Аккумуляторы тепловой энергии

Министерство  Аграрной Политики Украины

Таврический Государственный  Агротехнологический  Университет 
 
 
 

Реферат по теме:

Аккумуляторы  тепловой энергии 
 
 
 

Выполнил:

Проверил: 
 
 
 
 
 

Мелитополь, 2011

Виды  аккумуляторов

Аккумулятором тепла называется устройство (или совокупность устройств), обеспечивающее обратимые процессы накопления, хранения и выработки тепловой энергии в соответствии с требованиями потребителя.

Процессы аккумулирования  тепла происходят путем изменения  физических параметров теплоаккумулирующего материала и за счет использования энергии связи атомов и молекул веществ.

Исходя из первого  закона термодинамики для незамкнутой  системы постоянного химического  состава характеристики аккумуляторов  тепла зависят от изменения массы, объема, давления, энтальпии и внутренней энергии материала, а также различных их комбинаций.

В зависимости  от технической реализации используется прямее аккумулирование тепла, когда  аккумулирующий материал является одновременно и теплоносителем, косвенное аккумулирование  — при различных теплоаккумулирующих и теплопередающих средах, а также различные виды симбиоза названных случаев.

Изменение энтальпии  теплоаккумулирующего материала (ТАМ) может происходить как с изменением его температуры, так и без  такового — в процессе фазовых превращений (например, твердое — твердое, твердое — жидкое, жидкое — пар).

Тепловые аккумуляторы реализуют, как правило, несколько  элементарных процессов.

На современном  этапе развития науки и техники  существует возможность реализации практически любого известного принципа аккумуляции тепла. Целесообразность использования каждого принципа определяется наличием положительного эффекта, в первую очередь, экономического, достижение которого возможно при минимальной стоимости аккумулятора. Она определяется при прочих равных условиях массой и объемом теплоаккумулирующего материала, необходимого для обеспечения заданных параметров процесса.

В реальном процессе аккумулирования тепла плотность  запасаемой энергии оказывается  существенно ниже теоретического значения вследствие потерь тепла, выравнивания поля температур, потерь при заряде и разряде. Отношение реального и теоретического значений плотности запасаемой энергии и определяет эффективность теплового аккумулятора.Одним из важнейших показателей, определяющих возможность и целесообразность аккумулирования тепла, является способность выделять энергию в количествах, необходимых потребителю. При прямом аккумулировании тепла это достигается практически всегда. Показатели таких аккумуляторов слабо зависят от вырабатываемой мощности, которая определяется расходом ТАМ и ограничивается только конструктивными и прочностными требованиями.

При косвенном  аккумулировании повышение вырабатываемой мощности увеличивает градиент температур и ТАМ, что приводит либо к увеличению поверхности теплообмена, либо к неполному использованию запаса тепла. В любом случае это снижает эффективность аккумулирования.

В настоящее  время известно большое многообразие видов и конструкций тепловых аккумуляторов с зернистым ТАМ, обусловленное широким спектром областей применения аккумуляторов тепла. Множество методов и способов аккумулирования приводит к различным техническим и конструктивным решениям (рис. 1):

- тепловые аккумуляторы  с твердым ТАМ;

- тепловые аккумуляторы  с плавящимся ТАМ; 

- жидкостные аккумуляторы тепла;

- паровые аккумуляторы  тепла;

- термохимические  аккумуляторы;

- тепловые  аккумуляторы с электронагревательным  элементом.

Рис. 1. Основные типы тепловых аккумуляторов с  твердым теплоаккумулирующим  материалом:

а – с пористой матрицей; б, в – канальные; г, д – подземные с вертикальными и горизонтальными каналами; е – в водоносном горизонте;

1 – вход теплоносителя; 2 – теплоизоляция; 3 – разделительная  решетка; 4 – ТАМ; 5 – опоры; 6 – выход  теплоносителя; 7 –  разделение потоков; 8 – индуктор; 9 – водоносный слой; 10 – водонепроницаемый слой. 

Традиционно рассматриваются  тепловые аккумуляторы с неподвижной  или подвижной матрицами [1]. Использование  неподвижной матрицы обеспечивает максимальную простоту конструкции, но требует больших масс ТАМ. Кроме этого, температура теплоносителя на выходе из аккумулятора изменяется в течение времени, что требует дополнительной системы поддержания постоянных параметров путем перепуска.

 Канальные  тепловые аккумуляторы широко  применяются в системах электро-, теплоснабжения, использующих внепиковую энергию. Теплоаккумулирующий материал (шамот, огнеупорный кирпич и т. п.) нагревается в периоды минимального потребления электроэнергии, что позволяет выравнивать графики загрузки электростанций. Пропуская холодный воздух через матрицу можно производить обогрев помещений. Аккумуляторы данного типа производятся за рубежом серийно для индивидуальных и малосемейных домов.

 Особым типом  канальных тепловых аккумуляторов  с твердым ТАМ являются тепловые  графитовые аккумуляторы, используемые в качестве источника энергии в автономных энергоустановках. Температура их нагрева может достигать 3 500 К, что обеспечивает приемлемые массогабаритные характеристики установки. Подземные аккумуляторы тепла с горизонтальными каналами применяются для аккумуляции тепла и его использования в течение 2-4 месяцев.

 Аккумуляторы  тепла в водоносных горизонтах  используются для аккумуляции  количества тепла, достаточного  для теплоснабжения небольшого  поселка в течение года. Здесь  в качестве ТАМ используется водопроницаемый слой земли, в который в режиме заряда через скважину закачивается горячая вода, а в режиме разряда через другую скважину закачивается холодная вода. Вследствие отсутствия поверхностей теплообмена данный тип тепловых аккумуляторов обеспечивает наилучшие экономические характеристики среди подземных аккумуляторов тепла. Очевидно, что недостатками таких видов аккумуляторов являются сложность проектирования для конкретного вида водоносного горизонта, большие энергетические затраты на прокачку теплоносителя.

 Использование  подвижной матрицы предполагает  применение тепловых аккумуляторов,  как правило, в виде вращающегося  регенератора, устройств с падающими  шарами и т. п. Такие аккумуляторы  применяются в аппаратах регенерации  тепловой энергии, и вследствие малой продолжительности рабочего цикла они имеют небольшие конструктивные размеры. Для тепловых аккумуляторов с подвижной матрицей характерна постоянная температура газа на выходе. Основные показатели аккумуляторов тепла с твердым ТАМ определяются в зависимости от их конструктивных решений и назначения. При этом принимаются допущения о равномерности распределения потоков теплоносителей по площади матрицы, независимости свойств ТАМ и теплоносителей от температуры и ряд других.

 При использовании теплоты плавления некоторых веществ для аккумулирования теплоты обеспечивается высокая плотность запасаемой энергии, небольшие перепады температур и стабильная температура на выходе из теплового аккумулятора. Несмотря на это, большинство ТАМ в расплавленном состоянии являются коррозионно-активными веществами, в большинстве своем имеют низкий коэффициент теплопроводности, изменяют объем при плавлении и относительно дороги. В настоящее время известен достаточно широкий спектр веществ, обеспечивающих температуру аккумуляции от 0 до 1 400 °C. Необходимо отметить, что широкое применение тепловых аккумуляторов с плавящимся ТАМ сдерживается, прежде всего, соображениями экономичности создаваемых установок. При небольших рабочих температурах (до 120 °C) рекомендуется применение кристаллогидратов неорганических солей, что связано в первую очередь с использованием в качестве ТАМ природных веществ. Для реального применения рассматриваются только вещества, не разлагающиеся при плавлении либо растворяющиеся в избыточной воде, входящей в состав ТАМ.

 Использование  органических веществ полностью  снимает вопросы коррозионного  разрушения корпуса, обеспечивает  высокие плотности запасаемой  энергии, достаточно хорошие технико-экономические  показатели. Однако в процессе  работы теплового аккумулятора с органическими ТАМ происходит снижение теплоты плавления вследствие разрушения протяженных цепочек молекул полимеров. Из-за низкого коэффициента теплопроводности органических ТАМ требуется создание и применение развитых поверхностей теплообмена, что, в свою очередь, накладывает конструктивные ограничения на использование теплового аккумулятора.

 При рабочих  температурах от 500 до 1 600 °C применяются,  как правило, соединения и сплавы  щелочных и щелочноземельных  металлов [1, 4]. Существенным недостатком применения соединений металлов принято считать низкий коэффициент теплопроводности, коррозионную активность, изменение объема при плавлении. Для защиты от химической коррозии очевидно необходимо подобрать конструкционные материалы или ингибиторы коррозии, обеспечивающие заданный срок службы теплового аккумулятора. Перспективно использовать смеси и сплавы органических и неорганических веществ, позволяющие обеспечивать необходимые значения температур плавления и большие сроки службы.  Применение разнообразных теплоаккумулирующих материалов требует разработки надежных конструктивных решений, направленных на максимальное использование положительных качеств ТАМ и исключение их недостатков (рис. 2).

Размещение ТАМ  в капсулах (рис. 2а) обеспечивает высокую надежность конструкции, позволяет создавать развитую поверхность теплообмена, компенсировать (при использовании гибких капсул) изменение объема в процессе фазовых переходов. Однако вследствие низкой теплопроводности ТАМ необходимо большое число капсул малого размера, что приводит к большой трудоемкости изготовления теплового аккумулятора. Поэтому целесообразным является применение капсульных тепловых аккумуляторов в случаях малых тепловых потоков, отводимых теплообменной поверхностью.

Расположение ТАМ в межтрубном пространстве кожухотрубного теплообменника (рис. 2б) обеспечивает рациональное использование внутреннего объема теплового аккумулятора и применение традиционных технологий изготовления теплообменных аппаратов. Однако при такой конструкции затруднено обеспечение свободного расширения ТАМ, вследствие чего понижена надежность аккумулятора в целом.

Рис. 2. Основные типы тепловых аккумуляторов фазового перехода:

а – капсульный; б  – кожухотрубный; в, г – со скребковым удалением ТАМ; д  – с ультразвуковым удалением ТАМ; е, ж – с прямым контактом и прокачкой ТАМ; з, и – с испарительно-конвективным переносом тепла;1 – жидкий ТАМ; 2 – твердый ТАМ; 3 – поверхность теплообмена; 4 – корпус теплового аккумулятора; 5 – теплоноситель; 6 – граница раздела фаз; 7 – частицы твердого ТАМ; 8 – промежуточный теплообменник; 9 – паровое и жидкостное пространства для теплоносителя.

Самым технологически сложным и дорогим элементом  теплового аккумулятора традиционной конструкции является теплообменная  поверхность. Вследствие низких коэффициентов теплопроводности большинства плавящихся ТАМ, в настоящее время предложены различные способы уменьшения поверхности теплообмена путем соскребания ТАМ (рис. 2в, 2г), путем ультразвукового либо электрогидравлического разрушения затвердевшего ТАМ (рис. 2д). Указанные выше способы позволяют существенно снизить величину термического сопротивления теплообменной поверхности, но в то же время они в несколько раз увеличивают нагрузки на конструктивные элементы аккумулятора.

 Известно, что лучшим вариантом теплообменной поверхности является ее полное отсутствие, т. е. непосредственный контакт теплоаккумулирующего материала и теплоносителя. Очевидно, что в этом случае необходимо подбирать как теплоаккумулирующие материалы, так и теплоносители по признакам, обеспечивающим работоспособность конструкций. Теплоаккумулирующие материалы в этом случае должны отвечать следующим требованиям [1, 4]:

- кристаллизоваться отдельными кристаллами;

- иметь большую разность плотностей твердой и жидкой фаз;

- быть химически стабильными;

- не образовывать эмульсий с теплоносителем.  

  Теплоносители подбираются  по следующим признакам:

- химическая стабильность в смеси с ТАМ;

- большая разница плотностей по отношению к ТАМ;

- малая способность к вспениванию;

- и ряд других требований, вытекающих из особенностей конструкции.  

 При использовании  более плотного теплоносителя,  чем твердый ТАМ, реализуется  схема, изображенная на рис. 2е.  В процессе работы аккумулятор  заполнен смесью теплоаккумулирующего  материала и теплоносителя. В верхнюю часть теплового аккумулятора подается жидкий теплоноситель, который попадает на поверхность ТАМ, охлаждает (нагревает) его и отводится из нижней части аккумулятора. За счет меньшей плотности жидкой фазы ТАМ, по сравнению с твердой, его закристаллизовавшиеся частицы опускаются в нижнюю часть аккумулятора. В дальнейшем происходит постепенное заполнение всего объема закристаллизовавшимися ТАМ. При использовании теплоносителя с плотностью, меньшей плотности ТАМ, реализуется схема, изображенная на рис. 2ж. Распыл теплоносителя происходит в нижней части аккумулятора. В процессе всплытия капель теплоносителя ТАМ нагревается либо охлаждается и одновременно интенсивно перемешивается. Очевидно, основными недостатками приведенных способов контакта ТАМ и теплоносителя являются потребности в постороннем источнике энергии для прокачки и необходимость тщательной фильтрации теплоносителя с целью препятствия уносу частиц ТАМ.

 Указанные  недостатки отсутствуют в конструкции,  использующей принцип испарительно-конвективного переноса тепла при непосредственном контакте ТАМ и теплоносителя (рис. 2з). Для обеспечения работоспособности теплового аккумулятора необходимо, чтобы температура кипения теплоносителя при атмосферном давлении была несколько ниже температуры плавления ТАМ. Для заряда аккумулятора давление и, соответственно, температура кипения теплоносителя в нем устанавливаются выше температуры плавления ТАМ. В зарядном теплообменнике осуществляется подвод тепла. Теплоноситель закипает, и пузырьки пара при температуре выше температуры плавления ТАМ поднимаются вверх и подогревают ТАМ. При этом происходит плавление ТАМ и конденсация теплоносителя. Расплавленный ТАМ поднимается вверх, а конденсат теплоносителя опускается вниз. По мере плавления ТАМ пузырьки теплоносителя выходят в паровое пространство теплового аккумулятора, и в конце процесса зарядки весь теплоноситель в паровой фазе находится в паровом пространстве. На этапе отвода тепла от теплового аккумулятора давление в нем снижается так, что температура конденсации теплоносителя становится ниже температуры плавления ТАМ. При отводе тепла на поверхности разрядного теплообменника происходит конденсация теплоносителя, который стекает на расплавленный ТАМ. В результате происходит испарение капель теплоносителя и кристаллизация частиц ТАМ. Затвердевший ТАМ опускается в нижнюю часть теплового аккумулятора, а пар теплоносителя поднимается вверх. По мере охлаждения ТАМ капли теплоносителя опускаются все ниже и ниже, и в конце разрядки весь теплоноситель оказывается в нижней части теплового аккумулятора.

 Наибольшее  распространение получили жидкостные  тепловые аккумуляторы. Подробнее  о таких аккумуляторах говорится  в опубликованных работах [1, 2, 3], поэтому в данном обзоре  жидкостные тепловые аккумуляторы  не рассматриваются.

 Паровые тепловые аккумуляторы конструктивно могут быть выполнены в виде:

- стального цельносварного корпуса;

- сосуда из предварительно напряженного железобетона или чугуна;

- подземного резервуара высокого давления.  

 Большие габариты, значительная трудоемкость и сложность в изготовлении, затрудненный контроль и осмотр (при подземном размещении) тепловых аккумуляторов такого типа препятствует их широкому распространению.

 Использование  термохимических циклов в тепловых  аккумуляторах основывается на принципе возникновения химического потенциала в результате обратимой химической реакции в неравновесном состоянии. Важным преимуществом химических способов аккумулирования тепловой энергии, по сравнению с обычными, является то, что запасенная энергия может храниться достаточно длительное время без применения тепловой изоляции, облегчены проблемы транспорта энергии на значительные расстояния [2, 3, 4]. Конструкция теплового аккумулятора с тепловыми трубами к теплогенерирующей установке приведена на рис. 3. Тепловой аккумулятор устанавливается в хвостовой части котла: в газоход помещаются испарительные части тепловых труб, а конденсаторы размещены в зернистой массе. Между подводящими теплоту тепловыми трубами установлены также тепловые трубы, отводящие теплоту от зернистой массы.

Рис. 3. Конструкция теплового  аккумулятора с тепловыми  трубами:

1 – тепловой аккумулятор  с зернистой матрицей; 2 – коллектор с  нагреваемой средой;

3 – коллектор-газоход  с греющей средой; 4, 5 – подводящие  и отводящие теплоту тепловые трубы соответственно; 6 – зернистая масса.

К преимуществам  использования в качестве теплообменных  поверхностей тепловых аккумуляторов  тепловых труб следует отнести простоту компоновки, надежность и стабильность работы, меньшие гидравлические потери в газовом тракте.

 Таким образом,  применение аккумуляторов теплоты  в системах теплоснабжения позволит  повысить эффективность использования  топлива, шире применять вторичные  энергоресурсы, нетрадиционные и  возобновляемые источники энергии. 

Тепловые аккумуляторы с твёрдым теплоаккумулирующим материалом

Тепловые аккумуляторы с твердым ТАМ в настоящее  время наиболее распространены. Это  связано в первую очередь с  использованием недорогих материалов, простых и проверенных технических  решений. В качестве ТАМ используются наиболее дешевые материалы — щебень, феолит (железная руда), остатки строительных материалов.Традиционно рассматриваются тепловые аккумуляторы с неподвижной или подвижной матрицами.

Использование неподвижной матрицы обеспечивает максимальную простоту конструкции, но требует больших масс ТАМ. Кроме  этого, температура теплоносителя  на выходе из аккумулятора изменяется в течение времени, что требует  дополнительной системы поддержания  постоянных параметров путем перепуска.В настоящее время рассматривается несколько характерных технических решений таких аккумуляторов тепла (рис. 4).

Аккумуляторы  с пористой матрицей применяются, как  правило, в системах гелиотеплоснабжения. Такие ТА проектируются, как правило, с минимальным гидравлическим сопротивлением, что позволяет использовать принцип свободно-конвективного переноса. При заряде горячий газ подается в верхнюю часть ТА и, охлаждаясь, опускается в его нижнюю часть.

При заряде горячий  газ подается в верхнюю часть ТА и, охлаждаясь, опускается в его нижнюю часть. При разряде холодный газ подается в нижнюю часть ТА, нагревается и выходит из верхней его части. Таким образом, можно спроектировать систему теплоснабжения, требующую только источник тепловой энергии (например, Солнце). Известна разработка нагревателя газа для газодинамического лазера, использующая принцип «пористой» матрицы, нагреваемой электроэнергией.

Канальный ТА широко применяется в системах электро–теплоснабжения, использующих внепиковую энергию. Теплоаккумулирующий материал (шамот, огнеупорный кирпич и т. п.) нагревается в периоды минимального потребления электроэнергии, что позволяет выравнивать графики загрузки электростанций. Обогрев помещений производится воздухом, нагреваемым в процессе прохождения через матрицу.

Особым типом  канального ТА с твердым ТАМ являются тепловые графитовые аккумуляторы, используемые в качестве источника энергии  в автономных энергоустановках. Температура  их нагрева может достигать 3500 К, что обеспечивает хорошие массогабаритные характеристики установки.

Подземные аккумуляторы тепла с вертикальными каналами используются, как правило, для аккумуляции  сезонного тепла. Длина одного канала таких аккумуляторов может достигать  ста метров, а общая энергоемкость тысяч киловатт-часов. Подземные аккумуляторы тепла с горизонтальными каналами применяются для аккумуляции тепла в течение нескольких месяцев.

Рис.3. Основные типы ТА с  твердым ТАМ:

 а—с пористой матрицей; б, в — канальный; г, д — подземный с вертикальными и горизонтальными каналами; е — в водоносном горизонте; 1— вход теплоносителя; 2— теплоизоляция; 3 – разделительная решетка; 4 — ТАМ; 5 — опоры; 6— выход теплоносителя; 7 — разделении потоков; 8 -- индуктор; 9– водоносный слой; 10 – водонепроницаемый слой.

Тепловые аккумуляторы с подвижной матрицей выполняются, как правило, в виде вращающегося регенератора, устройств с падающими  шарами и т. п. Такие аккумуляторы применяются в устройствах регенерации  тепловой энергии и вследствие малой  продолжительности рабочего цикла имеют небольшие габариты; ТА с подвижной матрицей могут обеспечивать постоянную температуру газа на выходе. 

Жидкостные  тепловые аккумуляторы

К числу наиболее простых и надежных устройств  аккумулирования тепла, несомненно, относятся жидкостные ТА, что связано с совмещением функций теплоаккумулирующего материала теплоносителя. Вследствие этого аккумуляторы такого типа особенно широко применяются для бытовых целей, в схемах различных электростанций (АЭС, АТЭЦ, солнечные и др.). В настоящее время применяются несколько основных конструктивных исполнений жидкостных ТА. Двухкорпусной ТА характеризуется раздельным хранением горячего и холодного ТАМ. В процессе зарядки один корпус заполняется горячим ТАМ, а другой – опорожняется. При работе горячий ТАМ подается потребителю и, отработав, попадает в корпус холодного ТАМ. Основным достоинством такого исполнения ТА является изотермичность каждого из корпусов и, как следствие, отсутствие в них термических напряжений и потерь, энергии на нагрев — охлаждение. Очевидно также, что объем корпусов используется нерационально и почти вдвое превышает объем ТАМ. Такое принципиальное решение целесообразно при большой разнице температур горячего и холодного ТАМ, особенно в случаях использования солевых ТАМ и жидких металлов.

Рис. 5. Основные типы жидкостных аккумуляторов тепла (магистрали показаны в режиме разряда): а — двухконтурный; б — многокорпусный; в — вытеснительный; г — со скользящей температурой ТАМ; 1 — горячий ТАМ; 2 — холодный ТАМ; 3– потребитель; 4 — единый корпус; 5 — уровень жидкости; 6 — промежуточный теплоноситель.

С целью более  рационального использования объема аккумулятора предложен многокорпусный вариант, в котором используется несколько корпусов с горячим  ТАМ и один пустой (холодный). По мере разрядки заполняется сначала этот корпус, а затем освобождающиеся горячие по мере их опорожнения. Это приводит к появлению термических напряжений и потерь на нагрев во всех корпусах, кроме одного.Наиболее рационально используется объем теплового аккумулятора в случае применения единого корпуса, заполненного в начале процесса горячим ТАМ.

В процессе работы горячий ТАМ забирается из верхней  части ТА, а отработанный холодный ТАМ подается в нижнюю часть ТА. Такой тип жидкостного аккумулятора называется вытеснительным. Вследствие разности плотностей горячей и холодной жидкостей может обеспечиваться малое перемешивание жидкости (эффект «термоклина»), эффективность использования вытеснительных ТА снижается вследствие потерь тепла на перемешивание и теплопроводности между объемами горячего и холодного ТАМ, нагрев корпусов и т. п.Тепловые аккумуляторы такого типа применяются для жидкостей, имеющих большой коэффициент линейного расширения. 

При особых свойствах  ТАМ или нецелесообразности для  потребителя использования ТАМ  в качестве теплоносителя применяются тепловые аккумуляторы со скользящей температурой (рис. 5, г).В этом случае промежуточный теплообменник может размещаться как в корпусе ТА, так и вне его. В процессе заряда происходит нагрев ТА с использованием либо промежуточного теплоносителя, либо электроэнергии, а в процессе остывания производится отвод тепла в промежуточном теплообменнике. Одним из характерных примеров такого ТА является «солнечный пруд», в котором отбор ТАМ нежелателен вследствие разрушения обратного градиента солености воды.

Конструктивное  исполнение жидкостного теплового  аккумулятора во многом определяется свойствами теплоаккумулирующего материала. В настоящее время наиболее широко применяются вода и водные растворы солей, высокотемпературные органические и кремнийорганические теплоносители, расплавы солей и металлов.

В диапазоне  рабочих температур 0...100 оС вода является лучшим жидким ТАМ как по комплексу  теплофизических свойств, так и  по экономическим показателям. Дальнейшее повышение рабочей температуры воды связано с существенным ростом давления, что усложняет проектирование корпуса, повышает его стоимость. С целью обеспечения низких рабочих давлений ТАМ используются различные высокотемпературные теплоносители. При этом возникают проблемы подбора конструкционных материалов теплового аккумулятора и системы в целом, применения специальных устройств, предотвращающих отвердение ТАМ на всех режимах эксплуатации, герметизации ТА и ряд других.

Кроме этого, использование  наиболее распространенного вытеснительного типа ТА связано с комплексом конструктивных и эксплуатационных мероприятий, обеспечивающих минимальные потери энергии.С целью снижения потерь от смешения горячего и холодного объемов ТАМ используются различные устройства, обеспечивающие снижение скорости потока жидкости, выходящего и входящего в патрубок до нескольких сантиметров в секунду, и равномерное распределение ТАМ по всему сечению аккумулятора.

Термохимические реакции 

 Давно и  широко известна большая группа  химических реакций, которые в  закрытом сосуде при нагревании идут в одну сторону с поглощением энергии, а при охлаждении — в обратную с выделением энергии. Такие реакции часто называют термохимическими. Энергетическая эффективность таких реакций, как правило, меньше, чем при смене агрегатного состояния вещества, однако тоже весьма заметна. Подобные термохимические реакции можно рассматривать как своего рода смену фазового состояния смеси реагентов, и проблемы здесь возникают примерно те же — трудно найти найти дешёвую, безопасную и эффективную смесь веществ, успешно действующую подобным образом в диапазоне температур от +20°С до +70°С. Впрочем, один подобный состав известен уже давно — это глауберова соль.

Мирабилит (он же глауберова соль, он же десятиводный сульфат  натрия Na2SO4 · 10H2O) получают в результате элементарных химических реакций (например, при добавлении поваренной соли в серную кислоту) или добывают в «готовом виде» как полезное ископаемое. Очень велики естественные запасы экологически чистого мирабилита в заливе Кара-Богаз-Гол на Каспии (Туркменистан), причём там они постоянно возобновляются благодаря естественному испарению огромных объёмов солёной каспийской воды под жарким южным солнцем. Оптовая стоимость технического мирабилита в Москве на конец 2009 года — порядка 5.5 рублей за килограмм, медицинского (используется при промывании желудка) чуть дороже. При длительном хранении в сухом месте кристаллический мирабилит «высыхает», теряя связанную воду и потихоньку превращаясь в безводный сульфат натрия. При этом его плотность повышается, а объём уменьшается, что облегчает транспортировку. Чтобы восстановить сульфат натрия до «рабочего» десятиводного состояния, достаточно добавить в него необходимое количество воды.

 С точки  зрения аккумуляции тепла наиболее  интересная особенность мирабилита заключается в том, что при повышении температуры выше 32°С связанная вода начинает освобождаться, и внешне это выглядит как «плавление» кристаллов, которые растворяются в выделившейся из них же воде. При снижении температуры до 32°С свободная вода вновь связывается в структуру кристаллогидрата — происходит кристаллизация. Но самое главное — теплота этой реакции гидратации-дегидратации весьма велика и составляет 251 кДж/кг, что заметно выше теплоты «честного» плавления-кристаллизации парафинов, хотя и на треть меньше, чем теплота плавления льда (воды).