Udda design av solfångare till mobilt hem

[Urdjur]

Jag håller på att designa ett litet mobilt hem på 6-7 kvm och fick idag en radikal idé till solfångaren. Har kollat på nätet men inte sett något liknande, så förmodligen är det en dålig idé men samtidigt tror jag att det kan vara bra just mina förutsättningar.

VVS-systemet är mycket enkelt. BDT-vattnet recirkulerar (renas genom olika filter) och är ett separat system från dricksvatten och urinseparerande TC. Systemet arbetar med relativt låga temperaturer och är ej trycksatt. Jag hade tänkt värma vattnet med en solfångare och då med ett s.k. drain back-system, där vattnet i solfångaren dränerar tillbaks i varmvattentanken när man slår av pumpen. Såhär ser såna ut:

http://www.bosy-online.de/Drain-Back-System.htm

En plansolfångare består normalt av en rad olika rör eller slangar som vattnet flödar i, och rören har kontakt med en plåt som absorberar värmen. Värmen måste alltså överföras först till plåten, sen till rören, och sen till vätskan i rören. Men min galna idé är alltså att skippa detta och istället bygga den lilla solfångaren som ett tunt, vattentätt akvarium som fylls helt med vatten så vattnet kommer i direktkontakt med absorbenten. Principen är alltså följande:

1) En tempgivare i solfångaren och en i vattentanken. När solfångaren är varm (60+ gr C) och man önskar höja VV-temperaturen slår man på pumpen.
2) Pumpen fyller solfångaren med vatten från VV-behållaren nerifrån och upp (krävs en rätt kraftig pump). Under tiden kyler vattnet verkligen HELA panelen, inkl. täckglaset, så all värme tas tillvara.
3) När det börjar rinna över i toppen tillbaka ner i VV-behållaren kan man slå av pumpen. Då åker vattnet tillbaka samma väg det kom efter en relativt kort pumpinsats. Då kollar man givarna igen (detta kan såklart automatiseras med styrning om man vill). Är solfångaren fortfarande ordentligt varm då, och man önskar ännu varmare vatten så kör man en fyllning till. Annars väntar man tills denna situation uppstår.

Det hela blir alltså ungefär som att fylla en långpanna som stått i ugnen med vatten, och ta vara på det varmvatten som bildas. Man får maximal värmeöverföring till vattnet med minimal pumpinsats. Superenkelt system. Konstruktionen jag tänker mig är också enkel: En trälåda av marin plyfa med en plåt i som absorbent, klädd invändigt med silikonduk som limmas/fogas med silikon av samma typ man limmar akvarier med. Täckglaset limmas på samma sätt - slangarna blir också silikon (avger inget skräp till vattnet och tål höga temperaturer).

Vad tror ni om detta?

[Rubensgården]

Jag har varit i liknande tankar men med färgat vatten som absorberar allt ljus vid låt oss säga 15mm genomslag. Du ska vad jag förstår ha rent vatten och då måste du ha en mörk bakgrund i ditt akvarium för att det ska fungera. Jag ser följande problem:
1: Du måste minska på reflektionen när ljuset ska in i lådan.
2: Du måste få så mycket ljus som möjligt att stanna kvar i lådan.

Fördelen är kanske att om du får botten varm kommer den kylas av vattnet och då borde du få mindre värmeläckage än från en växlare som blir jättevarm för att värma vattnet?

[Gilbert]

Det blir mycket dålig verkningsgrad. Många hävdar att man skall duscha i stället för att bada. Om man badar och sedan låter vattnet kallna och värmen går i retur inne så är verkningsgraden betydligt större. Det blir ingen vinst med sådan återvinning i ett snålt hushåll.
Men på gym och stora anläggningar fungerar återvinning.

[Urdjur]

Tack för era svar!

Gilbert: Det var konstruktionen av solfångaren jag undrade om snarare än recirkulationssystemet generellt. Men det stämmer att jag kommer ta vara på all värme, d.v.s. den värme som varmvattnet tappar vid förbrukning (t.ex. disk och dusch) kommer ju ut i boutrymmet och bidrar till uppvärmningen där.

Rubensgården: Ja, det stämmer att jag ska ha en mörk bakgrund, glömde säga det. Insidan av lådan är alltså klädd med svart silikonduk, direktlimmad mot en plåt som alltså ligger mellan duken och lådbotten. Lådan kan även isoleras för att minska värmeförluster den vägen, men jag tror förlusten genom 12 mm plyfa kommer vara ringa jämfört med förlusten genom glasskivan (växthuseffekten till trots).

Det är alltså helt riktigt att värmeöverföringen i första hand kommer ske mellan den mörka botten där plåten ligger under duken och vatten som strömmar över den. Tanken är att man inte ska behöva få solfångaren så väldigt het - vattnet pumpas upp och "skördar" värmen med jämna mellanrum när botten är tillräckligt varm för att det ska vara värt besväret.

[Vitis]

Jag tror att du kommer att förlora mycket värme om vattnet ligger mot täckglaset. Det kommer att kyla mer än det värmer om det inte är väldigt varmt ute.

Vatten + solljus brukar också ge upphov till algpåväxt, även om det är tjänligt rent vatten.

[DennisCA]

Kanske man borde ha en köldvätska istället som i bergvärmesystem. Då minskar man frysrisken och inget växer i den. Då är systemet slutet och värmeöverföringen sker via värmeväxlare.

Och värmeglas med flera lager av glas med vakuum eller någon ädelgas mellan så att det inte blir så stora värmeförluster om vätskan/vattnet ska ligga rakt emot glaset.

[Urdjur]

Goda synpunkter! För att förtydliga: Tanken är alltså inte att solfångaren ska vara vattenfylld någon längre stund, eller att vatten ska pumpas runt kontinuerligt som i en vanlig solfångare. Systemet bygger ju på drain back-filosofin som tömmer solfångaren på vätska när pumpen slås av. Således finns där inget som kan frysa, och eftersom som silikonduken hettas upp till kanske 80+ gr C regelbundet lär det inte bli någon biofilm eller påväxt på silikonduken.

Om solfångaren var fylld hela tiden skulle värmen från metallkollektorn i botten på lådan ledas och strömma genom vattnet och sticka iväg genom glasskivan, det är sant. Men om fyllnadsfasen är kort lär den värmetransporten bli minimal, och istället skördar man även den värme som finns i täckglaset när solfångaren blivit överhettad i "torrt" läge. Jag får beakta detta när jag använder solfångaren kalla dagar - solfångaren ska vara ordentligt varm, och fyllnadsfasen kort för att få största nytta - tack för påpekandet!

Jag tänker mig alltså:
1) Solfångaren är tömd (d.v.s. torr) och värms upp av solen tills den blir ca 60-100 gr C.
2) Solfångaren fylls med en pump och under tiden avges värmen i solfångaren till vattnet.
3) Pumpen slås av, uppvärmt vatten rinner ner av gravitationen tillbaka i behållaren
4) Steg 1 igen.

En gissning är pump och solfångare dimensioneras så att steg 2 och 3 tar ca 3-5 minuter och steg 1 eller 4 tar kanske 30-60 minuter beroende på hur mycket solen gassar.

En detalj till jag glömt: Hade tänkt mig en timerstyrd UV-lampa i vattentanken för att säkerställa att inget kan växa där.

Dubbla glas är en utmärkt idé! Minskar ledningsförlusterna i fyllnadsfasen och gör nog solfångaren mer effektiv överlag.

[Vitis]

Ok, då förstår jag.

Men, glaset kommer ändå inte att bli speciellt varmt så när du fyller upp med vatten kommer värmen från absorbatorn att föras med vattnet för att värma glaset.

Vad har du tänkt att ha som värmelagring i solfångaren? Det som laddas med solvärme när den är tömd på vatten.

[Urdjur]

Vitis: Nej det är sant, värmen i täckglaset lär vara ringa jämfört med värmen i absorbatorn. Jag hade inte tänkt ha någon direkt "värmelagring" i solfångaren (d.v.s. keramiska material med hög specifik värmekapacitet) utan liksom traditionella solfångare använda en metallisk absorbator/kollektor som fångar värmen.

Men! Nu ska ni få höra. Denna princip är tydligen inte ny - en solfångare av typen lartec nyttjar just en sammanhängande vätskefilm för värmeöverföringen istället för rör. Detta angreppssätt verkar också vara mest effektivt:
http://www8.tfe.umu.se/solpanel/DOC050511.pdf

(fördjupande länk för den intresserade).
Obs att denna variant alltså har direktkontakt metall-till-vätska, vilket normalt är ett problem då jag inte vill ha kopparfällningar i det recirkulerande BDT-vattnet... MEN, lartec är gjort i rostfritt stål  Dessutom säljs den i storlekar om 1 kvm vilket är precis vad jag behöver (har inte hittat så små solfångare av annat fabrikat) och är avsedd för dränerande system (drain back).

Så långt allt väl, men tyvärr visar det sig att produktionen av dessa solfångare är nerlagd sen minst ett decennium! Spåren ledde mig hit:
http://www.energihjulet.se/solarus/bakgrund.html

Och nu ska jag försöka få kontakt med mannen bakom denna sida (och lartec-solfångaren) för att se vad det närmaste man kan hitta på marknaden i dag är för något    Kul med detektivarbete, jag håller er underrättade!

[Vitis]

Vitis: Nej det är sant, värmen i täckglaset lär vara ringa jämfört med värmen i absorbatorn. Jag hade inte tänkt ha någon direkt "värmelagring" i solfångaren (d.v.s. keramiska material med hög specifik värmekapacitet) utan liksom traditionella solfångare använda en metallisk absorbator/kollektor som fångar värmen.

.....

Ok. Men nånting i solfångaren måste ju "hålla kvar" värmeenergin tills vattnet kommer och "skördar" den?

Var ska vattnet hämta värmen ifrån? Från kollektorplåten och luften inne i solfångaren? Räcker kanske till 1 dl ljummet vatten...

Kanske är jag trög men jag fattar inte principen...

Kan inte öppna pdf'en där jag sitter just nu men jag antar att den har en vätskefilm som rinner över absorbatorn hela tiden och det är ju nåt helt annat. Då tillförs ju kontinuerligt kallt vatten hela tiden som kan ta upp värmen och transportera bort den, bara att reglera flödet så man får den temp. och verkningsgrad man är ute efter. Det blir ju precis som en vanlig solfångare men vattnet rinner över en yta istf. i rör.

Vill inte vara negativ men jag tror du missat nåt i tankeprocessen. 

[Urdjur]

Man skulle såklart kunna använda ett värmelagrande material (typ keramik) i en solfångare för att kunna starta pumpen mer sällan. Det blir dock svårt om jag väljer den färdigtillverkade modellen (om jag kan få tag på den). Grejen är att det är många faktorer att ta hänsyn till:

1) Drainback-system kräver en lite större pump för att fylla solfångaren underifrån jfrt med traditionella system med sluten slinga och cirkulationspump. I ett mobilt hem med en solpanel på 200W som primär elproducent är det önskvärt att begränsa elförbrukningen.
2) Solfångarens placering gör att den inte bör bli för tung (med mycket keramiska material etc) för att inte utgöra en trafikfara samt inte göra fordonet som helhet för tungt (<3500 kg).
3) Sen ska det vara effektivt, billigt, lättskött o.s.v. - allt sånt som alla vill ha.

Just med denna konstruktion med vätskefilm och drain-back tror jag sporadiska fyllningar är mer pumpeffektivt än kontinuerligt flöde. I ett rör kan du få ett jämt flöde, men i vätskefilmen blandas nytt och uppvärmt vatten, vilket minskar utbytet. Bättre då att styra det hela med temperaturgivare: pumpen går så länge absorbatorn är het, och startar på nytt när solen hettat upp den igen. Det beror såklart på absorbatorns massa kontra vätskefilmens dito, men generellt för drainback-system får man väl säga att det inte finns någon poäng att pumpen går om inte tempskillnaden mellan absorbator och vätska är tillräckligt stor.

[Vitis]

Det finns ett ordspråk som säger att man inte ska uppfinna hjulet igen och igen.

Jag tror att du försöker uppfinna det fyrkantiga hjulet. Igen. 

[Urdjur]

Jag har svårt att förstå vad du anser att jag borde göra utifrån bara ett ordspråk. Har du något mer konkret tips? Som det ser ut nu är ju mitt huvudspår att använda en beprövad befintlig produkt (om jag kan få tag i den) och sen hur det blir med pumpstyrningen kan säkert tillverkaren av solpanelen råda mig kring så det blir optimalt för mina förutsättningar.