સૌર ગરમી, સૈદ્ધાંતિક રીતે, ઇમારતો માટે સંપૂર્ણ નવીનીકરણીય ઉર્જા ઉકેલ છે. તે સ્વચ્છ, પુષ્કળ અને મુક્તપણે ઉપલબ્ધ છે. છતાં દાયકાઓથી, એક મૂળભૂત ખામીએ સૌર ગરમીને તેની સંપૂર્ણ ક્ષમતા સુધી પહોંચતા અટકાવી દીધી છે:સૂર્ય માંગ પર ચમકતો નથી.. સૂર્ય ઉર્જા દિવસના પ્રકાશના કલાકો દરમિયાન પુષ્કળ પ્રમાણમાં આવે છે, અને પછી સાંજે અને રાત્રે ગરમીની માંગ ચરમસીમાએ પહોંચે ત્યારે તે અદૃશ્ય થઈ જાય છે. વાદળછાયું દિવસો અને શિયાળાના મહિનાઓ સમસ્યાને વધુ તીવ્ર બનાવે છે, જેના કારણે ઇમારતોમાં રહેતા લોકોને બેકઅપ અશ્મિભૂત ઇંધણ પ્રણાલીઓની દયા પર છોડી દેવામાં આવે છે.

પરંપરાગત થર્મલ સ્ટોરેજ પદ્ધતિઓ - મુખ્યત્વે ગરમ પાણીની ટાંકીઓ - આ અંતરને દૂર કરવાનો પ્રયાસ કરે છે, પરંતુ તેમની પાસે નોંધપાત્ર મર્યાદાઓ છે. પાણી ગરમીનો સંગ્રહ સમજદારીપૂર્વક કરે છે, એટલે કે નોંધપાત્ર માત્રામાં ઊર્જા સંગ્રહિત કરવા માટે તેનું તાપમાન નોંધપાત્ર રીતે વધવું જોઈએ. આનો અર્થ એ થાય કે મોટા, વિશાળ ટાંકીઓ મૂલ્યવાન મકાન જગ્યાનો ઉપયોગ કરે છે, નોંધપાત્ર સ્ટેન્ડબાય ગરમીના નુકસાનનો ભોગ બને છે, અને ધીમે ધીમે નીચા સ્તરની ગરમી પહોંચાડે છે કારણ કે તે વિસર્જન કરે છે. બહુમાળી ઇમારતો અને શહેરી રહેણાંક સંકુલ માટે જ્યાં જગ્યા ખૂબ જ ખર્ચાળ હોય છે, આ સિસ્ટમો ફક્ત અવ્યવહારુ છે.

હવે, ગ્લેશિયર કૂલન્ટની પ્રયોગશાળાઓમાંથી એક પરિવર્તનશીલ ઉકેલ બહાર આવ્યો છે:ફિન્ડ-ટ્યુબ ફેઝ ચેન્જ થર્મલ સ્ટોરેજ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સજે અદ્યતન તબક્કા પરિવર્તન સામગ્રીની અસાધારણ સુષુપ્ત ગરમી ક્ષમતાનો લાભ લે છે. આ ટેકનોલોજી મૂળભૂત રીતે સૌર ગરમી પ્રણાલીઓ શું પ્રાપ્ત કરી શકે છે તે ફરીથી વ્યાખ્યાયિત કરી રહી છે.

સુષુપ્ત ગરમી સંગ્રહનું વિજ્ઞાન

આ નવીનતાના કેન્દ્રમાં ગ્લેશિયર કૂલન્ટ છેLM-XR-53 નો પરિચય, એક માલિકીનું તબક્કા પરિવર્તન માધ્યમ જે ચોક્કસ નિયંત્રિત તાપમાને પ્રચંડ માત્રામાં થર્મલ ઉર્જા સંગ્રહિત કરવા અને છોડવા માટે રચાયેલ છે૫૩°સે. પરંપરાગત પદાર્થો જે ધીમે ધીમે ગરમ થાય છે તેનાથી વિપરીત, તબક્કા પરિવર્તન પદાર્થો તેમની ભૌતિક સ્થિતિ બદલીને ઊર્જા શોષી લે છે - ઘનમાંથી પ્રવાહીમાં સંક્રમણ કરીને - અને આમ કરવાથી, તેઓ કોઈપણ સમજદાર સંગ્રહ માધ્યમ કરતાં પ્રતિ યુનિટ દળ ઘણી વધુ ઊર્જા મેળવે છે.

આ આંકડાઓ એક આકર્ષક વાર્તા કહે છે. ગ્લેશિયર શીતક LM-XR-53 ની સુષુપ્ત ગરમી ક્ષમતા પ્રદાન કરે છે૨૬૮.૯ જે/ગ્રામ. આ પરિપ્રેક્ષ્યમાં કહીએ તો, આ પદાર્થના એક કિલોગ્રામને ઓગાળવા માટે જરૂરી ઊર્જા એ જ જથ્થાના પાણીને 64 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી વધુ ગરમ કરવા જેટલી છે. આ અસાધારણ ઊર્જા ઘનતા જ કોમ્પેક્ટ, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન થર્મલ સ્ટોરેજ શક્ય બનાવે છે.

ફિન્ડ-ટ્યુબ એડવાન્ટેજનું એન્જિનિયરિંગ

ગ્લેશિયર શીતક પ્રણાલીની તેજસ્વીતા તબક્કા પરિવર્તન સામગ્રીથી આગળ વધે છે - તે એકીકરણ છેLM-XR-53 નો પરિચયએક માંફિન્ડ-ટ્યુબ હીટ એક્સ્ચેન્જર આર્કિટેક્ચરજે સંપૂર્ણ કામગીરી ક્ષમતાને ખોલે છે. આ ડિઝાઇન PCM ને કોમ્પેક્ટ હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં એમ્બેડ કરે છે જેમાં વિસ્તૃત ફિન સપાટીઓ હોય છે જે ફરતા હીટ ટ્રાન્સફર પ્રવાહી અને સ્ટોરેજ માધ્યમ વચ્ચેના હીટ ટ્રાન્સફર ક્ષેત્રને નાટકીય રીતે વધારે છે.

આ સ્થાપત્ય પસંદગી મનસ્વી નથી. ગ્લેશિયર કૂલન્ટ એન્જિનિયરિંગ ટીમ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવેલા સંશોધનમાં ઓપરેટિંગ પરિમાણો અને સિસ્ટમ પ્રદર્શન વચ્ચેના સંબંધનું સખત રીતે પ્રમાણીકરણ કરવામાં આવ્યું છે. આ તારણો સિસ્ટમ ડિઝાઇનર્સ માટે સૂચનાત્મક અને કાર્યક્ષમ બંને છે:

ઇસોથર્મલ ડિસ્ચાર્જ: છુપાયેલ લાભ

ફેઝ ચેન્જ થર્મલ સ્ટોરેજના સૌથી ઓછા આંકવામાં આવતા ફાયદાઓમાંનો એક છેસમતાપી ગરમીનું પ્રકાશન. જ્યારે ગ્લેશિયર શીતકLM-XR-53 નો પરિચયતેની સંગ્રહિત ઊર્જાનું વિસર્જન કરે છે, તે લગભગ 53°C ના સ્થિર તાપમાને આમ કરે છે. આ પાણી આધારિત સંગ્રહથી મૂળભૂત રીતે અલગ છે, જ્યાં ટાંકી ઠંડુ થતાં આઉટપુટ તાપમાન સતત ઘટતું જાય છે.

ઇમારતોના ગરમીના કાર્યક્રમો માટે, આ ઇસોથર્મલ વર્તન શ્રેષ્ઠ આરામ અને સિસ્ટમ કાર્યક્ષમતામાં અનુવાદ કરે છે. રેડિએટર્સ અને અંડરફ્લોર હીટિંગ સિસ્ટમ્સ ડિસ્ચાર્જ ચક્ર દરમ્યાન સુસંગત સપ્લાય તાપમાન મેળવે છે, જે જટિલ મિશ્રણ વાલ્વ અને તાપમાન વળતર નિયંત્રણોની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે. હીટ પંપ સિસ્ટમ્સ, જ્યારે PCM સ્ટોરેજ સાથે જોડી બનાવવામાં આવે છે, ત્યારે ચલ માંગને મેચ કરવા માટે ઉપર અને નીચે રેમ્પિંગ કરવાને બદલે તેમના શ્રેષ્ઠ કાર્યક્ષમતા બિંદુ પર કાર્ય કરી શકે છે.

ઘરગથ્થુથી જિલ્લા સ્તર સુધી

ગ્લેશિયર કૂલન્ટ ફિન્ડ-ટ્યુબ PCM હીટ એક્સ્ચેન્જર સ્વાભાવિક રીતે સ્કેલેબલ છે. વ્યક્તિગત ઘરો માટે, છત પરના સોલાર થર્મલ કલેક્ટર્સ સાથે સંકલિત કોમ્પેક્ટ યુનિટ મોટાભાગની જગ્યા ગરમી અને ઘરેલું ગરમ ​​પાણીની જરૂરિયાતો વર્ષભર પૂરી પાડી શકે છે. સમકક્ષ પાણી સંગ્રહની તુલનામાં ફૂટપ્રિન્ટમાં 74% ઘટાડો એટલે કે આ સિસ્ટમો ઉપયોગિતા રૂમ, ભોંયરામાં સ્થાપિત કરી શકાય છે અથવા ઇમારતના રવેશમાં પણ એકીકૃત કરી શકાય છે.

ડિસ્ટ્રિક્ટ હીટિંગ સ્કેલ પર, PCM હીટ એક્સ્ચેન્જર્સના એરે મોટા સોલાર થર્મલ ફિલ્ડ્સની ઇન્ટરમિટન્સીને બફર કરી શકે છે, જે સમગ્ર પડોશમાં ગરમીની માંગમાંથી ગરમીના ઉત્પાદનને અલગ કરે છે. આ ડિકપ્લિંગ સોલાર ડિસ્ટ્રિક્ટ હીટિંગની આર્થિક સદ્ધરતા માટે મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે તે ઓપરેટરોને તાત્કાલિક ટોચની માંગને બદલે કુલ વાર્ષિક ઉર્જા ડિલિવરી માટે કલેક્ટર ફિલ્ડનું કદ બદલવાની મંજૂરી આપે છે.

કાર્બન ઘટાડાની અસર

ઇમારતો આશરેવૈશ્વિક ઊર્જા સંબંધિત CO2 ઉત્સર્જનના 40%, જેમાં અવકાશ ગરમી એકમાત્ર સૌથી મોટો અંતિમ ઉપયોગ રજૂ કરે છે. એકલા ચીનમાં, ઇમારત ગરમી વાર્ષિક 200 મિલિયન ટનથી વધુ કોલસા સમકક્ષ વાપરે છે. સૌર થર્મલ સિસ્ટમ્સને ગરમીની માંગના ઘણા ઊંચા ભાગને વિશ્વસનીય રીતે પૂર્ણ કરવા સક્ષમ બનાવીને, ગ્લેશિયર કૂલન્ટ PCM સ્ટોરેજ ટેકનોલોજી સીધા જ મોટા પાયે અશ્મિભૂત ઇંધણના વપરાશને વિસ્થાપિત કરે છે.

૫૦ એપાર્ટમેન્ટ યુનિટ ધરાવતી એક સામાન્ય મધ્યમ-ઊંચાઈવાળી રહેણાંક ઇમારતનો વિચાર કરો. ગ્લેશિયર કૂલન્ટ PCM સ્ટોરેજ સાથે જોડાયેલી સોલાર થર્મલ સિસ્ટમ પરંપરાગત બોઈલર-માત્ર સિસ્ટમની તુલનામાં ગરમી માટે કુદરતી ગેસનો વપરાશ ૬૦-૭૦% ઘટાડી શકે છે. ૨૦ વર્ષના સિસ્ટમના જીવનકાળ દરમિયાન, આનો અર્થ એ થાય કે પ્રતિ બિલ્ડિંગ સેંકડો ટન CO2 ઉત્સર્જન ટાળવામાં આવે છે.

આગળનો રસ્તો

જેમ જેમ વિશ્વભરની સરકારો બિલ્ડિંગ એનર્જી કોડને કડક બનાવશે અને રિન્યુએબલ હીટિંગ આદેશોનો વિસ્તાર કરશે, તેમ તેમ કોમ્પેક્ટ, કાર્યક્ષમ થર્મલ સ્ટોરેજની માંગ વધુ તીવ્ર બનશે. યુરોપિયન યુનિયનના સુધારેલા એનર્જી પર્ફોર્મન્સ ઓફ બિલ્ડીંગ્સ ડાયરેક્ટિવ (EPBD) અને ચીનનું શૂન્ય-ઊર્જા ઇમારતો તરફનું ચાલુ દબાણ બંને ગ્લેશિયર કૂલન્ટ PCM હીટ એક્સ્ચેન્જર જેવી ટેકનોલોજી માટે મજબૂત નિયમનકારી ટેલવિન્ડ્સ બનાવે છે.

ટેકનોલોજી તૈયાર છે. અર્થશાસ્ત્ર આકર્ષક છે. પર્યાવરણીય આવશ્યકતા તાત્કાલિક છે. આર્કિટેક્ટ્સ, બિલ્ડિંગ ડેવલપર્સ અને HVAC એન્જિનિયરો માટે જે ખરેખર ટકાઉ હીટિંગ સોલ્યુશન્સ પહોંચાડવા માંગે છે, ફિન્ડ-ટ્યુબ ફેઝ ચેન્જ થર્મલ સ્ટોરેજ ફક્ત એક વધારાનો સુધારો જ નહીં, પરંતુ શક્ય તેટલા પગલામાં પરિવર્તનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. સૌર ગરમી હવે યોગ્ય હવામાન મિત્ર બનવાની જરૂર નથી - ગ્લેશિયર કૂલન્ટ કોલ્ડ મીડિયા સાથે, તે ઓછા કાર્બન બિલ્ટ વાતાવરણમાં સંક્રમણમાં એક વિશ્વસનીય, વર્ષભર ભાગીદાર છે.