موضوع مقاله: ذخیره‌سازی فصلی انرژی حرارتی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ذخیره‌سازی فصلی انرژی حرارتی | مقدمه: زمانی‌هایی که انرژی حرارتی موجود است، می‌توان آن‌ها را برای استفاده در مکان‌ها و زمان‌هایی که گرما نیاز است ذخیره کرد. | ## بخش 1: ذخیره‌سازی فصلی انرژی حرارتی | در میان ذخایر فصلی که برای گرمایش به کار می‌روند، معمولاً بازهٔ طراحی حداکثر دمای سالانه بین ۲۷ تا ۸۰ درجه سانتیگراد (۶/۸۰ تا ۱۷۶ درجه فارنهایت) است. در بعضی از سیستم‌ها از پمپ‌های حرارتی برای آسان‌سازی شارژ و تخلیه ذخایر در کل دوره یا بخشی از آن استفاده می‌شود. یک روش غیرمعمول (کم کاربرد) در فناوری STES روش ذخیره‌سازی بین فصلی انرژی حرارتی است.a. یک نمونه از گونه‌های مختلف STES به خوبی قابلیت ذخیره‌سازی میان فصلی حرارت را نشان می‌دهد. این شاهکار یک رکورد جهانی استکه توسط ذخیره گرمای میان فصلی در حجم زیاد از سنگ منطقه که زیر پارک مرکزی است حاصل شده‌است. تبادل حرارت از طرف مجموعه از ۱۴۴ گمانه که در عمق ۳۷ متری داخل زمین حفر شده‌است رخ می‌دهد. (۱/۶ اینچ) و شامل یک مبدل حرارتی ساده ساخته شده از لوله پلاستیکی با قطر کم است که از طریق آن آب به چرخه در می‌آیدو پمپ‌های حرارتی درگیر نیستند.b. فناوری STES گونه‌های متفاوتی از فناوری STES وجود دارد که دامنه کاربری وسیعی از ساختمان‌های کوچک یک طبقه تا مجموعه شبکه حرارتی منطقه را می‌پوشاند. در صورت کلی بازده افزایش می‌یابد وبا تغییر اندازه هزینهٔ ساخت و سازهای خاص کاهش می‌یابد. UTES (ذخایر انرژی حرارتی زیر زمینی)، که در آن رسانه ذخیره‌سازی ممکن است قشرها زمین‌شناس اعم از زمین یا شن تا سنگ بستر باشد یا سفره‌های آبی باشد فناوری UTES شامل: ATES (ذخایر انرژی گرمایی سفره‌های آبی)، ذخایر ATES از یک رابطه از مجموع دو یا چند چاه در سفره‌های آبی عمیق موجود در بین لایه نفوذ ناپذیر زمین‌شناسی بالا و پایین تشکیل شده‌است. نیمی از روابط برای استخراج آب و نیمی دیگر برای دوباره تزریق کردن آب است؛ بنابراین ستون‌های آبی با وجود استخراج در تعادل هیدرولوژیکی باقی می‌مانند. ATES همچنین نیاز به شرایط زیر زمینی خاصی برای نمونه وجود سفره آبی، برای امکان‌پذیر بودن دارد. BTES(گمانه ذخایر انرژی گرمائی) ذخایر BTES می‌توانند زمانی که گمانه‌ها صفر می‌شوند ساخته شوند، آن‌ها شامل یک تا صدها گمانهٔ عمودی با قطر معمول ۱۵۵ میلی‌متر می‌باشند. مبدل‌های حرارتی برای پیش‌بینی تغییرات فصلی دما در داخل زمین می‌توانند به کار گرفته شود. | ## بخش 2: ذخیره‌سازی فصلی انرژی حرارتی | از جمله برقرار کردن یک سیستم دمای پایدار که توسط برقراری رابطه بین ورودی و خروجی گرما دردوره‌ای چند ساله بدست می‌آید. دمای گرم مخازن حرارتی فصلی می‌تواند با استفاده از گمانه های موجود که برای ذخیره حرارت اضافی به دست آمده در تابستان که به‌طور فعال برای بالا بردن درجه حرارت در ذخایر حرارتی بزرگ در خاک است ایجاد شود و در نتیجه این گرما می‌تواند به صورت آسان تر (و ارزانتر) در زمستان استخراج شود. اما اکثراً به این دما نمی‌رسد گمانه‌ها می‌توانند به صورت قطعات کوچک و نامنظم سنگ ویا پر از آب بسته به شرایط زمین باشند و معمولاً انتظار می‌رود که عمری بیش از ۱۰۰ سال داشته باشد. CTES(بخار یا معدن ذخیره انرژی حرارتی) ذخایر STES ممکن است در معادن آب گرفته، اتاق‌هایی که برای همین هدف ساخته شده یا مخازن نفت رها شدهٔ زیرزمینی باشد. به عنوان رسانای ذخیره‌سازی برای STES سیستم‌های گرمایی در بسیاری از مناطق دانمارک بکار می‌روند. گودال‌های ذخیره توسط یک لایه عایق و سپس خاک پوشانده می‌شوند و برای کشاورزی یا اهداف دیگر مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند. سیستم Marstalدانمارک یک مطالعهٔ موردی استکه درابتدا ۲۰٪ از حرارت مور نیاز یک سال روستا را مهیا می‌کرده و در حال حاضر گسترده شده‌است و این میزان به دو برابر آن رسیده‌است.21. ساختمان‌های باریک زمین با ذخیره‌سازی حرارتی منفعل در اطراف خاک (در زیر بهتر توضیح داده شده‌است). همایش‌ها در اصل منحصراً بر روی (STES) تمرکز داشته‌اند، اما در حال حاضر که این تکنولوژی پیشرفت کرده بقیه موضوعات مانند تغییر فازی مواد (PCM) و ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی را نیز پوشش می‌دهد. برنامه IEA-ECES کار شورای بین‌المللی پیشین را برای ذخیره‌سازی انرژی گرمایی ادامه می‌دهد که از سال ۱۹۷۸ تا ۱۹۹۰ یک خبر نامه سه‌ماهه داشته و در ابتدا توسط وزارت انرژی ایالات متحده حمایت می‌شده. استفاده از ETES برای ساختمان‌های بی مقاومت گرم شده کوچک برای گرمایش منفعلانه کوچک ساختمان‌ها از خاک مجاور ساختمان به عنوان یک مخزن حرارتی فصلی در دمای سرد که در چرخه سالانه به حداکثر دمای مشابه به میانگین سالانه دمای هوا است می‌رسد. با کشیدن پایین دما برای گرما زایی در ماه‌های سرد استفاده می‌شود چنین سیستم‌هایی که از ویژگی طراحی ساختمان است، تفاوت‌های ساده ولی قابل توجه آن‌ها با ساخمان‌های سنتی است که ضروری است. چنین ذخایری در یک محدوده باریک از درجه حرارت ذخیره شده در یک سال فعالیت می‌کنند که این با سیستم‌های STES که قبلاً توضیح داده شده و برای اختلاف‌های درجه حرارت زیاد در نظر گفته شده متفاوت یا مخالف است. دو فناوری عمومی ساختمان خورشیدی منفعل در سال‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ در ایالات متحده توسعه داده شده‌است. | ## بخش 3: ذخیره‌سازی فصلی انرژی حرارتی | آن‌ها از انتقال سیستم دو طرفه از خاکی که عایق شده و از رسیدن رطوبت نگهداری شده‌است را به عنوان یک رسانه ذخیره‌سازی فصلی برای گرم کردن فضا کرده‌اند، با هدایت سیستم به عنوان روش بازگشت گرما استفاده کرده‌اند. زمانی که فضاهای داخلی از رسانهٔ ذخیره‌سازی خنک تر باشد، حرارت به فضای زندگی برگردانده می‌شود.34. گرمای گرفته شده به دستگاه‌های ذخیره (خاک، بستر ماسه یا مخزن آب) یا به صورت منفعلانه به وسیله هدایت از رسانه انتقال گرما (برای مثال هوا یا آب) یا به‌طور فعال توسط پمپاژ آن منتقل می‌شود. این روش معمولاً برای جاهایی که با ظرفیت گرمایش ۶ ماهه طراحی شده باشند استفاده می‌شود. برخی از نمونه‌های استفاده از ذخیره‌سازی خورشیدی در سراسر جهان عبارتند از suffolkone در یک کالج در آنجلیا انگلستان از لوله‌های جمع‌آوری گرما که در مکان دور زدن اتوبوس‌ها دفن شده‌اند انرژی خورشیدی را جمع کرده و در ۱۸۱۰۰ متر (f 330) نگهداری می‌کنند برای گرمایش در زمستان استفاده می‌کنند. مجموعه درک لندیک شولاز در کانادا، از جمع‌کننده‌های حرارتی خورشیدی قرار گرفته وبر روی سقف ۵۲ خانه استفاده می‌کنند و سپس گرما را به ترتیب میله‌هایی که در عمق ۳۵ متری(feet 115)هستند ذخیره می‌کنند دمای زمین به بیش از ۷۰ درجه سانتیگراد می‌رسد که بعداً گرمایش منفعلانه ساختمان استفاده می‌شود این طرح از سال ۲۰۰۷ به صورت موفقیت آمیزی در جریان است. در دانمارک ۸۰۰۰ متر مربع بوده (86,000 sq ft) از جمع‌کننده‌های حرارت خورشیدی را برای جمع‌آوری kwh/a 4.000.000 استفاده می‌شود؛ که این حرارت در صورت تنظیم در ردیف ۵۰۵۰متری (ft 760) ذخیره می‌شوند. ساختمان‌های کوچک، با مخازن آب STES داخلی تعدادی از خانه‌ها و آپارتمان‌های کوچک دارای ترکیبی از یک مخزن بزرگ آب داخلی برای ذخیره‌سازی حرارت با جمع‌کننده‌های حرارت خورشیدی که روی سقف قرار گرفته‌اند می‌باشند. دمای ذخیره ۹۰ درجه سانتی گراد (۱۹۴درجه فارنهایت) برای عرضه کردن آب گرم داخلی و حرارت کافی فضا است. در برلین خانه‌ای با انرژی گرمایی صفر در سال ۱۹۹۷ به عنوان بخشی از پروژه IEA قسمت (۱۳) پروژی همایش خانه‌هایی با انرژی کم ساخته شده‌است. هدف از انجام این عمل فهمیدن این مسئله است که آیا این حرارت برای از بین بردن نیاز به برق در خانه هادر ماه‌های زمستانی کافی بوده‌است. در تابستان، گلخانه‌ها از طریق آب‌های زیر زمینی سبب شده از جاهایی که کاملاً سرد هستند در آب ناک سرد می‌شوند. همان آب در این فرایند گرما می‌بیند و به جاهایی که کاملاً گرم هستند در آب ناک برگردانده می‌شود. زمانی که گلخانه نیاز به گرما دارد، برای مثال گسترش فصل رشد، آب از جاهایی که گرم هستند، کشیده می‌شود و سرد می‌شوند. | ## جمع‌بندی | زمانی که کار گرمایش انجام می‌دهند دوباره به جاهای سرد برگردانده می‌شوند، این یک سیستم بسیار کار آمد خنک‌کننده و رایگان است، که تنها به پمپ‌های گردش آب نیاز دارد نه به پمپ‌های حرارتی.