfactory because of its low power. The feasibility and performance of the cascade process can be researched in the future work.
