Bevriezing leidingen tegengaan

[larsg]

Ik heb een ALPEX leiding liggen van 20 mm (16 mm binnen) die deels ondergronds light en deels bovengronds (10m), helaas valt deze niet verder in te graven. De leiding is wel geisoleerd met 6 mm pu achtig schuim. Nu heb ik gedurende de winter deze waterleiding nodig. Ik had het idee om via een solenoïde af en toe wat water te dumpen als de luchttemperatuur onder het vriespunt ligt.

In eerdere tests kreeg ik 0,5 l/s door zo'n solenoïde kraan, de totale lengte van de leiding bevat 5 l dus na 10 seconden zou de leiding terug "warm" moeten zijn. De temperatuur van het water is 12°c dus dan heb ik weer even voor de leiding zijn "warmte" verliest. De leiding is aangesloten op een eigen bron, er is dus geen sprake van waterverspilling

Het lijkt me veilig om dubbel zo lang te lozen om zeker te zijn dat de leiding weer op temperatuur is.

De vraag is om de hoeveel tijd ik zou moeten lozen. Het lijkt me dat dit te berekenen valt...
Water inhoud per lopende meter ~ 0,2 liter
Energie inhoud per lopende meter (13 tot 0 graden) ~ 3 Wh
Oppervlakte buis per meter ~ 0,063 M²
Isolatiewaarde mantel ~ lambda waarde 0,04 dus (Rd 0,15, U 6,666 W/m²)

Dus per graad verschil geleid er 0,42 W per meter weg? Als het stevig vriest dan zou ik bijna constant moeten lozen...

Kloppen de berekeningen die ik hier gemaakt heb?

[Tommie12]

Ik zie je formules niet direct, maar voor isolatie rond buizen zijn er speciale formules omdat de oppervlakte verkleint naar mate je dichter bij het water komt.

Er is nog een factor die je niet meerekent, en dat is de isolatiewaarde en warmteopslag van de grond. Als je door die grond water van 12 graden pompt, dan warmt die wel wat op, anderzijds, de diameter is kleinen vriest snel dicht.

Bij -5 haal je het misschien nog, maar bij -20 vriest de zaak dich, daar kan je alvast rekening mee houden.
6mm is ook echt niks hé, kan je daar geen veel dikkere isolatie rond leggen, en een dikkere buis gebruiken?

Nu je toch aan het tweaken bent, hang er een temp sensor bij aan de uitgang onder de isolatie. Zodra de temp onder de 0 gaat begin je te lozen, en je stopt zodra de temp boven de 7 graden zit.

[Jellabie]

Warm water bevriest sneller dan koud water, nu ben ik geen wetenschapper ofzo, maar blijf je dan geen water dumpen?

[Reptile209]

In de industrie gebruiken we hier 'tracing' voor: een (elektrisch) verwarmingslint dat om de leiding heen gewikkeld is en dan het geheel isoleren. Het lint verwarmt de leiding op basis van een eigen thermostaat.
Kijk hier eens naar: [Google=verwarmingslint waterleiding]

Kost wel stroom, en mocht het ding op hol slaan dan kan de druk in je leiding snel oplopen. Maar als de inlaat-zijde niet hermetisch is afgesloten dan kan die druk altijd weg. En anders zet je een inlaatcombinatie van een boiler in die leiding als overdrukbeveiliging.

[larsg]

Tommie12 schreef op woensdag 27 juni 2018 @ 22:29:
Ik zie je formules niet direct, maar voor isolatie rond buizen zijn er speciale formules omdat de oppervlakte verkleint naar mate je dichter bij het water komt.

Er is nog een factor die je niet meerekent, en dat is de isolatiewaarde en warmteopslag van de grond. Als je door die grond water van 12 graden pompt, dan warmt die wel wat op, anderzijds, de diameter is kleinen vriest snel dicht.

Bij -5 haal je het misschien nog, maar bij -20 vriest de zaak dich, daar kan je alvast rekening mee houden.
6mm is ook echt niks hé, kan je daar geen veel dikkere isolatie rond leggen, en een dikkere buis gebruiken?

Nu je toch aan het tweaken bent, hang er een temp sensor bij aan de uitgang onder de isolatie. Zodra de temp onder de 0 gaat begin je te lozen, en je stopt zodra de temp boven de 7 graden zit.

Het is zeker een idee om extra isolatie rond die buis te leggen, een centimeter of 3 zou al een goed verschil maken denk ik. Het idee van die temperatuur sensor is een goed idee! Denk dat ik het zo ga oplossen. Momenteel staat er toch een raspberry pi constant aan om de rest van het systeem te monitoren.

Qua grond maak ik me niet zo'n zorgen. Dat zal dezelfde temperatuur zijn als het water, want daar komt het ook vandaan.

Voor de berekening van de oppervlakte en isolatie heb ik de oppervlakte van de buis zelf gebruikt, exclusief isolatie, ik denk dus dat mijn berekening een slechter beeld geeft dan de werkelijkheid?

@Jellabie
Het was mijn begrip dat warm water een grotere warmteoverdracht heeft maar dat deze daalt naarmate de temperatuur zakt. Met warm water heb je volgens mij een langere periode voor het de vriestemperatuur bereikt al is het verschil marginaal afnemend.

@Reptile209
Goede tip, toevallig werk ik in zo'n industrie en daarvan weet ik dat het energieverbruik van zo'n dingen gigantisch is. Het leek me energie efficiënter om af en toe te lozen dan er een verwarming met thermostaat naast te leggen.

[ Voor 6% gewijzigd door larsg op 27-06-2018 22:54 ]

[leecher]

Als je toch bezig bent met je raspberry pi en kleppen zou je een luchtpompje toe kunnen voegen met extra kleppen. Een klep aan het begin sluit de leiding af, klep aan het eind die je nu ook hebt gaat open. Een derde klep aan het begin gaat open waarna de luchtpomp de leiding leeg blaast. Wel wat lastiger aan te leggen dan 1 klep + temperatuur sensor dus waarschijnlijk zou ik ook voor die laatste optie gaan

[larsg]

@leecher
Haha duur idee, laten we gelijk maar een pigging installatie erbij zetten

Ga dus wel gewoon met een enkele klep en een temperatuur sensor werken.
Die raspberry heeft al genoeg te doen aan de rest

[ Voor 16% gewijzigd door larsg op 27-06-2018 23:30 ]

[Tommie12]

Jellabie schreef op woensdag 27 juni 2018 @ 22:29:
Warm water bevriest sneller dan koud water, nu ben ik geen wetenschapper ofzo, maar blijf je dan geen water dumpen?

Dat is een fabeltje, nooit echt wetenschappelijk bewezen.

En als er al bewijs was, dan had verdamping een grote invloed, en dat zal in een gesloten buis niet gebeuren.

[Frogmen]

Tommie12 schreef op donderdag 28 juni 2018 @ 08:21:
[...]


Dat is een fabeltje, nooit echt wetenschappelijk bewezen.

En als er al bewijs was, dan had verdamping een grote invloed, en dat zal in een gesloten buis niet gebeuren.

Klopt is ook onzin in het begin zal de afkoeling sneller gaan door de hogere delta T maar die nivelleert naar mate de temperatuur zakt. Dus uiteindelijk zal het langer duren voordat het warme water bevriest. Simpel doordat de uiteindelijke hoeveelheid energie die je aan het water moet onttrekken groter is.
Voor de temperatuur meting zou ik bij voorkeur in de leiding meten en dan bij 0 graden even pompen.

[Amafi]

Tommie12 schreef op donderdag 28 juni 2018 @ 08:21:
[...]
Dat is een fabeltje, nooit echt wetenschappelijk bewezen.

En als er al bewijs was, dan had verdamping een grote invloed, en dat zal in een gesloten buis niet gebeuren.

Wikipedia: Mpemba-effect

De factoren die mogelijk een rol spelen bij het Mpemba-effect zijn:

Het effect van het verwarmen op opgeloste gassen. Naarmate water wordt verwarmd kan het minder gassen bevatten, die dan gedeeltelijk worden uitgestoten. De concentratie van gassen in de vloeistof heeft een effect op het vriespunt, zodat er met een hogere concentratie gassen meer tijd nodig is om te bevriezen. Initieel warmer water bevat dus minder gassen en heeft daarom minder tijd nodig om te bevriezen.
Verdamping. Van het relatief warmere water zal meer water verdampen, waardoor er een kleiner volume gekoeld hoeft te worden. Op termijn kan dit ervoor zorgen dat het relatief warmere water het koudere inhaalt. Er zijn experimenten uitgevoerd waarbij ervoor gezorgd is dat verdamping niet op kon treden, en toch bleef het Mpemba-effect optreden. Als dit een factor is, is het dus niet de enige.

[TutanRamon]

Ik heb thuis ook een soortgelijke situatie en ik heb voor vorstprotectielint gekozen. Simpele oplossing en kost relatief weinig. Lint schakelt automatisch in (bij lage temp.) en ook weer uit bij iets van +10 C.

Zie *snip* Niet je eigen bedrijf of werkgever pluggen a.u.b. met een kick van enkele maanden.

[ Voor 54% gewijzigd door Señor Sjon op 13-08-2018 09:40 ]