thermosifonwerking

verwarming, isolatie, huiselijk energieverbruik

Moderator: Moderators

pdkl
Berichten: 107
Lid geworden op: 22 feb 2006, 16:17

thermosifonwerking

Bericht door pdkl » 12 apr 2006, 10:21

Ik zie op het forum regelmatig de thermosifonwerking terugkomen. Wat ik me nog steeds afvraag: waarom werken CV-ketels vandaag de dag met zo'n energieverslindende pomp? Komt dat omdat de CV tegenwoordig vaak op zolder hangt, is het gemakzucht (waterzijdig inregelen moet wel plaatsvinden natuurlijk) of zijn er andere redenen. Ik hoop dat straks met m'n Tigchelkachel de CV minder moet draaien, want na analyse van mijn verbruikscijfers elektrisch is er een zeer duidelijk verband met het verbruik van de pomp (rond de 135 W/h) en mijn wekelijkse verbruik. Is het vandaag de dag nog mogelijk om CV-installaties zonder een elektrische pomp te krijgen of is dit toch een beter systeem dan thermosyfonwerking (je hebt dan ook een open expansievat nodig volgens mij). Kortom, komen we nog/weer af van de CV-pomp, zijn er energiezuinigere alternatieven of moeten we maar slikken wat de industrie ons biedt?

Patrick

mickenhans
Berichten: 114
Lid geworden op: 13 feb 2006, 23:58
Locatie: Elburg

Bericht door mickenhans » 12 apr 2006, 22:38

Beste Patrick,
Over cv's met het thermosifon systeem kan ik je het volgende vertellen.
In Roemenie wordt dit veel toegepast, en ik moet zeggen er komt veel kennis en ervaring bij kijken. Omdat de stroming zwak is, zijn er dikke leidingen nodig, en lange bochten ipv de gebruikelijke bochten. Vaak wordt de ketel met hout of kolen gestookt. Enkel de watertemperatuur bepaalt de mate van verwarming. Ik heb ter plaatse geexperimenteerd met een gasbrander en een thermostaat, maar door de grote waterinhoud van die systemen is alles vreselijk traag. Een reaktietijd van 2 uur was een vast gegeven. Door die enorme traagheid en het grote watervolume is dit systeem ongeschikt voor onze huizen, indien gebruikt met een kamerthermostaat.
Op de vraag of een gesloten systeem mogelijk is bij thermosifon: Jazeker, mijn zonneboiler (met th.sifon) is gesloten, dwz er zit een membraan over mijn expansietankje die een onmeetbaar kleine voordruk geeft.
Op mijn werk wordt thermische olie zowel als ammoniak in verschillende gesloten systemen gebruik, volgens het thermosifon principe. Druk speelt geen enkele rol dus.
Groeten,
Hans

Dirk Bauwens
Berichten: 1301
Lid geworden op: 28 jan 2006, 23:52
Locatie: Sint-Niklaas, België

Bericht door Dirk Bauwens » 13 apr 2006, 14:02

Omdat opwarmend water stijgt en afkoelend water daalt (door het verschillend soortelijk gewicht), is het is nog steeds goed mogelijk om volgens het thermosifon principe te werken. Het watercirculerend vermogen van een thermosifon systeem is vaak in de grootte-orde van een paar honderd Watt.

Maar wie wil dat nog ? Tegenwoordig willen de meeste mensen dunne en mooi weggewerkte cv-leidingen. Daardoor verhoogt de interne wrijving van het systeem. Tel daarbij op dat de installatie vaak op slechts 1 etage geplaatst wordt, dat men naar zo laag mogelijke watertemperaturen streeft, en dat sommige installaties anti-thermosifon gebouwd zijn, zoals bijvoorbeeld de installatie met de ketel op zolder. Dan is een pomp die al deze weerstanden kan overwinnen een absolute noodzaak. Hoe groter de interne weerstand, hoe krachtiger de circulatiepomp moet zijn.

Dirk

Gebruikersavatar
mark
Berichten: 517
Lid geworden op: 31 jan 2006, 20:19
Locatie: maartensdijk

Bericht door mark » 13 apr 2006, 22:48

Hoi Patrick,

Fetze Tigchelaar heeft in frankrijk een fin oven gebouwd in combinatie met een bestaande thermosifon cv installatie. Deze installatie was niet krachtig genoeg voor de winter en met de fin oven erbij wel. Maar de reden waarom de mensen deze cv installatie hadden was vanwege de stroom storingen. Want zonder pomp en stoom hadden ze toch wel wat warmte. Het gebouw was een oud klooster. In het dta forum staat hier geloof ik nog wel wat. Teminste als deze al niet is weg gegooid.

Een nieuwe topic over waterzijdig inregelen is denk ik ook wel de moeite waard. Gebeurd te weinig en ervaringen van andere is welkom. Ik wist ook niet van het bestaan. Maar gaat er nu wel komen.

mark

Dirk Bauwens
Berichten: 1301
Lid geworden op: 28 jan 2006, 23:52
Locatie: Sint-Niklaas, België

Bericht door Dirk Bauwens » 14 apr 2006, 14:27

Dirk Bauwens schreef:Het watercirculerend vermogen van een thermosifon systeem is vaak in de grootte-orde van een paar honderd Watt.


Wat ik daar schreef was niet correct (tenminste: meestal niet).

Thermosifon systemen ?n circulatiepompen moet in de eerste plaats een drukweerstand overwinnen.

Na wat zoekwerk op het internet, merkte ik dat moderne circulatiepompen zeker een drukweerstand van 4 meter waterkolom kunnen overwinnen. Een daarmee vergelijkbaar thermosifonsysteem, zou dan ongeveer 18 meter hoog moeten zijn en met een verschiltemperatuur van 70 graden tussen aan- en terugvoer moeten werken.

Dat zijn echter geen onoverkomelijke hindernissen. Men kan de weerstanden in een cv-systeem met weinig moeite minimaal houden.

Zelfs de meest energiezuinige circulatiepomp van Grundfos verbruikt nog, volgens hun eigen website, 117 kWh per jaar. Voor dat vermogen is nog altijd de volledige jaaropbrengst van een (duur) zonnepaneel van 150 Watt nodig.

Ergens anders las ik, dat het verbruik van de circulatiepomp gemiddeld 15 percent uitmaakt van het totale electriciteitsverbruik van een gemiddeld gezin.

Dirk

John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh » 30 jul 2006, 21:47

Ik heb in Apeldoorn eens een oud huis gezien met een CV die voor de werking volgens het thermosifon-principe was ontworpen. Inderdaad: enorm dikke leidingen en hele grote afsluiters. Ik vind ze wel mooi om te zien, maar heb dan ook een beetje een afwijking op dit gebied.

Daarnaast is de hydraulische balans in zo'n systeem van veel groter belang dan in moderne systemen. Bij hogere snelheden helpt het dat de hydraulische weerstand ongeveer kwadratisch verloopt met het debiet. Een strang met te hoge flow door een dun buisje tempert zichzelf als het ware, zodat andere strangen alsnog aan de beurt komen. Bij hele lage snelheden in hele dikke buizen is dat effect minder, waardoor bij onbalans alle warmte naar ??n strang kan gaan en andere strangen niets krijgen. Dus zal zo'n systeem met natuurlijke circulatie ook veel lastiger te ontwerpen zijn. Je krijgt daarentegen wel hele mooie oplossingen, zoals het Tichelmansysteem.

Echter ??n van de belangrijkste bezwaren lijkt mij dat je bij het thermosifonsysteem niet vrij bent in de plaats van warmtebron en afgifte ten opzichte van elkaar. Als ik het goed heb: de bron altijd beneden en de verbruiker altijd boven. Warm water wil namelijk niet uit zichzelf naar beneden stromen. Erg onhandig als je de CV-ketel op zolder wilt monteren.

Dirk Bauwens
Berichten: 1301
Lid geworden op: 28 jan 2006, 23:52
Locatie: Sint-Niklaas, België

Bericht door Dirk Bauwens » 03 sep 2006, 11:22

John Doh schreef:...Daarnaast is de hydraulische balans in zo'n systeem van veel groter belang dan in moderne systemen...Dus zal zo'n systeem met natuurlijke circulatie ook veel lastiger te ontwerpen zijn...


Een dik jaar geleden, heb ik als proef, een frame van PVC buizen in elkaar gelijmd, om de warmteafgifte en de thermosifonwerking daarin uit te testen. De resultaten waren verbluffend en overtroffen mijn stoutste verwachtingen. Ruim 2000 Watt warmte werd losgelaten op dit frame. Al deze warmte werd probleemloos en homogeen verdeeld. Deze test maakte duidelijk dat dit frame blijkbaar nog veel meer warmte zou kunnen verwerken. De proefopstelling was ongeveer 2 meter hoog bij 4 meter breed en bestond uit ongeveer 10 vertikale, parallel geplaatste buizen (diameter 40 mm), die bovenaan en onderaan, via T-stukken, in een horizontale buis uitmondden. Volgens mij is de hydraulische balans in zo'n systeem ideaal. Ik denk verder dat meer parallelle buizen, de wrijvingsweerstand van het systeem nog kunnen doen afnemen en de circulatiewerking nog kunnen doen toenemen.

Dirk

John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh » 03 sep 2006, 12:35

Dirk Bauwens schreef:Ik denk verder dat meer parallelle buizen, de wrijvingsweerstand van het systeem nog kunnen doen afnemen en de circulatiewerking nog kunnen doen toenemen.


Leuke proefjes doe jij!

Zeker kun je de weerstand nog verder laten afnemen door meer buizen parallel te plaatsen, daar kun je zelfs aan rekenen. Als ik jouw beschrijving goed begrijp, heb je een zogeheten "vermaasd net" gebouwd, al begrijp ik niet helemaal hoe je het afgekoelde water weer terug laat stromen (misschien kun je een tekening maken?). Ook het beroemde Tichelman-net is in feite een vermaasd net. Dat maakt het rekenen wel een stuk lastiger, omdat de mazen invloed op elkaar uitoefenen. Een dergelijk probleem moet iteratief worden opgelost.

De eis blijft wel, dat opgewarmd water altijd van beneden ongehinderd omhoog moet kunnen stromen en het afgekoelde water evenzo naar beneden. Buizen met verticale lussen erin vormen een zogeheten convectieval en belemmeren de doorstroming. Daaruit volgt ook dat de warmtebron altijd beneden en de afgifte altijd boven moet zitten.

Ik heb ooit een boilervat ontworpen dat met behulp van het tegenstroomprincipe en de thermosifonwerking een veel betere uitkoeling bereikte dan gangbare indirect te verwarmen boilervaten. De meeste daarvan werken met inwendige spiraal of een dubbele buitenmantel. De uitkoeling is dan na verloop van tijd vrij slecht, omdat het water in de boiler gaat circuleren en wordt opgemengd. Het principe op thermosifon werkt, maar de vermogens blijven aan de lage kant.
John

Dirk Bauwens
Berichten: 1301
Lid geworden op: 28 jan 2006, 23:52
Locatie: Sint-Niklaas, België

Bericht door Dirk Bauwens » 03 sep 2006, 14:07

John Doh schreef:...al begrijp ik niet helemaal hoe je het afgekoelde water weer terug laat stromen (misschien kun je een tekening maken?)...


Ik zal ??n van mijn kinderen vragen om er een foto van te maken.

Eigenlijk alle buizen van het systeem staan vertikaal en in parallel. De buizen zijn ook de enige warmtewisselaars. Men moet niet alleen de opwarmende buizen maar ook de afkoelende buizen beschouwen als de "motor" die de watercirculatie in stand houdt. Zonder afkoeling kan er ook geen stroming zijn. Ik kan het debiet niet meten, maar volgens mij is het erg groot. De warmtedistributie is denk ik ideaal: de buizen voelen overal even warm aan. Ik kan nog meetproeven verrichten, maar ik vermoed dat het maar een paar graden verschil zullen zijn.

Dirk

John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh » 03 sep 2006, 15:17

Dirk Bauwens schreef:Men moet niet alleen de opwarmende buizen maar ook de afkoelende buizen beschouwen als de "motor" die de watercirculatie in stand houdt. Zonder afkoeling kan er ook geen stroming zijn.


Zo is dat. De drijvende kracht is het verschil in gewicht van twee waterkolommen op gelijke hoogte, veroorzaakt door een verschil in dichtheid. De dichtheid van water is namelijk temperatuursafhankelijk. Om de drijvende kracht te bepalen moet telkens de integraal van de dichtheid over de kolom worden genomen.

Ik kan het debiet niet meten, maar volgens mij is het erg groot.


Ik denk toch dat we uiteindelijk over vrij kleine drukverschillen praten. Met een circulatiepomp gaat het ongetwijfeld een stuk sneller.
John

Gebruikersavatar
mark
Berichten: 517
Lid geworden op: 31 jan 2006, 20:19
Locatie: maartensdijk

Bericht door mark » 03 sep 2006, 16:00

Hoi,

Neemt de druk in de retour niet toe als men bovenin een (buffer) vat plaatst.

mark

John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh » 03 sep 2006, 16:07

mark schreef:Neemt de druk in de retour niet toe als men bovenin een (buffer) vat plaatst.


Niet als de hoogte verder hetzelfde blijft. De druk wordt uitsluitend bepaald door de hoogte van de waterkolom, het maakt voor de druk niet uit of het om een tuinslang of een twee meter dik buffervat gaat.

John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh » 03 sep 2006, 16:16

John Doh schreef:Ik denk toch dat we uiteindelijk over vrij kleine drukverschillen praten.


De vraag is dan natuurlijk: hoe klein? Snel rekenen levert het volgende. Dichtheidsverschil tussen 20 en 90?C is ongeveer 33 kg/m3. Bij een opstelling van twee meter hoge kolommen (de ??n 90 en de andere 20?C) en een versnelling van 10 m/s2 kom ik op 660 kg x m / s2 / m2. Volgens mij zou dat 660 N/m2 of 660 Pa zijn?

0,66 kPa is niet veel: minder dan ??ntiende meter waterkolom of ??nhonderdste bar, als ik mij niet vergis. Als we de hydraulische weerstand van de buizen zouden kennen, konden we het debiet uitrekenen.
John

mickenhans
Berichten: 114
Lid geworden op: 13 feb 2006, 23:58
Locatie: Elburg

Bericht door mickenhans » 03 sep 2006, 19:24

Over thermosifonwerking: Mijn zonnneboiler werkt volgens dit principe, met een watermeter om stromig te kunnen berekenen. Leidingdiam. 20 mm, ca 7 meter totaal, ca 6-30 kuub per zomerdag aan doorstroming.
Mijn vorige kachel had een buffervat (boiler) en op zolder had ik een warmtewisselaartje geplaatst om via thermosifon een kamertje te verwarmen. Met een kraan kon ik de circulatie uit zetten afhankelijk van behoefte. Helaas, gerekend heb ik nooit aan de installatie.
Ik denk dat de drukken inderdaad heel klein zijn, dus dikke leidingen nodig ivm lage stromingsweerstand.
Wat warmtewisselaars betreft: Dirk schreef eens "hoe lager de stroming door een warmtewisselaar, hoe meer warmte-uitwisseling door de langere verblijftijd". Kan ik wel begrijpen, maar in de fabriek staan enkele warmtewisselaars van 10 Mw bij delta T van 20 graden, de uitwisseling was niet optimaal. De stroomsnelheid werd steeds lager gezet, met weinig resultaat. Ik heb, om iets te proberen, de stroomsnelheid verhoogd, met de gewenste warmte- overdracht. Volgens mij ontstaat er turbulente stroming, bij lagere snelheid blijft de stroming laminair.
Verklaren kan ik het niet.
Dirk, ik ben erg benieuwd naar je foto's!
Hans

Gebruikersavatar
miriam
Berichten: 5
Lid geworden op: 17 feb 2006, 22:19
Locatie: st-niklaas,belgi

Bericht door miriam » 03 sep 2006, 21:28

Afbeelding

Plaats reactie