Termocamino autocostruito

[fantagol]

Salve a tutti,
Nella casa in campagna di mio zio abbiamo a disposizione un camino esterno per bruciare la sterpaglia e resti di potature, oltre che per cuocere il pane..
Ora però, ci piacerebbe farlo diventare un termocamino...
Abbiamo costruito una piastra, vuota all'interno, su cui poggiare la legna da ardere. La piastra all'interno è alettata e presenta due bocche per immettere aria fredda ed espellere l'aria calda.
L'aria, mossa da un aspiratore (70 W, 220 m^3/h nominali), dopo essersi riscaldata viene portata nella casa ad una temperatura di circa 80 °C, da un'unica bocca.
I tubi, al momento non sono coibentati, ma prevediamo di coprirli con lana di vetro.
Non conosco le perdite di carico dell'impianto, quindi non saprei dirvi quali sono i m^3/h che entrano effetivamente nella casa.

Dalla formula P = m * Cp * DeltaT, potrei conoscere i Kw termici, sia nel camino, che al netto delle perdite termiche lungo le condutture.

Il vero problema è che la temperatura della casa stenta a salire dopo diverse ore di funzionamento.

Esiste una formula per conoscere, data una temperatura di uscita e i metri quadri della stanza, quale deve essere una portata ragionevole, per portarla a temperatura?

Mi scuso se vi ho fornito poche informazioni.
Qualsiasi slide da siti universitari o termotecnici, sarebbe utilissimo... la voglia di imparare è tanta... dopo tutto studio ingegneria... ma non è questo il mio ramo...

Grazie a tutti

 

[Mr Clark]

Esiste una formula per conoscere, data una temperatura di uscita e i metri quadri della stanza

Devi prima conoscere il fabbisogno energetico del locale, cioè la quantità di energia necessaria per mantenere ad una data temperatura il presente locale in funzioni delle condizioni al contorno (che è la temperatura esterna).
Ti serve sapere la trasmittanza (W/mq °K) dell'involucro della stanza, quindi muri, finestre, solai, li moltiplichi poi per la superficie in mq e per la differenza di temperatura tra interno ed esterno ed ottieni i W.
Se poi vuoi fare il virtuoso calcoli anche l'energia dispersa per ventilazione

temperatura di circa 80 °C

Stai attento che quella temperatura non è uno scherzo, molti elementi edili non sono nati per lavorare a così alte temperature, quindi controlla i materiali che entrano a contatto con temperature simili (tubo di mandata compreso).

220 mq/h [...]
dopo tutto studio ingegneria... ma non è questo il mio ramo...

Perdonami la curiosità, ma quel'è il tuo ramo? Perché io ricordo che anche per rami poco "fisici" come ad esempio ing. informatica si fa almeno 1 esame di fisica generica (a + b) e un esame di fisica tecnica ambientale, in cui si imparano a fare i bilanci energetici nei volumi di controllo (quello che serve a te).
Ricordati poi che misurare le portate in mq/h non è il massimo.

 

[fantagol]

Devi prima conoscere il fabbisogno energetico del locale, cioè la quantità di energia necessaria per mantenere ad una data temperatura il presente locale in funzioni delle condizioni al contorno (che è la temperatura esterna).
Ti serve sapere la trasmittanza (W/mq °K) dell'involucro della stanza, quindi muri, finestre, solai, li moltiplichi poi per la superficie in mq e per la differenza di temperatura tra interno ed esterno ed ottieni i W.
Se poi vuoi fare il virtuoso calcoli anche l'energia dispersa per ventilazione

Cercavo proprio un parametro che avesse quelle dimensioni !!
Avete da consigliarmi dei siti di riferimento? Anche con un mess privato

Perdonami la curiosità, ma quel'è il tuo ramo? Perché io ricordo che anche per rami poco "fisici" come ad esempio ing. informatica si fa almeno 1 esame di fisica generica (a + b) e un esame di fisica tecnica ambientale, in cui si imparano a fare i bilanci energetici nei volumi di controllo (quello che serve a te).

Telecomunicazioni, che per la cronaca non è "poco" fisica.. anzi. Forse non si toccano con mano le onde elettromagnetiche ... ma di fisica moderna ce n'è abbastanza !!! Nessun esame di fisica tecnica

Ricordati poi che misurare le portate in mq/h non è il massimo.

Ho provveduto a modificare il post... effettivamente mi riferivo a m^3 e non m^2(mq)


Ciao e grazie mille delle dritte

 

[Mr Clark]

Avete da consigliarmi dei siti di riferimento? Anche con un mess privato

Sinceramente no, ma dato che ti interessa solo un calcolo di massima te ne posso dare un po' io così a memoria (sono in W/mq °K):

Muratura in mattoni: 1,5
Muratura isolata: 0,5
Serramento vetro singolo: 5
Serramento con vetrocamera: 3
Serramento moderno con vetrocamera: 1,5
Solaio non isolato: 2
Solaio isolato: 0,8
Tetto in legno non isolato: 3
Tetto isolato: 0,5

Ovviamente sono dati abbastanza generici, per aver maggior precisione dovresti conoscere spessori e materiali che compongono la stratigrafia.
Ad esempio, una muratura ben isolata può arrivare a soli 0,1, mentre una muratura in cls da 15 cm senza isolamento arriva facilmente a 3,5.

 

[fantagol]

Bene. Ho fatto un po' di conti ecco i risultati riassuntivi:
Ho considerato un'unica stanza di 5x9=45 [mq].
Con un DeltaT=10 °C, il solaio assorbe 900 W, gli infissi 300W, le pareti 500W. TOTALE = 1700 W.

e ADESSO?????
Da questo so che a reggime, quando la stanza starà a 15°C e fuori 5, per mantenera la temperatura dovrò immettere 1700 W dentro casa. Quando la casa è fredda (10°C) se io immettessi 1700W, la metà ne uscirebbe, e l'altra metà riscalderebbe... ma in quanto tempo, aumenterà la temperatura???


La formula
Potenza = densità_aria * portata_volumetrica* cp_aria * DeltaT_camino
mi può essere d'aiuto per valutare la portata d'aria, una volta nota la potenza che decido di far confluire dentro casa.
E' corretto ragionare in questo modo?

Grazie a tutti coloro che vorranno aiutarmi.

 

[Mr Clark]

in quanto tempo, aumenterà la temperatura?

L'aumento della temperatura è in funzione dell'inerzia termica della struttura, se hai una struttura leggera con magari l'isolante interno (cosa che dubito) il tempo di messa in regime della muratura è quasi trascurabile.
Se invece (cosa che immagino) la tua struttura è media o pesante devi prendere i calori specifici dei vari materiali e calcolare quindi l'energia necessaria per inalzare la temperatura fino alla temperatura di comfort interno.

Il calcolo è lungo (come credo tu possa immaginare), io fossi in te dimensionerei la portata in funzione di un delta T più elevato, magari 15 o 20 gradi e tralascerei il calcolo del tempo di messa in regime.

 

[fantagol]

Il calcolo è lungo (come credo tu possa immaginare), io fossi in te dimensionerei la portata in funzione di un delta T più elevato, magari 15 o 20 gradi e tralascerei il calcolo del tempo di messa in regime.

Se sto ben capendo quindi per dimensionare la potenza termica che dovrà entrare nella stanza, mi devo accontentare non di 1700W ma ad es. (per DeltaT=20°C) 3400 W.
Ottenuto questo primo traguardo, dimensionerò la portata e la temperatura d'uscita dell'aria.

Grazie mille

 

[fantagol]

Proprio ora ho controllato le portate di un condizionatore (caldo/freddo), e oscillano fra i 420 ai 640 m^3/h e una potenza termica di 3,5 kw.
Capisco che questi riescano a raggiungere il target di temperatura, in tempi molto rapidi, ma credo che i 220 m^3/h siano anche pochi.

Mi sà che dovremmo mettere due aspiratori in parallelo...giusto?

 

[fantagol]

Abbiamo fatto delle misure "spannometriche" di portata [una busta cilindrica lunga 9 metri, di 0.5 m^3] .
Dei 220 m^3/h nominali dell'aspiratore senza carichi, una volta collegato alla piastra scambiatrice di calore, la portata si riduce di UN QUINTO!
[il tempo per riempire la "busta" è cinque volte + grande]
Da quanto ho capito 40 m^3/h sono un po' pochini...
Più tosto che cambiare l'aspiratore (o metterne 2 in parallelo) stiamo pensando di modificare la piastra (che presenta all'interno delle lamelle per scambiare calore) in modo da ridurre le perdite fluidodinamiche all'interno.

STAY TUNED
Ciao