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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Energiemenge in KWh ermitteln, Formel und wie.


Autor: Ökofuzzi (Gast)
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So Leute,

nachdem Ihr mir richtig gründlich den Zahn mit der nachgeführten 
Röhrenkollektorbatterie (Siehe Thread) gezogen habt. Habe ich die Röhren 
nun experimentell so ausgerichtet, das die die von morgens 9 Uhr an bis 
mittag ca. 14 Uhr bestens im IR Strahlenbereich stehen. Nach 14 Uhr sind 
die Kollektoren auf dem Dach dran.

Nun kommt das nächste Problem, das sich mir als Öko so stellt:
Meine Auromatic 630/2 (Vaillant) kann zwar mit Hilfe eines Vorlauf- und 
eines Ertragfühlers (Hängt am Rücklauf) gaaaaannnnnnnzzzzz grob 
ermitteln, wie viel Energie die Kollektoren eingetragen haben. 
Allerdings nur für die beiden Kollektoren zusammen.

Ich will nun aber wissen, wie viel von den durchschnittlich 25 KWh / 
Tag, die am Tag mit Kollektoren in meinen Solarspeicher eingetragen 
werden, von meinen Röhren kommen.

Ich habe in der Firma 2 PT-100 Fühler, die im Bereich ab 248,45°C einen 
Linearitätsfehler haben bekommen. Die sind nun mit einer 
Auswerteschaltung aus dem Fundus von der Seite MicroSPS so verschaltet, 
das die 23 mV / °C ausgeben.

Die will ich nun als Anlegefühler an den Vor- und Rücklauf von meinem 
Glykol Kreislauf der Röhrenkollektoren machen und mit den bekannten 120 
Ltr/h der Pumpe verrechnen.

Problem ist:

1.) war die Formel 1,16 Watt / Gramm * Kelvin für die Energiemenge bei 
Glykol bzw. der Standard-Solar-Sole für Solaranlagen ?
2.) Ich koppel mich mit einem Optokoppler an die Pumpe an, um 
festzustellen, wann die läuft. Wie rechne ich die eingetragenen Energie 
aus ? Jede Sekunde 100 mal messen, Formel anwenden und dann aus der 
Temperaturdifferenz die Energiemenge ermitteln und zu Energiegesamt 
addieren ??

Im Moment bin ich noch mit ATmega 32 auf dem STK500 am üben, wie man 
überhaupt den ADC nutzt und wie man einen Timer benutzt um dann zyklisch 
den ADC Wert zu lesen.

Wichtiger wäre mir die Formel für die Energiemenge, da habe ich in 
Wikipedia nur Formeln mit J und KJ gefunden. Das hilft mir nicht so 
richtig weiter.

Danke für eure Hilfe und Verständnis.

Der Ökofuzzi

Autor: Wegstabenverbuchsler (Gast)
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ist die Wikipedia bei dir zugriffs-gesperrt? Bei mir geht sie noch, hier 
der Beitrag zum Stichwort "Joule"

Das Joule [d͜ʒuːl] ist die abgeleitete SI-Einheit der Größen Energie, 
Arbeit und Wärmemenge. Benannt ist die Einheit nach James Prescott 
Joule. Gelegentlich wird auch die Bezeichnung Wattsekunde verwendet. 
Joule setzt sich zwar aus denselben Einheiten wie Newtonmeter zusammen, 
beschreibt jedoch eine skalare Größe und keine vektorielle.

Ein Joule ist gleich der Energie, die benötigt wird, um:

über die Strecke von einem Meter die Kraft von einem Newton aufzuwenden 
oder
für die Dauer einer Sekunde die Leistung von einem Watt aufzubringen 
(das ist in etwa die Leistung des menschlichen Herzens).

Autor: Wegstabenverbuchsler (Gast)
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Ich unterstell jetzt mal einfach, dass du den Zusammenhang zwischn Ws 
und Kwh selbst hergestellt bekommst (kleiner Tip: Kilo bezeichtet das 
tausendfach von irgendwas, und eine Stunde hat 3600 Sekunden)

Autor: Gill Bates (Gast)
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zu 1.) Nein
Was Du meinst ist die spezifische Wärmekapazität von Wasser, mithin 
~1,16 Wh/(kg*K)

Was Du ausrechnen willst ist der Wärmestrom mit

Q [Wärmestom] = m [Masse] * c [spezifische Wärmekapazität] * delta t 
[Temperaturdifferenz]

Das Ergebnis ist die transportierte Energie in Wh

Mitte beachten:

- die Dichte ändert sich mit der Temperatur etwas und damit auch
  der Massenstrom (vernachlässigbar)

- die spezifische Wärmekapazität deines Mediums musst Du erfragen
  Sie ist in jedem Fall kleiner als 1,16 (gibt nix mit c > c Wasser)
  (steht ggf. auf dem Kanister oder im Datenblatt)
  Ist sie in KJ/(kg+K) angegeben, einfach durch 3,6 teilen

- die Temperaturdifferenz fließt in Kelvin ein (ist identisch mit °C)

> und mit den bekannten 120 Ltr/h der Pumpe verrechnen

Wenn Du keine Durchflussmessung gemacht hast, kannst Du diesen Wert 
nicht wissen - Kreiselpumpen sind sehr dynamische Gebilde. Ich vermute 
die 120l/h (ist übrigens ein extrem kleiner Wert - 1200 l/h sind 
wesentlich realistischer) und haben selten den Nennvolumenstrom

Autor: Ökofuzzi (Gast)
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An den Wegstabenverbuchsler:

Ich habe in der Schule keine höhere Mathematik gehabt. Bei uns wurde das 
Niveau der Klasse auf dem eingependelt, das der Schlechteste nicht 
sitzengeblieben ist.

Ausserdem habe ich die Haupschule mit Ende Klasse 9 verlassen.
Ich arbeite seit dem nach einer Lehre zum Floristen seit 3 Jahren in 
einer Firma, die Lüftngsanlagen baut als Monteur. Da ist das 
Komplizierteste, das ich mache das Ausrechnen von Lüfungskanallängen.

Ich werde mir aber gerne mal die Wikipediaseiten zum Thema J und Ws 
durchlesen und versuchen die Formeln zu finden, die ich dann ich das C 
Programm reinschreiben muß. Sonst muß ich wieder meinen ehem. 
Berufschullehrer fragen, ob der mir hilft.

Danke aber trotzdem für die Info.

@Gill Bates (Gast)
Die 120 Ltr/H stehen bei Stufe 2 auf dem Typenschild der Solarpumpe 
drauf.
Deshalb habe ich die als gegeben angenommen.

Der Ökofuzzi

Autor: Gill Bates (Gast)
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> Die 120 Ltr/H stehen bei Stufe 2 auf dem Typenschild der Solarpumpe
> drauf.
> Deshalb habe ich die als gegeben angenommen.

Wenn Du wenige Kollektoren hast, könnte der Wert doch in etwa stimmen 
(ich verdiene meine Brötchen Pumpen, allerdings nicht so kleine)

Allerdings ist das der Bestpunkt. Der Betriebspunkt kann ganz woanders 
liegen, so etwa im Bereich von 30-150%, daher sollte man zumindest 
einmal messen

Autor: Oliver (Gast)
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Wärmekapazität, Dichte,und ähnliche Kennwerte für solar-übliche 
Wasser-Glykol-Mischungen finden sich im Datenblatt von Tyfocor L, das 
man bei Tante google einsehen kann. Da die Dichte des Zeugs allerdings 
stark temperaturabhängig ist, ist eine kWh-Messung ohne Durchflußmesser 
reine Phantasie. Was auf der Pumpe steht, hat dazu überhaupt nichts mit 
dem wirklichen Durchfluß zu tun.

Oliver

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Dichte des Zeugs allerdings
>stark temperaturabhängig ist,

Wie stark? Ein paar Prozent im Bereich 0 bis 100 Grad Celsius würde ich 
mal schätzen. Wohl kaum mehr als 10%. Naja, stark?

Autor: Jens G. (jensig)
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>Ich habe in der Schule keine höhere Mathematik gehabt. Bei uns wurde das
>Niveau der Klasse auf dem eingependelt, das der Schlechteste nicht
>sitzengeblieben ist.

Einheiten umrechnen hat aber nix mit höherer Mathematik zu tun. 1h ist 
z.B. 3600s, und das kannste einfach anstelle von 1h einsetzen (je nach 
Formel-Konstrukt mit einem "Malzeichen" davor. Lernt man sicherlich so 
in der 7./8. Klasse, und in Physik ganz praktisch.

Ansonsten: J=Ws=Nm (gabs noch was?)
Nm nicht mit Nm verwechseln ;-) Also mechanische Energie mit Drehmoment 
(M).

Autor: Gill Bates (Gast)
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> Wie stark?

Etwa 7% bei Tyfocor L. Allerdings ändert sich auch die Viskosität mit 
der Temperatur.

> Ein paar Prozent im Bereich 0 bis 100 Grad Celsius würde ich mal
> schätzen. Wohl kaum mehr als 10%.

Das bewirkt bei den üblichen kreiselpumpen ein temperaturabhängige 
Änderung des Volumenstromes von 50-200% (je nach Kennlinie)

> Naja, stark?

Im Bezug auf die Genauigkeit der Energiemessung: Ja.

> ist eine kWh-Messung ohne Durchflußmesser reine Phantasie

Es ist zumindest nicht mehr als eine grobe Schätzung.

BTW: Es gibt das auch fertig. Stichwort: Wärmemengenzähler

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
>1.) war die Formel 1,16 Watt / Gramm * Kelvin für die Energiemenge bei
Ich kenne eine 1,163 und zwar ist 1kcal=1,163Wh und wenn du 1g Wasser
um 1 grad erwärmst ist da eine Wärmemenge von 1 cal gespeichert.
Volumenstrom muss man unbedingt messen, weil jeder Bogen, jedes Stück 
Rohr selbigen mindert.(wenigstens nach Installation mal)

Viel Erfolg, Uwe

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