Пасивний будинок під землею

Тема у розділі 'Строительство дома - общие вопросы', створена користувачем iome, 19 лип 2020.

  1. iome

    iome Підмайстер

    Повідомлення:
    52
    Симпатії:
    19
    Адреса:
    м. Кропивницький
    Додав розрахунок втрати тиску. Якщо правильно зрозумів, енергія, необхідна на подолання опору, дорівнює об'єму прокачуваного повітря, помноженому на втрату тиску.
    P=V*Δp
    Тобто, необхідна енергія все одно буде прямопропорційною втраті тиску при постійному прокачуваному об'ємі. Тому втрата тиску добре підходить для порівняння енергоефективності різних конфігурацій ҐТО.

    Зробив графік для формул розрахунку коефіцієнта Дарсі. Є значне переривання графіку, але воно підтверджується експериментальними даними. Питання лише у тому, при якому точно числі Рейнольдса це переривання відбудеться. Використані формули підходять лише для круглих ідеально гладких труб, для випадків, коли немає теплообміну. Для прямокутних труб у ламінарному режимі трохи складніше, у турбулентному не дивився ще. Дуже маленькі нерівності починають впливати лише у турбулентному режимі при великих числах Рейнольдса (для Re≈10000 не критично, а більші числа й так дають втрати в десятки Па, бо швидкість у квадраті). Теплообмін, сподіваюся, не дуже сильно впливає на тертя, або, хоча б, приблизно однаково для різних конфігурацій.
    [​IMG]

    Для даних за замовчуванням (труба 100 мм) втрата тиску 6.5 Па (Re=7244).

    У випадку розпаралелених труб рахував падіння тиску лише для однієї труби. У інших трубах падіння має бути таким самим. Ніби все правильно. Якщо розглядати це як втрати на тертя, то вони будуть прямопропорційні кількості труб (як і об'єму прокачуваного повітря за формулою розрахунку витрати енергії).

    Підігнав кількість повітря (як при розпаралелюванні), щоб число Рейнольдса стало рівним 2000 (стабільний ламінарний потік). Для d=50 мм втрата тиску 2.7 Па, для d=32 мм втрата тиску 6.6 Па.
    Тобто, труби більшого діаметру однозначно кращі для енергоефективності, при тому самому режимі потоку.
     
    Останнє редагування: 21 сер 2020
  2. iome

    iome Підмайстер

    Повідомлення:
    52
    Симпатії:
    19
    Адреса:
    м. Кропивницький
    Додав розрахунок динамічного тиску та суми необхідної для руху енергії.
    Спочатку збив з пантелику термін "incompressible" у статті https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_pressure, але потім знайшов його визначення:
    Отже, для даних за замовчуванням енерговитрати 0.049 Вт. Навіть не уявляю, який низький ККД вентилятора має бути, щоб багато споживало. Побіг купувати труби)
     
  3. LVV

    LVV Прораб

    Повідомлення:
    431
    Симпатії:
    425
    Адреса:
    Закарпатська обл., Свалявський р-н
    З рисунком цікавіше буде.
    Труба_d100мм.JPG
    Але з трійниками треба через коефіцієнти місцевого опору.
    2.JPG
     
    iome подобається це.
  4. iome

    iome Підмайстер

    Повідомлення:
    52
    Симпатії:
    19
    Адреса:
    м. Кропивницький
    Яким?

    Якщо постаратися, то можна без трійників обійтися.
    Наприклад, для об'єднання паралельних труб: надати краям чотирикутної (якщо вентканал буде чотирикутний) або шестикутної (якщо канал буде круглим) форми. Потім зняти зовнішню фаску внуль і скласти все докупи.
    Якщо треба буде змішувати повітря, забране напряму з вулиці, з повітрям з ҐТО, то просто зробити окремий вентканал.
     
    Останнє редагування: 22 сер 2020
  5. LVV

    LVV Прораб

    Повідомлення:
    431
    Симпатії:
    425
    Адреса:
    Закарпатська обл., Свалявський р-н
    Так видно?
     

    Вкладення:

    • 2.pdf
      Розмір файлу:
      53,7 КБ
      Переглядів:
      3
    • 1.pdf
      Розмір файлу:
      68,4 КБ
      Переглядів:
      3
  6. iome

    iome Підмайстер

    Повідомлення:
    52
    Симпатії:
    19
    Адреса:
    м. Кропивницький
    А, те бачив. У мене замість Альтшуля формули Пуазейля та Блазіуса. Не знаю, які краще.
    ----
    Зробив графік для Альтшуля (X-Scale=1000):
    [​IMG]
    Якщо взяти шорсткість=0, то ідеально співпадає з Блазіусом.
    З шорсткістю 0.2 різниця незначна, як видно з результату.
    [​IMG]
    Графік, насправді, співпадає з експериментальними даними, просто треба верхня межа Re аж 10^8. Шкода, що логаритмічної шкали немає.
    Дякую, можна буде розрахунок з шорсткістю робити.
     
    Останнє редагування: 22 сер 2020
    LVV подобається це.
  7. iome

    iome Підмайстер

    Повідомлення:
    52
    Симпатії:
    19
    Адреса:
    м. Кропивницький
    Трохи повернувся до розрахунків пасивного будинку.

    Порахував, що тепловіддача через стіни взимку більша у 1.5 рази, якщо температура всередині +20°C взимку та +25°C влітку, а температура ґрунту +5°C взимку (Δt=15) та +15°C влітку (Δt=10).
    Навіть якщо будинок впливатиме на температуру ґрунту навколо, то це працюватиме лише як більший шар утеплювача.
    Можна спробувати зменшити коливання температури ґрунту, закопавши зверху будинку, а також на кілька метрів навколо нього, горизонтальний шар пінопласту (як LVV пропонував зробити для труб ҐТО), якнайближче до поверхні, з опущеними донизу краями. 10 см пінопласту можуть створити такий ефект, ніби будинок знаходиться на k=[1;1.5]; k/0.03*0.1= 3.3 - 5 м нижче, ніж насправді.

    Отже, мінімальне тепловиділення взимку взяв 200 Вт (100 Вт людина, 100 Вт малопотужна техніка), максимальне тепловиділення влітку 500 Вт (400 Вт людина, 100 Вт малопотужна техніка). Якщо взимку з відведенням зайвого тепла проблем немає, то влітку потужні електроприлади (на зразок чайників) доведеться або виносити, або розміщувати біля витяжок, щоб гаряче повітря одразу виводилося назовні.
    Повітрообмін взимку взяв 30 м³/год, температуру на виході з рекуператора на 2°C меншу, ніж у приміщенні (мабуть, можна і краще, треба вже калькулятор рекуператора робити). Температуру на виході з ҐТО влітку +15°C. Теплоємність повітря 0.3361 Вт·год/(м³·K).
    Тоді (500-(200-0.3361*2*30)/1.5)/(0.3361*(25-15))= 113 м³/год повітря потрібно для охолождення влітку максимум.

    Примітивний підрахунок показує, що максимальне навантаження на ҐТО влітку в (35-15)*113/((5- -30)*30)= 2.15 разів більше. Це не кажучи про те, що -30°C взимку рідко буває, а під +35°C влітку майже кожного дня. Виходом могло б стати використання рекуператора влітку, але ҐТО у вигляді петлі погано впливатиме на температуру ґрунту біля будинку, плюс конденсат у рекуператорі. Тому у випадку пасивного будинку логічно рахувати потужність ҐТО саме для літа, а не для зими. Добре, що калькулятор з самого початку це вміє.
     
  8. LVV

    LVV Прораб

    Повідомлення:
    431
    Симпатії:
    425
    Адреса:
    Закарпатська обл., Свалявський р-н
    Я мав на увазі випадок, коли ми використовуєм теплоту Землі, а не Сонця. Якщо ж ми користоємось теплотою Сонця, то грунт під пінопластом потрібно якимось чином нагрівати.
    Як варінт, той же ҐТО міг би влітку ще й нагрівати грунт, але щось з конденсатом в трубах треба буде робити.
    А можна би було встановити вакумні сонячні колектори, які б нагрівали грунт під ҐТО, тобто грунт був би як теплоакумулятор, який можна би було і взимку "підзаряджати".
    Можна також сонячними колекторами нагрівати басейн(ємність) з водою в хаті і, при потребі, відбирати тепло від води з допомогою теплового насосу, але не тільки до нуля, а ще заморожуючи її, що дасть додатково 334кДж з кілограма води, тобто нагріваючи воду до 50гр.С сонячними колекторами, можна би було отримати з кожного кілограма 334кДж+210кДж=544кДж з кожного літра води, тобто отримати біля 150Вт протягом години з кожного літра води в басейні. Тільки треба ще порахувати скільки треба буде електрики на циркуляційні насоси і компресор теплового насосу.
    --- добавлено: Aug 27, 2020 1:22 PM ---
    Якщо хата буде герметична, то і вентилятора для ҐТО не потрібно. Достатньо на витяжку встановити дефлектор.
     
    Останнє редагування модератором: 4 вер 2020
  9. LVV

    LVV Прораб

    Повідомлення:
    431
    Симпатії:
    425
    Адреса:
    Закарпатська обл., Свалявський р-н
    З енерговитратами не зовсім зрозуміло. Так робота, яку здіснює ідеальний газ при ізобарному процесі розрахувають як ви вказали, а також якщо ламінарний потік і швидкість мала, а отже динамічний тиск малий, що зменшує енергивитрати, але, наприклад, вибираємо в калькуляторі трубу 50мм, а все інше залишаємо за замовчуванням. Тоді результат буде: повний тиск =104Па і енерговитрати =0.723Вт. А тепер шукаємо реальний вентилятор, що зможе подолати тиск 104Па і видати 25м3/год. Наприклад ВЕНТС 150 КВАЙТ при падінню тиска в 110Па дає 25м3/год, але має потужність 19Вт. Тобто реальна споживана потужність буде залежати від режиму роботи вибраного вентилятора. А те що рахує калькулятор, то в ідеалі могло би бути, мабуть.
     
    Останнє редагування: 27 сер 2020
  10. Vladimir1966

    Vladimir1966 Заслужений майстер

    Повідомлення:
    1.110
    Симпатії:
    710
    Адреса:
    с. Нові Петрівці
    Шанові добродії !!!
    Так ніби ж уже прийшли до розуміння. що "підшкірно" теплоту Землі використовувати в Україні не виходить.
    Там же ж всього від 0.1 до 0.5 ват на квадратний метр (крім якогось там невеликого регіону в Закарпатті).
    Відносно ж акумулювання енергії сонця, то найкращий на даний момент проект Дреко в Канаді. Там КПД в районі 30 відсотків.
    Стандартні британські - від 5 до 10 відсотків.
    питання тільки в грошах. Або дорого, або дуже дорого. Достатньо багато проектів, тільки всі ... за державні кошти.
    І ще - фактор маштабування. Промислові об'єми - той же канадський Дреко - це 50 з чимось будинків. На розігрів системи підтримки опалення у них пішло 3 роки.
     

Поділитися цією сторінкою