Расчет теплоаккумулятора для теплицы

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Это не ошибка, а упрощение. Добавить температуру верхней стенки не проблема, вот только какую? +25 это днем, а ночью сколько?, а в пасмурные дни? а если порыхлили или замульчировали или полили? а в ясные холодные ночи, когда воздух +2, а на почве заморозки? а в жару на прямом солнце на почве +50. Вариантов масса, что считать?

 

Реально @юнс показал (огромное спасибо за наглядность) на своей модели, что для отогрева ТА нужно даже меньше 1000 часов. Для эффективной работы ТА нужно работать на разнице вход/выход Твоздуха от 5 градусов. Так же для того, чтобы уйти на потери аэросопротивления ниже 100 Па лучше уходить в скорости воздуха в воздуховодах ниже 4 м/сек.
Т. е. для сезонного ТА можно греть на малых скоростях. Для производства суточного ТА скорость нужно существенно увеличивать. И возможно лучше иметь дело с гладкими трубами
Как это можно использовать? Для желающих строить двухуровневые ТА на нижний уровень есть смысл ставить трубы с большим сечением, чем в ТА прямо под грядкой. Например закапываем 110 ПНД на глубину 30 см с шагом 0,5 метра, и на глубину 1-1,5 метра 160 ПНД с шагом 1 метр. Весной быстро отогреваем верхний ТА на скоростях 4-6 м/сек, далее заряжаем нижний ТА на скоростях 2-4 м/сек.

 

Если Вас не затруднит, выложите расчеты для след условий.
Возьмите в расчет ТА сечением 0,7 метра и глубиной 5 метров. Боковые стенки сделайте глубиной 5 метров и из пенопласта толщиной 1 метр и повторите расчеты. Только увеличьте теплоемкость земли до 4 КДж/М3 - на мой взгляд теплоемкость грунта близка к теплоемкости воды (в объеме). Теплоприток с поверхности земли можно не учитывать. Сверху тоже можно уложить 1 метр пенопласта для упрощения расчетов. Мне хочется посмотреть, за сколько часов можно зарядить такой ТА через воздуховод.
У нас сейчас утилизируемая мощность в районе 15 Вт на 1 м. п. трубы. в конце зарядки. Мне интересно через сколько сотен часов выйдем на такую мощность в случае ТА как я описал в этом посте. Скорей всего это все равно будут сотни часов, так как теплоемкость грунта огромна. Далее попрошу увеличить поток энергии в 2 раза через увеличение прокачки до 1,5 тыс м3 в час. И снова посмотреть время, через которое выйдем на заряженный ТА.

 

Тогда и теплопроводность надо увеличивать.

 

@alexv_1967, как я понял два варианта:
1. сечение 0,7 * 5 м
2. сечение 5 * 5 м плюс пенопласт 1 м по бокам

 

Взял 1 кг сухой глинистой земли (теплоемкость 0,84). Чтобы превратить ее в "жидкую сметану" пришлось добавить 0,5 л воды (теплоемкость 4,2). Общая теплоемкость (1*0,84 +0,5*4,2)/1,5 = 1,96

 

Можно, это не принципиально при медленной закачке энергии

 

Не, только 1й вариант. Рассмотрим ТА сечением 0,7х5 метров обложен с 5ти сторон 1 метровым слоем пенопласта и только с одного торца снизу нет пенопласта. После зарядки ТА остается только поток и теплопотери вниз.

 

Да, видимо Вы правы. Можно брать 2 КДж\м3хК. И скорей всего реальная теплоемкость будет меньше. Извините, давно смотрел на цифры
Значит быстрей зарядим ТА и меньше энергии сможем утилизировать
Песчаник получается из слежавшегося песка и его плотность 2, при теплоемкости все той же 0,84. Видимо реальная теплоемкость грунта от 1,5 до 2х. И возможно скорее 1,5 чем 2. Так что видимо нужно для оценки ТА брать теплоемкости крайние - 1,5 и 2 КДж/м3хК

 

Ну есть же теплообмен! С ранней весны и до сентября прогревается не только ТА, но и грунт с поверхности - налицо продвижение тепла внутрь почвы. Самая высокая температура почвы на глубине в районе Москвы наблюдается где-то в августе-сентябре, причём практически независимо от того какой год - холодный или тёплый.
Т. о., не учитываем добавочное тепло аккумулятора через поверхность, а можно ли учесть - вам, виднее, программа же у вас. Я только констатировал источник возможной неточности.

 

Понятно что это упрощение, но при площадном нагреве потери в горизонтальном направлении только по периметру. Это определённо меньше площади дна раза в три или более. Грубо - потери, соответственно, в 3 раза меньше, но поскольку по периметру - ЭППС, то ещё намного меньше.
Пока ещё есть неучтёнка более высокого уровня, какой смысл высчитывать жалкие 1-2 процента? Например, потери тепла от инфильтрации, на основе экспериментальных исследований, составляет 20% от теплопотерь через ограждение.

 

Вроде можно ввести в программу температуру, которая будет меняться в процессе расчета?
Конечно на большой промежуток понадобится длинный массив входных данных, но можно подумать о математической функции, которая будет определять этот массив.
В принципе эта температура привязана к нужной растениям, например у меня нужный температурный режим задается 24 значениями за сутки. Научный подход к теплице Все излишки энергии придется или сплавлять через форточки или направлять в ТА, для упрощения расчетов можно принять, что они направляются в другой ТА.
Я как раз занят расчетами сверху от солнца на промежутках времени не больше недели и постепенно уже связываю свои матмодели теплицы и грунтового ТА, но интересно бы было связать и с Solidworks, в нем цветовое представление поля температур более наглядно.

Я уже это понял, то есть здесь больше ставка на сезонный расчет, я смотрел на это с точки зрения меньших промежутков времени, не более недели.

 

@Cofessor, большинство расчетов можете сделать самостоятельно без суперкомпьютера просто на калькуляторе. Если Вы будете сами считать, то Вы сразу поймете откуда что берется и почему, и поймете, что важно в построении ТА, а что нет для Вашего ТА. Сами поймете, что Вам лучше гофра или гладкая труба, к примеру
В посте 161 Вы правильно заметили, что потери тепла в горизонтальном направлении можно пренебречь. Только в каких случаях?, на каких площадях? Я считаю, что если ТА с линейным размером меньше 10 метров, то нужно начинать учитывать У меня размер теплицы 6х11. Вместе с доп утеплением могу считать 8х14 метров. Это уже почти плоский нагрев без потерь вбока. Вот поэтому и прошу посчитать потери только вниз. В моем случае над ТА стоит теплый парник, средняя Тв котором больше Тгрунта и потерь наверх нет. Потери в бок есть, но периметр сравним с площадью вниз. Оценю потери вниз, в бока они будут не больше чем в низ. Все это могу оценить вручную, в уме, без сложной математики. Сложная математика позволит поточней вычислить время заряда, извлекаемую энергию и т. п.
Но нам это не так важно, нам же не сдавать объект заказчику? Нам только перед собой отчитаться?

@юнс в своих выкладках наглядно показал, что для зарядки ТА до нужных температур хорошо бы иметь Твоздуха на 10 градусов выше. Наверно эту цифру можем уменьшить, но вряд ли меньше 5ти. Вот я и задумался, может мне для отогрева ТА иметь одну секцию в теплице на более высокой температуре? Или как то еще... Есть над чем подумать пока все не построил. Спасибо юнсу
Чердак неотапливаемый у меня далеко от ТА, так бы не из теплицы грел...

 

Я вот подумал... Лучше длину трубы (и ТА) оставить как было. Если у Вас в расчетах труба была 8,5 метров, то получаем размеры 0,7х8,5. И с торцов, где сечение 0,7 можно просто голая земля, без пенопласта...

 

@kivik71, земля обладает хорошей теплоемкостью и низкой теплопроводностью. Так что можно считать, что суточные колебания никак не влияют на тепловой поток на глубине ... 0,5 метра, например. Нужно только брать в расчет среднее значение. Например 20 градусов, или 25 (летом). На зарядку ТА влияет время зарядки. Реально нужно качать воздух и заряжать ТА когда светит солнце. У нас в Питере это до 16 часов в день. Типа 16 часов заряжаем, 8 часов "курим". Даже с учетом суточного "импульсного" режима, результаты немного изменяться, так как обычно теплопотери вниз не существенны. Вернее не совсем так. По началу теплопотери вниз существенны. Например мы отогрели ТА до 14 градусов, а на 1 метре под ним всего +4. И тогда если теплопроводность грунта взять 2 Вт/м2хК, то на теплице S=60м2 имеем поток вниз 1,2 КВт! Если при этом весной Вы в течении 12 часов загоняете 5 КВт, то вниз за сутки Вы теряете половину. Но такая ситуация будет не вечно, через пару недель поток вниз упадет, так как грунт на глубине начнет отогреваться. Это очень медленный процесс...
Вот я и решил, что основная моя задача убрать теплопотери вниз осенью, чтобы меньше тратить энергии на отопление осенью, когда солнце перестает греть грунт. Я до сих пор не уверен, что летом мою теплицу нужно будет дополнительно отапливать. Я строю заглубленную в землю теплицу и у нее площадь пола и теплоизолированных стен сравнима с площадью поликарбоната. Так что при падении уличных температур до нуля в теплице может быть в районе +8 несколько суток без доп обогрева (в том числе без доставания энергии из ТА)