Advanced

Säsongslagring av termisk energi : med underkylt natriumacetat

Nielsen, Dennis LU ; Haglund, Johan and Arnesson, Tobias (2011) In Rapport TVBM (5000-serie) VBV615 20091
Division of Building Materials
Division of Building Physics
Civil Engineering
Abstract (Swedish)
I vår rapport undersöks möjligheterna att säsongslagra värmeenergi med natriumacetat, med syftet att utveckla ett förnyelsebart alternativ för uppvärmning av byggnader på vintern. Natriumacetat är ett salt av natriumhydroxid och ättiksyra, som bland annat används i en såkallad handvärmare. Med en handvärmare kan värmeenergi lagras under en längre period genom att saltlösningen underkyls. Det finns idag ingen etablerad teknik på marknaden som utnyttjar natriumacetat i större skala för att säsongslagra energi. Däremot pågår det ett forskningsprojekt i Danmark
som syftar till att lagra solvärme från sommar till vinter med denna teknik.

Vårt examensarbete är delvis framtaget i samråd med de danska forskarna och vi har undersökt hur... (More)
I vår rapport undersöks möjligheterna att säsongslagra värmeenergi med natriumacetat, med syftet att utveckla ett förnyelsebart alternativ för uppvärmning av byggnader på vintern. Natriumacetat är ett salt av natriumhydroxid och ättiksyra, som bland annat används i en såkallad handvärmare. Med en handvärmare kan värmeenergi lagras under en längre period genom att saltlösningen underkyls. Det finns idag ingen etablerad teknik på marknaden som utnyttjar natriumacetat i större skala för att säsongslagra energi. Däremot pågår det ett forskningsprojekt i Danmark
som syftar till att lagra solvärme från sommar till vinter med denna teknik.

Vårt examensarbete är delvis framtaget i samråd med de danska forskarna och vi har undersökt hur stabiliteten hos underkylt natriumacetat påverkas av olika material, vilken värme natriumacetatet avger vid en fasomvandling samt hur ett system för säsongslagring kan utformas. Arbetet omfattar även egna analyser där alternativa användningsområden utforskas. Undersökningen är till stor del experimentell och olika mätmetoder har använts för att karakterisera natriumacetat. Dessa resultat har sedan analyserats utifrån teoretiska energi- och flödesberäkningar i syfte att dimensionera en lagringsmodul. Undersökning visar att det borde vara fullt möjligt att lagra värmeenergi under en
längre tid med underkylt natriumacetat och vi fann inte att underkylningen påverkades negativt av något material. Dock är denna typ av lagring volymkrävande eftersom smältentalpin är relativt låg. Vårt resultat visar att smältentalpin varierar vid olika initialtemperaturer då lösningen består av 58–vikt% natriumacetat och 42– vikt% vatten. Då lagringsmodulen förvaras i rumstemperatur (20 °C) är smältentalpin 187 J/g och när modulen placeras utomhus i -3,6 °C är den 144 J/g.
Vanligtvis används 265 J/g oavsett initialtemperatur. Vi har utfört en analys där två olika användningsområden studerats och implementerats
i ett passivhus. Värmekällan i respektive fall är solfångare och spillvärme. Beräkningarna utgår ifrån energibehovet för tappvärmevattnet eftersom det ger bäst effektivitet. Resultatet visar att det krävs ett lager på 4,2 m3 natriumacetat för att värma tappvarmvattnet under en månad samt en extra solfångarmodul utöver ett normaldimensionerat solvärmesystem. En modul som placeras inomhus ger närmare 70 procent mer värme till tappvarmvattnet än en modul utomhus.

De generella slutsatserna som kan dras utifrån detta arbete är att det finns ett stort behov av att säsongslagra värme såväl storskaligt som i mindre skala. Att lagra värme med natriumacetat möjliggör en förvaring även i mindre skala, oberoende av markförhållanden. Dock är det skrymmande, vilket gör systemet kostsamt. Tekniken att utnyttja förskjuten smältentalpi för att säsongslagra värme är intressant. Med fortsatt materialforskning inom IEA (International Energy Agency) kan ännu bättre material utvecklas och utformas till system som går att använda för att minska användningen av fossila bränslen för uppvärmning av byggnader, vilket är en mycket viktig uppgift i framtiden. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Nielsen, Dennis LU ; Haglund, Johan and Arnesson, Tobias
supervisor
organization
course
VBV615 20091
year
type
H3 - Professional qualifications (4 Years - )
subject
keywords
fasändringsmaterial, natriumacetat, säsongslagring, värmeenergi
publication/series
Rapport TVBM (5000-serie)
report number
TVBM-5081
ISSN
0348-7911
language
Swedish
id
1787946
date added to LUP
2011-03-28 17:36:57
date last changed
2012-05-14 13:49:51
@misc{1787946,
  abstract     = {I vår rapport undersöks möjligheterna att säsongslagra värmeenergi med natriumacetat, med syftet att utveckla ett förnyelsebart alternativ för uppvärmning av byggnader på vintern. Natriumacetat är ett salt av natriumhydroxid och ättiksyra, som bland annat används i en såkallad handvärmare. Med en handvärmare kan värmeenergi lagras under en längre period genom att saltlösningen underkyls. Det finns idag ingen etablerad teknik på marknaden som utnyttjar natriumacetat i större skala för att säsongslagra energi. Däremot pågår det ett forskningsprojekt i Danmark
som syftar till att lagra solvärme från sommar till vinter med denna teknik. 

Vårt examensarbete är delvis framtaget i samråd med de danska forskarna och vi har undersökt hur stabiliteten hos underkylt natriumacetat påverkas av olika material, vilken värme natriumacetatet avger vid en fasomvandling samt hur ett system för säsongslagring kan utformas. Arbetet omfattar även egna analyser där alternativa användningsområden utforskas. Undersökningen är till stor del experimentell och olika mätmetoder har använts för att karakterisera natriumacetat. Dessa resultat har sedan analyserats utifrån teoretiska energi- och flödesberäkningar i syfte att dimensionera en lagringsmodul. Undersökning visar att det borde vara fullt möjligt att lagra värmeenergi under en
längre tid med underkylt natriumacetat och vi fann inte att underkylningen påverkades negativt av något material. Dock är denna typ av lagring volymkrävande eftersom smältentalpin är relativt låg. Vårt resultat visar att smältentalpin varierar vid olika initialtemperaturer då lösningen består av 58–vikt% natriumacetat och 42– vikt% vatten. Då lagringsmodulen förvaras i rumstemperatur (20 °C) är smältentalpin 187 J/g och när modulen placeras utomhus i -3,6 °C är den 144 J/g.
Vanligtvis används 265 J/g oavsett initialtemperatur. Vi har utfört en analys där två olika användningsområden studerats och implementerats
i ett passivhus. Värmekällan i respektive fall är solfångare och spillvärme. Beräkningarna utgår ifrån energibehovet för tappvärmevattnet eftersom det ger bäst effektivitet. Resultatet visar att det krävs ett lager på 4,2 m3 natriumacetat för att värma tappvarmvattnet under en månad samt en extra solfångarmodul utöver ett normaldimensionerat solvärmesystem. En modul som placeras inomhus ger närmare 70 procent mer värme till tappvarmvattnet än en modul utomhus. 

De generella slutsatserna som kan dras utifrån detta arbete är att det finns ett stort behov av att säsongslagra värme såväl storskaligt som i mindre skala. Att lagra värme med natriumacetat möjliggör en förvaring även i mindre skala, oberoende av markförhållanden. Dock är det skrymmande, vilket gör systemet kostsamt. Tekniken att utnyttja förskjuten smältentalpi för att säsongslagra värme är intressant. Med fortsatt materialforskning inom IEA (International Energy Agency) kan ännu bättre material utvecklas och utformas till system som går att använda för att minska användningen av fossila bränslen för uppvärmning av byggnader, vilket är en mycket viktig uppgift i framtiden.},
  author       = {Nielsen, Dennis and Haglund, Johan and Arnesson, Tobias},
  issn         = {0348-7911},
  keyword      = {fasändringsmaterial,natriumacetat,säsongslagring,värmeenergi},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  series       = {Rapport TVBM (5000-serie)},
  title        = {Säsongslagring av termisk energi : med underkylt natriumacetat},
  year         = {2011},
}