Encha o tanque de calor com glicol no sistema fora da rede?

EDITAR : Estou me conformando com um sistema mais simples: sem painéis solares térmicos; apenas um pequeno aquecedor de água de 50 litros, alimentado por corrente alternada, passa pelo inversor. (Assim, praticamente sem água quente no inverno.)

Estou planejando construir uma casa de verão fora da rede no sul da Finlândia.

O plano inclui:

• eletricidade: painéis fotovoltaicos + inversores + baterias, o suficiente para um fogão de indução de 2000 W (queimador único).

• água: um poço para beber / cozinha / chuveiro, uma bomba elétrica

• aquecimento: um corpo de água (ou uma mistura de propilenoglicol não-tóxico) é aquecido no tanque de calor. A água do poço seria aquecida em uma bobina do tanque, assim a água que usamos nunca fique no aquecedor. O tanque seria aquecido por painéis solares térmicos e / ou uma lareira de aquecimento de água. Uma pequena bomba é necessária para os painéis térmicos e outra para a lareira.

A cabine seria usada principalmente durante o verão (junho a agosto), quando o prédio não precisa ser aquecido. Para maio e setembro-outubro, algum aquecimento será necessário, e para os meses de inverno, muito aquecimento. A cabine tem 70 m² (750 pés quadrados).

Como não há eletricidade externa e a temperatura externa fica abaixo de 0 ° C (32 ° F) por vários meses, algumas medidas devem ser tomadas. As temperaturas mais baixas são -30 ° C (-22 ° F), o que significaria 50% de glicol.

As baterias sobreviverão apenas se estiverem totalmente carregadas durante o inverno.

O tanque (e todos os tubos) devem ser esvaziados para o inverno ou conter mistura de glicol não congelante.

Eu acho que agora preciso decidir entre essas duas opções:

1) Encha o tanque com água e esvazie-o para o inverno. Aqueça com painéis de aquecimento solar.

• Prós:

  • sistema simples
  • mais barato
  • a lareira não está conectada ao tanque, então é mais fácil usá-la para aquecer a cabine no inverno (sem o risco de superaquecer o tanque)

• Contras:

  • nenhuma possibilidade de água no inverno
  • manutenção obrigatória de outono

2) Encha o tanque com propilenoglicol. Aquecê-lo com uma lareira de aquecimento de água e, possivelmente, painéis solares térmicos.

• Prós:

  • menos manutenção?
  • Possibilidade de água quente ocasional mesmo no inverno? (Deve esvaziar os canos de água de cada vez, no entanto)

• Contras:

  • mais caro
  • tem que adicionar radiadores (usando o mesmo glicol) para poder aquecer a cabine no inverno, distribuindo o calor da lareira

A segunda opção levanta algumas questões importantes:

• O glicol 50/50 é muito espesso para as bombas? Pode 50/50 transferir calor suficiente?

• Quantas vezes o glicol deve ser mudado? Eu preciso de 500 litros (130 galões), então a despesa não é trivial.

• Mais importante: isso é viável? Alguém tem esse tipo de configuração? Eu encontrei muito pouca informação sobre o assunto.

É bastante comum, pode ser bombeado, é um pouco menos eficiente para bombear particularmente quando frio e um pouco mais pobre em transferência de calor do que a água pura.

O impacto primário na vida útil é a minimização da exposição ao oxigênio (sistema vedado) e a escolha de um produto PPG com um pacote aditivo de controle de pH / corrosão adequado.

Como essa é uma nova construção, eu me concentraria muito no design solar passivo. Este é um novo conceito de construção, com diferentes materiais e práticas - não é uma reflexão posterior para uma casa convencionalmente construída). Este tipo de projeto é susceptível de ser protegido por terra, fortemente isolado, tem massa térmica enorme dentro do envelope de isolamento, janelas com exposição do sul sugando cada pedaço de luz solar. A neve e a deriva têm que ser pensadas. Isso é difícil, mas vale muito a pena, porque a casa literalmente se aquece.

Nem tente usar energia fotovoltaica (painéis solares) para produzir eletricidade para produzir calor. Isso é uma completa termodinâmica "net perde" - você não pode fazer calor suficiente com eletricidade fotovoltaica para fazer a diferença. Vá em frente e especifique, e você verá. Se houver alguma forma de obter gás natural ou propano no local, mesmo em contêineres portáteis, esse é o caminho a seguir para o uso conforme o necessário, como cozinhar ou secar.

O vento também não é uma ótima maneira de obter eletricidade para o calor, mas é melhor do que a energia solar fotovoltaica.

Para obter calor do sol, vá solar térmico. Obviamente, isso não é muito útil para aquecimento ou secagem de roupas.

Há um método de aquecimento que não é tão ruim: bombas de calor. Aqueles podem transferir 2-3 vezes mais calor que a eletricidade que consomem.

Para armazenar calor com energia solar térmica, você precisa grande quantidade de massa térmica. O fluido de transferência de calor (glicol) será obviamente uma parte dessa massa. Mas não precisa ser tudo! Você pode encher o tanque de armazenamento com pedras, (note um equívoco eu vou descrever na parte inferior) contanto que o glicol ainda possa circular através dele. Se sua casa tem alta massa térmica como parte de um projeto solar passivo, essa massa também conta. Não há nada de errado em bombear calor extra para dentro da casa enquanto o sol está apagado, especialmente se você estiver ausente.

Você também precisará de maneiras de manter neve fora dos coletores durante as suas ausências prolongadas. Dado o clima do norte, pode valer a pena colocar os painéis em linha reta na vertical - pense nessa opção ao projetar o local - mas soprar e furar a neve ainda pode ser uma preocupação.

E então, você precisará pensar em lidar com o potencial longos períodos sem sol útil devido ao tempo. Pode valer a pena pensar em um "aquecedor de reserva" de combustível de algum tipo, mas você precisará de um tanque muito substancial se não estiver por perto para reabastecê-lo.

Há um equívoco interessante sobre a massa térmica, que é o termo de arte usado na indústria. O termo está realmente errado. Massa não armazena temperatura - átomos fazem, a mais ou menos a mesma quantidade por átomo . E em sólidos mais ou menos o mesmo número de átomos se encaixa no mesmo espaço ... a maioria dos sólidos (volume sábio) são mais ou menos equivalente em armazenamento de calor. Variando de 1,8 a 3,0 J / cc / degK de volumetric heat capacity. É melhor trabalhar em volume, porque as pessoas projetam casas em termos de volume (dimensões) e não de massa. Dado o spread estreito, o material X vs material Y não executará naquela diferentemente, mas custo certamente varia. E isso é sempre um fator no mundo real capitalista.

Eles dizem que as melhores coisas da vida são gratuitas. Isso seria água pura a 4,1 J / cc / ° K. É literalmente a "massa" térmica perfeita se você puder projetar o problema de congelamento (isto é, drenar a calandria de armazenamento térmico quando estiver fora). Se o custo não é um objeto, use glicol 50/50 a 3,8, não apenas denso, mas também bombeável. Se o custo é um objeto, bem, é aí que entram materiais comuns, mesmo que seu desempenho seja tão pequeno quanto a metade da água. Vale a pena guardar seus valores, mas as conversões de unidade envolvem muita gente (e sondas espaciais ) - fique com unidades baseadas em volume: joules por centímetro cúbico por ° K e equivalentes diretos do SI (MJ / m ³ / ° C etc) Aqui estão algumas fontes.

• Caixa de ferramentas de engenharia
• Wikipedia
• Governo da austrália
• Governo do Canadá
• US Geological Survey veja as cartas técnicas começando na página 79