232
8
0
Lukket rørkrets
3,535
0
(Siden jeg spør kun av nysgjerrighet - skal ikke bruke det til noe konkret - og dessuten er nær 100% amatør på fluidmekanikk, kunne jeg spurt i 'Off-topic chit-chat'. Men innholdet er faglig nok, så jeg håper at jeg ikke provoserer for mange ved å spørre i dette forumet 
)
Du kan ikke suge vann mer enn omlag ti meter opp, uansett hvor god vakumpumpe du har (det vet de fleste selv uten fluidmekanikk-bakgrunn) - det begrenses av lufttrykket, som er det som presser vannet opp i røret.
I et 100 m dypt borehull for en VV-VP suger du ikke vannet opp - det går i en lukket sløyfe, et rør som former en O. Å sirkulere vannet i kretsen koster relativt lite energi det er ikke snakk om å løfte vannet 100 m, bare å holde det i bevegelse.
Stikker jeg bunnen av sløyfa, ikke ned i et borehull, men ned i sjøen, gjør det ikke noen forskjell. Men hvis jeg så, under vannflaten åpner sløyfa til en opp-ned U, med begge armene ned i sjøen, vil jeg da bli stående med nitti meter vakum på toppen av U-en (forutsatt at røret er så sterkt at det ikke kollapser!)?
Intuisjonen min sier at det er slik, at vannet vil renne ut i sjøen, inntil det i armene i U-røret står omlag ti meter over havflaten. Over det vil det være vakum. Stemmer det? Jeg er ikke 100% sikker, bare 99,9% - og skulle ønske at noen - mot formodning - kunne korrigere meg.
Hvorfor skulle jeg ønske det? Tenk en analogi til et fjernvarme-anlegg, men det som sirkuleres er store mengeder sjøvann der husstandene kan koble til varmevekslere til sine VV-VP rett ute i gata, som alternativ til å bore brønn (som ikke alltid er mulig eller egnet). Det som gjør LL-VP effektive er jo at det stadig vekk strømmer til store mengder luft som kan kjøles ned 0,1 grad; den nedkjølte lufta blir ikke stående der. Det er det samme med varmeveksler for en VV-VP plassert i f.eks. ei elv: Det kommer hele tiden til nytt, ikke-avkjølt vann. En kontinuerlig strøm av sjøvann har samme effekten.
En varmeveksler i sjøen for en hel by(del)/bygd - tilsvarende fjernvarme for en hel by(del) - ville blitt enormt stor/kostbar, og neppe regningssvarende. Men hvis nytt vannet strømmer til av seg selv som i en lukket krets med bare med en "beskjeden" sirkulasjonspumpe til hjelp, ville det være noe annet: Da kunne man slippe varmeveklseren ute i sjøen, og istedet hente inn nytt, ikke-avkjølt sjøvann i ubegrensede mengder.
Hvis jeg har skjønt det riktig, kan det i prinsippet fungere for hus som ligger inntil 10 moh (det er ikke så mange av dem) - da ville det ikke bli noe vakum på toppen av sløyfa, og ei beskjeden sirkulasjonspumpe ville holde vannflyten i gang. Hvis noen nå forteller at bare U-røret er tett fungerer samme ideen til både 30 og 100 moh, da spør jeg: Hvorfor gjør man det ikke, like fullt som man legger fjernvarmerør?
(Et problem, selv når husene står helt nede i vannkanten, er naturlivis at saltvann og metalliske varmevekslere ikke går så godt sammen. Det er ikke den siden jeg bekymrer meg for i denne omgang. Vi kunne bruke prinsippet i innsjøer også, selv om reservoaret der ville være betydelig mindre.)
)Du kan ikke suge vann mer enn omlag ti meter opp, uansett hvor god vakumpumpe du har (det vet de fleste selv uten fluidmekanikk-bakgrunn) - det begrenses av lufttrykket, som er det som presser vannet opp i røret.
I et 100 m dypt borehull for en VV-VP suger du ikke vannet opp - det går i en lukket sløyfe, et rør som former en O. Å sirkulere vannet i kretsen koster relativt lite energi det er ikke snakk om å løfte vannet 100 m, bare å holde det i bevegelse.
Stikker jeg bunnen av sløyfa, ikke ned i et borehull, men ned i sjøen, gjør det ikke noen forskjell. Men hvis jeg så, under vannflaten åpner sløyfa til en opp-ned U, med begge armene ned i sjøen, vil jeg da bli stående med nitti meter vakum på toppen av U-en (forutsatt at røret er så sterkt at det ikke kollapser!)?
Intuisjonen min sier at det er slik, at vannet vil renne ut i sjøen, inntil det i armene i U-røret står omlag ti meter over havflaten. Over det vil det være vakum. Stemmer det? Jeg er ikke 100% sikker, bare 99,9% - og skulle ønske at noen - mot formodning - kunne korrigere meg.
Hvorfor skulle jeg ønske det? Tenk en analogi til et fjernvarme-anlegg, men det som sirkuleres er store mengeder sjøvann der husstandene kan koble til varmevekslere til sine VV-VP rett ute i gata, som alternativ til å bore brønn (som ikke alltid er mulig eller egnet). Det som gjør LL-VP effektive er jo at det stadig vekk strømmer til store mengder luft som kan kjøles ned 0,1 grad; den nedkjølte lufta blir ikke stående der. Det er det samme med varmeveksler for en VV-VP plassert i f.eks. ei elv: Det kommer hele tiden til nytt, ikke-avkjølt vann. En kontinuerlig strøm av sjøvann har samme effekten.
En varmeveksler i sjøen for en hel by(del)/bygd - tilsvarende fjernvarme for en hel by(del) - ville blitt enormt stor/kostbar, og neppe regningssvarende. Men hvis nytt vannet strømmer til av seg selv som i en lukket krets med bare med en "beskjeden" sirkulasjonspumpe til hjelp, ville det være noe annet: Da kunne man slippe varmeveklseren ute i sjøen, og istedet hente inn nytt, ikke-avkjølt sjøvann i ubegrensede mengder.
Hvis jeg har skjønt det riktig, kan det i prinsippet fungere for hus som ligger inntil 10 moh (det er ikke så mange av dem) - da ville det ikke bli noe vakum på toppen av sløyfa, og ei beskjeden sirkulasjonspumpe ville holde vannflyten i gang. Hvis noen nå forteller at bare U-røret er tett fungerer samme ideen til både 30 og 100 moh, da spør jeg: Hvorfor gjør man det ikke, like fullt som man legger fjernvarmerør?
(Et problem, selv når husene står helt nede i vannkanten, er naturlivis at saltvann og metalliske varmevekslere ikke går så godt sammen. Det er ikke den siden jeg bekymrer meg for i denne omgang. Vi kunne bruke prinsippet i innsjøer også, selv om reservoaret der ville være betydelig mindre.)
Din omtale av tett U opp til 30-100m forstår jeg ikke. U vil være tom for vann over 10m.
Det vil si: Det avhenger av hva som skal til for å kalle det "noen alvorlige pumper". Selv i en lukket krets, hvis du baserer deg på ganske liten rørdimensjon får du en nevneverdig pumpemotstand. Det er jo mange som har varmeveklsler nedsenket i sjø / innsjø / elv, til en lukket krets. Det pumpa må overvinne er motstanden i rørere, ikke arbeidet med å løfte vannet opp. Selv om kretsen ligger horisontalt krever det nok ei pumpe av en viss dimensjon for å presse vann gjennom 7000 radiatorer! Er du 100% sikker på at det faktisk flyter sjøvann opp i høyden i en åpen krets i Telenors bygg - at de ikke har en lukket krets som stikker ned i sjøen til en varmeveklser der?
Jeg tok 30 m bare som en mer eller mindre tilfeldig valgt høyde > 10 m, og 100 m fordi det er en typisk boredybde for energibrønner for jordvarme.
Jeg forstår deg som at du bekrefter det jeg antok: Skal du ha vannsikulasjon i ei sløyfe som høydeforskjeller på over 10 m, må du enten ha pumper til å "løfte" vannet - mot gravitasjonskreftene, uannsett hvor lav flyt-motstanden er i rørene - eller du må ha en lukket krets.
En kan forøvrig merke seg at det er installert oljekjeler på 20.000 kW. Private får ikke lov, fjernvarme kan brenne ivei.
Om du setter en sugepumpe på 10,1 moh, så vil den bare suge «luft og gjøre liten nytte. Om du senker den til 9,9 moh, vil den trekke vann, men trykket i vannet er nær null bar absolutt trykk og pumpa blir veldig ineffektiv. Uansett må det passere en gitt, stor, mengde vann for å transportere nok energi. Da er det like greit å sette pumpa lavt som en mer effektiv skyvepumpe og du kan ev løfte 100m.
Her er jeg kun ute etter størrelsesorden. (F.eks. vil en del varme komme fra kompressoren, ikke fra væsken - det hopper jeg over her!). Hva er typisk deltaT i energibrønner og ved nedkjøling av sjøvann? Jeg gjetter på 4 grader, men det kan være feil; antagelig er det mindre for sjøvann og mer for borehull, men det gir ikke størrelsesorden-feil. Jeg antar også varmekapasitet ut fra vann (1 kWt per grad nedkjøling pr kbm). Med mye kjølevæske i borehullet (bl.a. for å tillate større deltaT), kreves større væskeflyt fordi varmekapasiteten er lavere.
Først det større anlegget: Ø700 mm gir et tverrsnitts-areal på under 1/3 kvm. 1 kbm er drøyt tre meter. Skal du levere 13 700 kWt/t må væskeflyten være rundt 40.000 m/t / deltaT. Kjøler du ned sjøvannet med 4 grader, er hastigheten i røret 10 km/t - en betydelig vannmengde å holde i ganske god bevegelse, selv om du ikke behøver å kjempe mot gravitasjonen (dvs. du har en lukket rørkrets!). Jeg er ikke forbauset over at det krever pumper av en viss dimensjon.
Borehull: En nettside fra NGU sier at en VP-energibrønn har typisk diameter 14 cm, dvs. bruttoareal drøyt 150 cm2. Vannet skal både opp og ned, og det går vel bort en del i rørvegger etc, så netto tverrsnitt kan vi vel runde ned til omlag 50 cm2 i hver retning, 1/200 kvm. For å levere 1 kW varme må du ha en flyt på 200 m/t / deltaT. Skal du hente 12 kW varme med deltaT = 4 grader må flyten være på 200 * 12 / 4 = 600 m/t (eller om du vil: 17 cm/sek).
Er størrelsesordenene mine på plass her? Stemmer det at laken i et borehull flyter med en hastighet i størrelsesorden 17 cm/s når VP henter ut 12 kW?
Jeg ble litt forbauset over at flythastighet i en energibrønn ikke er høyere, så kanskje jeg har hoppet over en faktor. Jeg bare ser ikke hvilken
Korrigér om nødvendig for annen deltaT, annen brønndimensjon, annen varmkapasitet ... - det er enkle justeringer som ikke endrer størrelsesorden.
Det er ikke det at rørene har grov dimensjon som gjør at kravet til pumpe-effekt øker - tvert om. Skulle du pumpe samme volum gjennom grannere rør, ville du måtte bruke mer energi.
Sprinkleranlegg betyr trange dyser og relativt høy flyt-hastighet, for å spre vannet effektivt. Det gir høy motstand, krever høy pumpe-effekt. Det er noe helt annet enn å bare sirkulere vannet i et ringformet rør uten essensielle hindringer for flyten.
Så det du sier er utvilsomt riktig, men en helt annen situasjon enn en lukket rørkrets i en VP kuldekrets.
Men pumping av vann fra grunnvannreservoar er kanskje en lignende problemstilling som det TS tar opp?
Her er det masse interessant informasjon. Naturligvis blir en del av de praktiske studiene litt fjernt fra en ordinær boligbygger, men å se på hvordan "de store gutta" gjør det kan gi mye verdifull bakgrunnsinfo og forståelse.
Ved rask skumming fant jeg ingen generell diskusjon av energibehovet til pumpa, men det ene eksempelet (Lenavegen 3) er illustrert i vedleggene med tekniske data: Her pumpes grunnvann opp til 15 m over grunnvannspeilet, og pumpa har tilført effekt (7,5 kW) på oppunder 12% av tilført effekt til varmepumpa (63,1 kW). Dette er vel å merke ikke en lukket krets; vannet må løftes opp, ikke bare sirkuleres.
Selv om jeg foreløpig bare har skummet rapporten, våger jeg å gi den en anbefaling, i det minste som bakgrunns-stoff for den som går med tanker om varmepumpeløsninger - kanskje spesielt hvis det er snakk om ikke helt A4-løsninger.