4,574
11
0
Effektavgivelse i rørsløyfer i akkumulatortank?
178
Nordeuropa
0
Inverterstyrte varmepumpe fjerner i noen grad argumentet for akkumulatortank, om man kun fokuserer på romoppvarming. Men til forvarming av tappevann er effektbehovet så høyt at ingen varmepumper for privatmarkedet kan dekke behovet uten elektrisk ettervarming.
For å heve temperaturen på 10l/min vann fra 5 grader (typisk vanntemperatur på kommunalt vann?) til 35 grader (typisk utgangstemperatur på varmepumpen), så trenger vi :
(10kg/min / 60s/min) * 30K * 1.16Wh/kgK = 5.8 Wh/s = 21kW
(Håper jeg ikke har tabbet meg ut på matten her...)
Men med en akkumulatortank kan vi akkumulere energi over tid, og med lange nok rørsløyfer kan denne energien overføres til det kalde vannet raskt nok til at vi kanskje nærmer oss høy nok effekt. Men hvordan dimensjonere rørsløyfene?
Jula sin 300l store teknikktank har tre rørsløyfer:
Selvsagt er kapasiteten basert på flow og temperatur inn og ut.
Om vi sier at hele tankvolumet på 300l benyttes som volumforstørrer, og holder 35 grader (ingen sjikting), hvor mye effekt får rørsløyfene (20m+20m+10m) avgitt til 5 graders inngående vann med en flow på 10l/min?
Er det noen av de vanlige mistenkte som vil påta seg å regne på dette?
Dag
For å heve temperaturen på 10l/min vann fra 5 grader (typisk vanntemperatur på kommunalt vann?) til 35 grader (typisk utgangstemperatur på varmepumpen), så trenger vi :
(10kg/min / 60s/min) * 30K * 1.16Wh/kgK = 5.8 Wh/s = 21kW
(Håper jeg ikke har tabbet meg ut på matten her...)
Men med en akkumulatortank kan vi akkumulere energi over tid, og med lange nok rørsløyfer kan denne energien overføres til det kalde vannet raskt nok til at vi kanskje nærmer oss høy nok effekt. Men hvordan dimensjonere rørsløyfene?
Jula sin 300l store teknikktank har tre rørsløyfer:
Solfanger spiral Rustfritt stål 304
Solfanger spiral, lengde 10 m, 22 mm
Solfanger spiral, kapasitet 3,0 kW
Tappvannsslynge 1 og 2 Rustfritt stål 304
Tappvannsslynge 1 og 2 lengde 20+20 m, 22mm
Tappvannsslynge 1 og 2 kapasitet 13 kW
Solfangerspiralens kapasitet er basert på 20ºC tanktemperatur og inngående temperatur på 40ºC med 20 liter/min.
Tappvannsslyngenes kapasitet er basert på 60ºC tanktemperatur og inngående temperatur på 15ºC med 8 liter/min.
Selvsagt er kapasiteten basert på flow og temperatur inn og ut.
Om vi sier at hele tankvolumet på 300l benyttes som volumforstørrer, og holder 35 grader (ingen sjikting), hvor mye effekt får rørsløyfene (20m+20m+10m) avgitt til 5 graders inngående vann med en flow på 10l/min?
Er det noen av de vanlige mistenkte som vil påta seg å regne på dette?
Dag
Varmeoverføringen fra tankvann til coil er avhengig av en ukjent varmeoverføringsmotstand. Motstanden kan reduseres ved bruk av camcoil. Det vil oppstå skikting rundt coilen, mao det ville være gunstig med maks fart på sirk for å skape omrøring. Ikke lett å regne på uten inngangsparametre.
Alternativ: akkumulatortanken trengs ikke. Kjør vp, coil, gulv retur. Bruk tankvolumet til forvarmet vv.
Alternativ: kjør vp, varmeveksler, gulv, retur. Ev mek slik at vp går på max ved tapping. Et enklere og mindre plasskrevende system og kanskje bra nok?
En må vurdere legionella oppi dette også.
Regnet svært grovt på det, men det er godt nok:
I gjennomsnitt er det dT på 15 grader.
Om alle 50 meter coil ( ca 3,5 m2) benyttes vil det ved 10 liter/min komme ut vann tilnærmet temperaturen i topp av tanken. Dvs 35 grader. Etter hvert som det forbrukes energi, så synker temperaturen på de 300 liter. Etter 10 minutter er det tatt ut varme tilsvarende energien som senker akktanken med 6 grader. Så det som kommer ut holder 29 grader. I løpet av de 10 minutter har kanskje varmepumpen levert 4 kW, men det reduserer bare temperatursenkningen med omlag 2 grader.
En enkelt coil på 20 meter vil gi 15 grader økning (10,5kW) med 35 grader i akktank. Og har akktank 60 grader som det står er designtemp, så vil det komme ut dusjtemperert vann.
Brukes 2x20 meter (To coil) overføres energi nok til å heve til tankens temperatur, altså ikke nødvendig å ta med solsløyfen på 10 meter.
Linerært beregnet vil 29 meter coil være nok, men i praksis må det til lengre pga varmeovergangen mellom vannet i akktank og røret. I røret der det strømmer 10l/min er det turbulent strømning og god varmeovergang.
Hadde håpet de oppgitte parametrene fra Jula var nok til å kalkulere varmeoverføringsmotstanden...
Øh. Akkumulatortanken trengs ikke i gulvvarmekretsen, mener du?
Det var det med legionellaen, da. Og så reduserer det vannvolumet i oppvarmingssystemet betraktelig. Det er en god ting ved lekkasjer, men....
Enig i at det tar mindre plass. Men som antydet innledningsvis, så er avgitt effekt fra varmepumpen helt håpløst for lite til å ha noen relevant betydning for "instant" tappevannoppvarming. Før varmepumpen er ferdig med å gire opp (til mer effekt og dårligere COP...), så er jeg trolig ferdig med å dusje.
Og det vil gå ut over gulvoppvarmingen. Usikker på netto effekt av akkurat det, ettersom kjellergulvet alene er ca 6m3 betong.
Hadde jeg tenkt igjennom dette før jeg støpte gulvet, hadde jeg kanskje lagt ned en ekstra sløyfe på toppen av gulvoppvarmingssløyfen i hobbyrommet, og brukt det gulvet som varmemagasin.
Japp.
Tusen hjertelig!
Dag B
Nå var du vel selv inne på at en akkumulatortank/volumforstørrer, ikke er like viktig i et inverterstyrt system?
Enig i at en direktevarmet dusj er effektkrevende. En finner verdier på ca 18 kW. Gitt at pumpa yder 10 kW, da kan en vurdere om det er bra nok uten akkumulator, men alle må telle sine egne knapper. Her vil jo 6m3 med betong også fungere som akkumulator og hjelpe vp.
Dersom forvarmet vann til 40 grader ikke blandes inn i forbruksvann, men ledes til bunnen av etterfølgende vvb, burde det være sikkert.
... for romoppvarmingen sin del..
Det er sant at det er bra med energi akkumulert i betonggulvet. Men selv med en feit varmeveksler, så er vel flowen i gulvkretsen for liten til at det bidrar nevneverdig til tappevannsoppvarming. Og problemet med at varmepumpen regulerer treigt består.
Virker ikke urimelig.
Hei.
Svært enkelt oppsatt så:
Finn arealet av coil
Finn dT
Finn oppvarmingstiden
Finn U-verdi på veksler
Og så regn som varmegjennomgang på en husvegg. Det blir nærme nok.
Kan legge til litt data og prosa:
Dimensjonerende varmekonduktivitet for rustfritt, som et 17 W/mK. (Kobber 380). Men brukte her 40 da Kinarustrfritt ikke er fult så edelt!
Tykkelsen på slike rustfrie kinarør er ikke over 1 mm. Kan da finne U-verdi.
Lengde og diameter på coil bestemmer volumet av vann i coil, og med strømningshastigheten på vannet gjennom coil finner man tiden vannet varmes (For 50 meter coil ca 1,8 minutt).
I virkeligheten er arealet av veskelr som formes av rørene mye større i og med korrugering (Bølgingen) på rørene. De er 50 meter, men utstrekt (Slettert ut bølgingen) så er de nok mer rundt 70 meter. (Ikke regnet på det)
Til forenkling men greit nok så er gjennomsnittlig delta T i akktanken 15 grader, for i starten er tempdiff 30 grader og når vannet er på enden er det null energioverføring. Gjennomsnitt da 15 grader.
Så er det å regne i veg, med areal, oppholdstid, varmegjennomgangstall og delta T.
Skulle det blitt eksakt så måtte man ta hensyn til varmeovergangen mellom vann og metall, og videre tatt hensyn til logaritmiske tilnærmingen som skjer mellom temperatur på vannet i coil og i akktanken. For det blir aldri helt likt, en uendelig lang coil vil sørge for det, men det er ikke så mye vann på jorden at det gikk å fylle den coil ;)
Forenklet så avtar det lineært til utløpet av coil har samme temperatur som akktank.
I og med forenkling så blir det "utgått coil", men i virkeligheten ikke.