Kas met Ground to Air Heat Transfer (GAHT) opbouwen

[mmluc]

Denk dat ik op de juiste plek ben om dit onderwerp te starten.

 

Heb in het verleden op dit forum gelezen dat iemand na de bouw van de kas / serre ook een soort GAHT heeft gebouwd / uitgegraven (met beperkt / slecht resultaat) maar kan dat nu niet meer vinden. Omdat ik met minimale energie (elektriciteit) de schommelingen van het klimaat in de toekomstige kas wil beperken ben ik toch begonnen om dit naar Amerikaans voorbeeld (en van de grond op) op te bouwen. Zie hieronder het gat met wat van de isolatie al geplaatst.

 

 

In het middelste gedeelte met het grind komen de buizen, eerst PVC (in de breedte aan beide kanten) en daarna drainage buizen (in de lengte richting). Er komt 25 meter aan drainage buizen in op twee lagen. Ik ben hierbij nog op zoek naar een goede en stille "inline" buisventilator. Momenteel is mijn oog gevallen op een van Garden Highpro (Tractor TT 125mm Garden Highpro, 220-280 m3/h). Is er iemand die advies heeft of dit een een geschikte en vooral niet te lawaaiige ventilator is?

 

Rondom komt isolatie en aan de randen (waar het anti worteldoek nu te zien is) komt zand (de kas dient op zand te worden geplaatst gaf de leverancier aan). 

 

Hoor graag opbouwende kritiek of tips / advies als dat er is.

[Ton D]

Hoi Luc,

 

Dit gaat een interessant topic worden. Heb hier ook al veel over opgezocht.

In de zomer enige koeling en in de winter vorstvrij. Een droomkas!

 

Heb je een schets van plattegrond en doorsnede?

 

Ik had het idee dat drainagebuizen niet geschikt zouden zijn. Zand+ water geven aan de planten = modder in de buis?

Mijn idee was meer een grote gesloten horizontale warmtewisselaar. PVC 110 en 70mm. Zie schets.

Hoe meer oppervlak hoe meer rendement. Hoe sneller je de lucht er door jaagt hoe minder de lucht afkoelt.

 

Mijn idee was eigenlijk een 12v  computerfan van 120mm van vriend Ali te gebruiken.

Die kan op zonnepaneeltje, draait 1500 rpm bij 21 db en verplaatst 57 CFM  =27L/sec = 97.2m3/uur

Dan zou mijn kas 6*5*2.5m=75m3 elk uur ruim een keer rond gaan. Te veel tocht lijkt me ook niks.

 

Maar als ik nu eens aan het koelend en verwarmend vermogen van de grond kon rekenen als je het buisoppervlak weet.

Iemand op dit forum enige kennis hiervan?

 

Ik ga dit nauwgezet volgen, en hoop op veel foto's en ervaringsverhalen van anderen.

 

12 januari 2022 aangepast door Ton D
fout in berekening

[mmluc]

Leuk dat er andere geïnteresseerden zijn

Heb helaas nooit een echte schets gemaakt, zit vooral in mijn hoofd en op allerlei papiertjes

Mogelijk geeft mijn voorbeeld voor een ventilator teveel lawaai heb ik online gevonden. Daarentegen wil ik toch enige kracht toevoegen om lucht door het systeem te krijgen. Het liefste ook door het grind heen waar het in ligt al zal dat lastig zijn. Ik zag een quietline inline ventilator waarbij wordt aangegeven dat deze stil zijn.

Drainagebuis zou volgens de videos die ik heb gezien geschikt zijn wanneer je "gewone" grond hebt of eventueel in grind. In zand of klei werkt het niet. Heb hier hele dikke klei dus heb voor grind gekozen.

Heb nog een video die ik zelf wel interessant vond: https://youtu.be/dzRh4GJDMD8. Het is een presentatie van een bedrijf die dit soort systemen aanlegt in Amerika.

En een voorbeeld in Nederland: https://youtu.be/gcZRuAYHcEA

[Roland]

Bij passief huizen gebruiken ze deze techniek om de luchtaanzuig van de ventilatie unit voor te verwarmen in de winter en af te koelen in de zomer. 

De buis in de grond heeft wel een condens aansluiting nodig omdat deze vol kan lopen met vocht.

Vermogen per meter pijp kan ik zo niet terug vinden.

 

ik dacht dat ze het aardpijp noemen.

[Ton D]

Het condens verhaal kan ik volgen, zeker in de zomer, dan zal de warme lucht in het buizensysteem terug gekoeld worden.

Koude lucht kan minder vocht vasthouden en er ontstaat dus condens.

Oplossing is buizensysteem op enig afschot, laagste punt bij de afvoerende buis.

 

Wat  betreft de verversingsratio per uur die ik terug kan vinden, (ik nam aan 1* per uur, dat blijkt fout)

 

http://www.ecosystems-design.com/climate-batteries.html 

Select a fan (or series of fans) to push all of the greenhouse air volume through the climate battery at least 5 times per hour for slow heating, and up to 20 times per hour for cooling, with a fan speed controller for seasonal adjustments;

 

Uit ander bronnen blijkt het systeem wel koele lucht te geven, maar is het niet opgewassen tegen de kracht van de  zon.

Ik denk dat ik het koelverhaal laat voor wat het is, en uitga van het kasvolume minimaal 5*rond per uur.

onderstaande serie is duidelijk in beeld gebracht, en ook met vallen en opstaan.

 

 

12 januari 2022 aangepast door Ton D
typefout

[AshaiRey]

Je kan ook een passieve ventilatie maken. Maak hiervoor 1 uitgang pijp langer en bevestig/lijm hier wat vinnen aan van donker materiaal. Zorg dat dit in de volle zon blijft. Deze pijp zal dus opwarmen en daardoor zal er trek ontstaan in de buis.

[Ton D]

Ja, denk dat dit zeker goed idee is.

Al is het maar om stilstaande (en schimmelvormende) lucht te voorkomen, maar of je dan de verversingsratio haalt?

Optioneel kan de pijp boven de grond in een veel grotere diameter, wellicht ook metaal, en zwart schilderen.

 

[mmluc]

Ik heb gisteren een presentatie op YouTube gekeken waar heel veel opties en keuzes uiteen worden gezet. Hieruit heb ik nieuwe ideeën kunnen halen die ik ga proberen toe te passen.

 

Intro to Passive Solar Greenhouses: Session 1

https://youtu.be/BI7Br7XcTs4

 

Intro to Passive Solar Greenhouses: Session 2

https://youtu.be/MzuhkbzSqEA

 

Uit deze presentatie heb ik onder andere gehaald dat een echt passief systeem alleen in gebieden kan welke dichter bij de evenaar liggen en met veel zonuren. Zo kan de warmte overdag in de grond worden opgeslagen om in de nacht te gebruiken (maar dat laatste is dan lijkt me niet doormiddel van de lucht, aangezien er geen stroming plaats zal vinden zonder zon).

[eduro]

Dat is een leuk project alleen weinig zinvol of beter gezegd efficient.

 

Lucht per m3 en per graad Celsius heeft een warmte capaciteit van 1.3 watt

Zandgrond droog heeft een warmte opslagcapaciteit van 1.4 kw per graad verschil per m3

 

Voor onze streken is het zinvoller om water te gebruiken voor warmteopslag.

bijvoorbeeld een goed geïsoleerde ibc ton van 1m3 kan 4,1 kw warmte opslaan per graad celsius dat is 3x zo efficient, om het water te verwarmen kan je eens kijken naar een doe het zelf zwembad verwarming (google) wat niet meer is dan een lengte pe slang netjes oprollen in een vlakke rol en bovenin de kas hangen en vervolgens aansluiten op de ton. al met al veel minder werk mijn inziens.

 

je kas heeft ongeveer 90m2 buitenoppervlak bij enkel glas is je warmteverlies 5,8watt per m2 per graad,1 graad verschil binnen/buiten is dan al 522 watt verlies dit zonder luchtlekken.

 

Koelen kan je met geforceerde ventilatie doen maar om effectief te zijn zal je ongeveer 10x je kasinhoud moeten afzuigen dus rond de 750m3 per uur eventueel kan je dan een swamp cooler gebruiken waar verse lucht door een vochtig scherm wordt getrokken op die manier kan je tot 10 graden koelen.

 

Hier kan je warmtecapaciteit en geleiding opzoeken per materiaalsoort warmtecapaciteit

 

Hier een plaatje van warmteverloop in de grond per seizoen ook belangrijk in je berekeningen.

 

 

 

[redzebra]

Swamp cooling : dus je onttrekt energie door verdamping, moet je wel nog een systeempje hebben om continu water toe te voeren en je verhoogt dan ook de luchtvochtigheid.

Als je langs een grote vijver of klein kanaaltje woont zou je ook het warmtereservoir daarvan kunnen gebruiken eventueel met een kleine warmtepomp, het blijft toch altijd een redelijke investering hier in de lage landen,  als je 10 vriesdagen wil overbruggen lijkt me de oude methode (broeicompost) iets goedkoper', wel veel werk. Het probleem is je moet ten alle tijden in de winter ervoor zorgen dat de temperatuur hoog genoeg blijft anders is je gevoelige teelt eraan.

 

14 januari 2022 aangepast door redzebra

[Ton D]

Beste Eduro,

fijn dat je reageert, want ik kan wel wat onderbouwing gebruiken.

 

Koeling, ik snap dat het geen reëel iets is tov het glasoppervlak, een goed zonnescherm heeft meer effect.

 

Ik zoek een manier om de kas vorstvrij te houden. Er staat dan (in de winter) alleen een vijg en een citroen.

Een graadje vorst, max 2 kan de citroen wel hebben maar dan stopt het.

De vijg heeft geen probleem, staat in het midden, dus ook wat minder uitstraling.

De Citroen staat echter geleid strak langs de zuidkant, dus ook stralingskou.

Wel staan beiden in de volle grond.

 

Ik snap je voorstel maar berekenen is een tweede.  Wil jij eens meekijken?

glasoppervlak wand omtrek 22*2.5=55m2 

glasoppervlak dak 6*5 =30m2 

stel temperatuuur in kas is 0° C

de buiten nachttemperatuur is -5° gemiddeld gedurende een week

 

bij enkel glas is warmteverlies 5,8watt per m2 per graad

 

Het warmteverlies is dan 5,8*85*10=4930 Watt (op wat voor  tijdseenheid?)

Wat verlies ik aan energie op 7 dagen vorst van -5° gemiddeld? hoeveel Kwh?

 

IBC ingraven is geen probleem. Isoleren met Pir sandwichpanelen 100mm dik, ook niet.

 

Hoe krijg je op winterdag warmte  in dat vat?

Op 1.2m diepte is de grond vochtig en redelijk stabiel van temperatuur neem ik aan.

Als dan de ibc onderzijde niet geïsoleerd is is dat een uitwisselingsoppervlak van 1m2

Ik neem aan dat door contactvlak de watertemperatuur gelijk zal zijn aan de temperatuur van de grond.

Wat zal dat zijn op 1.2m diepte? een graad of 5?

dus ik heb 1m3 water wat in potentie 5 graden mag afkoelen, dat is dan 5*4,1kW = 20500Watt??

In hoeveel tijd is dat water terug 5°C. Kan de omliggende grond dat terug aanvoeren?

Of is die geleiding van vochtige grond zo slecht dat de grond bij de vatbodem afkoelt en pas weken later weer bijgetrokken is.

 

Stel dat het vriest, het moet al lang vriezen wil de vorst een halve meter diep komen. maar het duurt ook lang voor het er weer uit is.

Dan krijg ik het idee dat aanvoer vanuit de grond niet de oplossing is. Bij isoleren tot 60cm diep is contactvlak met grond meteen 3m2

Dat kan helpen als vat in midden kas geplaatst is. toch?

 

Ik had met natuurkunde beter op moeten letten..

 

 

[Ton D]

Juist Redzebra,

 

dat idee had ik ook. dat systeem kan werken, maar vereist regelmatig omzetten. En je weet niet wanneer de vorst komt. Dus je hoop is op temperatuur als het niet hoeft. En begint uitgewerkt te raken als je de warmte nodig hebt.

Ik heb een gemetselde mestbak, 3*1*1m. Daar kan ik natuurlijk mest in doen. en die warmte gebruiken. Maar vul ik half december gaat het pas in februari vriezen.

En de mestleverancier komt niet opdagen omdat het gaat vriezen.... maar omdat ik besteld heb.

 

Vandaar het idee om de constante temperatuur van de ondergrond te gebruiken. Natuurlijk moet je dan op minimaal 3/4 m zijn, maar ik hoef niet te verwarmen. vorstvrij houden met de ondergrond als buffer is genoeg.

14 januari 2022 aangepast door Ton D
aanvulling

[redzebra]

@Ton D 5, 8 Watt is wat we hier vroeger de K waarde noemen van enkel glas, nu U waarde. Dat wil zeggen 5,8 Watt/m2 per graad. In Watt zit de tijdseenheid al in : Watt = Joule/sec. Misschien komt de verwarring met kWh dit wil gewoon zeggen dat als je een apparaat  hebt dat 1kW of 1000 Joules per seconde verbruikt en dit 1 uur laat aanstaan je 1kWh verbruik hebt.  Zoals Edura aangeeft moet je al minimaal 5m diep zitten om een redelijke temperatuur te hebben in de winter om zonder warmtepomp te werken, als je echt stabiel wil zit je al op 15/30m, op lagere dieptes ( bv halve meter) heb je ook een veel groter oppervlakte dan je serre nodig om warmte te onttrekken.

14 januari 2022 aangepast door redzebra

[Ton D]

Met die dieptes in het achterhoofd.

Kan iemand mij dan uitleggen waarom een kelder in de zomer en winter maximaal 2 graden variatie heeft? Die is 12-14°C.

Om de kelder leggen we bij het aanvullen een slangenpakket (300m1)  onderin omheen om in de zomer en winter een constante aanvoer voor de warmtepomp te hebben. Nu is dat voor een woning met 600m3 kelder en 1000m3 bovengronds.

 

Is er dan geen optie waarmee een warmtebuffer is te maken met een autonoom systeem?

 

[redzebra]

Je kelder is eigenlijk een grote thermosfles. De grond eromheen heeft een temperatuur zoals aangegeven in het grafiekje van Edura. Als je een slangenpakket eromheen legt voor een warmtepomp koel je die grond af, je onttrekt warmte (daarom ook het gebruik van antivries), afhankelijk van de  isolatie van die kelder zal die eventueel ook kouder worden. Hoe meer warmte je wil onttrekken  (zwaarte warmtepomp) en hoe efficiënter je wil werken hoe groter het oppervlakte van je slangenpakket, vergeet niet dat de efficiënte van een warmtepomp afhankelijk is van de temperatuur. 

Nog even op voorgaande bericht, warmtecapaciteit wordt niet uitgedrukt in Watt maar in Joule per gewicht per graad, bv J/g.K  of in Wh per gewicht per graad of in calorie per gewicht per graad. Voor water is dit 4,1868 J/g per graad  of 1 calorie/g per graad of 1,163 mWh/g per graad,   1 m3 water bevat dus 4186800 Joule per graad of 4186800 /3600 Wh =  1,163kWh per graad 

[eduro]

Op 14-1-2022 om 21:52, Ton D zei:

Beste Eduro,

fijn dat je reageert, want ik kan wel wat onderbouwing gebruiken.

--Ik help je graag antwoorden in rood

Koeling, ik snap dat het geen reëel iets is tov het glasoppervlak, een goed zonnescherm heeft meer effect.

--technisch gezien is schermen instraling van warmte beperken dat is nog geen koeling.

Ik zoek een manier om de kas vorstvrij te houden. Er staat dan (in de winter) alleen een vijg en een citroen.

Een graadje vorst, max 2 kan de citroen wel hebben maar dan stopt het.

De vijg heeft geen probleem, staat in het midden, dus ook wat minder uitstraling.

De Citroen staat echter geleid strak langs de zuidkant, dus ook stralingskou.

Wel staan beiden in de volle grond.

 

Ik snap je voorstel maar berekenen is een tweede.  Wil jij eens meekijken?

glasoppervlak wand omtrek 22*2.5=55m2 

glasoppervlak dak 6*5 =30m2 

stel temperatuur in kas is 0° C

de buiten nachttemperatuur is -5° gemiddeld gedurende een week

 

bij enkel glas is warmteverlies 5,8watt per m2 per graad

 

Het warmteverlies is dan 5,8*85*10=4930 Watt (op wat voor  tijdseenheid?) De eenheid is per uur, voor ons particulieren is rekenen met de U-waarde het makkelijkst omdat direct te begrijpen is wat de rekening wordt.

Wat verlies ik aan energie op 7 dagen vorst van -5° gemiddeld? hoeveel Kwh?

85*5*7*24 = 71 kwh om 0 graden aan te houden 

 

IBC ingraven is geen probleem. Isoleren met Pir sandwichpanelen 100mm dik, ook niet.

Top oplossing aan die oplossing dacht ik.

 

Hoe krijg je op winterdag warmte  in dat vat?

Op 1.2m diepte is de grond vochtig en redelijk stabiel van temperatuur neem ik aan.

Als dan de ibc onderzijde niet geïsoleerd is is dat een uitwisselingsoppervlak van 1m2

Ja correct de onderkant neemt de temperatuur van de grond aan of verliest hierdoor warmte.

Ik neem aan dat door contactvlak de watertemperatuur gelijk zal zijn aan de temperatuur van de grond.

Wat zal dat zijn op 1.2m diepte? een graad of 5?

dus ik heb 1m3 water wat in potentie 5 graden mag afkoelen, dat is dan 5*4,1kW = 20500Watt??

In hoeveel tijd is dat water terug 5°C. Kan de omliggende grond dat terug aanvoeren? ja dat kan maar je hebt meer oppervlak nodig om het over te brengen

per kwh 40 meter pe slang diameter 32mm dat is 32*3.14=100*40meter =4m2 contactoppervlak om constant 1 kwh water beschikbaar te hebben.

Totaal zou je dan 200 meter moeten ingraven.

Of is die geleiding van vochtige grond zo slecht dat de grond bij de vatbodem afkoelt en pas weken later weer bijgetrokken is. dat maakt niet uit 

 

Stel dat het vriest, het moet al lang vriezen wil de vorst een halve meter diep komen. maar het duurt ook lang voor het er weer uit is.

Dan krijg ik het idee dat aanvoer vanuit de grond niet de oplossing is. Bij isoleren tot 60cm diep is contactvlak met grond meteen 3m2

Dat kan helpen als vat in midden kas geplaatst is. toch? 

als je de randen isoleert van de kas geeft dat al een bescherming naar de wortels toe, instraling is veel minder.

 

Ik had met natuurkunde beter op moeten letten..

Kijk eens op de site van palmvrienden die pakken hun bananen en andere exoten in met luchtcelplastic en wikkelen om de stam een lichtslang van de action klein geld en snel te doen, wellicht een oplossing

 

[redzebra]

zie voorgaande, er zit toch nog even een foutje in de berekening 1m3 water  bevat maar 1,163 kWh per graad, je straalt via de ramen op 1 vorstdag bij   gemiddeld -5 graden  (bv -2 overdag - 10 s'nachts).  24 uur * 85 oppervlakte * 5 temperatuurverschil * 5,8 (U waarde) = 59,160 kWh  Je kan een serre niet met een huis vergelijken, een serre heeft zero isolatie.

De laatste opmerking is veel beter, planten lokaal isoleren  en een kleine verwarmingsbron aanbrengen of toch bijkomende isolatie  en maar een deeltje van de serre gebruiken zodat je zowel de oppervlakte als de U waarde verkleint.

 

 

15 januari 2022 aangepast door redzebra

[Ton D]

Okee, dat gaat dus niet werken dat zijn te veel meters en te veel kosten.

Dus ik plaats een kubus van polycarbonaat over de citroen..

En dan? hoe verwarm ik dat? Geen stroom 220V beschikbaar.

 

De moestuin is niet aan huis. Op een complex. Niet verlicht. En in principe niet toegankelijk na zonsondergang.

Dus ik kom in de winter op zaterdag en zondag daar. 

Blijft dan alleen kaarsjes branden over?

Dan moet ik na het werk in het donker dat terrein over als het gaat vriezen...

 

Nog alternatieven?

 

Ik ben benieuwd wat Luc zijn systeem straks in praktijk doet..

 

[redzebra]

Nee, hoeft niet , als je je U waarde door isolatie  en ook  de oppervlakte sterk verkleint kan water  op lage temperatuur al werken, eventueel  om die via buizen door broeicompost te sturen, de volledige  serre verwarmen zonder isolatie is echter geen optie tenzij je zwemt in het geld , of we moeten een hele zachte winter hebben. Om een voorbeeld te geven, wegens het hele koude voorjaar vorig jaar heb ik mijn tunnelserre verwarmt met een blazer 2kW en stond gemiddeld 10 uur aan (20 kWh/dag)  en kon nauwelijks het vriespunt houden terwijl er overdag genoeg instraling was om op te warmen, zo hard gaat dat.

16 januari 2022 aangepast door redzebra

[mmluc]

Inmiddels ben ik een paar stappen verder en wacht ik op de plaatsing van de kas.
 

De buizen zitten nu in twee lagen in het grind.

 

 

Rondom is de isolatie aangebracht en de grindlaag zit in worteldoek.

 

 

De rest van de ruimte/gat is nu opgevuld met zand aangezien dat het beste is aan te trillen.

 

 

De ventilator is binnen maar moet nog een stekker krijgen en ik wil dit binnenkort even testen (komt de lucht goed door de buizen heen?). De opsluitbanden die er nu liggen ga ik gebruiken om de "bakken" een rand te geven. Het worden geen verhoogde bakken maar er dient wel een rand te zijn tussen het pad van stenen en de teelgrond.

 

Als de kas er staat kan ik pas gaan uitvogelen of het een beetje werkt. Tegen die tijd zal ik weer een update geven.

[mmluc]

De kas is eindelijk geplaatst en het systeem is in werking. 

 

 

Aangezien er geen isolatie aan de binnenkant van het glas hangt en er nog onvoldoende warmte in de grond zit, zal het voorlopig weinig verschil maken. 

 

Heb wel al bij buiten - 1 graden binnen een temperatuur boven nul gehad. Scheelt ongeveer 2 graden met buiten. 

22 maart 2022 aangepast door mmluc

[Jane Doe]

Dat ziet er veelbelovend uit, veel zaai en plantplezier in jullie nieuwe moderne kas. 

[donaldk]

Op 14-1-2022 om 22:32, redzebra zei:

@Ton D 5, 8 Watt is wat we hier vroeger de K waarde noemen van enkel glas, nu U waarde. Dat wil zeggen 5,8 Watt/m2 per graad. In Watt zit de tijdseenheid al in : Watt = Joule/sec. Misschien komt de verwarring met kWh dit wil gewoon zeggen dat als je een apparaat  hebt dat 1kW of 1000 Joules per seconde verbruikt en dit 1 uur laat aanstaan je 1kWh verbruik hebt.  Zoals Edura aangeeft moet je al minimaal 5m diep zitten om een redelijke temperatuur te hebben in de winter om zonder warmtepomp te werken, als je echt stabiel wil zit je al op 15/30m, op lagere dieptes ( bv halve meter) heb je ook een veel groter oppervlakte dan je serre nodig om warmte te onttrekken.

Precies andersom, 1 Joule is 1W gedurende 1 seconde.

[redzebra]

Wat andersom ?  Watt is gewoon Joule per seconde of 1 Joule = 1Wattseconde. of voor de U waarde in het voorbeeld kan je ook schrijven  5.8 Joule/(sec*m2)of als je 1kwh verbruikt hebt, heb je 1000 Watt * 60*60 seconden of 3600000 Joules verbruikt. Wat stond er verkeerd ?

In Watt zit de tijdseenheid dus in, in Joule niet. En dit antwoord kwam op de vraag van @Ton D omdat hij niet direct kon vinden hoe het zat met de tijdseenheid en het verlies berekenen.

 

@mmluc mooie kas en mooi gedaan, de stenen gaan waarschijnlijk ook al voor een beetje warmtebuffer zorgen. Komen er opgehoogde bakken in ?

 

22 maart 2022 aangepast door redzebra

[Mellie]

Ik lees met veel interesse mee.