Gruntowy wymiennik ciepla inaczej

[JerzyB]

Do szczęścia brakuje mi potwierdzenia parametrów gruntu w którym powinien znaleźć się GWC. Działkę mam taką, że i jest teren suchy 8 metrów piachu wgłąb, jest też 4 metrowe obniżenie z glebą torfowo jakąśtam. Za miesiąc chciałbym coś zrobić - ale trudno się zdecydować z braku wystarczających informacji.

Jeśli brać pod uwagę tylko pojemność cieplną żwiru, to tak jak Leon wylicza - dzień, max. 2 i po cieple. Musi zatem decydować o wszystkim wymiana ciepła z gruntem - a żwir w piachu wygląda chyba kiepsko. Może jednak o wymianie ciepła z takim rodzimym piachem decydyją nieco inne (nie wspominane tu albo pomijane) mechanizmy ?

[Maco]

Czy żwir luzem jest lepszym izolatorem czy przewodnikiem ciepła ?

Jeśli byłby izolatorem to rzeczywiście kiepsko ale jeśli jest przwodnikiem (to znaczy powierzchnia styku kamieni żwiru ze sobą jest wbrew pozorom duża i przez tę powierzchnię kamienną odbywa się przekawywanie/oddawanie ciepła ?

Sam nie wiem...

Do głowy przychodzą mi tylko te wszystkie piwniczki w starych domach, gdzie w lecie zawsze jest chłodno. No i taką piwniczkę nie jest łatwo nagrzać. Ludzie mieszkający w suterenach choćby mozno ocieplali to jednak im "ciągnie" od ziemii. To może jednak ta wymiana z gruntem jest trochę inna niż liczymy ?

[Ryszard1]

On 2003-02-15 22:47, Maco wrote:

Do głowy przychodzą mi tylko te wszystkie piwniczki w starych domach, gdzie w lecie zawsze jest chłodno. No i taką piwniczkę nie jest łatwo nagrzać. Ludzie mieszkający w suterenach choćby mozno ocieplali to jednak im "ciągnie" od ziemii. To może jednak ta wymiana z gruntem jest trochę inna niż liczymy ?

Moj mini GWC jest wlasnie podobnej konstrukcji. Sklada sie z podziemnej jakby piwniczki ze scianami z piasku. Konstrukcja dla wzmocnienia zbudowana jest ze skrzynek mocnych) z PCV po butelkach. Dolozylem jeszcze duzo butelek 1,5 litrowych z woda. Woda powinna pomagac w przekazywaniu i magazynowaniu ciepla/zimna od otaczajacego piasku,

 

[JerzyB]

Mam wrażenie, że kluczem do wyjaśnienia funkcjonowania żwirowego GWC jest woda zawarta w powietrzu dolotowym, a konkretnie jej właściwości i wszelkie w związku z tym konsekwencje.

[KarinaZ]

Hej,

 

Nawiązując do przekładu strony niemieckiej przez Leona :

-------------------------------------------------------------

„no i coz ci niemcy tam pisza....

czyli to samo co ja czyli, ez najwazniejsze sa parametry samej gleby

podaja tez dane i wedlug nich najwyzsze lambda to jakies 2,5

i sa zadowoleni z 1200 kWh zysku energii na rok z wymiennika rurowego o dlugosci okolo 56 metrow

z tym ze oni zalozyli lambda 1,5

a jak mowie ktos moze miec 0,5 i wtedy na pewno niewiele zyska

z drugiej strona pisza i oni, ze energii nie uzyskuja z gleby a sluzy im ona jedynie jako "zbiornik"- co i ja mowilem- nie mozna z niego czerpac do woli bo wyziebimy i koniec

taki wymiennik musi pracowac non stop i dzieki temu latem gleba sie regeneruje ( normalnie nie uzyskalibysmy tej energii z powrotem z wnetrza ziemi w ciagu kilku lat”

----------------------------------------------------------

 

A więc :

 

1. zysk z przeponowego GWC wynosi średniorocznie :

 

1200 kWh / 365 dni / 24 godz. = 137 W / 56 mb rur = 2,45 [W/mb] ( rury )

oraz : zapotrzebowanie powietrza na energię wynosi : ok. 0,34 [W/m3*K]

 

((( Oczywiście liczę przy lambda gruntu =1,5 [W/m*K] i nie ważne czy grzejemy czy chłodzimy, gdyż tego nie wiem – podano średniorocznie ))).

 

Można tym ogrzać 3 529 411 m3 powietrza rocznie o 1 Kelwin

= 402,9 m3/h przy deltaT=1K = ok. 80,6 m3/h, przy deltaT=5K

 

( deltaT=5K wynika z faktu, iż januszek pisze o temperaturze na wylocie GWC ok. +2C +3C, a średnia temp. stycznia i lutego w Polsce to ok. –2C za ostatnie 15 lat ),

 

U januszka będzie to 63% tej wartości ( 35 mb rur januszka / 56 mb rur niemców ).

Czyli 80,6m3*63%=50,8 m3/h

 

Pozostaje niewyjaśniona różnica ok. 49 m3/h.

I tutaj widzę następujące możliwości :

1. dodatkowa rola studni,

2. dodatkowa rola GWC ułożonego pod budynkiem,

3. większe lambda gruntu,

4. stopniowe wychładzanie się gruntu, który regeneruje się podczas wyższych temperatur na dworze i całkowicie w porze letniej.

5. „wyciąganie” izoterm z ziemi podczas większych różnic temperatur.

 

Może Leon lub Witek to policzą, a januszek wcześniej zbierze swoje wyniki.

Mam nadzieję, że notujesz ...

Jakie są Wasze wnioski ?

 

Karina

 

[JerzyB]

Wydaje mi się, że dla zwirowego GWC pojawia się "światełko w tunelu". Oczywiście idzie o zrozumienie zasady działania.

 

Otóż założyłem, że "coś musi w tym być" i może Witek nie zdołał nas merytorycznie przekonać ale też np. Leon nie zdołał do końca zniechęcić.

 

Przyjąłem następujące warunki brzegowe:

- wilgotność właściwa powietrza na wlocie i wylocie - taka sama i równa 3g/kg;

- temperatutura powietrza na wlocie 0C

- temperatura powietrza na wylocie +4C

- ilość powietrza "wydobytego" z GWC za pomocą wentylatora - 1,3kg

- ciepło skraplania wody - 2260kJ/kg

- ciepło własciwe wody - 4,19kJ/kg

- ciepło właściwe powietrza - 1kJ/kg

- nie zachodzi wymiana ciepła między gruntem a żwirem !!!

 

Teraz skoro powietrze czerpane jest chłodniejsze od tego w złożu, zatem zachodzi zjawisko kondensacji pary wodnej w złożu (a jest do tego mnóstwo ośrodków kondensacji - żwir), podczas kondensacji wydziela się CIEPŁO (!!!)- ciepło skraplania(parowania)wody, na skutek tej przemiany fazowej zachodzi zmiana objętości wody - z fazy gazowej do ciekłej (ponad 1000 razy).

Powstaje podciśnienie powodując zasysanie dodatkowego powietrza.

Wykroplona woda pokrywa kamienie i ścieka w glebę.

Posługując się pojęciem i definicją entalpii obliczyłem, że dla spełnienia w/w warunków brzegowych wystarczy, by do złoża "weszło" o 30% więcej masy powietrza niż z niego wyszło.

 

Obliczenia przeprowadziłem w sposób bardzo orientacyjny, chodziło o potwierdzenie idei.

Dla ujemnych temperatur otoczenia dodatkowym żródłem ciepła jest jeszcze kolejna waściwość wody - ciepło topnienia (zamarzania) - innymi słowy zanim woda zamarznie - musi też oddać ciepło.

 

Nie zastanawiałem się nad regeneracją złoża w zależności od warunków zewnętrznych, ale wyniki eksperymentalne przekazywane przez Witka i inne źródła wskazują, że jest to ważne, a jeśliby nie było po zimie lata i po lecie zimy - pewnie GWC utracił by sens w ogóle.

Trzeba by policzyć dokłanie - dla jakiej masy złoża i zapotrzebowania na powietrze - ile powinno złoże odreagowywać i po jakim czasie było by to wskazane.

 

Przytoczone rozważania są skrótowe, proszę nie chwytać mnie za słówka. Ważne, że wygląda na to, że żwirowy GWC raczej działa, a

ciepło pobierane z i do gruntu nie jest decydującym czynnikiem o właściwościach GWC.

 

Innymi też słowy - pozwolę sobie nawet i tak powiedzieć - GWC działa jak POMPA CIEPŁA !!!

 

[Gość]

Leon

Obliczenia i wzory które tu wcześniej przytoczyłeś odnoszą się do obliczania instalacji kolektorów rurowych do pomp ciepła. Nie przeczę, jest podobieństwo jak w temacie – ale czy to ma takie oczywiste przełożenie do obliczeń na rurowe czy żwirowe wymienniki? Taka instalacja rzeczywiście zajmuje wielo’wielokrotnie większą powierzchnię niż zajmuje wymiennik gruntowy. Energia cieplna która jest wykorzystana zimą zostaję (w skrócie) zmagazynowana latem w gruncie tworząc naturalny zasobnik ciepła. Dlatego powierzchnia instalacji tych rur na działce musi być taka duża żeby wystarczyło (skrótowo) na całą zimę. Po analizie tych niemieckich opracowań dochodzę do wniosku że główne źródło energii nie jest od „naładowania” wymiennika gruntowego latem i szczątkowo z innego źródła. W przypadku wymiennika gruntowego nie występuje sztuczne ładowanie do niego ciepła czy zimna. Piszą tam o energii która wydobywa się z głębokości kilku metrów i następuje wymiana ciepła/chłodu z wychłodzonym/zagrzanym gruntem. A więc ta energia grzeje lub chłodzi rury lub żwir wymiennika gruntowego.

Patrząc jednak na niezdrową temperaturę dyskusji mam wątpliwości czy uda się to wyjaśnić.

Rudolf

PS

On tu kiedyś pisał o wymianie ciepła i masy

[Gość]

pozwole sobie tutaj zauwazyc, ze mialem i nie mam zamaru nikogo do niczego zniechecac

goraca wymiana zdan jaka miala miejsce jest wylacznie wynikiem mojego charakteru na "opornosc" z jaka niektorzy przyswajaja tutaj fakty(czytaj-teorie- zdaje sie , ze Einstein powiedzial- "nie ma nic bardziej praktycznego od dobrej teori"- teoria jest dobra trzeba tylko z niej umiec korzystac)

tak wiec nie bede nic nowego dodawal

a jedynie przygladal sie dalszej wymianie zdan i w razie potrzeby

korygowal co bardziej abstrakcyjne pomysly

[januszek]

słuchajcie

nie miałem czasu bo byłem na budowie

ale wtrącę swoje 5 groszy

rozpatrujecie GWC jako coś osobnego i to jest błąd w rozumowaniu

GWC jest tylko jednym z elementów wentylacji mechanicznej możliwym do wykonania za niewielkie pieniądze i niewielkimi zyskami.

nie czarujmy się nie ogrzejemy domu za pomocą GWC i nie schłodzimy go latem.

Natomiast całość jako system daje nam możliwości oszczędzania energii.

1 - wentylacja mechaniczna daje nam możliwość oszczędzania za pomocą regulowania ilości wymian powietrza do poziomu niezbędnego minimum

2 - wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła (rekuperator) daje nam możliwość odzysku ciepła do poziomu 70-90%

3- GWC jest urządzeniem które na tyle podgrzewa powietrze aby nie dopuścić do szronienia rekuperatora zimą i niewielkiego zchładzania powietrza latem (mniejsze koszty za centralkę wentylacyjną)

inwestowanie w bardziej złożony i kosztowny GWC mija się z sensem dlatego że podgrzanie powietrza więcej o 2stC w gwc obniży sprawność rekuperatora i w sumie dostaniemy ten sam wynik za nieco większe pieniądze.

 

 

[ Ta wiadomość była edytowana przez: januszek dnia 2003-02-17 12:20 ]

[RomanP]

Rozmowa zeszła chyba rzeczywiście na złe tory.

Najpierw chciałbym podać przykłady instalacji działających:

1. Murator 6/98 str. 144 (jeśli Janusza to rower tu są wrotki), piszą że działa od 4 lat. Zyski z kawałka rury przykrytego 5 cm styropianem ~ 4oC. Artykuł podpisał Ludomir Duda. W tym samym numerze str. 148 komentarz fachowca przychylny. Podpisany Jerzy Sowa (pracownik Instytutu Ogrzewnictwa i Wentylacji na Politechnice Warszawskiej.

2. Podane przedtem Materiały Budowlane 1/03 str. 84. Instalacja działa przez dwa lata. Obliczone zyski energetyczne. Podpisali się: dr inż. Wiesław Sarosiek i dr inż. Elżbieta Rudczyk-Malijewska. Oboje Politechnika Białostocka.

3. Materiały Budowlane 8/97 str. 27. Wymiennik gruntowy przypominający ten Witka. Wykres z pomiarów całorocznych z wymiennika w Polanicy Zdroju i wyrywkowy z z Wrocławia Pomiar dokonany w 1989 r. Stwierdzono duże zyski zarówno energetyczne jak i jakości powietrza. Artykuł podpisali: prof.dr inż. Gerard Jan Besler, dr inż. Maciej Besler.

4. GWC Januszka

5. GWC ze stron niemieckich.

Tyle znalazłem o GWC już działających, gdzie dołączone są wyniki pomiarów lub tylko zysk energetyczny. Na pewno działa wymiennik w Kielcach. Tyle tylko, że o nim i paru innych wspomniano nie podając jak są wykonane, ani „liczbowo jak działają”.

Podsumowując chrabąszcz fruwa. Wsiadanie do pociągu przy oszałamiającej prędkości 40 km/h nie grozi wypadaniem włosów (też były na początku takie wywody).

Z tego co wyczytałem przy GWC ważne jest:

1. Grunt (jego wilgotność i typ)

2. Na podstawie analizy wykresów całorocznych z Materiałów Budowlanych (pkt. 3) i materiału ze stron niemieckich (pkt. 5) sprawności i efekty są podobne.

3. Ważna jest izolacja termiczna i jej zabezpieczenie przed wodami opadowymi. 10 cm styropianu co odpowiada 5 m głębokości (patrz art. Pkt. 3). Czyli wypiętrzenie termoklin.

4. Przy wykonaniu z rur: lepiej żeby były one karbowane, więcej małych niż jedna duża, odstępy pomiędzy nimi około 1 m.

Przypuszczam, że wiele rzeczy pominąłem ale pojawią się one w dalszej dyskusji. Niecierpliwie czekam na merytoryczną wymianę poglądów.

Roman

 

[RomanP]

Do wiadomości wyżej

1.W pkt. 2 na dole są to wykresy całoroczne wymiennika ze złożem żwirowym, a 2 wykonany jest jako 3 rury. To ich parametry na wyjściu są podobne.

2.Przy wykorzystaniu rekuperatora istotne jest aby na wyjściu uzyskać ~ 0 st. Zgadzam się z Januszem, że wykonanie mercedesa jest nieistotne w takim połączeniu.

3.Jeśli ktoś chce pożenić rekuperator z ogrzewaniem kominkowym istotne jest aby ciśnienie z rekuperatora było stałe. Nie wchodzą więc w grę okresowe wyłączenia rekuperatora na tzw. odszranianie. Wtedy GWC jest super.

[januszek]

Witaj Romanie

widzę że wreszcie ktoś zaczyna rozumieć sens i założenia GWC

jeżeli ktoś robi wentylację mechaniczną to uzasadnionym jest zastosować rekuperator celem odzysku ciepła , jeśli zaś rekuperator to GWC celem obniżki kosztów rekuperatora(zakup i eksploatacja) i to takiej konstrukcji by pracował w sposób ciągły

Rzeczywiście zwiększenie powierzchni poprawia sprawność GWC.

 

[ Ta wiadomość była edytowana przez: januszek dnia 2003-02-17 14:19 ]

[Gość]

no widze , ze zaczynacie myslec konstruktywnie

a wiec po pierwsze - wyznaczenie celu- co ma robic GWC

a potem po prostu obliczyc i gotowe...

od poczatku to powtarzam

gdyby ktos chcial arkusz do policzenia ilosci uzyskanej energii

z metra kwadratowego to nic tylko poprosic

[januszek]

no to bardzo proszę

będę sobie symulował i porównywał z pomiarami jakie uzyskam

chociaż nie do końca jestem przekonany co do tych obliczeń dlaczego?

ano kiedyś zrobiłem taką przerwę celem regeneracji na 24 h i co uzyskałem nic kompletnie nic przed regeneracją 3stC a po 24 h przerwy 3stC dlatego cały czas pracuje na wydatku 100m3

myślę że po takim czasie złoże winno się zregenerować i jakaś różnica winna być zauważalna.

i cóż ty na to

[Gość]

a ja na to jak na lato

z ta regeneracja to normalne( musialbys sobei zobaczyc jak wyglada profil temperatury- na poczatku bylo powiedzmy wszedzie w glebie 10°C, ale jak zaczales pobierac cieplo to sie grunt wokol twojej rury wyziebil- z gory rawdopodobnie nie ciagniesz ciepla, bo szybko dochodzisz do zimnych warstw, a wiec ciagniesz z glebi. gdybys sobei wliczyl jak gleboko siega "zaklocenie" temperatury spowodowane pobieraniem przez ciebie z gleby ciepla to zrozumialbys o jakiej grubosci "plyty mowimy"- teraz ta plyte chcesz regenerowac- mozna wyliczyc o ile podnosi sie temperatura podczas regeneracji takiej plyty( podejrzewam, ze gdy mowimy o grubosci plyty rzedu 2,moze 3 metrow ( na takiej glebokosci moze jest dalej 10°C) to zobaczylbys ze po 24 godzinach temperatura przy twojej rurce podniosla sie moze o jedna setna moze o jedna dziesiata stopnia- to jest do wyliczenia.

powiedzialem juz ze regeneracja powoduje tylko , ze udaje sie nam w sumie pobrac glebie mniej energii.

a maxymalna mozliwa energie ktora mozna pobrac wyliczysz arkuszem , ktory Ci posle.

zalozmy w przyblizeniu, ze jedem metr biezacy Twojej rury odpowiada jednemu metrowi kwadratowemu wymiennika ciepla.

masz dwie krzywe jedna mowi Ci ile wat przechodzi po okreslonym czasie przez 1m2 powierzchni GWC, a druga to sumaryczna ilosc kWh uzyskana z 1m2 wymiennika po okreslonym czasie

jesli interesujesz sie tez regeneracja to posle ci pozniej inny arkusz

[Gość]

acha- podaj email

[JerzyB]

Zauważam, że na forum o GWC ważne by migiem odpisywać na osobiste uwagi, obstawać przy swoim, pisać, pisać, rozumować i wyciągać konstruktywne wnioski.

Podane w kolejności stosowania przez większość zainteresowanych.

[przmslw]

Aby wątek za bardzo nie spadł podsyłam kilka linków tym razem po angielsku:

Wyniki POMIARÓW temperatury w rurowym GWC:

www.solarbau.de/monitor/doku/proj02/dokuproj/Wagner_Euro00.pdf

Dyskusja systemu rekuperator + GWC:

nesa1.uni-siegen.de/mitarb/PubGieseler/cost_efficiency.pdf

Używanie GWC do chłodzenia w lecie jest omówione tu:

www.hvac.okstate.edu/pdfs/bs01/BS01_0215_218.pdf

Kolejna praca na temat:

allserv.rug.ac.be/~gblanche/Warmtetechniek/AIVC2001_MDP2.pdf

To tyle na razie.

 

Wygląda na to że chrabąszcze złośliwie przeczą teorii.

 

[Gość]

Up to now the measured outlet temperature of the

earth-to-air heat exchanger was at least -2 °C (hourly mean

values). However, the longest cold period was only 3 days at

-8 °C.

sami pisza , ze najdluzszy okres mrozow byl trzy dni z temp po -8°C

 

w niemczech z reguly zimy sa lagodniejsze

[przmslw]

Z pomiarów wynika że GWC DZIAŁA. W zimie ogrzewa w lecie chłodzi. I tyle. A czepianie się że zima była łagodna to chyba lekka przesada.