Jak "to" się robi? - czyli bufor ciepła

[hes]

ravbc, czy dla sprawdzenia moich wyliczeń mógłbyś podać/potwierdzić

wymaganą ilość ciepla, wyrażoną w kcal/h ?

Jezeli potrzebujesz min. 10l/min, a wyliczona rura ma ok. 9 l pojemn. (wg. mnie

ok.8 l), to logika podpowiada, że te 9 l wody przeplywa przez 35 m rury

niecałą minutę, a nie 5,5 sekundy. (5,5 X 9 = 49,5 l/min. )

[ravbc]

Hmm, no coś w tym jest.

Albo pogubiłem gdzieś po drodze jednostki (liczyłem na kolanie), albo zwyczajnie się zakałapućkałem.

 

Chyba wiem, gdzie zrobiłem błąd. Liczyłem to od drugiej strony, czyli policzyłem jaka jest wymagana prędkość przepływu, no i to jest 655,29 mm/s czyli 0,65 m/s (a nie jak napisałem 6,5 m/s).

 

No i wszystko "zaczyna się" zgadzać. Pytanie tylko czy ta minuta wystarcza na zagrzanie wody? Niestety nadal nie znalazłem (pewnie dlatego, że nie szukałem ) ile tego ciepła tej zimnej wodzie trzeba przekazać, żeby zrobiła się ciepła.

 

Jak widać z wcześniejszego postu, dla mnie dziś już jest za późno. Dalsze kalkulacje odkładam na jutro, żeby więcej głupot nie powypisywać

[adam_mk]

Jeżeli rozważymy rurkę fi 20 x 1

To

Powierzchnia 1mb wyniesie 628cm2

Pole przekroju poprzecznego 2,54cm2

Pojemność 1mb wyniesie 254cm3

 

Będzie tak, że 1cm3 (1gram) będzie ogrzewany przez 2,47cm2 na każdym metrze zwojnicy.

Pobierając 10 litrów na minutę (10 000gramów, cm3) pobieramy 166gramów na sekundę.

To stanowi zawartość 0,65 mb wspomnianej rurki. Wynika z tego, że prędkość przepływu w tej rurce będzie poniżej 1m/sek.dla takiego poboru.

Jeżeli chcemy, aby czas wymiany ciepła był rzędu 10 sekund, to trzeba przez tę rurkę w 10 sekund przepuścić 1660cm3 a z objętości 1mb wynika, że jest to 6,54mb rurki.

Te 6,54mb rurki to 4107cm2 przez które powinien nastąpić transfer ciepła z bufora do wnętrza.

Cw wody to 1cal * 1g/ stC. Podnosząc temperaturę od 10 do 50stC w 1660cm3 w 10 sekund transferujemy przez 4107cm2 66400cal ciepła w tym czasie. To daje 16,2 cal na 1cm2 tej rurki na 10 sekund, a na 1 sekundę jest to 1,62 cal.

1cal=4,1855 J

Z tego wynika, że 1,62cal to 6,78 J a że sprawa dzieje się na 1 sekundę i 1J / sek = 1W to rozważamy moc 6,78 W na 1 cm2 powierzchni tej rurki.

 

Taką mocą musimy grzać tę wodę, aby uzyskać zakładany efekt.

Będzie tyle?

 

Jak komuś się nie chce szacować, to niech wrzuci tam 12mb rury, zachowa parametry graniczne i zmniejszy moc/cm2 o połowę. Wydłuży też dwukrotnie (prawie) czas wymiany.

Podwoi także koszt rury!

 

Zwojnica o średnicy 70cm w zbiorniku 80cm to 219,8cm długości rury na 1 zwój.

Wspomniane 12mb to 5,5 zwoja takiej spirali.

 

Można też inaczej. Bardzo radykalnie.

10 zwojów takiej rury to około 24mb i koszt 588zł (bo 24,50zł za 1mb).

Jeżeli godzimy się z tym kosztem to

Mamy 15072cm2 powierzchni.

Mamy 6096cm3 pojemności (to jest 6 litrów)

Mamy 166cm3 wypływu na 1 sek (szklanka)

Mamy 1,69 W/cm2

Mamy czas wymiany rzędu 40sek

 

Pozdrawiam Adam M.

[hes]

Dlaczego właściwie nie zastosować od razu rurki cieńszej ? 12 mm rurka, przy obliczonej potrzebnej powierzchni 2 m2 mialaby 53 m.b. Przy pojemności

ok 5 l na całej długości woda przeplywałaby 30 sek. ( przy założonych 10 l/min).

Wymiana ciepla znacznie lepsza, niz przy grubszych rurach.

[MCB]

Jaki wpływ na powyższe wyniki będzie miało podniesienie temp. bufora z 50 na 70-80 st. ?

MCB

[hes]

Dlaczego właściwie nie zastosować od razu rurki cieńszej ? 12 mm rurka, przy obliczonej potrzebnej powierzchni 2 m2 mialaby 53 m.b. Przy pojemności

ok 5 l na całej długości woda przeplywałaby 30 sek. ( przy założonych 10 l/min).

Wymiana ciepla znacznie lepsza, niz przy grubszych rurach.

 

Napisałem to i teraz uświadomilem sobie, że skoro ta wymiana jest lepsza,

to mozna pewnie dać tej rurki mniej. Ciekawa sprawa.

 

Re:MCB- woda w rurce ogrzewać się będzie wtedy oczywiście szybciej,

ale jest pytanie: jak chcesz tę wodę w buforze ogrzewać ? Podnoszenie

temperatury wody w buforze pogarsza wymianę ciepla na styku żródla

i odbioru (bufora). Gorąca woda nie ma ochoty przejmować ciepla, mogą

wtedy powstawać straty. Trudniej też taki zbiornik dobrze zaizolować.

[MCB]

Dlaczego właściwie nie zastosować od razu rurki cieńszej ? 12 mm rurka, przy obliczonej potrzebnej powierzchni 2 m2 mialaby 53 m.b. Przy pojemności

ok 5 l na całej długości woda przeplywałaby 30 sek. ( przy założonych 10 l/min).

Wymiana ciepla znacznie lepsza, niz przy grubszych rurach.

 

Napisałem to i teraz uświadomilem sobie, że skoro ta wymiana jest lepsza,

to mozna pewnie dać tej rurki mniej. Ciekawa sprawa.

 

Re:MCB- woda w rurce ogrzewać się będzie wtedy oczywiście szybciej,

ale jest pytanie: jak chcesz tę wodę w buforze ogrzewać ? Podnoszenie

temperatury wody w buforze pogarsza wymianę ciepla na styku żródla

i odbioru (bufora). Gorąca woda nie ma ochoty przejmować ciepla, mogą

wtedy powstawać straty. Trudniej też taki zbiornik dobrze zaizolować.

 

Zamierzam grzać:

a) prąd II taryfa

b) kolektory słoneczne

 

MCB

[fileminion]

Witam, mam nieco wątpliwości bo:

na początku przepływu wody przez wężownicę warunki jej ogrzewania będą lepsze niż po kilku minutach, bo mimo dużej pojemności zbiornika woda bezpośrednio otaczająca wężownicę się ochłodzi i warunki wymiany ciepła się pogorszą. Zapewne woda otaczająca rurkę będzie zapewne powoli przemieszczać się konwekcyjnie wokół wężownicy ale czy ten proces będzie na tyle szybki aby ogrzewać rurkę z wystarczającą wydajnością?

Druga rzecz - rurka o mniejszej średnicy to znacznie większe opory przepływu, przy kilkudziesięciu metrach znaczny spadek cisnienia na wypływie.

Dalej nadmierna predkość przepływu wody to erozja miedzi.

W fabrycznym prodkucie viessmanna vitocell 333 wężownica cwu jest z rury falistej i ma 60 litrów pojemności - czyli przez dość długi czas korzystamy z wody wczesniej w niej zgromadzonej, a w wielu przypadkach przy krótkim poborze wcale nie wykorzystujemy całej tej pojemności, a nie bezpośrednio z tej która minutę wcześniej do węzownicy napłynęła. Czy ktos ma oryginalnego vitocella 333 i mógłby sie podzielić doświadczeniami?

I kolejna rzecz czy nie lepiej wstawić do zbiornika pionowo rurę do cwu ale dużej średnicy żeby gromadziła ze 150 - 300 litrów tzn. tyle ile maksymalnie będziemy zużywać na wieczorne kąpiele?

Pozdrawiam

[adam_mk]

Zaczynamy kręcić się w kółko!

 

Zbiornik w buforze! To już było! Sporo pomp ciepła tak ma.

Legionella, gromadzenie sporej ilosci ciepłej wody kontra przepływowe, niskopojemnościowe grzanie.

Jeżeli bufor jest stale grzany wysoko, to wystarczy ze 4mb rury. Jeżeli jedynie do tych 50stC (np. pompą ciepła) to tych metrów trzeba więcej. Mniejsza średnica to większa prędkość przepływu i krótszy czas grzania.

Trzeba by tu wybrać jakiś kompromis.

 

fileminion - nie masz racji.

Konwekcja, jej prędkość, zależy od gradientu temperatur. To homeostat w pewnym sensie. Mechanizm samoregulujący się.

 

Przy przepływowym ogrzewaniu elektrycznym rurka wodna ma małą średnicę, małą długość (40-60cm) i nigdy więcej niż 100stC. I takie coś działa. Fakt, że całe kilowaty pożera.

 

Adam M.

[fileminion]

Wężownica w zbiorniku to świetne rozwiązanie i też bardzo mi się podoba, co więcej zamierzam taki zbiornik zrobić ale mam liczne wątpliwości, i od pól roku nie zrobiłem kroku do przodu bo nie chcę zmarnować pracy i kasy na coś co nie będzie działać,a mianowicie:

Pisząc o konwekcji miałem na myśli nie konwekcję w całym zbiorniku w warunkach ustabiilizowanych, ale sytuację kiedy przez np. 5 minut napełniamy wannę i ciągniemy 10 l/minutę wody o temp. 45 stopni. Jak sądzę nasza wężownica będzie wychładzała wodę w swoim najbliższym otoczeniu tzn w promieniu kilku cm od rury. I ta woda zapewne będzie ulegałą mikrokonwekcji, czyli w jakiś sposób spływała nieco niżej a zastępowała ją bedzie woda cieplejsza. I teraz pytanie zasadnicze na ile szybko ta woda w bezpośrednim otoczeniu naszej węzownicy będzie się rotowała na tą ciepłą bo jak sądzę to może być najwęższe gardło naszego procesu. I to mnie niepokoi, że w obliczeniach teoretycznych może być duży błąd bo wężownica nie będnie miała skąd wystarczająco szybko pobierać ciepła, bo napływ ciepła z jej otoczenia będzie zbyt wolny.

W podgrzewaczach przepływowych gazowych jednek sytuacja jest inna niż w naszym buforze bo:

strumień spalin które ogrzewają wężownicę jest znacznie cieplejszy i cały czas dopływa swieża porcja gorących spalin. A wężownica w buforze nie jest omywana świeżym strumieniem wody, tylko znajduje sie w zanurzeniu w prawie że stojącej porcji wody która przy przepływie wody przez wężownicę się wychładza, ulega jakiemuś tam opadaniu zgodnie z gradientem gęstości a w to miejsce napływa woda cieplejsza, ale czy wystarczająco szybko?. Mam nadzieję że teraz jaśniej opisałem swoje wątpliwości co do prawidłowej długości wężownicy.

Odnośnie prędkości przepływu w rurach miedzianych to z tego co sprawdzałem w wytycznych dla podłogówki z miedzi to nie powinno się przekraczaći 0,5 m/s. Jako że mamy na myśli wieloletnie bezawaryjne użytkowanie to sądzę że wytyczne podłogówki są tu jak najbardziej dobrym wzorcem do obliczeń.

Tak czy inaczej temat arcyciekawy i mam nadzieję że dojdziemy do dobrego rozwiązania bo ceny produktów fabrycznych są absurdalne i chyba dobry bufor to albo na zamówienie albo pozostaje do samodzielnego wykonania żeby miał jakikolwiek sens ekonomiczny.

[fileminion]

To jeszcze jedna kwestia mianowicie jaka ma być pojemność bufora i czemu on ma służyć?

Jeśłi przyjmiemy poj 1000 l i delta temperatury 55 stopni ( 90-35) to otrzymamy 1000 x 55 x 4100=225,5 MJ = 62 kWh zgromadzonej energii, przy wyśrubowanych założeniach temp 90 st max i wychłodzeniu wody do 35 stopni. Jeśłi założymy zużycie energi w niezbyt mrożny dzień na poziomie 5 kW to nasz bufor opróżnimy w jakieś 12 godzin. I to bez używania cwu i przy bardzo dobrze ocieplonym domu. Ja mam sciany i dach ze współczynnikiem k= 0,22 W/mK, podłogówkę w rozstawie rur 15 cm w całym domu bo nastawiłem się na grzanie niskotemperaturowe i max zapotrzebowanie na moc grzejną 7,5 kW dla -23 stopni na zewnątrz, czyli wartości dość wyśrubowane, ale i tak wychodzi, że bufor 1 m3 wygląda raczej słabo. Dodatkowo w zimie wchodzi w grę ciepło tylko z paliw lub SPC bo na kolektory w najgorszych miesiącach nie ma co liczyć. Więc przy takich założeniach dokładanie do pieca na paliwo stałe i tak co najmniej raz na dobę.

To mnie zastanawia następna rzecz po co inwestować w tak duży bufor, może lepiej mniejszy tylko jako mały stabilizator pracy kotła i głównie jako wygodne źródło ale tylko dla cwu? Bo następna kwestia, ze jeśli wychłodzimy duży bufor to aby uzyskać 100 l ciepłej wody będziemy musieli zagrzać przynajmniej 500 l balastu.

Jak ktoś ma jakiś fajny pomysł to piszcie jak najwięcej bo do jesieni bufor taki czy inny muszę mieć, a im więcej myślę tym wątpliwości więcej.

A może lepiej dać sobie spokój z buforem i kupić kocioł retortowy?

[adam_mk]

Problem leży własnie w tym, do czego ma służyć taki bufor.

Jak sama nazwa wskazuje, jest elementem pośredniczącym pomiędzy piecem (zasilaniem) a domem (odbiorem). Pozwala na stworzenie zasilania o bardzo dokładnie dobranej mocy równej mocy sredniej. Wielkość poboru się zmienia w zależności od tego, czy jest dzień, czy noc i od warunków zewnętrznych. Strumień zasilania wcale nie musi podążać za tymi zmianami jak jest bufor. Bufor robi za "resor" w tym układzie gasząc wszelkie "piki" poboru i zasilania. Stabilizuje układ.

Jest akumulatorem, więc pozwala na gromadzenie ciepła w taniej taryfie i oddawanie go w tym czasie, kiedy jest potrzebne. Na przykład tak.

4-5kW palnik pracujący non stop będzie działał maksymalnie oszczędnie. Zdecydowanie bardziej optymalnie niż piec pędzony od 10% do max.

Pozwala też łączyć różne źródła ciepła.

Prąd, gaz, kominek, solar, PC - to, co w danym momencie jest. Realizuje funkcję sumy logicznej.

Kazdy dom grzać zimą trzeba. Zazwyczaj budowane są różne źródła ciepła tak, żeby się uzupełniały lub mogły zastąpić.

Gaz i kominek, prąd i kominek, PC i kominek - to najczęściej spotykane układy.

Zwłaszcza z tym kominkiem jest bieda, bo jak się w nim pali, to jest nadprodukcja ciepła. Jak wygaśnie, to ciepła jest za mało. W "murowańcach" zwłaszcza dobrze ocieplonych tę energię gromadzi się w masie domu grzejąc go okresowo i czekając aż wystygnie do następnej "sesji " (kominkowej).

No, więc bufor ułatwia te procesy przesuwając "nadwyżki" na potem.

 

Jego wielkość trzeba tak dobrać, żeby stawiane założenia były spełnione.

Jakie to założenia - to zależy od konkretnego przypadku.

 

Co do obaw o zaleganie wychłodzonej wody obok rurki CWU w tym buforze.

A jak jest w czajniku elektrycznym? Proces identyczny puszczony odwrotnie. Tam zalega przegrzana woda przy grzałce? - nie.

Dunamiką tego procesu rządzi gradient. Im więcej weźmiesz tym szybszy ruch konwekcyjny pobudzisz. Samo się dopasuje.

 

Adam M.

[fileminion]

Jeśli chodzi o bufor to wiadoma sprawa że jest jakby "resorem" dla układu kotła itd.

Tylko jak się chce jakoś rozsądnie go zaplanować to pojawia się mnóstwo problemów. Załóżmy że chcemy zrobić bufor raz a dobrze ( tzn. zgadzamy się nawet na wyższe koszty jergo wykonania, ale żeby działał co najmniej 50 lat i był wygodny w użytkowaniu) dla przeciętnego domu powierzchni do 200m2.

Do tego załóżmy że ładowanie będzie z kolektorów, kominka, ewentualnie kotła i czego tam jeszcze chcemy( prąd, SPC). Dalej, cwu chcemy mieć czystą świeżą bez legionelli - decydujemy się na ogrzewanie jej przepływowo w wężownicy. Z tego wniosek że woda z bufora będzie krążyła w instalacji CO. No i tu pojawia się następny problem bo solary muszą być wypełnione cieczą niezamarzającą więc albo w buforze dajemy następną wężownicę do solarów, albo jej nie dajemy ale wtedy cały bufor napełniamy roztworem glikolu. To daje duży koszt i mniejsze ciepło właściwe takiego roztworu czyli musimy zwiększyc temperaturę wody w podłogówce czy grzejnikach albo zwiększyć jej szybkość przepływu ( wzrost zużycia prądu przez pompy obiegowe ). To przemawia za tym że raczej napełnianie całego bufora glikolem odpada - czyli jednak trzeba dołożyć drugą wężownicę dla solarów.

No i jak duży ma być ten bufor??? Czym się tu kierować? Zbyt duży to duża ilość wody do ogrzania w zimie bez udziału solarów i niepotrzebne jej magazynowanie. W lecie pasowałby jednak większy bo nagrzany słońcem zabezpieczy cwu nawet na kilka dni pochmurnych. I co tu zrobić???

[MCB]

Z tego wniosek że woda z bufora będzie krążyła w instalacji CO. No i tu pojawia się następny problem bo solary muszą być wypełnione cieczą niezamarzającą więc albo w buforze dajemy następną wężownicę do solarów, albo jej nie dajemy ale wtedy cały bufor napełniamy roztworem glikolu. To daje duży koszt i mniejsze ciepło właściwe takiego roztworu czyli musimy zwiększyc temperaturę wody w podłogówce czy grzejnikach albo zwiększyć jej szybkość przepływu ( wzrost zużycia prądu przez pompy obiegowe ). To przemawia za tym że raczej napełnianie całego bufora glikolem odpada - czyli jednak trzeba dołożyć drugą wężownicę dla solarów.

 

Zgodnie z przepisami nie wolno stosować rozwiązania takiego, gdzie woda z glikolem będzie w bezpośredniej styczności z wężownicą c.w.u.

 

MCB

[HenoK]

Zgodnie z przepisami nie wolno stosować rozwiązania takiego, gdzie woda z glikolem będzie w bezpośredniej styczności z wężownicą c.w.u.

Jakie to przepisy?

 

A czy odwrotnie może być, tj. zbiornik c.w.u. z wężownicą z glikolem?

 

Tak przecież jest w większości układów solarnych.

[MCB]

Zgodnie z przepisami nie wolno stosować rozwiązania takiego, gdzie woda z glikolem będzie w bezpośredniej styczności z wężownicą c.w.u.

Jakie to przepisy?

 

A czy odwrotnie może być, tj. zbiornik c.w.u. z wężownicą z glikolem?

 

Tak przecież jest w większości układów solarnych.

 

Googlam i googlam i nie mogę tego znaleźć

Rodzaj instalacji zależy od tego co jest w obiegu grzewczym instalacji solarnej. W przypadku substancji toksycznych należy zabezpieczyć się przed skutkami wycieku.

 

MCB

[adam_mk]

Tu jest tak:

W buforze jest woda.

W wężownicy na dole glikol z solarków.

W wężownicy na górze jest woda CWU.

Adam M.

[fileminion]

No to jeden punkt programu mamy w miarę ustalony. tzn. 2 wężownice, i pomijając przepisy ( bo wody pitnej tzn. zimnej nie przepuszczamy przez bufor, a kąpiel w glikolu w razie perforacjii węzownicy nas nie zabije) to z przyczyn technicznych wydaje się że 2 wężownice są lepszym rozwiązaniem.

To teraz kwestia zasadnicza - jak duży zbiornik dla przeciętnego domu?

I jeszcze takie przemyślenia bakteriologiczne - legionella żeby żyć, musi coś jeść, w wodzie wodociągowej zachlorowaniej raczej jak sądzę żarcia dużo nie ma, w przeciwieństwie do wody zalegającej w syfonach itp. Literatura podaje, że może żyć w instalacji CO bo tam nie ma chloru. Woda do mycia jest stale chlorowana, a z tego co znalazłem w podręcznikach bakteriologii to przy stężeniu chloru w wodzie 2-5 mg/l legionella zdycha. To teraz pytanie kto wie ile chloru jest w wodociagu i czy są przestrzegane jakieś minimalne wartości?

I czy nie padamy ofiarą marketingu i reklamy strachu?

[MCB]

No to jeden punkt programu mamy w miarę ustalony. tzn. 2 wężownice, i pomijając przepisy ( bo wody pitnej tzn. zimnej nie przepuszczamy przez bufor, a kąpiel w glikolu w razie perforacjii węzownicy nas nie zabije)

 

Jak będzie z inhibitorem to po takiej kąpieli nie skorodujemy

[fileminion]

Jeszcze mi się kojarzy z zwiazku z legionellą, że mam kilka znajomych osób kóre mają zbiorniki cwu z wężownicą grzejną zasilaną z kotła CO, tzn taki układ gdzie woda cwu nie jest ogrzewana przepływowo ale "kisi" się w zbiorniku. I mimo że na pewno nie przegrzewają całej objętości zbiornika > 60 stopni, to przez kilka lat kąpieli w takiej wodzie nie miały żadnego zapalenia płuc, nie mówiąc nawet o legionellowym. Ten fakt też mnie nieco uspokaja.

A teraz następna kłoda pod nogi bufora, mianowicie zimna woda napływająca do naszej wężownicy ogrzewa się i jeśli mamy akurat zakręcone wszystkie krany to jej objętość a więc i ciśnienie rośnie, i to chyba znacznie. Jeśli nie ma w instalacji zaworu zwrotnego to rozumiem że nasz nadmiar objętości cofnie się do sieci wodociągowej czyli nie stanie się nic. Ale jeśli na wejściu do domu jest zawór antyskażeniowy (a obecnie to chyba obowiązek) to rozumiem że przyrost objętości musi być skompensowany przez nas, czyli jak? Naczynie wzbiorcze do cwu? Zawór bezpieczeństwa? Co z tym zrobić rozsądnego?