Пасивний будинок під землею

Це щось схоже, як зі світлом. Там теж ніби супер світлодіодні лампи, але тільки 25% ел.ен. перетворюють на світло. А у випадку з повітрям дане співвідношення показує, яку має потенціальну енергію повітря зі заданим обємом і тиском, тобто зовсім трохи потрібно вентилятору витратити потужності для передачі повітрю енергії тиску, але він робить це дуже неефективно. Якщо взяти мій пост вище, то (0.723Вт/19Вт)*100%=4%. Навіть, якщо виробник вказує споживану потужність без врахування ккд при номінальних тиску і продуктивності, то всерівно ккд вентиляторів на рівні лампочок розжарювання.
--- добавлено: Aug 28, 2020 5:25 PM ---

Чому ви так вирішили? iome приводив статтю, де вказано необхідність проводити заміри, так як на різних ділянках буде різна кількість теплоти підводитись, а також акумулюватись.

Ніхто в даній темі ще нічого не будує, це всього навсього мисленний експеримент.

 

Мав на увазі ось це:

До ҐТО воно відношення не має. Воно навіть не для того, щоб зробити температуру навколо будинку постійною, а, хоча б, аби досягти однакового Δt між внутрішніми та зовнішніми поверхнями стін взимку та влітку.
Не впевнений, чи це взагалі потрібно. Це, скоріше, теоретична задача. Якщо буду моделювати будинок, то може перевірю. (Ізотермічний горизонт знаходиться на глибині 10-20м, якщо що)

Сонячні колектори - то, хіба що, для підігріву води в крані. Треба ще думати над доцільністю. Може гріти бойлер від сонячних панелей/вітряка буде достатньо.

Можна щось типу такого на вхід поставити:

Якраз все зрозуміло. Пошукав тут за параметрами: Витрата повітря=25; Статичний Тиск=7; Мінімальна ефективність=28. Потрібний вентилятор воно не видало, але видало KSB 200 K2. Рахую:
236.627 (м³/год) / 3600 * 627.116 Па / 147.097 Вт * 100 = 28.02% - все сходиться
З того, що зрозумів: якщо витяжка має лише один режим роботи і використовується у режимі далекому від робочого графіку, то ККД стане геть ніяким (десь в інтернеті бачив графік).
Для високого тиску треба використовувати відцентрові вентилятори, для низького осьові (аксіальні).
Малопотужні двигуни мають менший ККД, ніж потужні. Може у двигунів на постійних магнітах з цим ситуація краща, ніж у асинхронників.
Тому думав знижувати тиск якомога нижче і використовувати вентилятори для електроніки (серверні бувають і відцентрові, якщо потрібен тиск), бо вентиляційну техніку такої малої потужності складно знайти.

Це обов'язково. Бо взимку тепла з головою вистачає, а от влітку великий шанс перегрітися, якщо ҐТО не витягне. Конденсат думаю у діжку збирати і використовувати для поливу рослин.

 

Тепер зрозумів.

...і споживана потужність 120Вт. Також вартість вентилятора біля 12000грн. Хоча ефективність на рівні світодіодної лампи при номінальних параметрах.
--- добавлено: 28 сер 2020 у 21:19 ---
--- добавлено: 28 сер 2020 у 21:27 ---

В мене вдома на витяжці в санвузлі стоїть dospel styl 120. Я раніше пробував перекривати йому вхід і вихід повітря, та дивився на осцилографі струм і напругу. Результат: ніяких змін. Крім того кут зсуву між струмом і напругою був 45гр. і також не змінювався. Думаю зміна ккд помітна тільки для потужніх вентиляторів.

Просто в малопотужніх вентиляторах асинхронники використовують не в найкращій комплектації. Як правило це однофазні з короткозамкнутими витками на статорі, а тому низький ккд.

 

Ось ще знайшов з характеристиками. Порахував для 9GA0824P6M001 (Low Power Consumption Fan, 24V, 0.72W, Tachometer, PWM) за графіком:
0.5 (м³/хв) / 60 * 14 Па / 0.72 Вт * 100 = 16.2%
Шкода, що графіку потужності немає, може у тій точці потужність менша. У інших вентиляторів з того списку ККД під 10%.
Можна ще на digikey та mouser пошукати. Але майже неможливо знайти вище 10%.
MF80251V3-1000U-A99 (11.3%) - $5.85

 

Думаю справа не в двигунах, а в аеродинаміці. Хоча звичайно, що двигун з регулюванням оборотів дає можливість збільшувати ефективність.
Продуктивність вентилятора пропорційна оборотам, тиск пропорційний квадрату частоти обертання, а потужність аж кубу частоти обертання.
Для вентиляторів з великими крильчатками можна не збільшуючи частоту обертання збільшувати тиск і продуктивність, і при цьому не допускати великого збільшення потужності. А якщо крильчатку ви не можете збільшувати, то продуктивність і тиск можна збільшувати тільки обертами, але при цьому в куб раз збільшується потужність.
--- добавлено: 29 сер 2020 у 14:31 ---
З турбінами в порохотягах бачу теж не все ідеально. Я думав, що вони більш ефективні, а прочитав тест турбіни на 1,3кВт і там ккд плаває від 15% до 40%. Якщо б декілька ступенева конструкція(як парових турбінах чи газотурбінних установках) була, то мабуть ккд зміг би бути більший, без збільшення габаритів турбін.

 

NMB 08025SA-12L-AA-00 (0.72W, ККД ~11.6%) - 5.87 €

Як таке може бути? Тут працює, тут не працює. Вічний двигун якийся.

З того, що зрозумів, порівнюючи вентилятори однакової потужності: більший діаметр не витягне потрібний тиск, але прокачуватиме більший об'єм. Тому підбирати треба вентилятор з оптимальним діаметром.
Для даних за замовчуванням у калькуляторі це кулер з зовнішнім розміром 80x80 мм. 60x60 вже не проходять за прокачуваним об'ємом, 100x100 за тиском. І дивитися треба обов'язково на графік, а не на максимальні значення тиску й об'єму для вентилятора.

 

Справді, на продуктивність впливає, а тиск погіршує. Як завжди, щось виграємо, щось мусимо віддати.

 

Форум чомусь саме повідомлення з'їв.

Конкретно Міннеаполіс розташований недалеко від канадського кордону, тому клімат там схожий.
Record high: 42°C, Average high: 12.9°C, Average low: 2.9°C, Record low: −41°C (Minneapolis)
Record high: 39.4°C, Average high: 12.5°C, Average low: 4.9°C, Record low: −32.9°C (Kyiv)

До речі, подивився відео про опалубку. Вони закладали всього лише одну 10мм арматуру на метр висоти. Ніяких "кілограмів".

 

Якщо б ще знати рецептуру того бетону...Хто його знає, які в нього характеристики, можливо додані полімерні домішки дають йому достатню міцність і без залізного армування.

 

Поки холодна погода дозволяє, вирішив перевірити розрахунки на практиці у зменшеному масштабі.

Для початку хотів визначити справжню теплоізолюючу властивість пінопласту, бажано ще й в тих умовах, в яких він використовуватиметься. Тому у погребі була зібрана коробка зі 100 мм пінопласту, зовнішні розміри 1x1x1.2м.

Всі стики якомога краще підігнані, щоб уникнути щілин. Всередину на гофрокартонних підставках встановлено електричну грілку та датчик температури.
Ватметр показав, що потужність грілки коливалася в районі 39 Вт. Температура у погребі +2 °C. Через годину роботи грілки температура всередині пінопластової коробки усталилася на рівні +16.4 °C. Про всяк випадок почекав ще годину, температура не змінилася.
Для розрахунків використав розмір коробки рівно посередині листів пінопласту (0.9x0.9x1.1м). Може є й якийсь більш точний спосіб, але і тоді розміри будуть недалеко від цих. Отже, теплопровідність виходить:
39 / ( 2*(0.9*0.9 + 0.9*1.1 + 0.9*1.1) * (16.4 - 2) / 0.1 ) ≈ 0.0485 Вт/(м·K)
Спочатку подумав, що неправильно поставив експеримент. Вирішив порівняти з даними з інтернету для пінопласту тієї ж щільності. Для цього зважив один лист - 740 г. Тоді щільність 0.74/(0.995*0.995*0.1) ≈ 7.475 кг/м³. Ось графік для EPS за температури +10 °C:

Якщо уявно продовжити графік в сторону меншої щільності, то він цілком може пройти через отриману точку. Тобто, значення, отримане в результаті експерименту - не геть аж погода на Марсі.
Також цікаво, що виробник позначив пінопласт маркою ПСБ-С-25. Але навіть вимогам сумнівного совєцького ГОСТ 15588-86 він не відповідає, бо має щільність меншу за 15.1 кг/м³.
Тому якщо немає можливості повноцінно виміряти теплопровідність пінопласту, обов'язково треба хоча б зважувати пінопласт перед купівлею.


Далі захотілося зробити щось ще ближче до будинку під землею, опалюваного теплом тіла людини. Щоб створити міцну основу з мінімальними тепловими мостами був виготовлений ось такий лежак:


Навіть якщо взяти теплопровідність деревини 0.2 Вт/(м·K), вона всього у ~4 рази більша від теплопровідності використовуваного пінопласту. І якщо представити це як додану площу пінопластових стін, то 4 рейки 4x2см "додадуть" 3*4*4*2= 96 см² пінопласту, ~1 дм² або 0.01 м².
Та найбільша проблема задуму - необхідність дихати. Якщо просто видихати насичене вуглекислим газом повітря назовні, то разом з ним втрачатиметься і велика частина тепла також. Можна ще організувати вентиляцію, та й це впливатиме на температуру всередині.
Тоді am0rphis з фріноди, дяка йому, підкинув ідею порівняти тепловиділення з джерелом тепла постійної потужності (в моєму випадку електричної грілки). У цьому разі можна залишити трохи щілин і хоч незначний повітрообмін відбуватиметься.
Почав збирати пінопластову коробку:

Внутрішні розміри: довжина 157 см, ширина 60 і 80 см, висота 1 м.
Помістив всередину датчик температури й грілку. Ватметр показав, що потужність коливалася в районі 40 Вт. Температура у погребі +2 °C. Через 2 години роботи грілки температура всередині усталилася на рівні +8 °C. Залишив ще на кілька годин, температура не змінилася.
І тут починається найцікавіше. Просидівши всередині 1.5 години без світла, зафіксував усталену температуру +18 °C!

З увімкненою 12 Вт світлодіодною лампою температура піднялася ще вище, до +19 °C, майже миттєво. Фізична активність/її відсутність на температуру помітно не впливали. Термометр тримав якомога далі від джерел тепла й на одному рівні з ними (майже внизу), щоб вимірювати лише загальну температуру. Всього просидів всередині 4 години (і не задихнувся).
Тепловиділення від мене тепер порахувати дуже просто: 40*(18-2)/(8-2)= 107 Вт
Якщо є якісь ідеї, що ще можна перевірити, то пропонуйте, якийсь час не розбиратиму останню коробку.

Звичайно, що ці експерименти ігнорують зміну співвідношень між розмірами об'єктів під час масштабування та вплив конвекції, але й виключають помилки, які можуть виникнути від занадто глибокого теоретизування.