Расчет теплоаккумулятора для теплицы

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

В своей новой теплице я заложил сразу несколько систем поддержания нужных температур. Часть из них крутится вокруг воздуховодов, часть водяные трубы.

1) естественно форточки - открывашки
2) продув по воздуховодам в землю - солнечный вегетарий
3) 32мм ПНД - водопроводные шланги в грядках чтобы в холодный период отогревать землю в грядках
4) Установлен водный ТА на 6 кубов, закопан в землю. Туда будет часть энергии утилизироваться во время работы солнечного вегетария через фанкойл, который работает в п2.
5) заложены воздуховоды для подачи теплого воздуха локально прямо в грядки.

На севере Лен области даже в августе приходится дотапливать теплицу. Возможно в новой это получится сдвинуть на несколько недель в сторону сентября - все зависит от "пасмурности погоды у нас".
Поэтому нужен альтернативный солнцу источник энергии. Я пока рассматриваю электричество + тепловой насос. Но в любой момент смогу поставить ТТК. или что- то еще
Сейчас вся система отопления либо под землей, либо на северной стороне теплицы.
Если ставить соленой ТА - я пока плохо понимаю, как его эксплуатировать под землей. С водой все понятно - она может убежать в дырку или зацвести.
А вот соляная грелка - чтобы соль растворялась - нужно мешать. Напрашивается изготавливать в таком случае вертикальные стальные столбы и наполнять их солью, снизу греть, сверху мешать? Эти столбы можно тогда использовать как несущие столбы теплицы и сразу их изготавливать во время строительства теплицы?
Что то у меня "пазл" с соленой грелкой пока не складывается.

Если делать соленой ТА в виде плоского прямого параллелепипеда, то как там мешать соль? Соль залегает внизу, на дне бака. Ставить насос, который прокачивать будет соленой раствор во время нагревания? Если соленой ТА эксплуатировать с избытком воды, чтобы он не деградировал и вся соль теоретические могла раствориться, то насос можно погрузить и держать сверху, где всегда жидкость буде в баке, а включать по датчику температуры, когда Тжидкости будет больше 35 градусов, например. Может так?
Чтобы соленой ТА качественно работал очень критично может оказаться как исполнить, в противном случает у него параметры будут как у водяного или чуть лучше

 

Опыт продолжается Нагрел десятиводный сульфат натрия без лишнего рассола. На дне остается нерастворимый осадок в виде практически прозрачных кристаллов. Достаточно много - возможно около 1 кг, на глаз сложно сказать. Возможно и растворится, если очень хорошо перемешивать.
Видимо верну в кастрюлю часть изъятого рассола, например 1 литр из 2х.
Если считать, что я начал растворять 5,5 кг десятиводного нагреванием, то почти весь растворился в собственном растворе, осталось на дне от 0,5 до 1 кг.@alarin, что делать? Просто добавить слитый ранее раствор? Но не весь?
Слитый отдельно соленой раствор у меня с концентрацией в районе 14-15% в пересчете на сухой сульфат... 2 литра

 

Рукой собрал со дна, взвесил получилось 520 грамм нерастворенного осадка. На ощупь как поваренная соль нулевого или первого помола., или как сахарный песок, скорее... Раствора в кастрюли осталось порядка 4,8 кг. Может воды грам 100 убежало - высохло, поэтому еще нерастворимый осадок большой получился? не понятно

 

@alarin, не получается у меня полностью растворить десятиводный сульфат в собственной кристаллизационной воде. Добавил 1 литр слитого 15% раствора - не весь осадок разошелся...
Влил весь запаса рассола, (2 литра) все обратно растворилось. Плотность готового раствора (когда все растворилось при нагреве) порядка 1,3 при Т=40 градусов.
Правда общий объем стал меньше 6 литров - видимо 200-300 грам воды все же испарилось.

Итого, что выяснил за выходные? Если брать на 10 кг сухого сульфата натрия и примерно 21-22 литра воды, то при нагревании до 40 градусов все раствориться и получим объем рассола, примерно в 1,2 раза больше, чем объем воды. Можно Сульфат сыпать с избытком и когда прекращается растворение сульфата, сливать рассол в ТА... Для контроля можно замерять плотность, она будет в районе 1,3 кг на 1 литр. Домашние весы и литровая емкость у всех найдется
При остывании до 20 градусов такой рассол даст примерно 80% сульфата в виде осадка десятиводного сульфата, порядка 20% сульфата останется в рассоле...
Работая с избытком воды теряем теплоемкость ТА, но такой ТА не нужно регенерировать на мой первый не очень просвещенный взгляд

 

Я просто взял грунт и превратил его в ТА примерно кубов 15. Ну и еще с учетом того что земля осела и уплотнилась нужно добавить кубов 5-7. Даже если посчитать плотность 1 куба по 1 тонне то всего 15 тонн и + 2 тонны воды. Даже если посчитать что сульфатный ТА эффективней в 3 раза то можно сказать условно что 5 тонн сульфата у меня уже есть .
Конечно есть проблемы с регенерацией ТА так как помидоры и огурцы с перцами вытягивают макро и микроэлементы.

 

Василий, я тоже теплицу превратил в сплошной грунт-ТА. Возможно пошел немого дальше Вас - зарылся в землю
Выкопана яма 70 см глубиной, 4,8 метров шириной, 10 длиной. Траншея с запада на восток. Все это накрыто полуаркой, обращенной к югу. Внешним размер теплицы где-то 6,2 на 12 метров. так как крыша на 70-80 см шире траншеи с каждой стороны. Высота в коньке в районе 4 метров. В итоге внутри теплицы имею по периметру высокие грядки - 70 см (они же стены траншеи), и три внутренних грядки. С севера глухая стена засыпанная землей
Может сниму видео и как нибудь выложу.
Площадь поликарбоната в районе 100 м2 кровли и 15 м2 торцов. Площадь земляного пола и боковин грядок примерно такая же, где то 100-115 м2.
расчеты показывают, что можно просто поддерживать температуру в земле в районе 20 градусов, чтобы когда на улице 0, в теплице получалось +12. Т. е.
грядки сами могут выполнять роль ТАи греть одновременно помещение, если они высокие. - за счет большой площади поверхности этих самых грядок. Траншейная теплица резко улучшает соотношение площади остекления к площади поверхности земли внутри теплицы.
Могу греть бак с водой на 6 кубов ТН до +35 градусов и теплой водичкой подогревать грядки.
Могу ТН дуть теплым воздухом и подавать тепло прямо в грядки.
Но ТН - это пока только планы. За зиму нужно собрать два ТН, один скорей всего воздух/воздух. Второй воздух/вода, или вода/вода, не решил еще. Заложил геоконтур прошлой осенью 350 м. п.
В следующем году начну эксплуатировать, может быть без ТН.
Я не уверен, что мне нужно будет пользоваться продуванием воздуха (солнечным вегетарием), чтобы доставать тепло из земли. Но на всякий случай заложил. Хочется проверить разные технологии.

Хим грелка тоже интересная технология как доп источник обогрева в морозный период. Хотя пока не понимаю, как сделать просто, надежно, удобно. Но руки чешутся на хим грелку. Землю для обогрева теплицы сильно не нагреть - корни растений начнут страдать + часть тепла будет в землю разбегаться. Поэтому землю как ТА есть смысл греть до 20-25, не больше.
А вот если хим грелку нагревать... Тогда и землю можно греть всего до +18. Может нужно попробовать пристроить хим грелку - я только пока не понимаю как, какой правильный конструктив для хим грелки. Если это емкости толщиной 15 см, высотой 60-70 см и длиной 2-3 метра, то такие емкости могут стоять вдоль высоких грядок и не затенять и не мешать растениям. А в отопительный период их можно периодически наполнять энергией либо от ТТК, либо от ТН...?
Если греть грелку ТН по ночному тарифу - цена отопления будет на уровне природного газа.
Тоно так же и землю можно греть. Только в землю сильно не нагреть, поэтому от земли мощности на обогрев не будет хватать в мороз. Нужно чем до дотапливать.
В моем случае есть бак на 6 кубов и могу фанкойлы ставить. А хим грелка вообще может греть без вентиляторно... Заложить внутрь медные трубки и конденсировать прямо там фреон. Самый экономичный режим, вот только соль внутри без размешивания плохо растворяется. Что то я пока не соображу, как красиво сделать хим грелку

 

Я в начале думал городить водяные ТА внутри теплицы. Затем сообразил, что и земля не хуже, только бесплатно. Так что слово против не услышите - Вы правы, нужно в первую очередь землю использовать как ТА в системе отопления теплицы
А потом уже все остальные навороты, если хочется денег потратить и чуть улучшить показатели эксплуатации

 

@alexv_1967, Т е если взять 10 водный сульфат и нагреть его он не превращаяется в жидкость? Понятно, что будет небольшой остаток того же 7 или 5 водного, который будет рассматриваться как шлам. У меня сейчас в бутылке на улице есть 10 водный сульфат, половина в кристаллической форме, половина в виде рассола. давайте вечером разделю их по пузырям и тоже поэкспериментирую...

 

На мой дилетантский взгляд - это ни о чём. Надо никак не меньше 30-ти. Вопрос, будет ли при такой низкой дельте вся система успеть отдавать излишек накопленного тепла? Вчера наблюдал - воздух в теплице прогрелся до 27 гр., значит поверхность земли, как источник тепла, ещё больше? Однако температура на глубине 15 см увеличилась за 4 часа только на 1 гр. Много это или мало? Конечно солевая грелка будет отдавать тепло намного дольше, но, стань чуть потеплее, и всё может измениться - она не будет успевать сбрасывать тепло и пойдёт стремительный саморазогрев или как?
Может я и не понял ничего, но мне кажется что такую систему нельзя вогнать в нужный диапазон, включающий кристаллизацию (или полу кристаллизацию - запутался уже) в условиях сильно меняющихся климатических условий. Не проще ли сделать тепловую яму безо всяких кристаллизаций и пусть перегревается хоть до 100, хоть до 120-ти, а из ямы уже вытаскивать тепло, главное расплав подобрать такой, чтобы конвекцию исключить.

 

@Cofessor, Наоборот, при повышении температуры как в нормальном АКБ отдача тепла сменится его поглощением, а в интервале температур между переохлаждением и максимальной растворимостью будет хранение энергии.

 

Так я и говорю что этот промежуток кристаллизации невозможно поймать при сильных сезонных колебаниях температуры. Погода потеплела - всё давно растворилось и рассол пошёл греться - не так?

 

@Cofessor, Так конечно, здесь градусник в помощь.

 

У меня проблема в том, что при нагреве остается порядка 10% нерастворимого осадка. В этот раз я грел газом на самой маленькой конфорке на самой маленькой мощности - грел где-то 500 Вт мощностью, не больше. Процесс переплавки шел пару часов. Кастрюля из Икеи с толстым дном.
Кастрюля крышкой была не закрыта. Может быть конечно я немного воды много выпарил.

Коротко, как было дело. Растворил по максимуму сухой сульфат, оставил остывать с открытой крышкой. Остыл до 21 градуса (почти сутки остывал и верхний мог подсохнуть) - слил 2 лира рассола - поставил греть "сухой остаток".

На ощупь, на дне остался не 10тиводный, а какой то другой выпал осадок. Кристаллы десятиводного мягкие, а эти твердые, как сахар сухой перетираешь.
Может что то очень важное еще в процессе переплавки? Например температура не выше 40?

 

Да чем градусник то поможет? Это индикатор, а не регулятор. Получается, диапазон кристаллизации должен быть максимально широким, чтобы при любой погоде можно было использовать энергию фазового перехода, а иначе будет использоваться просто теплоёмкость агента. Но, я так понимаю, чем шире этот диапазон делаем, тем меньше эффект.
Мне кажется, надёжную систему теплообмена, использующую энергию фазового перехода, проще сделать именно на водной основе, как предлагал выше - это обычные трубы в земле. Их уже многие имеют в вегетариях, но гоняют по ним обычный воздух теплицы. Даже если теплица закрыта герметически и влаге, испаряемой растениями, некуда деваться, без системы туманообразования конденсации влаги в трубах не будет, потому что запас влаги в воздухе быстро иссякнет. Но если сделать конденсатосборник и систему туманообразования, то эту влагу можно пустить по кругу и она будет идеально подметать весь излишек энергии в воздухе и транспортировать его под землю, ещё и влажность и температуру воздуха нормализовать под оптимальные для растений.

 

@alexv_1967, Я вообще выпаривал жидкость со своих отходов, потом фильтровал и савил на кристаллизацию, рассол сливал с кристаллов (они просто огромными вырастали под 10 см. длиной в виде ежа противотанкового) Вот эти кристаллы закидывал в другой пузырь, уже как товарный продукт. При перегреве раствора или излишне удаленной воды будут выпадать кристаллы уже не 10 водного сульфата. В деле кристаллизации спешить не надо.
@Cofessor, Регулятор должен видеть чего он регулировать будет, вот градусник и есть глаза регулятора., Образование тумана зависит не только от температуры, но и от давления и не только парциального, но и атмосферного. Система туманообразования может быть хорошим дополнением к ТА определяя точку росы в теплице.