akumulator ciepła, ciepło utajone, ciepło na potem

[adam_mk]

Ciepło.... cieplej!.....

Ale nie opisujesz niczego, co by w tym wątku nie było głęboko drążone...

WIEM, że dla Ciebie to nowość i zaskoczenie...

 

http://img355.imageshack.us/img355/580/akukuwm3.jpg

 

Chodzi ślicznie już kupę czasu...

Adam M.

 

Chłodnice odpuść. Policz masę!

 

"TO" też waży jak martwy słoń!

A.M.

[Gelus]

ładny ten "martwy słoń" .... sporo pracy miałeś żeby znaleźć tyle identycznych zestawów... gratki

Gelus

[adam_mk]

Szukasz adresu czy telefonu...

Dzwonisz lub piszesz...

Czekasz na pakę i .... płacisz!...

 

Albo "polujesz" i za grosze składasz komplet.

Sztuka na wagę rzędu 3-4zł.

Adam M.

[barrakudda]

Przyznam, że zacząłem czytać ten wątek trochę z nudów, a trochę z wewnętrznej potrzeby poszerzania horyzontów, bez nadziei że znajdę tu coś naprawdę interesującego. Po prostu nie bardzo wierzyłem, że jest możliwe akumulowanie dużych ilości ciepła i ich wykorzystanie przy uzasadnionych ekonomicznie nakładach finansowych. Kolejny raz okazało się, że więcej korzyści daje uważne wysłuchanie argumentów, niż kierowanie się uproszczonymi sądami.

Odniosłem wrażenie, że ten wątek doszedł do bardzo obiecującego punktu, po czym, niestety, przeskoczył do miejsca w którym adam_mk opisał dokładnie swoją konstrukcję bufora wodnego.

Szkoda. Wydaje mi się, że warto kontynuować rozważania na temat akumulatora parafinowego.

Kluczowym zagadnieniem jest jego możliwość zmagazynowania ciepła w jednostce objętości.

Dla porządku przypomnijmy, ze „ciepło”, to po prostu energia wyrażana w dżulach [J] lub kilowatogodzinach [kWh]. W celu rozwiania wątpliwości przypomnę, że 1 dżul [J] bywał nazywany watosekundą , podam źródło:

http://encyklopedia.wp.pl/encid,1748376,sz_tresc.html?ticaid=16bb2

i policzę, że 1[kWh]=3600[kWs]=3600[kJ].

Ciepło objętościowe przemiany fazowej" dla parafiny wynosi 150 000J/kg (http://klub.chip.pl/jizdeb/tablice/wlasciwosci_cial_stalych.htm),

a ciężar właściwy 0,9 kg/dm3 a zatem:

150 000J/kg * 0,9 kg/dm3 = 135 000J/dm3

Oznacza to, że w zbiorniku parafiny o objętości 1 m3 mogę zmagazynować 135 000 000J, czyli 37500 kWh energii.

No dobrze, ale ile potrzebuję energii na cały rok, żeby ogrzać dom?

To oczywiście zależy od tego jak duży dom i w jakiej technologii zbudowany. Rozważmy dom o powierzchni ogrzewanej 200m2 (niemały) i zapotrzebowaniu 70 kWh/m2/rok (dużym).

Otrzymujemy 200m2*70kWh/m2/rok=14000kWh/rok.

Potrzebuję bufora który zgromadzi energię potrzebną na cały rok , czyli 14000kWh. Jeśli ma to być bufor parafinowy to musi mieć objętość 14000kWh/37500kWh/m3=0,37m3.

Pomyślałem sobie, że może nie warto kombinować z domem 3 litrowym ani pasywnym, zamiast inwestować w izolację i energooszczędne okna wydać pieniądze na solary i bufor parafinowy, zgromadzić ciepło latem i zużyć zimą za niewielki koszt prądu napędzającego pompki obiegowe.

Entuzjazm podpowiadał mi szukanie informacji o solarach, a rozsądek sprawdzenie, jaką moc mogę uzyska ć z bufora parafinowego. Moc, czyli ilość energii przekazywaną w jednostce czasu. Innymi słowy, czy kiedy zimą temperatura spadnie do -20C zdołam pobrać z akumulatora w ciągu doby tyle energii aby utrzymać pożądaną temperaturę w domu.

Problem z akumulatorem parafinowym polega na tym, że kiedy odbieramy z niego ciepło rurki wymiennika pokrywają się warstwą zestalonej parafiny, której „lambda” wynosi 0,25W/m*K

(Dane z http://www.engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-d_429.html).

Postanowiłem obliczyć strumień ciepła Q (czyli moc) przepływający pomiędzy rurką o średnicy d i długości jednostkowej (1m) otoczoną izolacją o grubości s i wartości przewodności cieplnej lambda przy różnicy temperatur delta, pomiędzy wnętrzem akumulatora a otoczeniem ze wzoru:

Q= (2*pi*lambda*deltaT)/(ln((d+2s)/d))

(Wzór znalazłem w książce „Wymiana ciepła – przykłady obliczeń i zadania” P. Furmański, R. Domański, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej).

Dla delta=20C, d=1cm i s=2cm otrzymałem Q=19,5W. Oznacza to, że z 1 metra rurki o średnicy zewn. 1 cm, pokrytej parafiną o grubości 2cm, w której płynie woda/glikol o temp. 35C (bo temp. topnienia parafiny to 55C) uzyskam ok. 20 W mocy.

Pojawia się pytanie, ile metrów wężownicy muszę umieścić w akumulatorze, żeby uzyskać moc pozwalającą ogrzać dom, gdy temp. powietrza na zewnątrz osiągnie -20C?

Tutaj wraca pytanie o to jaki dom chcę ogrzewać i jakie jest jego szczytowe zapotrzebowanie na ciepło. Nie przeprowadziłem szczegółowych analiz, ale możemy skorzystać z zaleceń sprzedawców oferujących np. pompy ciepła o mocy od 10 do 20 kW. Jeśli potrzebujemy 10 kW to długość rurki wymiennika wynosi 10000 W/20W/m=500m. Czy zmieszczę 500m rurki w objętości 1 m3? Policzmy – rurka o średnicy 1 cm otoczona warstwą wosku o grubości 2cm ma grubość 3cm, co przy długości 500m daje objętość:

pi*((0,03)^2/4)*500=0,35m3.

Jeśli będę potrzebował 20 kW, to objętość wyniesie 0,7m3.

T o oznacza, że jest fizycznie możliwe odebranie 20kW z akumulatora parafinowego o objętości 1 m3.

Sam się dziwię tym wynikom, prawdę mówić niedowierzam, podejrzewam, że „machnąłem się” o rząd wielkości, tylko nie wiem gdzie.

Nawet jeśli w moich obliczeniach jest gruby błąd, to na pewno warto drążyć temat, bo jest kilka obiecujących tematów wartych przedyskutowania:

1. Pojemność i moc

Wygląda na to, że nie ilość akumulowanej energii, ale moc akumulatora jest czynnikiem decydującym o wyborze rozwiązań konstrukcyjnych.

2. Kształt

Sześcian wydaje się optymalny, ale tylko z czysto geometrycznego punktu widzenia. Jeśli umieszczę akumulator pomiędzy domem a nieogrzewanym garażem, to okaże się że bardziej ekonomiczny będzie prostopadłościan, o wymiarach 2m*2m*25cm. Jedna z jego ścian będzie ogrzewała „nieogrzewany” garaż, a druga uzupełni (niestety w lecie też) ubytki ciepła z domu. Szczegóły do wyliczenia.

3. Wytrzymałość

Wszyscy boimy się tego, co będzie, gdy akumulator całkowicie „zamarznie”. Jakich zniszczeń dokona krzepnący wosk w wymiennikach ciepła. Ale dlaczego ma „zamarzać”? Z moich obliczeń wynika, że to nie akumulowanie, ale oddawanie ciepła jest problemem. Może zatem założyć, że akumulator będzie zawsze tak ”napompowany”, że zestalony wosk nie będzie zajmował więcej niż 50%objętości, a zmiany objętości skompensuje wosk płynny.

4. Testowanie

To co zrobił adam_mk zasługuje na ogromny szacunek. Zbudował model, który pozwala na weryfikację założeń teoretycznych. Niestety, musimy mieć świadomość, że koszty eksperymentów w tym przypadku będą być wysokie. Jednorazowe „napełnienie” bufora o pojemności 37500kWh to koszt rzędu 37500kWh*0,4PLN/kWh=15000PLN, gdyby podgrzewać prądem. Jeśli jest dostęp do tańszych źródeł energii, to świetnie, ale i tak weryfikacja w pełnej skali wygląda na zbyt kosztowną dla przeciętnego zjadacza chleba.

Adamie! Jeśli możesz podrzucić jakiekolwiek dane z testów, będą bezcenne.

Podsumowanie:

Szczerze mówiąc sam nie wierzę w to co napisałem. To jest zbyt piękne żeby mogło być prawdziwe. Wykorzystywałem w swoich obliczeniach wiedzę z fizyki na poziomie szkoły podstawowej, mogłem się w wielu miejscach pomylić. Na co dzień nie mam z tymi zagadnieniami do czynienia – jestem laikiem. Będę wdzięczny za wszystkie korekty i krytyczne uwagi.

 

Pozdrawiam,

barrakudda

[HenoK]

Dla porządku przypomnijmy, ze „ciepło”, to po prostu energia wyrażana w dżulach [J] lub kilowatogodzinach [kWh]. W celu rozwiania wątpliwości przypomnę, że 1 dżul [J] bywał nazywany watosekundą , podam źródło:

http://encyklopedia.wp.pl/encid,1748376,sz_tresc.html?ticaid=16bb2

i policzę, że 1[kWh]=3600[kWs]=3600[kJ].

Ciepło objętościowe przemiany fazowej" dla parafiny wynosi 150 000J/kg (http://klub.chip.pl/jizdeb/tablice/wlasciwosci_cial_stalych.htm),

a ciężar właściwy 0,9 kg/dm3 a zatem:

150 000J/kg * 0,9 kg/dm3 = 135 000J/dm3

Oznacza to, że w zbiorniku parafiny o objętości 1 m3 mogę zmagazynować 135 000 000J, czyli 37500 kWh energii.

No dobrze, ale ile potrzebuję energii na cały rok, żeby ogrzać dom?

To oczywiście zależy od tego jak duży dom i w jakiej technologii zbudowany. Rozważmy dom o powierzchni ogrzewanej 200m2 (niemały) i zapotrzebowaniu 70 kWh/m2/rok (dużym).

Otrzymujemy 200m2*70kWh/m2/rok=14000kWh/rok.

Potrzebuję bufora który zgromadzi energię potrzebną na cały rok , czyli 14000kWh. Jeśli ma to być bufor parafinowy to musi mieć objętość 14000kWh/37500kWh/m3=0,37m3.

135 000 000 J = 135 000 kJ = 37,5 kWh

 

Pomyliłeś się tylko 1000 razy.

Dla pokrycia rocznego zapotrzebowania ciepła potrzebujesz więc zbiornika 370 m3 .

 

Więcej przeczytaj tutaj :

http://forum.muratordom.pl/post921860.htm#921860

[NJerzy]

Takie jedno małe "k" i możne humor zepsuć

[HenoK]

Takie jedno małe "k" i możne humor zepsuć

A już tak dobrze to wyglądało . Jeden malutki zbiorniczek (370 l) z trochę dłuższą wężownicą (500m), solary na dachu i mamy "prawie" darmowe ciepło w w domu na cały rok .

[NJerzy]

Ale w zamian wyobraź sobie: taka piwniczka 6x6 i głęboka też 6 metrów, ocieplona jakimś metrem styropianu i wypełniona wodą grzaną solarami. Policzyłem koszt - i wyszło że jest niższy niż niektórzy wydają na kotłownię CO gazową ...

[HenoK]

Ale w zamian wyobraź sobie: taka piwniczka 6x6 i głęboka też 6 metrów, ocieplona jakimś metrem styropianu i wypełniona wodą grzaną solarami. Policzyłem koszt - i wyszło że jest niższy niż niektórzy wydają na kotłownię CO gazową ...

Taki zbiornik ciepła przy założeniu podgrzania wody do 80st. C i wykorzystaniu ciepła do 30 st. C (np. ogrzewanie podłogowe) powinien pokryć zapotrzebowanie na ciepło budynku do 180m2 przy zużyciu 70kWh/m2. Do podgrzania Takiej masy wody potrzeba by ok. 30m2 kolektorów (zakładam uzysk z 1m2 kolektora 450kWh rocznie).

Jednak konstrukcja takiej "piwniczki" nie byłaby łatwa i prosta (parcie gruntu, woda gruntowa, izolacja cieplna i wodochronna).

Kiedyś zaproponowałem podobny magazyn ciepła, ale w końcu przekonano mnie, że lepiej ten metr izolacji ze zbiornika przenieść na budynek (ocieplenie ok. 50cm) i otrzymać ... dom pasywny. W takim domu z zapotrzebowaniem rocznym na energię do ogrzewania można zejść do poziomu 15kWh/m2 rocznie, przy którym właściwie kotłownia staje się zbędna (koszt ogrzewania dla domu 180m2 przy grzaniu prądem w II taryfie wyniesie 180*15*0,25=675 zł).

[hes]

Solary, wielkie zbiorniki, metr izolacji, domy pasywne...a potem prawie z każdym

elementem jakieś problemy, nie mówiąc o potężnych kosztach na starcie.

 

Sorry, nie wytrzymałem. Moja poniemiecka chałupa z cegły ma 130 lat, mur

40 cm, z dylatacją, bez żadnego dodatkowego ocieplenia. Okna z epoki, oryginalne (!), odrestaurowane, a jakże, ze szparami. Często otwierane dla przewietrzenia domu. Koszt ogrzewania ? 400 zł/ rok, (ok.100m2) w tym ciepła woda użytkowa. Czym ogrzewane ? Drewno kawałkowe, zrębki, trociny. Ciepło, tanio i wygodnie.

Darmowe ciepło z solarów, gromadzone na cały rok w wielkim zbiorniku ?

Raczej "darmowe".

[Barbossa]

ooooo znowu hes

 

jak tam patenty, masz czy spadasz?

[HenoK]

Solary, wielkie zbiorniki, metr izolacji, domy pasywne...a potem prawie z każdym

elementem jakieś problemy, nie mówiąc o potężnych kosztach na starcie.

 

Sorry, nie wytrzymałem. Moja poniemiecka chałupa z cegły ma 130 lat, mur

40 cm, z dylatacją, bez żadnego dodatkowego ocieplenia. Okna z epoki, oryginalne (!), odrestaurowane, a jakże, ze szparami. Często otwierane dla przewietrzenia domu. Koszt ogrzewania ? 400 zł/ rok, (ok.100m2) w tym ciepła woda użytkowa. Czym ogrzewane ? Drewno kawałkowe, zrębki, trociny. Ciepło, tanio i wygodnie.

Darmowe ciepło z solarów, gromadzone na cały rok w wielkim zbiorniku ?

Raczej "darmowe".

Oczywiście drewno samo do Ciebie wędruje z lasu, tnie się na kawałki, układa w stosy, suszy przez min, dwa lata, podkłada do pieca, przy okazji usuwając z niego popiół i czyszcząc od czasu do czasu komin. Wszystko to za jedyne 400 zł/rok.

[Barbossa]

może ma tartak i rżnie,

również klientów...

[Gelus]

Wracam do tematu parafiny.....

 

A może zamiast parafiny dałoby się zastosować coś ww rodzaju stopu Wooda, Rosego..... żeby tylko nie był tak zabójczy

Stosując metal nie byłoby kłopotu z przewodzeniem ciepła

 

Pozdrawiam

[HenoK]

Wracam do tematu parafiny.....

 

A może zamiast parafiny dałoby się zastosować coś ww rodzaju stopu Wooda, Rosego..... żeby tylko nie był tak zabójczy

Stosując metal nie byłoby kłopotu z przewodzeniem ciepła

 

Pozdrawiam

Jakie te stopy mają ciepło przemiany fazowej ?

[Gelus]

niestety .... stop Wooda jest też "zabójczo" drogi.....

 

AM-7901 stop Wooda (niskotopliwy stop, t.t. ok. 70 şC) N 1kg 265,14

5kg 731,70

10kg 1394,85

25kg 3012,38

 

AM-7902 stop niskotopliwy Loma-40 (temp. topn. ok. 47 şC) z indem N 100g 78,50

500g 279,00

1kg 438,50

[HenoK]

niestety .... stop Wooda jest też "zabójczo" drogi.....

No i po sprawie .

[Gelus]

...Dokładnie

 

Inny pomysł dot. parafiny...rura wypełniona parafiną "zatopiona" w buforze wodnym - u góry odpowietrzenie.

Problem.... słaba przewodność parafiny...

Rozwiązanie....

W środku coś w rodzaju rozchodzącego się od środka układu blach miedzianych perforowanych (patrząc od góry coś w rodzaju wiru) punkty styku na bocznych powierzchniach i u dołu rury. Żeby zwiększyć powierzchnię styku proponowałbym spód rury zalać ołowiem a boki zalutować.

Myślę że takie rozwiązanie zwiększyłoby powierzchnię oddawania ciepła przez parafinę... transport ciepła odbywałby się przez blachę perforowaną od środka rury do jej brzegów - tam ciepło byłoby przekazywane wodzie i odwrotnie..

tyle teorii...

Czekam na opinie (poprawki)... Może wreszcie wymyślimy tani bufor parafinowy....

Pozdrawiam

[adam_mk]

Cena materiałów jest jaka jest. Taki bufor MUSI kosztować w tej chwili tyle a nie mniej czy więcej.

Zamienniki wosku są albo droższe, albo na tyle agresywne, że opakowanie będzie o wiele droższe.

Mamy tu wąskie pole manewru...

Co najwyżej można popracować nad "stałą aparaturową" urządzenia z woskiem/parafiną/stearyną.

Adam M.

[Gelus]

... Szukam porady...

Najprawdopodobniej stanie na kotle ze spalaniem dolnym (Atmos,Fex).

Akumulatorem zasadniczym raczej będzie rozbudowywany stopniowo parafinowy na poddaszu nad garażem. + mały max 200l bufor wodny w kotłowni.

Boję się ew. nieszczelności w układzie parafinowym - jak coś się stanie parafina pozastyga w układzie i całość zamieni się w jedną wielką tragedię... jak to zabezpieczyć tak żeby nie komplikować? - czy kocioł mógłby chodzić z aku parafinowym grawitacyjnie?

 

Pozdrawiam