Расчет теплоаккумулятора для теплицы

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Мне не понятна фраза:
"В результате, если подключить тот же вентилятор к двум параллельным гофрам по 8 м, скорость воздуха снизится с 4.1 до 2.3 м/с. С другой стороны в гофре больше площадь теплообмена. В итоге грунт размером 0.3 x 0.3 x 1 м нагревается воздухом с температурой +35 за 6 часов почти одинаково с небольшим преимуществом у гофры. При этом скорость воздуха разная - 4.1 и 2.3 м/с соответственно."
Вы сказали "спасибо", за эту фразу и теперь пишите тоже про снижение скорости в 2 раза. Вообще не понимаю, о чем речь. Интенсивность теплообмена зависит от скорости воздуха и температурного напора. Увеличили площадь теплообмена в 2 раза и уменьшили скорость в 2 раза, получили примерно тот же тепловой поток в ТА. Это верно.
1) товарищ предложил вместо одного гладкого воздуховода пустить воздух по двум гофрированным?, чтобы располовинить объем. Но тогда у него площадь возросла в 4 раза по сравнению с гладким. Тепловой поток возрастет в 2 раза и ТА будет нагреваться в 2 раза быстрей.
2) товарищ предложил вместо одного гофрированного пустить воздух по двум, чтобы располовинить поток и уйти на нужное аэросопротивление? Тогда все верно. Площадь в 2 раза, скорость в 2 раза меньше. Ну и? Выводы какие?

 

Для каких целей? Если нужен ТА, который зарядить нужно за час, возможно гладкая будет правильней...

То же странный вывод из результат расчетов (если они верные). Земля обладает огромной теплоемкостью и отличными теплоизоляционными свойствами. Постепенно вокруг трубы образуется тонкий слой отогретой земли, который становится все толще и толще. И земля начинает работать теплоизолятором. В итоге вначале прогрева много поглащается в самом начале трубы, а затем все дальше и дальше! И отлично. на выходе воздух близкий к Тземли! По максимуму сумели утилизировать солнечную энергию. Но через час (или несколько часов, зависит от параметров) вокруг всего воздуховода будет теплый слой земли и нам можно уменьшать скорость воздуха, если хотим экономить на затратах на прокачку. Если имеем фан без регулировки производительности, то рост температуры на выходе будет означать, что ТА вокруг трубы немного отогрелся и мы уже не можем утилизировать по максимуму. Чем больше время нагрева воздуха на выходе - тем дольше мы сможем разряжать ТА в режиме нагрева теплицы.

 

я могу попробовать сформулировать что хотел и мысли, как решил реализовывать. Наверняка много чего не учел - будут давать советы. Готов. Спасибо!

 

@alexv_1967, мой участок не на высоком холме.
Меня попросили спроектировать что-то похожее на ковровское чудо тепличной мысли.
Люди в Коврове организовали космический по замыслу проект. (В прямом и переносном смысле).
И большое им за это спасибо. Что-то сделали, а не тупо в офшор.
Многое удалось, но насколько понял - к заветной лунке не добрались.
Забуксовало. (А сор, как у нас принято, в избе прячут - ошибка. Маневр на пиар. Продать не доведенное.)
Присмотрелся - там масса технических проблем. Может масса мелкого пересилила красивую идею?
Так бывает.
Некоторые можно решить. Но есть очень дорогостоящие решения, резко влияющие на чаши весов.
ТА - один из них.
Сюда пришел задать только один вопрос - целесообразность постройки круглогодичного ТА.
Верилось что это можно как-то прикинуть в цифрах.

(Вот ведь даже на Марсе картошку уже изловчились вырастить в "товарных" объемах.)

 

У нас с Вами климат не самый приспособленный для жизни Мало солнца, долгие зимы, холодный грунт...
На мой взгляд когда строят тепличные хозяйства на гектары, там еще есть смысл пытаться просчитать и что то сохранить под тепличным хозяйством... да и то, теплицы с ТА лучше строить где-нибудь в Иркутске, где каждый день солнце а не как у нас, неделями может быть пасмурно.
С другой стороны мы точно знаем, что летом у нас воздух теплей чем земля. Значит тепло из воздуха можно загонять в землю. Если ТА делать достаточно большой, а нагревать его не сильно, то можно зимой это тепло использовать через тепловой насос. Напрямую забирать тепло выглядит весьма сомнительно.
В теплице нужно поддерживать Твоздуха не больше 30 градусов. Воздухом с такой температурой Вы с трудом сможете отогреть землю выше 20 градусов, а когда будете забирать - получите 10 градусов на выходе для обогрева?
Это достаточно низкая температура для утилизации солнца с землю. Если построить отдельный парник, чисто для нагрева воздуха и утилизации солнца, воздух в нем на солнце нагревать до +50, и гнать по воздуховодам в землю, то все будет гораздо интересней. Вместо теплицы можно использовать воздух из чердачного пространства под крышей. Если кровля не теплоизолирована... Тогда можно начинать считать без ТН.

 

А как найти в инете о чем речь?

 

Это я видел 1-2 года назад. Их идеи и разработки замечательно можно использовать для зимних садов, своих маленьких теплиц и т. д.
Что то не понял, в чем космос? В условиях Коврова парни не скрывают, что нужен дополнительный обогрев. Я хочу обратить внимание, что если есть дешевый газ, то можно не тратить деньги на сверхзеленые технологии.

Еще до санкций, в 2013 году смотрел передачу по ТВ, что в России есть смысл строить и активно строятся большие тепличные комплексы. Но нужно подключать к ним газ, ставить электростанцию и генерить электричество для досветки из природного газа. Что-то там стоимость рентабельного тепличного комплекса получалась от 10 или 20 млн долларов, из них электростанция в районе 1 млн. Газ в России дешевый, получают из газа свое дешевое электричество и тепло. Летом тепло и свет имеем бесплатно от солнца. Зимой в России природный газ превращаем в досветку и тепло, тоже почти бесплатно. Не обязательно получать большие мощности от электросетей, главное газ. Если газа нет, то эксплуатационные затраты улетают в космос и строить тепличное хозяйство можно, но эксплуатационные расходы резко растут. В итоге маленький тепличный комплекс в какой то момент может стать убыточным, по мере появления в конкурентах современных больших тепличных комплексов.
Еще тогда, до санкций, в 2013 году обещали через 5-10 лет заменить всю импортную зелень на местную... Видимо и без санкций вынесли бы с прилавков импортную зелень. В качестве примера приводился тепличный комплекс Лен области под Тихвином, где себест огурцов зимой упал до 40 руб с 60 рублей (без учета капитальных инвестиций). А окупаемость этих многомиллионных вложений называлась 10 лет.

 

Сопротивление потоку воздуха в трубе зависит от его скорости. Для прямой гладкой трубы сопротивление легко посчитать в калькуляторе. Для гофрированной трубы смоделировал в программе отрезок гофры длиной 1м с внутр./внешним диаметром 95.2 / 112.8 мм. Полученные результаты:
Скорость воздуха, м/с. .. .Сопротивление, Па
1. .. ... ... .. .. .. .. .. ... .0,74
1,5. .. .. .. .. .. .. .. .. ... .1,91
3. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... .9,12
5. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... .26,7
Поделив рассчитанный программой объемный расход на скорость потока, получил эффективный внутренний диаметр трубы 93 мм, т. е. меньше реального внутреннего диаметра.

Похожую мощность в 140 Вт имеет осевой низконапорный вентилятор ОВ 4Е 350. Определим рабочую точку на пересечение графиков вентилятора и гофры длиной 8,5 м:

Получим напор 96,2 Па, производительность 1228 м3/ч. делим на 15 труб, что соответствует скорости 3,35 м/с.
Вывод: вентилятор слишком мощный для желательных 2 м/с.

 

@юнс, согласен. похоже ошибся в расчетах. Вносил изменения "в проект" в процессе строительства. Спасибо Но я подстрахован - вентиляторы имеют 3-4 скорости в канальных сплитах.
Поясню. Как писал выше, прошлым летом подобрал средненапорные испанские, они на 100 Па теряют порядка 20% производительности, и осенью закопал 110 ПНД. Зимой решил систему модернизировать и купил китайские БУ канальники. В канальных сплитах фаны огромные, формой и конфигурацией отличаются от классических канальных вентиляторов, их конструкция и внешний вид внушает доверие. Но по паспорту, похоже при 100 Па перестают дуть - либо плохо написаны мануалы, что тоже не исключено. В любом случае сейчас у меня два варианта. Либо канальники на 100 Па будут что-то приличное прокачивать, либо придется эксплуатировать на меньших скоростях. Я так и не понял, что в мануалах заявлено. Если указано 2 тыс м3 и давление 50 Па, это либо либо, или при? Холодильщики говорят, что фаны там средненапорные и потребление заявлено больше, чем в испанских средненапорных...
Выкапывать 110 гофры ПНД и вкапывать 160 этим летом не буду.
Проект был на скоростях 3-4 м/сек, скорости 2 м/сек - скорей всего не хватить утилизировать 10 КВт летом, если только конденсат поможет С другой стороны уложено порядка 120 м. п. воздуховода. Если получится отогревать ТА до +22, то обратно 2-3 Квт на отопление смогу вынимать? Типа 20-30 Вт с погонного метра? Площадь 0,3 м2, скорость 2 м/сек, Тнапор 3-5 градусов. Если Тземли = 20 градусов, Твоздуха на входе воздуховода 15, на выходе 18, то 2 КВт смогу вынимать, правильно? Это примерно столько мне нужно будет, если на улице +5.
Ну и самое главное - ТА под теплицей мне нужен в первую очередь для того, чтобы осенью, когда начнется отопительный сезон, не тратить деньги на нагрев земли. Земля должна быть теплой на несколько метров вокруг воздуховодов и помогать поддерживать тепло в теплице. У нас в Питере на глубине земля холодная и как только солнца становится мало, через 2-3 недели после этого нужно начинать отапливать дно теплицы, а я рассчитываю от этого уйти на 2-2,5 месяца, до конца ноября.
Т. е. режим летом - начало осени - зарядка/разрядка ТА. Осенью - отключение ТА от обогрева, обогрев с помощью ТН. Тепло ТА отсекает холодную землю и уменьшает нужную мощность на обогрев. При площади пола 100 м2 на обогрев земли нужно тратить 1-2 КВт, если летом не отогреть землю под теплицей на глубину. Идея ТА в этом. За лето получить теплый грунт на 2-3 метра под теплицей и в стороны.

Сейчас мне нужно построить теплицу, запустить ТА, убедится, что грунтовые воды не перекрывают сечение воздуховодов, что ТА заряжается. Затем дождаться осени и посмотреть как грунтовые воды разряжают горячий ТА во время холодных обильных осенних дождей.
Пока я на свое занятие смотрю как на авантюру - слишком много нюансов - мне это не нравится. Но хочется попробовать... Прошлой весной я выкопал яму и все лето смотрел за УГВ. Летом УГВ был минус 70 и я решил на этой глубине сделать пол теплицы - траншеи, у меня воздуховоды сейчас закопаны на -1,4 метра, дренаж на минус 2 метра - все время должен работать дренажный насос - даже его придется резервировать

 

Тогда рабочая точка сместится вниз:

Производительность составит 700 м3/ч, делим на 15 труб, на площадь сечения трубы (0,00679 м2) и на 3600, получаем скорость 1,9 м/с.

 

Юнс, я так и недопонял твои выкладки в посте #101. Расчёты были произведены исходя из допущения что ТА со всех сторон окружён идеальным теплоизолятором? Получался результат что слой пенопласта в 10 см позволяет поднять температуру ТА на 15%. Однако в реальности ТА сверху отделён от теплицы всего лишь тонюсеньким слоем земли, которая отнюдь не является идеальным теплоизолятором, особенно если была полита накануне. Как считалась отдача тепла из ТА?

 

Да, со всех сторон, кроме нижней. На ней поддерживалась температура +8 С. Но высота параллелепипеда выбрана с запасом, чтобы тепло не доходило до нижней стенки за время моделирования (18 час.). Так что, можно было теплоизолировать и нижнюю стенку тоже.

Да, и на картинках видно, теплые зоны мало отличаются с пенопластом и без.

В реальности м. б. масса вариантов (мульча, влажность, структура почвы и т. д.), поэтому я не заморачивался с ними.

 

Смоделировать гофру длиной 8,5 м не позволяет малый объем ОЗУ (4ГБ), поэтому заменил гофру на гладкую трубу с той же длиной, но с удвоенным диаметром. При этом площади теплообмена равны. Объемный расход воздуха такой же, как в гофре: 700 м3/ч / 15 = 46,7 м3/ч., а скорость меньше в 4 раза - 0,475 м/с. Труба на глубине 0,7 м (по оси). Начальная температура грунта +4 С, размеры грунта в сечение 0,7 * 3,4 м. Причем грунт условно разделен на 2 части: верхнюю высотой 1,4 м и нижнюю высотой 2 м. Для верхней части будем считать среднюю температуру. Со всех сторон грунта идеальная теплоизоляция.
Зарядка ТА: дуем +25 С с влажностью 50% в течение 1 000 час, что примерно соответствует летнему сезону.
Температура воздуха на выходе трубы:

Дельта температур вход / выход:

Средняя температура верхней части грунта (1,4 м):

Тепловой поток в ТА (в среднем 113 Вт, что соответствует 13,3 п. м. трубы. За 1 000 час в ТА (15 труб по 8,5 м) накопится 1 695 кВт*ч энергии):

Температура через 100, 500 и 1 000 час:

 

Относительная влажность воздуха в трубе через 100, 500 и 1 000 час:

Конденсат через 100, 500 и 1 000 час (не понятно в чем измеряется):