nabbla (nabbla1) wrote,
nabbla
nabbla1

Categories:

Самодельный "холодный потолок" - первый успех

Мне давным-давно хотелось научиться поддерживать в жару комфортную температуру в дачном домике, не прибегая к обычному кондиционеру, а используя холодную воду из колодца, который выглядит неисчерпаемым. Но всё оказывалось не так уж просто.

IMG20210711164808.jpg

IMG20210711164647.jpg

История проекта, текущее состояние, достоинства и недостатки, планы на будущее и бонусная Марта...

Сначала развлекался с радиатором печки. Хорошая штука - и дешёвая, и площадь поверхности офигительная, но требуется очень нехилый напор вентилятора, чтобы прокачать через него достаточно воздуха. Штатно (в автомобиле), для этого используется вентилятор на 12 вольт, 16 ампер, причём на максимальных оборотах шумит всё это основательно! Причём даже не факт, что если купишь всю эту штуку "в сборе" (радиатор + вентилятор + кожух), что там предусмотрен отвод конденсата, ибо проектировалось оно под нагрев, когда конденсата образовываться не может.

До конца эту затею не оставил - как-то мне отдали подходящий центробежный вентилятор, хотел из ДСП скрутить под это дело некий кожух, но с нахрапу не вышло - без улитки правильной формы вентилятор работать не хочет, как-то хаотично гоняя воздух вокруг себя. Да и тоже отвод конденсата не был до конца продуман, всё-таки ДСП в этом плане не лучший выбор, нужно было что-то, не боящееся воды. В общем, пока эта конструкция лежит под домом, ДСП уже весь вспученный, надо всё переделывать, работает ли вентилятор до сих пор - понятия не имею...

Затем ещё понадеялся, что если просто через батареи отопления начать прокачивать холодную колодезную воду - они охладят помещение. Благо, они у меня были "с запасом", в надежде когда-нибудь поставить тепловой насос, т.е мощность батарей подобрана так, чтобы при теплоносителе в +40 °С они уже могли нормально отапливать помещение. Не взлетело, даже когда я под батарею всунул 4 вентилятора от компьютерных блоков питания, друг за дружкой, в надежде что через каналы воздух вверх начнёт дуть и несколько лучше распределится по комнате.

И вот увидел в продаже дешёвые, очень тонкие полипропиленовые трубы, 20x1,9 мм (обычно 20х3,4), по 42 рубля за 2 метра, и решил попробовать сделать из них "холодный потолок".
IMG20210627112632.jpg

Накупил, кажется, 40 отрезков по 2 метра, плюс под сотню уголков, полсотни муфт, толпу клипс с защёлками, для закрепления всего этого дела на потолке, в общей сложности в Леруа затарился на 4 тыщи рублей. Чего не сделаешь ради искусства! Справедливости ради, напольные вентиляторы и мобильные кондиционеры были уже раскуплены подчистую, а по сплит-системам очередь на установку, т.к жара в наших краях всегда приходит ВНЕЗАПНО.
IMG20210627133117.jpg

Первая часть была самой простой - по всей ширине потолка проложить "змейку". Про новую террасу тоже как-нибудь могу рассказать, пока в процессе...
IMG20210627140922.jpg

Устанавливаю на потолок...
IMG20210627150950.jpg

Ну, более-менее стоит.
IMG20210627153830.jpg

IMG20210627153846.jpg

И, не мудрствуя лукаво, конец вывел через окно, пущай туда сливается. "Открытый цикл" - насос "ручеек" (для водоснабжения) выкачивает воду из колодца, она поступает на этот змеевик - и выходит наружу. Понятно, можно придумать поэффективнее - циркуляционный насос (предельно мало потребляющий и бесшумный) + змеевик в колодце, но надо же с чего-то начинать!
IMG20210627155134.jpg

Попробовал включить - и даже успел понять, что какое-никакое охлаждение действительно происходит. Успело остыть аж на 2 градуса относительно улицы, при этом по всей поверхности труб выступил конденсат и начал потихоньку капать с потолка. А ещё через час на улице резко сменилась температура - солнце зашло за тучку, подул ураганный ветер, началась гроза, и какая-либо надобность в этом "холодном потолке" отпала.

Но трубы уже были закуплены, хотелось всё-таки довести эксперимент до конца, поэтому я продолжил стелить "змейку" по потолку:
IMG20210711120957.jpg

Тут уже сложнее: нужно было обойти светильник, а также люк "на чердак", где лежат горные лыжи, ботинки и пр.
IMG20210711120959.jpg

С этими тонкими полипропиленовыми трубами есть одна проблема: когда её разогретую пытаешься надеть на фиттинг, она так и норовит деформироваться, "загнуться вовнутрь":
IMG20210711133020.jpg

Обычно такое "зарастание" сечения - это признак перегрева трубы (недогрел - она так и не сварится, перегрел - зарастёт), но я соблюдал технологию, варил их точно так же, как и всегда, но именно эти имеют такую тенденцию. Возможно, надо как раз уменьшить время нагрева, не 5 секунд, а поменьше - не удивлюсь, но пока не пробовал. Точно помогает "не проявлять фанатизм" в плане сварить на полную глубину в 1,5 см - вставить где-то на сантиметр, и то не спеша, без "рывков" - тогда сечение остаётся полным.

И я себя утешил: да, наличие таких сужений увеличивает гидравлическое сопротивление системы, но зато усиливает теплообмен со стенками, делая поток турбулентным! А то в ламинарном потоке львиная доля идёт по центру трубы, а с краёв "вода застаивается".

Потом сварил ещё одну секцию:
IMG20210711142431.jpg

Из всего закупленного остались крохи:
IMG20210711142519.jpg

Попытка всё это повесить на потолок напоминает взрыв на макаронной фабрике:
IMG20210711143959.jpg

(главное, чтобы температура воздуха была +20 и выше. Как-то я возился с полипропиленом зимой - до чего же он хрупкий становится! Данная змейка уже бы лопнула в нескольких местах!)

Но клипсы делают чудеса:
IMG20210711145923.jpg

Покрыл практически половину веранды (уточню в эти выходные), это 4,5 м2. И снова включил воду, это было вчера. На улице +30, на небе ни облачка.

Манометр показывает 1,5 атмосферы в системе водоснабжения. Реле давления настроено на 3 атм, но насос "ручеёк" не справляется.
IMG20210711151132.jpg

Хотя причина его низкой производительности как раз стала ясна благодаря выкачиванию кубометра воды из колодца:


обычно эта часть шланга погружена под воду, и протечка незаметна. Хотя даже с такой дырой он умудряется докачивать до 3 атмосфер, когда водой закончили пользоваться - после чего реле давления спокойно его отключает.

Откроем холодную воду на веранде, чуть подождём - и замеряем температуру. +10 °С.
IMG20210711153527.jpg

Теперь измеряем температуру воды, вытекшей из змеевика, +12 °С:
IMG20210711153728.jpg

И ещё я туда подставил ведро 14 литров, посмотреть, как быстро наполнится. Наполняется оно за 2 минуты 28 секунд, или 148 секунд. Получаем расход воды 0,095 литра в секунду, или, что то же самое, 95 грамм в секунду. Теплоёмкость воды около 4200 Дж/кг/°С. Помножив полученное приращение температуры в 2 °С на массовый расход воды и на теплоёмкость:

>	95 г/с * 4200 Дж/кг/К * 2 К 
798 Вт


(разумеется, посчитано в PhysUnitCalc)

Столько тепла из веранды "выкачивает" эта система. Не сказать, что шибко много, но уже ощутимо. Вообще, с охлаждением воздуха есть некая "зловещая долина": пока мощности маловато, система будет работать даже хуже, чем настежь открытые окна, т.к всегда есть источники поступления тепла в комнату, особенно когда это веранда с огромной инсоляцией! Поэтому как-то всё думаешь "ну я сейчас сделаю по-простому, а как увижу, что на градус холоднее стало - уже доведу до ума" - а не тут-то было! С открытыми настежь окнами просто никакого эффекта, а когда их все закроешь - температура только растёт, а не падает.

Но вот, наконец-то, выбрался из "зловещей долины" и вижу, что работает, успешно охладило до +25,5 °С.

Другая интересная величина: 800 Вт поделить на перепад температур, 14 °С, поделить на площадь, занимаемую змеевиком, 4,5 м2, даст

>	800 Вт / 14 К / 4,5 м^2 [Вт/м^2/К]
12,6984126984127 Вт/м^2/К


Что очень близко к "стандартной" величине 10 Вт/м2/K, которую используют при расчёте радиаторов пассивного охлаждения. Я боялся, что будет меньше, т.к трубы, конечно же, не охватывают всю площадь целиком, между ними приличные зазоры. Можно было рассчитывать и на большее, т.к каждая труба диаметром 20 мм, если "развернуть" её поверхность на плоскость, будет покрывать 62 мм, а шаг между ними порядка 40 мм, и общая площадь труб тогда даже больше этих 4,5 м2. А истина оказалась посередине: берёшь площадь потолка, занятую системой - и в ус не дуешь :)

Также видно, что сейчас воды прокачивается сильно больше, чем действительно необходимо! Сейчас, грубо говоря, средняя температура воды в змеевике: +11 °С. Допустим, мы хотим получить +25 °С в комнате. Перепад 14 °С. Если расход воды снизить вдвое, то на выходе вместо +12 °С будет +14 °С, а средняя: +12 °С и перепад 13 °С, производительность упадёт аж на 8%, ужас какой! Поэтому переживания, что сейчас заужения в местах варки тонкой полипропиленовой трубы не дадут прокачивать сколько надо воды, были несколько преждевременными. Такие "местные сопротивления" дают квадратичную зависимость давления от расхода, поэтому если при моих 95 г/с я получил 1,5 атм, то при вдвое меньшем расходе получится уже 0,375 атм, или 3,75 метра напора - худо-бедно подойдёт для циркуляционного насоса. И это я ещё не проверял: возможно, вентиль на коллекторе и гибкая подводка и создаёт львиную долю сопротивления :)

Но всё ещё повисла в воздухе (буквально) проблема конденсата! Он выделяется - и когда его на трубах становится слишком много - начинает капать на голову. Я смотрел, как с этой проблемой борются в "штатных" системах холодного потолка - просто не допускают поступления слишком холодного теплоносителя, его температура всегда должна быть выше точки росы.

В принципе, если мы ориентируемся на получение в помещении +25 °С и влажности 40%, то при таких условиях точка росы: +10,4 °С. Самую чуточку колодезную воду разогреть - и будет всё нормально.

Но у меня влажность выходит сильно выше! Под 70%, что даёт точку росы +19,1 °С, и очевидно, со всех труб течёт только так. При этом действительно влажность чувствуется, дышать тяжело, то есть с ней надо бороться. Где-то конденсат всё-таки должен выделяться - и уходить прочь!

И действительно, если поискать в интернете "холодный потолок" - находишь исключительно позитивную информацию, до чего же это крутая вещь, изобретённая одним немцем, как при таком охлаждении ничего не шумит, и никого не продувает, просто комфортно. И цена соответствующая: если покупать фирменное оборудование, получается по 250 евро с квадратного метра потолка.

И если, наконец, поглядеть подробности, увидишь: в комплект к холодному потолку ещё должна идти ПРИТОЧНАЯ СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ С ОСУШЕНИЕМ! И задним числом понимаешь: ну да, а как иначе - потолок осушением заниматься не будет, ибо станет не только холодным, но и капающим.

Пока что у меня план - опять взяться за старое, и прежде чем подавать воду на "холодный потолок", прокачать её через батареи отопления, пущай они занимаются осушением и, немножко, охлаждением. Благо, с них конденсат собрать легко, и он на голову всяко не падает. Заодно и температура воды чуть подрастёт.

Ну и обещанная Марта:
IMG20210703215148.jpg

IMG20210612221451.jpg

IMG20210614184735.jpg

IMG20210620230144.jpg

IMG20210620230444.jpg

Жарко зверю
IMG20210626215340.jpg
Tags: Котики (куда ж без них), безумная сантехника, дача, зверушки, маньяк-эколог, рубрика для дома для семьи, странные девайсы
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Тестируем atan1 на QuatCore

    Пора уже перебираться на "железо" потихоньку. Решил начать с самого первого алгоритма, поскольку он уже был написан на ассемблере. В программу внёс…

  • Формулы приведения, что б их... (и atan на ТРЁХ умножениях)

    Формулу арктангенса на 4 умножениях ещё немножко оптимизировал с помощью алгоритма Ремеза: Ошибка уменьшилась с 4,9 до 4,65 угловой секунды, и…

  • Алгоритм Ремеза в экселе

    Вот и до него руки дошли, причина станет ясна в следующем посте. Изучать чужие библиотеки было лениво (в том же BOOSTе сам чёрт ногу сломит), писать…

  • atan на ЧЕТЫРЁХ умножениях

    Мишка такой человек — ему обязательно надо, чтоб от всего была польза. Когда у него бывают лишние деньги, он идёт в магазин и покупает какую-нибудь…

  • Ай да Пафнутий Львович!

    Решил ещё немного поковыряться со своим арктангенсом. Хотел применить алгоритм Ремеза, но начал с узлов Чебышёва. И для начала со своего "линейного…

  • atan(y/x) на двух умножениях!

    Чего-то никак меня не отпустит эта тема, всё кажется, что есть очень простой и эффективный метод, надо только его найти! Сейчас вот такое…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 26 comments

Recent Posts from This Journal

  • Тестируем atan1 на QuatCore

    Пора уже перебираться на "железо" потихоньку. Решил начать с самого первого алгоритма, поскольку он уже был написан на ассемблере. В программу внёс…

  • Формулы приведения, что б их... (и atan на ТРЁХ умножениях)

    Формулу арктангенса на 4 умножениях ещё немножко оптимизировал с помощью алгоритма Ремеза: Ошибка уменьшилась с 4,9 до 4,65 угловой секунды, и…

  • Алгоритм Ремеза в экселе

    Вот и до него руки дошли, причина станет ясна в следующем посте. Изучать чужие библиотеки было лениво (в том же BOOSTе сам чёрт ногу сломит), писать…

  • atan на ЧЕТЫРЁХ умножениях

    Мишка такой человек — ему обязательно надо, чтоб от всего была польза. Когда у него бывают лишние деньги, он идёт в магазин и покупает какую-нибудь…

  • Ай да Пафнутий Львович!

    Решил ещё немного поковыряться со своим арктангенсом. Хотел применить алгоритм Ремеза, но начал с узлов Чебышёва. И для начала со своего "линейного…

  • atan(y/x) на двух умножениях!

    Чего-то никак меня не отпустит эта тема, всё кажется, что есть очень простой и эффективный метод, надо только его найти! Сейчас вот такое…