Σύνδεση 20 συλλεκτών, θέματα σκίασης και ροής

[gregori]

Μechatron και Πάνο διάβασα λίγο την μελέτη που αναλύει γιατί οι συλλέκτες που είναι σε παράλληλη σύνδεση οι μεσαίοι φ8 κάθετοι σωλήνες έχουν μειωμένη παροχή...
Φυσικά δεν μπορώ να κατανοήσω όλες αυτές τις μαθηματικές πράξεις αλλά προβληματίστηκα.
Το έχει πει πολλές φορές ο καπετάνιος και μπορεί εύκολα να το δει κανείς παρατηρώντας ότι οι ηλιακοί συλλέκτες είναι σε παράλληλη σύνδεση μεν αλλά σε reverse return...
Οτι αντιστάσεις έχει να αντιμετωπίσει η πρώτη κάθετη σωλήνα ακριβώς τις ίδιες έχει και η τελευταία...
Μήπως το πρόβλημα αν υφίσταται οφείλετε στις πολύ χαμηλές ροές στα φ8...
Για να μπορέσει η ροή από τα φ8 να γίνει τυρβώδη θέλει πάνω απο 30 λίτρα ανα ώρα απο κάθε σωληνάκι...και για να μπορέσει να γίνει στρωτή θέλει κάτω απο 15 λίτρα και πέφτουμε σε αυτό το μεταβατικό Critical flow στάδιο που είναι μπάχαλο...
Μήπως θα είχε ενδιαφέρον σε ένα τέτοιο σύστημα που υπολειτουργούν οι μεσαίοι κλάδοι να είναι καλύτερό να ρίξεις κανείς και άλλο την παροχή για να πέσει στην Laminar.
Αν έχουμε 8 σωληνάκια (risers οπως τα λέει ο Μechatron) σε έναν συλλέκτη 2 τετραγωνικών θέλουμε 240 λίτρα την ώρα για να είναι τυρβώδη παντού.
Αν τα σωληνάκια είναι φ10 δεν πρόκειται ποτέ να γίνει τυρβώδη.

Αν αυτό το φαινόμενο συνέβαινε σε όλα τα κολλέκτέρ που έχουμε κοντά κοντά ταφ τότε δεν θα δούλευαν πολλές πολλές θερμάνσεις.



http://udravlikos.gr

[peris]

quote:Originally posted by CONSTANTINOS

Αυτό σημαίνει ότι:
m=0,039 kg/s * 3600sec = 140,40 kg/h / 1,92 m2 = 73,13 kg/h/m2*
δηλαδή ο ανωτέρω συγκεκριμένος συλλέκτης είναι ακριβέστατα βέβαια αλλά ΑΠΛΩΣ μετρημένος ( διότι έτσι επιβάλλει το κοινό πρότυπο ΕΝ 12975-2 / ISO 9806-1 ) με 73,13 kg/h/m2. Δεν σημαίνει τίποτε άλλο. Δεν ροπιάζει ο συλλέκτης σε αυτά τα κιλά της παροχής. Θα μπορούσε κάλλιστα ο κατασκευαστής να μας πεί ότι: "Φίλε για να πάρω πιστοποίηση πρέπει αναγκαστικά να χρησιμοποιηθεί το ΕΝ. Με δικές μου μετρήσεις το βέλτιστο σημείο του συλλέκτη που παράγω είναι π.χ. 100 λίτρα. Αν θέλεις δοκίμασέ το."

Στο σημείο αυτό αν μας βοηθήσει ο Μίλτος προσθέτοντας αντιπαγετικό και μετατρέψει τα κιλά σε λίτρα θα γίνουμε σούπερ.

Άνθρωπε από το Καματερό, η πυκνότητα του αντιψυκτικού είναι παραπλήσια με αυτήν του θαυματουργού νερού. Η προπυλενογλυκόλη έχει 965 kg/m3 και το νερό 1000. Δεν ξέρουμε τις αναλογίες, αλλά εάν ακόμα είμαστε κάπου στα 990, είσαι στα 73 lt/h/m2....
Νούμερο μακράν διαφορετικότερο από αυτό που "συνηθίσαμε"

Στον βαθμό απόδοσης θα έχεις πάντα μία σχέση με 3 αγνώστους.




Περικλής
Εάν δεν ξέρεις εσύ, ξέρει κάποιος άλλος...

[panos09]

Στους Ελληνικούς συλλέκτες που έχω δει εγώ τα κάθετα σωληνάκια (risers) είναι πάντα Φ10 άρα αν υπολογίσεις την ροή σε έναν συλλέκτη με 12 σωληνάκια η ταχύτητα τους είναι... ελάχιστη!

Η μελέτη ροής σε αυτό το επίπεδο λεπτομέρειας σίγουρα δεν είναι το φόρτε μου παρότι είναι η "ειδίκευση" στο πτυχίο μου. Δεν έχω και τα αντλιο-βιβλία μου που είχαν αρκετά κεφάλαια για τον σχεδιασμό δικτύων οπότε δεν μπορώ να προσφέρω κάτι περισσότερο από σκέψεις & παρατηρήσεις.

Πάντως και στα σημαντικά αντλιο-έργα πριν φτιάξουν κάτι μεγάλο και ακριβό παρ όλη την εμπειρία τους και τα πολύπλοκα υπολογιστικά μοντέλα πάντα φτιάχνουν μοντέλο σε κλίμακα και δοκιμάζουν την θεωρία για να μην έχουν εκπλήξεις ή αυτές να είναι λιγότερες.

Νομίζω ότι "μελέτη" του φαινόμενου δεν μπορεί να γίνει μόνο με θεωρητικές συζητήσεις σε μεμονωμένα νούμερα (όπως η ταχύτητα) γιατί είναι άλλη μια περίπτωση που υπάρχουν πολλές αλληλεπιδράσεις.

Αν ελέγξουμε τις ταχύτητες σε σειρές 2 ή 4 ή 6 συλλεκτών θα δούμε ότι δουλεύουν με τελείως διαφορετικές ταχύτητες και διαφορετικό σημεία όπου η ροή μετατρέπεται από τυρβώδη σε στρωτή. Έτσι παρότι είναι Reverse Run δεν είναι απλά τα πράγματα και δεν βγαίνει νόημα..

Βάλε σαν παράγοντα και την μεταβλητή ροή και.. ίσως είχε δίκιο είχε το βιβλίο "ακολουθήστε τις οδηγίες του κατασκευαστή και μη ερεύνα!"

Καλά Χριστούγεννα και καλύτερες έρευνες και αποτελέσματα το 2010 για όλους μας!

[mechatron]

Γρηγόρη, θα σου απαντήσω και θα προσπαθήσω να σου λύσω τις απορίες σου το απόγευμα, διότι τώρα είμαι λίγο στο τρέξιμο.

[peris]

quote:Originally posted by mechatron

Γρηγόρη, θα σου απαντήσω και θα προσπαθήσω να σου λύσω τις απορίες σου το απόγευμα, διότι τώρα είμαι λίγο στο τρέξιμο.

Κάλαντα?

Περικλής
Εάν δεν ξέρεις εσύ, ξέρει κάποιος άλλος...

[miltos]

quote:Θεωρώντας ότι:
θερμοκρασία εξόδου συλλέκτη Χ°C ( έστω θερμοκρασία εισόδου στο μπόϊλερ ),
θερμοκρασία κάτω αισθητηρίου μπόϊλερ Ψ°C,
τότε το ιδανικό κάθε φορά, κάθε στιγμή, Tm το αποκτάς δίνοντας τέτοιο μέγεθος στην παροχή ώστε ίσα - ίσα το Χ°C > Ψ°C μόλις ει δυνατόν κατά 1°C ή Χ°C - Ψ°C > 0°C.

Κώστα, λες δηλαδή, η θερμοκρασία εξόδου του συλλέκτη να γίνει ελαφρώς μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία στο boiler. Σκέψου όμως ότι η θερμοκρασία εισόδου στο συλλέκτη είναι από μόνη της λίγο μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία του boiler.

Νομίζω ότι έχει ενδιαφέρον να αναλύσουμε το πρώτο διάγραμμα που πόσταρες. Εκεί λοιπόν, στον οριζόντιο άξονα βρίσκεται το κλάσμα ΔΤ/L.

Αν θεωρήσουμε σταθερό ΔΤ, έστω 40C τότε:

Όσο μεγαλύτερο το L, τόσο μεγαλύτερος ο βαθμός απόδοσης. Η εξήγηση είναι ότι οι απώλλειες 1m2 συλλέκτη είναι δεδομένες για αυτό το ΔΤ, έστω 150W. Αν η προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία είναι μικρή, πχ 300W/m2, τότε, από το κομμάτι αυτής που θα απορροφηθεί, το μεγαλύτερος μέρος της θα πάει στις απώλλειες του συλλέκτη. Είναι η περίπτωση που έξω έχει κρύο, το boiler είναι ψιλοζεστό και ο ήλιος με το ζόρι ανεβάζει λίγο τη θερμοκρασία του συλλλέκτη για να ξεκινήσει ο κυκλοφορητής. Αν η ακτινοβολία είναι μεγάλη, πχ 1000W/m2, μπορεί και μεταφέρει πολύ ενέργεια (ισχύ) στο νερό. Οι σταθερές απώλλειες του συλλέκτη, δηλαδή τα 150W, είναι λίγα μπροστά στα πχ 600W που πάνε στο νερό που ρέει.

Αν θεωρήσουμε σταθερή ακτινοβολία L, τότε:

ο βαθμός απόδοσης είναι μεγάλος, αν το ΔΤ είναι μικρό, δηλαδή αν οι απώλλειες είναι μικρές. Όσο πιο μικρό ΔΤ τόσο μικρότερες απώλλειες, συνεπώς τόσο μεγαλύτερη η ωφέλιμη ενέργεια που παίρνει το νερό που ρέει μέσα στο συλλέκτη.

Σε κάθε περίπτωση λοιπόν ο συλλέκτης αποδίδει καλά όταν το ΔΤ είναι μικρό. Το θέμα είναι πως μπορούμε σε ένα σύστημα βεβιασμένης κυκλοφορίας να μικρύνουμε το ΔΤ.

Έστω πολύ μικρή παροχή. Χωρίς συζήτηση, η θερμοκρασια εξόδου του συλλέκτη θα είναι μεγάλη, και αντίστοιχα μεγάλη θα είναι η μέση θερμοκρασία του ΔΤ. Κακό.

Έστω πολύ μεγάλη παροχή. Τότε, το νερό μπαίνει με φόρα στο Boiler και βγαίνει από αυτό με μικρό ΔΤ. Δηλαδή επιστρέφει ζεστό στο συλλέκτη. Δεν μας κάνει διότι αυξάνει τη θερμοκρασία εισόδου και κατ επέκταση τη μέση θερμοκρασία στο συλλέκτη ΔΤ. Κακό και αυτό.

Από ότι φαίνεται, για να πετύχουμε χαμηλή μέση θερμοκρασία στο συλλέκτη, πρέπει να πετύχουμε έναν καλό συνδιασμό θερμοκρασίας εξόδου (μέγάλη παροχή) και θερμοκρασίας εισόδου (μικρή παροχή).

____________________
Μ' αρέσουν οι παρατηρήσεις... Διορθώνομαι!

[CONSTANTINOS]

quote:Originally posted by miltos
Κώστα, λες δηλαδή, η θερμοκρασία εξόδου του συλλέκτη να γίνει ελαφρώς μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία εισόδου στο boiler. Σκέψου όμως ότι η θερμοκρασία εισόδου στο συλλέκτη είναι από μόνη της λίγο μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία εισόδου στο boiler.

Η δεύτερη πρόταση δεν ισχύει. Δεν γίνεται να μπαίνω στο μπόϊλερ με 50°C και να έχω έξοδο από αυτό και είσοδο στους συλλέκτες 51°C. Θα επρόκειτο περί λάθους ή περί ενεργοποίησης της αντιπαγοποίησης κάτι που φαντάζομαι δεν είναι της παρούσης.

Από ότι φαίνεται, για να πετύχουμε χαμηλή μέση θερμοκρασία στο συλλέκτη, πρέπει να πετύχουμε έναν καλό συνδυασμό θερμοκρασίας εξόδου (μεγάλη παροχή) και θερμοκρασίας εισόδου (μικρή παροχή).

Ως τυφλοπόντικας που προσπαθεί να αποκρυπτογραφήσει τα λεγόμενά σας έχω φτάσει σε ένα σημείο όπου νομίζω ότι το ιδανικό θα ήταν ένας εξωτερικός εναλλάκτης ώστε να έχω 2 κυκλώματα ανεξάρτητα ρυθμιζόμενα σύμφωνα με τις ανάγκες και τις συνθήκες που επικρατούν στο καθένα. Επειδή όμως θεωρώ ότι κατά βάσει συζητάμε για 1 ενιαίο κύκλωμα τότε σκόπιμα δεν το ανέφερα.

____________________
Μ' αρέσουν οι παρατηρήσεις... Διορθώνομαι!

Κώστας.

[miltos]

Ωπ! Γράψε λάθος. Ενοούσα τη θερμοκρασία του boiler (κάτω αισθητήριο) δηλαδή το Ψ.

____________________
Μ' αρέσουν οι παρατηρήσεις... Διορθώνομαι!

[miltos]

Ρε σεις, όσο το σκέφτομαι, αν ξεφύγει η ροή προς τα πάνω, δεν παθαίνουμε μεγάλη ζημιά.

Το σκεπτικό είναι το εξής. Με τεράστια παροχή ΔΤ στο συλλέκτη σχεδόν μηδέν. Ομοίως έχω ΔΤ στη σερπαντίνα του boiler σχεδόν μηδέν.

Μπορούμε να φανταστούμε δηλαδή ένα σύστημα που το νερό γυρνάει βολίδα και έχει παντού την ίδια θερμοκρασία, πχ 50C. Η απόδοσή του είναι ανάλογη με το ΔΤ που έχει το νερό του κλειστού κυκλώματος με το boiler. Αυτό το ΔΤ καθορίζει την ωφέλιμη ισχύ. Πόσο να γίνει αυτό το ΔΤ σε ένα σύστημα με 4m2 συλλέκτες και καλή ηλιοφάνεια? Να είναι 10C? Δηλαδή boiler στους 40C

Με το boiler στους 40C, πόσο χαμηλότερα από 50C μπορούσα να ρίξω τη μέση θερμοκρασία των συλλεκτών με χαμηλότερη ροή? Πολύ λίγο.

Αυτά χωρίς να κοιτάμε την ομαλή λειτουργία του διαφορικού θερμοστάτη και χωρίς να λογαριάζουμε το κόστος σε ενέργεια που απαιτεί η μεγάλη παροχή.

Πιστεύω ότι η χαμηλή παροχή χαλάει την απόδοση του συστήματος περισσότερο από ότι η μεγάλη παροχή, αφού μπορεί να ανεβάσει πάρα πολύ τη θερμοκρασία των συλλεκτών.

____________________
Μ' αρέσουν οι παρατηρήσεις... Διορθώνομαι!

[mechatron]

quote:Originally posted by peris

quote:Originally posted by mechatron

Γρηγόρη, θα σου απαντήσω και θα προσπαθήσω να σου λύσω τις απορίες σου το απόγευμα, διότι τώρα είμαι λίγο στο τρέξιμο.

Κάλαντα?

Περικλής
Εάν δεν ξέρεις εσύ, ξέρει κάποιος άλλος...

Με τσάκωσες..!!!

Έβαλα κοντά παντελονάκια..έγλυψα το μαλλί δεξιά-αριστερά..ζωγράφισα φακίδες..πήρα το τρίκυκλο ποδήλατο..αλλά τίποτα!! Τζίφος!!Δεν κατάφερα να κάνω σεφτέ!

Φίλε Γρηγόρη, είναι απλά τα πράγματα.

Η απόδοση του συλλέκτη εξαρτάται από:
1)Την ηλιακή ακτινοβολία ([u]που δεν ελέγχουμε)
2)Την θερμοκρασία περιβάλλοντος ([u]που δεν ελέγχουμε)
3)Την μέση θερμοκρασία του συλλέκτη ([u]που ελέγχουμε)

Το 3) είναι μία παραδοχή (μέση θερμοκρασία απορροφητικής επιφάνειας)η οποία ταυτίζεται με τις θερμοκρασίες προσαγωγής στον συλλέκτη και επιστροφής διά δύο.

Ε Α Ν μας ενδιαφέρει ΜΟΝΟ να έχουμε μέγιστη απόδοση συλλέκτη, τότε πρέπει να κρατήσουμε όσο γίνεται χαμηλότερες τις θερμοκρασίες του συλλέκτη, δηλαδή μεγάλη Παροχή που λέει ο Μίλτος.

Απο τί εξαρτάται αυτή η παροχή Γρηγόρη?
Μα καθαρά απο την προσπίπτουσα ακτινοβολία και απο την εξωτερική θερμοκρασία.Αφού αυτό καθορίζεται (είναι οι 2 λόγοι που καθορίζουν την απόδοση του συλλέκτη που ΔΕΝ τους ελέγχουμε)
Εξού και το αγαπημένο μου πυρανόμετρο, σε συνδυασμό με ένα εξωτερικό αισθητήριο θερμοκρασίας,καθορίζεις σε real time την απόδοση του συλλέκτη και ταυτόχρονα την ροή του νερού μέσα του που σου προκύπτει απο τα προηγούμενα δύο.

Επειδή φυσικά δεν βλέπεις και πολλά πυρανόμετρα σε ταράτσες, αυτό σήμερα γίνεται με κυάθια και αισθητήρες θερμοκρασίας(και η συζήτηση περί κομμωτικής περιποίησης αυγών του Περικλή)

Υπάρχει ένα μικρό προβληματάκι όμως..
Μεταξύ του Ζεστού Νερού Χρήσης του Boiler και του Νερού του κυκλώματος του ηλιακού, παρεμβαίνει κάτι..Ένα κομμάτι μέταλλο.Η λεγόμενη σερπαντίνα ή εναλλάκτης ή μανδύας ή οτιδήποτε άλλο.

Αν δεν υπήρχε αυτό το μέταλλο(δηλαδή αν το νερό μέσα στο boiler ήταν νερό ηλιακού κυκλώματος), τότε ναί, η πολύ μεγάλη ταχύτητα του νερού μέσα στους συλλέκτες Μίλτο θα ήταν ατού..Θα έτεινε η παροχή στο άπειρο (δηλαδή πολύ μεγάλη) και άρα θα έτεινε στο μίνιμουμ η Δθ μεταξύ παροχής και επιστροφής στον συλλέκτη.
Ή πιο απλά, έναν βαθμό κελσίου θα κέρδιζε ο συλλέκτης?Έναν βαθμό θα κέρδιζε σχεδόν ακαριαία το νερό του boiler.

Αυτό δεν επιτυγχάνεται για ποιούς λόγους?
Παρεμβάλλεται μέταλλο(εναλλάκτης)..Και κάτι ακόμα..απο την μία πλευρά έχουμε βεβιασμένη ροή του νερού του ηλιακού κυκλώματος και απο την άλλη πλευρά του μετάλλου (εναλλάκτη), έχουμε το ΖΝΧ όπου "γλύφει" με φυσική ροή την σερπαντίνα.Το έχει αναφέρει άπειρες φορές αυτό ο Πειρατής μέσα απο τις Πειρατικές του παραβολές.
Μίλτο, [u]εάν έχουμε πολύ μεγάλη παροχή τότε η μετάδοση θερμότητας απο την πλευρά του boiler απο φυσική μεταφορά θερμότητας μετατρέπεται σε μετάδοση θερμότητας με αγωγή μέσω του ίδιου του νερού
Και ως γνωστόν το νερό έχει αρκετά χαμηλό συντελεστή αγωγιμότητας, εξού και η μάχη για διαστρωμάτωση μέσα στα Boiler.

Ωραία μέχρι εδώ.Αλλά ψάχνουμε την ιδανική ροή σωστά?

Πως θα την επιτύχουμε?Δεν υπάρχει μία ιδανική ροή.Υπάρχει ένα εύρος ροών.Εξαρτάται απο την απόδοση του συλλέκτη την δεδομένη χρονική στιγμή καθώς και απο την θερμοκρασία του νερού που μπαινοβγαίνει εντός του.

(συνεχίζεται..)