velkommen til min master-presentasjon - Øystein soteland

Øystein Soteland - Fysisk Institutt - Universitet i OsloØystein Soteland - Fysisk Institutt - Universitet i Oslo15.12.2009

Velkommen til min Master-presentasjon

-

Øystein Soteland

Øystein Soteland - Fysisk Institutt - Universitet i OsloØystein Soteland - Fysisk Institutt - Universitet i Oslo

Kombinert varmetransport i et system for soloppvarming og

strålingskjøling

Øystein Soteland

Veiledere: John B. Rekstad og Michaela G. Meir

Fysisk Institutt - Gruppe for kjerne- og energifysikk

15.12.2009


Hva har jeg gjort?

Studert et tanksystem for bolighus

15.12.2009


Sol til oppvarming

15.12.2009

Norges kontor under klimaforhandlingene i København varmes med fossilt brensel. (Kilde: tu.no)



Sol til kjøling

15.12.2009

Journalistene på klimakonferansen på Bali i 2007 blir kjølt ned av 21 klimaanlagg som samlet yter over 100kW. (Kilde: Cicero)



Sol til kjøling

15.12.2009

(Mis)bruk av klimaanlegg

Singapore

SingaporeBuenos Aires

Malaysia



Motivasjon

• Bruke ett system til to formål• Studere et nytt system• Minst mulig strøm • Mest mulig gratis energi

15.12.2009



Mål

• Tjent kjøleenergi• Utnyttelse• Intern varmetransport• Overensstemmelse med modellering• Utpeke forbedringer

15.12.2009



Teori

15.12.2009



Solfangeranlegg

15.12.2009


Soltank


Solfanger

15.12.2009

Vannførende polymersolfanger

Isolering

Dekkplate


Utsnitt av en polymersolfanger


Teori

• Kjøling– Radiativ kjøling:

– Konvektiv kjøling:

15.12.2009

4TAR

)( 44skysurf TTARnet

TAhQ



Teori

• Varmebevegelse:

• Simuleringer

15.12.2009

)( 12 TTAUH



Teori

• Varmekapasitet:

• Spesifikk varmekapasitet:

• Regne på energi i vann:

• Simuleringer

15.12.2009

mcC

Tm

Qc


TmcQ


Teori

• Lineær termisk ekspansjon:

• Volumetrisk:

• Varmt vann er tyngre enn kaldt vann• Lagdeling - sjiktning

15.12.2009

TL

LL

0

))(1( 1201 TTVV V



Teori

• Jetstrøm• Turbulens• Vanskelig eller umulig å regne på• Må bruke empiriske formler• Formelverk er laget for spesifikke systemer

15.12.2009



Eksperimentelt oppsett

15.12.2009



Eksperimentelt oppsett

15.12.2009


2

11: Varmt vann ut, etterfulgt av tilleggsoppvarming. 2: Kaldt vann inn


Tanksystem

15.12.2009



Tanksystem med detaljer

15.12.2009



Solfanger i aksjonSommer Vinter

Dag Henter varme

VarmtvannKjøling

Henter varme

OppvarmingVarmtvann

Natt Henter kjøling

VarmtvannOppvarmingVarmtvann

15.12.2009


Oppvarming

15.12.2009


Sommer


Oppvarming

15.12.2009


Vinter

Soltank


Kjøling

15.12.2009


Sommer


Kjøling

15.12.2009


Sommer

Soltank


Sensorplasseringer

15.12.2009


Thermocouple temperatursensorer nedsenket i vann


Sensorplasseringer

15.12.2009

Gulvtank

Soltank DHW


Thermocouple temperatursensorer nedsenket i vann


LabVIEW

15.12.2009



Datainnsamling

15.12.2009


Øystein Soteland - Fysisk Institutt - Universitet i OsloØystein Soteland - Fysisk Institutt - Universitet i Oslo15.12.2009



Resultater

15.12.2009



Gjennomføring

15.12.2009


• De tre tankene varmes til ønsket temperatur• Oppvarming av• Kjøling på• Internpumpe på

• Avslutt eksperiment


Gjennomføring

15.12.2009


AVPÅ




Gjennomføring

15.12.2009


PÅ

AVPÅ




Varmtvannstanken

15.12.2009


Målinger har oppløsning på 30 sekunder


Soltanken

Gulvtanken

15.12.2009



Lagdeling

15.12.2009


Temperaturutviklingen ettersom natten går. Paralellt med dette kjøles

gulvtanken ned.

1 2 31: Bunn DHW2: Skilleplate3: Topp av DHW


Lagdeling

15.12.2009


Temperaturutviklingen ettersom natten går. Paralellt med dette kjøles

gulvtanken ned.


Simulering

15.12.2009



Simulering

• Python-script• Varmeoverføring• Forenklet tank (soltank inkl DHW-tank)• Optimalisert steglengde og tidssteg• Sammenligne med eksperimenter

15.12.2009



Simulering

15.12.2009


Tidssteg: 60 sLengdesteg: 1cmKjøretid: 5 timerSkilleplate: 36 cm

Starttemperatur: Topp: 75 grader Bunn: 20 grader

Bunnen av tanken

Toppen av tanken


Simuleringer og eksperimenter

15.12.2009


Eksperiment


Forskjellige kjørelengder gir samme resultat

15.12.2009



Energigevinst

Eksperiment Kjølegevinst(kWh)

Varmetap(kWh)

Netto gevinst(kWh)

21.10.2008 6.2 13.9 -7.727.10.2008 5.6 7.0 -1.328.10.2008 5.4 7.7 -2.3

15.12.2009


Kjølegevinst: varme ført bort fra gulvtankenVarmetap: varme ført bort fra soltanken


Energigevinst

15.12.2009


Eksperiment Kjølegevinst(kWh)

Varmetap(kWh)

Netto gevinst(kWh)

21.10.2008 6.2 13.9 -7.727.10.2008 5.6 7.0 -1.328.10.2008 5.4 7.7 -2.3

Kjølegevinst: varme ført bort fra gulvtankenVarmetap: varme ført bort fra soltanken


Konklusjon

• Flere eksperimenter og gjentagelser• Flere forskjellige pumpehastigheter• Endre pumpehastighetsforhold• Sikre nær perfekte initialbetingelser• Forbedre sensorplasseringer

15.12.2009


Forbedringer på denne oppgaven


Konklusjon

• Varmtvannsforbruk• Bedre simuleringer• Skilleplatens gjennomstrømning• Skilleplatens høyde

15.12.2009


Videre arbeid


Konklusjon

• Systemet har potensial som kombinert varme- og kjølesystem

• Kjølegevinst: 5-6 kWh/natt• Bedre forståelse for hvordan varmen beveger

seg rundt separasjonsplaten• Svakheter funnet til å være at separasjonsplaten

lar kaldt vann blande seg med varmt vann mer enn ønskelig

15.12.2009



Spørsmål?

15.12.2009



Takk for oppmerksomheten

Øystein Soteland

15.12.2009

Masteroppgaven og presentajonen kan lastes ned fra:

folk.uio.no/oystsot


Takk for oppmerksomheten

Øystein Soteland

15.12.2009

Masteroppgaven og presentajonen min kan lastes ned og leses fra:

folk.uio.no/oystsot

velkommen til min master-presentasjon - Øystein soteland

Documents