DOI: https://doi.org/10.20998/2078-774X.2017.11.13

Unregulated heat output of a storage heater

Oleg Віталійович Lysak

Анотація


In the article the factors determining the heat transfer between the outer surfaces of a storage heater and the ambient air. This heat exchange is unregulated, and its definition is a precondition for assessing heat output range of this type of units. It was made the analysis of the literature on choosing insulating materials for each of the external surfaces of storage heaters: in foreign literature, there are recommendations on the use of various types of insulation depending on the type of device and the surface, while in Ukrainian literature the use of a single type of insulation for the whole structure is mostly described. The result of this was the summary of the information on the types of insulation used in storage heaters. In particular, the paper examined their characteristics of thermal insulation materials: thermal conductivity (approximations were made to calculate the thermal conductivity of materials in known temperature range), specific heat capacity and density. Additionally, on the basis of these three parameters it was calculated the thermal diffusivity of each of the shown thermal insulation materials. It has been demonstrated that the lowest value of thermal conductivity is Microtherm material that provides the smallest contribution to size of a storage heater compared with alternatives thermal insulation materials, including basalt fiber. Also, it is shown the method of determining maximum heat flow from the front surface of a storage heater. The resulting value of the maximum heat flow from the front surface is then used to determine the required thickness of insulation. However, it should be mentioned that using of basalt fiber may cost less.


Повний текст:

PDF

Посилання


Klyon, A. (2015), "Effektivnost primeneniya teplonakopiteley v chastnykh domovladeniyakh Ukrainy [Efficiency of storage heaters in private housing estates of Ukraine]", Technology audit and production reserves, v. 6, n. 1(26), pp. 46-49, ISSN 2226-3780, doi: 10.15587/2312-8372.2015.56645.

Malkin, E. S. and Lysak, O. V. (2014), "Teploakumuljujuchi elektropechi. Terminologija i klasyfikacija [Storage heaters. The terminology and the classification]", Promyslova elektroenergetyka ta elektrotehnika (Promelektro) [Industrial power and electrical engineering], no. 3, pp. 69–74, ISSN 2409-2924.

Himenko, A. V. (2016), "Research of dynamic characteristics for electric thermal storage", Vidnovliuvana enerhetykaka [Renewable energy], no. 2, pp. 22–26, ISSN 2409-2924.

Belimenko, S. S. (2015), "Sovershenstvovanie konstruktivnyh i rezhimnyh parametrov tverdotel'nyh jelek-troteploakkumuljatorov [Improvement constructive and regime parametres solid electric thermal batteries]", Abstract of Ph.D. dissertation, 05.14.06, National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, Ukraine.

Romero, I. B (2015), "An experimental investigation of an electrical storage heater in the context of storage technologies: Master’s thesis", Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Faculty of Engineering, University of Strathclyde, United Kingdom, 2013, available at: http://www.esru.strath.ac.uk/Documents/MSc_2013/Becerril.pdf (accessed 23 September 2016).

Tarasova, V. A. and Khimenko, A. V. (2013), "Vybor racional'nyh geometricheskih parametrov jelementa jelektricheskogo teplovogo akkumuljatora [Choice of rational geometrical parameters element of electric thermal storage]", Bulletin of NTU "KhPI". Series: Power and heat engineering processes and equipment, No. 13(987), pp. 110–115, ISSN 2078-774X.

Khimenko, A.V. (2013), "Computational and experimental research of thermal processes in solid heat storage materials with high thermal storage properties", Bulletin of NTU "KhPI". Series: Power and heat engineering processes and equipment, No. 10(1182), pp. 44–49. – ISSN 2078-774X. – doi: 10.20998/2078-774X.2016.10.06.

Lysak, O. and Malkin, E. (2015), "Vybor teploakkumurilujushhih jelektropechej pri vnedrenii v Ukraine [Selection of storage heaters for implementation in Ukraine]", Construction of optimized energy potential, No. 1, pp. 117–125, Politechnika Częstochowska, Częstochowa, Poland, ISSN 2299-8535.

Lysak, O. (2016), "Heat output control of a storage heater", Bulletin of the Kiev National University Technologies and Design : Technical Science Series, No. 5, pp. 29–38, ISSN 1813-6796.

(2016), "Storage Heater Benefits", available at: https://www.elnur.co.uk/products/storage-heaters/storage-heaters-further-information/storage-heater-benefits/ (accessed 15 July 2016).

(2016), "Teplovye nakopiteli, assortiment", available at: files.prom.ua/160149_catalogelnurfaeton.pdf (accessed 14 September 2016).

Malkin, E. S. and Lysak, O. V. (2014), "Improving storage heater performance", Energy-efficiency in civil engineering and architecture, No. 6, pp. 188–191, ISSN 2310-0516.

Oughton, D. R. and Hodkinson, S. L. (2008), Faber & Kell's Heating and Air-Conditioning of Buildings, 10th edition, Butterworth-Heinemann, Amsterdam, London, XIX, ISBN 978-0-75-068365-4.

(2016), "Ogneupornye mullitokremnezemistye materialy", available at: http://nstomsk.ru/ogneupornye-materialy (accessed 15 July 2016).

(2016), "MICROTHERM: Thermal Insulation Solutions", available at: http://www.microthermgroup.com/low/EXEN/assets_db/ITEMSKEYWORDS3/items/documents/100907-B_ProdPerfBroch.pdf (accessed 14 October 2016).

(2016), "Vysokotemperaturnaja izoljacija: mikroporistaja tehnologija", available at: http://pptech.ru/MICROTHERM_technology (accessed 14 October 2016).

(2016), "Vysokotemperaturnaja teploizoljacija: Svojstva i harakteristiki materialov", available at: http://pptech.ru/MICROTHERM_property (accessed 14 October 2016).

Hughes, J. T. (1994), "Simple Method for measuring pipe insulation performance", Thermal Conductivity 22, CRC Press, pp. 425-434, ISBN 978-1566761727.

Esipov, V. G. et al (2010), "Analiz jekonomicheskoj jeffektivnosti primenenija teploizoljacii iz bazaltovogo supertonkogo volokna [Analysis of economic efficiency of the use of thermal insulation made of superthin basalt fiber]", Budіvelne vyrobnyctvo [Construction production], No. 52, pp. 66-68, ISSN 0135-1702.

Komkov, M. A., Badanina, Ju. V. and Timofeev, M. P. (2014), "Developing and testing heat-resistant pipelines coatings made of short basalt fibers", Engineering Journal: Science and Innovation, No. 2(26), ISSN 2308-6033, doi: 10.18698/2308-6033-2014-2-1203.

(2016), "PMTB-2: plity mjagkie teploizoljacionnye", available at: http://rotys.com/pliti (accessed 15 July 2016).

(2016), "Bazaltovaja vata. Sravnitelnye harakteristiki", available at: http://www.bstv-mat.ru/comparison.html (accessed 15 July 2016).

(2016), "Holst iz bazaltovogo supertonkogo volokna (BSTV)", available at: http://magmawool.com/bstv-holst-bazaltovyy.html (accessed 15 July 2016).

(2016), "Promtehkomplekt: PLITA MKRP–340 Teploizoljacionnaja", available at: http://ptk-nsk.ru/plita_mkrp340_teploizolyacionnay (accessed 15 July 2016).

(2016), "Jenergoresurs: Teploizoljacionnye plity MKRP-340", available at: http://www.enresurs.com/plita340.html (accessed 15 July 2016).

(2016), "PromtehTeplo: Plita MKRP-340", available at: http://www.ogneupor.net.ua/mkrp_340.html (accessed 15 July 2016).

Malkin, E. S. and Lysak, O. V. (2014), "Storage materials in storage heaters: analysis and practice of use", Ventilation, Lighting and Heat-gas Supply, No. 17, pp. 133–1444, ISSN 2409-2606.

(2016), "MICROTHERM PANEL - TECHNICAL DATA SHEET", available at: http://www.promat-hpi.com/downloads/get/en/CFF8BD566CBF4B0189C6A982914B6EEE (accessed 15 July 2016).

Lysak, O. (2015), "Analiz konvektyvnoi' teploviddachi vid frontal'noi' poverhni teploakumuljujuchoi' elektropechi [Analysis of convective heat transfer from storage heater front panels]", Bulletin of the Kiev National University Technologies and Design, Technical Science Series, No. 5(90), pp. 15–23, ISSN 1813-6796.

Lysak, O. (2016), "Analysis of radiative heat transfer from the isoflux front panel of a storage heater", Energy-efficiency in civil engineering and architecture, No. 8, pp. 179–184, ISSN 2310-0516.

Lysak, O. (2016), "Analysis of convective heat transfer from storage heater external surfaces", Bulletin of NTU "KhPI". Series: Power and heat engineering processes and equipment, No. 10(1182), pp. 105–110, ISSN 2078-774X, doi: 10.20998/2078-774X.2016.10.16.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1       Клён, А. Н. Эффективность применения теплонакопителей в частных домовладениях Украины / А. Н. Клён // Технологический аудит и резервы производства. – 2015. – No. 6/1 (26). – C. 46–49. – ISSN 2226-3780. – doi: 10.15587/2312-8372.2015.56645.

 

2       Малкін, Е. С. Теплоакумулюючі електропечі. Термінологія і класифікація / Е. С. Малкін, О. В. Лисак // Промислова електроенергетика та електротехніка (Промелектро). – 2014. – № 3. – С. 69–74. – ISSN 2409-2924.

 

3       Хименко, А. В. Исследование динамических характеристик электротепловых аккумуляторов / А. В. Хименко // Відновлювана енергетика. – 2016. – № 2. – С. 22–26. – ISSN 2409-2924.

 

4       Белименко, С. С. Совершенствование конструктивных и режимных параметров твердотельных электротеплоаккумуляторов : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.14.06 / Сергей Сергеевич Белименко; Национальная металлургическая академия Украины. – Днепропетровск, 2015. – 21 с.

 

5       Romero, I. B. An experimental investigation of an electrical storage heater in the context of storage technologies : Master’s thesis [Online document] / Ignacio Becerril Romero. – Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Faculty of Engineering, University of Strathclyde, United Kingdom, 2013. – Mode of access: Url: http://www.esru.strath.ac.uk/Documents/MSc_2013/Becerril.pdf. – 23.09.2016.

 

6       Тарасова, В. А. Выбор рациональных геометрических параметров элемента электрического теплового аккумулятора / В. А. Тарасова, А. В. Хименко // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – Харків : НТУ «ХПІ», 2013. – № 13(987). – С. 110–115. – ISSN 2078-774Х.

 

7       Химеко, А. В. Расчётное и экспериментальное исследование тепловых процессов в твердом теплоаккумулирующем материале с высокими теплоаккумулирующими свойствами / А. В. Хименко // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – Харків : НТУ «ХПІ», 2016. – № 10(1182). – С. 44–49. – ISSN 2078-774X. – doi: 10.20998/2078-774X.2016.10.06.

 

8       Лысак, Олег. Выбор теплоаккумурилующих электропечей при внедрении в Украине / Олег Лысак, Эдуард Малкин // Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym. – Częstochowa (Poland) : Politechnika Częstochowska, 2015. – № 1. – С. 117–125. – ISSN 2299-8535.

 

9       Лисак, О. В. Регулювання тепловіддачі електротеплоакумулюючих обігрівачів / О. В. Лисак // Вісник Київського національного університету технологій та дизайну. Серія: Технічні науки. – Київ : Київський національний університет технологій та дизайну. – 2016. – № 5. – С. 29–38. – ISSN 1813-6796.

 

10    Storage Heater Benefits [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу: https://www.elnur.co.uk/products/storage-heaters/storage-heaters-further-information/storage-heater-benefits/. – Назва з екрану. – 15.07.2016.

 

11    Тепловые накопители, ассортимент [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу: files.prom.ua/160149_catalogelnurfaeton.pdf. – Назва з екрану. – 14.09.2016.

 

12    Малкін, Е. С. Шляхи удосконалення роботи місцевих теплоакумулюючихиелектропечей / Е. С. Малкін, О. В. Лисак // Енергоефективність в будівництві та архітектурі. – Київ : Київський національний університет будівництва і архітектури, 2014. – Вип. 6. – С. 188–191. – ISSN 2310-0516.

 

13    Oughton, D. R. Faber & Kell's Heating and Air-Conditioning of Buildings / D. R. Oughton, S. L. Hodkinson. – 10th edition. – Amsterdam ; London : Butterworth-Heinemann, 2008. – XIX, 786 p. – ISBN 978-0-75-068365-4.

 

14    Огнеупорные муллитокремнеземистые материалы [Електронний ресурс]. – 2016.  – Режим доступу: http://nstomsk.ru/ogneupornye-materialy. – Назва з екрану. – 15.07.2016.

 

15    MICROTHERM: Thermal Insulation Solutions. [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу: http://www.microthermgroup.com/low/EXEN/assets_db/ITEMSKEYWORDS3/items/documents/100907-B_ProdPerfBroch.pdf. – Назва з екрану. – 14.10.2016.

 

16    Высокотемпературная изоляция: микропористая технология [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу: http://pptech.ru/MICROTHERM_technology. – Назва з екрану. – 14.10.2016.

 

17    Высокотемпературная теплоизоляция: Свойства и характеристики материалов [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу: http://pptech.ru/MICROTHERM_property. – Назва з екрану. – 14.10.2016.

 

18    Hughes, J. T Simple Method for measuring pipe insulation performance [Text] / Thermal Conductivity 22. – CRC Press, 1994, P. 425-434. – ISBN 978-1566761727.

 

19    Єсипов, В. Г. Анализ экономической эффективности применения теплоизоляции из базальтового супертонкого волокна / В. Г. Єсипов, Е. И. Зубко, Ю. Е. Зубко, А. С. Гриценко, Д. М. Олейник // Будівельне виробництво. – 2010. – № 52. – С. 66–68. – ISSN 0135-1702.

 

20    Комков, М. А. Разработка и исследование термостойких покрытий трубопроводов из коротких базальтовых волокон / М. А. Комков, Ю. В. Баданина, М. П. Тимофеев // Инженерный журнал: Наука и инновации. – 2014. – № 2(26). – ISSN 2308-6033. – doi: 10.18698/2308-6033-2014-2-1203.

 

21    ПМТБ-2: плиты мягкие теплоизоляционные [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу: http://rotys.com/pliti. – Назва з екрану. – 15.07.2016.

 

22    Базальтовая вата. Сравнительные характеристики [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу: http://www.bstv-mat.ru/comparison.html. – Назва з екрану. – 15.07.2016.

 

23    Холст из базальтового супертонкого волокна (БСТВ) [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу: http://magmawool.com/bstv-holst-bazaltovyy.html. – Назва з екрану. – 15.07.2016.

 

24    Промтехкомплект: ПЛИТА МКРП–340 Теплоизоляционная [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу: http://ptk-nsk.ru/plita_mkrp340_teploizolyacionnay. – Назва з екрану. – 15.07.2016.

 

25    Энергоресурс: Теплоизоляционные плиты МКРП-340 [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу: http://www.enresurs.com/plita340.html. – Назва з екрану. – 15.07.2016.

 

26    ПромтехТепло: Плита МКРП-340 [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу: http://www.ogneupor.net.ua/mkrp_340.html. – Назва з екрану. – 15.07.2016.

 

27    Малкін, Е. С. Теплоакумулюючі матеріали в теплоакумулюючих електропечах: аналіз та практика використання / Е. С. Малкін, О. В. Лисак // Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. – Київ : Київський національний університет будівництва і архітектури, 2014. – Вип. 17. – С. 133–144. – ISSN 2409-2606.

 

28    MICROTHERM PANEL - TECHNICAL DATA SHEET [Електронний ресурс]. – 2016.  –  Режим доступу: http://www.promat-hpi.com/downloads/get/en/CFF8BD566CBF4B0189C6A982914B6EEE. – Назва з екрану. – 15.07.2016.

 

29    Лисак, О. В. Аналіз конвективної тепловіддачі від фронтальної поверхні теплоакумулюючої електропечі / О. В. Лисак // Вісник Київського національного університету технологій та дизайну. Серія: Технічні науки. – Київ : Київський національний університет технологій та дизайну. – 2015. – № 5. – С. 15–23. – ISSN 1813-6796.

 

30    Лисак, О. В. Аналіз радіаційного теплообміну фронтальної поверхні електричного теплоакумуляційного обігрівача за сталого значення конвективного теплового потоку на ній / О. В. Лисак // Енергоефективність в будівництві та архітектурі. – Київ : Київський національний університет будівництва і архітектури, 2016. – Вип. 8. – С. 179–184. – ISSN 2310-0516.

 

31    Лисак, О. В. Аналіз конвективної тепловіддачі від зовнішніх поверхонь твердотільного теплоакумулюючого обігрівача / О. В. Лисак // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – Харків : Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2016. – № 10. – С. 105–110. – ISSN 2078-774X. – doi: 10.20998/2078-774X.2016.10.16.