Kupferrohr als Wärmetauscher, wie lang?

[Bunz]

Hallo,
es ist wurscht, wie lang das Rohr ist. Entscheidend ist die ZEIT, in der Du warmes Wasser entnehmen willst.
Also: Kurzes Rohr-kurze Duschzeit, langes Rohr-lange Duschzeit
lg
Bunz

[Benutzer 146 gelöscht]

Hallo,
es ist wurscht, wie lang das Rohr ist. Entscheidend ist die ZEIT, in der Du warmes Wasser entnehmen willst.
Also: Kurzes Rohr-kurze Duschzeit, langes Rohr-lange Duschzeit
lg
Bunz

nicht ganz..., es kommt auch darauf an, wie stark er die Dusche aufdreht (Durchfluss/Zeit), wie groß die Differenz zwischen Speichertemperatur und Temperatur des kalten Wassers ist, wie groß die Oberfläche der Rohrschlange, - für das Ganze gibt`s eine Berechnungsformel, aber die schlag ich jetzt nicht nach..

[bioke]

Der begrenzende Wärmefluss wird an der Aussenseite des Kupferrohres auftreten, der Koeffizient liegt dort zwischen 600 bis 2000 W/(m2K). Aber das zu berechnen (eher abzuschätzen) verlangt einfach nach Erfahrung und nicht nach Formelwissen. Ich hatte mal Erfolg damit die Spirale zu einem Kegel zu wickeln (unten breiter), weil das die Strömung im Kessel verbesserte.
Grob sind 10m Kupferrohr ca 0,4m2 Tauschfläche was ca 200W/K entsprechen dürfte. Das heißt dann, das Wasser braucht im Schnitt bei 4000W (das ist sehr wenig zum Duschen!) entnommener Leistung im Mittel 20Grad Temperaturunterschied zum Kessel. Da dort je nach Flußbedingungen, Verständnisfehlern, Materialbesonderheiten, Fehlabschätzungen ganz schnell ein Faktor 2 in die eine oder andere Richtung draufkommt, würde ich zum Duschen unbedingt zum 25m Rohr mit 13mm raten.
Für ein ähnliches Problem habe ich mal zwei Röhrenheizkörper in den Tank montiert um die Tauschfläche auf 6m2 zu erhöhen (Hausklimaanlage an Regenwassertank). Die gibt es auf dem Schrott für wenige Euro und machen wenig Arbeit, müssen aber mit Verschraubungen in den Kessel passen. Vielleicht wäre das eine Alternative?

[Benutzer 146 gelöscht]

Der begrenzende Wärmefluss wird an der Aussenseite des Kupferrohres auftreten, der Koeffizient liegt dort zwischen 600 bis 2000 W/(m2K). Aber das zu berechnen (eher abzuschätzen) verlangt einfach nach Erfahrung und nicht nach Formelwissen.

ich WEISS die Formel ja auch nicht (sonst müsste ich nicht nachschlagen), aber "der begrenzende Wärmefluss" tritt nicht an der Außenseite des Kupferrohres, sondern vom Kesselwasser in das zu erwärmende Wasser DURCH DIE AUSSENWAND des Kupferrohres auf, und wenn man sich nicht die Mühe machen will, es auszurechnen, kann man sich selbstverständlich auf Erfahrungen verlassen: entweder die Eigenen, also im Versuch und Irrtum-Verfahren, oder die Erfahrungen Anderer, die dann aber auch nur anwendbar sind, wenn alle Rahmenbedingungen übereinstimmen.
Aber nur mal so zum Nachdenken: in 25m 12mm Kupferrohr sind ca. 2L Wasser enthalten. Eine Dusche mit Sparbrause verbraucht 6L/Minute, d.h. nach 20 Sekunden ist das Wasser, das in der Spirale stand und auf Kesseltemperatur ist, verbraucht. Das nachfließende Wasser verbringt ebenfalls 20 Sekunden in der Schlange, d.h. in dieser Zeit muss es sich von Kaltwasser in Warmwasser (was immer das im Einzelfall bedeutet) erwärmen. Kein Problem, wenn der Kessel heiß genug ist, aber

Wenn dann bei stetem Durchfluss das Wasser aus dem Rohr auch fast so heiß sein soll wie das im Wärmetauscher

- "fast so heiß" bedeutet dann eben auch leicht 10 oder 20 ° kälter als der Kessel.
Das Problem dabei: wenn das Wasser im stetigen Durchfluss warm genug zum duschen ist, ist es in den ersten 20 Sekunden deutlich zu heiß (wenn die Dusche direkt beim Speicher ist), also entweder eine ausreichend lange Zuleitung vorsehen, die dem ersten, heißen Wasser die Überschusswärme entzieht, oder besser einen Brauchwassermischer einbauen, der die Ausgangstemperatur durch Zumischen von Kaltwasser konstant hält, - sonst VERBRÜHUNGSGEFAHR

[bioke]

Ich habe mich wohl etwas missverständlich ausgedrückt, ganz so simpel ist die Sache nämlich nicht.
Wenn man es einfach mit einer physikalischen Formel berechnen könnte, wäre die Sache recht einfach. Da aber hier verschiedene Vorgänge mit verschiedenen physikalischen Prinzipien ineinandergreifen bleiben nur Näherungsformeln. Wer sich jemals im Leben mit Aerodynamik oder Hydrodynamik beschäftigt hat, weiß, daß es auf diesem Planeten keinen Menschen geben kann, der dass vollständig begreift. Ansonsten bräuchten wir für solche Dinge eben keine Großrechner, die das numerisch iterativ berechnen.
Mit Abschätzen meinte ich, daß man die richtige Formel für diesen Bereich wählt und einige Kennzahlen einsetzt, die nicht zu berechnen sind, z.B. die Reynoldszahl. Der Wärmestrom geht einmal vom Kesselwasser in das Kupferrohr, dann durch die Kupferwand selbst und dann an das geleitete Wasser (eigentlich durch das laminar strömende Wasser bis zum turbulent strömenden Wasser innen im Rohr, aber da nimmt man Näherungen).
Glücklicherweise ist der Wärmeduchgangskoeffizient im Kupfer mit grob 400000 W/(m2K)extrem groß und kann vernachlässigt werden. Der Wärmeübergangskoeffizient im Innern des Rohres ist durch die erzwungene starke Strömung sehr viel größer als außen am Rohr. ( geschätzt mit den von Dir berechneten ca 1,2m/s Strömungsgeschwindigkeit um die 2800 W/(m2K). Da sich die Flächen auch grob entsprechen habe ich also einfach die minimal vorhandenen 580 W/(m2K) außen auf 500 reduziert und damit weitergerechnet.
Damit versteht man auch Qualitativ sofort, daß es nur darum geht die laminare Strömung im Kesselwasser um die Rohre herum zu verbessern, d.h. zu verstärken. Das erreicht man durch das Wickeln der Spirale zu einem Kegel mit einem Abstand zwischen den einzelnen Wicklungen, die dem Rohrdurchmesser entsprechen. Obenauf könnte dann eine Platte gelegt werden. Das führt dazu, das alles Wasser welches abkühlt und nach unten fällt zwischen den Rohren durch muß und die Grenzschicht dünner macht. Aber so etwas zu verbessern ist extrem schwierig und oft hat das Verändern eines Parameter (z.B. Spiraldurchmesser zu Rohrdurchmesser) extreme Konsequenzen. Dann würde ich der EInfachheit halber zu einem längeren Rohr raten, bei dem man beim biegen vorgehen darf wie es arbeitstechnisch optimal ist. Ist zwar etwas teurer, spart aber viel Mühe.

Nur versteht das jetzt alles kein Mensch mehr, deswegen habe ich einfach nur gesagt, die grobe Abschätzung rät zum 25m Rohr und meine persönliche Erfahrung zum Röhrenheizkörper vom Schrotti.

[permakulturblog]

Mit Abschätzen meinte ich, daß man die richtige Formel für diesen Bereich wählt und einige Kennzahlen einsetzt, die nicht zu berechnen sind, z.B. die Reynoldszahl. Der Wärmestrom geht einmal vom Kesselwasser in das Kupferrohr, dann durch die Kupferwand selbst und dann an das geleitete Wasser (eigentlich durch das laminar strömende Wasser bis zum turbulent strömenden Wasser innen im Rohr, aber da nimmt man Näherungen).

Och, ist das schön, dass sich hier auch mal ein Experte zu Wort meldet.

[ahora]

wenn man einen gartenschlauch in der sonne liegen hat, der den gleichen querschnitt hat, wie das wärmetauscherrohr hat, das sich im boiler befindet, dann kann man abschätzen, wie lange man damit duschen kann. meine gartenschläuche sind in der regel 10 m lang, im sommer nehme ich die als <zwischendusche> um mal zwischendrin den schweiß abzuduschen. für mehr reicht das nicht, also einseifen, haare shamponieren etc. dafür brauche ich mindestens 30 m gartenschlauch und beim einseifen etc. immer abstellen.

ich bin zwar laie, aber praktikerin. - lach -

[luitpold]

http://www.schweizer-fn.de/berechnung/w ... _start.php

http://www.wenger-engineering.de/software/

[emil17]

Man kann das Problem umgehen, indem man einen Tank im Tank anordnet. Im Innenbehälter wäre dann das Brauchwasser, im äusseren das Speicherwasser, das nicht erneuert wird. So ist es in unserem Solarspeicher.
Wichtig bei der Ausführung ist, dass auch der Innenbehälter strömungsberuhigt gespiesen wird.
Man kann auch auf eine Fachmesse für Heizungstechnik oder Solarenergie gehen; dort werden oft aufgeschnittene Speicher gezeigt.
25 Meter 13er Rohr knickfrei zu einem Kegel wickeln und im Speicher unterbringen dürfte praktisch nicht mehr ganz einfach sein. Auch ist bei dieser Rohrlänge der Druckverlust des Brauchwassers wohl nicht mehr vernachlässigbar.
Vielleicht lässt sich ja ein alter Autokühler zweckentfremden, wenn man den im Tank einbaut und es schafft, ihn innen einigermassen zu reinigen.

[roland]

Vielleicht lässt sich ja ein alter Autokühler zweckentfremden, wenn man den im Tank einbaut und es schafft, ihn innen einigermassen zu reinigen.

Leider nicht: ein Wärmetauscher wie im Kühler ist auf strömendes Medium außen rum ausgelegt - und genau das will man ja im Tank nicht . Im stehenden Wasser schafft der nicht viel.

Ich muss mal schauen, unsere Wärmetauscher (Doppelspirale) an den Maschinen schaffen so 20°C Temperaturanstieg (60°C Aussen, 20°C Innen = 40C° Wasertemperatur) und sind geschätzt 2-3Meter lang bei 5 Liter in der Minute. Dabei ist das ein Tauscher ohne grosses Volumen, also das warme Wasser außenrum ist auch schnell kalt. Daher brauchts im großen Speicher noch weniger.
Wichtig ist, nich am falschen Ende zu sparen und einigermaßen großvolumige Rohre zu nehmen - eben wegen dem Druckverlust und weil das Wasser dann längere Zeit im Rohr verbleibt.

Roland