Magazynowanie ciepła - Taryfa nocna.

[Robmik]

Zastanawiam się nad magazynowaniem ciepła przy ogrzewaniu podłogowym podczas taryfy nocnej.

Nie wiem czy moje rozumowanie jest dobre ale prosiłbym osoby znające się na tym zagadnieniu o ustosunkowanie się do mojej wypowiedzi.

Chciałbym wykonać podłogę na gruncie następująco:

[attachment=761:2007_11_...odel__1_.pdf]

Podczas taryfy nocnej chciałbym podgrzać posadzkę z betonu 20cm do temperatury 27,5 stopnia i w ciągu dnia odzyskiwać to ciepło schodząc z temperaturą do 22 stopnia.

Z tego co policzyłem wychodzi mi że zapotrzebowanie domu na ciepło wynosi ~28W/m2 a max ilość ciepła jaką można zmagazynować w 20cm warstwie betonu wynosi ~27.5W/m2 przy różnicy temperatur 5.5stopnia.

Może ktoś coś podobnego próbował zrobić prośba o uwagi.

2007_11_01_Roboczy_Max_Model__1_.pdf

2007_11_01_Roboczy_Max_Model__1_.pdf

[Redakcja]

Sama idea jest w zasadzie słuszna i możliwa do zrealizowania, ale przedstawione wyliczenia całkowicie błędne.

Ilości ciepła nie mierzy się w W/m2 a w Wh/m2 zatem należy przyjąć takie ilość zmagazynowanego ciepła która pozwoli na jego emisję do pomieszczenia w czasie gdy nie jest pobierana energia elektryczna. Jednostkową moc grzewczą należy przyjmować na poziomie 60 - 70 W/m2 co umożliwi utrzymanie wymaganej temperatury przy największych spadkach temperatury zewnętrznej.

Przy założeniu, że pobór energii elektrycznej będzie przez 10 h na dobę, to na pozostałe 14 h ciepło pobierane będzie z energii zmagazynowanej w wylewce betonowej. Konieczne jest więc zakumulowanie ok. 900 Wh/m2 .

"Pojemność" cieplna podłogi przy założonych parametrach wynosi ok. 1700 Wh/m2, zatem teoretycznie jest dużo większa niż przewidywane zapotrzebowanie. Jednak trzeba również uwzględnić zdolność do emisji ciepła przez podłogę, która maleje wraz ze spadkiem jej temperatury.

Podsumowując realizacja tego rozwiązania jest możliwa jednak warto zamontować dodatkowe grzejniki elektryczne (np. konwektory) które przy dużych spadkach temp. zewnętrznej dogrzeją pomieszczenie. Nie ma też sensu montowanie ogrzewania wodnego jeśli instalacja będzie zasilana jedynie prądem.= wystarczy wtedy ułożenie kabli grzejnych.

[Robmik]

Dziękuję za odpowiedz, poniżej załączam swoje wypociny obliczeniowe może uda się odnaleźć miejsce gdzie się pomyliłem. (z góry dzięki)

Nasuwa mi się jeszcze jedno pytanie:

1. Gdzie byłaby optymalna lokalizacja kabli rozprowadzających energię cieplną w środku posadzki czy może na jej spodzie?


Zmodyfikowane obliczenia przy uwzględnieniu że poj. posadzki była dwukrotnie za duża.
Poprzednio i teraz liczyłem to w ten sposób:

DACH
----
współczynnik przenikania ciepła: L = 0,173 W/m2*K
powierzchnia dachu: P = 200 m2
różnica temp. po obu stronach przegrody T = 40 K

Wyemitowane ciepło przez dach = 0,173 * 200 * 40 = 1390 W

PODDASZE ŚCIANY
---------------
współczynnik przenikania ciepła: L = 0,238 W/m2*K
powierzchnia ścian: P = 49,5 m2
różnica temp. po obu stronach przegrody T = 40 K

Wyemitowane ciepło przez ściany = 0,238 * 49,5 * 40 = 470 W

PARTER ŚCIANY
---------------
współczynnik przenikania ciepła: L = 0,238 W/m2*K
powierzchnia ścian: P = 135 m2
różnica temp. po obu stronach przegrody T = 40 K

Wyemitowane ciepło przez ściany = 0,238 * 135 * 40 = 1290 W

PODŁOGA
-------
współczynnik przenikania ciepła: L = 0,220 W/m2*K
powierzchnia ścian: P = 100 m2
różnica temp. po obu stronach przegrody T = 25 K

Wyemitowane ciepło przez ściany = 0,220 * 100 * 25 = 550 W

WENTYLACJA BEZ ODBIORU CIEPŁA
-----------------------------
~40% wyemitowanego ciepła przez wszystkie przegrody = ~ 0.4 * (1390 + 470 + 1290 + 550) = 1480 W


RAZEM STRATY CIEPŁA DLA CAŁEGO DOMU: 1390 + 470 + 1290 + 550 + 1480 = ~5200 W

POWIERZCHNIA CAŁKOWITA DOMU: 200m2

STRATA CIEPŁA W PRZELICZENIU NA 1m2 WYNOSI := 26 W/m2

-------------------------------------------------------------------------------------------------


POJEMNOŚĆ POSADZKI BETONOWEJ GRUBOŚĆ 15cm NA PARTERZE PRZY RÓŻNICY TEMP. 4K WYNOSI:

Q = 0,9 kJ/(kg*K) * 0,15m * 2400kg/m3 * 4K = 1296 kJ/m2 = 1296 (kW * s)/m2 = 1296000 (W * s / 3600s) / m2 = 360 Wh/m2

Zapotrzebowanie domu na ciepło przez 14h wynosi = 26W/m2 * 14h = 364 Wh/m2 czyli tyle ile zmagazynowane w wylewce 15cm przy podgrzaniu podłogi o 4 stopnie. Czyli maksymalna temp. nocą 25 stopni, a minimalna temp. podczas dnia 21 stopni.

[Redakcja]

Przedstawione wyliczenia są niekompletne i wielu punktach błędne

Po pierwsze - nie uwzględniono strat ciepła przez okna i drzwi - przeciętnie ich powierzchnia wynosi ok. 20 % powierzchni ścian zewnętrznych a współczynnik przenikania o. 1,3 W/m2K

Po drugie - wentylacja nie ma żadnego związku z ciepłochronnością przegród, a obliczeniowa moc strat ciepła w domach jednorodzinnych wynosi 20 - 30 W/m2 powierzchni użytkowej zależnie od intensywności użytkowania liczby osób

Po trzecie - powierzchnia akumulacyjna nie jest powierzchnia całkowitą podłogi, gdyż ogrzewania nie układa się m.in. pod meblami

Po czwarte - emisja zakumulowanego ciepła zmienia się wraz ze zmianą temperatury podłogi i przy zrównoważeniu jej z temperaturą powietrza spada do zera. Orientacyjnie można więc przyjąć że nie powinna być niższa niż 24 stC.


Na marginesie tego typu ogrzewanie dobrze sprawdza się w obiektach o ustabilizowanym bilansie cieplnym (hale, magazyny, kościoły) natomiast w domach jednorodzinnych przy zmiennym dopływie energii obcej (gotowanie, inne sprzęt grzejny, oświetlenie, liczba osób) trudno utrzymywać pożądaną temperaturę ze względu na brak regulacji ogrzewania i ogromną bezwładność cieplną.

[Robmik]

Dziękuję za odpowiedz, w swoich dalszych rozważaniach wezmę pod uwagę Państwa uwagi.

pozdrawiam