Геотермальный колодец. Стоит ли овчинка выделки?

Mast have: https://www.forumhouse.ru/threads/208659/#post-6347033

Тепловые потери здания
Жилые дома практически никогда не находятся в состоянии термодинамического равновесия с окружающей средой. То бишь они либо остывают, теряя энергию, либо нагреваются, потребляя энергию. Нам (в России) наиболее интересно зимнее отопление, когда дом остывает, а его энергопотери мы вынуждены компенсировать из внешних источников.
Основные теплопотери дома происходят
А) Через ограждающие конструкции
Б) Через вентиляцию
В) Через канализацию

Для примера расчёта теплопотерь возьмём одноэтажный дом площадью 100м2 размерами 10х10х3 метра в котором зимой постоянно проживают 4 человека. И посчитаем сколько тепла нужно этому дому на компенсацию естественного остывания при температуре за окном -20С
Начнём с конца и посчитаем потери через канализацию. Нормы потребления воды на человека составляют 240л холодной и 160л горячей в сутки. Однако по факту реальное потребление воды примерно вдвое меньше - примем расход в 120л холодной и 80л горячей. Зимой вода поступает в дом при температуре +5С. А после этого холодная вода нагревается до комнатной температуры +20С, а горячая - до +70С. Теплоёмкость воды 4200 Дж/(л*К), стало быть в сутки на нагрев воды потратим
4*4200*(20-5)*120+4*4200*(70-5)*80 = 30МДж + 87 МДж = 117 МДж = 33 КВт*ч энергии. Стало быть затраты мощности на водоснабжение составят ~1.4КВт.
Всю эту энергию придётся вылить в трубу. Попытки как то рекуперировать эту энергию приводят к ухудшению работы септиков (или иных очистных сооружений), а то и вовсе к их замерзанию и мне неизвестны удачные примеры ее использования. Так что запомним эту цифру - 1.4КВт.

Посчитаем теперь затраты на вентиляцию. Для нашего дома (10х10х3 метров) имеем объём воздуха 300м3, массу 360кг (плотность воздуха ~1.2 кг/м3) и значит при разнице температуры внутри и снаружи дома в 40С (снаружи -20С, внутри +20С) с учетом теплоёмкости воздуха ~1000 Дж/(кг*К) он содержит запас энергии в
360*40*1000 = 14.4 МДж = 4КВт*ч
Нормы воздухообмена определяют кратность воздухообмена в 0.35 раз/час, то бишь 8.4 раз/сутки или для нашего дома 2500 м3. Поэтому на вентиляцию потратим 4*8.4=33.6 КВт*ч энергии в сутки (или мощность нагревателей воздуха должна быть 1.4 КВт).

Отсюда становится очевидна степень полезности рекуператоров. В простейшем случае рекуператор берёт кубометр воздуха из дома, кубометр воздуха с улицы, нагревает уличный воздух за счёт тепла воздуха из дома до их средней температуры (в нашем случае это 0С) и подаёт подогретый воздух в дом, а на улицу выводит охлаждённый воздух. Такой простейший рекуператор позволяет сэкономить 50% энергии на нагрев воздуха, то есть даёт нам 0.7 КВт экономии мощности системы отопления. Апологеты энергосбережения могут мне возразить, что на самом деле рекуператоры устроены хитрее и могут забрать из тёплого воздуха более половины энергии. И это правда. Могут. Однако даже при охлаждении воздуха до 0С из него начинает выпадать конденсат, а при дальнейшем охлаждении этот конденсат еще и заледенеет и вашему рекуператору придётся несладко. Поэтому в условиях индивидуального домостроения даже 50% эффективность рекуператора это очень хорошо. Поэтому запомним 2 цифры - затраты мощности на вентиляцию 1.4КВт и максимальная экономия на рекуперации - 0.7КВт

Перейдём теперь к ограждающим конструкциям - стенам, полу, потолку, окнам и дверям, тепло через которые уходит без переноса воздуха (Если стены "дышат" или холодный воздух проникает в здание через входную дверь, то эти потери мы уже учли в расходах на вентиляцию). Для того чтобы посчитать сколько тепла теряется через ограждение надо площадь ограждения умножить на коэффициент сопротивления теплопередаче (обозначается буквой R) и умножить на разницу наружной и внутренней температур. К моему сожалению, более-менее точный расчёт для всех случаев жизни здесь невозможен по той причине, что во-первых R напрямую зависит от толщины конструкции (а толщина стены в домах может меняться в 10 раз - от 10см до метра), а во-вторых R зависит от теплопроводности материала конструкций и тоже может различаться на порядки (от 1,69 Вт/м*К у железобетона до 0,038Вт/м*К у пенополистирола - разница в 44 раза). В итоге, дома могут отличаться по энергоэффективности в десятки (!) раз.
Поэтому, здесь я приведу простенький пример примерного расчёта теплопотерь для утеплённого дома из пенобетона, чтобы во-первых проиллюстрировать как это делается, а во-вторых на его примере сравнить теплопотери через ограждения с другими видами теплопотерь, обсудить различные способы энергосбрежения и их экономическую целесообразность.

Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции
Итак, произведём расчёт для одноэтажного дом на ростверковом фундаменте с полами по деревянным лагам 50х200мм с утеплением пенополистиролом, толщиной несущих стен 400мм из газобетона плотностью 400кг/м3, утеплённых минватой, холодным чердаком и перекрытием первого этажа деревянными лагами 50х200мм с утеплением минеральной ватой. Для окон возьмём двойные стеклопакеты с широким пластиковым профилем. Входную дверь сделаем двойную и утеплим пенопластом.
Напомню, что размеры нашего домика 10х10х3 м, температура внутри +20С, снаружи -20С.

Начнём с пола. Лаги для полов лежат у нас с шагом 500мм, стало быть на ширину 10м потребуется 21лага шириной 0.05м и длиной 10м. Всего площадь дерева в полу получается 0.05*10*21=10.5м2, а площадь пенопласта, соответственно 100м2-10.5м2=89.5м2
Коэффициент теплопроводности ищем в справочниках - для сосны поперёк волокон - 0.1Вт/(м*К), для пенополистирола плотностью 40кг/м3 - 0.038Вт/(м*К).
Мощность теплопотерь находим перемножая площадь ограждения на разность температур и на коэффициент теплопроводности материала и разделив на толщину ограждения. Для лаг получаем Pлаг=10.5*(20+20)*0.1/0.2=210Вт, для пенопласта - Рпп=89.5*(20+20)*0.038/0.2=680Вт и в сумме мощность теплопотерь через пол получим Pпола=210+680=890Вт

Теперь стены. Площадь стен (10+10+10+10) м*3м=120м2 за минусом двери и окон. Дверь одна 2м2, окна 1.5м х 1.5м по 2 на каждую сторону, т. е. в сумме 1.5х1.5*8=18м2. Стало быть площадь стен 120-2-18=100м2. Коэффициент теплопроводности газобетона 0.11Вт/(м*К), минваты фасадной - 0.045Вт/(м*К). Толщина газобетона 0.4м, толщина минватного утеплителя 0.1м2
Коэффициент сопротивления теплопередаче (R) для многослойных конструкций определяется суммой коэффициентов для каждого слоя, то есть Rстен=Rгб+Rваты. R каждого слоя находим разделив толщину слоя на его Коэффициент теплопроводности. Rгб=0.4/0.11=3.64м2*К/Вт, Rваты=0.1/0.045=2.22м2*К/Вт и в сумме Rстен=3.64+2.22=5.86м2*К/Вт
Теперь, умножив площадь стен на разницу температур и разделив на R получим потери мощности через стены: Pстен=100*(20+20)/5.86=623Вт.

Для окон R узнаём по справочникам и/или у производителей окон. Для наших пластиковых окон с двойными стеклопакетами Rокон=0.51м2*К/Вт, поэтому мощность теплопотерь Pокон=18*(20+20)/0.51=1400Вт.

Для двойной входной двери имеем конструкцию из 5см пенопласта+20см воздуха+еще 5 см пенопласта (теплосопротивление металла двери примем равным нулю). Коэффициент R слоя воздуха толщиной 20 см смотрим по справочнику - 0.19м2*К/Вт. В результате получим Rдвери=0.05/0.038+0.19+0.05/0.038=2.82м2*К/Вт и мощность теплопотерь Pдвери=2*(20+20)/2.82=28Вт

Ну и, наконец, для потолков расчёт производим аналогично полу, только вместо пенополистирола берём минвату с коэффициентом теплопроводности 0.041Вт/(м*К). Получаем Рваты=89.5*(20+20)*0.041/0.2=734Вт и для всего потолка Pпотолка=Pлаг+Pваты=210+734=944Вт

Результаты сведём в табличку

Результаты, как видите очень занимательные. Обсудим их и подумаем где и как экономить в следующий раз

 

Итак картинку теплопотерь мы представили..далее-более сложный вопрос: Как Собрать это Тепло для рекуперации Практически ?
О Чём я? тема вроде про Колодец или Геоплиту. то есть про Геотепло. Верно.
Но как можно Решать с Геотеплом не Решив с Общими теплопотерями вопрос Комплексно ?
Забрать у Земли 3 квт и тут же выбросить 10 квт ? Качать чтобы Качать? Это не про меня.
Если комплексного Решения Нет то и колодец не спасёт.Посему-ищем Комплексное Решение.

Автор даёт 3 составляющие для рекуперации:
А) Через ограждающие конструкции
Б) Через вентиляцию
В) Через канализацию

В-отпадает-у меня её Нет и даже когда будет то 1 чел 1 день/неделя погоду не сделают.
на умывку рук расходую в пределах 2л/за день. Забыли про В.
Б-вентиляция через щели, для 1 чела-хватает.
Печь-да,требует кислород и поэтому хочу избавиться от неё,перехожу на Волкано (моб.вариант уже разработан, скомплектован осталось пару дней сборки)

Остаётся Только вар. А ..и как я его (Тепло) ловить буду?
Кроме варианта с внешней коробкой ничего не Вижу.

 

Вы забыли самое главное, тепло берётся от двигателя, энергия на валу которого далека от совершенства, соответственно дармового тепла вагон и маленькая тележка.

 

Нам (пользователям) это-по барабану откуда и Что берётся.
Нам важно что всё работает и в авто и в самолёте и в холодильнике. Там что-дельты маленькие? или ветра нет? но там габариты-ограничены и вес..а мы на даче Ничем не ограничены и плачем о дельте в 2 градуса..позор.до ручки докатились.
Плохому танцору всегда что то мешает..Годами мусолим что то а актуального Решения так и нет чтобы наш чел не платил десятки тыс. за сугрев..и дрова не таскал до умопомрачнения.
Неужели непонятно что печь выбрасывает Тепло в трубу, сжигая кислород и на вентиляцию требует новое тепло для догрева уличного воздуха ? Замкнутый круг..идиотизм.

 

Во первых гляньте в ПТС, посмотрите мощность и расход, а потом посчитайте сколько порожняка в виде тепла выделяется, его не только на кабину хватит, но и дом отапливать.
Во вторых, если двигаться целые сутки, то расход даже на самом экономичном авто далеко за тысячу рублей, а то и две-три и кошельку это далеко не по барабану.
В третьих, включите калькулятор наконец, смешно, ч. с.

 

Опять мимо, правильная печь берёт воздух с улицы а не издому.

 

Подтверждаю, 17 часов в пути, 106 лошадок, 1200 верст, пустой 2600р, груженый с прицепом 4000р, это на газу, бензинку на 1.5 умножать.

 

Двигаться! т. е перемещать по кривым дорогам 1-3 тн веса авто +пассажиров +полезный груз.
и это ради тепла в салоне? не передёргивайте пжста. да Тепло -тоже расходует часть бензина -почти как включенный кондиционер но не надо сваливать всё в одну кучу.
Если бы вы сказали что печка даёт например 3 квт тепла на маленький салон-это было бы корректно.
И если масштабировать эти 3 квт на 300м3 дома то потребуется Х квт.

правильная печь на воздухе -30С -НЕРАБОТАЕТ. да, она догревает его сама за счёт тепловых каналов.
Но что говорить про правильную печь-их менее 1%-они недёшевы..а подвод воздуха к печи-имеют тоже порядка 1% поэтому я описал типичный случай когда народ травится угарным газом жмотясь на вентиляцию...я в этой стране более 60 лет и наверно представляю что и как.

 

Да и как же, расскажите альтернативную точку зрения отличную о физических процессов ДВС.

 

Я не знаю что вам не понятно-мы говорим про печку отопителя-какую альтернативу вы отыскали?
Вы привели расход бензина при движении-и какая связь с теплом в салоне?
можно никуда не ехать и греть салон. это было бы корректным сравнением.
ещё более корректно сравнивать 1 час работы двс на стоянке с включённым отоплением и 1 час с выключенным отоплением. разность бензина покажет затраты на отопление.

Автокондиционер, упомянутый мной потребляет эл. энергию от генератора, вращаемого ДВС и тем самым увеличивает расход бензина.
Лампочки и фары-тоже вносят свой вклад в расход топлива.
Что вам ещё непонятно? какая альтернатива?

Впрочем было бы интересней услышать что то про СО с утилизацией всех теплопотерь дома.

 

С реактора снимаем тепло абы двигатель не перегрелся, халява.
Я знаю лишь один автомобиль, который так не умеет - Запорожец.

Так разговор про печку, она же гадость тырит бензулин, как вы заметили.

 

Разговор про обеспечение помещений Теплом-в автомобиле в частности и несмотря на символическую термоизоляцию успешно Решённую Настоящими инженерами, что позволяет каждому челу пользоваться автотранспортом даже в сильные морозы.
Расходуется ли на это доп. бензин или тепло получается на халяву-мы не обсуждаем-это ничего в нашей теме не меняет-главное что Задача успешно Решена чего нельзя (или я не могу) сказать про теплообеспечение частных домов. Вот собственно и всё что я хотел сказать по данному вопросу.

С запорожца я начинал..в 77г..скорость развивал 130 (после моей настройки) гружёный,жигули делал.
Но печка-атасс..пока её раскочегаришь-уже приехал..поэтому пересел на жигуль. потом Москвич 2141, потом БМВ 5-290,Форд-Эскорт 1.4,Mers 190E,лада калина,Geely MK Cross, Ravon R2

 

Не хотел вдаваться в детали ибо это-чистый троллинг т. е.=увод от основной Темы..но для вас сделаю первое и последнее исключение:
Водяная рубашка двс создавалась с целью стабилизацию температуры двигателя, которая имеет макс. эффективность приТ ок.+95С. Если выше-то кипит если ниже-эффект-сть падает (и растёт потребл. бензина). Затем решили этим кипятком подогревать салон. Но оказалась незадача-вместо обогрева в жару когда необходимо скинуть лишнее тепло пассажиры выявили скинуть тепло в холод, когда необходимости для двигателя Нет..его даже не хватает для необходимых +95С.
Кроме того надо крутить вентилятор печки что также не способствует экономии бензина.
Задачка у инженеров была ох непростой чтобы обогреть всех от+50С до -70С при наличии ураганных ветров +скоростей движения...А некоторым печки недостаточно, климат контроль подавай...

 

Да ладно, троль 80 уровня...
Скажу Вам по секрету, максимальный КПД зависит от нагрузки на двигатель и его температуры, соответственно рабочая температура двигателя динамически изменяется от 80 до 110 гр, для этого применяется электронный термостат.
Продолжайте, очень интересны Ваши знания, особенно как влияет моторчик печки на двигатель мощностью 100 кВт.
Кондиционер притянут за уши Вами же, перечитайте с чего начался разговор, там речь шла об обогреве салона, утепление которого далеко от совершенства.

 

Чтобы закрыть ликбез по двс -последний комментарий:

Ладно бы печка жрала бензин, это было бы четверть беды..хуже Другое: Когда движок холодный (+70С -это холодный) мало того что мощность и тяга падают, расход топлива-растёт страшно-другое-нагар в цилиндрах и закоксовка свечей..к тому же эти паразиты (разработчики) убрали датчик температуры вод. рубашки дабы не огорчать привередливых водил ..так что едем на какой температуре-хз..