Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

[teukka]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Pitää tässä arvailla omia tekemisiään. Luultavasti olen ottanut sen jostakin kirjasta.
Tarkistin äsken eräästä fysiikan oppikirjan harjoitustehtävästä. Siellä sanottiin, että vesi-teräs rajapinnassa k-arvo on 5000. Näissä pitää pelata melkoisilla noin-arvoilla, koska lukuarvo riippuu kovasti pinnan metallin pinnan laadusta, karheudesta, jne...

Eikös tästä seuraa, että metallikerroksen läpi vedestä veteen k-arvo olisi pari-kolmetuhatta. Siinä välissä olevan metallin lämmönjohtavuudella ei ole mitään väliä, koska se on niin ylivoimainen. Kun kerrosten k-arvojen käänteisluvut lasketaan yhteen, niin metallin osuus on niin pieni, ettei se näy missään järkevässä laskennassa.

Tästä seuraa, että kuparia ei käytetä lämmönvaihtimissa sen hyvän lämmönjohtavuuden vuoksi vaan muista syistä. Ruostumaton teräshän on varsinainen lämpöeriste metallien joukossa ja sitä käytetään...

 

[Joppe112]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Lämmönsiirron ns k-arvoa voidaan todellakin nostaa huimasti sisäpinnaltaan karhennetuilla kupariputkilla. Näin on yleensä tehty nykyisten uusimpien ILPpien sisäyksikön lauhduttimessa. Voisipa sama tekniikka toimia myös VILPeissä ja omissa kuparikierukoissa eli vähemmän putkea + enemmän tehoa pienempään tilaan.

 

[Jump]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Pitää tässä arvailla omia tekemisiään. Luultavasti olen ottanut sen jostakin kirjasta.
Tarkistin äsken eräästä fysiikan oppikirjan harjoitustehtävästä. Siellä sanottiin, että vesi-teräs rajapinnassa k-arvo on 5000. Näissä pitää pelata melkoisilla noin-arvoilla, koska lukuarvo riippuu kovasti pinnan metallin pinnan laadusta, karheudesta, jne...

Eikös tästä seuraa, että metallikerroksen läpi vedestä veteen k-arvo olisi pari-kolmetuhatta. Siinä välissä olevan metallin lämmönjohtavuudella ei ole mitään väliä, koska se on niin ylivoimainen. Kun kerrosten k-arvojen käänteisluvut lasketaan yhteen, niin metallin osuus on niin pieni, ettei se näy missään järkevässä laskennassa.

Tästä seuraa, että kuparia ei käytetä lämmönvaihtimissa sen hyvän lämmönjohtavuuden vuoksi vaan muista syistä. Ruostumaton teräshän on varsinainen lämpöeriste metallien joukossa ja sitä käytetään...

Joo, näissä termodynamiikan laskuissa päästään suht monimutkaisiin laskutoimituksiin jos oikein tarkkoja arvoja halutaan. Ja tietenkin myös tuo putken karkeus yms. asiat vaikuttavat myös.

Itse en tosiaan ole onnitunut löytämään oikeen mistään nuita lämmönläpäisylukuja vesi-kupari yhdistelmälle. Eräässä kirjassa oli kyllä viittaus VDI-Wärmeatlakseen, mutta sen lähemmänksi en päässyt. Pitäisi varmaan alkaa kaivaan termodynamiikan luentomateriaaleja esille...

Mutta juu, jos nyt oikeen laskin niin: 2500W/m^2K * 0,3m^2 * 55K= 41,25kW eli 10m kupariputkea pitäisi riittää jotta suihkusta ei loppuisi kuuma vesi ihan heti Tosin taitaa tässä hommassa vaan loppua se muuripadan teho ensiksi.

 

[teukka]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Yhdet sulut saisi olla lisää 2500W/(m^2K )* 0,3m^2 * 55K= 41,25kW , muuten nuo Kelvinit eivät supistu.

Kyllähän tuosta tulee yllättävän suuri teho tällä laskemisella ja juoksutusta olisi noin 15 litraa minuutissa. Suihkuun sinänsä riittäisi tuosta puoletkin tai kolmannes, koska tuossa lämpötilassa (10+55) ei kauan viihdy...
Tällainen teho vaatisi sen, että siellä padassa olisi hyvin tehokas kierto siinä kuparin ympärillä. Lisäksi tuo 55 asteen ero ei ehkä toteudu siitä syystä, että loppupäässä kierukkaa se ero on jo melkoisen pieni. Ehkäpä pitäisi käyttää sitä suositeltavaa logaritmista arvoa.

Vaatii kunnon padan ja kuivia halkoja. Onhan näitä varmaankin rakenneltu maailman sivu...

 

[Deleted member 1344]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Kaverin mökillä on ihan yksinkertaisesti vanhan öljykattilan lämminvesikierukka muuripadassa ja hyvin pelittää.

 

[Jump]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Yhdet sulut saisi olla lisää 2500W/(m^2K )* 0,3m^2 * 55K= 41,25kW , muuten nuo Kelvinit eivät supistu.

Hyvä huomio

Kyllähän tuosta tulee yllättävän suuri teho tällä laskemisella ja juoksutusta olisi noin 15 litraa minuutissa. Suihkuun sinänsä riittäisi tuosta puoletkin tai kolmannes, koska tuossa lämpötilassa (10+55) ei kauan viihdy...
Tällainen teho vaatisi sen, että siellä padassa olisi hyvin tehokas kierto siinä kuparin ympärillä. Lisäksi tuo 55 asteen ero ei ehkä toteudu siitä syystä, että loppupäässä kierukkaa se ero on jo melkoisen pieni. Ehkäpä pitäisi käyttää sitä suositeltavaa logaritmista arvoa.

Vaatii kunnon padan ja kuivia halkoja. Onhan näitä varmaankin rakenneltu maailman sivu...

Kyllä tuo on varmasti hieman ylimitoitettu, vaikka toisaalta padan lämpöhän alkaa laskemaan ja kierukan teho tippumaan jos vettä lasketaan kovin paljoa. Eikä siitä veden kierrosta siellä padassa varman haittaakaan olisi, se varmaan tasaisi padan lämpöjä. Niin ja toki tuon kierukan jälkeen pitää viritellä kunnon suihku eli sekoittaja, muuten tulee äkkiä kypsää lihaa :-[

Vastaavia viritelmiä rakenneltu aikaisemminkin ja saatavilla on ihan valmiitakin

Tuossa yksi valmis kaupallinen ratkaisu. Tuo taitaa ollla ihan "painekattila"-mallinen pata, eli hieman tehokkaampi malli.

 

[maanma]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Alkuperäiseen kierrevaihtimen mitoitukseen ja "varaamiseen":
VILP:ssä tosiaan kannattaa ottaa ensin kuumin talteen ja sitten loput. Tämä voidaan tehdä kahdella erillisellä peräkkäisellä kierukalla.

Kahden peräkkäisen kierukan ajatuksessa ensin kuumemmasta siirretään kuumempaan tuo 10-15% huipputeho. Tämä johdetaan vain siinä tapauksessa että kohde ei ole kuumempi.

Jäljelle jäävä jäännöslämpö siirretään aivan kattilan/varaajan alaosaan, josta se voi vielä johtua yläosaan kerrostumalla.

Kierretyn putken koolla on suuri merkitys mm. suoraan kontaktipinta-alaan, joka vaikuttaa suoran kontaktin siirtotehokkuuteen. Esim. 6mm vs. 10mm jolloin 2,185 m2 / 0,785m2 ala metrille 25mmstä putkea menee 13,08m / 7,85m ko. putkea. Jos myös vastaanottavalle kierretään oma "esikierukka" em. päälle saadaan suoraa kontaktia lisättyä hyvin merkittävästi.

Siirtotehokkuuteen vaikuttaa myös ottavan puolen kiertonopeus silloin kun tuottavalla puolella on "ylitarjontaa". Kiertonopeudella saadaan pidettyä lämpöero maksimaalisena. Epäsuorassa kontaktissa eli esim siirrossa ensin nesteeseen ja vasta siitä eteenpäin tapahtuu aina pientä häviötä, mutta toisaalta parhaimmillaan tästä syntyy kaukolämmössäkin käytössä oleva "kulutuspuskuri", jonka aikana saadaan kompuran tuotanto vakavoitua järkevälle tasolle.

P.S. Noita öljykattiloita on dumpattu viimevuosina niin että itse purkaen sellaisen on saanut käytännössä ilmaiseksi. Niissähän on satojen eurojen arvoisia kuparivaihtimia. Nyt öljyn hinnan laskettua niitä voi olla vaikeampi saada.

 

[maanma]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Mutta juu, jos nyt oikeen laskin niin: 2500W/m^2K * 0,3m^2 * 55K= 41,25kW eli 10m kupariputkea pitäisi riittää jotta suihkusta ei loppuisi kuuma vesi ihan heti Tosin taitaa tässä hommassa vaan loppua se muuripadan teho ensiksi.

Mistä syntyi tuo kaava 2500W/m^2K * 0,3m^2 * 55K?
55K lienee lämpötilaero tässä. Lämpötilaeron ollessa 2 kelviniä lienee lopputulos ihan toinen.

 

[teukka]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Koska olen ollut mukana kuvittelemassa tuota lämmönvaihdinta, niin yritän vastata. Veden ja metallin välisen pinnan siirtokykyky olisi noin 5000 ja kun pintoja on kaksi peräkkäin, niin niiden yhteinen siirtokyky olisi tuo 2500 W neliötä ja astetta kohti. Siis tässä on kaksi vettä vastakkain ja välissä metalli. Kun tuo kerrotaan pinta-alalla 0,3 ja aste-erolla 55, niin ollaan tuossa mainitussa lukemassa, jonka Jump on laskenut. Se ei kyllä toteudu lähellekään, koska tuo 55 astetta on väärä.

 

[maanma]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Eli tässä siis lähdetään oletuksesta että putkien täysi pinta-ala on kosketuksissa toistensa kanssa? Ei taida ihan olla näin.

Onko uloimman ja sisimmän putken välissä (kierukan ympärillä) neste?

 

[teukka]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Eikös tässä Jumpin projektissa ole kuviteltu koko ajan, että kupariputki on vesipadassa ja putkessa kulkeva vesi lämpenee, koska padassa on kuumaa vettä. Siis lämpö johtuu kuparin läpi vedestä veteen.

 

[maanma]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Ilmeisesti sitten niin.

Itse kuvittelin puhuttavan alkuperäisen keskusteluaiheen mitoituksista. Pidin pata projektia vain satunnaisena sivujuonteena.

 

[Jump]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Ilmeisesti sitten niin.

Itse kuvittelin puhuttavan alkuperäisen keskusteluaiheen mitoituksista. Pidin pata projektia vain satunnaisena sivujuonteena.

Varsinaisesta aiheesta tosiaan eksyttiin, kun tulin kyselemään apua omaan projektiini. Ja tuo aikaisemmin laskemani reilu 41 kW:n teho tuskin toteutuu koska todellisessa tilanteessa taitaa olla enemmän muuttujia.

Satuin muuten löytämään vielä yhden kaupallisen ratkaisun lisää: http://www.whs.fi/tekniset_tiedot.php. Tuossa näyttäisi olevan kunnollinen rivoitettu kenno

Joka on sitten tietenkin suht kompaktin kokoinen. Pitänee varmaan itsekkin metsästää tuommoinen kenno, jahka projekti joskus tulevaisuudessa alkaa oikeasti edistyä.

 

[lmfmis]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Ebaysta saisi halvalla näitä levylämmönsiirtimiä:

Olisi naurettavat 100 taalaa.

Applikaatioissa lukee "heat pump " system.

Working pressure on 145 psi...10 bar...ei taida riittää?

 

[teukka]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Siitä on kohta neljävuotta, kun puuhastelin tuon projektin kimpussa. Jos tekisin sitä nyt, niin tilaisin tietenkin tuon tapaisen vaihtimen. Jos se vilppi olsi siinä käytössä öljyn rinnalla vieläkin, niin olisin luultavasti vaihtanut kierukkani tuollaiseen.

 

[repomies]

Vs: Projekti: Teukan ilma-vesilämpöpumppu

Ebaysta saisi halvalla näitä levylämmönsiirtimiä:

Olisi naurettavat 100 taalaa.

Applikaatioissa lukee "heat pump " system.

Working pressure on 145 psi...10 bar...ei taida riittää?

Halpaa on, mutta eipä taida riittää paineen kesto, jos riittää pinta-alakaan. Esimerkiksi R410A paineet on yli 30bar pahimmillaan, kaiketi jos on hyvin alhainen lauhtumislämpötila niin sitten vähemmän. Itse ostan suosiolla 45bar kestävän vaihtimen.