Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

verwarming, isolatie, huiselijk energieverbruik

Moderator: Moderators

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

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door John Doh » 04 feb 2010, 20:40

nck schreef:Immers, het vermogen is gelijk aan Delta T * oppervlak * flow.
Het oppervlak is een constante, net als het vermogen. Dus is de delta T recht evenredig met de flow.


Dit gaat wel in de richting, maar dit is niet helemaal juist.

Je kunt in een warmtewisselaar drie "componenten" voor de energiestroom onderscheiden, die alledrie aan elkaar gelijk moeten zijn:

Primair: P = 4,18 kJ/kg.K * flow_primair * DeltaT_primair

Secundair: P = 4,18 kJ/kg.K * flow_secundair * DeltaT_secundair

Overdracht: P = U * A * LMTD

Hierbij is P het vermogen in W, de flow in kg/s. U is een overdrachtscoefficient in W/m2, A het oppervlak van de wisselaar in m2 en LMTD het logaritmisch gemiddelde temperatuurverschil:

LMTD = (DeltaT_primair - DeltaT_secundair) / ln (DeltaT_primair/DeltaT_secundair)


Dan nog is dit stelsel vergelijkingen iets te simpel, omdat de overdrachtsfactor U enigszins afhankelijk is van flow en temperatuur. Fabrikanten hebben over het algemeen modellen van de door hen geleverde wisselaars, waarmee je snel de verschillende werkpunten kunt uitrekenen. Je moet dan wel een beetje weten wat je doet, maar het is wel te doen.
John

Gebruikersavatar
nck
Wiki Koning
Berichten: 1730
Lid geworden op: 19 apr 2008, 19:11
Locatie: venebrugge
Contacteer:

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door nck » 04 feb 2010, 22:16

Hierbij de beloofde grafiek van vandaag met sterk gereduceerde flow. Ik zal morgen deze grafiek uitbreiden met de data van morgen erbij. Dan is ook het effect zichtbaar van het ontladen.

week-5-4.jpg


De punten van aandacht:

A - Op dit punt heb ik de flow weer vergroot zodat de delta t omstreeks 45 graden uitkwam. Mijn ketel ging in de "feuerhältung"

B - Start ketel, de hierop volgende vlakke lijn is de verwarming van het huis bij een op dat moment aanwezige continu vraag.

C - Verhoging van de kamertemperatuur naar 22 graden. (De baas was rillerig)

D - E Opwarming van de boilers, heb ik omwille van de grafiek na korte tijd onderbroken. Dit doe ik wel tegen middernacht.

F - Lichten van een sensor ter demonstratie van een belangstellende.


@ John,

Dank voor de theoretische onderbouwing, zal het nadrukkelijk bestuderen.



Jan
Vinden wanneer je stopt met zoeken

Gebruikersavatar
nck
Wiki Koning
Berichten: 1730
Lid geworden op: 19 apr 2008, 19:11
Locatie: venebrugge
Contacteer:

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door nck » 04 feb 2010, 22:45

Wanneer ik de theorie op me in laat werken zou je al gauw tot de conclusie komen de je tijdens het laden de pompsnelheid afhankelijk moet maken van de delta T om zo het vermogen van de wisselaar zo constant mogelijk te houden.

Bij het ontladen is dit m.i. niet noodzakelijk omdat er dan wordt gestuurd op de retourwatertemperatuur uit huis.

Interessante gedachte

Jan
Vinden wanneer je stopt met zoeken

Gebruikersavatar
Atlas
Berichten: 451
Lid geworden op: 21 mar 2008, 16:17

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door Atlas » 04 feb 2010, 23:14

Jan,
Het lag dus toch niet aan verstoring van de gelaagdheid.
Mooie grafiek nu na bijstelling van de flow vanuit de buffer. Proficiat.

Atlas

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

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door John Doh » 05 feb 2010, 08:11

nck schreef:Wanneer ik de theorie op me in laat werken zou je al gauw tot de conclusie komen de je tijdens het laden de pompsnelheid afhankelijk moet maken van de delta T om zo het vermogen van de wisselaar zo constant mogelijk te houden.

Bij het ontladen is dit m.i. niet noodzakelijk omdat er dan wordt gestuurd op de retourwatertemperatuur uit huis.

Dat hangt af van wat je wilt bereiken. Wat komt eerst, een zo vol mogelijke buffer of een zo efficiënt mogelijk houtverbruik?
In jouw geval lijkt mij dat je zo lang mogelijk met de buffer wilt doen en dat je die dus helemaal vol wilt hebben.

Bij het ontladen wil je zoveel mogelijk plezier van de lage retourtemperatuur uit je huis hebben, dus kies je de secundaire flow gelijk of lager dan de primaire. Hoe lager de retourtemperatuur, hoe meer energie je uit je buffer haalt.

Bij het laden kun je twee strategieën volgen.

De eerste is, dat je probeert alles zo te regelen, dat secundair precies de gewenste temperatuur ontstaat en dat je dus in één klap de buffer vult op de juiste temperatuur. Zo gaat dat in de grote installaties die ik ken. Het vereist een goede beheersing van het proces en meestal een aparte regeling per component. Niet eenvoudig. Geeft wel de laagste retourtemperatuur naar de ketel.

De tweede strategie is het batchgewijs opladen van de buffer. Je kiest dan een grote secundaire flow en haalt de volledige inhoud van de buffer een aantal keren door de wisselaar met relatief kleine delta-T. Dat geeft in het begin een lage retourtemperatuur naar de ketel, maar later niet meer. Simpel en doeltreffend, je stopt gewoon als de temperatuur in de buffer de gewenste waarde heeft bereikt.

Jouw systeem op dit moment lijkt een mengvorm van beide strategieën. Ik denk dat de tweede strategie voor jou het meest geschikt is, althans voor het laden. De retourtemperatuur naar de ketel maakt toch niet veel uit voor het rendement. Je kunt overwegen om het laden iets langer door te laten lopen en de buffer naar 95 graden te brengen (of als je durft zelfs naar 100 graden, maar vergeet die opmerking maar weer).

De consequentie is wel, dat je goed moet gaan kijken naar de regeling van de ketel, want die knijpt de lucht nu waarschijnlijk af als de temperaturen te hoog worden. Technisch gezien is het waarschijnlijk geen probleem om de ketel boven de 100 graden te bedrijven, maar ik kan mij wel voorstellen dat jij dat niet ziet zitten. Ik vind stoom ook eng spul. Maar met 10 graden erbij past er ineens wel 20% meer in je buffer.
John

Gebruikersavatar
nck
Wiki Koning
Berichten: 1730
Lid geworden op: 19 apr 2008, 19:11
Locatie: venebrugge
Contacteer:

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door nck » 05 feb 2010, 22:05

John Doh schreef:Dat hangt af van wat je wilt bereiken. Wat komt eerst, een zo vol mogelijke buffer of een zo efficiënt mogelijk houtverbruik?
In jouw geval lijkt mij dat je zo lang mogelijk met de buffer wilt doen en dat je die dus helemaal vol wilt hebben.


Ik ben deze hele exercitie begonnen om drie doelen te verwezenlijken.

* De buffer zo warm mogelijk krijgen
* En wel zo snel mogelijk
* Zo lang mogelijk profijt hebben van deze opgeslagen warmte.
Het houtverbruik is van ondergeschikt belang. Ik schiet mooi op om zelf supporting te worden qua hout.

Punt 1 lijkt mij logisch. Het tweede punt is belangrijk omdat bij een snelle belading de ketel vol aan de bak moet. Puur omwille van de goede verbranding dus. Het derde punt kwam voort uit de ontevredenheid van de levensduur van de opgewarmde buffer. Dit was het gevolg van een veel te grove regeling en de onbekendheid wat er zich precies in de buffer afspeelde.

John Doh schreef:Bij het ontladen wil je zoveel mogelijk plezier van de lage retourtemperatuur uit je huis hebben, dus kies je de secundaire flow gelijk of lager dan de primaire. Hoe lager de retourtemperatuur, hoe meer energie je uit je buffer haalt.


De enige manier om de retourtemperatuur omlaag te krijgen is door meer radiatoren te plaatsen. En in een later stadium vloerverwarming in de keuken. Op dit moment heb ik proefondervindelijk vastgesteld dat ik een minimale retourtemperatuur nodig heb van 45 graden. Beneden deze temperatuur kan ik de ingestelde kamertemp. niet handhaven.
Omdat ik de bufferpomp aanstuur op deze ondertemperatuur creëer ik als het ware een pulserende flow.
Het resultaat t.o.v de stratificatie van de buffer kan ik zo goed mee leven. Volgend winterseizoen 10 graden lager zou een heel goede prestatie zijn dunkt me.

John Doh schreef:De eerste is, dat je probeert alles zo te regelen, dat secundair precies de gewenste temperatuur ontstaat en dat je dus in één klap de buffer vult op de juiste temperatuur. Zo gaat dat in de grote installaties die ik ken. Het vereist een goede beheersing van het proces en meestal een aparte regeling per component. Niet eenvoudig. Geeft wel de laagste retourtemperatuur naar de ketel.


De belading gaat voor 80% perfect. wanneer de delta T kleiner wordt dan zeg maar 20 graden, dan is het overgedragen vermogen zo klein geworden door de sterk gereduceerde flow dat de ketel heel lang na staat te gloeien. Dit is op zich nog niet zo'n groot probleem omdat je met een afgewogen / goed ingeschatte belading dit wel kunt voorkomen.
Echter vandaag bleek dat de flow te klein was om het huis op temperatuur te houden. en moest ik dus noodgedwongen terug naar een grotere flow om de temperatuur te kunnen handhaven. Let wel, het was vandaag echt niet koud.)
Wanneer je dus van twee walletjes wilt eten moet je een besturing maken voor zowel het opladen als het ontladen, elk met hun specifieke voorwaarden. Precies zoals je al stelt.

Mijn ketel heeft een werktemperatuur van 90 graden met daarbij een hysterese naar boven van 2 graden. bij 92 graden gaat de ketel helemaal uit en onderhoud alleen een minimaal gloeibed. Dit is echt de maximale storingsvrije instelling. Hierboven gaat de ketelbeveiliging moeilijk doen en dit resulteert vaak in een harde reset.
wanneer dit 's nachts gebeurt heb je een ketel vol half verbrande rotzooi.

Wanneer ik naar 100 graden wil stoken moet ik dus de complete ketelbesturing omzeilen. Als experiment wel een keer leuk maar voor dagelijks gebruik begin ik daar niet aan.

John Doh schreef:Jouw systeem op dit moment lijkt een mengvorm van beide strategieën.


Klopt, en ik denk dat ik die mengvorm verder probeer te vervolmaken met de hier opgedane kennis en ervaring.
Vooreerst wil proberen of er ergens toch geen gulden middenweg is te vinden door te spelen met de flow. Wie weet. Twee dagen proberen is veel te kort om een definitieve conclusie te trekken.
Wanneer ik een instelling kan maken die voor 90 % van het jaar voldoet en alleen in de koudste tijd wat meer flow moet geven om de temperatuur te handhaven vindt ik dat helemaal niet gek.
Misschien krijg ik nog wel een zoete inval om het geheel toch op een creatieve manier te automatiseren.

Later dit weekend een uitgebreidere grafiek.


Jan
Vinden wanneer je stopt met zoeken

Gebruikersavatar
nck
Wiki Koning
Berichten: 1730
Lid geworden op: 19 apr 2008, 19:11
Locatie: venebrugge
Contacteer:

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door nck » 05 feb 2010, 22:46

Goed beschouwd is de oplossing vrij simpel.

Beperk de flow bij het laden van de buffer met een afsluiter/kogelkraan zodanig dat alleen het beladen optimaal werkt.
Hierbij is ook een hoger eind temperatuur haalbaar.

En maak een bypass om deze afsluiter met een keerklep voor ongehinderde ontlading van de buffer, waarbij die ontlading
afgeregeld wordt door de retourwatertemperatuur. Zoals ik hiervoor dus deed.

Jan
Vinden wanneer je stopt met zoeken

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

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door John Doh » 06 feb 2010, 11:40

nck schreef:De enige manier om de retourtemperatuur omlaag te krijgen is door meer radiatoren te plaatsen. En in een later stadium vloerverwarming in de keuken. Op dit moment heb ik proefondervindelijk vastgesteld dat ik een minimale retourtemperatuur nodig heb van 45 graden. Beneden deze temperatuur kan ik de ingestelde kamertemp. niet handhaven.
Omdat ik de bufferpomp aanstuur op deze ondertemperatuur creëer ik als het ware een pulserende flow.


Meer verwarmend oppervlak plaatsen helpt, in de vorm van vloerverwarming is helemaal mooi. Maar je kunt de retourtemperatuur ook verlagen door de aanvoertemperatuur te verhogen. Dat klinkt tegenstrijdig, maar bij een hogere aanvoertemperatuur heb je minder flow nodig om hetzelfde vermogen te leveren. De radiator krijgt langer de tijd om af te koelen. Vereiste is dan wel, dat je inderdaad de flow terug schroeft. Thermostatische radiatorkranen doen dat vanzelf.

De regeling via de retourtemperatuur is een beetje apart. Je zou verwachten dat je dan bij verschillende weersomstandigheden ook op verschillende retourtemperaturen moet regelen. Heb je er nog een regeling boven zitten op de kamerthermostaat?
John

Gebruikersavatar
nck
Wiki Koning
Berichten: 1730
Lid geworden op: 19 apr 2008, 19:11
Locatie: venebrugge
Contacteer:

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door nck » 06 feb 2010, 12:55

Hallo John,

John Doh schreef:De regeling via de retourtemperatuur is een beetje apart. Je zou verwachten dat je dan bij verschillende weersomstandigheden ook op verschillende retourtemperaturen moet regelen. Heb je er nog een regeling boven zitten op de kamerthermostaat?


Dat klopt helemaal, en dat gebeurt ook. Tijdens de strengere vorstperiodes van afgelopen tijd zat ik op een tempratuur van 52.5 graden retour. Ik beschouw dit als uitzonderingen. Het energieverbruik is met dergelijke vorst toch compleet anders door de afname van heel veel warm water voor de dieren. (Doe ik met een IBC container achter de trekker)

Het door de wisselaar of de ketel geproduceerde warme water gaat naar een 10voudige verdeler. Vanuit daar krijgt elke radiator (of kleine groep het warme water toegevoerd. waterzijdig afregelen doe ik aan de retourkant van deze verdeler.
IK vermoed dat deze waterzijdige afregeling verre van optimaal is. Er is na deze verdeler geen enkele regeling meer aanwezig,
Aan de radiatoren zitten geen kranen of voetkleppen.

Ik wil dit ook zo houden, de complete regeling en besturing in 1 hok bij elkaar.

Aanstaande zomerperiode zal er een behoorlijke aanpassing komen van de bestaande installatie. De ketel wordt verplaatst, Het leidingwerk aangepast aan de nieuw opgedane inzichten, maar ook wil ik dan graag de verdeler zodanig aanpassen dat ik elk vertrek afzonderlijk kan gaan bedienen. Niet alleen bespaar ik dan behoorlijk op de buffercapaciteit, het is dan gewoon beter beheersbaar.

Feit is gewoon dat ik een vrij kleine buffer heb in verhouding tot de vraag. In ieder geval wat betreft mijn specifieke situatie. ( 100 L / kW Ketelvermogen ) Dus moet je alles uit de kast halen om de beschikbare energie zo efficiënt mogelijk in te zetten.
Hierover is al een hele discussie gevoerd met Albert. viewtopic.php?f=3&t=1046&start=0
Ik blijf van mening dat er best een grotere verhouding mogelijk / wenselijk kan zijn.
Zeker gezien de ervaringen van afgelopen maand en de ondersteuning van jou.
We zijn per slot van rekening al een behoorlijk eind in de goede richting.

Jan
Vinden wanneer je stopt met zoeken

Gebruikersavatar
Bufferboost
Berichten: 241
Lid geworden op: 21 nov 2008, 15:40

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door Bufferboost » 12 feb 2010, 09:23

John Doh schreef: Meer verwarmend oppervlak plaatsen helpt, in de vorm van vloerverwarming is helemaal mooi.


Beste John en Jan,
áls het gaat om je verwarmend oppervlak te vergroten om daarmee je retourwatertemperatuur verder te verlagen is het misschien het overwegen waard om lange convectorradiators (PAAP's) in je retourwaterleiding op te nemen. Ik heb dat ook gedaan voor onze lange gangen die tijdens koude in ieder geval behaagelijker moeten blijven dan de schuur ... :D . Bovendien heb ik ze zo opgenomen in het leidingnet dat ik met simpele kranen het retourwater van de hele CV-groep "gedwongen" door de radiatoren kan laten lopen. Effect: gang behaagelijk en retourwatertemperatuur fors lager. Ik doe dat dus handmatig maar ik kan mij voorstellen dat jij Jan dat automatisch zou kunnen regelen?
Tijdens de extreme kou laat ik de retourwatertemperatuur zakken tot bijna 30 C. (bij een stooklijn van 48-32 C.) en ik heb (nóg) geen vloerverwarming, alleen radiatoren en convectorputten (hxbxl 0.70x0.50x4.50 m.).

Misschien heb(ben) je (jullie) hier wat aan? Daarnaast is het een erg goedkope oplossing.

Groet Hans

Gebruikersavatar
nck
Wiki Koning
Berichten: 1730
Lid geworden op: 19 apr 2008, 19:11
Locatie: venebrugge
Contacteer:

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door nck » 12 feb 2010, 14:08

Zal dit zeker meenemen in de plannen voor de komende aanpassingen / verbeteringen van het systeem a.s. zomer.

Jan
Vinden wanneer je stopt met zoeken

wilfred
Berichten: 51
Lid geworden op: 02 mei 2010, 20:17

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door wilfred » 14 sep 2010, 23:42

Vraag die niets met gelaagdheid te maken heeft,

Maar sturen jullie je pompen aan met een PLC?

Wilfred

ps als dit op een andere plaats in het forum moet, graag even melden.

Gebruikersavatar
nck
Wiki Koning
Berichten: 1730
Lid geworden op: 19 apr 2008, 19:11
Locatie: venebrugge
Contacteer:

Re: Monitoring de gelaagdheid van een horizontale buffer

Bericht door nck » 14 sep 2010, 23:49

Hoi Wilfred, Welkom in mijn topic over de horizontale buffer.

De PLC-sturing waarvan hier sprake is, is door mijzelf gebouwd om te kunnen experimenteren met de verschillende parameters om mijn buffer te optimaliseren en beter te begrijpen hoe tot de beste laad en ontlaadcyclus te komen. Een en ander is geïnspireerd door het topic van Forumlid Bufferboost waar dit een afgeleide van is.
viewtopic.php?f=3&t=714&start=45

De sturing bestuurd mijn complete installatie en is te vinden in het volgende topic:
viewtopic.php?f=3&t=1041


Jan
Vinden wanneer je stopt met zoeken

Plaats reactie