Verdeling waterstroom

[Shiwa]

Ik heb twee watercicuits paralel op een pomp.
Dat kan ook voor komen bij een CV, dan kan je de verhouding van de twee waterstromen regelen met de twee radiatorkranen.

In mijn geval is het de koppeling van mijn zonneboiler aan het CV leidingen systeem.

Ik heb nu één zogenaamde "platen wisselaar", dat is een warmte wisselaar met weinig water inhoud die snel de warmte overdraagt van het zonnesysteem op de CV.

Het werkt redelijk gioed bij zonnig en koud weer. Maar het temperatuursverlies is nogal hoog: dat kan oplopen tot 20 graden. Dan neem het rendement van de zonnecollectoren af. Erger is dat ik een hoge temperatuur nodig heb, als ik warmte bewaar in extra watervaten. Die zijn niet zo hoog in temperatuur, na enige tijd.

Daarom wil ik een tweede platenwisselaar er op aansluiten.

Nu kan dat in serie of paralel. In serie neemt de stromingsweerstand toe, dus meer pompvermogen. Maar bij paralel is niet duidelijk hoe de stroomverdeling is.

Nu vraag ik me af of regelkranen wel nodig zijn. Is de verdeling misschien wel zelfregelend ? Ik bedoel, bij hoger pompvermogen neemt de turbulentie toe en de druk die nodig is exponentieel toe.

Met andere woorden: bij te hoge watersnelheid in de ene platenwisselaar werkt de tegendruk door het exponentiele karakter tegen zodat de stroom zich dan beter gaat verdelen over de twee platenwisselaars ?

Met formules kom ik er niet uit.. ( Darcy en verwanten )

Weet een pratische klusser hier iets van ? Bijvoorbeeld als de pomp van een CV weinig water ronmdkrijgt, wordt de verdeling over de radiatoren dan gelijkmatiger ?

 

[De loodgieter]

Je dient de platenwissellaar waterzijdig af te regelen met behulp van een inregelventiel zie hieronder.

de warmte overdracht is bij platenwissellaars redelijk klein en daarom is het zeer belangrijk dat de waterhoeveelheid is afgesteld op het over te te dragen vermogen van de wissellaar. een te hoge snelheid in de platenwissellaar betekent minder warmte overdracht dus warmte verlies.

een te lage snelheid in de platenwisselllaar kan er toe leiden dat de ketel of collector gaat pendelen omdat deze hun warmte niet kwijt kunnen.

het is tevens belangrijk dat beide vlollume stromen gelijk zijn voor de ideale warmte overdracht dus de vollume stromen zowel aangiftezijde (aansluiting zonnecollector) en afgifte zijdig (installatie warmwater of cv) dienen ook op elkaar afgestemd te zijn, dit om optimaal van de temperatuur gebruik te kunnen maken.

wat een stuk makkelijker is zodat je altijd van de zonnecollector gebruik kunt maken ongeacht de temperatuur is een boiler met 2 spiralen zie foto.

john

 

[Shiwa]

Bedankt John

Ik ga op grond van je opmerking de afstelling erbij maken. ( hoewel ik nog twijfel )
Ik ken de uitdrukking: "waterzijdig" niet: bedoel je daar de aanvoer van de waterstroom mee?

Ik vind het wel wat duur om inregelventielen te nemen: dan heb ik er dus vier nodig !! (twee aan de zonnekant en twee aan de CV kant.) Ik heb de druk in de hand, door de pompen te regelen met de spanning. Volgens mij zijn gewone kranen dan goed genoeg. De balans-afstelling kan ik dan doen met temperatuurssensoren op de in en uitgangen.

Hier zoals het nu is:

Hier zie je wat ik in de kelder heb geprutst. De onderste buizen komen van het dak. De bovenste links is de aansluiting op de radiatoren. Ik zet dan de CV ketel in de stand boiler van de spanning af. Op die manier staat de driewegklep in de ketel zodanig, dat er geen water via het radiatorsysteem kan doorlopen. Ik heb een terugslagklep gemonteerd, dus als de ketel werkt, dan kan er geen water door de platenwisselaar.

Het is dus de bedoeling om naast deze platenwisselaar een extra wisselaar te zetten. Om het temperatuursverlies te verlagen.

Ik ben gepensioneerd elektronisch ontwerper, dus meer theoretisch dan praktisch. Ik probeer het te snappen.

Ik heb ook bij de inregelventiel-verkoper gezien dat die zegt dat bij te hoge snelheid van het water de warmte overdracht minder wordt: dat snap ik niet.

Natuurlijk is het zonde van het pompvermogen om water te snel te pompen, maar volgens mij is dan de warmteoverdracht maximaal.

Tenzij bedoeld wordt dat bij te hoge druk de turbulentie zo groot wordt dat de flow ( en dus de gemiddelde snelheid ) afneemt.

Als dat zo is, dan heb ik dus geen inregelventiel en zelfs geen kraan nodig. Het water zoekt dan de weg van de minste weerstand en de verdeling over de twee paralel staande platenwisselaars wordt dan bij hogere druk optimaal.

Ik kan dus de druk regelen, bij een groter temperatuursverschil tussen dak en CV kan ik de (elektische)spanning op de pompjes verhogen: de druk wordt hoger.

Ik heb de regeling zelf in een microcomputer geprogrammeerd, en ik schakel om van Boiler op CV en op extra warmwatervaten in de kelder.
Ik heb nog een paar reserve kogelkranen om buiten van die grote cuubsvaten aan te sluiten.

Hier zie je de geïsoleerde watervaten in de kelder. Ik ben nu de kogelkranen aan het mechaniseren. Zo, dat ik ze via de computer kan regelen.

Overigens heb ik nu ruim 6 kWatt, de temp van de boiler van 300 liter gaat bij volle zon 20 graden per uur omhoog.

Ik ben benieuwd wat je van mijn gedachten vindt over het effect van turbulentie bij te hoge druk: Het is dan zoiets als bij paniek in een massa, die zich vastdrukt.

Je ziet: ik heb tijd genoeg in mijn hobby: tijd speelt geen rol: aanschaf van onderdelen en kosten wel.

 

[Shiwa]

Oja, vergeten te zeggen dat ik de twee spiralen in de boiler BEIDE gebruik om het leidingwater op te warmen. Dat gaat heel erg goed ! Het water in de boiler is geconditioneerd (demi water met hoge pH ) tegen corrosie. Voordeel is: geen kans op salomonella en makkelijker ontkalken en minder kans op lek raken van de boiler. Bovendien is de druk in de boiler een maat voor de warmte ( door uitzetting naar de expansievaten ).

Het primaire systeem op het dak heeft een eigen pomp, overstort en expansievaten met antivries-water en die heeft wel twee platenwisselaars: maar die staan in serie.

Voordeel is dat ik elke afname ( boiler, CV, vaten, toekomstige-drums ) op een zo laag mogelijke temperatuur kan verwarmen. De systeemdelen zijn dus qua temperatuur onafhankelijk. En, ik kan ook terugleveren bij slecht weer vanuit de vaten en drums.

In de vaten zit onthard water met pH van 9, misschien dat ik nog actieve kathodische bescherming ga aanbrengen. Ik heb gehoord dat die olie vaten nogal snel doorroesten, vandaar.

 

[De loodgieter]

Zal een klein voorbeeldje proberen te geven omtrend de snelheid door de platenwissellaar en de warmte afgifte.


in bovenstaande link (heaas niet meer vindbaar) staan wat gegevens van platenwissellaars en hun maximale volumestroom.

stel een plaaten wissellaar heeft de maximale warmte overdracht van 10 kw bij een volumestroom van 8 M3/h, wanneer je de volumme stroom gaat vehogen krijg je de volgende situatie je gaat bijvoorbeeld naar 12 M3/h wat er nu overblijft van de overdracht word aanzienlijk minder om de volgende reden het water gaat er meet een te grote snelheid doorheen waardoor het afgiftemedium niet de kans krijgt de warmte over te dragen aan het afgifte medium de installatie in dit geval.

de waterhoeveelheid welke over de plaatenwissellaar gaat zie foto bij 1 en 2 dient bij voorkeur gelijk te zijn.

wanneer je het met de pompen gaat regelen heeft de voorkeur het systeem zo aan te sluiten dat aanvoer en retour van beide platenwissellaars even lang zan zodat het drukverlies in beide platenwissellaars gelijk zijn.

je hoeft niet perse inregelafsluiters te plaatsen maar is wel gemakkelijker, gezien je in de elektrotechniek werkzaam bent geweest kun je het ook op de volgende manier maken, je gaat een afsluiter plaaten op beide uittrede leidingen van de platenwissellaars bronzijdig (collectors) deze afsluiters ga je regelen op de druk tussen afsluiter en platenwissellaar. Op deze mannier ja je in feite ook waterzijdig inregelen zij het niet op vollume stroom maar op drukverschil over de platenwisselllaars. Zie hieronder

de shunt dient ervoor dat de pomp bij het dichtregelen van de klep nog wel genoeg vollumme kan verplaatsen deze kan je eventueel ook koppelen aan de 2 weg regelafsluiter. regelafsluiter voor 80% open shunt voor 20% open.

hoop dat je er wat wijzer van geworden bent.

 

[Shiwa]

Hallo Loodgieter,

Ik heb er lang over nagedacht en van alle kanten bekeken, en verder gezocht op internet.

Het spijt me, sorry, maar er zit volgens mij een soort fout in jouw redenering die lijkt op de paradox van Zeno, ik ben er van overtuigd. https://nl.wikipedia.org/wiki/Zeno's_paradoxen
Het gaat om dat er tijd nodig is voor de warmte overdracht. Dat is de tijd die nodig is voor de warmte om door de platen van de platenwisselaar te gaan.

Het is dus NIET de tijd die nodig is voor het water om door de platenwisselaar te stromen.

Die tijden mag je niet verwisselen.

Nu kan je redeneren vanuit eind-situaties, oneidig snelle en oneindig langzame waterstroom. Die snelheid, en de eigenschappen die daar bij horen, kan je gewoon een tijdje beschouwen als constant.

Stel het geval van zeer grote snelheid van het water aan beide zijde van de platen: de temperatuur van het water zal nauwelijks afnemen, het gaat er ongeveer even warm in als uit: zowel aan de ene als de andere zijde. Bekijk nu wat de warmte overdracht zou kunnen zijn: oneidig snel en oneinig weinig temperatuursverschil. Dit is een limiet geval vergelijkbaar met oneinig maal nul.... Die kan iedere waarde hebben: de uitkomst is onbepaald.

Nu kan je het ook anders bekijken: de platen hebben aan beide zijden over de gehele oppervlakte eenzelfde temperatuur (het wordt zeer snel ververst) en aan de andere kant ook (het wordt zeer snel afgenomen)

Er zal een (maximale) warmtestroom ontstaan: die kan bepaald worden door het temperatuursverschil over de plaatdikte, de warmtegeleidingscoëficiënt van het metaal, de (totale) oppervlakte en de dikte van de platen en de effecten van de grenslaag: die ook optimaal zullen zijn omdat de turbulentie maximaal is.

Wanneer de stroomsnelheid afneemt, dan zal de temperatuur van het water bij doorgang door de platenwisselaar afnemen. Hoe lager de snelheid van het water, hoe groter het temperatuursverschil. De gemiddelde temperatuur van het patenoppervlak zal dalen, waardoor de warmte overdracht zal afnemen.

De andere limiet is wanneer de waterstroom zeer langzaam (nul) wordt, dan is het water maximum opgewarmd: maximum temperatuur. Alleen je hebt er niets aan, want het debiet is nul: dus de warmte overdracht is ook nul. De opwarming/afkoeling is het temperatuursverschil tussen de primaire en secundaire zijde: die heeft een bepaalde waarde. Een bepaalde waarde maal nul, blijft nul.

Conclusie: warmte overdracht van de platenwisselaar neemt toe met het debiet.

Natuurlijk is het zo, dat we het hebben over warmte en niet over temperatuur: dat is logisch. De beste warmte overdracht is altijd bij de laagste temperatuur en het grootste debiet.

Het maximale debiet dat bij de platenwisselaars is aangegeven is volgens mij de snelheid van de waterstroom, waarbij de druk te extreem zou toenemen voor normaal gebruik.

Nu is het voordeel van je antwoord dat ik daardoor heb ingeschat, dat ik zeker qua waterstroomsnelheid lang niet aan het maximum zit.

Mijn redenering dat de verdeling automatisch zou gaan is dus onjuist.
Ik denk dat ik alleen een afstelbare restrictie nodig heb om eenmaling de verhouding tussen de waterstromen af te stellen. Dus de weerstand in beide takken gelijk te maken.

Bedankt voor het meedenken.

vriendelijke groet.

 

[Cvolieboy]

Uw conclusie is verkeerd en nergens op gebaseerd.
Als er geen warmte inkomt, komt er ook niets uit.

Dat heeft niets te maken met de hoeveelheid water die er doorgepompt wordt, maar wel met het opgewekte temperatuur verschil tussen aanvoer en retour.(warmte overdracht in tijd en dus volume)

Fabrikanten van zonne boiler systemen gaan uit van een volume stroom van cira 1,5 / 2,5 liter per minuut door een zonne collector van ca 1 vierkante meter om een aanvaardbare opwarming te kunnen realiseren.
Dit met een speciaal voor dat doel gekozen pomp (weinig energie)

(Een gewone pomp gewone al gauw een paar kub per uur van het type dat u gebruikt zonder restrictie ook op de laagste stand.)

Fabrikanten gaan uit van een eind temperatuur van ca. 90 graden en die wordt niet gehaald als je maar lukkraak water door een wisselaar pompt. Hier is in de fabriek veel onderzoek na gedaan en aan de hand daarvan hebben zij systemen gebouwd.
Fabrikanten zetten ook niet voor niets de pomp stil als er geen warmte verschil is inplaats van kleppen dicht te doen en de pomp te laten draaien.

Gelet op uw reactie naar Loodgieter toe heeft u toch gelijk en weet u het beter, maar Loodgieter zit echt op de goede weg en weet het beter als de gegevens die u van internet plukt.

Het mag natuurlijk uw eigen mening hebben, maar uw installatie in ogenschouw genomen kost straks meer aan energie elders ingekocht dan dat er opgewekt wordt via het door u bedachte zonnecollectorsysteem, maar goed vandaar dat u het uw hobby noemt. en een hobby mag geld kosten toch?

Een tip als u het nog horen wil, als u in iedere collectoraanvoerleiding (6 stuks totaal van 1 m ) een grote sluitring in de koppeling legt met een gaatje van ca. 3 mm, heeft u een redelijk goed volume van water waar de collector het water dan ook echt mee opwarmd.
U kan dan zelf wel uitrekenen waar de pomp op moet staan voor wat betreft het debiet van die 6 groepen(grafiek van de pomp gebruiken).

Vr Gr en succes ermee

 

[Shiwa]

Geachte CVolieboy.

Ik vind het prettig dat u uw mening geeft hoewel we het oneens zijn. Ik sta open voor meningen en dat wil ik best horen hoor. Ik kan dan altijd kijken of ik misschien toch nog ongelijk heb.

Natuurlijk heeft u gelijk, als u zegt "Als er geen warmte inkomt, komt er ook niets uit."

Maar dat is het nu net: er gaat wel warmte in.
De hoeveelheid warmte (in Joules) is evenredig met de hoeveelheid water ( in kg ) dat door de platenwisselaar wordt gepompt maal het temperatuursverschil -in en uit aan één zijde- ( in graden ). Dat moet er ook uit komen, anders zou de temperatuur van de platenwisselaar zelf veranderen.
Al is het temperatuursverschil 0,01 graad en je hebt duizenden kubs dan is het toch nog een behoorlijke hoeveelheid warmte.

Ik heb het dus puur theoretisch over de warmte, dus de hoeveelheid energie in Joule ( vroeger Cal ) en niet over de temperatuur (in graden).

Dat komt omdat ik natuurlijk mijn hele leven op een lab heb gezeten als ontwerper van elektronische systemen. Ik wil het graag theoretisch snappen.

Ik vind het waardevol als u daarom praktijk voorbeelden geeft uit uw ervaring. Daar leer ik van.

U heeft het over opwarmen, dus dan gaat het over warmte toevoeren om een temperatuursverhoging te krijgen: logisch dat je dan niet oneindig hard moet gaan pompen, zonde van de pompenergie. Maar uiteindelijk wordt wel de maximale hoeveelheid warmte overgedragen als je snel pompt. Met een eindige hoeveelheid water in de boiler zal dan dus uiteindelijk toch de temperatuur toenemen. En wel op de snelste manier. (Jammer dan wel dat je zoveel elektrische energie nodig hebt voor het pompen)

Daarvoor is de regeling. De regeling kan aan/uit of proportioneel zijn dat maakt in principe niet uit.
Alleen de proportionele regeling is effectiever, zuiniger. Dus met een regeling op de motor van de pomp. PWM lijkt me het beste, gezien de metingen die ik heb gedaan aan CV pompjes. Die hebben een slecht rendement waarschijnlijk omdat ze zelfaanlopend zijn. ( in electrische termen: ze hebben geen hoge Q en daardoor geen kippkoppel )

Je gaat met een auto de snelheid ook niet vol gas en zonder gas regelen ( aan/uit ) maar proportioneel. ( met het gaspedaal).

Of zoals die oude Wilo pompjes de snelheid regelen met het rempedaal. Daarom wil ik ook een optimale snelheidsregeling maken. Ik moet nog meten of een frequentie regeling nog beter is. (dat is dus super hobbieën)

Ik zie overigens dat er een paar misverstandjes zijn. De regeling van de temperatuur staat los van de bediening van de kogelkranen. Of er wordt geregeld van de zonnecollector (Z) op de boiler of Z op de voorraadvaten of Z op de radiatoren of van de voorraadvaten op de radiatoren.

Dus alleen van het overschakelen naar een ander opwarmingsdoel, wordt omgeschakeld met de kogenkranen. De kranen doen niet mee in het regelen van de temperatuur zelf.

NU komt het: Dan kan je beter bij weinig zonlicht, als je geen hoge temperatuur kan halen -of moeilijk- op de lage temperatuurvaten regelen, dan op de boiler met hoge temperatuur. Je kan beter op de boiler regelen als de zon lekker schijnt.

Ik heb vanaf begin maart geen gas meer gebruikt, dus het valt wel mee, met de effectiviteit van mijn regeling. ( En de investering komt voor het grootste gedeelte uit de subsidie. ) En als hobbyist gebruik ik tweedehands materialen.

Ik gebruik van die Wilo CV pompjes uit afgedankte CV-ketels. Die geven ongeveer 1 liter per seconde. Uw gegevens van 1,5 tot 2,5 liter per minuut per m2 komt dan goed uit: ik heb 25 m2 dan zit ik dus redelijk goed met 1 liter per sec.

Wat betreft uw suggestie:
Ik heb al de zonnecollectoren aan elkaar verbonden met 22mm Cu buis. Alles in serie en dat gaat goed.

Waar het mij nu om gaat is twee platenwisselaars parallel zetten en zorgen dat de waterstromen optimaal verdeeld worden. Om dus met een zo laag mogelijke temperatuursverlies de radiatoren van warmte te voorzien. Mijn huis is overgedimentioneerd, ( belangrijke radiatoren nog op natuurlijke stroming zonder pomp uit 1940 ) De dikke ijzeren buizen met ribbelkarton heb ik door 22 en 28 mm vervangen. Ik heb daar een pomp op en dat werkt super. Met vorst van -20 graden heb ik aan 60 graden voldoende. Bij die lage temperatuur heb je de minste verliezen bij de zonnecollector !!


Om de waterstroom over twee ( of meer) platenwisselaars te verdelen was mijn conclusie een éénmalige restrictie instelling.
Uw idee van een plaatje met een gaatje van 3 mm vind ik goed: dat kan dan met fiberringetjes tussen een puntstuk en een "geval met inwendige draad". Ik neem aan dat u dat voor mijn doel ook wel ziet zitten ? Alleen vind ik 3 mm wel klein, maar daar heb ik geen gevoel voor.

Het geheel is met kogenkranen af te koppelen van zowel het radiator-circuit als vanaf het zonnesysteem.

 

[Chathanky]

In plaats van een foto zal een installatieschema wat handiger zijn om te beoordelen of het wel klopt en dan weet men ook zonder heel veel tekst waar men het over heeft.

Waarom mag het niks kosten? Een goed werkende zonne installatie verdient de meerinvestering sneller terug dan maar blijven tobben en maar gokken of het wel optimaal werkt.

Als je 20 graden verliest in je platenwisselaar kan dat 2 dingen betekenen.
Het is niet goed ingeregeld of je platenwisselaar komt vermogen te kort.
Daarnaast kan het zijn dat de platenwisselaar vervuilt is, ding 3.

Als je primair 10 liter water doet en secundair 20 liter water heb je met het volgende te maken.
Als primair het verschil 40 graden is is het secundair 20 graden dit gaat op totdat het maximale vermogen van de wisselaar bereikt is.
Als je 90 graden hebt van je wisselaar komt deze met 50 graden terug.
Aan je cv kant kom je met zeg 20 graden in de wisselaar, je aanvoer wordt dan 40 graden.
Op zich toch niet vreemd toch dat je verschillen krijgt?
Waar je voor moet waken is grote verschillen, dat vinden wisselaars niet fijn. Die krijgen door het verschil in uitzetting behoorlijk voor hun kiesen.

 

[De loodgieter]

Wil je een installatie shema optekenen en uploaden zodat we een en ander eens door kunnen lopen qua werking cv zijdig.
Dat is inderdaat makkelijker als foto's.

misschien dat we er dan een wat meer gedetaileerd antwoord op kunnen geven.

Cvolieboy inderdaat fabrikanten hebben hier niet voor niets ondezoek naar gedaan en alles hierop aangepast.

dit is niet voor de kat zijn viool Shiwa, deze onderzoeken en ontwerpen worden niets voor niets gedaan, en de maximale vollumestroom geven ze er ook niet voor niets bij, anders kunnen ze net zo goed niets opgeven als het niets uitmaakt, maar ja dan worden ze nadien platgebelt waarom e.e.a. niet werkt, dus vandaar de gegevens zeno of geen zeno.

en inderdaad op internet kun je veel terugvinden maar ook veel dingen die niet hydraulisch goed in elkaar steken, wij uit de praktijk hebben vaker met deze wisselaars en regelingen te maken vandaar ons advies aan u.

het is een ieder natuurlijk vrij om een installatie naar zijn eigen inzicht te maken en elektrotechnisch te regelen. echter bedenk dan wel dat je straks weer een en ander zal gaan veranderen omdat e.e.a. niet naar behoren werkt.

maakt mij niet uit maar is zonde van de tijd.

zoals reeds eerder gevraagd plaats een installatie schema.

 

[Chathanky]

Stel dat je ooit eens je huis verkoopt met een "prachtig" zonneboilersysteem.
Als ik de foto`s zo zie haak ik daar al op af.