Автономный склад на 100% солнечном отоплении и электроснабжении

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Ув. PipilatsMotors. Наверное сейчас уже можно подвести итоги прошедшей зимы. Очень интересуют темпер. параметры грунт. ТА и темпер. в ЭКорпусе в самом конце зимы, т. е. в марте.

 

Ждём-с)

 

Собственно ничего не поменялось. Минимум был 30 Января - 3 Февраля в максимальные морозы, температура опустилась до +7.7, и с тех пор только растёт.

Сейчас ТА +12, температура в экспериментальном корпусе +14.

Сегодня отключили контроллер воздушного СК до следующей зимы.
Отключили тепловой насос, и перешли на 100% солнечное отопление жилой части. (на схеме в посте №55 https://www.forumhouse.ru/threads/201514/page-4#post-7030375 это Кнопочка термостата на буферной ёмкости)
Солнечный коллектор с 18 Августа 2013 выдал в систему 7500квтчасов по воде, из них только 5000 были закачены в ТА перед зимой из запланированных 20000.
Сколько сняли по воздуху не известно.
Эту зиму проскочили на полупустом ТА, хотя результат очень не плох.
Только следующую зиму можно будет считать первой полноценной, потому что накачка ТА будет идти всё лето.

Пока констатируем первый факт, дом, который не замерзает зимой в Подмосковье без отопления СУЩЕСТВУЕТ, технология его постройки понятна и может тиражироваться и усовершенствоваться.

 

, большое спасибо Вам за науку.

Вопрос ко всем, кто может быть в курсе: а эта зима не была ли теплее в моск. регионе, где и находится Экорпус, чем среднестатистическая ? По моим ощущениям, была немного теплее, но интересно бы сравнить графики и прикинуть, если дойдут руки, разницу теплопотерь по разным зимам.

Вот, нашёл пока (ниже) такой график для Москвы, в районе ВВЦ (пока, правда, к сожал., почти чисто зимний - без окт. и ноября, без апреля), но вроде бы ощущения подтверждаются, зима 2013-2014, судя по всему, была чуть (пока по этому графику получается примерно на 1 градус) потеплее среднестатистических зим.
Пропорции и разницы, вероятно, соблюдаются, даже с учётом того, что внутри Москвы на 1-2 градуса теплее, чем в области.

Разница ср. температур самых холодных и самых тёплых зим за треть века на ВВЦ - всего около 7 градусов. Поскольку самая тёплая зима была: -1,8, а самая холодная: -9,1.

Нынешний 1 градус, на который эта зима была теплее средней зимы, наверно как-то можно выразить потом и в процентах.
Для начала, сравнив все 35 точек, получаем среднюю Т всех московских зим по ним = - 4,8 градуса Цельсия.
Эта зима была: -3,6.
То есть, действительно на 1,2 градуса (по этим 4-м месяцам), эта зима теплее среднестатистических.
И, кстати, на 5,5 градуса теплее, чем самые две холодные зимы.

Если я в чём-то ошибся, буду рад помощи. Возможно неверно расшифровал график, может быть сам график неверен, может с процентами что-то напутал. То, что данный граф. не учитывает ещё 3-х месяцев отопительного сезона, я уже упоминал, правда, не учитывает самых меньших по теплопотерям месяцев, но тем не менее, теплопотери-то есть и в эти месяцы.
Взял график отсюда http://meteoclub.ru/index.php?action=vthread&topic=2910&page=10:
.

Исходя из этой таблицы "Удельные теплопотери элементов ограждения здания (на 1 кв.м. по внутреннему контуру стен) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.", когда на дополнительный 1 градус мороза теплопотери комнаты увеличиваются, допустим на 3,5 Вт (от общих примерно 80-ти Вт потерь комнаты),
навскидку, поскольку не углублялся в расчёты и
потери, предварительно, на каждый градус вниз составляют примерно 5%).
Соответственно можно предположить (лишь пока предположить, на коленке), что теплопотери обычной (правда, отапливаемой, теряющей несколько больше тепла за счёт большей разницы между темп. внутри и снаружи) комнаты при самой холодной зиме, отсчитывая от только что прошедшей зимы (она была теплее на 5,5 градусах), будут увеличены на 20-25%.

Предположу, но отмечу, пока очень приблизительно, не загружая другуими подробностями, что для Экорпуса флуктуации теплопотерь от степени суровости зимы будут в пределах максимуум 15-25%.

Различия теплопотерь Экорпуса могут быть и 3%, и 5%, если соседние зимы примерно похожие по средним Т.

 

Приношу извинение, не успел за 40 минут отредактировать до конца предыдущее сообщение, убрать лишнее, изменить некоторые окончания слов и пр.
Сначала хотел просто задать вопрос, поэтому опубликовал коммент, а потом увлёкся ответом на свой же вопрос при помощи правки сообщения, и не успел, в итоге, поправить, а может и вырезать лишнего (минимум две трети).

 

Если средняя по сезону на 1 градус холоднее, то и все внутренние температуры сползут на 1 градус вниз. Средняя внутри у нас около +14 выходит, следовательно дополнительного тепла понадобиться на 1/(14-(-3.6)= 1/17.6 около 6%, что у вас и получилось.

 

допустим, самая холодная зима будет иметь среднюю температуру: -10, тогда, уже можно гарантировать с высокой степенью, основываясь на ваших данных прошедшей только что зимы, что в Экорпусе, наверно, будет ни при каких обстоятельствах не менее 1-2 градусов тепла. Но мало того,

с учётом предположения, что за следующее, т. е., за это, лето грунт, возможно, наберёт ещё побольше, на несколько градусов, чем с прошлого августа успел набрать в силу некоторого опоздания ввода СК в работу, то -
гипотетическое сочетание самой лютой зимы с нормальной работой СК всё лето - даст всё равно среднюю температуру в Экорпусе порядка 5-6 градусов (не менее этих цифр даже в самую суровую зиму, а возможно - что будет и ещё теплее на складе зимой, в самые-пресамые холода).

В то же время будущее лето, если бы зима 2014-2015 была точно такая же, как 13-14 гг, с учётом непрерывного прогрева всё лето, похоже, даст возможность иметь минимальную Т Экорпуса, зимой 2014-15 гг, примерно: +10/+11 градусов.
Опять же, нужно отметить, лично я, конечно, надеюсь, что минималка - будет даже ещё повыше, чем +11 градусов (при прочих равных по этим двум, ближайшим к нам, зимам).
Что грунт наберёт за лето и сохранит - побольше.

Практика, конечно, покажет истину.

Будет интересно узнать динамику набора тепла, летние температуры в Вашем ТА, под Экорпусом, и помимо летних - температуру грунтового ТА в агусте- сентябре. Чтобы сравнить её с прошлым годом.

 

Интересно, как будет влиять большой грунтовый ТА на увеличение общей температуры грунта вокруг участка на удалении от ТА, вокруг него.
Есть одно соображение:
Если подземные воды снизу и уносят часть тепла от ТА, то ведь это, наверное, нельзя считать потерями в чистом виде, ведь фактически они просто переносят это тепло немного в сторону, дополнительно прогревая грунт - с одной из сторон ТА, за счёт чего фактически уменьшая дальнейшие теплопотери ТА - с той стороны.
Далеко тепло не уйдёт, его отберёт заведомо более холодный (чем грунт в ТА) и чем температура нагретой им верховодки (иди других грунтовых вод, нагретыми солнечными коллекторами летом) - грунт по соседству.
Если, конечно, сосед, в чью сторону текут подземные реки, быстренько не сориентируется, и не отсосёт это тепло - уже своим тепловым насосом. Но это шутка и частный случай.
А вообще речь о том, что данные первых лет работы ТА могут быть менее оптимистическими, чем при длительном использовании сезонных ТА.

Шведский опыт (точнее, пока я нашёл только их расчёты, ожидания) говорит о том, что сезонные ТА очень большой ёмкости набирают тепло чуть-ли не десятилетие, вот один такой интересный пример, опишу вкратце:
http://www.ecology.md/section.php?section=tech&id=7101 сезонный грунтовый ТА ёмкостью 60 000 кубометров, имеющий 99 скважин с дистанцией между скважинами 3 метра, глубиной 65 метров - каждая скважина.
"Ожидаемый срок, в течение которого тепловой аккумулятор должен достичь стационарного состояния, был определен на этапе проектирования, как 7-8 лет."

Конечно, ТА ЭКорпуса размером 300 м на 4 метра, то есть 1200 кубометров грунта, поменьше 60 000 кубового - раз в 50-т, поэтому инерция "раскочегаривания" будет значительно меньше.

Интересно рассчитать, насколько быстро такой ТА выйдет на стабильный режим.

Если вдруг процессы линейны, в чём я не до конца уверен, то считать просто - нужно просто разделить количество месяцев в 8 годах (96 месяцев) на 50-т, и получится -
два месяца, но что-то меня смущает эта цифра, не маловата ли ?

 

Любопытное сравнение шведского и канадского опыта в плане сезонных ТА.
https://www.energoboard.ru/news/1411-solnechnie-otopitelnie-sistemi-s-gruntovimi-akkumulyatorami-tepla.html

В более усовершенствованном и "молодом", в более теплоизолированном, в канадском ТА, про который упоминал в своё время в этой теме Leo2,
потери составляют, кстати, 65%.
Закачано 694 МВт*ч за год, потеряно 451 МВт*ч, получено 243 Мвт*ч.

С учётом прихода на СК: 3,496 ГВт*ч солнечной энергии (инсоляция), если я верно посчитал, удалось запасти в этот ТА и затем использовать - порядка 7% всей солнечной энергии (от инсоляции на совокупную площадь солнечных коллекторов).

 

В этом ничего удивительного нет.
Надо иметь ввиду несколько моментов.
1) Утепление грунтом цилиндрического ТА - это неэффективная теплоизоляция.
Площадь поверхности ТА растёт в квадрате, а тепловое сопротивление линейно.

2) При таких больших дельтах остывание идет по экспоненте. это очень быстро.
По этому такое отношение полезной к профуканой 243/694= 1/е

В нашем случае ТА более эффективен, он не цилиндрический, а с открытым дном.
И температура накачки с температурой теплосъёмника (воздухом) отличается максимум на 2 градуса.
Хотя закладываемся на 50% потери.
Планируем закачать 20Мвтч, а для отопления в +20С нужно только 10Мвтч.

 

большое спасибо за ответ, но у меня возникли нестыковки по доле ТА в этих 10 Мвтч
По моим расчётам ТА даст не более половины от этих 10 МВт*ч.
Остальное даст тёплая стена между Экорпусом и офисно-жилым помещением.
Поправьте меня, пожалуйста, если будет время, я тут посчитал:

вводные:
300 кв. метров площадь склада, ТА имеет 4 метра в глубину,
(из которых теплоизолированы только 1,5-2 метра вертикальных стенок грунтового ТА, но мы не будем обращать на это внимание и посчитаем, что стены на всю 4-метровую глубину - теплоизолированы, а не теплоизолировано только дно).

Объём грунта ТА:
300*4= 1200 кубов.

Разогревая грунт в ТА до 25 градусов к концу лета и остужая затем примерно до 10 градусов зимой, к концу января-февраля, (или, соотв. 27 и 12 градусов) мы получаем рабочую дельту теплового аккумулятора: 15 градусов.

Бетон плиты имеет теплоёмкость, сопоставимую с теплоёмкостью глины.
Теплоёмкость глины и бетона, примерно раза в 4 меньше теплоёмкости воды.
Сочтём теплоёмкость ТА в водяном эквиваленте (в водяном удобнее считать именно квт*ч тепла, а мы оперируем именно такими величинами, МВт*ч и квт*ч) теплоёмкость вашего ТА в водяном эквиваленте составит приблизительно 1200 кубов грунта-бетона / 4 = 300 кубов воды

300 кубов воды * 15 градусов = 4500 квт*ч сможет запасти данный ТА, состоящий, на самом деле, из глины и бетона.

Если полные потери (вбок и вниз) составят 50%, то реально ТА сможет отдавать в Экорпус зимой около 2,25 Мвт*ч.

В хорошо утеплённом "термосе", коим является Экорпус, этой энергии достаточно, чтобы держать плюсовую температуру, к тому же, хоть и в 10 раз меньше инсоляция зимой, но она есть, и ТА хорошо подзаряжается в ясные солнечные зимние дни с помощью СК.
За солнечную зимнюю неделю ТА может подзарядиться на 10-15%. Что и показал ваш опыт, когда температура в ТА выросла минимум на градус за ясную неделю в конце января.
Что эквивалентно подзарядке ТА на 300 кубов (воды) * 1 градус = 0,3 МВТ*ч. Столько тепла пришло в ТА за счёт антициклона в этом году, за январскую неделю. А то и больше.
Если температура выросла на 2 градуса, значит, пришло 0,6 МВт*ч.

Проявляется ценность Вашего ТА - именно в осенне-зимне-весенней связке с СК !
Он, ТА, подзаряжается достаточно быстро!

За отопительный сезон (октябрь- апрель) таких циклов подзарядки вашего ТА бывает столько, сколько бывает ясных часов и дней. Подозреваю, что ТА набирает за эти циклы ещё, как минимум, 2 МВт*ч, частично восполняя рабочие осенне-зимние потери. Точно количество антициклонов пока не считал, так что тут может таиться приятная неожиданность, подзарядка (осенне-весенне-зимняя) может дать и больше, чем 2 МВТ*ч за отопит. сезон.

Получается (пока что), что всего ТА даст в Экорпус за отопит. сезон минимум 4 МВТ*ч. Может быть, 5 Мвт*ч.

Конечно, само здание тоже имеет теплоёмкость, то, что хранится на складе - тоже имеет теплоёмкость, одна из стен Экорпуса является общей - с жилым отапливаемым помещением, насколько я понял (поправьте меня, пожалуйста, если это ошибка).

Эти, неучтённые нами пока, параметры, добавят Экорпусу ещё дополн. МВт*часы, за всю зиму.
Один только переток тепла от более тёплой стены жилого помещения в "термос" склада, будет составлять приличную величину.
Стена, допустим, имеет 40 кв. метров площадь, при этом каждый кв. метр стены отдаёт в Экорпус по 3,5 ватта за час на каждый градус разницы. Усреднённая (примерно за 4-5 месяцев) разница температур между жильём и складом, допустим, 10 градусов,
получается 1,4 кВт за час, значит: по 33,6 кВт*ч - за сутки.
Пусть таких суток будет 120-ть. (октябрь, март и апрель - не берём, СК в эти месяцы могут кочегарить температуру в складе, сопоставимую с температурой жилья, а "термос" прекрасного утепления удержит её ночами. В эти три месяца, допустим, стена работать на отопление практически не будет.)
Итого:
120 суток * 33,6 квт*ч/сутки= 4032 кВт*ч за 4 холодных месяца (ноябрь-февраль) отдаст стена.

Не исключаю, что 10 Мвт*ч за сезон, на которые Вы рассчитываете, Вы получите, но из разных источников .
допустим, минимум 4 МВт*ч от ТА,
сопоставимо, 4 МВт*ч - от тёплой стены,
сколько-то от работы цирк. насосов, освещения ...
и т. д.

Нужно только верно оценить при этом роль ТА, чтобы не возникло ошибочных представлений.

 

1) теплоемкеость глины и бетона отличается в 2 раза от воды по об'ему, а не в 4.

2) разница. Между эко и жилой около 6 градусов. В эко средняя +14, в жилой всегда +20.
R стены около 5.
220дней на 24 часа на 40м2 = около 200кВтч за сезон а не 4мегаваттачаса.

 

Вы правы, конечно: на дельте 6 градусов потери общей стены за 120 дней составят порядка 140 квт*ч.
Поэтому сильного влияния на нагрев Экорпуса эта стена не имеет.

 

Уважаемый @PipilatsMotors, дублирую этим сообщением предыдущее большое, которое попрошу модераторов удалить, поскольку в нём я ошибся, чем мог запутать и перегрузить читающих неверной и путаной инф.

Теперь по теме :

Большое спасибо, Вы правы, с объёмом я не учёл, кубометр свежевырытой глины весит 1,7 тонны.
Разница есть, но не очень критична.

Расчёт (уточнённый):
300 кубов воды * 1,7 = 510 кубов * 15 градусов = 7650 квт*ч - уточнённая полная ёмкость ТА.

Поскольку Вы пока что считаете потери своего ТА за сезон равными 50%, то
7650 квт*ч / 2 = 3825 квт*ч - это полезный запас летнего (май-сентябрь) тепла из ТА, который поднимется за отопительный сезон в Экорпус. Эту цифру - мы пока получили без учёта работы СК, подзаряжающих ТА в отопительный сезон (октябрь - апрель).

Но ! если сезонные потери тепла в ТА составят 64%, поскольку ваш ТА утеплён лишь наполовину с боков,
и с учётом, что 1 литр воды нагреть на 1 градус можно, затратив 1,16 Вт, получается

7650 квт*ч * 1,16 * 0,36 = 3194 квт*ч - это полезное летнее тепло, которое в отопит. сезон поднимется в Экорпус из ТА при работе на дельте температур 15 градусов.

Остался вопрос - сколько в отопительный сезон, т. е. с октября по апрель включительно, дают тепловому аккумулятору - солнечные коллекторы. Ранее я посчитал (весьма умозрительно) эту величину как 2 Мвт*ч.

Разумеется, возражения и указания на мои ошибки - обязательно приветствуются и воспринимаются исключительно с благодарностью, поскольку приближают к истине.

Уважаемый @PipilatsMotors, а у Вас случайно нет данных счётчика тепла, сколько СК закачали тепла в ТА с октября по апрель включительно?

 

Счётчик есть, сейчас на нём 8300кВтчасов.
Это с Августа прошлого года. Как уже писал, где то около 5000квтч закачали в прошлом году до отопительного сезона в ТА. Зимой работал и по воде и по воздуху.
По воздуху не измеряли сколько, это проблематично. Наверное что то около 2Мвтчаса.

Все эти подсчёты имеют точность плюс минус лапоть.
куда там это тепло уходит под ТА, не понятно.
Оценочно считаем 11х33х1м утепленная часть которая прогревается вся до 20градусов,
может в этом году удастся раскочегарить до +25.
И стоит это на 3-х метровой подушке из грунта с линейным распределением температур во все стороны от +20 до +8.

Размер подушки 17х39х3=2000 кубов. со средней температурой около +14градусов.
теплоёмкость подушки как у 900кубов воды.

В первом приближении как то так.

А дальше надо моделировать, как остывает при 4, или 5 метрах. Сколько нужно закачать, сколько можно вернуть обратно и тд.

Проще получить практические результаты, а потом городить теорию.

Результаты такие
Зима 2013, пустой ТА, подкачки нет, минималка была около -0С
Зима 2014, ТА+5000кВтч, подкачка +2000кВтч, минималка была +7.7С

Третья точка даст закономерность.