Verksmiðja sem rekur margar stórar hitapressur stendur oft frammi fyrir verulegum raforkukostnaði á háannatímagjöldum á dag, þegar eftirspurn er mest. Vaxandi varmaverkfræðiaðferð fellir „varma rafhlöðu“ beint inn í hitunarplötur, með því að nota fasabreytingarefni (PCM) sem geymir orku á lágum-kostnaðartímabilum og losar hana jafnt og þétt meðan á framleiðslu stendur. Þessi stefna gerir kleifthitauppstreymi rafhlaða fasabreyting hitunarplata utan hámarksaðgerð til að færa orkunotkun frá dýru netbili á sama tíma og stöðugleiki ferlisins bætist.
Hugmyndin um Fase Change varmageymslur í upphitunarplötum
Orkuverðlagning sem drifkraftur fyrir varma nýsköpun
Iðnaðarhitunarferlar eru venjulega orkufrekir-og samfelldir í framleiðslugluggum. Hefðbundin kerfi draga raforku beint frá netinu, sem leiðir til mikillar hámarkseftirspurnargjalda og útsetningar fyrir sveiflukenndu orkuverði.
Varma rafhlöðukerfi breytir þessu líkani með því að aftengja orkunotkun frá rauntímahitunarþörfinni-.
Mikill fjöldi fasabreytingarefnis er samþættur í eða festur við upphitunarplötubygginguna. Þetta efni virkar sem orkugeymir sem er hlaðið á -álagstímum og losað við framleiðslu.
Hvernig fasabreytingarefni geyma og losa hita
Duldur hiti sem orkugeymir
Fasabreytingarefni geyma varmaorku í gegnum umskipti á milli fasts og fljótandi ástands. Ólíkt skynsamlegri varmageymslu í málmum, byggja PCM kerfi á duldum hita, sem gerir verulega meiri orkuþéttleika.
Dæmigert einkenni eru:
Orkugeymslugeta 5–10 sinnum meiri en stál á sama hitastigi
Frásog og losun næstum jafnhitaorku
Stöðugt hitauppstreymi við bráðnun og storknun
Þessi hegðun gerir PCM tilvalið til að viðhalda nákvæmum upphitunarskilyrðum í iðnaðarplötum.
Uppbygging varma rafhlöðu í hitaplötum
Í ahitauppstreymi rafhlaða fasabreyting hitunarplata utan hámarkskerfi, PCM er venjulega:
Innilokað í lokuðu málmíláti
Innbyggt í bakhlið plötunnar eða sérstaka hitaeiningu
Varmatengd hitafletinum í gegnum hannaðar leiðsluleiðir
Algengar PCM-gerðir innihalda há-saltblöndur eins og natríumnítrat-sambönd, valin fyrir bræðslumark í samræmi við vinnsluhitastig ferlisins.
Hleðslu- og afhleðsluferill varma rafhlöðunnar
Slökkt-hámarkshleðslufasi
Á lágu raforkuverðstímabilum veita rafviðnámshitarar sem eru felldir inn í eða við hlið PCM einingarinnar hitaorku.
Á þessum áfanga:
PCM breytist úr föstu efni í fljótandi
Mikið magn af duldum hita frásogast
Varmaorka er geymd án þess að hitastig hækki verulega
Platan andar bókstaflega að sér ódýrri orku á nóttunni og geymir hana í fasaskiptamiðlinum.
Framleiðslulosunarfasi
Á framleiðslutíma:
PCM storknar smám saman
Geymdur dulinn varmi losnar við næstum stöðugt hitastig
Upphitunarþörf frá ytri rafveitu minnkar eða að hluta til eytt
Þetta skapar stöðugt hitauppstreymi sem styður stöðugt ferlisskilyrði.
Samþætting við hitaplötukerfi
Varmatengingar og hitaflutningshönnun
Skilvirk samþætting krefst vandlega hannaðra hitaskila milli PCM og yfirborðsplötunnar.
Helstu hönnunarsjónarmið eru:
Hitaflutningsleiðir með mikilli-leiðni
Stýrð hitauppstreymislög
Samræmd hitadreifing yfir yfirborð plötunnar
Stækkunarhúsnæði við áfangaskipti
PCM virkar sem hitauppstreymi svifhjól, sem jafnar orkuafhendingu í ferlið.
Vélrænar innilokunaráskoranir
Langtímaáreiðanleiki fer eftir öflugri innilokun PCM kerfisins.
Verkfræðiáskoranir eru meðal annars:
Rúmmálsstækkun við fasaskipti
Lokun heilleika yfir þúsundir bræðslu-frystingarlota
Tæringarþol innilokunarefna
Komið í veg fyrir leka undir hitauppstreymi
Rétt hönnun tryggir að kerfið haldist stöðugt yfir lengri endingartíma.
Ferli og orkuávinningur
Minni hámarks raforkuþörf
Með því að færa orkunotkun yfir á-álagstímabil er hægt að ná umtalsverðum lækkunum á hámarksálagi.
Þetta leiðir til:
Lægri eftirspurnargjöld
Minni álag á rafmagnsinnviði
Bættur fyrirsjáanleiki orkukostnaðar
Aukinn hitastöðugleiki
Vegna þess að PCM kerfi gefa frá sér hita við næstum stöðugt hitastig við fasabreytingar, virka þau sem náttúruleg hitajöfnun.
Fríðindi fela í sér:
Minni hitasveiflu í framleiðslulotum
Bætt endurtekningarhæfni ferla
Minni hitaálag á verkfæri og vörur
Kostur við mikla orkuþéttleika
Samanborið við hefðbundin fast-varmamassakerfi veitir PCM-geymsla verulega meiri orkuþéttleika, sem gerir kleift að samþætta samþættar varmageymslueiningar beint inn í plötusamstæður.
Verkfræðiáskoranir og kerfishagræðing
Hringrásarlíf og efnisstöðugleiki
Endurtekin bræðslu- og frystingarlotur geta valdið vélrænu og efnafræðilegu álagi á PCM innilokunarkerfi. Efnisval og hjúpunarhönnun eru mikilvæg fyrir áreiðanleika til lengri tíma-.
Skilvirkni hitauppstreymis
Skilvirkni hitaflutnings milli PCM og yfirborðsplötunnar hefur bein áhrif á viðbrögð kerfisins. Léleg tenging getur dregið úr skilvirkni losunar og seinkað hitauppstreymi meðan á ræsingu framleiðslu stendur.
Samþætting kerfisstýringar
Háþróuð stjórnkerfi eru nauðsynleg til að samræma:
Hleðslulotur á-álagstímum
Rauntíma-varmaúttaksstjórnun
Varastuðningur fyrir rafmagnshitun
Öryggiseftirlit með PCM ástandsbreytingum
Niðurstaða
Samþætting varma rafhlöðu í upphitunarplötum táknar veruleg framfarir í orkustjórnun iðnaðar. Með því að fella fasabreytingarefni inn í plötukerfi er hægt að geyma varmaorku á lágum-kostnaðartímabilum og losa hana meðan á framleiðslu stendur, sem dregur úr hámarks raforkuþörf á sama tíma og hitastig stöðugleika er bætt.
Thehitauppstreymi rafhlaða fasabreyting hitunarplata utan hámarksnálgun umbreytir hefðbundnu hitaálagi í stjórnanlegt orkugeymslukerfi. Með PCM efni sem getur geymt margfalt meiri orku en fastir málmar í gegnum duldan hita, verða upphitunarplötur bæði vinnslubúnaður og varmaorkubuffarar.
Gert er ráð fyrir að verksmiðja framtíðarinnar hagræði ekki aðeins hversu mikilli orku er neytt, heldur einnig hvenær orku er neytt. Með því að færa varmaálag í tíma frekar en að minnka það eingöngu eru hitauppstreymi rafhlöður með fasabreytingum að endurskilgreina iðnaðarhitun sem virkan þátttakanda í orkujafnvægi á-netstigi.
