Koellichamen berekenen, meten en simuleren.

[mtb]

Ik ben uitgegaan van het standaard model:

Met een toegevoegde warmtecapaciteit Cth.
De gesimuleerde spanningen zijn temperaturen in °C en de stroom het vermogen.
De tijdschaal in de simulatie is in ms's, maar in werkelijkheid in minuten, zodat je tijd en Cth x60k moet nemen, Cth wordt dan 2mx60k=120J/K.
Als voorbeeld heb ik mijn ontwerp genomen en gemeten.
De effectieve Rca wist ik niet zeker, maar kan nu berekend worden en het is handig dat er een temperatuurmeter op het koellichaam zit.
Bij het aanzetten van de voeding is de gemeten temperatuur (Tc) 20°C (de omgevingstemperatuur) en loopt onbelast op tot 30°C, wat betekent dat er 4W in Rca (2,5K/W) gaat zitten.
Daarna belast ik de voeding met 100Ω @+/-5V, 0A1 dus, er gaat dan 4W extra in de IC's zitten (de ruwe ingangsspanning is +/-25V) en de temperatuur loopt op tot 40°C, dan belast ik met 5V@1A, dus 12W meer in het koellichaam en de temperatuur loopt op tot 70°C.
Het klopt dus allemaal met een Rca van 2,5K/W, maar zie ook Tj van de LM317/337, dat kan maar net!

[mtb]

Op maandag 19 december j.l. viel rond middernacht in m'n flatje de blokverwarming uit en ging om 2 uur 's-middags weer aan, dus 14 uur zonder verwarming!
Ik heb van de nood een deugd gemaakt door de binnentemperatuur(Ti) in m'n woonkamer te meten, terwijl de buitentemperatuur(To) ca. 7,5°C bedroeg:

De tijd en Cth zijn in werkelijkheid 3600x hoger, de spanning °C en de stroom kW, Rth dus in K/kW en Cth in kWh/K.
De tijdconstante τ (=Rth*Cth) is uit de afkoeling te halen en dus 14/ln(14/9) ca. 32 uur.
Het opwarmingsvermogen is niet bekend en thermostaat(knop) geregeld, maar 3k5W komt aardig in de buurt.
Door Rth te vermenigvuldigen met het te verwarmen oppervlakte, krijg je een indicatie van de Rc:

Voor mijn woonkamer ca. 100m² totaal waarvan koud (dak+buitengevel) 40m², dus een Rc van 1,6 of 0,64 m²·K/W, ca. code-D dus en dat klopt met wat de verhuurder opgeeft!
Als je opwarmt met een bekend vermogen, bijv. een elektrisch ventilatorkacheltje van 2kW, kan je nauwkeuriger meten.
De k staat voor kilo(1000x), K voor Kelvin en m² voor vierkante meter, zie ook kWh.

[John P]

Helaas is het verwarmingsproces iets gecompliceerder. Naast convectie en straling heb je ook te maken met opwarming door invallend zonlicht, menselijke activiteit, en nog belangrijker tocht cq ventilatie. Die laatste factor kan in oudere huizen net zo groot zijn als warmteverlies door de gevel.

[ray5150]

Ik vind dit ook wel een leerzaam verhaal.
https://www.circuitsonline.net/artikelen/view/10/2

[Pjotr]

Helaas is het verwarmingsproces iets gecompliceerder. Naast convectie en straling heb je ook te maken met opwarming door invallend zonlicht, menselijke activiteit, en nog belangrijker tocht cq ventilatie. Die laatste factor kan in oudere huizen net zo groot zijn als warmteverlies door de gevel.

Die laatste kan anders wel bizar veel zijn. Toen mijn vrouw nog studeerde en op een flatje in R'dam woonde kregen we het 's-winters eigenlijk niet behaaglijk gestookt daar. Was echt een jaren '50 snelbouwflat met binnen beton en buiten baksteen en als verwarming CV met een moederkachel in de huiskamer. We hebben toen achter alle radiatoren die tegen de buitenmuren stonden, van die reflecterende isolatiefolie geplakt (het was een hoekflat). Probleem opgelost en de stookkosten halveerde bijna! Dus ja wat moet je nou met die R_th? Die folie was èn isolerend (bubbeltjes plastic) èn reflecterend (goudkleurige Alu coating).

[mtb]

Zondagavond 23-4 j.l. viel weer de blokverwarming uit en om de binnentemperatuur ca. 10°C boven die van buiten te houden, heb ik een thermostaat(aan/uit) geregeld elektrisch ventilatorkacheltje gebruikt, wat me 3kWh gedurende ca. 6 uur dus 500W gemiddeld gekost heeft en dat komt overeen met een Rth van 20 K/kW: dus aardig met de eerder gemeten 16 K/kW!