Wärmeverlustberechnung eines Pufferspeichers

Wissenschaft Physik
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Guten Tag und hallo,
ich bin dabei mir einen Pufferspeicher selbst zu konstruieren.

Der Speicher war ein alter Gastank und diesen passe ich in meinem Keller ein.

Er hat einen Durchmesser von 1250mm und eine Höhe von 2350mm mit einem Nutzinhalt von ca. 2500Liter.

Da ich mir anhand des Wärmeverlustes und und des Platzbedarfs die Dämmung bestimmen will, suche ich eine Berechnungsformel, bzw in dem Raum ist eine Temperatur von ca. 15° C, wie hoch würde sich der Raum aufheizen, bzw wieviel Abstrahlungsenegie enstehen bei der Aufheizung des Speichers.

Für mich als Laien verständlich.

Mit freundlichem Dank.

Andreas

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Moin moin,

Du schreibst, dass Du Laie bist (auf welchem Gebiet?) - der Selbstbau eines Pufferspeichers in dieser Dimension ist dann schon eine gewagte Sache. Aber OK, Du wirst schon wissen, was Du da tust. 2500 l sind ne Menge Wasser, wenn die auslaufen, gibt das schon ne ordentliche Pfütze.

Die Berechnung des Verlustes ist nicht so kompliziert, wenn man ein paar sehr vereinfachende Annahmen trifft. Die Raumtemperatur kannst Du mit 15°C als konstant annehmen. Auch wenn der Speicher den Raum aufheizt, geht das durch die Außenwände doch wieder weg. In erster Näherung müsstest Du die Wassertemperatur des Speichers auch als konstant annehmen. In Wirklichkeit sollte sie das aber nicht sein, es sollte sich nämlich eine Schichtung einstellen. Bei einem Selbstbauspeicher wird das aber sowieso schwierig werden. Also nimm konstante Speichertemperatur an. Dann hängt der Wärmeverlust von der Speicheroberfläche, von der Temperaturdifferenz und von Deiner Dämmung ab:

Q = Lambda * DeltaT * A * t / d

Lambda ist die Wärmeleitfähigkeit Deines Dämmstoffes, d dessen Schichtdicke.
(Übergangskoeefizienten habe ich mal vernachlässigt)

Das sollte Dir eine grobe Orientierung geben können.

Viel Erfolg.
Olaf

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Vielen Dank schon mal dafür.

Ich bin auf dem Bau großgeworden und kenne sehr viel praktisches, kann dies auch umsetzen, bzw. manches lasse ich umsetzen.

Bei der Theorie, Berechnngen habe ich keine Ahnungen.

Kann man erechnen wenn der Speicher auf 65°C; 75°C; 85°C; 100°C aufgeheizt ist,
-> duch die Solaranlage wird er vollständig durchgeheizt( Anschlüsse befinden sich ganz unten)
-> durch den Holzkessel von der Mitte aufwärts (durch Schwerkraft mit 2 1/4" Anschlüße , jedoch eine Pumpe als Sichereit im Bypass)

welche Temperatur sich auf der Außenfäche der Dämmung abbildet, da als Mantel für die Dämmung noch ein Aluminiumblech als Schutz angebracht wird. So als Verhüllung.

MfG

Andreas

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Hallo,

Bei der Theorie, Berechnngen habe ich keine Ahnungen.

Tja, da ist es dann schwierig, weil du die Wirkmechanismen nicht kennst.
Hier sind die relevanten Effekte:
a) die Wärmeleitung von der Boileroberfläche durch das Dämmungsmat.
b) der Wämeübergang von der äußeren Oberfläche zur Umgebungsluft

dann gibt es noch:
c) Wärmestrahlung, die aber anteilmäßig zu vernachlässigen ist.

Kann man erechnen wenn der Speicher auf 65°C; 75°C; 85°C;
100°C aufgeheizt ist,

Diese Fragestellung ist nicht logisch?

Falls es um die Abkühlung geht, wird sich die Temperatur entsprechend
einer Exponentialfunktion verhalten.
http://de.wikipedia.org/wiki/Exponentieller_Prozess#…
Die Wärmeverluste bei jeder Temperatur kann man in Näherung linear zur
Temperaturdifferenz (innen/außen) annehmen.
Das bedeutet: Bei innen 95°C und außen 15°C (Differenz =80grd) hat man
doppelt so große Verluste wie bei innen 65°C und außen 15°C (Diff.=40gdr)

zu a)
Die Formel für die Verluste bei einer bestimmten Temp. durch die Dämmung
wurde schon genannt.
Dazu mußt du dir nur den spezifischen Wärmeleitwert das Materials besorgen.
Dann brauchst du noch die wirksamen Oberflächen. Hier ist zu beachten,
dass auch angeschlossene Leitungen Wärme abführen (also mit gedämmt
werden müssen und die Oberfläche etwas vergrößern).
Außerdem sind die Konstruktionsteile, welche den Bioler halten nicht
zu vergessen. Hier wird ebenfalls Energie per Wärmeleitung verloren gehen.
-> mit einisolieren, Möglichst geringe Auflageflächen.

zu b) Wenn man annimmt, dass der Wärmedurchgang durch das Isoliermat.
deutlich größer ist als der Wärmeübergang an der Oberfläche zu Luft.,
dann kann man diese Komponenten auch weglassen. Dass dies tatsächlich
so ist, merkt man in Praxis daran, dass die äußere Oberfläche (Alu-Blech)
kaum merklich wärmer ist als die Umgebung.

welche Temperatur sich auf der Außenfäche der Dämmung
abbildet, da als Mantel für die Dämmung noch ein
Aluminiumblech als Schutz angebracht wird. So als Verhüllung.

Das Alublech hat Wärmetechnisch so gut wie keinen Effekt, sofern das
Isoliermateriel dick genug ist und einen niedrigen Wärmeleitwert hat.

Gruß Uwi

5

Klatsch 20-30 cm Dämmung drauf, dann passt es.
Meine Meinung. Wenn platz ist auch gerne 40:smile:

Nun ein bisschen zur Theorie, keine Formeln, die gibt es
zur Genüge im Netz, aber ein paar Hintergründe.

Der Kessel verliert aufgrund von 3 Mechanismen Wärme:

  1. Wärmestrahlung
  2. Wärmeleitung
  3. Wärmeübergang (Konvektion)

Wärmestrahlung ist dein geringstes Problem, da bei ca. 90 Grad nicht
sehr ausgeprägt und durch Dämmung quasi zu unterbinden.
Bei der Wärmeleitung musst du 2 Wirkmechanismen unterscheiden:
Wärmeleitung über die Luft und Wärmeleitung über die angeschlossenen Rohre.
Wärmeleitung über die Luft ist wieder kein so großes Problem, da die
Luft recht gut dämmt, Wärmeleitung über die Rohre, vor allem
wenn aus Kupfer, ist hingegen ein Problem, wenn der Kessel gut
wärmegedämmt ist.
Dein Problem ist die Konvektion: Am heißen Kessel erwärmt sich die Luft, steigt nach oben, erwärmt sich nochmehr und kühlt an den
Raumwänden wieder ab.
Dieser Effekt wird verstärkt, wenn der Temperaturunterschied zwischen
Luft und Kessel größer wird. Und genau hier brauchst du die Dämmung:
Die Fläche, die mit der Luft in berührung kommt, soll recht kalt
sein (niedrige Übertemperatur zur Umgebung. Wenn du den Kessel
als Zylinder annimmst, so gibt es handliche Formeln zur Berechnung
der Dämmwirkung und des Wärmeübergangs.
Was ich mich aber Frage: Wie entnimmst du die Wärme aus dem Kessel?
Wärmeübertrager oder direkt?
Ich frage, da 2.5 m^3 schon recht groß ist und sich eventuell Bakterien da drin vermehren können, wenn er nicht heiß genug ist.

Gruss

6

hallo Diggi,

danke für Deine Hinweise.

Zu Deiner Frage:

Der Holzkessel soll über Schwerkraft ( 2 1/4" Anschlüße)
direkt, ca in der Mitte des Speichers angeschloßen werden, dieser hätte ca 1250 Liter Wasser als Speichermedium zu erwärmen und aufzuheizen.

Die Solaranlage wird ganz unter über Wärmetauscherrohr eingefügt und hat die vollen ( Korrektur) 2850 Liter aufzuheizen.

Geplant ist im oberen Drittel noch eine Wärmetauscherspirale für einen Küchenherd mit Wassererwärmung.

Das Brauchwasser wird in oberster Lage aim Wärmetauscherrohr aufgeheizt.

Die Heizung wird direkt wieder entnommen.

Da die Wärme immer oben ist, dürfte ich immer warmes Brauchwasser haben, welches nur im Rohr mit ca 60 Liter bevorratet wird und im Durchlaufverfahren aufgeheizt werden soll.

Anderes Posting von mir: http://www.wer-weiss-was.de/app/service/board_navi?j…

Hoffe was ich vor habe funktioniert.

Was mich nur interessieren würde wie hoch wäre die fühlbare, messbare Temperatur auf dem Alumantel wenn der Speicher mit 65°C; 75°C; 85°C und 100°C geladen ist.

Grüße zurück

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Moin moin,

Der Holzkessel soll über Schwerkraft ( 2 1/4" Anschlüße)
direkt, ca in der Mitte des Speichers angeschloßen werden,
dieser hätte ca 1250 Liter Wasser als Speichermedium zu
erwärmen und aufzuheizen.

Holzkessel und Speicher stehen beide im Keller und das soll über Schwerkraft funktionieren? OK, der Holzkessel steht wahrscheinlich ganz unten auf dem Fußboden und ist an die Mitte des Speichers angeschlossen, so dass es ein paar cm Höhenunterschied sind. Aber ob das reicht?
Wie siehts denn mit den Sicherheitsvorkehrungen aus, falls eben der Kreislauf nicht in Gang kommt? Steht der Speicher unter Druck? Offen oder geschlossen? Ausgleichsgefäß oder Sicherheitsventil? Feuerlöscher in der Nähe?

Was mich nur interessieren würde wie hoch wäre die fühlbare,
messbare Temperatur auf dem Alumantel wenn der Speicher mit
65°C; 75°C; 85°C und 100°C geladen ist.

Warum ist Dir das denn eigentlich so wichtig? Wie schon gesagt, wenn der Speicher ordentlich gedämmt ist, hast Du außen annähernd Raumtemperatur. Und wenn er ungedämmt ist, hast Du annähernd Speichertemperatur.
Und ihn auf 100 °C aufzuladen kannst Du schon mal vergessen. Selbst 85 °C würde ich ihm nicht antun.

Viel Erfolg beim Basteln, aber sei nicht leichtsinnig.
Olaf