Подсказки для самостоятельного изготовления теплового насоса

Уважаемый, Dekabrino, Вы даже не представляете как я Вам благодарен за это заочное образование. Наверное мне вас Бог послал. Ваши знания, умение излагать сложные вещи простыми формулами и Ваше желание научиться "слепой" печати это воистину, уникальнейший случай в интернете. Пишите еще!

Я для себя в очередной раз подтвердил, что умный человек не боится поделиться знаниями т. к. он от этого не "обеднеет", а изложение того что знаешь позволяет лучше систематизировать имеющиеся знания. А неуч не отвечает на конкретный вопрос т. к. боится в диалоге проявить свою глупость. На форуме это повсюду. Еще часто в строительстве на вопрос: "почему делаете именно так?" отвечают: "...мы всегда так делаем!". Т. е. отсутствие знаний заменяют простейшим опытом который позволяет как в анекдоте "копать или не копать" .

 

В слепую печатать так пока и не стал, наверно причиной тому абсолютно разные размеры клавиатур компов дома, на даче и любимого 10 дюймового ноута, который вожу с собой в машине. Печатать в слепую на нём не ахти как, лучше это делать на обычной клаве, но в остальном до того удобен ведь гад. И куплен был в супермаркете пару лет тому назад за смешные деньги по какой то скидочной акции именно для того, чтобы не забирать на стоянках из багажника машины.
Марку не называю, так как самая обычная китайская сборная солянка на проце "Атом N450" со встроенным 3G, один кило весу, XP и Linux, работает пока что как часы,
тьфу-тьфу-тьфу...

Но между прочим движется это дело (шлёпанье по клавишам) теперь заметно быстрее.
Если раньше при переводе мыслей в печатную форму слабым звеном был ввод с клавиатуры, то теперь наоборот, мыслительный процесс отстаёт, пальцам приходится ждать, пока в голове дозревает фраза.
Так что еще пошлепаем какое то время.
Правда дочка младшая (9 месяцев от роду) такая непоседа, иногда ну просто ничего не дает делать, особенно на компе, требует исключительно только к себе внимания.

 

а сколько Вам лет, стесняюсь спросить?

 

Дочку эту мне в связи с пятидесятилетием подарили.
Вторая жена. Она помоложе меня, поэтому на такие фокусы ещё способна.
И дочка у нас с ней вторая.

От первой жены (погибла, царствие ей небесное, хотя я и упёртый атеист) осталось два сына,
ну и внук уже имеется пяти лет отроду.
Одна его тетка (первая моя дочь) сейчас старше внука в два раза, другая тётка младше своего племяша, пока аж в 6 раз.

Пы. Сы. Пардон за отклонение от темы, в таком вопросе "подсказок для изготовления..."
наверно никому не требуется?

 

Думаю, что всем интересно было. Так что отклонение было весьма любознательным. Я подозреваю, что у вас наверное преподавательская деятельность за плечами имеется?

Если ваш текст проанализировать, становится ясно, что примеры вы приводите весьма мастерски. Я вот по образованию преподаватель, мне всегда ваши посты читать интересно в этом плане в том числе.

 

Ага, почти 30 лет своим детям рассказываю как устроен мир и учусь вместе с ними.

 

Уважаемый, не могли бы вы еще посвятить несколько постов регенеративному теплообменнику. Здесь в разных темах от вас уже написано:

Меня в первую очередь интересует для R22, ну и другие случаи будут интересны.

 

Всем добрый день. Большое спасибо автору темы за столь доступное изложение. Очень многое понял и был даже момент когда думал отказаться от постройки ТН. Не из за сложности, сложного как раз ничего не вижу, а из за ограничения средств. Ерунду покупать не хочу, а на хорошее надо много вложений. Но как говорил один великий оптимист "Лёд тронулся господа". Поэтому имею вопросы. Сейчас пробиваю скважины по 22м грунт глина. Глубже моими возможностями не получается, дальше идёт жидкая глина. Из вашего сообщения-(Возьмём распространённую ПНД трубу.
теплопроводность ПНД около 0,4 Вт/м*К

коэффициенты теплопередачи одного погонного метра ПНД трубы
в скобках указана средняя площадь поверхности теплообмена

ПНД 20 х 2,0 (0,056м2) 11,2 Вт/К
ПНД 25 х 2,5 (0,07 м2) 11,2 Вт/К
ПНД 32 х 3,2 (0,09 м2) 11,2 Вт/К
ПНД 40 х 4,0 (0,11 м2) 11,2 Вт/К
ПНД 50 х 5,0 (0,14 м2) 11,2 Вт/К
ПНД 63х 6,5 (0,18 м2) 11,2 Вт/К

11,2 Вт/К - это столько ватт может отнять у грунта метровый отрезок трубы
при перепаде температур грунт/гликоль один градус.) я понял что неважно какого диаметра закладывать трубы, теплосьём будет одинаковый. Диаметр трубы влияет только на гидросопротивление контура. так ли это? И ещё практический вопрос. У меня дом площадью 40м2. Это примерно 4кВт/ч тепло потерь. Планирую поставить 5 зондов по 20м. Хватит ли мне этого и как лудше устанавливать петли в скважину, по одной по две или можно труба в трубе (грунт глина). И если брать трубы с меньшей толщиной стенки (например 32 трубу не 3,2мм, а 3мм) это увеличит теплосьём или уменьшит разницу температур. Заранние спасибо за ответ. Извините если коряво задал вопрос.

 

11,2 Вт/К - Это теоретический коэффициент теплопередачи метрового отрезка трубы ПНД 20х2,0 мм при удельной теплопроводности ПНД 0,4 Вт/(мК)
Если прирост диаметра трубы, скажем в 2 раза, будет сопровождаться утолщением стенки трубы тоже в 2 раза, то теоретическая теплоотдача трубы не изменится (при том же температурном напоре), так как увеличение площади теплообменной поверхности в 2 раза будет компенсироваться ухудшением теплопроводности тоже в 2 раза.
Почему с увеличением диаметра трубы стенка должна быть толще?
В стандартном типоразмере труб для одного уровня рабочего давления с увеличением площади внутренней поверхности растет общая сила действуящая на эту поверхность, стало быть стенка должна быть толще в такое же количество раз, во сколько больше стал диаметр.

На практике контакт поверхности трубы с грунтом не идеален, где и диаметра 20 может хватить, а где и 40 из-за пористого и сухого грунта будет мало для одинакового теплосъема при одинаковом температурном напоре, так как теплопередача через стенку и теплоотдача от грунта - не одно и то же, это надо учитывать.
Ну и никто не запрещает при увеличении диаметра трубы толщину стенки трубы оставить такой же, тогда коэффициент теплопередачи улучшится, сейчас выбор труб большой, нужно только учитывать силы, действующие на трубу.
Если в водопроводе давление воды действует изнутри и превышает давление грунтов снаружи, то в грунтовом коллекторе внешнее давление грунта может превысить небольшое давление жидкости в контуре, плюс попадаются острые камни и если Вы выберете совсем тонкую стенку, то её со временем может повредить или сплющить.

Если отнимать зондом от прилегающих к нему слоев грунта в течении длительного времени больше тепла, чем к этим слоям тепла подводится от окружающего массива породы посредством теплопроводности и тепломассообмена (движение подводных вод например), то температура в районе зонда будет неуклонно падать, для поддержания теплосъема на том же уровне тепловой напор зонд/грунт должен будет расти.
Поэтому и сложились определенные нормы отъема тепла от грунта в течении отопительного сезона в зависимости от свойств грунта в конкретном месте. Где 10 Вт/м2, где 20 Вт/м2, а где и более 50 Вт/м2 - например в водонасыщенных грунтах и вертикальных контурах.
Увеличением площади теплообменной поверхности трубы, используя больше диаметр в коаксиале или применяя 2 или 4 трубы в U-зондах, можно добиться меньшего местного перепада температур на зонде (температурного напора), что благоприятно повлияет на СОР установким в целом. Снимать больше тепла (увеличивать общий теплосъем в ваттах) с единицы площади грунта при этом все равно не стоит. Так как больше тепла к грунту от окружающих слоев можно получить только увеличивая температурный перепад, при этом будет происходить постепенное вымораживание прилегающих слоев.

 

Сегодня узнал какие есть технические трубы у нас и посчитал теоретический коэффициент теплоотдачи метрового отрезка трубы
ПНД 25 х 1,8 (0,072 м2) 16,18 Вт/К
ПНД 32 х 2,0 (0,094 м2) 18,85 Вт/К
ПНД 40 х 2,0 (0,119 м2) 23,87 Вт/К
ПНД 50 х 2,4 (0,149 м2) 23,84 Вт/К
Получается что самым оптимальным вариантом является одна петля ПНД 32х2,4. При разности в 2 градуса, с учётом паразитного теплообмена, может поглотить 50Вт с погонного метра скважины. Если конечно грунт сможет столько давать. Если принять температурный напор 1 градус (25Вт/м) то скважина 20м должна давать 0,5кВт/ч. Для 4кВт/ч надо 8 скважин. Как раз столько вмещается на моём участке. Уже пробил 2 скважины сплошная глина камней нет. Думаю 32 трубе со стенкой 2мм ничего не грозит. Если где ошибся поправьте меня.

 

Правильно, нужно идти от возможностей грунта в конкретном месте, определяя длину своего теплосъемного грунтового контура. Она вычисляется делением необходимой мощности ТН по холоду на количество ватт, которые можно получить с одного погонного метра контура.
И не строить при этом воздушных замков.
Одиночная горизонтальная нитка может дать одно количество, многоэтажка другое, вертикальный зонд третье с каждого погонного метра. Для каждого типа грунта, водонасыщенности, горизонтальной скорости фильтрации эти цифры очень разнятся.
Дед Марос в этом плане на основе опыта лучше информирован.
Далее решаем при каком температурном напоре мы хотели бы снимать эту мощность, в зависимости от выбранного напора подбираем диаметр трубы и толщину стенки. Если хочется меньше напор, то используем параллельно две трубы, четыре и т. д. но без фанатизма и не забывая про паразитный теплообмен.
Есть ещё один нюанс,- если грунт сухой, теплопроводность его очень низкая, соизмеримая с теплопроводностью ПНД 0,4 Вт/(мК), то толщина стенки трубы может не иметь особого значения.
Какая разница теплоте через какую среду с одинаковой теплопроводностью пробиваться.
Для металлических труб грунтовых зондов, коаксиальных например, в любом грунте толщина стенки роли не играет, потери температурного напора на стенке будут мизерными.

 

В вашем варианте не рассчитывайте снимать более 40Вт\м.п. с 4*32 Uобразного зонда при лерепаде 4гр.

 

Если я правильно понял в глине при двух петлях из трубы 32мм в одной скважине не больше10Вт/мп*К.
И ещё подскажите кто нибудь где на Украине можно заказать U-образные муфты, желательно в Днепропетровской области.

 

Уважаемый Dekabrino , но ведь зонды мы опускаем в скважины уже заполненные рассолом, пусть даже с атмосферным давлением, и при опускании зонда давление грунта и рассола уравновешивается. Давление в зонде на глуине 100м. будет 10атм. и давление грунта на стенки зонда такое же. Таким образом стенка трубы не испытывает какого либо напряжения. Что касается "острых камней", то зонд опускается в раствор бентонита и находится в нем на протяжении всего срока службы. И теплопередача от трубы идет к бентониту, а потом уже к грунту, а это совсем другая площадь теплопередачи.(Грунтовые воды пока не рассматриваем). Очень бы хотелость Ваших комментарий.
С большим уважением за Ваш труд.

 

Комментарии?
Пожалуйста!
Насчет острых камней - это я про горизонтальные контуры с тонкостенными трубами, при обратной засыпке которых всякое может случиться.

Что касается вертикальных зондов, то несомненно, если пространство в шурфе скважины вокруг труб заполняется бентонитом, то это есть хорошо!
Если конечно заполняется. И смотря чем заполняется
Почему это хорошо?
Раствор бентонита выступает в роли термопасты, заполняющей пустое пространство между трубами и окружающим грунтом.
Вы не задумывались, зачем намазывают термопастой, например известной и пользовавшейся популярностью в своё время КПТ-8, радиатор кулера перед тем как нацепить его на процессор компьютера?

Для справки - удельная теплопроводность радиатора из меди 400 Вт/(м*К), из алюминия 200 Вт/(м*К).
При этом удельная теплопроводность самой пасты (КПТ-8) всего 1 Вт/(м*К)
Есть конечно и покруче пасты, но и этой всегда хватало.

Нужна она была, чтобы устранить негативное влияние того, что находится между радиатором и процессором, в данном случае воздуха с удельной теплопроводностью 0,02 Вт/(м*К) которая в 50 раз хуже теплопроводности пасты, не говоря уж о меди.

Так и с бентонитом, нужен он чтобы устранить негативное влияние пустот и неплотностей в свежеизготовленном грунтовом зонде.
Замечу, что бентонит тоже не панацея, теплопроводность разных марок бентонитовых глин обладает теплопроводностью от 0,7 до 1,5 Вт/(м*К) и может оказаться ниже теплопроводности окружающих грунтов.
Но это лучше чем ничего, даже лучше воды (0,56 Вт/м*К), так как вода может и уйти, а бентонит скорее всего останется.
Да и используют бентонит потому, что в лучшем случае имеется как раз только он, так как ничего другого под руками у бурильщиков никогда не было.

Чтобы получить "другую площадь теплопередачи" придется использовать дорогие фирменные тампонажные смеси типа Вarotherm с теплопроводностью 1,9 - 2,7.
Но стоит заметить, что это уже не бентонитовые, а твердеющие цементные смеси.

А не задумывались почему на глубине 100 метров избыточное давление 10 кг/см2 (грубо 10 атм изб.)?
Правильно, только если сверху давит 100 метровый столб воды с плотностью 1000 кг/м3.
Такое дело наблюдается внутри трубы, где на каждый квадратный сантиметр сверху давит 10 кг воды.
А если сверху давить 100 метровым столбом глины плотностью 1800-2000 кг/м3, то какое давление будет?
Не сразу конечно после бурения, а немного опосля, через месяц или год, когда скважина начнет сходиться?
А если сверху что нибудь типа мергелей с плотностью 2200-2500 кг/м3, то какое давление будет передаваться на трубу через несжимаемый бентонит?
Жидкость, которая внутри трубы, при этом сжимании будет уходить в расширительную емкость наверх, где избыточного давления почти нет.
Что будет с трубой SDR 17, которая пользуется популярностью, если внутри давление 10, а снаружи 25?
А если ещё там и камушки встречаются, то и глины плотностью 1800 хватит.
Тем более, что отношение внешнего диаметра трубы к толщине стенки равное 17, для трубы из ПЭ 80 позволяет легко держать давление 8 бар изнутри, но никак не снаружи.
Для трубы SDR17 из ПЭ100 рабочее давление будет 10 бар, тоже внутреннего.
Трубы SDR13,6 и SDR11 для 100 метровой скважины тоже вызывают сомнение,
особенно из ПЭ80.
Разве что SDR9 из полиэтилена ПЭ100 может подойти для 15 бар избыточного давления снаружи.
Вот на это я и намекал.
Но это так, страшилки про то, что может быть в крайних случаях.
Но может крайних и не быть...
Ведь у многих есть скважины и поболее 100 метров, висит там себе насос на трубе 10 и более лет и никакой окружающий грунт на него и трубу не давит.
И люди в шахтах на глубине 4000 метров работают, никакого давления грунта там внизу не ощущается, но это не значит, что давление окружающего грунта отсутствует.
Чтобы проверить и прочуствовать на своей шкуре хотя бы 400 атмосфер, надо эту шахту затопить доверху.
Кто же это в здравом уме будет делать?

Ощутить на своей шкуре давление в 1000 атм можно и более простым способом.
Например, прикладывая к обычной швейной игле всего 100 грамм,
на её острии диаметром 0,1 мм создается давление более 1000 кг/см2
Решайте сами куда её направить при этом