Accumulo termico "stagionale"

[mariomaggi]

Secondo me l'accumulo stagionale di acqua e' una tecnologia che sara' vincente, ma oggi non e' ancora stata trovata la tecnologia costruttiva industrializzata che permetta una riduzione dei costi. Ipotizzo per esempio un macchinario che possa perforare velocemente il terreno (5 o 6 metri di diametro) e introdurre quasi contemporaneamente un serbatoio isolato cilindrico.
Buona pensata,
Mario

 

[toninon]

Come diceva pett123 il problema e' molto simile alla costruzione di una piscina, non so' se per quello ci sono soluzioni costruttive standardizzate.
Tutto sommato il problema dello scavo non mi sembra rilevante, un escavatore a noleggio lo fa' in mezza giornata. Ma non credo esistano serbatoi coibentati preassemblati.
C'e' anche da dire che attualmente non esiste un mercato di installazione di accumuli stagionali monofamiliari.

Il solar-cooling e' una soluzione parziale, non e' possibile utilizzare tutta l'energia termica disponibile in sovrapiu' in primavera-estate-autunno per il condizionamento.

@cekut
Il discorso e' molto interessante ma siamo OT, per parlare di solar-cooling serve un thread apposito.

ciao

 

[blade]

confused

confused

Ho un po' di confusione riguardo alla termochimica..più che confusione è ignoranza..
Sapendo che 2 sotanze X e Y combinate tra loro sprigionano N kj/mol di calore; se utilizzo questo calore per riscaldare una certa massa d'acqua questa aumenterà di temperatura in continuazione finchè apporto energia, oppure, arrivata ad una certa temperatura, rimarrà a temperatura costante?

 

[gattmes]

Presumo che la tua quantità d'acqua non abbia un isolamento perfetto/assoluto verso il mondo esterno...

Conseguentemente man mano che la temperatura della massa d'acqua sale rispetto l'ambiente in cui si trova, si avrà un aumento della differenza di tension... ehm ... di temperatura ai capi della resistenza elettric.. ehm.. termica che offre il "contenitore/sistema di contenimento" tra appunto la massa d'acqua e l'ambiente circostante.
Quindi, supposta fissa la resistenza elettr.. ehm (e ridai...) termica, aumenterà allora proporzionalmente con il "delta V"..ehm volevo scrivere "delta T" (interno contenitore-esterno contenitore) la corrente elettr.. ehm ..termica che attraversa questa resistenza......
...secondo la legge di Ohm (stavolta ok!) che possiamo qui estrapolare/applicare, ovvero
Visto che I=dV/R in unità di misura A=V/ohm.. e, ribaltando, dV=R*I (V=ohm*A), possiamo dire:
se l'isolamento ha una certa resistenza globale di "x gradi a watt", allora la differenza di temperatura dT ai capi della resistenza termica Rt è data dal suo valore moltiplicato ..diciamo (la faccio semplice)... la quantità di "potenza termica" ("energia termica" nel tempo).. insomma di calore che l'attraversa,.. riconducibile ai watt forniti (che prendono il posto della corrente nella formula), ovvero:

dT=Rt*W

ed essendo noti i watt che forniamo per scaldare la massa d'acqua, avremo un punto d'equilibrio (dove cioè tutti i watt forniti serviranno solo a mantenere quella temperatura.. non più a incrementarla).
Praticamente se abbiamo ad esempio una Rt= 0,1 °C/W (gradi a watt).. e forniamo 1kW pari a 1000W di potenza (nel tempo, "energia"), avremo che la massa d'acqua si sopraeleverà fino a un massimo teorico di:
0,1*1000=100 gradi, ovvero.. se l'ambiente è (sempre per esempio) -20 gradi... l'acqua si porterà a 80.

Vista da un altro punto di vista.. possiamo vedere che i "watt" che attraversano la resistenza ad una certa delta T ai suoi capi ..sono calcolabili rovesciando la formula, ovvero W=dT/Rt.
Chiaramente man mano che sale il delta T, saliranno questi Watt. Si può intuire che fintanto che il valore di questi watt (che scappano attraverso la resistenza) rimangono inferiori ai watt totali (nell'esempio di prima 1000) forniti dal sistema di riscaldamento, allora una parte.. cioè la differenza.. rimane disponibile per essere "accumulata" nell'acqua.. come "calore"...
..ma quando i due valori arrivano a coincidere, allora tutti i watt forniti scapperanno dalle pareti/ecc. del sistema di contenimento e, conseguentemente, non ne resterà più nulla per essere accumulato ulteriormente.
Si arriva cioè a quell'equilibrio che potrà essere modificato solo cambiando qualche parametro in gioco.. esempio i watt forniti... oppure l'isolamento... o anche estraendo acqua calda e introducendo acqua fredda (provoca un abbassamento della temperatura dell'acqua, quindi anche del delta T, supposta costante quella ambiente. Conseguentemente ci saranno nuovamente dei residui di watt disponibili per l'accumulo, fino al ripristino dell'equilibrio)

NB ho qui citato grandezze e metodi che sono più "normali" in campo elettronico (specialmente "di potenza"), ma che sono ovviamente convertibili in quelli più consueti in altri settori/campi, come esempio conducibilità termica... calorie.... ecc.

 

[blade]

Infinite grazie per la esaustivissima risposta.

 

[excalibur54]

Buongiorno

Ci sono anche gli accumuli a paraffina, sfruttano il II principio della termodinamica, e orientativamente mi sembra di aver capito che accumulano circa 30 volte, quanto accumulabile dall'acqua.
A loro vantaggio hanno la ridotta superficie di dispersione, e un minor volume stivabile.
Ne vorrei aquistare una serie da 9 pezzi, per fare alcune prove, devo valutare bene il tutto, perche' costano una bella cifra.

Cordialmente

Piero

 

[pett123]

Buongiorno excalibur,

molto interessante. Potresti postare il link a qualche sito dove reperire informazioni tecniche ed economiche sugli accumuli a paraffina?

Non so in cosa consisteranno le tue sperimentazioni, ma sarebbe magnifico poterne condividere i risultati.

Grazie

 

[blade]

Ho fatto una piccola ricerca su internet e nei post del forum..
L'accumulo con paraffina sfrutta il cambiamento di stato da solido a liquido e il relativo calore di fusione.
Esistono diversi tipi di paraffina che possono fare al caso nostro o perlomeno esistono paraffine con temperature diverse di fusione.
Proseguendo nella ricerca ho scoperto poi il mondo delle cere (la paraffina è una cera derivante dal petrolio) e mi sono imbattuto in 2 interessanti possibili soluzioni:
Cera d'api: fonde a circa 65°C costo non elevatissimo buona capacità di accumulo (sopra gli 85°C si decolora e a 120°C in presenza di ossigeno si incendia).
Cera di Carnauba:cera derivata da una pianta brasiliana, decisamente più costosa è la cera naturale con più alta temperatura di fusione, circa 85°C.
In ogni caso questi accumuli sono per una durata piuttosto breve, serve troppo volume di accumulo ed isolazione più che perfetta, fare tutta una stagione la vedo molto molto complicata.

Continuando ho poi scoperto pure il CaO, ossido di calcio o calce viva:

56 mol CaO + 56 mol H2O = 56 mol Ca(OH)2 + 3,54 MJ
3,10 kg CaO + 1,00 kg H2O = 4,10 Ca(OH)2 + 3,54 MJ

Ca(OH)2 è ossido di calcio idrato o calce idrata o calce spenta.
3,10 kg di CaO è poco meno di un dm3..
Tutto bello, o quasi, ci sono 2 punti: calce viva e calce spenta vanno trattati con le dovute precauzione, anche se è più o meno lo stesso col clorato di litio.
La vera nota dolente è che servono 512°C-580°C per rigenerare i nostri sali (il divario dei 512 o 580 °C è perchè i siti dove ho reperito le informazioni danno punti diversi di ebollizione)..Un po' di specchi, una lente di Fresnel o un concentratore solare..è fattibile..

Ah, non sono riuscito a sapere il prezzo, ma CaO e Ca(HO)2 sono molto economici, per trovarli basta andare da aziende agrarie o rivenditori di materiali edili

 

[toninon]

Continuando ho poi scoperto pure il CaO, ossido di calcio o calce viva:

56 mol CaO + 56 mol H2O = 56 mol Ca(OH)2 + 3,54 MJ
3,10 kg CaO + 1,00 kg H2O = 4,10 Ca(OH)2 + 3,54 MJ

Ca(OH)2 è ossido di calcio idrato o calce idrata o calce spenta.

Quindi quale sarebbe il processo completo per accumulo a lungo termine ?

ciao

 

[blade]

E' lo stesso sistema usato dalla Climatewell, solo che al posto del clorato di litio si utilizza l'ossido di calcio.
Mescolando ossido di calcio e acqua ottieni ossido di calcio idrato e calore.
Per rigenerare ed ottenere di nuovo ossido di calcio fai bollire l'idrato.

1 metro cubo di ossido di calcio si mescola a poco più di un metro cubo d'acqua, l'unione delle due sostanze sprigiona
968.250,46 kcal (spero di avere fatto i conti giusti)
1 kcal è l'energia necessaria per portare 1 kg di acqua da 14,5 a 15,5 °C.

 

[excalibur54]

Buongiorno pett123.
Allego un paio di file, di cui uno illustra a grandi linee il prodotto, l'altro mostra le caratteristiche fisiche di alcuni alcani, che aumentano la temperatura di fusione all'aumentare della quantita' di atomi di carbonio nella loro formula chimica.
Sul sito, scegliendo la lingua, ci sono anche degli approfondimenti sui tipi di installazione.

Cordialmente
Piero

 

[toninon]

Sull'accumulo con paraffina vorrei mettere un punto fermo, in diverse parti del forum ho trovato citazioni per cui un accumulo con paraffina avrebbe dimensioni 30-50 volte inferiori ad un accumulo con acqua, non e' proprio cosi'.
Intanto ecco una discussione in cui si e' gia' parlato dellla cosa:
https://www.energeticambiente.it/te...entro-un-serbatoio-per-conservare-calore.html

Ecco un link ad un venditore eBay che vende sia boiler per paraffina, sia paraffina solida:
Negozio eBay – ENERGY SHOP La bottega dell'energia: Risultati della ricerca per., da notare i costi notevoli di bollitori ma anche della paraffina, quest'ultima sta sui 13 euro/kg.

Calore specifico ed altro di alcune sostanze, tra cui la paraffina 'comune':
Proprietà fisiche dei fluidi.

Altre proprieta', tra cui il calore latente di fusione:
Temperature e calori latenti di fusione

Premettiamo che la 'paraffina' in realta' e' un miscuglio di idrocarburi alcani, quindi non c'e' una composizione specifica (Paraffina - Wikipedia), quindi si avranno proprieta' diverse al variare del miscuglio. Il venditore eBay afferma che:

La scelta di utilizzare bollitori e tecnologie di accumulo con Paraffina è determinata dalle particolari proprietà di questo materiale a cambiamento di fase, infatti per lo stoccaggio di calore la paraffina pura o miscelata con alluminio, con grafite, sali e altre sostanze chimiche fa sì che la resa termica aumenti da 6 a 50 volte rispetto al potere di accumulo dell'acqua.

Lasciando intendere mirabolanti prestazioni di paraffine speciali, sara', per ora vediamo la paraffina 'normale', poi se qualcuno ha altre informazioni ben venga.

Come si vede la paraffina ha densita' 0.75 kg/l e calore specifico 0.71 kcal/kg entrambi inferiori all'acqua, quindi da questo punto di vista ha meno capacita' di immagazzinare calore. Il quid in piu' e' nella bassa temperatura di fusione, circa 54°, con un calore latente di circa 36 kcal/kg

Esaminiamo cosa succede con due serbatoi, uno con 100 l di paraffina ed uno con 100 l di acqua, scaldandoli da 10° a 70°.

L'acqua naturalmente accumulera' 60 x 1 x 100 = 6000 kcal
Calore totale accumulato acqua : 6000 kcal.

La paraffina (ipotizzo un volume ed un calore specifico costante per le diverse fasi):
Avro' 75 kg di paraffina in 100 l.
Calore accumulato per aumento di temperatura = 60 x 0.71 x 75 = 3195 kcal.
Calore latente di fusione accumulato: 75 x 36 = 2700 kcal
Calore totale accumulato paraffina : 5895 kcal.
Quindi in queste condizioni e' quasi uguale all'acqua.

E' chiaro che se mi limito ad un passaggio ad esempio da 50° a 60° la paraffina fa' faville, acqua = 1000 kcal, paraffina = 3232 kcal, e se mi limito al passaggio da 53.5° a 54.5° il risultato e' clamoroso, acqua 100 kcal, paraffina 2750 kcal.

ciao

 

[LRT]

Grazie di avermi chiarito il perché questi signori contattati tramite ebay non mi forniscono le specifiche tecnice di tali paraffine, qualche sferetta nel mio accumulo, anche senza pretendere di fare un accumulo stagionale l'avrei provata

 

[excalibur54]

Buongiorno LRT

Attenzione, se fai delle prove, presta attenzione a non sigillare il contenitore, ma lascialo con pelo libero sulla parte superiore, poiche' la paraffina, ha un coefficente di dilatazione notevole, e ti fa' esplodere il barattolo se lo sigilli ermeticamente (tieni presente che i termostati motore di veicoli, hanno una molla antagonista di notevoli proporzioni, per garantire il ritorno in chiusura!!).
Ho provato (non ridere per favore), con un po' di gusci di paraffina di quei formaggetti a pasta fusa, (la temperatura e' decisamente bassa, ma mi serviva per vedere se funzionava), ed una serpentina ricavata da un vecchio scambiatore di calore in rame. Effettivamente funziona, anche se solo (come dice Toninon), nel transitorio del passaggio da liquido a solido. Del resto il II principio della Termodinamica docet...
Esaminando il contenuto di un termostato dei veicoli, ho notato che c'era una miscelata della polvere metallica, (per migliorarne lo scambio termico), per cui, ho provato a inserire nel barattolo, due spugnette metalliche (di quelle che si usano in cucina per detergere le pentole), a maglie molto larghe, ed effettivamente lo scambio termico, e' rimasto piu' costante, sia in carico che in scarico termico.
Infatti, nella prova eseguita "in primis", avevo notato che in fase di "carico termico", la paraffina si scioglieva nell'immediato vicino allo scambiatore, e misurando il deltaT del fluido tra ingresso ed uscita dallo scambiatore, (a portata costante) tendeva a ridursi, fino quasi ad annullarsi.
In pratica la "camicia" di paraffina fluida, isolava per cosi' dire, il resto del barattolo. Dopo questa osservazione, e non disponendo di polvere metallica come quella dei termostati motore, ho introdotto delle spugnette metalliche. E qui la situazione e' migliorata abbastanza. In pratica il reticolo metallico, solido, mi ha incrementato la capacita' di scambio termico, by-passando la camicia fluida di paraffina intorno al tubo dello scambiatore.
Ora voglio fare una prova, inserendo una rete metallica elettrosaldata, fissata direttamente ai tubi dello scambiatore (con una brasatura dolce), arrotolata a spirale intorno ad esso.
L'ideale sarebbe uno scambiatore lamellare (lato paraffina), senz'altro meglio di una carica metallica nella paraffina stessa, destinata, a depositarsi gradatamente sul fondo dell'accumulo, ma piu' complicata e piu' costosa da realizzarsi.
Intanto proseguo con delle prove, poi vedro' il da farsi.

Cordialmente

Piero

 

[LRT]

Grazie per il suggerimento, le sferette viste su ebay mi sembravano gia sigillate, ma prima di buttarle in qualunque contenitore faro le prove di dilatazione, grazie per l'avvertimento.

 

[cekut79]

Sull'accumulo con paraffina vorrei mettere un punto fermo, in diverse parti del forum ho trovato citazioni per cui un accumulo con paraffina avrebbe dimensioni 30-50 volte inferiori ad un accumulo con acqua, non e' proprio cosi'.
Intanto ecco una discussione in cui si e' gia' parlato dellla cosa:
https://www.energeticambiente.it/te...entro-un-serbatoio-per-conservare-calore.html

..................................

E' chiaro che se mi limito ad un passaggio ad esempio da 50° a 60° la paraffina fa' faville, acqua = 1000 kcal, paraffina = 3232 kcal, e se mi limito al passaggio da 53.5° a 54.5° il risultato e' clamoroso, acqua 100 kcal, paraffina 2750 kcal.

ciao

TONINON posso quotarti in toto per la tua precisione e competenza?!?! bravo davvero.

ciao

 

[toninon]

@cekut79
Ti ringrazio per la considerazione.
E' che questo argomento dell'accumulo stagionale mi interessa. Il fatto che d'estate abbiamo sufficiente calore a bassa temperatura da bastare per tutto l'anno e' affascinante, capirai in teoria si annullerebbero le spese di riscaldamento in toto.
Forse e' un'utopia ma affascinante

Inoltre mi secca che girino queste informazioni di cui non trovo riscontri, che fanno perdere tempo, all'inizio c'ero cascato anch'io con l'idea della paraffina.

Per ora l'unico 'accumulo stagionale' funzionante e' la generazione di elettricita' (fotovoltaico in primis, naturalmente) che in estate fa' risparmiare combustibile (fossile e no) che si puo' consumare in inverno, questo schematicamente.

ciao

 

[mariomaggi]

Invito tutti - prima di comprare qualsiasi cosa nuova in vendita su eBay - a leggere bene le specifiche. Se le specifiche non ci sono, diffidate sempre.
Se compro delle sfere voglio sapere almeno i diametri ed i pesi, no?
Ciao
Mario

 

[toninon]

Sottoscrivo per la prudenza su eBay e altrove su internet..
Ma pesi e diametro ci sono nell'inserzione pero' c'e' anche scritto che una sfera da 980 g ha una "Capacità di accumulo di calore (Kj)" di 290, cioe' 70 kcal/kg, che detto cosi' non vuol dire un tubo, anche l'acqua da 10° a 80° fa' lo stesso.

Quello che dovrebbero dire e' il calore latente ed il calore specifico, la dilatazione termica in solidificazione, etc...
LRT Ha provato a chiedere specifiche tecniche ma a quanto pare non hanno risposto.
Pero' devo dire che il venditore mi sembra interessante, ha molti prodotti specialistici.

ciao

 

[vitosolar]

Gli accumuli a paraffina occupano la metà dello spazio di quelli ad acqua. Sono utli per accumulare il calore per lunghi periodi avendo una parte del calore inmagazzinato sotto forma di calore latente. Esisto impianti da più Mwt installati e c'è ne uno a bressanone da 1,6. In base alle esigenze si scegli la paraffina con il punto di fusione più adatto alle caratteristiche dell'impianto che si vuole realizzare. Secondo me accumulare tanto calore quanto ne basterebbe per superare l'inverno risulta un investimento troppo elevato. La migliore soluzione è quella di installare 6-7 pannelli e dimensionare l'accumolo stagionale in modo da sfruttare tutta la produzione estiva dei pannelli cosi da rendere più remunerativo l'investimento.
www.powertank.de/