Project slimme jacuzzi #2 – Analysefase

Door larsg op zondag 9 juli 2017 16:15 - Reacties (8)
Categorie: Project slimme jacuzzi, Views: 4.367

Na in de vorige blog een beetje van de planning omtrent mijn project uit de doeken te hebben gedaan wordt het nu tijd voor een kijk op het analyseren van het bestaande systeem en de verdere requirements die hieruit voort komen. Ondertussen is het al 3 maanden geleden dat ik mijn eerste blogpost heb gemaakt. Dat komt omdat het studentenleven af en toe examens met zich meebrengt en ik het werk heb laten voorlopen op de blogs. In feite is het systeem al volledig actief! Hier en daar dienen er nog wat zaken verbeterd te worden en wat bugs uit de software gehaald te worden maar het meeste is al reeds actief. Yey!

Uit de comments van de vorige blogpost heb ik wel een aantal zaken meegenomen. Zo was de tip van solid state relais goud waard en hangt elke zware pomp achter zo’n relais. ;)

Analyse van het elektrische
Voeger werd de jacuzzi bestuurd via een klein paneeltje met knoppen en temperatuurdisplays. Dat paneeltje was verbonden met een schakelkast. Oorspronkelijk was ik van plan dit te behouden voor het aansturen van de massagepompen. Echter bleek na een snelle test dat het geheel voeden met 12vdc zorgde dat de boel begon te flikkeren, vreemd want 12vdc was nochtans de werkspanning. Het is langs de andere kant aannemelijk dat de Chinese elektronica van even bedenkelijke kwaliteit is als de Chinese transformator die eerder ontploft was. Er was dus snel beslist om heel die Chinese bazaar te bypassen … met Chinese vervangelektronica van ebay en DX 😊 Het controlepaneeltje moet dus nagemaakt worden met een knop om alle zaken zoals verlichting en massagepompen te besturen, dit kan dan weer samen geÔntegreerd worden met de besturing voor de temperatuurregeling die we al apart gingen bouwen.
https://tweakers.net/ext/f/qXoHlmiIxuQaRiBPKAyBDBvZ/medium.jpg
Het oude controle paneel, alle functies moeten terugkomen behalve de radio.

Volgende stap is het controleren van de wattages van alle bestaande componenten. Dit heb ik simpelweg gemeten via de youless die in mijn meterkast hangt, het is dus niet enorm nauwkeurig maar it’ll do. En het bleek dat de meeste componenten onder hun naamplaat vermogen zitten. Zo heeft de kern van het systeem, de 2 massagepompen een gemeten vermogen van elk 1300 watt, terwijl ze volgens opgaaf aan 1500 zouden moeten zitten. De bubbellaar, luchtpomp, was zelfs gezakt van 3000 naar 1500. Dat enorm verlies kan aan 2 zaken liggen. Het vermogen was vanaf moment 1 al sterk overdreven. Of het verwarmingselement in de luchtpomp is enorm gedegradeerd. In ieder geval bubbelt het nog even goed als dag 1 en koelt de lucht het water niet af, de energierekening is blij! Vervolgens komt het gedeelte van de verwarming. De bestaande verwarming zelf bestond uit een grote weerstand met een vermogen van 3 KW, dat vermogen is intussen gedegradeerd tot 1,5 KW, het leek al dat het verwarmen veel trager ging! De circulatiepomp verstookt 550 watt in plaats van de opgegeven 750 watt. De circulatiepomp hoort te draaien tijdens het filteren en het verwarmen. Als je langer verwarmt ben je ook langer aan het pompen, wat veel energie verstookt, we zijn dus beter af met een zeer krachtige verwarming die resulteert in weinig pompuren.
https://tweakers.net/ext/f/0HsiSOMzPPF59bknYdqDWVUN/medium.png
Tabel met de gemeten waarden voor alle bestaande componenten.

Voor de rest zijn er nog wat bestaande apparatuur zoals leds en een ozonator maar die draaien op 12 VDC en verbruiken elks maar een ampŤre.
Er is gebleken dat het starten van pompen zorgt voor een enorme piek in verbruik, voor een paar seconden worden er enorme vermogens gevraagd om de pompen op snelheid te krijgen. Dit enorme vermogen zal mede dus door de relais getrokken worden. Daarom is er geopteerd voor solid state relais van 25 A.
https://tweakers.net/ext/f/2lvTULgarEC4q5ZWHs01nPZK/medium.png
Een screenshot van de waarden die de youless op mijn meterkast meet tijdens het testen van de pompen, de pieken zijn afkomstig van het starten/stoppen van de pompen.

Analyse van de watergebonden infrastructuur
Die “infrastructuur” is nu enorm beperkt. Het vullen en het legen gaan volledig manueel, met kranen. En buiten de waterleiding die van de waterput komt om snel te kunnen vullen is er niks aangelegd buiten de kuip van de jacuzzi zelf. In dat opzicht zitten we met een vanilla situatie.
https://tweakers.net/ext/f/M66MESQhE71wZHAxsso9IrDW/medium.jpg
Dit is ongeveer de start situatie, er is enkel een leiding aangelegd die de jacuzzi snel kan vullen.

Het warmen moet sneller en zuiniger! Dat vinden we al jaren en die eis pakken we gelijk maar mee. De simpelste oplossing is een lucht/water warmtepomp te plaatsen. Deze moet wel een beetje uit het zicht geplaatst worden. Als doe het zelver en zelf verklaard ingenieur vind ik zo’n warmtepomp natuurlijk een mooi object om naar te kijken, dat is toch kunst zo’n buitenunit 😉 Helaas denken de ouders daar anders over… Vermits de jacuzzi pal in de achtertuin ligt plaatsen we de warmtepomp maar om de hoek, uit het zicht en weg van het gehoor. Dit vereist natuurlijk dat er een complete dubbele pijpleiding en bijhorend spanningsnetwerk in deze richting aangelegd moet worden. Mijn plan is om de loop van het circulatie circuit te vergroten om de warmtepomp mee te nemen. De bestaande circulatiepomp (die van 550 watt) zou voldoende druk moeten leveren (1 bar) om rond te kunnen komen. Om dit te faciliteren is de keuze gevallen op grote buizen en het beperken van bochten en plotse bochten zo creŽren we minder weerstand voor het water.
https://tweakers.net/ext/f/3EKciJLjdSYwwndewF7o6cQ8/medium.jpg
De kaart aangepast met de voorziene locatie voor de warmtepomp waar deze mooi uit het zicht ligt

Er is in ieder geval de wens om het water zeer vaak te gaan verversen. Ik ben geen fan van chemicaliŽn om het water langer te behouden. Zowel vanwege de woekerprijzen die voor deze producten gerekend worden en de milieuschade dat het gebruik oplevert. Temeer omdat water nu gratis is, is het streefdoel om elke 2 weken het water te verversen, zo hebben we genoeg aan een enkel tabletje chloor per periode. Zo is het enige dat we weggooien verwarmd water. Met een beetje correct plannen kan je bovendien zorgen dat er geen water word geloosd dat net verwarmd is. Lang verhaal kort het vullen en legen moet geautomatiseerd worden, want we zijn liever lui! :P

Het leeg proces zal voornamelijk bestaan uit een lozing van het water in de sloot, echter is deze wel 20 meter verderop en op gelijk niveau, maar moet toch een klein heuveltje (1 meter) over. Tijdens het legen op deze manier zal er dus actief gepompt moeten worden. De sloot is nog een stuk verder dan de locatie van de warmtepomp dus om te besparen op leidingwerk opteer ik af te takken aan het circulatiecircuit, net voor de warmtepomp en vervolgens met een afvoerleiding verder te gaan richting sloot. Daar kunnen mijn gevaarlijke chemicaliŽn, volledig bestaande uit di-waterstof monoxide geloosd worden in de vrije natuur! De 2e stap is het restant van het water lozen. We moeten een bepaald marge inbouwen om te voorkomen dat de circulatiepomp droogloopt. Hierbij hoort de circulatiepomp zich uit te schakelen en moet een kraan onder ze jacuzzikuip zich openen om het kleine beetje resterende water te dumpen. Het vullen gaat verder heel simpel, gewoon via een automatische kraan die de huidige mechanische kraan vervangt.
https://tweakers.net/ext/f/Cp0VDa8Gwri6iCfP8Aypd3L7/medium.jpg
De kaart die een finaal beeld moet brengen. Er moeten dus een hele hoop leidingen aangelegd worden. :Y)

In een volgende blogpost zal ik meer uitweiden over het ontwerp, de berekeningen en keuze van het materieel.

Project slimme jacuzzi #1 - De proloog

Door larsg op zondag 2 april 2017 13:00 - Reacties (7)
Categorie: Project slimme jacuzzi, Views: 4.028

In mijn vorige blogreeks besprak ik de planning en de constructie van mijn waterput, een blogreeks waar ik eigenlijk nog een conclusie voor moet schrijven. Hier raakte ik in aanraking met de echte mechanische kant van engineering en waterwerken. Het uit-plannen van waterleidingen, druk en capaciteiten bracht een inleiding tot de hydrostatica. Hoewel er veel hard werk bij kwam kijken was het leuk mijn ervaring hiermee uit te breiden. Net als met eerdere projecten die meer gecentreerd waren rond duurzame energie deed ik de planning en installatie zelf. Echter had ik nog totaal geen weet van deze zaken te kunnen automatiseren via een computer, zoals de raspberry pi. Ik zocht al jaren met een reden om mezelf er maar in te gooien. Tenminste tot ik wel moest ...

Elke zomer genieten we van onze jacuzzi, aangedreven door elektriciteit van de zonnepanelen (deels) en soms een beetje verwarmd met de zonneboiler. En sinds kort met heerlijk water uit eigen bron. Een mooie luxe dus! Echter was het apparaat van Chinese assemblage en na 10 jaar sprong de zwakste schakel. De meeste componenten van het apparaat waren van westerse merken en functioneren na 10 jaar nog perfect. Echter waren er 2 componenten van de lokale Chinese markt, de electronica en de transformator die laatste gaf de geest. Op een nogal ... spectaculaire wijze, de omhuizing welke niet waterdicht was, was helemaal gebarsten. Bovendien was deze met schroeven aan bad gemonteerd, niet echt veilig dus... Wat er in de behuizing zat was dit monster:
https://tweakers.net/ext/f/e8zpIKS6GJxXlZMtkOt1YAGc/medium.jpg
Bovendien was er geen opschrift te bekennen op de behuizing, maar het bleek 230 VAC om te zetten naar 12 VAC. Ook de rest van de sturing bleek een beetje onveilig en verouderd. Ook was er een temperatuursensor afgebroken, de soort hiervan was onmogelijk te achterhalen. Omdat er veel documentatie ontbrak moest ik wel een apart systeem bouwen.

Vandaar kwam snel het plan om heel die Chinese zooi te bypassen. Ondanks mijn beperkte kennis van de raspberry pi leek mij dat het moest kunnen via de GPIO poorten en wat python. Mijn enige kennis met betrekking tot deze zaken was het eenmalig opzetten van LIRC als test om de airco's te kunnen controleren. In een verdere gedachtegang zat ik te denken aan een webcontrole via de raspberry pi zodat ik mijn jacuzzi vanop afstand kan laten opwarmen.

Tevens is het een moment om de energieverslinderige neiging van het apparaat aan te pakken. De verwarming bestond uit een weerstand van 3 KW die vaak meerdere uren per dag aan stond, dit kan makkelijk uiteraard vervangen worden door een warmtepomp!

Daaruit kwam een plan!
Alles moet werkzaam blijven via een nieuwe set relais (veel). Daarnaast komen er enkele toevoegingen die de luxe van het apparaat moeten verhogen. De belangrijkste is een energiezuinigere verwarming die tevens een groter vermogen heeft, daarmee weegt het vermogen van de circulatiepomp minder op tegen de verwarming. De oude verwarming laten we maar zitten als backup, maar deze mag alleen aan als daar een knopje voor wordt ingedrukt. Ook moet de temperatuursensor vernieuwd worden, daarbij voeg ik een extra temperatuur sensor toe aan het einde van het verwarmingscircuit. De andere toevoegingen bestaan uit een serie solenoÔde kranen dat het legen en vullen controleren. Het legen van het bad doen we bovendien niet enkel meer in de put rond de jacuzzi uit veiligheidsoverwegingen voor de elektronica. De jacuzzi is instap-klaar geplaatst met een tarras wat ervoor zorgde dat er beneden een hoop ruimte was waar het water weg kon. Nu zal via een systeem van 2 automatische kranen het grootste gedeelte in een sloot gepompt worden met behulp van het circulatie circuit. Het restant (10-15%) dumpen we wel weer gewoon in de put, maar hier vormt dat nog geen gevaar. Een water-technisch schema is hier te zien, verdere uitleg komt in een aparte blogpost!
https://tweakers.net/ext/f/PNf00SYnOIs1sDSZMYjvdG6w/medium.png

Micro electronica
Zo'n jacuzzi bevat een hoop functies die degelijk aangestuurd moeten worden door de gebruiker vanuit het bad, in mijn geval spreken we over 3 massagepompen, een circulatiepomp, verwarming en licht. Omdat dit zo waterdicht mogelijk moet zijn plan ik de bestaande console te hergebruiken voor de 3 massagepompen en de verlichting. De bestaande electronica blijft dus in gebruik maar wel op 12 VDC in plaats van 400 VAC. De oude relais zullen dus ook enkel 12 VDC schakelen dat later ingelezen wordt op een GPIO van de raspberry pi. In afstemming met het internet is daar het volgende schemaatje uit gerold:
https://tweakers.net/ext/f/b1QEpkFVS1Od2BvLSkZKjb8X/medium.png
De temperatuur zal via wat knoppen worden ingelezen en via cijferdisplays te zien zijn in een apart waterdicht kastje dat ik naast de jacuzzi plaats.

Ongeveer alle GPIO van de PI zullen opgevuld zijn, dat vereist een hoop printplaat en andere componenten zoals relay borden en power supplies. Omdat veel plaats lekker werkt heb ik een grote IP65 elektriciteitskast gekocht waar alles in kan vertoeven, deze monteren we direct onder het terras.
Voor de relais zijn er genoeg bordjes op het web te vinden waar er meerdere gemonteerd zitten die je direct op je RPI kan koppelen, deze hebben zelfs een schakelvermogen van 10A! Voor de meeste componenten is dit meer dan genoeg echter rijst er voor de pompen een probleem, enkele hebben een vermogen van boven de 10A en pompen zelf vereisen een zwaarder bemeten relais omdat deze nogal een inductieve(???) lading hebben. Dit plan ik op te lossen door contactors of een dubbel relais die de spanning over 2 aparte relais verdeeld.

De software
Uiteraard vereist die hele grapje een hoop lijnen code, dit dacht ik op te lossen met Python. Met wat if statements moet een mens toch ver komen denk ik? :+

Let's start drilling #6 - D(ril) - Day

Door larsg op zondag 7 augustus 2016 15:51 - Reacties (13)
Categorie: Let's start drilling!, Views: 2.985



Het filmpje zegt genoeg, de put ligt er!

Het bedrijf, even een beetje reclame maken, geodril bvba, kwam langs om mijn put te boren. Ze hebben 102 meter ondergrond verkend in een sectie van 220 millimeter. De bovenste 27 meter kreeg een stijgbuis van 125 mm als wand terwijl de onderste 70 meter er ťen kreeg van 90 mm. Onderaan zit er een filterscherm van 5 meter, dat filterscherm heeft slechts een doorsnede van 40 mm. In dat scherm zijn sneden gemaakt van een millimetertje. Dat is het deel dat al het water zal doorlaten. Dat filterscherm hoort in een zandlaag te zitten die water bevat. De ruimte langs de buis is opgevuld met klei en het boorafval om contaminaties te vermijden tussen andere boorlagen. … En dat is in een notendop wat er onlangs gebeurd is (insert smiley)

Het was een vermoeiende dag, zondag 3 juli, ik organiseerde een bbq voor 25 schoolvrienden de examens waren immers net gedaan. De volgende dag was echter van groter belang, de dag dat mijn tuin zou worden omgevormd tot een werf lijkende op die van shell. Afspraak was om 8 uur, feestje duurde tot 4 uur, de som is te weinig slaap. Logischerwijze protesteerde mijn lichaam en weerhield daarbij de decibels van mijn wekker. Rond 10 uur werd ik wakker gebeld door het boorbedrijf met de melding dat ze door omstandigheden rond 11 uur zouden komen. Gezien mijn slaaptekort zag ik geen reden voor probleem!
https://tweakers.net/ext/f/coN0NMUyFTgDBQoL9qii2dVQ/full.jpg
https://tweakers.net/ext/f/XKl82e5hf1D6GoHWAVBGCErO/full.jpg

Het boren zou een dag in beslag nemen en veel water kosten. Dat water is nodig om al het boorafval naar boven te laten komen. Dat water verzamelt zich dan in een bak waar het zand in kan bezinken. Toen de werklui eenmaal gearriveerd waren werd al snel elk waterkraantje in en rond mijn huis benut om deze bak aan te vullen, er moest namelijk enkele kuub’s water aangevoerd worden. Ook tijdens het boren zou een constante aanvoer van water nodig zijn om een vlotte operatie te verzekeren. In totaal hebben we 12 m≥ van het net afgenomen, ik heb nog nooit de watermeter zo hard horen tikken! Hopelijk is dat ook de laatste keer dat die meter ooit moet tikken. Daarnaast werd er nog meer water gepompt uit mijn kruipruimte waar een comfortabel laagje water stond, hoeveel hieruit gepompt is kan ik niet zeggen maar de hagedissen die mijn kelder bevolken hebben enkele centimeters zwemruimte verloren.
https://tweakers.net/ext/f/QpAkWHpLInP2580u2FAEh7F7/full.jpg

Het boren verliep met een op rupsbanden bewegend gevaarte dat opvouwbaar was en vrij snel en wendbaar zich kon verplaatsen. Compleet met een rek met meer dan 100 meter verlengbuis om de boor te kunnen verlengen en een graafmachine voor het verplaatsingswerk leek het op een volwaardige werf. Een nadeel waren de rupsbandsporen over heel de oprit, het leek wel of Rommel met zijn gepantserde brigade was langsgereden, maar dat hoort erbij.
https://tweakers.net/ext/f/M5jXpJkU3mASx3ho8C3wYfBL/full.jpg
https://tweakers.net/ext/f/M2twN63AWepjluqT3LsWHVtN/full.jpg

Het boren verliep zeer snel en nam nog geen 25% van de tijd in beslag. De bodem in de Kempen bestaat ook niet uit graniet maar uit zand en kleilagen. De helft van de tijd ging naar de voorbereidingen en de afbraak van het materieel. De rest ging voorts naar het inbrengen van de pvc-buis in de put die als omwalling zou dienen. Op de timelapse gaat het boren supersnel, je ziet plots n het filmpje de boor een paar keer snel op en neer gaan. Maar je mocht gemiddeld wel wachten dat er een 5 minuten nodig waren per stuk buis van 3 meter waarbij de laatste stukjes trager gingen. De eerste 30 meter werden bovendien geboord met een bredere boorkop dan de rest. Dit heeft een direct verband met de dikkere buis die de bovenste 30 meter gebruikt zou worden. Na het boren van die dikkere diameter moest de boor weer worden opgehaald om vervangen te worden voor zijn kleiner broertje voor de rest van de put.
https://tweakers.net/ext/f/ID3xDqCts9yBYxoAxW9xOURn/full.jpg

Na het boren was het tijd om de buis voorzichtig in te brengen in de put. Deze moest recht in de put gaan of er was risico op schade. De buizen werden daarom aan een touw gehangen dat gespannen was vanaf de graafmachine. Elk gedeelte buis is 5 meter lang en aan elkaar bevestigd met pvc-lijm daarom moest er voor elke stuk even gewacht worden tot de lijm droog was. Het invoeren van de buizen duurde vrij lang door de wachttijd van de lijm. Het gaf de drillers dan ook wat tijd om uit te rusten en op te ruimten. Nadat de buis was ingebracht was het eenmaal tijd om de put te testen. Dit werd gedaan door een pomp van de boorders waarbij het water werd geloosd in de sloot. Het water dat er in de eerste instantie uit kwam was het meest vuil denkbare goedje, vol met zand en klei. Het is vrij normaal dat het water overgebleven van de boring even geloosd moet worden. Nadat het water wat helderder werd, maar nog steeds wat zand bevatte, na een half uur pompen was het duidelijk dat er verder geen problemen waren en konden de werkmannen vertrekken.
https://tweakers.net/ext/f/trz0y7K92bjgJUnkSxEdV1HW/full.jpg

We lieten na het vertrek geen gras groeien over de put en samen met een goede vriend die industrieel ingenieur studeert hebben we mijn pomp voorzichtig naar beneden gelaten. Een proces dat niet voor zich sprak. De 10 cm brede pomp zou comfortabel in de 12,5 cm buis zitten maar door het gewicht, brede persbuis en allerhande kabels was dat toch niet snel te organiseren. Na een halfuurtje ruste de pomp op zijn finale rustplaats, 20 meter onder de grond…
https://tweakers.net/ext/f/yYz2aJ3nGEEpPPqQEHGutfsa/full.jpg
https://tweakers.net/ext/f/daTxpLb9wD6HLcuqzV8CIr7L/full.jpg

Nu rest enkel, als alles blijft werken, het lozen van duizenden liters water om de bron te spoelen om alle vervuiling eruit te krijgen. En alles aan te sluiten binnenshuis. We houden u op de hoogte ;)

Let's start drilling #5 - Over engineering

Door larsg op zondag 17 juli 2016 16:00 - Reacties (6)
Categorie: Let's start drilling!, Views: 3.150

Het is tijd om het concept over engineering kracht bij te zetten. }>

De term kan eigenlijk verschillende betekenissen hebben. Veel ingenieurs van tegenwoordig sluiten zich af van over engineering en volgen de stroming "value engineering". Pas "Whats in the name?" toe en je komt op de betekenis achter de 2 stromingen in de ingenieurswereld. Je had waarschijnlijk al door dat ik voorstander ben over engineering. Dit is eigenlijk wel hoe ingenieurs origineel dachten, het geeft robuustheid en aanpasbaarheid aan een ontwerp. Kijk naar de piramides of de Eiffeltoren, deze zijn allen gebouwd met sterkte op overschot en dat zorgt er rechtstreeks voor dat ze tot op de dag van vandaag nog centraal staan in verschillende skylines. Ik wil value engineering ook niet degraderen tot een vergelijking met een Chinese balpen die na 5 keer gebruik de geest geeft maar het beperkt je mogelijkheden voor een goedkopere prijs.

De reden dat ik mij achter een wat robuuster onderwerp schaar is omdat mijn ervaring met boorputten beperkt is tot wat google mij wou vertellen en dat is minder dan je zou denken. Daarom zal een dikkere leiding of krachtigere pomp wat duurder zijn maar dat zal mij achteraf geen bottlenecks opleveren. Ik zie het dus als een verzekeringspolis. Dit principe heb ik in het verleden voor het eerst toegepast toen ik pc's begon te bouwen, een wat breed uitgemeten voeding geeft je later allerhande uitbreidingsmogelijkheden. same goes here ...


Waar staat het project?
Het is lang stil geweest in de blog I know!
Dat komt omdat ik het zeer druk heb gehad met werk en studies en door druk bezig te zijn met de dit project bleef er voor schrijven weinig over.
Het project is ondertussen bijna afgerond, de komende dagen heb ik meer tijd om meer delen aan deze blog toe te voegen. Er is nog genoeg materiaal om nog over te schrijven want het bleek een ware rollercoaster ride te zijn!


Hydrostatica 101
Ik heb lang getwijfeld hoe ik dit deel van de blog zou aanpakken, om het niet te saai te maken hou ik het even bij het essentiŽle voor de rest van deze blog. Waterleidingen staan onder druk, anders zou er geen water op onnatuurlijke manier stromen. Zo kan je die druk zien als de "energie" die het water bezit. Zo zal meer druk zorgen voor een snellere stroming en grotere hoogtes. Zo heb je 1 bar nodig voor elke 10 verticale meters. Drukverlies krijg je ook bij grote volumes door dunne buizen, vergelijk het met kabelverliezen in de elektrowereld. Maar voor meer informatie kijk je best naar wikipedia en google :)


Ontwerpparameters
Als we het even van een engineering standpunt bekijken staat er normaal 3 bar op een waterleiding. In mijn situatie was dat iets meer, ik meette 3,5 afkomstig van de watermaatschappij. Ik moest er dus voor zorgen dat in mijn berekeningen er minstens evenveel druk toe zou komen bij mijn aansluitpunt bij een degelijk volume.

Het bepalen van dat volume is zeer belangrijk om drukval-berekeningen te maken en daarbij een leidingdiameter te kunnen kiezen. Voor mij was het bepalen van een correct volume en op basis daarvan een correcte druk zeer belangrijk en vrij moeilijk want informatie op het internet was zeer schaars. Wat je wel kan vinden betreffende volumes is dat een typische wateraansluiting 1,5 tot 3,6 m≥/u kan leveren afhankelijk van of je in stedelijk of landelijk gebied komt. Bovendien levert een typische tapkraan, douche, ... zo'n 20 liter per minuut. Met een grote wateraansluiting kan je zo 3 kranen tegelijk bedienen. In theorie als je er dan een 4de opent valt de druk over je leidingen en deel je het volume over alle kranen.

Mijn keuze was gelimiteerd door wat de pompen bij mijn gekozen webshop konden leveren. Die kwamen in 3 volumes: 4,2; 6 en 12 m≥ per uur. De minste had voldoende geweest maar bij wijze van over engineering koos ik voor 6m≥, mede omwille van het kleine prijsverschil en de zekerheid dat mijn installatie zou voldoen. Zo'n hoog volume liet mij ook de mogelijkheid om in de toekomst te bron te kunnen delen met buren. Deze pompen kwamen voor elk volume in een bepaalde druk. Mijn keuze viel op een pomp met een druk van 7,8 bar.

Zo'n pomp is best iets speciaal, het heeft de hoogte van een meter, de breedte van 95 mm en een massa van 20 kilo.
https://tweakers.net/ext/f/JnLlYfETl8Xj1wt7FGy4T1vx/full.jpg

Zo'n druk lijkt veel maar wetende dat ik de pomp om 20 meter diepte wou hangen en daarmee al 2 bar zou verliezen bleef er maar 5,8 over om leidingsverliezen te compenseren. Los van de hoogteverliezen zou die 20 meter slang op zijn beurt ook al met zijn diameter druk berken, daarom koos ik voor een flexibele slang van 50mm met een enorm klein verlies. Mijn pomp zou bovendien een vrij grote afstand verwijderd zijn van mijn aansluitpunt. Met behulp van enkele online calculators besloot ik een 26mm kunststof buis te plaatsen met een lengte van 25 meter en een laatste stukje van 10m in 20mm. Dit zou bij een berekend volume van 1 liter/seconde zorgen voor een beperkt drukverlies van minder als 1 bar.


Dingen om rekening mee te houden
Naast het hele hydrostatica verhaal ben je nog lang niet klaar. Denk maar aan pompsturingen, drukcontroles en reservoirs.

Allereerst zal ik beginnen bij de pomp, die laat je best niet constant draaien, niet goed voor je pomp en de energiefactuur. Daarom komt daar een controlesysteem dat de pomp ingeschakeld als een bepaalde druk is bereikt. Je hebt liever ook niet dat voor elke kleine hand-was beurt de pomp aan gaat. Dat is verkwistend qua energie en slecht voor de levensduur van de pomp. De oplossing voor dit euvel is het plaatsen van een druktank. Bij mij viel de keuze op een exemplaar van 60 liter, zo'n ding werkt met een luchtmembraan dat uitzet naarmate de druk verlaagt en het water door de leidingen duwt. Die 60 liter is genoeg om een keer naar het toilet te gaan tijdens een blackout!

Om toch al wat fotomateriaal te delen, zie je hieronder mijn drukreservoir samen met een stel kranen en koppelingen die nog aangesloten moeten worden en later de koppeling tussen mijn verbruikers, de pomp en het net zullen vormen. Uiteraard zitten overal terugloopbeveiligingen op zodat mijn bronwater niet in het net zal vloeien. Ook zit er een drukverlager tussen, ingesteld op 3,5 bar, zo zullen mijn leidingen niet ontploffen :+
https://tweakers.net/ext/f/WtWTKak1wutBiGmlruTE5Iiz/full.jpg


In mijn volgende blogpost beginnen we te boren, om een sneak peak te geven, hier komt 'ie!
https://tweakers.net/ext/f/4R5WFR1gmoAI5YvOk6wGs9n5/full.jpg

Let's start drilling #4 - Plot twist!

Door larsg op maandag 20 juni 2016 12:00 - Reacties (12)
Categorie: Let's start drilling!, Views: 3.865

Het verhaal neemt een aparte wending!

Naast de 3 voorgaande posts ging de interne planning en uitwerking al veel verder dan er geschreven stond.

In een korte samenvatting bestond het plan eruit om een put handmatig te boren tot een diepte van 6 ŗ 7 meter vanuit een put die zelf al een meter diep is wat dus de diepte op zich nogmaals verdiept. Het was sowieso al bekend dat het water dat ik op dergelijke diepte zou tegenkomen ijzerhoudend zou zijn. Hier had ik een paar filterstappen voor voorzien echter viel het resultaat hiervan af te wachten. Kortom zou de hele investering vrij risicovol zijn.

Om een eerste beeld te krijgen van de waterkwaliteit zou ik een proefboring doen, de eerste resultaten vielen daarbij te lezen in deel 3. Ik ben tot een diepte van 4 meter geraakt echter bleek de capaciteit van mijn dompelpompje de bottleneck. Het water uit de put heb ik nog niet kunnen analyseren maar de grondwaterstand bleek op slechts een meter diepte te liggen. Die hoge stand zal mede door de hevige regenval van de laatste tijd te danken zijn maar bied toch ook zekerheid van water in tijden van droogte.

Echter bleef het risico van vervuild water meespelen. In wat laattijdig randonderzoek bereikte mij informatie over diep gelegen watervoerende lagen. Een laag van grote interesse is in de Kempische streek rond Antwerpen daarbij de Antwerpiaan laag. Dit is een zanderige laag die watervoerend is en op een diepte van ~ 100 meter ligt. Deze diepte zelf bereiken is uiteraard uitgesloten. Echter kan je dit laten doen door een bedrijf, door uit interesse enkele prijzen op te vragen, welke rond de 3000 bleken te liggen piekte mijn interesse. Het is namelijk zo dat het water uit deze lagen een vergelijkbare kwaliteit heeft met drinkwater, in sommige gevallen is het zelfs schoner water! Dat maakt dat het water veel breder toepasbaar is, namelijk voor alles behalve het eigenlijke drinkwater. Bovendien is de investering risicoloos omdat de resultaten zeer voorspelbaar zijn. Door deze zekerheden hebben besloten voor dit "plan b" te gaan.

Hoe zal dit nu in zijn werk gaan?
Voor mij wordt alles simpler, ik moet geen filters meer gaan ontwerpen en zorgen te maken over ijzervervuiling. Er komt een bedrijf een put boren tot de gewenste diepte en plaatst meteen in de boorput de nodige pvc wand. Het enige wat mij nog rest is het plaatsen van de pomp in de boorput en de koppeling maken op mijn bestaand leidingnet, wat minder evident is dan het lijkt!

Er verdwijnt dus wel enig plezier van het kunnen maken van een boorput en andere experimenten, zo'n kant en klare put is namelijk veel minder spannend om als blogger over te schrijven en ik neem aan als lezer evenmin. Echter houdt mij niks tegen om die testboring alsnog verder te zetten wanneer plan b actief is. Die eerste 4 meter die ik geboord had boden op zich al 4 verschillende grondlagen, het is gewoon vreselijk interessant om te weten wat er onder je voeten zit!

Hoe zit het nu met de euro's?
Plan B is significant duurder er komt namelijk een dure boring bij echter is het water veel breder toepasbaar.
Het originele plan had een kost van 1000 euro voor de koppeling op het net en nog eens 1000 euro voor het boren van de put, filters, pomp etc. Dit zou 30% van het waterverbruik dekken oftewel 350 euro per jaar besparen. Zo kom je op een TVT van 5,7 jaar.
Het plan B heeft eveneens een kost van 1000 euro voor de koppeling op het net en 900 euro voor de pomp, dit kenmerkt dat er een duurdere pomp nodig is maar alle aanverwante kosten zoals filters vallen weg. De boring kost ongeveer 3100 euro wat het totaal op 5000 brengt. Dit zou het waterverbruik voor 95% moeten dekken en bijgevolg jaarlijks 900 euro besparen, wat de TVT op 5,5 jaar brengt.
Het is dus duidelijk dat plan B een lager risico en zelfs een iets kortere terugverdientijd heeft, de keuze was dus snel gemaakt. Het is echter wel zo dat ik een bijkomende belasting verschuldigd ben van ongeveer 100 euro die al in mindering is gebracht met de 900 opbrengst.
#Disclaimer deze cijfers zijn om 3u 's nachts snel opgeschreven maar ze kloppen binnen een klein marge, in een latere blogpost zal ik verschillende excelsheets met de uiteindelijke kosten met elkaar vergelijken.

Een tipje van de de sluier
Een pomp zetten op 100 meter diepte is een gekte die niet voor consumenten is weggelegd, gelukkig is het zo dat door bepaalde hydrostatische druk en andere fysica die ik nog niet heb uitgezocht dat het water uit eigen beweging naar boven zal vloeien tot een vergelijkbaar peil als de algemene grondwaterstand hoewel deze lagen niet met elkaar in contact staan. Dat maakt dat je het water in principe met elke simpele beregeningspomp van een paar honderd euro naar boven kan werken. Er blijft wel het risico dat als je het water te snel oppompt dat het waterpeil in je boorbuis daalt. De snelheid waarmee een bron zichzelf bevoorraad verschilt van locatie tot locatie echter kan je wel rekenen op een debiet van 5000L/u voor een kleine bron zoals de mijne zal worden. Om enige buffer aan te houden kan men 2 dingen doen, een voorraad voor en na de pomp aanleggen. Ik zal beide doen. De buffer voor de pomp bestaat eruit dat ik geen goedkope berekeningspomp aankoop maar een zogenaamde bronpomp. Dat is een fijn staaltje techniek waarbij een enorm krachtige pomp verscholen zit in een cylinder van 10 cm diameter.

De pomp die ik gekozen heb is een model dat perfect past in mijn mindset die ik bij al mijn projecten doorvoer, ze vallen namelijk allemaal onder de term "over-engineering". Voor sommigen is die filosofie gelijkwaardig aan het vereren van de duivel, voor mij is het een verzekeringspolicy die een garantie bied op goed en snelle werking. Mijn gekozen pomp zal 6000L/u kunnen leveren bij 7,8 bar, meer dan genoeg voor welk huishouden dan ook! De pomp zal bovendien op een diepte hangen van 25 meter. Het boorgat zelf zal 125 mm breed zijn, de pomp heeft dus een buffer van 22 meter hoogte (25 m - 1m pomp - 2 grondwaterpeil) wat komt op 292 liter. Het buffervat bovengronds bevat 60 liter maar bevat ook een luchtmembraan dat geleidelijk aan met de vraag de druk zal verlagen gekoppeld met een elektronisch drukventiel zorgt dit dat de pomp pas aanslaat als de druk laag wordt. Een simpele toiletbeurt gaat niet elke keer de pomp laten draaien. Energie sparen kunnen we!

Status van het project
Momenteel zit ik al ver in de aanbestedingsprocedure, de opdracht is verstuurd en alle onderdelen zijn bij talloze webshops besteld. De laatste dagen zie ik elke denkbare koeriersdienst over de vloer komen :+


De blogreeks:
Categorie "Let's start drilling"
Deel 1: Proloog
Deel 2: de FinanciŽn
Deel 3: 1..2..3 test! (deel 1)
Deel 4: Plot twist!