Топлинен колектор - акумулатор

[Mateev]

Някой ще ми помогне ли с топлинните изчисления за едно такова съоръжение, което от няколко дена се върти в главата ми:

Става въпрос за една сграда във формата на цилиндър с размери 10 метра в диаметър и височина 10 метра. Стените на сградата ще са изцяло от алуминиева дограма с двоен термомост и К-стъкла. Вътре в сградата ще има един огромен резервоар за вода, отстоящ на 50 см от стъклената дограма и боядисан в черно. Тоест говорим за резервоар с диаметър 9 метра и височина 9 метра. Такъв резервоар ще има вместимост около 570 кубика. Ако го напълним с вода, този резервоар ще може да съхрани в себе около 60 MWh топлинна енергия. Тази енергия е достатъчна да захрани през цялата зима около 1500-2000 кв.м. добре изолирана жилищна площ. Цената на съоръжението едва ли ще надхвърли 50 000 EUR. Единственото, което не мога да сметна, е колко загуби на енергия ще имам през зимния сезон.

Колкото до набавянето на енергия през лятото - ами площта, която се облъчва от слънцето, е около 100 кв.м., поставени вертикално. Тоест всеки един квадратен метър ще получава по 4 KWh през един слънчев ден. Това означава, че целия резервоар ще се стопли до 80 градуса от самосебе си за около 150 слънчеви дни. Сметката е малко по ръба, но има реален шанс този резервоар да се стопля сам през пролетта, лятото и есента и да отдава енергия през цялата зима.

Още по-добре ще е ако намеря начин да херметизирам сградата и да изтегля въдуха от нея. Тоест да получа някакво подобие на вакум.

Разбирам че това е една налудничава идея, но ако намеря начин да я реализирам, ще получа в едно пасивни топлинни колектори + топлинен акумулатор, способни да захранят даден имот през цялата зима. Струва си малко да посмятаме и ако идеята даде някакъв шанс да е изгодна, веднага ще инвестирам средства в нейната реализация.

[Ivan Buzov]

По-добре разиграй идеята с колектори, топлобменник и напълно топлоизолиран резервоар. Загубите ще са доста по-малки и управлението ще е по-лесно и предвидимо. Инвестициите би трябвало да са сравними.
А като цяло поддръжката и експлоатацията ще са в пъти по-лесни, ако разделиш резервоара на сектори.

[Vandal]

Този резрвоар ако се направи в земята,
няма ли да е по-добре изолиран!

[vanko68]

Как се получиха тези 60 Мвт ? Това значи да загрееш 570 м3 вода от 0 до 105 ° и най-важното-да я оползотвориш пак до 0°.Вижда ми се невъзможно.Оптимистичен вариант 30/60° дава 17 Мвт.
Относно загубите-понеже от известно време работя по проект за големи оранжерии-там интересното е,че денем зимата не се нуждаят от никакво отопление ,само от парниковия ефект температурата вътре е около 30°. И това при положение,че са само с едно об.стъкло,а не стъклопакет с К-стъкла.
Относно вакуума-с такива големи плоски пакети няма как да стане-на 1 м2 натискът навътре от разликата в налягането ще е 10 тона,ако е пълен вакуума. Не въждам как ще ги изработиш да издържат подобно нещо,да не говорим за конструкцията.По-добре да се помисли за някаква система за подвижна изолация за нощем,а денем да се маха,ако има полза от парниковия ефект.
Мисля,че в земята не е по-добре,понеже трябва да се мисли за отделни слънчеви колектори,помпи,автоматика,което ще оскъпи много проекта.

[lz1wvm]

И аз мисля че през зимата резервоара ще му е студено.Предполагам че
ще има повече загуби незнам?

[Kovex]

Когато правихме пералнята в Казанлък, системата влючваше 60 м3 външен акумулатор, 20 м2 вакуумни колектори Сейдо и 2 м3 вътрешен бойлер. Резервоара е вертикален и изолиран с минерална вата и обшивка. В долната конусовидна част, изолирахме с армафлекс 32 мм. дебелина. Доколкото имам информация от собственика, когато няма потребление на енергия, загубите на денонощие са около 2 - 3 оС, като основния фактор там се явява ветровото натоварване.
От редица вътрешни басейни които сме свързвали с колектори имаме наблюдения за загуби от 1-1,5 оС през нощта,но това е твърде относително и зависи от температурата в помещението над водното огледало.
Ако акумулатора е вкопан в земята и е добре изолиран, след няколкодневно темпериране смятам, че топлинните загуби ще паднат и под 1 оС.
При 570 м3 воден обем реалната енергия която може да се съхрани и отдели под формата на топлине е: 570000 х 50 / 860 = 33140 квч енергия. /делта t = 50, от 20 оС до 70 оС/ Това е реалистична сметка.

[Mateev]

Базовата идея е да няма никакви тръби, помпи и автоматика, за да стане евтино, просто и надеждно. Представих си колектор с резервоар за вода вътре в себе си. И после си представих как да го направя по-голям. Формата може да е цилиндър, но може да е и конус с ъгъл от 30 градуса (за оптимален наклон на колекторната площ).

При нарастване на размера на съоръжението колекторната площ ще нараства с квадрата на размерите, а обема - с третата степен на размерите. При много малки размери водата вътре ще се сварява само за ден-два. При много големи размери водата вътре няма да може да се загрее дори и за 100 слънчеви дни. Следователно има някакъв оптимален размер, при който водата ще се загрява през лятото да кажем до 60-70 градуса. В момента се опитвам да определя този размер само на база на изчисления.

Колкото до наблюденията:
1. Това с оранжериите не го знаех, но изглежда многообещаващо.
2. Всеки е наблюдавал как през зимата от слънчевите лъчи се стопля всеки един предмет, поставен на перваза на прозореца.
3. Новата ми къща все още не е завършена отвътре, но е идеално затворена отвсякъде. Освен това е топлоизолирана с 5 сантиметра фибран и стиропор. И наблюденията ми са, че през зимата температурата вътре не пада под 15 градуса, без въобще да я отоплявам. И за да постигна топлинен комфорт ми трябват само допълнителни 7 градуса, което не е кой знае колко.

Според мене къщите на бъдещето трябва да са топлоизолирани още по-добре. И съдейки по моята, дебелината на топлоизолацията трябва да е не 5, а 10 сантиметра. Ако всички започнат да правят къщи с 10 см топлоизолация, то тогава топлинните нужди през зимата ще спаднат драстично и ще могат да бъдат задоволявани в минимални количества енергия. Ако в къщата се добави и един допълнителен етаж под земята, който да представлява топлинен акумулатор + малко колектори на покрива - ами ето ти една напълно самозадоволяваща се сграда що се отнася до топлинната енергия. Добавете и една термопомпа вода-вода, която охлаждайки къщата през лятото, в същото време ще топли подземния резервоар. Добавете и малко тръби на 2 метра под градината, за да може термопомпата и през зимата да дава някой друг киловат. Сложете и някой друг киловат фотоволтаици, оформени като навес с хубава сянка под него (за пиене на бира и замезване през лятото). Естествено ще трябва и някой друг акумулатор, за осветление и за телевизора през нощта. И ето ти една готова концепция на една 100% автономна къщата на бъдещето.

И ако всички тези неща се предвидят още на етап проектиране, може и да се окаже, че реализацията няма да е кой-знае колко скъпа. Та това в общи линии е базовата идея и в момента се опитвам да усъвършенствувам един или друг аспект от концепцията. И съм готов да правя експерименти. И когато идеята се доизясни, мога да жертвам малко пари и за проба и да построя 50-60 квадрата къща, изцяло отговаряща на изискванията за 100%-ова енергийна автономност. И тъй като в това виждам потенциал за огромен бизнес в бъдеще, струва си още от сега да се правят проби и експерименти.

В цялата тази концепция има голяма яснота за всеки едни компонент, с изключение на топлинния акумулатор. А той е ключов компонент и без него концепцията няма да успее.

[Kovex]

По Гергьовден ще бъда наблизо поне няколко дена.
Така по форума са общи приказки.
Ако желаеш, може да се обсъди на място, още повече, че я имам и пасивната къща с тази квадратура !
Апропо, акумулаторите трябва да бъдат два !

[Mateev]

Разкажи повече за тази пасивна къща.

[highsky]

Всеки трезво мислещ човек с инженерни познания би се заразил с изложените идеи и технологии.Аз бих инвестирал и в неотваряема дограма и съвременна вентилация с рекуперация на топлината и сериозна филтрация на входящия поток против прах и др подобни.
Парниковия ефект е сериозен топлогенератор като съм виждал да се използва и за естествен слънчев дестилатор на вода която кондензира по наклона на "зимната градина и се събира от тръба в долния край.Много добре работи този ефект и със стъклен покрив, който лятото се покрива с брезент а през отоплителния сезон се открива...Колкото до загубите на топлина на външния акумулатор аз си представям че от вътре температурата на стъклопакета ще е средно 65 градуса , а отвън зимата около 0. Всеки който изчислява отоплителни инсталации има в зависимост от дограмата и изложението и стъклата коефициентите на топлопроводимост и би трябвало да каже колко енергия ще се излъчва обратно в атмосферата.Моето лично виждане е че ще е експоненциална функция намаляваща с намаляне на температурния граидент и загубите ще са много по големи от споменатите вече в подземен резервоар.Пример/представете си сауна колко бързо изстива както е изолирана и си я представете кака изстива ако е стъклена и е навън?А дали не е възможно инжектирането на топлина в земен акумулатор на гравитачен принцип? Пуснах и два поста по темата за отопление на обект , по които няма коментари-какво мислите за кавитационния воден чук който твърдят че генерира пара със 170 % кпд,а соларно захранвана електролиза на вода за генерация на HHO Газ?

[DanielDimov]

Температурата в оранжериите е висока защото в тях има живи организми и колкото и малко да е те също топлят. В този случай (топлинния акумулатор) с живите организми ще има жестока борба с всякакви супер отрови....

Що се отнася до вакуумната изолация мисля че е икономически неоправдано да се прави. Много по-лесен и евтин вариант е тя да е изградена от много малки и еднакви елементи всеки от които да е с изтеглен въздух, но това също ще е икономически неизгодно. Въздуха си е достатъчно добър изолатор и единственото което трябва да се осигури за да изолира е да не се движи - да е затворен в някакъв микропорест материал, но пък тогава се губи и проникването на слънчевата енергия вътре в акумулатора.

[Mateev]

Точно до същия извод стигнах и аз. Днес след обяд понаправих малко сметки и стигнах до извода, че за да може един топлинен акумулатор да държи енергията си 6-8 месеца е необходимо дебелината на изолационния слой да е около 1 метър. И най-добрия изолатор са газовете, стига обаче да са неподвижни. За съжаление обаче при газовете има конвекция, която много бързо ще прехвърля топлинни загуби от топлата стена към студената. Следователно трябва да спрем тази конвекция и единствения начин за това е затварянето на газовете в някакъв малък обем. Тоест за изолация трябва да се използват разните пено-материали - стиропор, фибран, втвърдяваща се пяна, газобетонни блокчета и т.н. Тоест търси се най-евтининия пено-материал, с който да мога да реализирам еднометрова изолация на един 10-метров цилиндър.

Втория проблем е пода на цилиндъра. Хем трябва да е добре топлоизолиран (с някаква пяна), хем трябва да има товароносимост от приблизително 10 тона на квадратен метър. Тука също очаквам идеи.

Третия проблем са самите тръби, по които ще става транспортирането на топлата вода навън-навътре. Хем трябва да издържат на 90 градуса и на голямо налягане, хем в същото време трябва да не са метални, защото цялата перфектна топлоизолация ще отиде по дяволите. Тука също чакам за идеи.

[highsky]

Някъде показваха цилиндрична сграда която се върти около оста си и преследва слънцето...Ако се конструира плосък селективен панел с по голям диаметър на входящата и изходящата тръба дали разликата в температурите няма да генерира поток от само себе си?Изолация навсякъде защото няма да има нужда от пропускливост по отношение на слънчевите лъчи-Но толкова дебела изолация-изглежда нереално-ако наполовината на този метър се изолира самата къща може да се окаже че може да се отоплявме и само на свещи поради липсата на загуби-шега

[Lupus]

Според мене къщите на бъдещето трябва да са топлоизолирани още по-добре. И съдейки по моята, дебелината на топлоизолацията трябва да е не 5, а 10 сантиметра. Ако всички започнат да правят къщи с 10 см топлоизолация, то тогава топлинните нужди през зимата ще спаднат драстично и ще могат да бъдат задоволявани в минимални количества енергия. Ако в къщата се добави и един допълнителен етаж под земята, който да представлява топлинен акумулатор + малко колектори на покрива - ами ето ти една напълно самозадоволяваща се сграда що се отнася до топлинната енергия. Добавете и една термопомпа вода-вода, която охлаждайки къщата през лятото, в същото време ще топли подземния резервоар. Добавете и малко тръби на 2 метра под градината, за да може термопомпата и през зимата да дава някой друг киловат. Сложете и някой друг киловат фотоволтаици, оформени като навес с хубава сянка под него (за пиене на бира и замезване през лятото). Естествено ще трябва и някой друг акумулатор, за осветление и за телевизора през нощта. И ето ти една готова концепция на една 100% автономна къщата на бъдещето.

Това се покрива и с моите виждания + сериозно количество електроника и комуникации вътре, за да е единна работеща и самоуправляваща се система.

[DanielDimov]

сериозно количество електроника и комуникации вътре, за да е единна работеща и самоуправляваща се система.

съгласен, но без електрониката да се прави на умна! най-мразя електроника която се прави на умна, а всъщност не е!