Springen naar inhoud

1000l water voor douches verwarmen met behulp van de zon


  • Log in om te kunnen reageren

#1

stijnnn

    stijnnn


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 06 juni 2010 - 12:40

Hallo,
Deze zomer ga ik op kamp met de jeugdbeweging en we zouden graag het douche water verwarmen met behulp van de zon. De douches worden ondergebracht in een container van 6x2,5 en 2,5m hoog. Er komen 3 douches in. Boven op deze container komt een vat van 1000 liter om de douches van water te voorzien. Er moeten dagelijks 20 douches genomen worden dus er is eigenlijk maar 400 liter water nodig (per dag). We zouden het vat toch volledig volpompen om genoeg druk te hebben op de douches.

Nu zouden we graag het water verwarmen tot op een aangename douche temperatuur (30 à 35°) tegen het einde van de dag. ‘s morgens wordt uit een put water in het vat gepompt (watertemperatuur 8°). Er is mij al aangeraden om het vat (dat wit is) in te pakken met zwarte plastiek en er voor te zorgen dat het in volle zon staat de hele dag door. Het kamp vind plaats in Arlon. De eigenaar wist ons te vertellen dat daar een microklimaat heerst en het daar in de zomer altijd goed weer is.

Nu is mijn vraag: hoe warm zou het water worden door het enkel een hele dag in de zon te laten staan met de zwarte plastiek rond?

Ik vrees dat dit niet genoeg zal zijn en daarom ben ik op zoek gegaan naar een aanvullend systeem om het water op te warmen. Ik had hier op het forum mensen gevonden die hun zwembadwater verwarmen door het door meters zwarte tuinslang te pompen die op een zwart dak liggen in de zon. Hiermee krijgen ze hun zwembadwater enkele graden warmer per dag. Dit gaat echter wel over veel grotere hoeveelheden water die ze moeten verwarmen. Zou ik met 50m zwarte tuinslang op een zwarte ondergrond mijn 1000l water warm genoeg krijgen tegen het einde van de dag (onder voorwaarde dat het een zonnige dag is)?

Onder voorwaarde dat het werkt zouden we het systeem ook graag zonder pomp doen werken. (gebaseerd op het systeem van zonneboilers zonder pomp) Hoe groot zou dan het hoogte verschil dan maximaal mogen zijn tussen de buizen die het water opwarmen (vanonder) en het vat met water (vanboven)?

alvast bedankt!

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Kalkoen

    Kalkoen


  • >250 berichten
  • 389 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 juni 2010 - 13:28

1. Uit persoonlijke ervaring met de tuinslang, heb ik opgemerkt dat het water niet zomaar een paar graden stijgt, maar echt tot brandend heet uit de tuinslang komt lopen (dus ca. 50-60 graden is haalbaar). Dit krijg je echter alleen wanneer het water enkele uren heeft stilgestaan in de tuinslang. De temperatuur kan je dus voldoende laten stijgen. Een tuinslang van 50m, geeft toch wel een kleine 5 minutjes warm water voor 1 douche (reken een tuinslang van 2cm en 50m is 15liter).

2. Zwart schilderen van de vaten is zeker een goed idee!

3. Probeer vooral volgend principe aan te houden: oppervlakte aan de zon blootgesteld / volume water, dient zo groot mogelijk te zijn. Het is gemakkelijker om 10 kleine vaten van 100 liter op te warmen dan 1 vat van 1000 liter (gesteld dat ze cilindervormig zijn).

4. De druk van uw water is slechts bepaald door de hoogte van de waterkolom tot het punt dat het uit het vat komt. Met andere woorden, stel dat je vat kubus 1*1*1 m is, en je hebt slechts 400l water nodig, dan heb je 600 liter water nodig slechts om een drukverschil te creëeren. Pure energieverspilling, want dit water moet ook opwarmen. Het is in dat geval slimmer om je vat met slechts 400l op enkele bierbakken te zetten zodanig dat het 60 cm hoger staat en daar een darmke tussen te steken (zoals in een watertoren dus).

5. Uit 4 volgt dat je dus evengoed 4 tonnen van 100l kan kopen om eenzelfde waterdruk te krijgen, op voorwaarde dat je er een buisje van 60cm tussensteekt. Je vergroot hiermee het contactoppervlak. Uw water zal dan ook sneller opwarmen.

6. Het is beter elke dag vers water te nemen. Wanneer je met een systeem van 1000l werkt, dat dus eigenlijk slechts om de 3 dagen volledig is ververst, verhoog je de kans op legionellabacterie, waar je op dit moment een ideale voedingsbodem voor aan het creëren bent.

#3

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 juni 2010 - 13:53

Hallo,
Deze zomer ga ik op kamp met de jeugdbeweging en we zouden graag het douche water verwarmen met behulp van de zon. De douches worden ondergebracht in een container van 6x2,5 en 2,5m hoog. Er komen 3 douches in. Boven op deze container komt een vat van 1000 liter om de douches van water te voorzien. Er moeten dagelijks 20 douches genomen worden dus er is eigenlijk maar 400 liter water nodig (per dag). We zouden het vat toch volledig volpompen om genoeg druk te hebben op de douches.

Nu zouden we graag het water verwarmen tot op een aangename douche temperatuur (30 à 35°) tegen het einde van de dag. ‘s morgens wordt uit een put water in het vat gepompt (watertemperatuur 8°). Er is mij al aangeraden om het vat (dat wit is) in te pakken met zwarte plastiek en er voor te zorgen dat het in volle zon staat de hele dag door. Het kamp vind plaats in Arlon. De eigenaar wist ons te vertellen dat daar een microklimaat heerst en het daar in de zomer altijd goed weer is.


Buiten het vraagstuk zelf (daar kom ik zo op) heb ik nog een aantal opmerkingen:

Ten eerste, 20 liter per douchebeurt (400 liter / 20 douches) is nogal weinig (dit zijn twee emmers water). 50 liter per douchebeurt is meer waarschijnlijk. Dan heb je dus ook echt alle 1000 liter water nodig.

Ten tweede, de dimensies van de container staan nogal buiten proportie tegenover de 1000 liter (= 1m3) water die je wilt op slaan. Zelfs al zou de container wanden van 50 centimeter dik hebben, dan nog kan er meer dan 10,000 liter water in.

Ten derde, de druk wordt niet bepaald door de hoeveelheid water, maar door de kolomhoogte. Als je meer druk nodig hebt, moet je je constructie veranderen.

Verder moet je bij het ontwerp ook rekening gaan houden met stratificatie in de boiler. Het warme water wil namelijk bovenin zitten. Ga je vervolgens water aftappen aan de onderkant, dan krijg je dus alsnog een koude douche. Andersom, als je het bovenste deel aftapt, loop je het risico dat het water te heet is.

Als laatste, temperaturen van 35 graden Celcius zijn ideaal voor Legionella ontwikkeling, en dat wil je niet. Hier zul je ook iets op moeten bedenken, anders is iedereen straks ziek.

Nu is mijn vraag: hoe warm zou het water worden door het enkel een hele dag in de zon te laten staan met de zwarte plastiek rond?


Om 1000 liter water van 8 to 35 graden Celcius te verwarmen, heb je ongeveer 100 MJ nodig. Uitgaande van een zomerse dag in (zuid) Frankrijk, dan is de gemiddelde zoninstraling zo'n 700 W/m2. De zon staat in deze regio bijna verticaal en zal dus met name de bovenkant verwarmen (2.5*6 = 15 m2). Over een dag van 10 uur levert dit meer op dan de 100 MJ die je nodig hebt.

Het probleem is nog wel dat je maar 1 deel van het vat opwarmd (zie mijn opmerking over stratificatie)

edit: Kalkoen was mij voor.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#4

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 06 juni 2010 - 14:12

Ten tweede, de dimensies van de container staan nogal buiten proportie tegenover de 1000 liter (= 1m3) water die je wilt op slaan.

De container is niet het opslagvat. De container is de doucheruimte, het watervat ligt op het dak van de container.

Stratificatie kan je tegengaan door een propeller in het vat te monteren die het water doorlopend omroert.

Veranderd door klazon, 06 juni 2010 - 14:15


#5

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 juni 2010 - 14:22

De container is niet het opslagvat. De container is de doucheruimte, het watervat ligt op het dak van de container.

Ah duidelijk. Dat betekent wel dat je de tuinslangen nodig gaat hebben, omdat het oppervlak van het vat niet voldoende zal zijn.

Stratificatie kan je tegengaan door een propeller in het vat te monteren die het water doorlopend omroert.

Mits je electriciteit hebt. ;)
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#6

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 06 juni 2010 - 14:33

Mits je electriciteit hebt. ;)

Zonnepaneel.

#7

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 06 juni 2010 - 14:38

Mits je electriciteit hebt. ;)

En dat ga je toch wel nodig hebben. Dat water gaat echt niet significant rondstromen dor dat vat en slang zonder pomp. Dan heb je vervolgens slangen met warm water die de langsstromende buitenlucht opwarmen ipv dat warme water in de tank brengen. Vermoed mag worden dat dat koude bronwater ook niet uit zichzelf in die tank op de container loopt. Elektro zal er dus vast wel ergens zijn.

Legionella en ander leven lijkt me een serieuze bedreiging. Een dagelijkse dosis chloor?
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#8

stijnnn

    stijnnn


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 06 juni 2010 - 15:01

Bedankt voor de snelle reacties!
De container is inderdaad de doucheruimte en het vat van 1000 liter komt daar bovenop. Afmetingen: 1mx1mx1m
@ kalkoen
-kleine vaten nemen is geen optie. Het vat krijgen we van een van de ouders.
-dank u voor de tip om het vat hoger te zetten, dit zullen we zeker doen.
@ bart:
-20 liter lijk weinig voor een normale douche. Daar ben ik het volledig mee eens, echter voor een kamp douche is 20l een luxe. Normaalgezien doen ze het met de inhoud van een gieter wat maar 10l is.
-legionella ontwikkeling: Gebeurt dit al op 1 dag tijd? Het vat zou elke dag van vers water voorzien worden. Als dit toch het geval is, zijn chloor tabletten een goede oplossing?

Er is elektriciteit aanwezig voor het oppompen van het water. Dit zou gebeuren met een dompelpomp met een debiet van 4000l/H.

Verder heb ik daarjuist overlegt met mijn medeleiding en ze zien de kostprijs van de 50m tuinslang (meer als 50euro) niet zitten. Daarom had ik het volgende idee:
Om de oppervlakte van het water dat wordt blootgesteld aan de zon te verhogen zouden we een bassin graven van 1m breed en 4m lang en 20 cm diep. Hierin leggen we zwarte plastiek. Als we hierin ‘s morgens 600l water pompen staat het water er maar 15cm hoog en zou het misschien sneller opwarmen? Lopen we dan niet het risico dat het ook snel weer afkoelt van het moment dat de zon even weg is? Juist voor het douchen zouden we dan het water in het grote vat pompen.
Het bassin kan afgedekt worden met oude vensters om een soort kas te maken. Lijk dit jullie een goed idee?

#9

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 06 juni 2010 - 15:26

Het kamp vind plaats in Arlon.

Is dat Arlon (Aarlen) in België? Dan denk ik dat de gemiddelde zonnestraling niet veel anders zal zijn dan waar je nu woont.

Omdat de verhouding watervolume/oppervlak in jouw idee alleen afhankelijk is van de diepte van het bassin en niet van de grootte, kun je dit idee eenvoudig in je eigen achtertuin uitproberen: graaf een klein bassin, maar met dezelfde diepte als het geplande grote bassin, en meet wat de watertemperatuur zal zijn aan het eind van de middag.
Hydrogen economy is a Hype.

#10

Kalkoen

    Kalkoen


  • >250 berichten
  • 389 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 juni 2010 - 16:14

Is dat Arlon (Aarlen) in België? Dan denk ik dat de gemiddelde zonnestraling niet veel anders zal zijn dan waar je nu woont.

Het kan in België al veel doen als uw microklimaat garandeerd dat er een zonneke is en weinig wolken ;)


Hoe groot is het vat eigenlijk, en welke vorm heeft het? Is het zo een plastieken waterkubus? http://gratis-zoeker...mage/378450.jpg

Zou het geen idee zijn om gebruik te maken van de stratificatie in uw vat om een efficientere opwarmingsconstructie te krijgen? Hierbij zou ik het volgende doen:
sluit het ene uiteinde van de tuinslang aan ergens iets boven halverwege uw watervat (niet hoger dan de top van uw waterkolom), sluit het andere uiteinde van de tuinslang onderaan uw watervat aan.
Leg de tuinslang in de zon (iets onder het bodempeil van het watervat), bv. op het dak van uw container.
Wat zal er dan gebeuren? Door de zonnestraling warmt het water in de slang op. In de slang warmt het water sneller op dan in uw vat, dus ge zijt zeker dat daar altijd uw warmste water zal zitten. Warm water weegt minder en zal zich een weg naar boven banen, terwijl koud water zakt. Het kan dan zakken in de slang, alwaar het opwarmt. Zo krijg je een circulatie in je vat, en vergroot je de oppervlakte van het vat. Het figuurtje in bijlage geeft aan wat ik bedoel:watervat.jpg

Over legionella, heb ik dit gevonden op het internet:
http://www.gezondhei...amp;art_id=1139

Legionella leeft wijdverspreid in water. Zij groeit in biofilms aan de oppervlakte van meren, rivieren en beken. Lage hoeveelheden kunnen in water uitgroeien tot hoge concentraties als groeibevorderende factoren (ijzeren leidingen, rubberen afdichtingen) aanwezig zijn.

De bron van uw water, een rivier, is dus ideaal om legionella te bevatten.

Omstandigheden die een groei van de Legionella-bacteriën bevorderen zijn :
• stagnerend water,

weinig tot geen beweging

• watertemperatuur tussen 20° C en 50° C, de optimale temperatuur is 35° C - 46° C,

daar streven we net naar om aangenaam te douchen

• zuurtegraad tussen 5 en 8,5,

we wassen ons waarschijnlijk niet in azijn

• sediment dat aanleiding geeft tot vorming van een biofilm,

in rivieren zit sediment

• aanwezigheid van micro-organismen, zoals algen, flavobacteriën, Pseudomonas, amoeben

in rivieren zitten algen

Vele warmwatercircuits hebben een temperatuur rond van 40° C. Bijgevolg zijn vele systemen besmet met de Legionella-bacterie.

dat vat het samen

#11

stijnnn

    stijnnn


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 06 juni 2010 - 16:32

@ kalkoen

dit systeem lijkt mij wel iets. er is echter 1 probleem. het vat is inderdaad een vierkant vat van 1mx1mx1m. vanonder kan er een slang op worden aangesloten en vanboven is er groot deksel langs waar het gevuld kan worden. Als ik de slang laat terugkomen via het grote deksel bovenaan, zou dit dan werken? dan ben ik wel boven het einde van de waterkolom geweest. (misschien als ik er voor zorg dat het vat helemaal vol is tot aan de boord?)

(nu moet ik mij mede leiding alleen nog overtuigen om die tuinslang te komen)

#12

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 06 juni 2010 - 17:13

In de slang warmt het water sneller op dan in uw vat, dus ge zijt zeker dat daar altijd uw warmste water zal zitten. Warm water weegt minder en zal zich een weg naar boven banen, terwijl koud water zakt. Het kan dan zakken in de slang, alwaar het opwarmt. Zo krijg je een circulatie in je vat, en vergroot je de oppervlakte van het vat. Het figuurtje in bijlage geeft aan wat ik bedoel:watervat.jpg

Op basis van natuurlijke circulatie:
Dichtheid water 60°C : 0,983 g/cm³
Dichtheid water 20°C : 0,998 g/cm³

verschil 0,015 g/cm³, 15 kg/m³

pverschil = ρ·g·h

veronderstellen we een 5 m hoogteverschil tussen hoogste punt vat en laagste punt slang, dan hebben we op het heetst van de dag een drukverschil van 15 x 9,81 x 5 ≈ 750 Pa, 0,0075 bar.

Veronderstellen we een 50 m tuinslang inwendige diameter 20 mm (da's een relatief flinke) en nemen we er een nomogram bij voor het gemak:

stijnn.gif
(ivm met de lage waarden heb ik het nomogram kunstmatig moeten verlengen)

De watersnelheid gehaald in de slang wordt dan maximaal 0,12 m/s, debiet om en nabij 37 mL/s, 2 L/min, 120 L/h.
Dat is verondersteld:
  • een slang zonder bochten (zal in de praktijk makkelijk de helft minder worden door die bochten)
  • 40°C temperatuurverschil tussen het stijgende deel van de slang en de rest van de installatie(en dat redt je alleen op écht zonnige dagen)

Het gaat m.i. erop neerkomen dat het grootste deel van de dag je water nagenoeg stilstaat, en het de meeste warmte dat het opdoet gedurende het grootste deel van de dag onderweg naar boven weer aan de buitenlucht afstaat.

Wen maar alvast aan koud douchen ;)
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#13

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 06 juni 2010 - 17:15

Dus je hebt dat idee van dat basin al laten varen? Ik denk ook niet dat je toestemming van de terreinbeheerder zou krijgen om zo'n basin te graven.

Als je nu toch een tuinslang gat gebruiken moet je wel bedenken dat je minstens 200 meter i.p.v. 50 meter zult moeten gebruiken. Wil je dat het ook werkt op halfbewolkte dagen dan heb je zelfs 350 meter slang (2 cm) nodig. En dat zul je dan in vele parallelle stukken (van 5 meter) langs de zijkant van de container moeten installeren om natuurlijke circulatie mogelijk te maken.

Om 1000 liter water 25 graden op te warmen heb je 105 MJ oftewel 29 kWh nodig. Ik schat dat je in Aarlen op een zonnige onbewolkte zomerdag ongeveer 8 kWh/m2 aan zonnestraling zult ontvangen. Als al die straling in het water terecht zou komen dan vereist dat 29 / 8 = 3,6 m2 aangestraald oppervlak, maar in werkelijkheid zal een deel van die warmte verloren gaan aan de lucht dus neem gerust wat meer, zeg 4,5 m2. Op een halfbewolkte dag zul je echter 7,5 m2 oppervlak nodig hebben.
Hydrogen economy is a Hype.

#14

Kalkoen

    Kalkoen


  • >250 berichten
  • 389 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 juni 2010 - 18:01

@ kalkoen

dit systeem lijkt mij wel iets. er is echter 1 probleem. het vat is inderdaad een vierkant vat van 1mx1mx1m. vanonder kan er een slang op worden aangesloten en vanboven is er groot deksel langs waar het gevuld kan worden. Als ik de slang laat terugkomen via het grote deksel bovenaan, zou dit dan werken? dan ben ik wel boven het einde van de waterkolom geweest. (misschien als ik er voor zorg dat het vat helemaal vol is tot aan de boord?)

Vanaf de slanguitgang hoger komt dan de waterkolom van de tank, zal er nooit water uit het uiteinde van de slang komen. Wat zou kunnen werken, is dat ge de tuinslang volledig vol met water laat lopen (door ze lager te houden dan het waterpeil in de tank, dan u vingerke erop zet, en ze dan in de tank steekt met het uiteinde lager dan het waterpeil van de tank. Zowat het principe van een benzinetank van een auto illegaal leegpompen zonder pomp. Er mag dan wel geen enkel luchtbelletje in de tuinslang zitten.

Dus je hebt dat idee van dat basin al laten varen? Ik denk ook niet dat je toestemming van de terreinbeheerder zou krijgen om zo'n basin te graven.

Er is nooit gesproken over een basin in de grond te graven. Het gaat over een vat bovenop een container.

Op basis van natuurlijke circulatie:
Dichtheid water 60°C : 0,983 g/cm³
Dichtheid water 20°C : 0,998 g/cm³

Het startwater is 8°C. Het verschil is dus nog ietsjes groter (maar 60°C zal het water dan ook weer niet bereiken denk ik).

De watersnelheid gehaald in de slang wordt dan maximaal 0,12 m/s, debiet om en nabij 37 mL/s, 2 L/min, 120 L/h.
Dat is verondersteld:

  • een slang zonder bochten (zal in de praktijk makkelijk de helft minder worden door die bochten)
  • 40°C temperatuurverschil tussen het stijgende deel van de slang en de rest van de installatie(en dat redt je alleen op écht zonnige dagen)

120L/uur, dat is toch wel 2 maal volledige doorstroming van 400l per dag, als het weer wat meezit.

de meeste warmte dat het opdoet gedurende het grootste deel van de dag onderweg naar boven weer aan de buitenlucht afstaat.

Dat betwijfel ik:
1. Op een mooie zomerdag is het 25° Het water kan dus alleen maar warmer worden.
2. De warmte die invalt is stralingswarme. Een tuinslang is doorgaans vrij dikke plastiek en bovendien wordt ze continu warm gehouden door de zonnestraling. Het water zal dus amper warmte kunnen afgeven aan de buitenlucht. Nog nooit een tuinslang in den hof gelegd bij warm weer? Dan zal je dat wel merken.

Wen maar alvast aan koud douchen ;)

Ik ga akkoord, een massa van 400l in 1 blok warm krijgen zal op het randje zijn, maar de temperatuur zal alvast hoger zijn dan 8°, wat minder energie en tijd vraagt om bij te stoken tot een aanvaardbaar doucheniveau.

#15

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 06 juni 2010 - 18:13

Er is nooit gesproken over een basin in de grond te graven.....

Echt wel, lees bericht #8 nog maar eens helemaal.
Hydrogen economy is a Hype.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures