1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8/10 8,00оценок: 1

Расчет геотермальных зондов

Тема в разделе "Геотермальные тепловые насосы", создана пользователем бурильщик, 11.01.17.

  1. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    Ладно последний довод. Берем идеальный теплообменник и хреновый.
    В идеальном: жидкость А на входе 20 градусов. На выходе 0. Жидкость Б - на входе 0 градусов. На выходе 20.
    В хреновом обе жидкости на выходе 10 градусов. В очень хреновом А на выходе 12 градусов. А "Б" - 8.
    Таким образом качество и паразитный теплообмен поддаются наблюдению и измерению.

    Теперь коллектор. Идеальный коллектор - на входе гликоль "-5". На выходе "+5".
    Коллектор с паразитным обменом - на входе "-5" Сколько на выходе? Допустим "+2"

    Как мы заметили на первом примере - "хреноватость" отражается на температуре обоих сред. Т. е. не может такого быть, чтобы температура жидкости "Б" изменилась, а температура жидкости А - осталась прежней.
    Значит при работе хренового коллектора - грунт вокруг коллектора должен стать теплее (раз гликоль недогрелся). Скажем не +7 (как у идеального) ... А сколько +9? +10? Очевидно что чушь - с чего бы нагреваться (или меньше охлаждаться) земле то!
    Тогда что остается?

    Тогда должна упасть способность коллектора к всасыванию тепла (мощность). Эта способность есть интеграл от температуры гликоля в приграничной области x площадь коллектора х на теплопроводность стенки.

    Грубо говоря средняя температура гликоля в коллекторе.

    Еще раз:
    Качество коллектора = мощность. Мощность - есть функция от средней температуры гликоля умножить на площадь на теплопроводность.
    Площадь не меняется. Стенка тоже. Значит что? Растет температура гликоля?

    Т. е. в хреновом коллекторе гликоль теплее.

    Теперь берем это утверждение в рамочку и долго думаем - почему хреновый коллектор дает даже более теплый гликоль. Думаем думаем.
    Приходим к выводу что БЫТЬ ТАКОГО НЕ МОЖЕТ.

    Вывод - коллектор это черный ящик - как там внутри понамешан теплый и холодный гликоль - его личное дело. Главное средняя температура и площадь и теплопроводность стенки.
    Получить более высокую среднюю температуру гликоля на согрев его невозможно.
     
  2. musienkoalex
    Регистрация:
    29.09.14
    Сообщения:
    226
    Благодарности:
    123

    musienkoalex

    Живу здесь

    musienkoalex

    Живу здесь

    Регистрация:
    29.09.14
    Сообщения:
    226
    Благодарности:
    123
    Не выходил бы цветок если бы я собирался быть вами трудоустроенным.
    Тратить время на человека, который на основе "чуйки" меняет вход и выход коаксиала, после этого боится морозить уже верхний слой грунта вместо нижнего, как правило, более водонасыщенного, Уменьшает паразитным теплообменом температуру рассола на входе в теплообменник, этим роняет КОП, при этом считает себя Дартаньяном?

    Это вообще пять.
     
  3. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    Насчет сменил направление потока.
    Я даже 2 раза менял. Интересно было. Опять же много теоретиков на форуме писали страшные вещи - типа не в ту сторону. Неправильное направление. Скажу честно разницы (поддающейся достоверным измерениям) - не нашел. А так мне было удобнее чисто из сантехнических соображений.

    Насчет морозить грунт.
    А чего его бояться морозить? Это еще одна байка про размороженный коллектор и УЖОСы с этим связанные. Сильнее чем сам гликоль не заморозишь. Трубы точно не лопнут - отыграют.
    Ни от кого не смог добиться ЧЕМ ПЛОХО морозить грунт. Только всякие нечленораздельные УУУУ! и Аяяй! Может просветите?

    Ладно последний вопрос. Вот победили вы паразитный теплообмен. Тут то гликоль и закипел.
    Чем победили? Сколько выиграли?
     
  4. бурильщик
    Регистрация:
    29.03.10
    Сообщения:
    1.016
    Благодарности:
    551

    бурильщик

    Живу здесь

    бурильщик

    Живу здесь

    Регистрация:
    29.03.10
    Сообщения:
    1.016
    Благодарности:
    551
    Адрес:
    Челябинск
    Самый последний аргумент натурные испытания. Бурите рядом две скважины одну U образный зонд ставите в другую коаксиал. Замеряете теплосьем с каждой скважины все становится предельно ясно.
    Вы такие испытания проводили? Нет! А Немцы да не только они все давно попробовали и все выяснили. Производители геотермальных зондов в характеристиках пишут сколько ватт с метра можно снять с зонда в тех или иных условиях. Загляните в характеристики прослезитесь и не пишите чушь.
    Ссылку если надо могу отправить в личку. Сообщения с сылками удаляются.
     
  5. kmvtgn
    Регистрация:
    13.08.10
    Сообщения:
    3.689
    Благодарности:
    2.273

    kmvtgn

     

    kmvtgn

      Помощник модератора

    Регистрация:
    13.08.10
    Сообщения:
    3.689
    Благодарности:
    2.273
    Адрес:
    Таганрог
    Сохраните информацию по ссылке в pdf/doc/etc и приложите к сообщению, это не противоречит правилам форума
     
  6. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    Сколько я помню немцы отдают предпочтение коаксиалу. И опять же сколько я помню по причине более низкого гидравлического сопротивления, по причине лучшего контакта с землей и лучшего SDR - площадь больше. Но никак не по причине более низкого паразитного теплообмена.

    Кстати примерно по этим же причинам немцам любят UU зонды а не просто U. Хотя паразитка на двойных выше.
     
  7. бурильщик
    Регистрация:
    29.03.10
    Сообщения:
    1.016
    Благодарности:
    551

    бурильщик

    Живу здесь

    бурильщик

    Живу здесь

    Регистрация:
    29.03.10
    Сообщения:
    1.016
    Благодарности:
    551
    Адрес:
    Челябинск
    Слышали звон да не знаю где он. Немцы ставят двойной U образный зонд из 32 трубы. По их мнению это самая эффективная конструкция для геотермального зонда. Потом идет одинарный U образный зонд. И на последнем месте по эффективности -коаксиал. Это проверено многолетней практикой установки тепловых насосов в ГЕРМАНИИ. Для себя мы выбрали U образный зонд состоящий из трубы 40мм.
     
  8. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    Ну наверное немцы разные бывают. :) Как я понимаю сходимся мы в одном (в части немцев) - типа двойной U зонд на 25 % эффективнее одинарного (с точки зрения немцев). Хотя паразитка выше. Но площадь контакта и проток важнее.
    Русские люди двойной не ставят ибо оголовок (фирменный) - больно дорог. А нефирменный просто не влезет. Ставят одинарку 40 - она жестче - удобнее пихать и можно SDR17 поставить (32 SDR17 еще надо поискать и больно хилая она).
    Мне так кажется, что если поставить U- полтинник (а это еще лучше чем U40) - то это уже почти ничем и не будет отличаться от моего дуал-коаксиала (2 х 63). Просто вопрос в деньгах. Но на фоне нынешних цен на бурение - цена на трубу уже весьма вторична.

    Так что не знаю, как немцы, но русские уже точно знают - самое важное SDR и площадь контакта.

    А паразитка - это фуфел. Потому как если исходить из паразитки - оптимально вообще U25 делать с растопырками (между труб).

    Лично я выбрал коаксиал в свое время потому, что мне он был понятнее и казался долговечнее.
     
  9. Автолюбитель
    Регистрация:
    29.08.08
    Сообщения:
    2.356
    Благодарности:
    782

    Автолюбитель

    теплоэнергетик

    Автолюбитель

    теплоэнергетик

    Регистрация:
    29.08.08
    Сообщения:
    2.356
    Благодарности:
    782
    Адрес:
    Санкт-Петербург
    Мне кажется, что «немцы» ставят разные зонды.
    Немцы, вообще, понятие растяжимое.
    Главное в наших условиях продолжительного отопительного периода не мощность метра зонда, а объём используемого грунта.

    Кстати, про сброс тепла в грунт с солнечных коллекторов.
    Правда реально тепла там крохи.
     
  10. Serg49
    Регистрация:
    28.05.12
    Сообщения:
    17
    Благодарности:
    25

    Serg49

    Участник

    Serg49

    Участник

    Регистрация:
    28.05.12
    Сообщения:
    17
    Благодарности:
    25
    Адрес:
    Тольятти
    Заинтересовался темой расчета зондов - как раз по моей специальности. Решил на досуге сделать две численные модели: для U-образного зонда и коаксиала. Выбрал длину в 20 метров. Расчетная область это цилиндр диаметром 10 м и высотой 25 м. Менял расход теплоносителя (вода), и материал труб. Теплофизические свойства грунта взял из базы данных Fluent для доломита, материал труб - полиэтилен и алюминий. Первое "численное" испытание провел для непрерывно работающих зондов в течение 5-х часов (шаг интегрирования по времени 1 мин). Проверил снижение мощности зондов от времени. Вывод такой: самый эффективный зонд - это коаксиал, состоящий из внешней алюминиевой трубы (80) и внутренней полиэтиленовой (20). Расход имеет оптимум, при котором мощность зонда максимальна. У меня это 0.05 кг/с. Следующим этапом сделаю расчет для циклически работающего зонда. Если он будет включаться через каждые полчаса это нормально или тоже нужно найти оптимум? Кстати, мощность максимальна вначале и составила 1200 вт, а затем нелинейно уменьшилась вдвое за 5 часов работы.
     
  11. Tawman
    Регистрация:
    29.08.14
    Сообщения:
    998
    Благодарности:
    1.320

    Tawman

    Живу здесь

    Tawman

    Живу здесь

    Регистрация:
    29.08.14
    Сообщения:
    998
    Благодарности:
    1.320
    Адрес:
    Москва
    Выкладывайте!
    Мне кажется всем будет интересно посмотреть.
     
  12. stepa73
    Регистрация:
    21.08.10
    Сообщения:
    1.265
    Благодарности:
    422

    stepa73

    Живу здесь

    stepa73

    Живу здесь

    Регистрация:
    21.08.10
    Сообщения:
    1.265
    Благодарности:
    422
    Адрес:
    Днепр
    Какие тепловые напоры были в ваших расчетах? И наступает ли термостабилизация системы? (1200 в начале и к примеру 580 вт*час до конца времен)
     
  13. Pop70
    Регистрация:
    03.06.13
    Сообщения:
    430
    Благодарности:
    245

    Pop70

    Живу здесь

    Pop70

    Заблокирован

    Живу здесь

    Регистрация:
    03.06.13
    Сообщения:
    430
    Благодарности:
    245
    Адрес:
    Новосибирск
    Ну, ребята... Из-за неопределения терминов и вольного их толкования прям переругались все.
    Кучма Олег вначале некорректно задаёт "100% паразитный теплообмен", а потом благополучно доказывает, что "такого быть не может".
    Так, надо просто определиться - 100% или "не может быть.
    При 100% паразитном теплообмене - вообще НИСКОЛЬКО тепла из скважины не выйдет.
    Хоть жидким азотом её залей. Скважина прогреется, а наружу - ни джоуля.
    При не 100% "локальном" получите оставшиеся от 100%, проценты на выходе. При "нелокальном" - "потечёт" этот теплообмен сверху вниз, теряя свои "паразитные проценты", и выдавая разницу наверх.
    Чем меньше, тем лучше...
     
  14. Tawman
    Регистрация:
    29.08.14
    Сообщения:
    998
    Благодарности:
    1.320

    Tawman

    Живу здесь

    Tawman

    Живу здесь

    Регистрация:
    29.08.14
    Сообщения:
    998
    Благодарности:
    1.320
    Адрес:
    Москва
    Вот прям согласен;).

    Для получения корректного ответа, нужно ставить корректный вопрос, а также уточнять определения.

    Если вопрос про "паразитный" темлообмен внутри коаксиального зонда, то "паразитный" это тот теплообмен, который будет происходить между теплоносителем входящим в зонд и выходящим из зонда через стенку внутренней трубы.
    Действительно, если его принять за 100%, то это будет означать, что температура входящего теплоносителя и выходящего - равны. Такое получится только в одном случае - через стенку наружной трубы коаксиала тепло не поступает совсем.
    На практике коаксиальный зонд работает с несколькими теплопереносами. Одна передача тепла идёт через стенку внутренней трубы, вторая передача тепла через стенку наружной трубы. Причём это все происходит одновременно.
    Далее в расчет должны вступить соотношения площадей поверхности теплообменника, то есть труб (внутренней и нарудней), толщина и конечно теплопроводность.
    Допустим в коаксиальный зонд подача холодного теплоносителя происходит во внутреннюю трубу.
    Тогда нужно составить баланс с изменением температуры между подачей и обраткой теплоносителя из-за того самого "паразитного" теплообмена и теплообмена через наружную трубу зонда.
    Далее будет несколько сложнее.
    В этот баланс или комплекс уравнений, нужно будет добавить работу грунта плотно прилегающего к наружной трубе зонда и имеющего свою теплопроводность и температуру отличную от теплоносителя.

    Все эти три теплопередачи будут динамично меняться даже если задать жестко проток теплоносителя и изначальную температуру подачи в зонд.

    Если грунт рассмотреть как однородный материал с заданной теплопроводностью и заданной формы/объема (например цилиндра), то снижение температуры этого грунта около зонда образует перепад температур и перенос тепла с "перефирийных" отдаленных слоев этой фигуры к зонду. Такой перенос не будет линейным, в плане количества тепла, так как будет происходить изменение температуры не только в центре этого цилиндра, но и по его высоте (зонд имеет разную температуру на разных участках)

    И это только жёсткая теоретическая часть.

    На практике фигура грунта с которой работает зонд не цилиндр, теплопроводность и однородность материала разные. Да ещё и подверженные колебанииям и не только сезонным.
    Для примера - насыщенность грунта водой.
    Кажется благо, но не всегда!

    Если это суглинки с "текущей" водой, то да - благо. Но вот если это сезонное колебание уровня воды, которая остаётся в статическом положении/уровне. Или вот ещё вариант - вода закрытая в порах Юрской глины... Вроде и воды много, но она никуда не течет. А самое в этом случае плохое, что вода обладает довольно низкой теплопроводностью, порядка 0.4 Вт/мК, при более высокой теплопроводности той же глины доходящей до 2 Вт/мК.
    Вода будет являться этакийм теплоизолятором во всей этой конструкции!
     
  15. Tawman
    Регистрация:
    29.08.14
    Сообщения:
    998
    Благодарности:
    1.320

    Tawman

    Живу здесь

    Tawman

    Живу здесь

    Регистрация:
    29.08.14
    Сообщения:
    998
    Благодарности:
    1.320
    Адрес:
    Москва
    Дайте ссылку на документ или статью, чтобы не быть голословным.
    Последнее время отсыл к всемогущим НЕМЦАМ как-то уже достал...