Pan Andrzej w swoim liście słusznie zauważył, że przez pół roku temperatura powietrza jest wyższa niż temperatura wody z wodociągów. Dodatkowo na strychu w słoneczny dzień temperatura jest znacznie wyższa niż na zewnątrz. Zatem wstępne podgrzanie wody na strychu zanim trafi ona do termy powinno dać wymierną oszczędność energii i pieniędzy.
Zasadniczym pytaniem jest ile w ten sposób możemy oszczędzić?
Wszystko zależy ile dodatkowo pogrzejemy wodę na strychu. Trudno tu generalizować każdy strych jest inny i inna temperatura tam panuje. W upalny letni dzień ciemny dach możne nagrzać się do ok. 70C z doświadczenia wiem, że temperatury ponad 40C na słabo izolowanym cieplnie poddaszu to latem norma. Aby obliczyć zysk energii ze wstępnego podgrzania wody na strychu musimy ustalić średnią temperaturę, jaka tam panuje w okresie pracy instalacji.
Przyjmijmy założenia
Temperatura na strychu
30dni – 40C
30 dni – 35C
30 dni – 30C
30 dni – 25C
60 dni – 20C
co da średnią w półroczu 28,3C
Dla konkretnego przypadku zawsze najlepiej zmierzyć temperaturę.
W obliczeniach przyjmiemy, że w półroczu letnim temperatura na naszym strychu będzie wynosić 28C
Jeżeli uda nam się podrzeć wstępnie wodę na strychu naszym zyskiem będzie energia potrzebna na pogrzanie wody o dT równemu temperaturze na strychu – temperatura wody z wodociągów.
Temperatura na strychu - 28C
Temperatura wody z wodociągu - 8C
dT = 20C
Zakładając, że zużywamy dziennie V=100l wody nasza oszczędność będzie równa.
Q= dT* V*Cp
Cp - ciepło właściwe wody = 0.00116 [kWh/kg*K]
Q= 20*100*0.00116= 2.32kWh / dzień
Czyli przez 180 dni pracy instalacji będzie to 417kWh zakładając cenę 45gr/kWh da to roczny zysk 188zł.
Realizacja
Kolejnym wyzwaniem jest sposób realizacji strychowego podgrzewacza. Problem stanowi fakt, że woda bardzo powoli się nagrzewa. Dlatego samo umieszczenie na strychu zasobnika nie da spodziewanych efektów gdyż w ciągu dnia nie uda się wodzie osiągnąć temperatury strychu. Kluczem do rozwiązania tego problemu jest maksymalne zwiększenie powierzchni wymiany ciepła dla wody na strychu. Pomysł, jaki przychodzi mi myśl na tanie wykonanie takiego strychowego wymiennika ciepła polega na wykorzystaniu węża ogrodowego. Jest to produkt tani w zakupie oraz łatwy w montażu a jednocześnie wystarczająco trwały na potrzeby instalacji. Należy to dodać, że pojemność wodna zasobnika oraz wężownicy na strychu musi odpowiadać minimum dziennemu zapotrzebowaniu na ciepłą wodę. Także im więcej wody będzie zgromadzone w wężu tym szybciej będzie się ona nagrzewać.
Aby zwiększyć ilość wody zgromadzonej w wężownicy najlepiej użyć węża o jak największej średnicy. Pamiętajmy, że pojemność walca rośnie z kwadratem jego promienia, dlatego:
Metr węża ogrodowego o średnicy 1” (2.54 cm) ma pojemność 0.49 l
Metr węża ogrodowego o średnicy 3/4” ma pojemność 0.2759 l
Metr węża ogrodowego o średnicy 1/2” ma pojemność 0.1.22 l
Najbardziej opłacalne cenowo jest użycie najgrubszego węża. W przypadku zużycia ciepłej wody na poziomie 100l dziennie będziemy potrzebować zasobnik minimum 50l oraz 100m węża 1’’. Jeżeli to możliwe pojemność zasobnika też lepiej zwiększyć. Koszty takiej instalacji nie powinny przekroczyć kilkuset zł a oszczędności na poziomie ok. 200zł rocznie powinny dać okres zwrotu po ok. 2-3 latach.
Jeżeli strych jest nie ogrzewany nie zapomnijmy spuścić na zimę wody :)
Przedstawione rozwiązanie jest proste i wielu osobom zadziała prawidłowo. Aby jednak być wśród tych którym 'to zadziała' trzeba wziąć pod uwagę jeszcze parę rzeczy:
OdpowiedzUsuń- średnica i długość węża będzie wpływać na strumień ciepłej wody jaki można będzie uzyskać (cienka rurka spowoduje, że napełnianie wanny może trwać wieczność)
- 'wydłużenie' instalacji wodnej może spowodować spadek ciśnienia/większe obciążenie pompy lub hydroforu (jeśli takie mamy), część urządzeń grzewczych (np. gazowe ogrzewacze) wymaga by te parametry były na określonym poziomie, i przy ich niespełnieniu mogą źle działać lub ulec uszkodzeniu
Aby uniknąć przykrych niespodzianek, warto poszukać znajomego fachowca od CWU i z nim skonsultować planowane zmiany, uwzględniając specyfikę już posiadanej instalacji.
No i najważniejsze, i niestety najtrudniejsze, to odpowiednio wydajne przepływy ciepła:
- sprawność odbioru ciepła słonecznego przez pokrycie dachowe - ciemna i nie błyszcząca powierzchnia jest lepsza - ale tu raczej nie powinniśmy mieć problemów, bo rzadko spotyka się dachy odbijające bardzo dużo promieniowania słonecznego
- przewodność cieplna pokrycia i kolejnych warstw dachowych - blacha czy pokrycia bitumiczne lepiej przewodzą ciepło niż ceramika czy drewno - sam fakt, że na strychu jest wysoka temperatura jeszcze nie wystarczy, musi być odpowiednio duży dopływ ciepła, rekompensujący ciepło pobrane przez wodę:
a) najgorszy dla celów wymienionej instalacji będzie dobrze zaizolowany dach, bo przepuszcza mało ciepła - nawet jeśli wydaje się nam, że na takim poddaszu jest wysoka temperatura, to umieszczenie tam wężownicy szybko wychłodzi pomieszczenie, a instalacja nie spełni swojej funkcji
b) dach bardzo słabo izolowany (np widoczna blacha) będzie bardzo mocno nagrzewał poddasze przy nasłonecznieniu, ale będzie też szybko stygł przy jego braku lub przy wietrze,
c) dach średnio zaizolowany będzie się rozgrzewał, ale nie za szybko, będzie też powoli stygł - jeśli tylko ilość docierającego przez dach ciepła będzie większa od pobieranego, to będziemy zadowoleni - poddasze będzie sporym akumulatorem energii i będziemy mogli pobierać z niego ciepło nawet po ustaniu nasłonecznienia, a uzyskane temperatury wody będą stabilniejsze
- przewodność cieplna węża - są różne materiały, jedne lepiej przewodzą ciepło, inne gorzej; gruby i krótki wąż ma mniejszą powierzchnię wymiany ciepła niż wąż cienki i długi (cienki i długi lepiej się będzie nagrzewał)
Wydajność naszej całej instalacji będzie zależała od 'najwęższego gardła', zatem wszystkie etapu przepływu ciepła mają równie duże znaczenie.
Jeśli ktoś ma 'dojście' do zbędnych/tanich/starych grzejników, to zamiast węża ogrodowego może spróbować połączyć szereg grzejników i za ich pomocą odbierać ciepło z powietrza. Ale wtedy raczej nie można przez nie przepuszczać wody użytkowej ze względu na zanieczyszczenia, ale trzeba zastosować jakiś wymiennik, co komplikuje instalację. Niektóre typy grzejników (płaskie) można pomalować na czarno i umieścić na dachu jako prosty kolektor. Jest to interesujące rozwiązanie dla kogoś, kto stopniowo chce budować poważniejszą instalację solarną, bo może zacząć od płaskich, tanich grzejników ze złomowiska, a potem je wymieniać na wydajniejsze kolektory. Grzejniki można użyć w jeszcze innym celu, ale o tym może napiszę w oddzielnym komentarzu.
Generalnie polacy potrafią wymyślać różne ciekawe rozwiązania. Pod tym względem kopalnią wiedzy są fora dyskusyjne dużych pism o budownictwie (nie będę wymieniał, bo nie chcę reklamować - zainteresowani napewno znajdą).
"Czyli przez 180 dni pracy instalacji będzie to 417kWh zakładając cenę 45gr/kWh da to roczny zysk 188zł."
OdpowiedzUsuńPowyższe koszty najprawdopodobniej dotyczą ogrzewania wody prądem w taryfie dziennej (lub bardzo drogiej jednotaryfowej). Jest to najdroższe źródło energii. Koszty podgrzania wody np gazem są obecnie około dwa razy mniejsze. Niezależnie od powyższego układu wstępnego podgrzewania wody, jeśli podgrzewamy wodę prądem, warto korzystać z dwutaryfowego licznika prądu, i podgrzewać wodę w taryfie 'nocnej'. Przełoży się to na niższe koszty ogrzewania, a co za tym idzie wydłuży (prawie dwukrotnie) okres zwrotu z inwestycji.
Ale nie zawsze chodzi tylko o złotówki. Czasem chodzi też o satysfakcję z działającej instalacji, oraz wiedzę i umiejętności zdobyte przy jej tworzeniu.
Dla zaawansowanych propozycja bardziej rozbudowanej wersji: odzyskiwanie ciepła z powietrza wentylacji wywiewnej. Ma ono tę zaletę, że jest dostępne również zimą i zawiera dużo pary wodnej, która jest nośnikiem dużej ilości energii. A jeśli przy okazji wykroplimy tę parę to odzyskamy również olbrzymie ciepło przemiany fazowej.
W tym celu wystarczy wziąść starą chłodnicę samochodową (lub coś podobnego) umieścić w ... ale co wam będę psuł zabawę :)
Pomysł na pewno trzeba jeszcze dobrze przemyśleć pod kątem realizacji.
OdpowiedzUsuń@ jako słusznie zwrócił uwagę na przepływ wody. Długi wąż to duże opory. Dlatego sugerowałem stosowanie najgrubszego węża 1'' który powinien zapewnić odpowiedni strumień przepływu. Założeniem też było aby ciśnienie wody pochodziło z wodociągu. Tu z doświadczenia przy podlewaniu ogródka wiem że przynajmniej u mnie nie ma problemu aby na wężu kilkunastometrowym uzyskać na kocu niezły przepływ. W razie problemów można wężownice rozdzielić na dwa obiegi.
Jeżeli ktoś ma jeszcze jakieś pomysły lub uwagi możemy je na blogu przedyskutować.
Co do oszczędności i kosztów to generalnie chodziło mi o pokazanie podejścia do obliczeń. W różnych przypadkach oszczędności będą różne
Wstępne podgrzewanie ciepłej wody użytkowej (CWU) jest wdzięcznym tematem, z kilku powodów:
OdpowiedzUsuń- woda na wejściu z sieci lub studni ma około 8C
- woda na wyjściu z kranu powinna mieć około 55C - tyle mówią przepisy, jeśli mamy taką możliwość, to często obniżamy tę temperaturę, np do 40C
- czyli potrzebujemy podgrzać wodę z 8C do 40C, czyli o 32C
- woda to wyjątkowa substancja - między innymi dlatego, że trzeba olbrzymich energii, by ją podgrzać (lub zmienić fazę, ale to inna bajka), podgrzanie o każdy stopień Celsjusza to duży wydatek energii (czyli pieniędzy)
Skoro np. przez pół roku teperatura wokół nas przekracza 20C to dlaczego nie użyć otoczenia do podgrzania wody? Przecież wystarczy dać wodzie szansę na 'spotkanie się' z ciepłym otoczeniem. Jeśli otoczenie zagrzeje wodę do 20C, to będzie oznaczać że zapłacić musimy już tylko za podgrzanie o 20C, zamiast 32C ! Oznacza to oszczędność 30% na wydatkach za podgrzewanie CWU.
Zauważmy, że aż takie oszczędności są możliwe tylko dlatego, że obniżyliśmy temperaturę CWU z 55C to 40C. Z tego samego powodu instalacje CO wspomagane 'darmową' energą mają większą sprawność gdy CO jest zrobione w wersji niskotemperaturowej.
Po tym przynudnym wstępie podaję pomysł 'racjonalizatorski': użyjmy instalacji CO do czegoś nietypowego, a mianowicie, do ... klimatyzowania pomieszczeń, a przy okazji do podgrzewania CWU.
W największe upały, gdy w mieszkaniu ciężko wytrzymać, do instalacji CO wpuszczamy ... zimną wodę. Grzejniki (chłodniki? zimniki?) odbierają nadmiar ciepła z pomieszczeń. My cieszymy się chłodem, a pobrane ciepło może wstępnie podgrzać CWU. Modyfikacja instalacji niezbyt skomplikowana: parę dodatkowych zaworów, ewentualnie 1-2 wymienniki ciepła.
Jakie to ma wady? Mi przyszły do głowy dwie:
- trzeba wcześniej odkręcić zawory termostatyczne na grzejnikach by nie blokowały przepływu (ale to nie problem)
- na zimnych grzejnikach może się wykraplać para wodna (to już większy kłopot)
Na koniec proponuję obejrzeć co inni robią z wężem ogrodowym :)
http://www.youtube.com/watch?v=sBAi_TVNaiM
Polecam też inne filmiki od GREENPOWERSCIENCE - maja trochę zwariowanych, a trochę i ciekawych pomysłów. Miłego oglądania!
Jeżeli myślimy o wspomaganiu CO za pomocą energii słonecznej to podstawą jest układ ogrzewania niskotemperaturowego - o tym też przygotuje wpis.
OdpowiedzUsuńJest tu jednak zasadnicza różnica pomiędzy CWU a CO. W przypadku CWU zawsze podgrzewany wodę od temp. wody w sieci do zadanej temperatury czyli rozpoczęcie ogrzewania jest w niskiej temperaturze zazwyczaj 5-10C. W przypadku CO mamy układ dogrzewający wodę np. od 55 do 75 czyli w tym przypadku woda podgrzana poniżej 55C jest bezużyteczna dla CO za to pozwala w pełni może być wykorzystana na cele CWU
Wersje bardzo niskotemperaturowe CO działają nawet na temperaturze zasilania 35C i temperaturze powrotu 25C. Jednak budowa takiej instalacji jest trudna.
OdpowiedzUsuńJurek. Ja mam na strychu od roku takie ogrzewanie cieplej wody wykorzystujac 200 metrow obecnie weza ogrodowego calowego, ale doloze jeszcze 100 m weza ogrodowego zielonego, gumowo-plastikowego, zbrojonego wolknem. 100 m weza calwego ma niecale 50 litrow pojemnosci, te 200 m weza co teraz mam daje ok 100 litrow cieplej, a nawet goracej wody do 50 stopni jesli tylko jest odpowiednia pogoda i slonce, Dach jest brudny od sadzy ciemny slonce go mocno nagrzewa, cieple powietrze idzie do gory gdzie jest najcieplej do 60 stopni i gdzie jest rozciagniety waz. Moja instalacja jest prosta bez zbiornika-zasobnika tylko waz podlaczony do wodociagu o cisnieniu 6 barow, napuszczam wody do weza, czekam jak sie nagrzeje i po poludniu w goracy dzien ok godz 17-18 mam wode do 50 stopni z weza na srychu. Zuzywam ta wode, gl na mycie kapiel, do celow spozywczych nie, bo moze pachnac wezem. Jesli nie zuzyje tej wody to noca woda znacznie wystygnie. Jesli woda ma np tylko 18 stopni z weza nawet w pochmorny dzien to dogrzewam ja minimalnym gazem do 28 stopni lub wiecej. Tak ze to dziala. Cztery szpolki weza po 50 m ogrodowego calowego kupilem w Lerua cos po 250 zl tak ze na eksperyment dzialacy wydalem 1000 zl jeszcze zawory, rurki do pieca gazowego. Weze polaczylem ok 10cm rurkami stalowym ocynkowanymi, zaciskajac podwojnymi opasakami i podklejajac jeszcze weza. Jak napusze wody do weza to zakrecam zawor i zwalniam troche cisnienia, waz wytrzymuje do 20 barow ale troche sie puszy przy 6 barach z wodociagu, wiec dla bezpieczenstwa zeby nie zalalo strychu zakrecam wode do weza, podgrzewam sloncem i przepycham wode ciepla z weza nowa zimna woda z wodociagu. To mozna szybka zmontowac bez zasobnika. W zimie nawet nie spuszczalem wody bo musialbym uzywac sprezarki zeby wypchnac wszystka wode. Jedynie obnizylem cisnienie, spuszczajac troche wody co zeszlo z naprezenia weza, przy zakreconym zaworze ok 5 litrow wody tak potrafi zejsc. W zimie nic nie rozmrozilo i w tym roku juz pod koniec kwietnia jak bylo cieplo i slonce mialem z weza ok 25 stopni, dogrzalem do 40 stopni gazem i zrobilem sobie goraca kopiel z hydromasazem, polecam tani sposob na duze ilosci taniej cieplej wody zwlaszcza latem, bez podgrzewania nawet gazem!
OdpowiedzUsuńJurek
OdpowiedzUsuńJurek
OdpowiedzUsuńJurek. Dodam jeszcze, ze zapewne w gorace dni obnizam nieco tempeature na strychu, zimna woda z wodociagu, co ja nagrzewam i odbieam cieplo do weza ogrodowego 200 m co mam na strychu, wiec w pokojach na strychu za muram, mam zapewne nieco chlodniej. Podlaczenie bezposredne wody do kapieli, mycia z wodociagu przez instalacje centralnego ogrzewania zwykle jest nierealne, poniewaz woda przepuszczona przez CO bedzie z reguly zanieczszczona, czasami moze byc z ukladem otwartym, lub nie wytrzymac cisnienia wody z wodociag 4-5-6 atmosfer. To musialaby byc jakas czysta specjalna instalacja CO. Mozna by sprawe rozwiazac przez wymiennik ciepla, ze woda krazaca w CO oddaje cieplo tej wodzie zimniejszej z wodociagu, rozwiazanie ciekawe zwlaszcza, ze ludzie czesto maja bojlery z wymiennikami ciepla co podgrzewaja wode z wodociagu, piecem CO, zima i nawet dla wiekszej ilosci nawet latem. Wiec tutaj sytuacje w lecie moznaby odwrocic, woda z grzejnikokow ok 20 stopni krazy w grzejnikach i odbiera cieplo z pokoji klimatyzujac nam nieco pomieszczenia i porzez ten bojler z wymiennikiem ciepla przy piecu CO pogrzewa nam nieco wode w bojlerze do ko 20 stopni. Ale trzeba miec wlaczona pompke obiegu wody w centralnym ogrzewaniu non stop. Ja tak juz teraz oibnizam temperature w pokoju na strychu, wlaczam pompke obiegu wody CO, woda zimna z piwnicy, suteryn, gdzie jest chlodniej jest wypompowywana na strych i to potrafi bardzo duzo obnizyc tempetature, zwlaszcza zima, w lecie tez troche, bo grzejnik w pokoju na strych jest zimniejszy niz powietrze w jednym pokoju, bo dla tylko jednego pokoju takie chlodzenie zumnym grzejnikiem zastosowalem, jak podlacze jeszcze bojlea do pieca CO, to grzejnik ten bedzie jeszcze zimniejszy poprzez chlodna wode z wodociagu, napelniajaca bojler. Wada rozwiazania jest to ze pompka musi chodzic bez przerwy i popiera prad za miesiac sie uskladac moze kilkadziesiat zlotych 30-50 zl, obnizona temperatura jest ale nie na tyle co przy klimatyzacji ze sprezarka....
OdpowiedzUsuńSuper artykuł. Pozdrawiam serdecznie.
OdpowiedzUsuńŁadnie to wygląda.
OdpowiedzUsuńDarmowa energia słoneczna to absolutnie rewelacyjne i ciekawe rozwiązanie. Warto nad nim pomyśleć.
OdpowiedzUsuńlubie takie wpisy
OdpowiedzUsuń