Lämmönvaihdin kaivoon

Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Toistaiseksi akateemista pohdiskelua LTO esilämmityksestä mutta...

Kaivossa on +4C vettä (kaivoon virtaa uutta vetttä). Jos kaivoon upottaaa esim halkaisijaltaan 22mm kupariputkea niin kuinka lasken/arvioin lämmön johtumisen. Virtaama putkessa esim 0,2dm3/s ja glykoolin paluulämpötila 0C +2C (kun ulkona on -26C). Ongelmaa tuottaa tuon virtaaman vaikutus laskutoimitukseen (tuota kai kutsutaan pakotetuksi konvektioksi). Tarve olisi arvion mukaan max 2 kW. Onko heittää arvioita kuinka monta metriä kupariputkea tarvittaisiin?
 
J

juze

Vieras
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Eikös tästä juuri ollut jossain juttua, että kaivo menee jäähän jos vesi ei vaihdu?

Lorottelet patterin kautta kedolle sen veden niin ei pitäisi mennä jäähän.
 
T

teukka

Vieras
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Olen joskus asiaa laskeskellut: ;)
http://lampopumput.info/foorumi/index.php?topic=861.30
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
  • Keskustelun aloittaja
  • #4
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

teukka sanoi:
Olen joskus asiaa laskeskellut: ;)
http://lampopumput.info/foorumi/index.php?topic=861.30
Klikkaa laajentaaksesi..

Jep, tämä hyvä. Kiitos ja kumarrus.

juze sanoi:
Eikös tästä juuri ollut jossain juttua, että kaivo menee jäähän jos vesi ei vaihdu?

Lorottelet patterin kautta kedolle sen veden niin ei pitäisi mennä jäähän.
Klikkaa laajentaaksesi..

Vesi vaihtuu ja se joudutaan pumppaamaan pois. Vaihtuvuus luokkaa 1/3m3/h (aika suurpiirteinen mittaustulos).
 
J

juze

Vieras
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Pumppaat sen 1/3m3/h kennon läpi jonnekin ojaan ja kerrot miten kävi ;)
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
  • Keskustelun aloittaja
  • #7
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Otetaan pohdiskelun lähtökohdaksi teukan linkin pohdiskelut
ja vesi - kupari/teräs - glykooli rajapinnat.

Lämmönjohtavuutta saa helpoiten paranettua lisäämällä glykoolin lämmönsiirtyvyyttä koska sen k-arvo on pienin. Tämä onnistunee parhaiten lisäämällä putken turbulenssiä esim spiraalirakenteella jolloin myös pinta-alat kasvaa... meniköhän päätelmä oikein? Esim vaihtamalla sileän kupariputken turbulentiin teräsputkeen lisääntyy lämmönsiirtyminen vaikka teräksen lämmönsiirtokyky on heikompi ::) tämmöiseen lopputulemaan tulin kun lukuja pyörittelin laskimessa.

Teukan oleteuksessa sekä putken sisällä että putken ulkopuolella on kyseessä pakotettu konvektio mutta näinhän ei ole (?)
Kaivoveden tapauksessa kyse lienee vapaasta konvektiosta jolloin lämmönsiirtyminen vedestä lämmönvaihtimeen olisi heikointa?

EDIT: Nesteen vapaan konvektion lämmönsiirtokertoimeksi löysin arvoja 50...100. Tosin pumppu pyörittää vettä aika ajoin ja lisäksi uuden veden virtaama joten vapaan ja pakotetun virtauksen välimuoto lienee kysymyksessä... mutta silti lämpösiirtymä kaivovedestä näyttää muodostuvan pullonkaulaksi.

teukka sanoi:
2 .Itse metalliputken aineella ei ole merkitystä, koska sen siirtokyky eli lämmönjohtavuus on joka tapauksessa niin ylivoimainen, että se häipyy laskuista pois. Millin paksuisella kuparilla se arvo on noin k2=300 000 (ja teräksellä 50 000).
3. Ulkopuolella on vettä ja siinä pinnassa k-arvo voisi olla k3=6000.
Kun kokonaisuuden k-arvoa lasketaan, niin se saadaan kuten rinnakkain kytkettyjen vastusten arvo eli laskemalla käänteisluvut yhteen.
Siis 1/k=1/k1+1/k2+1/k3=0,020+0,000003+0,00017=0,020 eli k=50. Se on juuri tuon heikoimmin läpäisevän k-arvo.
Jos sisälläkin on nestettä eli k3=6000, niin tällöin 1/k=0,00034 ja k=3000.
http://lampopumput.info/foorumi/index.php?topic=861.30
Klikkaa laajentaaksesi..
 
R

Raksaaja

Vakionaama
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Miten lienee vesi-etanoli-seoksen k-arvo?
Glykolia noissa maalämpöjärjestelmissä ei saa nykyään käyttää....
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
  • Keskustelun aloittaja
  • #9
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Raksaaja sanoi:
Miten lienee vesi-etanoli-seoksen k-arvo?
Glykolia noissa maalämpöjärjestelmissä ei saa nykyään käyttää....
Klikkaa laajentaaksesi..

Veikkaa että tuo ei ole kriittinen kohta koska kyseessä on pakotettu virtaus. Kriittinen kohta näyttää olevan veden ja putken ulkorajapinta koska veden virtaus on vähintäänkin heikko (tosin, savimaassa se on vielä heikompi).

Tämmöisiä lämmönsiirtymiskertomia löysin
• kaasun luonnollinen konvektio (lämpötilaeron aikaasaama virtaus): 2-25 W/(m2K)
• nesteen luonnollinen konvektio: 50-1000 W/(m2K)
• kaasun pakotettu konvektio (virtaus aikaansaadaan esim. pumpun avulla): 25-250 W/(m2K)
• nesteen pakotettu konvektio: 50-20000 W/(m2K)

Tämmöisiä arvoja olen löytänyt liittyen nesteiden lämmönjohtavuuteen.

Etanoli: 0,182 W/m∙K
Glykooli: 0,42 W/m∙K
Vesi: 0,6 W/m∙K

***

Lisäksi olin lukevinani että ainosataan nesteillä ja kaasuilla on k-arvo lämmönsiirtymiskerroin.
Joten täytynee lueskella miten toi metalliputken osuus saadaan... tai miten teukka sen arpoi.
 
T

teukka

Vieras
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Lisäksi olin lukevinani että ainosataan nesteillä ja kaasuilla on k-arvo.
Joten täytynee lueskella miten toi metalliputken osuus saadaan... tai miten teukka sen arpoi.

Lämmönjohtavuus on aineen vakio ja yksikkö on W/(metri*aste) ja kuvaa metrin paksuisen ainekerroksen läpi menevää lämpötehoa neliön alalla, kun lämpötilaero on yksi aste.

k-arvo eli U-arvo on taas jonkin määrätyn paksuisen levyn kyky johtaa lämpöä neliömetrin alalta kun ero on yksi aste. Yksikkönä on W/(neliömetri*aste). Jos levyn paksuus tulee kaksinkertaiseksi, sen k-arvo puolittuu jne...

Siis näillä kahdella on suurin piirtein sama suhde kuin aineen tiheydellä (lämmönjohtavuus) ja kappaleen massalla (=k-arvo). Siis aineella ei ole k-arvoa, kuten ei ole massaakaan, ne ovat kappaleen ominaisuuksia.

Kahden aineen rajapintaa kuvataan myös levyksi, jolla on oma k-arvo. :)
 
R

Raksaaja

Vakionaama
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Espejot sanoi:
Veikkaa että tuo ei ole kriittinen kohta koska kyseessä on pakotettu virtaus. Kriittinen kohta näyttää olevan veden ja putken ulkorajapinta koska veden virtaus on vähintäänkin heikko (tosin, savimaassa se on vielä heikompi).
Klikkaa laajentaaksesi..

Savimaassa taitaa lämpöenergia siirtyä lähinnä johtumalla ei konduktiolla...
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

teukka sanoi:
Lisäksi olin lukevinani että ainosataan nesteillä ja kaasuilla on k-arvo.
Joten täytynee lueskella miten toi metalliputken osuus saadaan... tai miten teukka sen arpoi.

Lämmönjohtavuus on aineen vakio ja yksikkö on W/(metri*aste) ja kuvaa metrin paksuisen ainekerroksen läpi menevää lämpötehoa neliön alalla, kun lämpötilaero on yksi aste.

k-arvo eli U-arvo on taas jonkin määrätyn paksuisen levyn kyky johtaa lämpöä neliömetrin alalta kun ero on yksi aste. Yksikkönä on W/(neliömetri*aste). Jos levyn paksuus tulee kaksinkertaiseksi, sen k-arvo puolittuu jne...

Siis näillä kahdella on suurin piirtein sama suhde kuin aineen tiheydellä (lämmönjohtavuus) ja kappaleen massalla (=k-arvo). Siis aineella ei ole k-arvoa, kuten ei ole massaakaan, ne ovat kappaleen ominaisuuksia.

Kahden aineen rajapintaa kuvataan myös levyksi, jolla on oma k-arvo. :)
Klikkaa laajentaaksesi..

Joo, jotenkin mielsin k-arvon lämmönsiirtymiskertoimeksi (h), oiskohan johtunut sopivista luvuista.
Miten muuten saat esim kuparille k-arvolksi 300 000 ja vedelle 6000? (EDIT ahaa, kyse taitaa olla siitä laskenassa käytetään mm.)

***

Täytyy lukea ajatuksella uudestaan läpi. Mutta päällimäiseki jäi mieleen että putkessa virtaavaan veteen ei voi käyttää samaa kaavaa/lukuja kuin putkessa seisovaan veteen.
 
T

teukka

Vieras
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Joo, Sinun pitää lukea huolellisemmin.
En ole kirjoittanut kuparin k-arvosta, vaan millin paksuisen kuparilevyn k-arvosta.
Siis k-arvo liittyy aina levyyn tai kerrokseen.
Millin paksuisen aineen k-arvo saadaan jakamalla lämmönjohtavuus yhdellä millillä. Tällöin se lukuarvo tulee tuhatkertaiseksi ja samalla jakajaan tulee yksi metriä ilmaiseva m-kirjain lisää eli metri muuttuu neliömetriksi. ;)

Eri aineiden rajapintojen lämmönsiirtokyky eli k-arvo on kokeellinen luku.
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

teukka sanoi:
Joo, Sinun pitää lukea huolellisemmin.
En ole kirjoittanut kuparin k-arvosta, vaan millin paksuisen kuparilevyn k-arvosta.
Siis k-arvo liittyy aina levyyn tai kerrokseen.
Millin paksuisen aineen k-arvo saadaan jakamalla lämmönjohtavuus yhdellä millillä. Tällöin se lukuarvo tulee tuhatkertaiseksi ja samalla jakajaan tulee yksi metriä ilmaiseva m-kirjain lisää eli metri muuttuu neliömetriksi. ;)

Eri aineiden rajapintojen lämmönsiirtokyky eli k-arvo on kokeellinen luku.
Klikkaa laajentaaksesi..

Mitenkä olet saanut veden k-arvon. Jos putken sisällä oleva vesi levitetään vaipaksi niin vaipan paksuus on 10 mm?
Vaikka asialla ei olekaan lopputuloksen kanssa merkitystä (ei ole lämmönsiirtoa rajoitava tekijä) niin tuo vesipohjaisten nesteiden konvektiokerroin kiinnostaa, siis missä haarukassa se liikkuu... ja mikä on tietyn vesikerroksen k-arvon ja vastaavan virtaavan veden h-arvojen ero...

****

Kaivon lämmönsiirtimen suhteen olen toistaiseksi päätynyt seuraavaan hapuilevaan johtopäätökseen

1/hin + 1/kputki + 1/hout=1/htot

missä hin on kaivon konvektiokerroin (vapaa vai pakotettu) ja hout vesi-etanolin konvektiokerroin.

Kun olen lukuja pyöritelly (lisään ne myöhemmin) niin putken pinta-ala ja kaivon konvektio on lämmön siirtymisen kannalta oleellisia.
Eli kupariputken vaihtaminen rosteriseen spiraaliputkeen näyttää lisäävän lämmön siirtymistä pinta-alan lisääntymisen kautta. Putken pinnan paksuudella tai putken metallilaadulla ei ole merkitystä.
 
V

VesA

In Memoriam
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Tässä mennään kyllä virtaustieteen syövereihin, todennäköisesti on joku virtausnopeusraja jonka jälkeen viinanlämmönsiirto muuttuu äkkiä, eli viinan pitää mennä tarpeeksi lujaa että se pyörteilee tarpeeksi putkessa.
 
T

teukka

Vieras
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Niinkuin totesin, ei vedellä ole k-arvoa. Veden ja metallin (kupari) välisellä rajapinnalla on se k-arvo. Nämä rajapintojen k-arvot ovat juuri niitä kirjallisuudesta saamiani ja kyseisiin virtauslämmönvaihtotapahtumiin kokeellisesti hyväksi havaittuja. :)

Kuten VesAkin tuossa arveli, näissä jutuissa joutuu pian syvälle virtausoppiin, joka ei ole enää valkoisen miehen hommia. Viittasin tuolla jossakin aiemmin Navier-Stokesin osittaisderivaattoihin. Reynoldsin lukukin kannattaa selvitellä, jos ei saa muuten aikaansa kulumaan...
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

teukka sanoi:
Niinkuin totesin, ei vedellä ole k-arvoa. Veden ja metallin (kupari) välisellä rajapinnalla on se k-arvo. Nämä rajapintojen k-arvot ovat juuri niitä kirjallisuudesta saamiani ja kyseisiin virtauslämmönvaihtotapahtumiin kokeellisesti hyväksi havaittuja. :)
Klikkaa laajentaaksesi..

Minulla on toden näköisesti termit "hieman" hukassa mutta metalli-vesi rajapinnalla on mielestäni h-arvo (konvektiokerroin/lämmönsiirtymiskerroin). Ja tietyllä kupariputkella on k-arvo (lämmön läpäisykerroin).
niin tai näin, tuo etanoli-vesiseoksen lämmönsiirto on tarpeeksi iso.

Katseeni kohdistuu kaivon veteen ja sen kykyyn siirtää lämpöä siihen kupari/rosteriputkeen. Avainkysmys on että voiko 150 m muoviputkea savimaassa korvata esim 30-40 m pitkällä kupariputkella kaivossa jos ajatellaan pelkästään lämmön siirtymistä.

teukka sanoi:
Kuten VesAkin tuossa arveli, näissä jutuissa joutuu pian syvälle virtausoppiin, joka ei ole enää valkoisen miehen hommia. Viittasin tuolla jossakin aiemmin Navier-Stokesin osittaisderivaattoihin. Reynoldsin lukukin kannattaa selvitellä, jos ei saa muuten aikaansa kulumaan...
Klikkaa laajentaaksesi..

Juu, minä ole tarpeeksi syvällä ilman virtausoppiakin.
 
S

SON

Vakionaama
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Espejot sanoi:
Katseeni kohdistuu kaivon veteen ja sen kykyyn siirtää lämpöä siihen kupari/rosteriputkeen. Avainkysmys on että voiko 150 m muoviputkea savimaassa korvata esim 30-40 m pitkällä kupariputkella kaivossa jos ajatellaan pelkästään lämmön siirtymistä.
Klikkaa laajentaaksesi..

Ensiksi pitää ottaa huomioon se miten paljon siitä kaivosta saa ylipäätään lämpöä. Tuo lämmön siirtymä kaivon ympäriltä kaivoveteen vaatii "korkeampaa matematiikkaa" mutta otetaan esimerkiksi kaivo jonka renkaiden halkaisija on 1.2 m ja 4 m vesikorkeutta ( ainakin 12 kpl ½ m rengasta) ja jäähdytetään pelkästään sitä kaivon sisällä olevaa vettä.

Saadaan 3.14*1.2*1.2= 4.5 m3 = 45.000 l vettä jota jäähdytetään 5 astetta jolloin tuosta vesitilavuudesta saadaan energiaa 45.000*1*5/860 kWh= 260 kWh. Nyt vain pitää arvioida kuinka paljon kaivonrenkaita ympäröivä maa- vesi lämmittää kaivoa ja hidastaa kaivon jäätymistä. Oma arvio että noin puolet tuosta saa lisää, joten kaivosta ja sen läheltä saisi lämpöä tuolla perusteella noin 400 kWh.

Meniköhän oikein? Smiley211004
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

SON sanoi:
Ensiksi pitää ottaa huomioon se miten paljon siitä kaivosta saa ylipäätään lämpöä. Tuo lämmön siirtymä kaivon ympäriltä kaivoveteen vaatii "korkeampaa matematiikkaa" mutta otetaan esimerkiksi kaivo jonka renkaiden halkaisija on 1.2 m ja 4 m vesikorkeutta ( ainakin 12 kpl ½ m rengasta) ja jäähdytetään pelkästään sitä kaivon sisällä olevaa vettä.

Saadaan 3.14*1.2*1.2= 4.5 m3 = 45.000 l vettä jota jäähdytetään 5 astetta jolloin tuosta vesitilavuudesta saadaan energiaa 45.000*1*5/860 kWh= 260 kWh. Nyt vain pitää arvioida kuinka paljon kaivonrenkaita ympäröivä maa- vesi lämmittää kaivoa ja hidastaa kaivon jäätymistä. Oma arvio että noin puolet tuosta saa lisää, joten kaivosta ja sen läheltä saisi lämpöä tuolla perusteella noin 400 kWh.

Meniköhän oikein? Smiley211004
Klikkaa laajentaaksesi..

Kaivoon virtaa uutta vettä joka pumpataan pois n. 2 kertaa tunnissa kun veden korkeus nousee 60 cm.
Vastaavasti LTO:n esilämmityksen lämmöntarve on. n 1,5 kWh kun ulkona on -26C. Kun huomioidaan että tämmöiset pakkasjaksot eivät kestä kauaa ja että veden jäätyminekin vaatii energiavuodon niin uskoisin että kaivon tuotto riittää.
 
R

repomies

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Eipä muuta kuin sanoista tekoihin. Laitat pienimmän ja halvimman MLP:n kiinni minkä löydät. Jos se ei toimi, täräytät uuden kaivon pihaan.
 
S

SON

Vakionaama
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Tämä on mielenkiintoinen aihe ja olen mietiskellyt samaa kaivoratkaisua ja sitten seuraavanlaista muoviputkiratkaisua. Meillä on iso tontti ja toissakesäisen salaojaremontin yhteydessä tuli ilmi että pohjavesisuonia on tontilla useammassa kohdassa ja jo noin 2.5 .. 3 m syvyydessä. Itse ajattelin asiaa niin että kaivaisin vaikkapa halkaisijaltaan 15.. 20 m montun tuohon pohjavesisyvyyteen ja siihen kierukkamaisesti muoviputkea vaikkapa 200 m. Tontilla on itseasiassa neljäkin samanlaista kohtaa joten putkea saisi maahan jopa 800 m. Näistä "kaivoista" sitten lämpöä vuorotellen. Automatiikka hoitaisi sen että vaihdetaan piiriä aina kun kierto alkaa kylmetä liiaksi. Kesäajaksi ajattelin viidentenä sellaista 2* 10 m2 aurinkoon suunnattua "lämpöseinää" lämpökeräintä jossa kiertäisi sama liuos kuin maapiirissä. Tällä voisi tarvittaessa lämmittää myös maapiiriä.

Niin ja tietenkin nokassa olisi itse rakenneltu MLP. :cool:
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Teinpäs uuden miitausen.
Kaivoon tulee vähintäänkin se 60 cm vettä kerran puolessa tunnissa. Kaivon renkaiden välistä oikein lorisee vettä heti tyhjenyksen jälkeen. Myös veden konvektio on kohtuulista mutta hidastuu täyttymisen edetessä.

Vettä tulee 340 l/h. Vesi on +4C.

Energiasisältö
(4.2 kJ/kgC * 4C * 340 kg) / 3600 = 1,6 kWh
Tähän päälle siten lämpenemä seinistä ja pohjasta...

Menikö oikein?

***

Ja taas palataan alkuperäiseen kysymykseen.
22mm spiraaliputken pinta-ala on 0,108m2/m
Pinta-ala on 1,4 kertainen sileään putkeen verattuna.
Jos tuota putkea laitetaan yhteen kieppiin niin 40m mahtuu.
Tekee n. 4,4m2
Kahteen kiepiin mahtuu n.70m

Veden lämmönjohtavuus ei ole yhtä hyvä kuin savimaan mutta veden vapaa virtaus tasoittaa tilannetta mutta tasoitaako tarpeeksi.
Täytyypi taas laskeskella...
 
T

teukka

Vieras
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Noihin kertoimiin: nimityspolitiikka on vähän sekaisin, kun käytännön tekniikka ja luonnontiede lyövät kättä. U-arvo ja k-arvo ovat sama asia ja niin lienee myös h-arvo, jos sen yksikkö on myös W/(neliö*aste). Kerroin kuvaa lämmön siirtymistä kerrosten läpi. :)

Tuo SONin ehdottama tarkastelukulma on hyvä. Siis katsotaan kaivoon.... :)
 
Ilpisti

Ilpisti

Vakionaama
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Mä mistään mitään tiedä mutta jos tuon 40m laittaa putkea kaivoon niin eikös se sen verran sitten syrjäytä sieltä vettäkin? Vaikuttaako tuo sitten kuinka paljon yhtään mihinkään? Jos sitä vettä tulee sinne kaivoon tietyllä "paineella" ja sillä paineella se pinta jaksaa nousta tiettyyn korkeuteen niin eikös se vesitilavuus silloin pienene jos siellä on 40m putkea? ???
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Ilpisti sanoi:
Mä mistään mitään tiedä mutta jos tuon 40m laittaa putkea kaivoon niin eikös se sen verran sitten syrjäytä sieltä vettäkin? Vaikuttaako tuo sitten kuinka paljon yhtään mihinkään? Jos sitä vettä tulee sinne kaivoon tietyllä "paineella" ja sillä paineella se pinta jaksaa nousta tiettyyn korkeuteen niin eikös se vesitilavuus silloin pienene jos siellä on 40m putkea? ???
Klikkaa laajentaaksesi..

0,38 l/m on putken tilavuus... n. 14 l
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Tässä olisi yksi lasku jossa keskitytään veden ja rosterisen spiraaliputken lämmönsiirtokykyyn.
En edes uskalla miettiä mitä kaikkea virhettä laskussa on mutta kertokaa viisaamat.... dellataan jos ihan metsässä.


Lähtötiedot
Veden lämmönsiirtokerroin (h) = 100 W/(m2K) (1
Rosterin lämmönjohtavuus (lamda) = 50 W/mK
Lämpötilaero (dT) = 2K
Putken seinämä (s) = 0,001 m
Putken ala (A) = 0,108 m2 per metri (spiraaliputki halk. 22 mm)

***

1/hvesi + s/lamdarosteri = 1/htot

1/200 W/(m2K) + 0,001 m/50 W/(mK) = 0,00502 (m2K)/W
htot = 199,2 W/(m2K)


Q = h*A*dT

199 W/(m2K) * 0,108 m2 * 2 K = 43 W

Eli tuotto 43 W/m

Tarvittava putkimäärä
1600 W / 43 W/m = 37 m


1 Nesteiden vapaan konvektion lämmönsiirtokertoimen haitari on laaja 50...1000 W/(m2K)
 
S

SON

Vakionaama
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

SON sanoi:
Ensiksi pitää ottaa huomioon se miten paljon siitä kaivosta saa ylipäätään lämpöä. Tuo lämmön siirtymä kaivon ympäriltä kaivoveteen vaatii "korkeampaa matematiikkaa" mutta otetaan esimerkiksi kaivo jonka renkaiden halkaisija on 1.2 m ja 4 m vesikorkeutta ( ainakin 12 kpl ½ m rengasta) ja jäähdytetään pelkästään sitä kaivon sisällä olevaa vettä.

Saadaan 3.14*1.2*1.2= 4.5 m3 = 45.000 l vettä jota jäähdytetään 5 astetta jolloin tuosta vesitilavuudesta saadaan energiaa 45.000*1*5/860 kWh= 260 kWh. Nyt vain pitää arvioida kuinka paljon kaivonrenkaita ympäröivä maa- vesi lämmittää kaivoa ja hidastaa kaivon jäätymistä. Oma arvio että noin puolet tuosta saa lisää, joten kaivosta ja sen läheltä saisi lämpöä tuolla perusteella noin 400 kWh.

Meniköhän oikein? Smiley211004
Klikkaa laajentaaksesi..

Ei mennyt oikein, Smiley211003 sillä tuostahan tulee vain 3.14*1.2m*1.2m/4*4 m= 4.5 m3 = 4.500 litraa kaivossa olevan veden tilavuudeksi ja tämä tarkoittaa sitä että tuo kaivosta saatava energia noilla aiemmin esillä olleilla ehdoilla on vain 40 kWh.
Lisäksi tuo delta t 5 astetta on yläkantissa ja kun toimitaan muutoinkin pienillä lämpötilaeroilla, saattaa lämmönvaihtimien hyötysuhde jäädä aika huonoksi.

Mutta silti Espejotille lykkyä. Vierivä kivi ei sammaloidu! Smiley211007
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

SON sanoi:
Ei mennyt oikein, Smiley211003 sillä tuostahan tulee vain 3.14*1.2m*1.2m/4*4 m= 4.5 m3 = 4.500 litraa kaivossa olevan veden tilavuudeksi ja tämä tarkoittaa sitä että tuo kaivosta saatava energia noilla aiemmin esillä olleilla ehdoilla on vain 40 kWh.
Lisäksi tuo delta t 5 astetta on yläkantissa ja kun toimitaan muutoinkin pienillä lämpötilaeroilla, saattaa lämmönvaihtimien hyötysuhde jäädä aika huonoksi.

Mutta silti Espejotille lykkyä. Vierivä kivi ei sammaloidu! Smiley211007
Klikkaa laajentaaksesi..

En ota kantaa tuohon laskemaasi tilanteeseen. Meidän kaivosta on pakko pumpata vettä pois ja uutta tulee tilalle sen 340l/h. Jos vettä ei pumpata pois se alkaa valua salaojaputkiin. Koko salaoja järjestelmä on tällä hetkellä täysin turha eikä salaojaputkista ole koskaan tullut vettä. Nyt tuo vesi on talvisaikaan rasite. Kesällä se pumpataan nurmikolle. Oishan se muka jos vettä vois talvellakin hyödyntää.

Anyway, tuon pumpattavan veden energiasisältö dT4C:lla on n. 1.59 kW jos vesi jäähtyy 0C. Miten tuon energian saisi sirettyä hyötykäyttöön onkin eri juttu.

***

Jos upotasi levylämmänvaihtimen kaivoon ja laittasi ylimääräisen vesipumpun kierättämään kaivon vettä levarin läpi niin kovektio paranisi oleellisesti ::)

SON sanoi:
Mutta silti Espejotille lykkyä. Vierivä kivi ei sammaloidu! Smiley211007
Klikkaa laajentaaksesi..

Toistaiseksi puhtaasti akateemista pohdiskelua tyyliin olisiko tuo ylipäätänsä mahdollista sillä välin kun odotan että polttopuut saadaan poltettua... kuka tietää mihin ajatelmat johtavat.
 
T

teukka

Vieras
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Veden lämmönsiirtokerroin (h) = 100 W/m2K (1
Rosterin lämmönjohtavuus (k) = 50 W/mK
Lämpötilaero (dT) = 2K
Putken seinämä (s) = 0,001 m
Putken ala (A) = 0,108 m2 per metri (spiraaliputki halk. 22 mm)

***

1/hvesi + s/krosteri = 1/htot

1/200 W/m2K + 0,001 m/50 W/mK = 0,00502 m2K/W
htot = 199,2 W/m2 K
Tämä kaivotapaus on siis sellainen, että ulkopinnalla on seisova vesi. Minä olen käsitellyt tapausta, jossa minulla oli virtaus kummallakin puolella.

Tuossa edellä olet jotenkin sotkenut k-arvon ja lämmönjohtavuuden. Lämmönjohtavuudelle käytetään yleisesti merkkiä lamba ja tällöin s/lamda=1/k.
Tuossa laskennassasi pitäisi noiden yksiköiden selkeyttämiseksi käyttää sulkuja. Siis esim.W/m2K on oikeastaan sama kuin WK/m2 eikä suinkaan W/(m2K), jota arvatenkin lienet tarkoittanut, ja joka voidaan myös kirjoittaa W/m2/K.
Tiedän, että monissa tekniikan jutuissa merkitään noita yksiköitä väärin silloin, kun kirjoittaja ei hallitse näillä suureilla laskemista.

Siis yleisen merkintätavan mukaan esim. 15/3*2 = 10 eikä suinkaan 2,5, joka tulee laskusta 15/(3*2).
Jotta tuo kertomerkki ei sotke, niin a/bc=10, jos a=15, b=3 ja c=2. Ja vastaavasti a/(bc)=2,5.

Muuten tuohon itse asiaan. Kattilassa ja varaajassahan on tuo tilanne, että vesi seisoo ulkopuolella ja virtaa putken sisällä. Sieltähän ehkä löytyisi apuja.
 
K

kotte

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Espejot sanoi:
Meidän kaivosta on pakko pumpata vettä pois ja uutta tulee tilalle sen 340l/h. Jos vettä ei pumpata pois se alkaa valua salaojaputkiin.
Anyway, tuon pumpattavan veden energiasisältö dT4C:lla on n. 1.59 kW jos vesi jäähtyy 0C. Miten tuon energian saisi sirettyä hyötykäyttöön onkin eri juttu.
Jos upotasi levylämmänvaihtimen kaivoon ja laittasi ylimääräisen vesipumpun kierättämään kaivon vettä levarin läpi niin kovektio paranisi oleellisesti ::)
Klikkaa laajentaaksesi..

Harkitsisin itse myös kuivatuspumpun veden suoraa kierrätystä tuloilman lämmönvaihtimessa, niin saa pumpun häviöistäkin osan hyödyksi. Jäätymissuojauksen voisi toteuttaa vaikkapa liittämällä kaivoesilämmitin T-haaralla nykyiseen tuloilmaputkeen ja laittamalla paluuveden (ts. hulevesiviemäriin johdettavan) lämpötilan mukaan ohjattava moottoripelti. Voisihan tuohon rakentaa vielä muitakin lisävarmistuksia jäätymisvaaran varalta (jos yleensäkään on pelkoa siitä, että vettä ei aina tule kaivosta riittävästi).

Jos vesi riittää kovimpia pakkasia lukuun ottamatta, olisi vielä yksinkertaisempaa laittaa pumppu pysähtymään jäätymisvaaran uhatessa ja lisätä pesukoneventtiili, joka päästää korkealla olevasta kennosta veden valumaan hulevesiviemäriin päästämällä alipaineen vetämää ilmaa kennoon ja putken ylempiin osiin veden tilalle.
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

teukka sanoi:
Veden lämmönsiirtokerroin (h) = 100 W/m2K (1
Rosterin lämmönjohtavuus (k) = 50 W/mK
Lämpötilaero (dT) = 2K
Putken seinämä (s) = 0,001 m
Putken ala (A) = 0,108 m2 per metri (spiraaliputki halk. 22 mm)

***

1/hvesi + s/krosteri = 1/htot

1/200 W/m2K + 0,001 m/50 W/mK = 0,00502 m2K/W
htot = 199,2 W/m2 K
Tämä kaivotapaus on siis sellainen, että ulkopinnalla on seisova vesi. Minä olen käsitellyt tapausta, jossa minulla oli virtaus kummallakin puolella.

Tuossa edellä olet jotenkin sotkenut k-arvon ja lämmönjohtavuuden. Lämmönjohtavuudelle käytetään yleisesti merkkiä lamba ja tällöin s/lamda=1/k.

Muuten tuohon itse asiaan. Kattilassa ja varaajassahan on tuo tilanne, että vesi seisoo ulkopuolella ja virtaa putken sisällä. Sieltähän ehkä löytyisi apuja.
Klikkaa laajentaaksesi..

Ja totta, käytin lamdan sijaan k-arvoa kun en saanut lamdaa näppikseltä... no, lopputulos on sama.

Vesi ei koskaan seiso. Vähintäänkin kyseessä on vapaa konvektio. Koska kaivon tapauksessa lämpötilaerot on pienet niin h-kerroin on varmastikkin haitarin alapäästä. Toisaalta, pumpu ja kaivon pohjavirtaus lisäävät liikettä varsinkin pumpauksen ja kaivon täyttymisen alkuvaiheessa ... no, ehkä oikea konvektiokerroin olisi lähempänä 50, mene ja tiedä. Tuota vois yrittää kokeilla jonkinlaisella metallikappaleen avulla.
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

kotte sanoi:
Harkitsisin itse myös kuivatuspumpun veden suoraa kierrätystä tuloilman lämmönvaihtimessa, niin saa pumpun häviöistäkin osan hyödyksi. Jäätymissuojauksen voisi toteuttaa vaikkapa liittämällä kaivoesilämmitin T-haaralla nykyiseen tuloilmaputkeen ja laittamalla paluuveden (ts. hulevesiviemäriin johdettavan) lämpötilan mukaan ohjattava moottoripelti. Voisihan tuohon rakentaa vielä muitakin lisävarmistuksia jäätymisvaaran varalta (jos yleensäkään on pelkoa siitä, että vettä ei aina tule kaivosta riittävästi).

Jos vesi riittää kovimpia pakkasia lukuun ottamatta, olisi vielä yksinkertaisempaa laittaa pumppu pysähtymään jäätymisvaaran uhatessa ja lisätä pesukoneventtiili, joka päästää korkealla olevasta kennosta veden valumaan hulevesiviemäriin päästämällä alipaineen vetämää ilmaa kennoon ja putken ylempiin osiin veden tilalle.
Klikkaa laajentaaksesi..

Onko ihan kuolleena syntynyt ajatus että upottas levylämmönvaihtimen kaivoon ja pienen pumpun kierätämään vettä levlämmönvaihtimessa. Silloin konvektiokerroin pomppaa toisiin svääreihin... ja levylämmönvaihtimian vois vaikka ketjuttaa hätätapauksessa. Niin, kaivo ei koskaan tyhjene kokonaan.
 
K

kotte

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Espejot sanoi:
Onko ihan kuolleena syntynyt ajatus että upottas levylämmönvaihtimen kaivoon ja pienen pumpun kierätämään vettä levlämmönvaihtimessa. Silloin konvektiokerroin pomppaa toisiin svääreihin... ja levylämmönvaihtimian vois vaikka ketjuttaa hätätapauksessa. Niin, kaivo ei koskaan tyhjene kokonaan.
Klikkaa laajentaaksesi..

Onhan tuossa se järki, että pienelläkin lämmönvaihtimella voi pärjätä. Jonkinlainen potkurityyppinen kierrätyselementti olisi energiatehokkain (ja akvaariosuodatinpumput, kiertovesipumput tms. tulevat aika lähelle). On tuossa kaivoasennuksessa sellainen järki, että maasta tulee hiukan lisälämpöä ja osa tyhjenyspumpun häviöistä saadaan tälläkin tavoin hyödyksi (ko. pumpunhan voi jättää uimurin ohjattavaksi, jolloin tavanomainen halpa uppopumppu kelpaa). Systeemi on myös sillä tavoin itsestään säätyvä, että jos keruuneste jäähtyy liikaa, keruuputken ympärille syntyy eristävä jääkerros, joka lopettaa konvektion pääosiltaan.

Itse kyllä laittaisin kaivoon pohjalle pelkän riittävän pitkän palan kasteluletkua (vaikkapa 50m:n kiepin) ja sitten maalämpönestettä sisään sekä sopivan kierrätyspumpun. Ja kaivon kuivatukseen yksinkertainen uimurilla varustettu uppopumppu. Lisävarmuudeksi voisi vielä tarkkailla kiertonesteen lämpötilaa ja vaikkapa katkoa kiertoa, jos lämpötila putoaa alle viiden pakkasasteen (ihan kokeiluun perustuvin kynnysarvoin).
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

kotte sanoi:
Itse kyllä laittaisin kaivoon pohjalle pelkän riittävän pitkän palan kasteluletkua (vaikkapa 50m:n kiepin) ja sitten maalämpönestettä sisään sekä sopivan kierrätyspumpun. Ja kaivon kuivatukseen yksinkertainen uimurilla varustettu uppopumppu. Lisävarmuudeksi voisi vielä tarkkailla kiertonesteen lämpötilaa ja vaikkapa katkoa kiertoa, jos lämpötila putoaa alle viiden pakkasasteen (ihan kokeiluun perustuvin kynnysarvoin).
Klikkaa laajentaaksesi..

Siis kaivossa on jo uppopumppu joka pitää kaivon tyhjänä (ja kuivaa maata, mikä sinänsä ei ole vältämätöntä)

Kasteluletkun ajasi asian mutta ongelmaksi muodostuu vapaan konvektion suuruus (ja sen arviointi) joka rajoittaa lämmön siirtymistä. Kasteluletkun pinta-ala on myös rajoitava tekijä. Spiraaaliletkun pinta-ala on vajaat kaksinkertainen... ja hinta kymmenkertainen.

kotte sanoi:
Onhan tuossa se järki, että pienelläkin lämmönvaihtimella voi pärjätä. Jonkinlainen potkurityyppinen kierrätyselementti olisi energiatehokkain (ja akvaariosuodatinpumput, kiertovesipumput tms. tulevat aika lähelle). Systeemi on myös sillä tavoin itsestään säätyvä, että jos keruuneste jäähtyy liikaa, keruuputken ympärille syntyy eristävä jääkerros, joka lopettaa konvektion pääosiltaan.
Klikkaa laajentaaksesi..

Onko niin että levylämmönvaihtimen ilmoitettu pinta-ala on yhteispinta ala (in+out)... eli jos laskee syötettävän lämpövirtaa niin pinta-ala täytyy puolittaa kaavassa Q=h*A*dT?

***

http://www.dieterhoeven.de/?site=products/wt/b3_32_40
Lämmönvaihtimen pinta-ala = 1.2m2
Seinämän paksuus: 0,4mm
Roterin lamda = 50W/mK
Veden konvektiokerroin lämmönvaihtimessa = 3000W/m2K (arvio)
Lämpötilaero = 2C

1 / 3000W/(m2K) + 0,0004m / 50W/(mK) = 1/3000W/(m2K)
3000W/(m2K) * 0,6m2 * 2K = 3600W
 
K

kotte

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Espejot sanoi:
Kasteluletkun ajasi asian mutta ongelmaksi muodostuu vapaan konvektion suuruus (ja sen arviointi) joka rajoittaa lämmön siirtymistä. Kasteluletkun pinta-ala on myös rajoitava tekijä. Spiraaaliletkun pinta-ala on vajaat kaksinkertoanen... ja hinta kymmenkertainen.
Klikkaa laajentaaksesi..

Jos upotat putken tuollaiseen vettä tuottavaan kaivoon, on tilanne aivan sama kuin varsinaisessa poratussa maalämpökaivossa, ellei putkea sitten onnistuta krymppäämään johonkin nurkkaan. Jos siis mitoitat keruuputkiston pituuden hyväksi havaittujen maalämpöesilämmityskaivon mitoitusohjeiden perusteella ja otat putken ympärysmitan huomioon (siis pidennät putkea vastaavasti, jos se on ohuempaa kuin maalämpöputkiston tyypillinen 40mm), niin tulos ei ole tapauksessasi ainakaan huonompi. Ohut putki johtaa tietyllä virtauksella pinta-alaa kohti lämpöä paremmin kuin paksumpi, mutta virtausvastus vastaavasti kasvaa. Tyhjennyspumppu lisäksi parantaa kaivon veden sekoittumista (mikä on hyvä muutenkin, jos lenkit pidetään erillään vaikkapa erityisen kehikon avulla.

Tokihan paras systeemi olisi vanhan öljykattilan kuparinen käyttövedenlämmityskierukka tms. jos hyväkuntoisen sellaisen jostakin sattuisi löytämään. Epäilen, että levylämmönvaihtimien tukkeutumisriski olisi tässä tapauksessa melkoinen, koska kaivoon pääsee kumminkin kaikenlaista roskaa.
 
T

teukka

Vieras
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

1 / 3000W/(m2K) + 0,00004m / 50W/(mK) = 999W/(m2K)
999W/(m2K) * 0,6m2 * 2K = 3600W

Tuossa laskussa on jotakin, jota en ymmärrä. Mielestäni sen pitäisi ehkä kuulua seuraavasti:
1/3000W/(m2K) + 0,0004 m/50W(mK) = 1/3000W/(m2K), koska jälkimmäinen termi häviää pienuutensa vuoksi. Lisäksi lienee virhe tuossa 0,00004 m, joka on 0,04 mm.

Nyt siis on selvillä, että koko lämmönvaihdon k-arvo on 3000 W/(m2K).
Kun tämä kerrotaan pinta-alalla ja lämpötilaerolla, niin teho=0,6m2*2K*3000W/(m2K)=3600 W. eli vastaus on sinänsä oikea.
Onko tuosta nyt sitten kateissa toinen pinta? Siellähän on kolme kerrosta eli metalli ja sen molemmat pinnat. :)
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

teukka sanoi:
1 / 3000W/(m2K) + 0,00004m / 50W/(mK) = 999W/(m2K)
999W/(m2K) * 0,6m2 * 2K = 3600W

Tuossa laskussa on jotakin, jota en ymmärrä. Mielestäni sen pitäisi ehkä kuulua seuraavasti:
1/3000W/(m2K) + 0,0004 m/50W(mK) = 1/3000W/(m2K), koska jälkimmäinen termi häviää pienuutensa vuoksi. Lisäksi lienee virhe tuossa 0,00004 m, joka on 0,04 mm.

Nyt siis on selvillä, että koko lämmönvaihdon k-arvo on 3000 W/(m2K).
Kun tämä kerrotaan pinta-alalla ja lämpötilaerolla, niin teho=0,6m2*2K*3000W/(m2K)=3600 W. eli vastaus on sinänsä oikea.
Onko tuosta nyt sitten kateissa toinen pinta? Siellähän on kolme kerrosta eli metalli ja sen molemmat pinnat. :)
Klikkaa laajentaaksesi..

Jep, kateissa on lämmönvaihtimen toinen pinta. Keskityn tarkastelemaan kaivon kykyä siirtää lämpöä koska se tuntuu olevan rajoitava tekijä. Eli laskuissa on vain kammio missä kiertää kaivovesi. Löysin muutaman lisäkaavan lämmönvaihtimien tarkasteluun. Palaan niihin ehkä myöhemmin.

Korjattu lämmönvaihdon k-arvo, siitä puuttui kakkonen edestä (2999 eikä 999).
 
Espejot

Espejot

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

kotte sanoi:
Jos upotat putken tuollaiseen vettä tuottavaan kaivoon, on tilanne aivan sama kuin varsinaisessa poratussa maalämpökaivossa, ellei putkea sitten onnistuta krymppäämään johonkin nurkkaan. Jos siis mitoitat keruuputkiston pituuden hyväksi havaittujen maalämpöesilämmityskaivon mitoitusohjeiden perusteella ja otat putken ympärysmitan huomioon (siis pidennät putkea vastaavasti, jos se on ohuempaa kuin maalämpöputkiston tyypillinen 40mm), niin tulos ei ole tapauksessasi ainakaan huonompi. Ohut putki johtaa tietyllä virtauksella pinta-alaa kohti lämpöä paremmin kuin paksumpi, mutta virtausvastus vastaavasti kasvaa. Tyhjennyspumppu lisäksi parantaa kaivon veden sekoittumista (mikä on hyvä muutenkin, jos lenkit pidetään erillään vaikkapa erityisen kehikon avulla.

Tokihan paras systeemi olisi vanhan öljykattilan kuparinen käyttövedenlämmityskierukka tms. jos hyväkuntoisen sellaisen jostakin sattuisi löytämään.
Klikkaa laajentaaksesi..

Ajattelin tämmöistä putkea, mikä vastasi aika hyvin kierukkaaa.
http://www.pipesystems.com/site/index.cfm?id_art=37102&vsprache=FI
Pinta-ala on suurempi per metri kuin tavallisella putkella.

Minun tapauksessa 34mm putkea mahtusi 46m / 6,8m2 (kaksi kieppiä sisäkkän)
Neliömäärä on puolet pienempi kuin 110m putkella (tätä kaivosyvyyttä minulle ehdotettiin).


kotte sanoi:
Epäilen, että levylämmönvaihtimien tukkeutumisriski olisi tässä tapauksessa melkoinen, koska kaivoon pääsee kumminkin kaikenlaista roskaa.
Klikkaa laajentaaksesi..

Suodatin tarvitaan ilman muuta ja se olis joka vuosi puhdistettava... sikäli ei hyvä
 
K

kotte

Hyperaktiivi
Vs: Lämmönvaihdin kaivoon

Espejot sanoi:
Minun tapauksessa 34mm putkea mahtusi 46m / 6,8m2 (kaksi kieppiä sisäkkän)
Neliömäärä on puolet pienempi kuin 110m putkella (tätä kaivosyvyyttä minulle ehdotettiin).
Klikkaa laajentaaksesi..

Eikös tuohon olisi mahdollista saada useampikin kieppi mahtumaan, jos rakentaa tukevan metallitelineen, johon putket sidotaan paikalleen nippusiteellä tms. niin, että väliin jää vielä muutama sentti vettä? Voisi myös käyttää useampaa ohuemmasta putkesta tehtyä lenkkiä ja kytkeä näitä sitten rinnakkain, jolloin taivutusjoustavuus paranee, ohutseinäinenkin letku pysyy paremmin kuosissaan (vaikkakin siirtoliuoksen ympäristöä suurempi paine jo sinänsä vähentää kuroutumisriskiä), mutta virtausvastus pysyy samalla hallinnassa.
 
Sinun on kirjauduttava sisään tai rekisteröityä kirjoittaaksesi tänne.
Back
Ylös Bottom