Διαστασιολόγησηοριζόντιου γεωθερμικούεναλλάκτη

Σχετικά έγγραφα
ΑνανεώσιµεςΠηγέςΕνέργειας Γεωθερµία

[ ] = = Συναγωγή Θερμότητας. QW Ahθ θ Ah θ θ. Βασική Προϋπόθεση ύπαρξης της Συναγωγής: Εξίσωση Συναγωγής (Εξίσωση Newton):

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟ ΚΤΙΡΙΟ ΤΗΣ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΣ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ

Επιλεγμένερ ευαπμογέρ Γεωθεπμικών Αντλιών Θεπμότηταρ

6 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 3: Βασικές Αρχές Θερμικής Συναγωγιμότητας

Θέρµανση Ψύξη ΚλιµατισµόςΙΙ

Ενότητα 4: Ηλιακά θερμικά συστήματα. Χρήστος Τάντος

Αντλίες θερμότητας πολλαπλών πηγών (αέρας, γη, ύδατα) συνδυασμένης παραγωγής θέρμανσης / ψύξης Εκδήλωση ελληνικού παραρτήματος ASHRAE

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

Επιλεγμένες εφαρμογές Γεωθερμικών Αντλιών Θερμότητας

ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ Ενότητα 11

Κεφάλαιο 13. Logatherm- Αντλίες θερμότητας. Αντλίες Θερμότητας αέρα - νερού WPL Σελ Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας νερού -νερού WPS Σελ.

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 4: Εξαναγκασμένη Θερμική Συναγωγιμότητα

4 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΑΣΚΗΣΗ m 5.13 ΛΥΣΗ. Α. (Γυμνός αγωγός) ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ Τμήμα Μηχανολογίας ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Καθηγητής : Μιχ. Κτενιαδάκης - Σπουδαστής : Ζάνη Γιώργος

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ & ΒΑΘΜΟΙ ΑΠΟΔΟΣΗΣ

Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας στον κτιριακό τομέα

Θερμοδυναμικά ηλιακά συστήματα σχεδιασμός και προσδιορισμός απόδοσης

/ RX-K&lb=true&print=true Απόδοση ψύξης Ελάχ. kw

Εξοικονόμηση ενέργειας με εκμετάλλευση ομαλής γεωθερμίας στην πολυτεχνειούπολη ζωγράφου

Γεωθερμία. ογές εγκαταστάσεων στην πράξη 18/1/2013. Σαββανής Παναγιώτης, Μηχανολόγος Μηχανικός ΤΕ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ΥδροδυναµικέςΜηχανές

Χειμερινό εξάμηνο

Προσομοιώματα του μικροκλίματος του θερμοκηπίου. Θ. Μπαρτζάνας

Ετήσια απόδοση συστημάτων θέρμανσης

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

Νέες ενεργειακές τεχνολογίες για κτίρια

Συνοπτική Παρουσίαση Σχέσεων για τον Προσδιορισμό του Επιφανειακού Συντελεστή Μεταφοράς της Θερμότητας.

Αντλίες θερμότητας αέρος - νερού

Επιλεγµένες εφαρµογές Γεωθερµικών Αντλιών Θερµότητας

Υδραυλικά Έργα Ι [ΠΟΜ 443]

(1) ταχύτητα, v δεδομένη την πιο πάνω κατανομή θερμοκρασίας; 6. Γιατί είναι σωστή η προσέγγιση του ερωτήματος [2]; Ποια είναι η

Γεωθερμία Εξοικονόμηση Ενέργειας

Θέρμανση θερμοκηπίων με τη χρήση αβαθούς γεωθερμίας γεωθερμικές αντλίες θερμότητας

Μετρήσεις επιλεγμένων εφαρμογών Γεωθερμικών Αντλιών Θερμότητας (Μέρος 1 ο )

Ενότητα 2: Τεχνικές πτυχές και διαδικασίες εγκατάστασης συστημάτων αβαθούς γεθερμίας

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

Τεχνικός Κατάλογος σωλήνων ΡΕ ύδρευσης

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

YUTAKI. Αντλίες θερμότητας αέρος - νερού. YUTAKI - Αντλίες θερμότητας αέρος - νερού 1

Επίδραση του συνδυασμού μόνωσης και υαλοπινάκων στη μεταβατική κατανάλωση ενέργειας των κτιρίων

ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΘΕΡΜΙΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΟΡΙΖΟΝΤΙΟΥ ΚΥΛΙΝΔΡΙΚΟΥ ΘΕΡΜΑΝΤΗΡΑΣΕ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΡΟΗ ΜΕ ΡΕΥΜΑ ΑΕΡΑ

YUTAKI-M RHUE A(V)HN-HM. Θερμοστάτης χώρου RHUE A(V)HN-HM

κλιματιστικά συστήματα Τεχνικά δεδομένα Εξωτερικές μονάδες RX-JV/GV

Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων

ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΕΝΔΟΔΑΠΕΔΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ: ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΩΝ

Σχήμα 8.46: Δίκτυο αεραγωγών παραδείγματος.

2 Μετάδοση θερμότητας με εξαναγκασμένη μεταφορά

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 5: Ελεύθερη ή Φυσική Θερμική Συναγωγιμότητα

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ»

Πολυδιαιρούμενα Συστήματα Inverter 38QUS

Αντλίες θερμότητας αέρος - νερού Yutaki-M και Yutaki-S. Πλεονεκτήματα

/ RXS-L3&lb=true Απόδοση ψύξης Ονομ. kw 3.5 (2) Απόδοση θέρμανσης Ελάχ. kw 1.4 Ονομ. kw 4.

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

ΜΟΝΑΔΑ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΣΛΙΑ ΘΕΡΜΟΣΗΣΑ ΣΗ ΕΔΡΑΗ Β. ΡΑΜΟΤΣΑΚΗ

Παρουσίαση του συστήµατος γεωθερµικών αντλιών του ηµαρχείου Πυλαίας

ΘΕΜΑ Υ ΡΟ ΥΝΑΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 2 η : Αγωγή Μονοδιάστατη αγωγή

ΑΝΑΣΤΑΣΙΑΔΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Α.Ε. ΤΕΧΝΙΚΗ- ΕΜΠΟΡΙΚΗ- ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΙΑ

Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων

Συστήματα γεωθερμικών αντλιών θερμότητας Οικονομικά & περιβαλλοντικά οφέλη από τη χρήση τους

Είδη Συλλεκτών. 1.1 Συλλέκτες χωρίς κάλυμμα

Φαινόμενα Μεταφοράς Μάζας θερμότητας

FVXG25K2V1B / RXG25K2V1B. Ονοµ. kw 3.4 (4) 4.5 (4) 5.8 (4) Μέγ. kw EER COP

ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Απ όδοση ψύξης Ελάχ. kw Ονομ. kw 2.0 (2) 2.5 (2) 3.3 (2) Μέγ. kw Απ όδοση θέρμανσης Ελάχ. kw

ΑΓΩΓΟΣ VENTURI. Σχήμα 1. Διάταξη πειραματικής συσκευής σωλήνα Venturi.

ΘΕΜΑ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι

Estia ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ INVERTER ΑΕΡΟΣ ΝΕΡΟΥ

ΗλιακοίΣυλλέκτες. Γιάννης Κατσίγιαννης

Υβριδικό σύστημα αβαθούς γεωθερμίας με ψυκτικό πύργο κλειστού κυκλώματος

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ Ι 1

ΔΡΑΣΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ. «ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ 2009» ΠΡΑΞΗ Ι:«Συνεργατικά έργα μικρής και μεσαίας κλίμακας»

Αντλία θερμότητας Αέρος - νερού Atlantia

ΨΥΞΗ-ΘΕΡΜΑΝΣΗ-ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ Ι

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 11. Ενδεικτικό Έντυπο Ενεργειακής Επιθεώρησης Εγκατάστασης Κλιματισμού

Εργαστήριο ΑΠΕ I. Ενότητα 3: Ηλιακοί Συλλέκτες: Μέρος Γ «Μέθοδος των Καμπυλών f, F-Chart Method»

Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας και βιομάζα

Εναλλακτικές λύσεις θέρμανσης & δροσισμού στα δημοτικά κτίρια με συστήματα γεωθερμίας

ΘΕΜΑ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΡΟΦΙΜΩΝ. Μεταφορά θερµότητας Εναλλάκτες θερµότητας

Περιεχόµενα Παρουσίασης 2.9

ΥΔΡΑΥΛΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΣΕ ΣΩΛΗΝΩΣΕΙΣ ΚΑΙ ΣΕ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ ΡΟΗΣ

ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ, U (W / m 2.Κ)

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας ΙΙ ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ: ΗΛΙΑΚΟΙ ΘΕΡΜΙΚΟΙ ΣΥΛΛΕΚΤΕΣ (ΜΕΡΟΣ Β) Ώρες Διδασκαλίας: Τρίτη 9:00 12:00. Αίθουσα: Υδραυλική

New Technologies on Normal Geothermal Energy Applications (in Smart-Social Energy Networks )

Θέρμανση και τον κλιματισμός του κτιρίου της ΙΩΝΙΑ ΕΚΤΥΠΩΤΥΚΑΙ ΑΕ με τη χρήση της γεωθερμικής ενέργειας Μια Προ-μελέτη Εφαρμογής της BONAIR

Ανάλυση: όπου, με αντικατάσταση των δεδομένων, οι ζητούμενες απώλειες είναι: o C. 4400W ή 4.4kW 0.30m Συζήτηση: ka ka ka dx x L

Γεωθερμική ενέργεια και Τοπική Αυτοδιοίκηση Το παράδειγμα του γεωθερμικού πεδίου Αρίστηνου-Αλεξανδρούπολης

Αντλίες θερμότητας. Οικονομία με ενέργεια από το περιβάλλον

Οικονομική Θέρμανση AGENDA. Υπολογιστής Εξοικονόμησης Ενέργειας & Btu Calculator Ερωτήσεις

International Marketing Division. Αντλία θερμότητας Explorer για παραγωγή ζεστού νερού χρήσης

Το smart cascade και η λειτουργία του

Άσκηση για την συνδυαστική διαστασιολόγηση αντλιοστασίου σωληνώσεως έκτακτης λειτουργίας.

Transcript:

Πρόγραμμα Διά Βίου Μάθηση ΚαινοτόμεςΤεχνολογίεςΕφαρμογώνΑ.Π.Ε. και εξοικονόμησης ενέργειας Δημήτρης Αλ. Κατσαπρακάκης Διαστασιολόγησηοριζόντιου γεωθερμικούεναλλάκτη Συνδιοργάνωση: Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε.Ι. Κρήτης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε.Ι. Πειραιά Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε.Ι. Αθήνας

Παράδειγμα εφαρμογής μεθοδολογίας Κτήριοκατοικίας, στεγασμένηςεπιφάνειας134m 2 Μέγιστα φορτία κλιματισμού: θέρμανση: 10,9kW ψύξη: 9,6kW.

Επιλογή αντλίας θερμότητας Με βάση τις αιχμές φορτίων κλιματισμού για θέρμανση και ψύξη, επιλέγεται εμπορική γεωθερμική αντλία θερμότητας, με χαρακτηριστικά: Θέρμανση ονομαστική θερμική ισχύς: 11,3kW συνολική απορροφούμενη ισχύς: 3,6kW C.O.P.: 3,14 θερμοκρασίεςνερού: συμπυκνωτής(είσοδος/ έξοδος): 45 / 40 o C, εξατμιστής(πηγής): 5 / 10 o C.

Επιλογή αντλίας θερμότητας Με βάση τις αιχμές φορτίων κλιματισμού για θέρμανση και ψύξη, επιλέγεται εμπορική γεωθερμική αντλία θερμότητας, με χαρακτηριστικά: Ψύξη ονομαστική ψυκτική ισχύς: 11,3kW συνολική απορροφούμενη ισχύς: 3,2kW Ε.Ε.R.: 3,53 θερμοκρασίεςνερού: συμπυκνωτής(είσοδος/ έξοδος): 30 / 35 o C, εξατμιστής(είσοδος/ έξοδος): 7 / 12 o C.

Επιλογή αντλίας θερμότητας

Διάμετρος σωλήνωσης εναλλάκτη Τύπος Υλικό Εξωτερική διάµετρος(mm) Πάχος τοιχώµατος (mm) Θερµική αγωγιµότητα (W/(m.K)) Θερµική αντίσταση ((K.m)/W) PE DN25 PN8 25,0 2,0 0,42 0,066 PE DN32 PN8 32,0 2,0 0,42 0,051 PE DN40 PN8 40,0 2,3 0,42 0,046 PE DN50 PN8 50,0 2,9 0,42 0,047 PE DN20 PN12 20,0 2,0 0,42 0,085 PE DN25 PN12 25,0 2,3 0,42 0,077 PE DN32 PN12 32,0 3,0 0,42 0,079 PE DN40 PN12 40,0 3,7 0,42 0,078 PE DN50 PN12 50,0 4,6 0,42 0,077 SDR-11 3/4 26,7 2,5 0,42 0,079 SDR-11 1 33,4 3,0 0,42 0,075 SDR-11 1-1/4 42,2 3,9 0,42 0,077 SDR-11 1-1/2 48,3 4,4 0,42 0,076 SDR-11 2 60,3 5,5 0,42 0,076 SDR-13 1 28,6 2,2 0,22 0,121 SDR-13 1-1/4 34,9 2,6 0,22 0,117 SDR-13 1-1/2 41,3 3,1 0,22 0,118 SDR-13 2 54,0 4,0 0,22 0,116

Διάμετρος σωλήνωσης εναλλάκτη Ηδιάμετροςτηςσωλήνωσηςέχεινακάνειμετημεταφερόμενηισχύαπότο κλιματιζόμενο χώρο προς το έδαφος και την παροχή του μέσου. Η επιλογή της διαμέτρου είναι τέτοια, ώστε συναρτήσει της απαιτούμενης μεταφερόμενης παροχής εντός των σωληνώσεων, η ταχύτητα ροής να μην υπερβαίνει το 1 1,5m/sec, ώστε να επιτυγχάνεται στρωτή ροή. Η μεταφερόμενη θερμική ισχύς και η παροχή μάζας του εργαζόμενου μέσου σχετίζονται με τη σχέση: q lc m& C V ( t - t ) wi wo (υπολογισμός βάσει ψύξης) q lh m& C V ( t - t ) wo wi (υπολογισμός βάσει θέρμανσης)

όπου: Διάμετρος σωλήνωσης εναλλάκτη m& η παροχή μάζας του νερού μέσα στη σωλήνωση C v 4,184kJoule/(kg K) ηειδικήθερμοχωρητικότητατουνερού t wi ηθερμοκρασίαεισόδουτουνερούστογεωθερμικόεναλλάκτη t wο ηθερμοκρασίαεξόδουτουνερούαπότογεωθερμικόεναλλάκτη. Ηαπόλυτητιμήτηςδιαφοράςθερμοκρασίαςlt wi -t wo lεπιλέγεταιαπότηναντλία θερμότητας του συστήματος. Στο ανωτέρω παράδειγμα ισούται με 5K. Απότιςανωτέρωσχέσεις, δοθείσηςτηςlt wi -t wo lκαιτουθερμικούφορτίου, υπολογίζεται τελικά η απαιτούμενη παροχή μάζας εντός της σωλήνωσης.

Διάμετρος σωλήνωσης εναλλάκτη Απότηνπαροχήμάζαςυπολογίζεταιηπαροχήόγκουμετησχέση: Ηταχύτητατηςροήςσχετίζεταιμετηδιατομήκαιτηδιάμετροτηςσωλήνωσηςαπότη σχέση: Από την ανωτέρω σχέση επιλέγεται η διάμετρος της σωλήνωσης ώστε η ταχύτητα ροήςναμηνυπερβαίνειτο1 1,5m/sec. ρ m V & & 2 2 D π V 4 u 4 D π u V A u V & & &

Παράδειγμα επιλογής διαμέτρου εναλλάκτη Ουπολογισμόςτηςδιαμέτρουτουεναλλάκτηγίνεταιμεβάσητομεγαλύτεροφορτίο, το οποίο θα απαιτήσει μεγαλύτερη παροχή. Στο παράδειγμά μας τούτο είναι το φορτίο θέρμανσης. Φορτίοθέρμανσηςq lh 10,90kW Παροχήμάζας: q m& C ( t - t ) lh m& w w V 10,90 wo kjoule sec kjoule 4,184 kg K wi 5K m& w m& w C V q 0,521 lh ( t - t ) wo kg sec wi

Παράδειγμα επιλογής διαμέτρου Παροχή όγκου: m 0,521kg/sec V& & V& V& 0,52110 3 ρ 1.000kg/m 3 m /sec Αν επιλέξω μέγιστη ταχύτητα ροής ίση με 1m/sec, τότε η διάμετρος του εναλλάκτη θα πρέπει να είναι: -3 V& u π D 4 2 D 4 u V& π D 3 40,52110 m π1m/s 3 / sec D 0,026m D 26mm

Παράδειγμα επιλογής διαμέτρου Σημειώνεται ότι η ανωτέρω υπολογισθείσα διάμετρος είναι η εσωτερική διάμετρος του εναλλάκτη. Aν επιλέξουμε σωλήνωση PE DN32 PN12, με εξωτερική διάμετρο 32mm και πάχος 3mm, η εσωτερική διάμετρος θα είναι: d i 32mm -2 3mm d i 26mm

Θερμικές αντιστάσεις συναλλαγής θερμότητας με το έδαφος

Θερμικές αντιστάσεις συναλλαγής θερμότητας με το έδαφος Θερμική αντίσταση μεταφοράς θερμότητας από το νερό προς τη σωλήνωση: R conv όπου ο συντελεστής συναγωγής του νερού, που ισούται με: h w 4.017,49W/(m 2 K)γιαθέρμανση h w 3.306,63W/(m 2 K)γιαψύξη. R Τελικά: R conv -h conv -c π 1 D h i w 0,0030mK/W 0,0037mK/W για θέρμανση για ψύξη.

Θερμικές αντιστάσεις συναλλαγής θερμότητας με το έδαφος Συντελεστής συναγωγής νερού: h L ορίζεται μέσω του αριθμού Nusselt: Nu λ όπου h ο συντελεστής συναγωγής του ρευστού, L ένα χαρακτηριστικό μήκος ροής και λ ο συντελεστής αγωγιμότητας του ρευστού. Στην περίπτωση ροής σε κλειστούς αγωγούς, το μήκος L λαμβάνεται ίσο με την εσωτερικήδιάμετροτουαγωγού, δηλαδήl D i. Όπως φαίνεται από τη σχέση ορισμού, ο αριθμός Nusselt εκφράζει το λόγο μεταφοράς θερμότητας διαμέσου του ρευστού μέσω συναγωγής προς τη μεταφορά θερμότητας μέσω αγωγής.

Θερμικές αντιστάσεις συναλλαγής θερμότητας με το έδαφος Υπολογισμός συντελεστή Nusselt: Ο συντελεστής Nusselt προσεγγίζεται από διάφορες εμπειρικές σχέσεις, όπως η σχέση Dittus- Boelter: Nu 0,023 Re 0,80 Pr n όπουre οαριθμόςreynolds τηςροήςκαιpr οαριθμόςprandtl: u D c µ i Re Pr p ν λ Ηπαράμετροςnισούταιμε0,4 γιαθέρμανσητουρευστούκαιμε0,3 γιαψύξητου ρευστού. Η ανωτέρω σχέση ισχύει για Re>10.000 και 0,6<Pr<160.

Θερμικές αντιστάσεις συναλλαγής θερμότητας με το έδαφος Ιδιότητες νερού: Για μέση θερμοκρασία 15oC, επιλέγουμε: α. κινηματική συνεκτικότητα: ν 1,139 10-6m2/s β. δυναμική συνεκτικότητα: μ 1,139 10-3Nt sec/m2

Θερμικές αντιστάσεις συναλλαγής θερμότητας με το έδαφος Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας νερού: Γιανερόθερμοκρασίας7 o C 45 o Cμίαμέσητιμήείναιλ0,68W/(mK).

Θερμικές αντιστάσεις συναλλαγής θερμότητας με το έδαφος Αριθμός Reynolds ροής: u Di 1m/sec 0,026m Re Re Re -6 2 ν 1,1410 m /s 22.807 ΑριθμόςPrandtl: Pr c p µ λ Pr Pr 7,008 4.184Joule/(kg K) 1,139 10 0,68W/m K -3 Nt sec/m 2 ΑριθμόςNusseltγιαθέρμανση: Nu 0,023 22.807 0,80 7,008 0,4 Nu 153,61 ΑριθμόςNusseltγιαψύξη: Nu 0,023 22.807 0,80 7,008 0,3 Nu 126,43

Θερμικές αντιστάσεις συναλλαγής θερμότητας με το έδαφος Τελικά ο συντελεστής συναγωγής του νερού υπολογίζεται από τη σχέση ορισμού του αριθμού Nusselt: hw Di Nuλ Nu hw λ Di Συντελεστήςσυναγωγήςγιαθέρμανση: Nuλ 153,61 0,68W/(mK) hw hw hw 4.017,49W/(m2K) D 0,026m i Συντελεστήςσυναγωγήςγιαψύξη: Nuλ 126,43 0,68W/(mK) hw hw hw 3.306,63W/(m 2K) D 0,026m i

Θερμικές αντιστάσεις συναλλαγής θερμότητας με το έδαφος Θερμική αντίσταση μεταφοράς θερμότητας μέσω της σωλήνωσης: R pipe R Do ln Di 2πΚ pipe pipe R 0,0787mK/W pipe 32 ln 26 2π0,42W /(mk) όπουκ pipe 0,42W/(mK)οσυντελεστήςθερμικήςαγωγιμότηταςτουυλικούτης σωλήνωσης.

Θερμικές αντιστάσεις συναλλαγής θερμότητας με το έδαφος Θερμική αντίσταση μεταφοράς θερμότητας από τη σωλήνωση προς το έδαφος: 1 1 R Rsoil R soil soil SΚ 1,14 2W /(mk) όπου soil Κ soil 2W/(mK) ηθερμικήαγωγιμότητατουεδάφους 0,4386mK/W και ο συντελεστής S (conduction shape factor) δίνεται από την ακόλουθη σχέση (d2m το βάθος τοποθέτησης του οριζόντιου γεωθερμικού εναλλάκτη): S 2 d ln Do + 2π 2d Do 2 1 S 2 2 ln 0,032 + 2π 2 2 0,032 2 1 S 1,14

Θερμικές αντιστάσεις συναλλαγής θερμότητας με το έδαφος Η συνολική θερμική αντίσταση μεταφοράς θερμότητας από τη σωλήνωση προς το έδαφος υπολογίζεται: για θέρμανση: R total-h R conv-h +R pipe +R soil (0,0030+ 0,0787 + 0,4386) mκ/w R total-h 0,5203 mκ/w για ψύξη: R total-c R conv-c +R pipe +R soil (0,0037+ 0,0787 + 0,4386) mκ/w R total-c 0,5260 mκ/w Παρατηρείται ότι η μεγαλύτερη θερμική αντίσταση στη συναλλαγή της θερμότητας εμφανίζεται κατά τη μεταφορά με το έδαφος. Αντίστοιχα η μικρότερη εμφανίζεται κατά τη μεταφορά θερμότητας εντός του νερού.

Απαιτούμενο μήκος γεωθερμικού εναλλάκτη Το απαιτούμενο μήκος του γεωθερμικού εναλλάκτη μπορεί να υπολογιστεί: για θέρμανση: όπου L h q lh COP -1 COP ( R + R + R F ) t conv-h g-min t pipe wi-min soil h F h οσυντελεστήςαπασχόλησηςτηςαντλίαςθερμότηταςγιατηθέρμανση t g-min ηελάχιστηεπίγειαθερμοκρασία t wi-min ηελάχιστηθερμοκρασίαεισόδουτουνερούστηναντλίαθερμότητας

Απαιτούμενο μήκος γεωθερμικού εναλλάκτη Το απαιτούμενο μήκος του γεωθερμικού εναλλάκτη μπορεί να υπολογιστεί: για ψύξη: όπου L c q lc EER+ 1 EER ( R + R + R F) t conv-c wi-max t pipe g-max soil c F c οσυντελεστήςαπασχόλησηςτηςαντλίαςθερμότηταςγιατηνψύξη t g-max ημέγιστηεπίγειαθερμοκρασία t wi-max ημέγιστηθερμοκρασίαεισόδουτουνερούστηναντλίαθερμότητας

Απαιτούμενο μήκος γεωθερμικού εναλλάκτη Για τον υπολογισμό των συντελεστών απασχόλησης για θέρμανση και ψύξη πρέπει να είναι γνωστές οι αντίστοιχες ετήσιες ενεργειακές καταναλώσεις. Για το παράδειγμά μας τούτες είναι: ετήσια κατανάλωση τελικής θερμικής ενέργειας για θέρμανση: 8.284kWh ετήσια κατανάλωση τελικής θερμικής ενέργειας για ψύξη: 6.912kWh Συνεπώς οι συντελεστές απασχόλησης υπολογίζονται: Eh 8.284kWh Fh Fh Fh P T 10,9kW 8.760h h Ec 6.912kWh Fc Fc Fc P T 9,6kW8.760h c 8,68% 8,22%

Απαιτούμενο μήκος γεωθερμικού εναλλάκτη Οι θερμοκρασίες εδάφους και εισόδου νερού στην αντλία θερμότητας λαμβάνονται ως εξής: Θέρμανση ελάχιστηεπίγειαθερμοκρασίαt g-min 14 o C ελάχιστηθερμοκρασίαεισόδουτουνερούστηναντλίαθερμότητας: t wi-min 10 o C. Ψύξη μέγιστηεπίγειαθερμοκρασία: t g-max 25 o C μέγιστηθερμοκρασίαεισόδουτουνερούστηναντλίαθερμότητας: t wi-max 30 o C

Απαιτούμενο μήκος γεωθερμικού εναλλάκτη Το απαιτούμενο μήκος του γεωθερμικού εναλλάκτη τελικά υπολογίζεται: Θέρμανση: L h q lh COP -1 COP ( R + R + R F ) t conv-h g-min t pipe wi-min soil h L h 10.900W 3,14-1 3,14 ( 0,0030+ 0,0787+ 0,4386 0,0868) ( 14 10) K mk W L h 222,43m

Απαιτούμενο μήκος γεωθερμικού εναλλάκτη Το απαιτούμενο μήκος του γεωθερμικού εναλλάκτη τελικά υπολογίζεται: Ψύξη: L L c c q lc EER+ 1 EER 9.600W ( R + R + R F) t wi-max 3,53+ 1 3,53 conv-c t pipe g-max soil ( 0,0037+ 0,0787+ 0,4386 0,0822) c ( 30 25) K mk W L c 291,86m

Απαιτούμενο μήκος γεωθερμικού εναλλάκτη Εναλλακτικός υπολογισμός Το απαιτούμενο μήκος του γεωθερμικού εναλλάκτη δίνεται εναλλακτικά από τη σχέση(οιθερμοκρασίεςt w σε o C): L h m& wh C v R total-h ln t t wo wi L c m& wc C v R total-c t ln t wi wo όπου οι δείκτες h και c υποδηλώνουν αντίστοιχα λειτουργία θέρμανσης και ψύξης.

Απαιτούμενο μήκος γεωθερμικού εναλλάκτη Εναλλακτικός υπολογισμός Για τη λειτουργία θέρμανσης έχουμε ήδη υπολογίσει: m& wh 0,521kg/sec Γιατηλειτουργίαψύξης, έχουμεαιχμήφορτίουq lc 9,6kW, συνεπώς: q lc m& wc m& wc C 0,459 V kg sec ( t - t ) wi wo m& wc C V q lc ( t - t ) wi wo m& wc 9,60kJoule/ sec kjoule 4,184 5K kg K

Απαιτούμενο μήκος γεωθερμικού εναλλάκτη Εναλλακτικός υπολογισμός Απαιτούμενο μήκος του γεωθερμικού εναλλάκτη για θέρμανση: L h m& L h wh C v R 786,16m total-h ln t t wo wi L h kg 0,521 sec Joule m K 4.184 0,5203 kg K W o 10 C ln o 5 C Απαιτούμενο μήκος του γεωθερμικού εναλλάκτη για ψύξη: L c m& L c wc C v R 155,72m total-c ln t t wi wo L c 0,459 kg sec 4.184 Joule kg K 0,5260 m K W ln 35 30 o o C C

Συμπεράσματα Ανάμεσα στις δύο μεθόδους υπολογισμού παρατηρείται σημαντική απόκλιση. Γενικότερα στη βιβλιογραφία δεν υπάρχει κάποια σαφής μέθοδος η οποία ακολουθείται ως η πλέον αξιόπιστη. Τούτο οφείλεται στο γεγονός ότι σε μικρά βάση από την επιφάνεια του εδάφους, και σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη, η επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι σημαντική. Στις περιπτώσεις αυτές είναι πολύ σημαντική η εμπειρία του μελετητή για τη λήψη της τελικής απόφασης. Ένας χρήσιμος εμπειρικός κανόνας είναι ότι για τοποθέτηση του οριζόντιου εναλλάκτησεβάθος1,5 2m καιαπόστασημεταξύτωνσωληνώσεων0,35 0,50m, η απόδοσητουεναλλάκτησεισχύισούταιπερίπουμε30w/m 2.

Συμπεράσματα Υιοθετώνταςτονανωτέρωκανόνα, γιαμέγιστοφορτίοκλιματισμού(θέρμανση) 10,90kW, θααπαιτηθούν: 10.900W / 30W/m 2 363m 2. Έστω ότι επιλέγουμε το μεγαλύτερο από τα υπολογισμένα μήκη του οριζόντιου γεωθερμικού εναλλάκτη, το οποίο ισούται με 786,16m. Ανυποθέσουμεότιθαεγκατασταθείοριζόντιοςεναλλάκτηςσυνολικούμήκους800m σε 10 παράλληλες σειρές απόστασης 0,5 μέτρου μεταξύ τους, τότε το μήκος κάθε σειράςθαισούταιμε800m/10 80m καιτοπλάτοςτηςεγκατάστασηςθαισούταιμε 9x0,5m 4,5m. Συνεπώς, η απαιτούμενη έκταση για την εγκατάσταση του εναλλάκτη υπολογίζεταισε4,5m x 80m 360m 3. Άρα υιοθετείται η τιμή των 800m για το μήκος του γεωεναλλάκτη, καθώς συμφωνεί με τα εμπειρικά δεδομένα.

Ευχαριστώπολύ Δημήτρης Αλ. Κατσαπρακάκης