Геозонд по принципу термосифона (тепловой трубки)

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

http://db-energo.ru/publ/kommunalka/teplovoj_raschet_teploseti/4-1-0-8
Там Д/д и все дела ...комментарий :легко выводится из уравнения Фурье .

 

В этом же документе есть последняя глава "Термическое сопротивление грунта."
В ней опять та злополучная формула...

 

Здесь, похоже, ответ на наш (спор) изыскания: формула с 4h применяется для полуограниченного массива грунта при горизонтальном заложении h -расстояние от центра трубы до поверхности. ,. Верхняя труба многоэтажки должна считаться именно так
Зонд же считается Д/д без вариантов.
Как и сопротивление изоляции чуть выше.

Так что пересчитываем, трудимся

К вопросу о надобности вычислений разных размеров и мощностей снятия могу сказать:
От мощности единичного зонда будет зависеть протяженность горизонтального участка. В посчитанном вами примере нужно 77 зондов с шагом 1м. Это 77м траншеи, еще 23 и можно обойтись многоэтажкой.
Соответственно кроме теплопередачи есть гидравлические потери, что в ДХ, что гликолевый коаксиал, что термосифон.
Есть статические потери, т. е. для 22 фреона столб жидкой фазы равен 8.5К на 10м. Пусть зонд заполнен лишь 15м и длиной 25м .Это значит, что положительного кипения на последних 5метрах не будет никогда.
Эти потери можно обыграть наклонным бурением, или вообще горизонтом (4h/д)..уффф. Нужно ограничивать горизонтальный участок до минимума ...

Некоторое сведение в таблицу поможет сразу прикинуть нужные размеры, лишь потом оптимизировать по потерям-затратам.
Например довольно легко поменять 3/8 на 1/2, если будет толк. Неговоря уже о замене 32 трубы на 40 или 50 (есть в природе с толщиной стенки 2мм)
Поменять фреон ..

 

Воооот

 

Да, похоже на правду. По поводу формулы. Согласен.
ПО поводу многоэтажки, - очень сомневаюсь. Там как минимум мои сектора применять нужно по отношению ко всем трубам. Они же меняют распределение потенциалов друг другу. Не нужно спешить...

вопрос "считать?" я относил к мощности 150Вт, т. к. уже смаковал недостижимые в реальности дельты
Но не ждите радикальных отличий в результатах, - больше 20% прибавки мощности на тех же дельтах не будет.

Вот противно связываться со статическим давлением. В моем проЖекте должна работать вся длина зонда. Вот только над внутренней конструкцией попотеть придется.

Расчетную табличку переделаю, утром выложу.

P. S. Вы сообщение https://www.forumhouse.ru/threads/143005/page-20#post-12858214 не пропустили?
по импульсам информацией обладаете?

 

Импульсы, скорее всего, будут малоинтересны по причине того, что узким местом термосифона в нашем применении - является конденсатор.
Вторая, вернее первая причина использования термосифона против ДХ - отсутствие проблем с возвратом масла. Что позволяет, в полной мере, использовать преимущества инверторного режима и ДС компрессора. Опять же - пользуем обычный наружник с ДС инвертором, на магистраль которого насажены термосифоны ...
В классическом ДХ больно со скоростью газа не поиграешь, поэтому старт-стоп. Для ДХ будет крайне интересно.
С гликолем - тоже тратится энергия на контур, хотя минимальное движение желательно поддерживать - аля термосифон. Посчитать приход тоже необходимо .

 

Смотрите, у нас получаются "неожиданно пессимистические результаты", которых при эксплуатации не наблюдается, как Вы утверждаете. Я, думается, нашел этому объяснение. В неинверторных системах, ведь, старт/стоп происходит?
Дельты посчитаны для устоявшегося режима постоянного съема тепла зондом. Убежден, если съем будет постоянным, - они и будут в реальности. Хочу узнать суточный съем мощности с погонного метра какого-либо реального зонда, чтобы понять справедливо ли предположение о роли теплоемкости грунта.

Выкладываю таблицу. Как и предполагал, - прирост не большой: 24,9 Вт против 22 при дельте 10,5 градуса на медной трубе d=0,02м

 

Как бы правильный ТН не расчитан на пиковые мощности, т. е. 1-2дня 40 градусного мороза ТН не обязан отрабатывать. Декабрино учил вообще 70% от максимальной мощности делать ...

Про "постоянный теплосъем" - как только кипение переходит 0 - вода вокруг зонда начинает замерзать. Это немалое тепло, и в этом кроется "фишка" ДХ, с его 100вт с метра мощности. Можно тоже прикинуть ...
Второй момент - в водоносе всегда присутствует некоторый дрейф воды. Это тоже перенос немалого тепла.
Ну и теплоемкость грунта никуда не делась.
Те же 25вт будут приходить, если их не отбирать.
В примере аккурат 2м - это диаметр 4м. 4*3.14*2=25вт. Т. е. на границе радиусом 2м от нашего зонда будет приходить извне 25вт тепла.
Нужно каким-то образом связать эти величины. Ведь вполне верно, если взять виртуальную равновесную черту 2 градуса, то на 2м будет приходить уже 50вт.
Как связать две формулы, ума не приложу. Если только считать от обратного - равновесного внешнего цилиндра, соответственно 50вт это 50/3.14/2=7.9, т. е. внешний радиус уже 4м.
В случае использования лишь нижних 6 метров из 10 ...т.е. верхние метры не учавствуют в теплообмене ...то при радиусе 4м следует учесть площадь дна - принять за эквивалент ещё одного метра зонда.

Соответственно объем грунта, учавствующего в теплообмене возрастает, теплоемкость будет существенная...

 

Переведи... или нарисуйте

только пока от неё и пляшем. а снимать как планируете ?

 

зачем греть верх зимой (вот думаю 3 иль 4 метра изолировать (для сифона)..

 

Табличку посмотри внимательней. Особливо на "температуру теплоносителя".
Чего и от кого на глубине ниже 1м нужно изолировать ...
Термосифон 10м это утопия, по крайней мере для наших 8 градусов в земле. Если уже при снятии 25вт кипение в минусах. Конечно, вода начнет замерзать, но также она будет замерзать при ДХ контуре ...только без потерь на конденсаторе.
Сдается мне, что 1/4 вверх-вниз на пропане, 300-350вт на зонд 12-15м ...Это наилучший вариант по потерям для ДХ, статические потери около 1.5-2 градусов. Термосифон, правильный термосифон, даст 2-3градуса потерь, только диаметры нужной трубы зашкаливают.

Изолировать стоит при отборе менее 5вт с метра ...

 

@Gaunt, "Каждый кулик своё болото хвалит" И греть 3 метра с Т 3-5 градусов 8мью из низов считаю нерационально. Я мыслю о водоносе - с которого можно и поболе
снять (если войти в него и горизонтально зонд загнать метров на 10ть).

 

Хоть какой водонос ...первые 5 градусов теряются уже в полуметре от трубы...вернее - ещё теряются...
По большому счету, идея с ПНД термосифоном хороша до тех пор ...пока не придется добавлять фреона. И совсем не дешевле ДХ.
Обе технологии упрутся в фазовый переход вода-лед, только термосифон добавит потери на конденсаторе.

Сдается мне, нужно искать эффективности в гибридных схемах, гликоль +ДХ, ДХ+перелив .

 

Идея была следующая:
Представьте U-зонд, трубки которого не вертикальны, а закручены в двойную спираль. Диаметр спирали приближается к внешнему диаметру скважины. наклон витков порядка 45градусов. Таким образом, жидкая фаза, возвращаясь из конденсатора, омывает стенки ТС, испаряется по всей длине. Если заложить в 1 погонном метре 4 метра трубы, то при съеме 50 Вт с метра "должно" быть падение 1 градус для трубы ПНД32 с толщиной стенок 3мм.
Статики - столб полметра который работает во время запуска системы.
Таким образом, работать будет вся длина зонда, но как именно, - пока неясно
Теоретически при перепаде 10 градусов с учетом "опорной температуры" на радиусе=2м, погонный метр такого зонда, эффективного диаметра 40 см и λгр=2 должен давать 49,5 Вт.

Все хорошо, конечно, но есть вопросы:
- с какой скоростью навстречу потоку жидкость будет опускаться,- не ясно.
- жидкое тело омывает не всю площадь стенок (пар сухой поверхностью будет догреваться, - но как посчитать режим? Может бОльшая часть жидкости скатится вниз не испарившись, и получим совсем не то что хотели, может поток пара запрет капли наверху?)
- диаметр 0,4 м т. к. засада, - минимальный радиус изгиба ПЭ32 40см. Но мы витки делаем с большим шагом, - вроде укладываемся.
- кто пробурит скважину диаметром 40см без обсадной трубы?
- - - - - - - - - - - -
Теперь появилась идея более красивая в плане работы зонда, но хуже в плане надежности:
Взять трубу ПЭ-100 SDR 11 диаметром 50 мм с толщиной стенки 4,6 мм. Заглушить ее с нижней стороны.
Вокруг трубы намотать с шагом 10-15 см. гофру из нержавейки диаметром 15 или 20 мм. Гофра врезается в трубу в нижней части и с шагом 5-10 метров через редукционные муфты и тройники. Жидкое тело после конденсатора должно все попадать в гофру. По ней, стекая вниз должно равномерно распределяться по бороздочкам. ПЭ труба служит газовой магистралью и каркасом для гофры, гофра служит испарителем.
Если не принимать во внимание потенциально ненадежные соединения, мне видится это решение очень удачным. Учитывая то, что я не смог придумать технологичного способа заставить контактировать жидкую фазу со всей поверхностью ПЭ трубы, кроме как использовать малогабаритный погружной насос и разбрызгивать (не для спирального теплообменника).
При перепаде 10 градусов с границей радиуса 2м, погонный метр такого зонда, эффективного диаметра 15см (скважина заполнена бетонитом) и λгр=2 должен давать 38,2 Вт. зонд 40м должен отдать 1500 Вт мощности в устоявшемся режиме без учета водоносов. В водоносных слоях такой зонд должен быть эффективнее зонда из ПЭ. Предполагаю, что на 2 Квт рассчитывать можно.

- распределение жидкой фазы рабочего тела равномерно по длине зонда (бороздочки наполняются)
- скорости газовой фазы должны быть ниже, т. к. задействована газовая магитраль
- теплообмен более эффективен, т. к. λ стали порядка 50, не смоченная жидкой фазой часть стенок будет участвовать в теплообмене.
- навивка на трубу технологична (особенно если сравнивать с навивкой ПЭ 32)
- магистраль должна еще немного перегреть пар. Это если эти теплообменники использовать для DX системы польза. Испаритель рассчитан на давление не менее 10 бар, запас прочности заявлен 2,4, - можно думать о R-290.

Как-то так. Критикуйте

 

Феном можно и покруче развернуть. В случае термосифона можно просто сложить =заломать в горячем состоянии.
В остальном: 40см = дорого и очень грязно. Врагу не пожелаешь.
Гофра 20мм сама есть термосифон. "добавьте 8, чтобы дали 2"

Ещё один момент - небывает водоноса высотой 40м. Я далеко не бурильщик, но знаю, что есть грунтовые воды, второй и третий водонос. Если брать мой участок, то второй водонос заканчивается на 15м. дальше глина - без воды. Т. е. расчитывать на хороший теплосъем не приходится.
Кстати, вместе со статическим давлением, эта причина делает абсолютно бессмысленным ДХ контур ниже 12-15м.
Термосифон на СО2 глубиной 300м не в счет, у немцев 10град до 100м, 100-200м-11 град, 200-300м - 12 град. И труба "необхватовна", и термосифон полупустой ...и кредит безграничный ..и государство частично компенсирует ...

Медь 1/4 на пропане при 5м/с способна вытянуть 300вт с 10м. При потерях на чисто газовом участке длиной 10м в 1 градус можно снять 450вт.
Если есть возможность наклонить, то 3/8 и 800вт. 1.7квт при 10м и 1 градус.
10м чисто газового участка - это бестолковая трата средств, пусть 2-4м от поверхности, не более ..
Потери на статику даже в полностью затопленном варианте: 3.5К (потери на чисто жидком столбе высотой 10 м)/2 (если на выходе газ, то логично принять его за половину объема)=1.7К.
Потери на прокачку будут мизерные. Бурить 40мм против 40см ...

Если на такой ДХ вместо 3м, что Фил планировал изолировать, надеть ПНД кожух ...
На магистраль, что идет в дом тоже одеть ...То можно спокойно лить водичку, резко поднимая теплосъем в нужные моменты. При частичных нагрузках хватит и ДХ .