Styrning av värmekabel i hängränna

[FormerMazda]

Då ska vi rådgöra med folket igen!

Jag är med i en kommitté som har fått en byggnad med gympasal bland annat att driva vidare så gott vi kan.
Helt klart kul! Men det kräver ju en del översyn, speciellt med tanke på att det verkar vara sådär bra isolerat i taket. Det skapar ju ett följd-problem: snön smälter på takpannorna och rinner i hängrännan, där ska det ju helt rinna ner i stuprör och bli ett minne blott. Men verkligheten är annorlunda, det fryser såklart i hängrännan och sen bygger det på, under takpannorna med läckage inne som följd.
Hittils så försöker vi hålla efter med manuellt hackande, men det är ju inte hållbart i längden. Så värmekabel är min nästa anfallsvinkel.
Men budgeten är begränsad, så för att överhuvudtaget tänka tanken att lägga i värmekabel så ska den styras. Och nu blir det kul!

Absolut minst ska den ju styras .. förreglas är nog bättre ord, på utetemp.
Men sen vill jag ha ytterligare behovs-styrning på den.
Är det snöfritt så behövs den ju inte. Och är det för kallt så smälter det ändå inte på taket. Så då ska den inte gå.
Så vad tror ni, kan man på ett bra sätt styra detta enbart med uetemep, eller finns det nåt mer bra sätt att styra den på?
Ja, ett visions-system skulle nog funka, men det är lite orimligt.. Men hur kan man detektera is i hängrännan?

Ös på med idéer!

[jonas2307]

Om man vill göra det enkelt för sig kanske det räcker med två termostater.

Om det är plusgrader på pannorna men minus i luften så borde man värma hängrännan.
Man behöver ju inte värma om ovanstående stämmer men det inte är snö kvar på taket, men utan isolerande snö så kanske pannorna ändå håller samma temp som ute.

[FormerMazda]

Intressant tanke! Snön isolerar ju, så pannorna borde ju rimligtvis vara kallare om de är snöfria.

[JimmyAndersson]

Inte nödvändigtvis. T.ex så har vi just nu ca 0,5ºC ute. Snön på taket är ca -3ºC (märker att det varierar med +/- 1º beroende på tjockleken och hur vinden blåser, trots att jag mäter *ytan* på snön).
I det fallet tror jag att snön kyler taket mer än vad utetemperaturen hade värmt det om taket varit snöfritt.
Jag misstänker att det behövs lite tjockare lager snö för att det ska gå att få en så pass stor skillnad
mellan "snöisolerat" tak och snöfritt tak att den är användbar som mätreferens.
Så jag är lite tveksam till om man verkligen kan använda metoden som Jonas2307 skrev.


"Men hur kan man detektera is i hängrännan?"

Utomhustemperatur precis över nollan. Då börjar snön smälta men hinner inte bort innan det blir is.
Det byggs på sakta, lager för lager. (Förra året hade jag ett rör i pannrummet som släppte ut en droppe
vatten varannan sekund. Efter ett par månader var "avloppet" igenkorkat av is...)


Skulle man inte bara kunna mäta utomhustemperaturen?
Är det mellan låt säga -2ºC till 3ºC så ska värmekabeln vara igång.
Det behövs garanterat filtrering eller medelvärdesbildning eller timer för att slippa att värmen går av/på hela tiden vid ett sånt här smalt temperaturområde.

Lägsta siffran beror på effekten i kabeln och var den ekonomiska smärtgränsen (elräkningen) ligger.
Övre gränsen beror visserligen också på det, men över en viss temperatur så sköter naturen om smältningen billigare och snabbare än med värmekabel.
Nu är det precis perfekt väder för att testa sånt här för att hitta lagom temperaturområde.

[FormerMazda]

Vi pratade vidare om detta på frukosten här och kom också fram till att det inte är nån bra idé att mäta temp på taket..

Näe, det är nog så att det är enklast att köra enbart på utetemp.
Här tyckte dom till och med att det faktiskt är så jobbigt att sköta den manuellt då snö och isbildning inte sker över en timme, och jag åker förbi byggnaden varje dag när jag pendlar.

Men, utetemp ska det styras på!

[ristomemo]

Vad är det för total effektförbrukning på den kabel ni ska skaffa?

[FormerMazda]

Vet inte vad total blir än. Kabeln jag funderar på är denna: http://www.rinkabyror.se/showart.aspx?id=925
Men säg att vi initialt kommer testa i den hängrännan som har mest problem, då kanske det är 14meters kabeln vi använder. Så 14x19 = 266W

[blueint]

Mät temperaturen i röret och utomhus samt permittiviteten hos det som finns i stuprännan?

Om temperatur i rör eller ute = 5 °C .. -5 °C eller innehållet i röret skiljer sig från luft och vatten, då slå på värmen i minst 20 minuter.

Hänsyn bör tas till att en temperatur gradient på minst 5 °C kan uppstå innan värme börjar flytta på sig. Samt dödtiden för värmeelementet.

Metod för att beräkna relativ permittivitet hos vatten och is beroende av frekvens:
http://mls.jpl.nasa.gov/joe/Jiang_Wu_ASL_2004.pdf

Luft, Vatten, Is detektor:
http://www.neuronica.polito.it/pdf/AWIS ... vative.pdf
"When measuring the capacitance, it is not possible to distinguish reliably between water and ice at low frequencies (lower than 1kHz), but only air can be identified; on the other
hand, ice and air cannot be distinguished at high frequencies (between 100kHz and 1GHz), but it is possible to identify the presence of water. Thus, it is possible to distinguish between water, ice and air by two capacitive measurements, at low and
high frequencies [15].
The currently available ice sensor is shown in Fig. 2A. This device performs measurements at two different frequencies, at 200Hz and 20MHz. The sensor system consists on a pair of concentric conductive electrodes"

"During the icy state, the values of capacitance at high frequency are close to 0.15 pF while at low frequency are close to 0.3 pF"

Vet man temperatur och om det är luft, vatten eller is lär det vara enkelt att reglera värmeelementet..

[FormerMazda]

Intressant metod! Och det skulle klart vara kul att testa, men budget och kunskap sätter nog stopp tyvärr.
Kan inte bygga en givare som lämnar signal ut bara på två tåtar: 00 = luft, 01 = H2O, 11 = is

Tackar för tipset, dock ej genomförbart här tyvärr.

Men det startade en tankebana, att på nåt vis detektera väta, värma på, kolla igen, osv.

[blueint]

Finns andra metoder:
"Wide area measurements can be performed using different methods, for example time-domain reflectometry [7], polarimetry technique ∞, weather satellite [9], microwave sensors [10], spectroradiometers [11], and ultrasonic guided waves [12]. In order to detect ice directly, putting a sensor in contact with the surface over which ice may develop, physical sensors are used. Different kinds of sensors were developed exploiting different physical principles, for example micro-fabricated diaphragms [13], fiber optic [14], and resonant piezoelectric [4]"

Men en kapacitansdetektor borde vara enkelt. Antingen kan man skicka ut en 5V signal på en GPIO pinne hos mikrokontrollern. Slå om till ingång och mäta hur lång tid det tar för signalen att försvinna. Alternativt resonanskrets och mäta frekvensen.
(tidskonstant = R * C <=> "fade tid" ?)

[v-g]

Enklast är väl en axel med en klump som trycker på en mikrobrytare. Fryser det till is fastnar axeln.

Mekanik rulez

[Icecap]

Jag hade vald dels att mäta temperaturen ute och dels ha en sensor med en svart "hatt" som ihop med data från den andra sensor ger en idé om solinstrålning och därmed behov. "Hatten" ska vara spetsig så att snö inte lägger sig på den.

Detta hade jag gjort med en mikroprocessor, helt enkelt för att det är enklare att ändra regler och gränser på det vis, billigt är det också.

Sedan tror jag att man måste ha 2 system/sektorer: stuprören som ska värmas för sig och själva hängrännan som också ska värmas för sig.

Vill man göra det hela riktigt avancerat kan man lägga till ett LCD och ett par knappar, då kan man finjustera gränser & tider till det passar, därefter borde det vara ganska skötselsfritt.

[Mindmapper]

Nu är jag tråkig känns det som. Isolera vinden så att det inte smälter på takplattorna. När det tinar och fryser på taket brukar det resultera i att vatten krypper upp under plattorna och går uppåt och kommer in bakom plattorna. Såsmåningom blir det mögelproblem av att fukt kommer dit det inte ska vara. Ju mindre lutningen på taket är dess större risk för mögel. Även om det kostar mera att isolera så har man igen det både i mindre energiförbrukning och mindre fuktskador.

Det lilla man sparar på effektiv styrning av värmekabel är småpotatis mot det som kan sparas på isolering. Det kanske inte ens behövs värmekabel med effektivare isolering.

[JimmyAndersson]

Det smälter på takplattorna även om vinden är isolerad.
Rättare sagt: Så länge man inte har riktigt urusel isolering så är det klimatet ute, och inte inne, som står för smältningen.

Vi har knappt någon snö längre på de tak vars byggnader är 100% oisolerade och ouppvärmda.
Däremot är det 5-50cm snö på de hus som är isolerade och uppvärmda.
(Lutningen på taken är ungefär samma.)

[prototypen]

Under takplåt/takpannor ska det vara en ventilerad luftspalt som vädrar bort den värme som går genom isoleringen och håller taket kallt.

Har man dålig isolering och/eller felaktig luftspalt så går det ut värme som smälter snön och när vattnet kommer ut på takutsprånget/ner i hängrännan så fryser det igen.

Värmekabel åtgärdar symtomen, inte orsaken.

Protte