GRZANIE LODEM RAZ JESZCZE - SZACOWANIE PROBLEMU

[adam_mk]

Witam amatorów nietypowych i skutecznych rozwiązań typowych problemów!

 

Analizowałem po wielokroć poruszoną wcześniej, w innym wątku, możliwość sięgnięcia w prosty sposób po gratisowe ciepło. Pomysł dotyczył pobierania ciepła przemiany wody w lód przy pomocy pompy ciepła. Tego ciepła w 1m3 wody jest wcale nie mało, bo (jak podają w tablicach) 93kWh. Jest o czym myśleć.

Użytkownicy pomp ciepła piszą o mocach „wydobywanych” z urządzeń rzędu 7-10-12kW co odpowiada ilości ciepła odpowiednio 168 – 240 – 288kWh w przypadku ich ciągłej, nieustającej pracy. Tyle by „dały” gdyby dolne źródło pozwoliło. Ponieważ dobra pompa tyle stoi, co pracuje, to realne moce oddawane do układu grzewczego domu są o połowę mniejsze i wynoszą odpowiednio 84 – 120 – 144 kWh co liczbowo bardzo przypomina zamrażanie 1do1.5m3 wody na dobę.

Budowa skutecznego systemu grzania pompą ciepła, jak wyczytywałem wielokrotnie, jest loterią. Albo się uda zrobić wydajny kolektor gruntowy, albo nie. Bywa, że rurki pod ziemią zagniatają się w miejscach przecięcia swojego biegu (układane w kręgach) zmniejszając przepływ i obniżając wydajność układu. Bywa, że wielkość kolektora jest niedoszacowana. Zawsze jednak budowa dolnego źródła to spory koszt i kłopot. Czasem to koszt większy niż samej skrzynki z agregatem i wymiennikami.

 

A gdyby tak....

Gdyby (kwestia możliwości terenowych) pompką, która normalnie pompowałaby glikol, zabrać strumień wody z pobliskiego potoczku, jeziorka, studni i wpuścić go do wytwornicy lodu, która stanowiłaby część naszej pompy ciepła (parownik)? Nadmiar płynnej wody wraz z wytwarzanym lodem można by kierować rurą fi 100 lub 150 ponownie do potoczku, jeziorka lub kanalizacji burzowej (deszczowej). To jest możliwe, bo: przerabiając wodę na lód w tempie 1m3/dobę produkujemy go około 1000 kilogramów/1440 minut co daje średnio 0.69 kg lodu na minutę lub 0.01kg (100g) na sekundę. Twierdzę, że taką ilość lodu można spławić strumieniem „nadwyżkowym” pompy zasilającej. Lód w wodzie pływa po jej powierzchni. Nie powinno być ryzyka zatykania rury spławnej. Jest to też związane ze spadem ułożonej rury, na który mamy wpływ. Pompa pracowałaby w luksusowych warunkach stałej temperatury parownika z nieomalże nieskończonym strumieniem dostarczanego ciepła i w układzie parowania bezpośredniego (podobno najwydajniejszym). COP można wtedy „wyżyłować” wysoko.

Podane szacunki dotyczą sytuacji ekstremalnych, gdy na dworze jest bardzo niska temperatura. Oznacza to, że w bardzo przemyślany sposób należałoby rozwiązać ujęcie i spust wody zasilającej, gdyż np. powierzchnia jeziorka pokryta będzie taflą lodu. Są jednak miejsca, gdzie woda płynie nawet pomimo mrozów. Tam można by postarać się o zbudowanie takiej instalacji. Taki obieg wody nie wykracza poza „normalne korzystanie z wód” i nie wymaga dodatkowych zabiegów typu operat wodnoprawny czy pozwolenie wodnoprawne. Odpadają bardzo wysokie koszta tworzenia kolektora gruntowego o niewiadomej wydajności.

Taka zima, jak w tym roku nie zawsze bywa. Średnia temperatura w zimie u nas nie jest aż tak niska, żeby zatrzymywała każdą wodę w każdej rzeczce.

Fakt. Pomysł nie dla każdego, bo muszą być szczególne warunki terenowe. Ale jak są...?

Może warto się przyjrzeć pomysłowi?

Co o tym myślicie?

 

Pozdrawiam Adam M.

[selimm]

Adam Tys powinien pajacyka zakreconego od Redakcji dostać

 

a ja dalej lansuje - Chinczyki i pedała rowerowe

[NJerzy]

Myślę nad ogrzewaniem domu. Na razie będzie prąd i kominek na węgiel brunatny. Będzie dość tanio i dość wygodnie. Rozważałem też pompę ciepła ale warunki mam niesprzyjające - suchy piasek, trzeba by pod kolektor przekopać cały ogródek a mam wolnego 300m2 i na tym 7 piętnastometrowych sosen. Zamroziłbym je od korzeni. Pod piaskiem skała więc doswiercenie się do wydajnej wody drogie. Bezpośrednio przed skałą woda jest ale mało. Zapotzrebowanie cieplne dobowe mam przy -20C ok 100kWh - czyli ok 1m3 zamrożonej wody. Kanalizacja burzowa jest, rurą 200 mm na odcinku kilkudziesięciu, może ponad stu metrów. Obawiam się że do spławienia 1m3 lodu w płatkach musiałbym dodatkowo przelać sporo m3 wody aby burzówki nie zatkać. Jak jest mróz to w kanalizacji burzowej nic nie płynie, wiec nie mogę liczyć na zabranie lodu przez ścieki. Drugi problem jest konstrukcyjny - jak zrobić tanią, małą, cichą, wydajną wytwornicę lodowych łusek która w dodatku nie będzie prądożerna (mam na myśli urządzenia wytwornicy inne niż pompa ciepła).

 

Na razie rozpracowuję dwie inne wersje zastosowania pompy ciepła:

- odzysk ciepła z wentylacji - wielkość inwestycji podobna jak rekuperator, a efektywność dużo wyższa, wystarczy pompka 1kW

- odzysk ciepła z POŚ - zamiast kupić zestaw: plastikowy baniak i trochę rurek z nalepką POŚ zamierzam za te pieniądze kupić taki sam baniak bez nalepki, dodatkowo styropian i folię na ocieplenie i małą pomkę ciepła (1kW grzania)

 

Te dwie pomki dałyby mi 2kW ciepełka. Zapotzrebowanie mam 2,6 kW przy delta t 20C - a więc jużniewiele trzeba dołożyć przez znaczna część sezonu grzewczego. Dla delta t 40C potrzebuję ok 5kW, więc trzecia pompa ciepła musiałaby mieć ok 3 - 5kW - szukam stosownej cichej sprężarki.

 

 

 

Przy okazji - dostałem ofertę na gacz parafinowy.

Parametry:

temperatura krzepnięcia - max 35C

Ciepło przemiany - powyżej 120 kJ/kg

cena 2074 zł brutto za tonę

Można więc zrobić zgrabny akumulatorek do pompki ciepła

[adam_mk]

Witam

Mała i względnie cicha wytwornica to nie problem. Są gotowe podzespoły, które łączy się z agregatem. Tanie... No nie wiem, ale to ma jakąś cenę. Jeszcze nie sprawdzałem. Myślę, że nie zabijającą.

Myślałem o popłukiwaniu tego lodu strumieniem niezbyt dużym. Kanalizacja podziemna to olbrzymi kolektor ciepła, który będzie w sposób ciągły utylizował ten lód.

Urządzenia "inne niż pompowe" to maleńki silniczek, który poprzez motoreduktor będzie pokręcał bębnem wytwornicy.

Myślimy o spławieniu 0.69 kg lodu na minutę mówiąc o metrze sześciennym na dobę. inaczej- kieliszek lodu polewanego wodą na sekundę.

 

selimm

Dawniej przy odwadnianiu kopalń stosowano pionowy kołowrót z wewnętrzną bieżnią, po której "zasówał Dziad Wodny" napędzając ustrojstwo.

Pedała niepotrzebne. Kilku Chińczyków - tak (kilku, bo małe są)

Pozdrawiam Adam M.

[judyk99999]

Ja mam na działce staw rybny około 150-200m2 i głębokoœci 2-3m.

 

Czy tego agregatu nie moznaby umiescić w betonowym silosie pod ziemiš, poniżej poziomu przemarzania i podziemnš rurš wypłukiwać lód z powrotem do stawu?

 

A może umieścić agregat na rusztowaniu nad stawem i zrobić lodospad bezpośrednio do stawu?

[adam_mk]

Witam

judyk

Tego nie wiem. Trzeba by oblecieć ten staw ze dwa razy w koło i zobaczyć jak mu oddać te pobrane litry. Wylewając je rurą z wyższego brzegu (tak z metra) robimy mały wodospad, pod którym nie powinno szybko zamarzać.

Umiejscowienie aparatury musi uwzględniać konieczny spad odpływu. Głupio byłoby trzymać to na strychu, ale może jest możliwość ustawienia tego gdzieś na poziomie "0"?

To takie luźne rozważania.

 

Teraz zauważyłem! Piszesz - rybny. Rybę wysyła się w lodzie! Byłoby dwa w jednym!

 

Pozdrawiam Adam M.

 

Przy okazji masz napowietrzanie wody. Karpik pooddycha całym płuckiem!

 

mpopław

Ja właśnie jakby odkurzam te stare technologie!

[judyk99999]

Ale czy mając źródło dużego strumienia wody do wypłukiwania lodu nie lepiej byłoby schładzać tę wodę tylko a nie zamrażać? Skoro i tak mamy ją pompować w takich ilościach.

 

Ciekawa jest ta myśl o wydajności żródłą dolnego - że PC musi być większej mocy bo trochę pompuje a trochę stoi i czeka aż się złoże zregeneruje. Może idąc tym śladem możnaby wymyślić bardziej efektywny kolektor gruntowy, żeby miał lepszą wymianę ciepła z gruntem...

[adam_mk]

Witam

Wymyślono pionowe w odwiertach. Trudno jednak się wierci w litej skale. To nie dla wszystkich!

Policz ile wody musisz przepompować a ile zamrozić dla pobrania tej samej ilości ciepła. Myślałem o subtelnym popłukiwaniu lodu. Ot tak, żeby tylko płynoł i miał poślizg w rurze zrzutowej.

Kwestia skali urządzenia. Można pompować hektolitry na dobę, ale po co?

Adam M.

[judyk99999]

A jak wygląda taka pompa ciepła, która zamraża lód?

 

Czy takie produkty istnieją na rynku, czy możesz przysłać jakiś link lub zdjęcie przedstawiające jak się wytwarza takie lodowe płatki?

[Lukaszen]

No to rzuca jakieś światło na problem, który podrzuciłeś mi kilka miechów temu.

Po ostatniej zimie cholernej zacząłem się rozglądać za kolejnym źródłem ciepła do swojej posiadłości.

Więc: kominek, turbinka, piec na wszystko ( stary sprzed 20 lat - ale trybi ), a teraz jescze odwrócona lodówka.

A Marcius pyta, czym będę docieplał budę? A po co?

Adam_mk- będziesz w maju?

pozdrawiam!

Ł.

[Jezier]

- odzysk ciepła z wentylacji - wielkość inwestycji podobna jak rekuperator, a efektywność dużo wyższa, wystarczy pompka 1kW

Masz na myśli jakieś komercyjne systemy? Ja nie mogłem znaleźć niczego naprawdę efektywnego.

[Jezier]

Co o tym myślicie?

 

Pozdrawiam Adam M.

A napisz jak to ma wyglądać energetycznie. Ile prądu potrzeba do produkowania lodu? Ile prądu potrzeba na różne inne pompki i sprężarki oraz ile ciepła wyciągać chcesz z tego urządzenia?

Ja znalazłem w sieci wytwornicę o mocy elektrycznej 3,7 kW i wydajności 1100 kg lodu na dobę. Jeśli tak ma wyglądać ta pompa ciepła to COP nie będzie powalające

3,7 kW *24 = 88 kWh

1,1*93=102 kWh

[NJerzy]

- odzysk ciepła z wentylacji - wielkość inwestycji podobna jak rekuperator, a efektywność dużo wyższa, wystarczy pompka 1kW

Masz na myśli jakieś komercyjne systemy? Ja nie mogłem znaleźć niczego naprawdę efektywnego.

 

Teoretycznie każdy klimatyzator split może w takim układzie pracować, trzeba go jedynie zamontować tak aby wymusić właściwe kierunki przepływu powietrza.

[Jezier]

Działanie takiego urządzenia to ja chwytam. Raczej chodzi mi o to z czego wyciągasz wniosek, że pc jest sprawniejsza od rekuperatora.

 

Rekuperatr wyobrażam sobie tak. Sprawność temperaturowa ok 85%, wymiana np 200m3 powietrza. Różnica temperatur 20 stopni. Moc wentylatorów np 2x75 W. A więc mam mocy grzewczej ok 1,3 kW przy mocy elektrycznej 150 W.

Znasz jakieś pc, które przy takej samej wydajności wentylacyjnej miałyby wyższą moc? I ile wtedy wciągają energii?

[adam_mk]

Witam

Wystarczy wpisać w googlw "wytwornica lodu".

Kupa linków.

Pozdrawiam Adam M.

[Jezier]

No właśnie wpisałem w google. Kupa linków, ale wyniki niezadowalające. Np. wytwornica o mocy 3,7 kW produkuje 1100 kg lodu na dobę. Jak z tego zrobić co najmniej 20 kW ciepła?

[sSiwy12]

Witam i podpinam się pod wątek.

Są PC z parowaniem bezpośrednim, które bazują w jakimś stopniu na pomyśle Adama M. Dla przykładu PC Sopel Lodu, gdzie DZ jest powietrze, a właściwie wilgoć w nim zawarta, oraz PC Zirius z kolektorem umieszczonym 80 cm pod ziemią, i tam jest ten lód "kroczący" jak to obrazowo opisał Adam. Obie tylko w minimalnym stopniu są "wytwornicami lodu" - prawdopodobnie ze względu na brak skutecznegogo i mało energetyczne sposobu usuwania powstającego lodu, obie też mają wyjątkowo wysokie COP - biorąc pod uwagę powierzchnię DZ.

Do Jeziera. Wyliczenie pewnie prawidłowe, tylko założenia nie trafione. Zakładając różnicę temperatur 20 stopni, przy sprawności 85% rekuperatora, to na zewnątrz musiało by być coś - 120 stopni, a przy takich temperaturach przestaje działać. Jeszcze jedno im niższ tem. zewnętrzna tym bardziej spada sprawność - tak wynika z tabel producentów. Niektórzy zalecają wręcz wyłączenie urządzenia przy tem - 25 . Przy różnicy temperatur zewnętrznej i wewnętrznej (chyba to miałeś na myśli) to przy tej sprawności mamy tylko 3 stopnie. Jest jeszcze jedna sprawa. Reku nie mogą mieć sprawności wyższej niż (teoretycznie) 99,99999% (fizyka). Jesli mają jakąś"grzałkę" przestają być Reku a zaczynają być urządzeniami grzewczymi ( w mniejszym lub większym stopniu).

Pozdrawiam, Rysiek

[Heimnar]

Co o tym myślicie?

 

Pozdrawiam Adam M.

 

Z tego co rozumiem, to chodzi Ci Adamie głównie oto, że przemiana fazowa jest wspaniałym źródłem ciepła (w sensie kJ/kg). Czyli, że nasza pompa ciepła miałaby takie same osiągi co np przy kolektorze, ale przy dużo mniejszym zużyciu czynnika źródła dolnego (wody z rzeczki).

Moim zdaniem świetny pomysł. Choćby przez prostą analogię do zjawiska kondensacji/odparowania czynnika.

Stabilność temperatury jest kolejnym plusem.

Natomiast zastanawiam się, czy nie byłoby problemem to, że podczas krystalizacji czynnika (wody) pogarszają się parametry wymiany ciepła - lód kiepsko przewodzi.

 

Natomiast jako kolejną zaletę możnaby wysunąć to, że wtedy mogłoby się zacząć opłacać stosować pompy ciepła, w których źródłem dolnym są studnie wodne w znacznie szerszym zakresie (COP z pewnością lepszy niż przy oddzielnym obiegu chłodniczym). Jak na chwilę obecną to sensowność rozwiązania "studniowego" niszczy chociażby moc pompy, która by tę wode musiała pompować (z 7 metrów) wychodzi już koło 1-1,5 kW, to jeżeli wliczymy do COP'a (a powinniśmy w sumie) to bije po kieszeni strasznie. Jeżeli wykorzystywalibyśmy krzepnięcie wody jako główne źródło ciepła, to jak piszesz mielibyśmy znacznie mniej wody do przepompowania - czytaj mniejsza pompa - czyli tańsza. Tak samo sprawa zrzutu lodu nie byłaby kłopotliwa, bo zdaje się, że w Prawie wodnym tą granicą do wymogu posiadania pozwolenia wodnoprawnego jest 2,5m3/dobę. I raczej byśmy się w tym wyrobili.

 

Moje zdanie w sprawie rekuperatora; Nie ma co porównywać go z PC. Dwa zupełnie niezależne urządzenia, działające na zupełnie innej zasadzie i w innym celu. Nie zapominajmy, że rekuperator ma jakąkolwiek sprawność (z naszego punktu widzenia - użytkowników) gdy w domu jest ciepło. Sam ciepła nie przekazuje - odzyskuje to wtłoczone przez PC.

I rzecz jasna - 100% nigdy nie osiągnie. PC - w zasadzie zawsze jest powyżej

[Jezier]

Do Jeziera. Wyliczenie pewnie prawidłowe, tylko założenia nie trafione. Zakładając różnicę temperatur 20 stopni, przy sprawności 85% rekuperatora, to na zewnątrz musiało by być coś - 120 stopni, a przy takich temperaturach przestaje działać. Jeszcze jedno im niższ tem. zewnętrzna tym bardziej spada sprawność - tak wynika z tabel producentów. Niektórzy zalecają wręcz wyłączenie urządzenia przy tem - 25 . Przy różnicy temperatur zewnętrznej i wewnętrznej (chyba to miałeś na myśli) to przy tej sprawności mamy tylko 3 stopnie. Jest jeszcze jedna sprawa. Reku nie mogą mieć sprawności wyższej niż (teoretycznie) 99,99999% (fizyka). Jesli mają jakąś"grzałkę" przestają być Reku a zaczynają być urządzeniami grzewczymi ( w mniejszym lub większym stopniu).

Pozdrawiam, Rysiek

Niczego nie zrozumiałem z twojej wypowiedzi.

Zakładam temp wewnętrzną 20 stopni, zewnętrzną 0. Różnica 20 stopni. Wentylację o wydajności 200m3. A sprawność wymiennika 85% - są takie.

Aby podgrzać te 200m3/h o 20 stopni potrzebuję:

200m3*20 stopni*0,38W=1520 W.

Jeśli mam wymiennik o sprawności 85% to odzyskuje on:

1520*0,85=1292 W. I do domu nawiewane jest powietrze o temp. 17 stopni.

A więc przy takich założeniach ma on te 1,3 kW mocy cieplnej.

A mocy potrzebnej na wentylatory będzie miał w zależności od oporów instalacji ale nie za wiele. 150 W jest realną wartością.

 

Przy niższej temperaturze na zewnątrz moc cieplna rekuperatora wzrasta.

[Heimnar]

No tak - tylko nie zapominajmy skąd się to ciepło dla rekuperatora bierze.

Z punktu widzenia kosztów eksploatacji rekuperator z pewnością wyjdzie lepiej (szybciej się zwróci niż PC), ale...

Patrz mój post powyżej.

 

Rekuperator to tylko wymiennik ciepła. Im większa różnica temperatur [dom]/[na zewnątrz] tym większa jego "moc" a gorsza sprawność.

 

Każdy wymiennik ciepła będzie miał najlepszą "sprawność" (teoretycznie) przy nieskończonych rozmiarach i nieskończenie małej różnicy temperatur czynników (dt). Im ta różnica większa, tym wzrasta tempo przewodzenia ciepła, ale "sprawność" spada.[/url]