Maalämmön tehostaminen aurinkolämmöllä | Tekniikka ja energia | Tiede
Maalämmön tehostaminen aurinkolämmöllä
klo 13:33 | 9.1.2010
Onko tullut uusia tutkimuksia tai kokeiluita vastaan siitä, miten aurinkokeräimillä voidaan tunkea energiakaivoon (150-200m) lämpöä kesäaikaan ja hyödyntää sitä talvella?
Tuolla ratkeaisi aurinkokeräimen suurin ongelma eli se, että lämpöä on tarjolla silloin kuin sitä ei tarvitse.
Systeemiä on käytetty Ruotsissa melko paljonkin, mutta kotimaassa en muista moista nähneeni.
Energian varastointiraporteissa ja kirjallisuudessa väitetään, että porareikä varastoisi lämmön hyvinkin tehokkaasti, kun taas pintaputkistossa on liian suuret hävikin aurinkokeräimien tehokkaaseen hyödyntämiseen.
Sulpun sivuilta:
Kannattaisiko aurinkokeräimien tuottama lämpö varastoida keruupiiriin? Tarkoitus siis olisi hyödyntää tehokkaasti kesällä saatava aurinkolämpö. 15-20m2 keräinpinta-alalla pystyisi vuodessa tuottamaan n. 10000 kWh, mikä voisi nostaa merkittävästi paluuliuoksen lämpötilaa ja parantaa näin lämpöpumpun kerrointa. Säilyisikö kesällä tuotettu lämpö maassa riittävän pitkään? Voisiko keruupiirin suunnitella niin, että homma kannattaisi?
Maalämpöpumpun lämmönlähteen regenerointi, eli lämmittäminen, on mahdollista. Itseasiassa useissa uusissa maalämpöjärjestelmissä tämä tapahtuu silloin kun lämmönkeruuliuosta käytetään viilennykseen. Siis mahdollista, mutta käytännön esimerkkejä kaivataan...
klo 18:18 | 10.1.2010
Meillä Suomessa on tietoisesti tapetttu uuden teknologian orastavia rippeitä uuden uljaan ydin-Suomen tieltä. Siksi taitaa olla turha kysellä suomalaisten sovellusten perään.
klo 18:39 | 10.1.2010
Esittämäsi tapa on täysin mahdollinen ja toteutettavissa.
Ongelmana tässä (niinkuin aina energian varastoinnissa) on ns. hyötysuhteen ketjuttaminen, mikä tekee hommasta käytännössä kannattamattoman.
Oletetaan (yltiöpositiivisesti) että aurinkolämmön, lämmönsiirron ja lämpöpumpun hyötysuhteet ovat kukin 50%. Silloin esittämälläsi tavalla hyötysuhde aurinkopaneelista talon sisälle tuon mutkan kautta olisi:
hs = 50% x 50% x 50% = 12,5%
Todelliset hyötysuhteet ovat matalampia mutta tuosta yhtälöstä näet, että aurinkolämmön kierrättäminen kaivon kautta hukkaa todella paljon energiaa.
Eli summa summarum = jos sinulla on joutilas aurinkolämmön keräyssysteemi niin asenna se ihmeessä lämmittämään kaivoa. Mutta uutta tavaraa ei tuohon kannata ostaa...
klo 18:40 | 10.1.2010
Ydinvoimasalaliittoteoreetikot ovat kärppänä jokaisessa energiaketjussa. Säälittävää. Ei minullakaan ole käytännön esimerkkiä, mutta tuli mieleen jos aurinkolämpöä pukataan reikään niin haittaako se viilennyskäyttöä? Jos lämpötila nousee niin se näkynee jäähdytyksen hyötysuhteessa.
klo 18:45 | 10.1.2010
80-luvun alkupuolella näin yhden seminaariesityksen aiheesta. Siinä maahan pumpattiin lämmintä jäähdytysvettä jostain teollisuusprosessista ja etsittiin sitten poraamalla muutaman kuukauden päästä lämpimän veden sijainti maan alla ja pumpattiin ylös. Muistikuvat ovat hatarat, mutta minulle jäi sellainen vaikutelma, että lämpövarastona tuo pohjavesi toimi erinomaisesti ja karannutta lämpöä oli aika vähän. Ainoa ongelma oli, että pohjavesi valuu -joskin hyvin hitaasti- johonkin suuntaan ja lämpö pitäisi siis kerätä ylös eri paikasta, kuin mistä se sinne laitettiin.
Tuollainen kallioon porattu maalämpökaivo toimisi varmaan paremmin, mutta samaa valumaongelmaa silläkin lienee. Pohjavesi siellä alhaalla sitä lämpöä kuitenkin levittää ja sen mukana lämpö hitaasti liikkuu.
Jos kaivo on alueella, jossa pohjaveden virtaus on erityisen hidasta, toiminee tuo järjestely ilman muuta ainakin kuukauden tai muutaman. Pitäisi vaan tietää kuinka nopean virtauksen päällä asuu.
klo 20:06 | 10.1.2010
Lämmön pumppaamisessa kaivoon ei juuri tule lämpöhäviöitä ja voisin jopa väittää hyötysuhteen olevan monissa tapauksissa yli 100%:
Kaivovesi on kylmää, eli se lämpenee kesällä jo kiertäessään, vaikka aurinkokeräin ei lämmittäisi lainkaan.
Toisaalta aurinkokeräin toimii huomattavasti paremmalla hyötysuhteella kuin normaalisti, kun sitä käytetään kylmällä vedellä.
Ainoaksi hävikin lajiksi jäisi siis aurinkopiirin virtaushäviöt ja lämmön karkaaminen maaperään. Juuri tuosta lämmön karkaamisesta toivoisin lisätietoja, koska ruotsalaisten mukaan lämpö ei karkaa sieltä sen enempää kuin talosta, jossa on 50 metriä paksut seinät. Ainoastaan parina alkuvuonna "lämpölinssin" lämmittäminen ottaa energiaa, mutta tilanteen tasoituttua lämpövarasto on hyvin tehokas.
klo 20:25 | 10.1.2010
[quote="Denzil Dexter
Lämmön pumppaamisessa kaivoon ei juuri tule lämpöhäviöitä ja voisin jopa väittää hyötysuhteen olevan monissa tapauksissa yli 100%[/quote]
Ei millään pahalla mutta yli 100% hyötysuhde on määritelmällisesti mahdoton.
Itse en kykene luotettavasti laskemaan tuon mallin hyötysuhdetta, halusin vain tuoda esiin sen että joka ikinen kerta kun energiaa siirretään olomuodosta toiseen tulee häviöitä. Ja tämä häviöiden ketjuuntuminen on ihan maailmanlaajuinen ja tuotantotavasta riippumaton ongelma, jota ei ole kyetty kunnolla ratkaisemaan (jos se olisi saatu edes kohtuullisella tasolla ratkaistua esim. tuuli- ja aurinkovoiman kilpailykyky olisi aivan eri hehtaarilla kuin nykyään. Lisäksi kalliita ja saastuttavia huippukuormavoimaloita ei tarvittaisi).
Mutta kuten sanottu, aurinkoenergian varastoinnin pitäisi onnistua mutta sen hyötysuhde jää melko alhaiseksi.
Löytyi näköjään Ruotsista firmakin, joka tekee aurinko-maalämpö-järjestelmiä:
http://www.eviheat.se/pages.aspx?r_id=51262
Tuossa tutkimus, johon viittasin, mutta ovat ahneet linkittäjät laittaneet sen maksulliseksi:
Lundh&Dalenbäck
Julkaistu "Renewable Energy" lehdessä.
klo 21:08 | 10.1.2010
Arvostamani opettaja tekussa oli 70-luvun lopulla pioneereja maalämmön käyttöönotossa. Hänellä oli autotallin katolla vesipattereita, joitten kautta kierrätti liuoksen ennen maahan vientiä silloin kun liuoksen lämpötila oli kylmempi kuin ulkolämpötila oli
Tuossa systeemissä saa valtavasti energiaa vesisateista ja suojakeleistä. Liuos siis esilämmitetään ennen maahan ajamista aina kun ulkona ollaan lähellä nollakelejä tai lämpöisemmässä. Maapiirissä käynti huolehtii siitä, ettei pumppu saa liian lämmintä paluuliuosta.
Minä en tekisi pelkkää aurinkokerääjää vaan isopintaisen ulkokerääjän, joka ottaa suojakelit ja vesisateet.
Kerääjät ulkona vetävät kovaan jäähän tuolla systeemillä esimerkiksi vesisateella ja se on tarkoituskin. Pitäisi vain saada helposti pudotettua jäät pois systeemistä palasina. Eli kerääjien tulee olla vapaassa tilassa riittävän korkealla eikä jää saa kiertyä esteitten ympäri. Pienellä lämpötujauksella saadaan isot jäät putoamaan maahan. Tuo opettaja kertoi lisäksi kierrättävänsä maapiirissä kevään lämpimällä suoraan autotallin katolla olevista pattereista liuosta maapiiriin. Taisi saada maan lämmön ylös ennen lumien sulamista. Eli se siitä maan liiallisesta jäähtymisestä vaakaputkistolla. Yksi tärkeä opetus oli, jotta maapiirin lenkit pitää katkoa rinnakkaisiksi. Pumppausteho putoaa radikaalisti verrattuna yhteen pitkään piiriin.
Näin siis jokseenkin loppuun ajatellusta sovelluksesta historiatietoa.
Automatisoinnille mainio kohde. Ehdot ovat helppoja ja ohjaukset venttiileitä ja pumppuja. Mittaukset lämpötila- ja lämpötilaeromittauksia.
"Hyötysuhteen ketjuuntumista" en tajua tässä sovelluksessa. Esilämmitetty liuos vähentää maan kylmenemistä ja nostaa keskimääräistä paluuliuoksen lämpötilaa. Pattereista saatu esilämmitys tulee mielestäni kokonaan hyödyksi korkeamman paluuliuoksen muodossa. Ainut tehohäviö on pumppausteho, josta iso osa siirtyy kylläkin liuoksen lämmöksi. Senkin voi minimoida rinnakkaisilla keruupatteripiireillä. Pumppausteho taitaa olla 10...20 W luokkaa tässä sovelluksessa. Kokonaiset kerrostalojen patteriverkostot voidaan pumpata 100 W pumpuilla.
klo 23:22 | 10.1.2010
Energiaa ei siirretä olomuodosta toiseen, vaan koko ajan käsitellään lämpöenergiaa.
Laskennallinen, yli 100% hyötysuhde aurinkokeräimelle on helposti mahdollinen silloin, kun kaivoon siirtyy aurinkokeräimistä enemmän lämpöenergiaa kuin mitä keräimeen siirtyy energiaa auringosta. Tämä onnistuu tietysti niin, että ulkoilman lämpötila on korkeampi kuin kaivoveden lämpötila, jolloin laite toimii vaikka säkkipimeässä. Miten perustelet, että ko järjestelmän hyötysuhde on 50% ja sekin "yltiöposiviitinen", jos tavallisen tasokeräimenkin hyötysuhde on yli 80% vaikka ympäröivä ilma ei sitä lämmitä?
klo 10:31 | 21.1.2010
pitää kokeilla tulevaisuudessa omaan autotalliin moista systeemiä. ajattelin laittaa matalaan "kasvihuoneeseen" mustan pohjan ja putkiston josta kuumaneste pumpataan maan alle, lämmön pois kulkeutumisen veden mukana estän muovilla. muutama linkki
http://www.icax.co.uk/interseasonal_heat_transfer.htmlhttp://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2003/T2199.pdf
klo 1:39 | 22.1.2010
Tuli mieen, että jos "kaivossa" pääsee virtaamaan pohjavesi, niin lämpö virtaa tiettysti veden mukana pois.
Jos kaivossa ei vedet virtaa, niin sitten tuon tottakai pitäisi toimia. Jollakin tavalla lämpö pitäisi saada pumpattua sinne kaivoon, joka ilmeisesti tarkoittaisi pumpulla toimivaa nestekiertoa, joka tietysti kuluttaisi sähköä. Sähkön vois tietty tuottaa paneelilla.
klo 7:33 | 22.1.2010
En tiedä kuinka vauhdilla huokosvesi kallioperässä kulkee, mutta sen suuntahan olisi alkuun kohti kaivoa(koska kallioon ilmestyy tyhjä kohta), jonka jälkeen se virtaus kait pysähtyy mikäli vettä ei kuluteta/nosteta pois. Tapahtuuko jotain läpivirtausta horisontaalisesti siltikin, niin että vesi jatkaa matkaa kalliossa koko ajan?
Pohjanmaan suunnalla jonkin ostoskeskuksen paaluihin tulee energiaputket varastoimaan kesän jäähdytyksestä syntyvän lämmön. Taitaa ne muutakin energiaa sinne tuupata, mutta tuo osuus nyt jäi mieleen järjestelmästä.
klo 8:24 | 22.1.2010
Sinne kaivoonhan on nestekierto.
klo 20:08 | 16.5.2010
Aurinkolämmön varastointi maahan on näköjään kiinnostanut muitakin.
Itselläni on ollut kaksivuotta käytössä ylimääräisen aurinkoenergian siirtosysteemi maalämmön keruupiiriin. Maalämpökoneikko on Nipen 1217, maapiiri on peltoon kaivettu 300m. Aurinkokeräin on n. 10 m2 tasokeräin ja erillinen varaaja 500 l josta otan kesäiset lämpimät käyttövedet.
Aurinkopiiri on kytketty levylämmönsiirtimellä maapiiriin. 3-tieventtiili ohjaa aurinkopiirin nesteen lämmönsiirtimelle kun varaaja on täynnä. Ohjaus automatiikka käynnistää Nipen maapiiripumpun "maata ladattaessa". Keväällä ainakin auttaa roudan sulatuksessa. Tehoa en ole laskenut mutta maahan menee n.7 °C neste kun tuleva on 1 °C. Tämmönen kokeilu, jos kiinnostaa.
käyttäjä-6443 Seuraa Viestejä4
Liittynyt30.11.2014
klo 19:58 | 30.11.2014
Hei! Luin juuri mielenkiintoisesta yhdistelmästä. NEREUS on kehittänyt tätä järjestelmää, jossa auringosta saatava keräimen lämmön ollessa alle 50 astetta lämmittää pumpulle menevää maa liuosta. Lämpötilan ollessa yli 50 astetta lämmittää pelkästään auringolla. Lämpötilan noustessa sataan alkaa lämmittämään kaivoa. Lämmin kaivo antaa sitten lämpimempänä maaliuoksen yöllä, kun aurinko ei paista. Mielestäni kuullostaa nerokkaalta järjestelmältä. Kompressori pääsee vähemmällä työllä ja kestää pidempään. Aurinkokeräimen pumppu kuluttaa sähköä, mutta se on maalämmön kulutuksesta pois. Lämpöenergia kyllä lisääntyy.