Faasimuutosvaraatot ja niiden lataaminen

  • Viestiketjun aloittaja Viestiketjun aloittaja Mikki
  • Aloituspäivämäärä Aloituspäivämäärä
M

Mikki

Hyperaktiivi

Myydään - Faasimuutoskalikoita varaajaan, nostaa varaajan lämpökapasiteettia

Rakentelijalle varaajan kapasiteetin nostoon, tai kun tilaan ei mahdu tarpeeksi suurta varaajaa. Nämä on muotoiltu siten, että mahtuvat 2" aukosta. Nimellisfaasimuutoslämpötila on +58C, eli juuri käyttöveden tarpeeseen suunniteltu. Voi käyttää aurinkovaraajassa tai muulla lämmönlähteellä...
lampopumput.info lampopumput.info

Näyttää jonkinlaiselta sirpalepommilta :)

Mutta mielenkiinnosta... Omaan varaajaan ei tuollaisia saa, mutta millainen elinikä näille on odotettavissa? Faasimuutos-aineissa on yleensä se ongelma, että materiaalin olomuotovaihtelut rampauttaa ainetta.

Erittäin hyvä tuo +58C sulamispiste
 
Viimeksi muokannut moderaattori:
Mikki sanoi:
Näyttää jonkinlaiselta sirpalepommilta :)

Mutta mielenkiinnosta... Omaan varaajaan ei tuollaisia saa, mutta millainen elinikä näille on odotettavissa? Faasimuutos-aineissa on yleensä se ongelma, että materiaalin olomuotovaihtelut rampauttaa ainetta.

Erittäin hyvä tuo +58C sulamispiste
Klikkaa laajentaaksesi...
Mainoksessa sanottiin: "repeatable performance over thousands of thermal cycles"

Hiukka harhaan johtava tuo "3,3 kertainen", se pätee siis tuolla 50–65 °C alueella. Eikä huomioitu sitä että vesitilavuus pienenee.

Mutta kaikenkaikkiaan aika hieno keksintö helpoksi ja vaivattomaksi tavaksi hyödyntää faasimuutoslämpöä :)
 
Data sheetillä sanotaan, että materiaali on "non-flammable". Tulisi mieleen, että se on jotain suolasekoitusta. Mahtaisiko sitten steariini mennä tuohon kategoriaan, palaa mutta ei syty kovin helposti. Itse miettisin myös sitä, mitä tapahtuu kun palikoiden sisällä oleva aine päättää siirtyä palikoiden ulkopuolelle kattilaveteen. Talousvesi tuskin paljon parempi sekään.
 
Vesitilavuuden pienentyminen on huomioitu laskelmassa, muutenhan laskelma olisi todellakin harhaanjohtava. Käyttöveden tekoon tuo alue +50..+65C on nimenomaan käyttökelpoinen. Kranaattien muoto lienee valittu pinta-alan lisäämiseksi, lämpölaajenemisen voimien kestämiseksi ja toisaalta ne saa sisään 2" aukosta. Käyttöveden suhteen on oltava oma lämmönvaihdin.

Suuri etu tulee siitä, että lattiapinta-alaa vapautuu, kun sitä ei täytetä varaajilla.

Asennetussa kohteessa on 2 kpl 1000L faasivaraajia, aurinko lämpökeräimet ja maalämpö. Mitattua dataa ei valitettavasti ole, mutta kohteen palaute koko järjestelmästä on ollut yltiöpositiivista. Lämmityskustannukset ovat alentuneet odotetusti. Silloin (usein) kun aurinkolämpö ei riitä käyttöveden lämmitykseen (pilvistä), ohjataan kohteessa aurinkokeräinten lämpö lämmitykseen (jos tarvetta), ja lopuksi porakaivopiiriin, eli kaivoja lämmitetään (kausilämpövarasto) ja jos pohjavesi ei vie lämpöä pois, niin sitä on saatavilla ainakin seuraavan lämmityskauden alussa (hieman lämpimämpi porakaivon liuos).

Teetin analyysin lämpötaloudesta AI:llä ko. lähtötiedoilla:

Laskettu vaikutus 500 L varaajaan​


  • Lähtötilanne (500 L vettä):
    Lämmönkapasiteetti C ≈ 500 kg × 4.186 kJ/kgK ≈ 2.09 MJ/K.
  • Kun lisätään 300 kg ATS 58:
    • PCM vie tilaa ≈ 300 kg / 1.28 kg/L ≈ 234 L, eli vettä jää ~266 L.
    • Sensorinen (ilman latenttia) kapasiteetti:
      vesi: 265.6 kg × 4.186 ≈ 1.11 MJ/K
      PCM: 300 kg × 3.0 ≈ 0.90 MJ/K
      Yhteensä ilman latenttia ≈ 2.01 MJ/K (hieman vähemmän kuin 500 L vettä).
    • Latentti lämpö faasimuutosalueella (50–65 °C): 300 kg × 240 kJ/kg = 72 MJ ≈ 20 kWh.
      Tämä vastaa “lisä-lämpökapasiteettia” keskimäärin 72 MJ / 15 K = 4.8 MJ/K juuri tuossa lämpöikkunassa.
  • Tehollinen lämpökapasiteetti faasimuutosalueella:
    2.01 MJ/K + 4.8 MJ/K ≈ 6.8 MJ/K.

Yhteenveto​


  • Parannus faasimuutosalueella (50–65 °C):
    2.09 → 6.8 MJ/K (lisäystä ~+4.7 MJ/K, noin 3.3× suurempi kuin pelkällä vedellä).
    Faasimuutoksesta siis kertyy n. 20 kWh lisäenergiaa 50–65 °C välillä.
  • Alueen ulkopuolella: tehollinen kapasiteetti on hieman pienempi (2.01 MJ/K vs 2.09 MJ/K), koska vettä on vähemmän ja PCM:n c ≈ 3 kJ/kgK < veden 4.186 kJ/kgK.
 
Ovatko nuo muuten tiheydeltään vettä painavampia vai kevyempiä vai riippuuko lämpötilasta? Kuvittelisi, että varaajan pinnan lähellä kelluvat varautuisivat lämmitettäessä tehokkaimmin, mutta tuo toisaalta hidastaa sisällön lämpenemistä, joten voisi olla edullista, että lilluisivat säiliön pohjalla kylmänä (liike tietenkin myös kuluttaa faasimuutospötkylöitä). Lämpimänä noiden puolestaan soisi kelluvan lähellä säiliön yläosaa, jolloin säiliön alaosa saa kylmetä omia aikojaan (samat varaukset liikkeen suhteen kuin edellä).
 
Minäkin mietin tuota kellumista. Ilmeisesti mötikän yläpäässä on ilmakupla, joka pitää mötikän pystysuunnassa. Ilmakuplalla olisi mahdollista tasapainottaa mötikän paino niin että se laskeutuu yli kuumassa alaspäin ja vastaavasti varaajan jäähtyessä mötikät nousisivat varaajaan yläpäähän.
Ovaalivaraajassa on niin paljon tukirakenteita ettei mötiköiden lämpöliike ole mahdollista tai ainakin hyvin rajallista.
Olis muuten aika hurja juttu jos mötikät rikkoutuisi ja faasi-aine karkaisi vesikiertoon.
 
Pötkylöitä lienee laitettavan niin paljon kuin varaajaan mahtuu. Eli liikettä tuskin paljon jää jäljelle. Vastuksia ei ainakaan varaajassa voi käyttää, kun pötkylät sulaisi.

En pötkylöiden kulumisesta erityisen huolissani olisi jos se riittävän vahvaa ja yhtenäistä muovia on.
 
Pitänee tilata pajalle pari tonnia paraffiinia ja 2-tuuman rosteriputkea, sitten hitsaamaan :)
Teen putkista niin pitkiä että saa juuri ja juuri pujotettua kierukan reijästä varaajan sisään.
Mahtaiskohan viemäriputki toimia tuossa, olis helppo liimata tulpat päihin?
 
Tuossa sanottiin, että aine on syvyttävää metalleille. Tosin voisihan paraffiini silti toimia myös. Tuommoiset aineet tuhoavat koko lämmitysjärjestelmän, jos vähänkin karkaa.
 
Hyvä, että ollaan varovaisia. Käyttöä vartenhan noita on saatavissa. Faasivaraaja kohteessani erotettu glykolipuolelta (aurinko) omalla lämmönvaihtimella (olisi erotettava muutenkin) ja lämmityspuoli (vesi) toisella (käyttövesivaatimukset). Hieman lisää tietoa kun käytetään parafiinia (AI):

ATS 58 on parafiinipohjainen orgaaninen faasimuutosmateriaali (PCM)

Kalikan sisällä parafiini imeytetään huokoiseen aineeseen, joka pitää sen paikallaan sulana:
  • Polyeteeni (PE), EVA, PP
  • Huokoinen grafiitti
  • Polyuretaani
  • EPP-vaahto
→ Muodostaa kiinteän “sienen”, jossa parafiini on sisällä.
→ Ei valu vaikka sulaa ja kuori rikkoutuu.
→ Joillakin valmistajilla “PCM-foam”
 
^Tuo PCM-aine on näköjään vettä tiheämpää, joten varaaja tosiaan kannattaa sulloa PCM-materiaalilla mahdollisimman täyteen pohjalta huipulle myös lämmön varaamis- ja purkusominaisuuksien näkökulmasta.
 
Faasimuutos-aineissa on paljon potentiaalia kyllä. Ensimmäinen kerta kun tästä tuotteesta kuulen. Saisihan tuollaisella aineella tosiaan kapasiteettia varaajaan kivasti lisää.

Jollain näppärällä tavalla voisi luultavasti koko varaajan tehdä tämmöisestä aineesta. Muovirakenteinen koko höskä.
 
Viimeksi muokattu:
Mikki sanoi:
Pötkylöitä lienee laitettavan niin paljon kuin varaajaan mahtuu. Eli liikettä tuskin paljon jää jäljelle. Vastuksia ei ainakaan varaajassa voi käyttää, kun pötkylät sulaisi.

En pötkylöiden kulumisesta erityisen huolissani olisi jos se riittävän vahvaa ja yhtenäistä muovia on.
Klikkaa laajentaaksesi...

Mikäs ne pötkylät siellä sulattaisi? Eihän se vastuksen pinta käytännössä juurikaan sen lämpimämpi ole kuin vesi siellä varaajassa muutenkaan.
 
Jule sanoi:
Mikäs ne pötkylät siellä sulattaisi? Eihän se vastuksen pinta käytännössä juurikaan sen lämpimämpi ole kuin vesi siellä varaajassa muutenkaan.
Klikkaa laajentaaksesi...

Ei taida pitää paikkaansa kiinteän materiaalin kanssa. Vesi johtaa lämmön pois, ja veden liike myös. Vastusta vasten oleva muovi ei tee kumpaakaan. Eli se vastustaa, eli se kuumenee.
 
Jule sanoi:
Mikäs ne pötkylät siellä sulattaisi? Eihän se vastuksen pinta käytännössä juurikaan sen lämpimämpi ole kuin vesi siellä varaajassa muutenkaan.
Klikkaa laajentaaksesi...
Jos on omistanut jäspin varaajan, jossa muovinen pystyputki on irronnut ja nojannut vastukseen niin tietää että muovi sulaa vastukseen kiinni vedessä.
 
Viimeksi muokattu:
Jule sanoi:
okei.. Kuvittelin että se vesi siinä ympärillä johtaa ylimääräisen lämmön pois.
Klikkaa laajentaaksesi...
Niin voit ajatella asian näin... jos vesiastiassa on 2kW vastus kuumentamassa vettä, niin voit pitää kättä kyllä vedessä, kunnes se on liian kuumaa. Mutta auta armias, jos tarraat vastuksesta kädellä kiinni....
 
Taustaluettavaa vahoista etc. :

Aihe on konkreettisuudessaan kiehtova ja DIY-puolelta pragmaattisuudessaan kohtuuhelposti lähestyttävä!

Urakoitsija sanoi:
AI:
Klikkaa laajentaaksesi...
Kalikan sisällä parafiini imeytetään huokoiseen aineeseen, joka pitää sen paikallaan sulana:
Urakoitsija sanoi:
  • Polyeteeni (PE), EVA, PP
  • Huokoinen grafiitti
  • Polyuretaani
  • EPP-vaahto
→ Muodostaa kiinteän “sienen”, jossa parafiini on sisällä.
→ Ei valu vaikka sulaa ja kuori rikkoutuu.
→ Joillakin valmistajilla “PCM-foam”
Klikkaa laajentaaksesi...

Tuo "huokoinen grafiitti" on varsinainen jippo kapsyylien sienimäisyyden ohella.
Orgaaninen ja epäorgaaninen elementti yhdistetty palvelemaan systeemin lämmönjohtavuutta (ilmeisesti eutekti-pisteessä? ) muuttamatta oleellisesti panoksen tiheyttä.Muutoinhan tilanne muistuttaisi kananmunan keittämistä,jossa keltuainen tunnetusti on se heikoin lenkki faasimuutoksen suhteen!

1760945003347.png


Faasimuutos tilavuudessa (~6%) askarruttaa-eli miten kapsyyli kestää toistuvia kutistumis-/laajentumisshokkeja!
Kaasua sopivasti rakenteessa ottamassa vastaan paineen muutokset?
 
Huonosti muoviosat ovat öljykattilan peltikoppien alla kestäneet ja auton sisustakin palaa auringossa tunnetusti nopeasti varsin rapiaksi. Jos noita muovikapseleita aurinkokeräimillä erehtyy kärventämään, siitä tuskin hyvää seuraa. Tuo max 60 °C saattaa vielä jotenkin mennä.
 
Entäs, jos ne on suunniteltu faasivaraajaa varten? Nissanin (00-luku) puskuri liituuntuu auringossa (UV) (kuten halpis kojetaulutkin), mutta katso Mersun 15 vuotta vanhemman 84-95 mallin puskurin muoveja, jos ei ole kolaroitu, niin kiiltelee ja näyttää uudelta, vaikka kilometrejä enemmän, kuin 3 Nissania ikinä kestää. Miksi? Ehkä selitys on oikean materiaalin valinta? Saattaa selittää jopa korkeampaa hintaa? Emme voi tietää materiaalia, mutta voisimme arvata, että osaaminen on vuosituhannen vaihteesta kehittynyt, ainakin valinnanvaraa muoveissa on 100 kertaa enemmän lisäaineineen? Öljypoltinympäristö on kova; raaka-aine (öljyhuurut) kohtaa 90-luvun lopputuotteen (muoviosa) ja haluaa osaksi sitä, lämpö buustaa, sekaisinhan siinä menee... (tyhjä mielipide?) No, yli 3 vuotta nuo kalikat on jo toimineet kohteessa, käyvät välillä yli +85C, no problems yet.
 
Urakoitsija sanoi:
Öljypoltinympäristö on kova; raaka-aine (öljyhuurut) kohtaa 90-luvun lopputuotteen (muoviosa) ja haluaa osaksi sitä, lämpö buustaa, sekaisinhan siinä menee...
Klikkaa laajentaaksesi...
Kovaa siellä on lämpötila, olisiko koristekopan alla jotain rapiat 40 °C, jos kattila on 80°C. Kylläpä ne vanhat nippusiteet ja johtospiraalit olivat lasinkaltaisiksi muuttuneet, mutta sähköjohdot itse ovat kestäneet paremmin.

Täälläkin on ollut kirjoittelua lämminvesivaraajista, joissa on muovinen sisäputki. Nekin ovat hapertuneet siellä pimeän rautapöntön sisällä. Muoviosat jotka joutuvat lämmölle tai valolle alttiiksi tuppaavat hapertumaan mutta onhan noissa varmaan isoja eroja eri laatujen välillä.

Nuo kalikat ovat vielä altiina muodonmuutoksille enkä tarkoita vain sitä ulkokuorta vaan myös sitä sientä, mihin tuota sulavaa ainetta on sidottu. Luulisi että valmistajan kelpaisi paljastaa, mistä aineesta ne on tehty. koska teollinen toimija voi asian varsin helposti kuitenkin selvittää, jos niin haluaa.
 
Aihe on konkreettisuudessaan kiehtova ja DIY-puolelta pragmaattisuudessaan kohtuuhelposti lähestyttävä!
Klikkaa laajentaaksesi...

Mikkolan sanoi:
Pitänee tilata pajalle pari tonnia paraffiinia ja 2-tuuman rosteriputkea, sitten hitsaamaan :)
Teen putkista niin pitkiä että saa juuri ja juuri pujotettua kierukan reijästä varaajan sisään.
Mahtaiskohan viemäriputki toimia tuossa, olis helppo liimata tulpat päihin?
Klikkaa laajentaaksesi...

No arvaa vaan kuka jo mittailee kierukan reikää ja miettii jigiä putkien hitsaamista varten ;). Varaajan päälle voi tehdä reijän, josta putket lasketaan varaajan sisään, jolloin voidaan tehdä täys-pitkiä tuubeja.
Aika hintavaa, ainakin askartelu liikkeiden, parafiini. 2 kuution arimaxiin tarvis n. 1,5 tn parafiinia.
Rosteriputki vaihtui vesijohtoputkeksi. Olomuodon muutoksen tilavuusmuutos ei haittaa kun parafiini on aika pehmeää, joten mitään huokoista massaa ei tarvita, putki kestää pienet paineen muutokset. Putket sukitetaan sisäpuolelta syöpymisen estämiseksi, etenkin putken yläpäässä oleva paisunta tila on altis syöpymiselle. Paisuntatila on n. 8 - 12 % tilavuudesta.
Kutkuttava ajatus että 2m3 varaajaan sais 100 kWh faasimutosenergiaa.
 
Homma voisi helpottua, jos löytäisi jostakin sopivan kaksoivaippavaraajan, jossa on valmiiksi lämmitysvastus sisäsäiliössä. Ulkovaippaan voisi ehkä valuttaa suoraan sulaa steariinia tms. jotta ylös jää vielä riittävä laajenemisvara.
 
Kellarinlämmittäjä sanoi:
Huonosti muoviosat ovat öljykattilan peltikoppien alla kestäneet ja auton sisustakin palaa auringossa tunnetusti nopeasti varsin rapiaksi.
Klikkaa laajentaaksesi...
Auringon valo on UV säteilyn takia muoville ihan erilainen eläin kuin lämpö tai aika itsessään.

Sinänsä UV säteilyä ja aikaa kestäviä muoveja on kyllä mahdollista tehdä. Mutta se harvoin on valmistajan tai ostajan intresseissä, muuten kuin puheissa.
 
Voisiko varaaja vaan olla valettu luokkaa 80% täyteen parafiinia ja kaikki vesi menisi jonkinlaisissa isoissa kierukoissa?
 
Tifo sanoi:
Parafiinin ominaislämpökapasiteetti on 2,1-2,9 verrattuna veden 4,2:een ja tiheys 0,9. Eikä liukene veteen.
Klikkaa laajentaaksesi...
Mutta kysehän ei olekkaan siitä ominaislämpökapasiteetista, vaan faasimuunnoskapasiteetista. AI:n pökellys erosta:
  • Ominaislämpökapasiteetti (c) kertoo, kuinka paljon energiaa tarvitaan nostamaan aineen lämpötilaa 1 °C (tai 1 K). Tämä liittyy aineen lämpenemiseen ilman olomuodon muutosta.
  • Faasimuunnoskapasiteetti (latentti lämpö, L) taas kertoo, kuinka paljon energiaa aine sitoo tai vapauttaa ilman että lämpötila muuttuu, kun se sulaa tai jähmettyy.
 
Mikki sanoi:
Mutta kysehän ei olekkaan siitä ominaislämpökapasiteetista, vaan faasimuunnoskapasiteetista.
  • Ominaislämpökapasiteetti (c) kertoo, kuinka paljon energiaa tarvitaan nostamaan aineen lämpötilaa 1 °C (tai 1 K). Tämä liittyy aineen lämpenemiseen ilman olomuodon muutosta.
  • Faasimuunnoskapasiteetti (latentti lämpö, L) taas kertoo, kuinka paljon energiaa aine sitoo tai vapauttaa ilman että lämpötila muuttuu, kun se sulaa tai jähmettyy.
Klikkaa laajentaaksesi...
Tarkoitin että kun operoidaan faasimuunnoksen ulkopuolella kapasiteetti on puolet.
 
Voisiko varaaja olla täynnä parafiinia ja sitä lämmitetään/jäähdytetään kierukan kautta? Se toki kovettuisi kierukan pintaan ellei siellä ole jokin väliaine joka siirtää lämpöä.
 
Urakoitsija sanoi:
Parannus faasimuutosalueella (50–65 °C):
2.09 → 6.8 MJ/K (lisäystä ~+4.7 MJ/K, noin 3.3× suurempi kuin pelkällä vedellä).
Faasimuutoksesta siis kertyy n. 20 kWh lisäenergiaa 50–65 °C välillä.
Klikkaa laajentaaksesi...
Saadaanko lämpöpumpulla sellaisia lämpötiloja aikaiseksi talvella että päästään hyödyntämään faasimuunnosta. Vilp/MLP.
 
Tifo sanoi:
Saadaanko lämpöpumpulla sellaisia lämpötiloja aikaiseksi talvella että päästään hyödyntämään faasimuunnosta. Vilp/MLP.
Klikkaa laajentaaksesi...

R290 pumpuille lupaillaan 75C lämpöjä. R32 pumpuille 65C on käytännössä liikaa

Aurinkolämpö ja -såhkö on oikeat tavat ladata tuollaisia.
 
Sinun täytyy kirjautua sisään tai rekisteröityä voidaksesi vastata viestiin.
Takaisin
Ylös Bottom