Подземная прокладка воздуховода, расчет теплопоступлений от грунта., Как верно рассчитывать остывание грунта? Опции

[Gogogoro]

На предприятии есть участок ПНД трубы 400мм на глубине 2,5м длина 55м. По пятидневке - температура -33гр. Предполагается установить на эту трубу оголовок с фильтром и использовать в качестве приточного воздуховода. Предполагаемые параметры: L=2300м3/ч, скорость 5м/с. Отвести конденсат не проблема. Вопрос в другом. Этот вариант до боли напоминает мифический грунтовый теплообменник, если принять среднюю температуру грунта 4,5гр. неизменной, через коэф. Нуссельта посчитать теплоотдачу, получается несложное дифф. уравнение. При таких параметрах (вход -33гр.) температура на выходе из трубы примерно минус 5 гр. Из этих соображений у заказчика есть идея сэкономить на подогреве приточного воздуха. Но как верно рассчитывать остывание грунта? В моем представлении воздуховод насквозь промерзнет из-за приличного расхода воздуха, и средняя температура по всей длине не будет превышать -10 гр, а значит после запуска такой системы постепенно температура на выходе трубы сильно упадет до -16 ...-20гр или даже ниже.
Насколько такая идея имеет право на существование? Можно ли получить какую-то экономию на нагрев воздуха?

[Gogogoro]

На предприятии есть участок ПНД трубы 400мм на глубине 2,5м длина 55м. По пятидневке - температура -33гр. Предполагается установить на эту трубу оголовок с фильтром и использовать в качестве приточного воздуховода. Предполагаемые параметры: L=2300м3/ч, скорость 5м/с. Отвести конденсат не проблема. Вопрос в другом. Этот вариант до боли напоминает мифический грунтовый теплообменник, если принять среднюю температуру грунта 4,5гр. неизменной, через коэф. Нуссельта посчитать теплоотдачу, получается несложное дифф. уравнение. При таких параметрах (вход -33гр.) температура на выходе из трубы примерно минус 5 гр. Из этих соображений у заказчика есть идея сэкономить на подогреве приточного воздуха. Но как верно рассчитывать остывание грунта? В моем представлении воздуховод насквозь промерзнет из-за приличного расхода воздуха, и средняя температура по всей длине не будет превышать -10 гр, а значит после запуска такой системы постепенно температура на выходе трубы сильно упадет до -16 ...-20гр или даже ниже.
Насколько такая идея имеет право на существование? Можно ли получить какую-то экономию на нагрев воздуха?

[keaton]

Заказчик именно на размере теплообменника хочет сэкономить? Игра не стоит свеч для такого расхода, я думаю. А на эксплуатации экономия сама собой получится (если получится).

[Амиго]

Конечно промерзнет.
Этот холод же надо куда то удалять.

[инж323]

На предприятии есть участок ПНД трубы 400мм на глубине 2,5м длина 55м. По пятидневке - температура -33гр. Предполагается установить на эту трубу оголовок с фильтром и использовать в качестве приточного воздуховода. Предполагаемые параметры: L=2300м3/ч, скорость 5м/с. Отвести конденсат не проблема. Вопрос в другом. Этот вариант до боли напоминает мифический грунтовый теплообменник, если принять среднюю температуру грунта 4,5гр. неизменной, через коэф. Нуссельта посчитать теплоотдачу, получается несложное дифф. уравнение. При таких параметрах (вход -33гр.) температура на выходе из трубы примерно минус 5 гр. Из этих соображений у заказчика есть идея сэкономить на подогреве приточного воздуха. Но как верно рассчитывать остывание грунта? В моем представлении воздуховод насквозь промерзнет из-за приличного расхода воздуха, и средняя температура по всей длине не будет превышать -10 гр, а значит после запуска такой системы постепенно температура на выходе трубы сильно упадет до -16 ...-20гр или даже ниже.
Насколько такая идея имеет право на существование? Можно ли получить какую-то экономию на нагрев воздуха?

получить можно, а циферками и нормами обосновать - нет. потому такое только у себя на даче можно делать. или когда ничего никуда предьявлять не надо, что на нормальных стройках не случается.

[vsklokoch]

такое только у себя на даче можно делать. или когда ничего никуда предьявлять не надо, что на нормальных стройках не случается.

Ну вот, собственно, клиент на фразу "это не окупится" ответил: "Я строю бассейн со сквош-кортом. Частный сквош-корт, в принципе, может окупиться?"

Имеем: крытый бассейн.
Расход воздуха: лето - 1600 м3/час зима - 500 м3/час.
Зак хочет предварительно подогревать воздух от грунта.
Не сильно веря в происходящее, я бросил в проекте 30 метров воздуховода Ф400 из стали aisi 304 толщ. 0.7 мм на глубине -1200.
Теперь клиент ломает мне дверь кейсом с деньгами...

Поздняя рефлексия:
1. Трубу грунтом раздавит?
2. Как воздуховод фиксировать в грунте?

[Skaramush]

Четырёхсотый из 0,7?? Не только раздавит, но и проржавеет довольно быстро.

[vsklokoch]

проржавеет довольно быстро.

я собссно почему и брал 304 нержу (остальной бассейн из 430-й).

Прикинул... да, раздавит. Минимум миллиметр (это при глубине до метра).

Сообщение отредактировал vsklokoch - 5.7.2022, 9:23

[ИОВ]

Ну вот, собственно, клиент на фразу "это не окупится" ответил: "Я строю бассейн со сквош-кортом. Частный сквош-корт, в принципе, может окупиться?"

Имеем: крытый бассейн.
Расход воздуха: лето - 1600 м3/час зима - 500 м3/час.
Зак хочет предварительно подогревать воздух от грунта.
Не сильно веря в происходящее, я бросил в проекте 30 метров воздуховода Ф400 из стали aisi 304 толщ. 0.7 мм на глубине -1200.
Теперь клиент ломает мне дверь кейсом с деньгами...

Поздняя рефлексия:
1. Трубу грунтом раздавит?
2. Как воздуховод фиксировать в грунте?

Так и закапывайте именно трубу Ду 400.

А на сколько градусов по Вашим расчётам нагреется воздух в трубе/воздуховоде длиной 30 м?

[Melkiades]

А на сколько градусов по Вашим расчётам нагреется воздух в трубе/воздуховоде длиной 30 м?

да еще находящейся выше глубины промерзания грунта... Или у заказчика какой-то горячий грунт? Или это "земля горит под ногами у..."?

[Banned]

Gogogoro, вообще-то для зимних открытых кортов прокладывают горячие трубы с водой на глубине около 20см. По типу теплого пола. А воздухом греть не получилось ни у кого. Только трубы не пластик и тот же регулятор теплого пола с датчиком в грунт.

[vsklokoch]

Так и закапывайте именно трубу Ду 400.

Да, спасибо. Решил снизить сечение (разветвить) и использовать ПВХ

А на сколько градусов по Вашим расчётам нагреется воздух в трубе/воздуховоде длиной 30 м?

на 2
Я его предупреждал, но... ему хочется!

да еще находящейся выше глубины промерзания грунта... Или у заказчика какой-то горячий грунт? Или это "земля горит под ногами у..."?

Там не так все просто. Бассейн со сквошем врыт в холм и грунт отчасти может греться от стен бассейна!

Сообщение отредактировал vsklokoch - 5.7.2022, 12:28

[Vano]

А с Ежиком связывались?
Из местных он практик с реализованными подземными воздуховодами.

[vsklokoch]

А с Ежиком связывались?
Из местных он практик с реализованными подземными воздуховодами.

Точно! Как-то я про Евгения...
Спасибо, Иван.

[Melkiades]

использовать ПВХ

Это чтобы снизить теплопроводность (сталь 47-58, ПВХ 0.16) примерно в 300 раз?

на 2

Это философские рассуждения или расчет?

грунт отчасти может греться от стен бассейна

"Отчасти может" - это "скока в градусах". А если не сможет?

Это ведь сейчас "ему хочется", а когда эффекта не будет, ему захочется спросить - Почему меня на такие бабки подставил? Да еще и про окупаемость вспомнит.

Я, конечно, ещё дитё малое, неразумное, но книжечки почитываю. Вот, например, противоположная задача - использование холода грунта для охлаждения приточного воздуха. Подробно рассмотрена 25 (!) "основоположниками".

Так там не просто "труба в грунте", а специальные насадки, как бы "булыжно-воздушные воздухоохладители". И 12 примеров расчета, на разную длину насадки и скорость воздуха.

Так при длине канала 30 м охлаждение воздуха за счет холода грунта составляет 0.22...0.7 градуса.

А потом ведь эти профессора еще дополнительные затраты считают, экономику и выводы делают.
Не трудно догадаться какие.

Книга называется "Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха". Справочное пособие. Стройиздат - 1990.

Хотя что эти д.т.н. понимают, тут Ёжика надо спрашивать.

[Vano]

Точно! Как-то я про Евгения...
Спасибо, Иван.

Да. Насколько я знаю он ставит датчики температурные и ведет статистику.

[vsklokoch]

Это чтобы снизить теплопроводность (сталь 47-58, ПВХ 0.16) примерно в 300 раз?


Это философские рассуждения или расчет?



"Отчасти может" - это "скока в градусах". А если не сможет?

Это ведь сейчас "ему хочется", а когда эффекта не будет, ему захочется спросить - Почему меня на такие бабки подставил? Да еще и про окупаемость вспомнит.

Я потому сначала нержу и хотел.
А Зак в плане денег адекватный.
(да и договоры составлять умею )

[ИОВ]

на 2
Я его предупреждал, но... ему хочется!

А Зак в плане денег адекватный.

Проще, определив сумму, в которую обойдётся эта "хотелка", закопать в ямке купюры на эту сумму.
Во-первых, не придётся тратиться на эксплуатацию этой "хотелки". Во-вторых, можно потом откопать и воспользоваться деньгами, если что.

[Vano]

Не все так категорично. Всему есть своё место применения.
Для завода или ТЦ нет.
Для частника с загородным жильем норм.
Есть маленькие хитрости, которые делают земляные работы бесплатными.
Если совсем девшего, то да ПВХ канализационная наружная труба.


Задача кстати должна быть всесезонной - зимой намораживаем холода, летом его используем.

[vsklokoch]

Есть маленькие хитрости, которые делают земляные работы бесплатными.

В точку! Как я говорил здание залублено, т.е. уже размещается в котловане. И котлован пока не засыпан.

[vsklokoch]

А с Ежиком связывались?

Иван, еще раз спасибо.
Проект в работе. С Евгением договорились выложить что получится.

[инж323]

Я потому сначала нержу и хотел.
А Зак в плане денег адекватный.
(да и договоры составлять умею )

скорее правильней будет канал в стройисполнении. из бетона и + всякие торчащие булыжники для развивания поверхности. таки камень и ж\б не корродируют и теплопередача у них не как у пвх\пп. но вот канитель эта вся- стоит ли свеч? Хотя ежели клиент платит и считает воздух пропущенный через некий подвал с охлаждением от грунта стоящим и готов за это платить, то и флаг в руки.Но это именно вот тот самый воздух типа из подвала, когда такой перегретый с жары вдруг входишь в погреб и там блин холодно. а как цифры посчитать и сколь чего снимешь, то и сплит вдруг становиться дешевле, хоть и без электры не работает и вечно у всех капает не туда куда надо.
эдак и воду из скважины можно пристроить в охладитель для комнаты и потом в резервуар, типа комнату охладила и ею уже и огород полить можно и вокруг резервуара создать прохладу разбрызгивая красивым фонтанчиком. ну то такэ, забава, и надоедает быстро и если считать начать что чего стоит.

[vsklokoch]

но вот канитель эта вся- стоит ли свеч?

Результаты замеров Ежика на его объекте впечатляют. А раз клиент готов платить - вот и посмотрим. что получится.

[altsem]

Это чтобы снизить теплопроводность (сталь 47-58, ПВХ 0.16) примерно в 300 раз?


Это философские рассуждения или расчет?



"Отчасти может" - это "скока в градусах". А если не сможет?

Это ведь сейчас "ему хочется", а когда эффекта не будет, ему захочется спросить - Почему меня на такие бабки подставил? Да еще и про окупаемость вспомнит.

Я, конечно, ещё дитё малое, неразумное, но книжечки почитываю. Вот, например, противоположная задача - использование холода грунта для охлаждения приточного воздуха. Подробно рассмотрена 25 (!) "основоположниками".

Так там не просто "труба в грунте", а специальные насадки, как бы "булыжно-воздушные воздухоохладители". И 12 примеров расчета, на разную длину насадки и скорость воздуха.

Так при длине канала 30 м охлаждение воздуха за счет холода грунта составляет 0.22...0.7 градуса.

А потом ведь эти профессора еще дополнительные затраты считают, экономику и выводы делают.
Не трудно догадаться какие.

Книга называется "Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха". Справочное пособие. Стройиздат - 1990.

Хотя что эти д.т.н. понимают, тут Ёжика надо спрашивать.

25 дэтээнов? Это что ж это, взвод получается?

0.22-0,7 градуса? У меня на поднадзорном объекте почему-то 6 августа 2009 года при входе +30, на выходе было +19.
Без консультаций с научным взводом и без не просто трубы, но трубы с насадками.

[altsem]

А вот четырнадцатого января 2009 года температура на входе в воздуховод была (- 28) градусов, а на выходе ( -1). То-есть, проходя по воздуховоду, воздух нагревался на 27 градусов.
Если бы за воздуховодом был смонтирован пластинчатый рекуператор, то он имел бы стопроцентную защиту от обмерзания.

[altsem]

Что касается поста 1, то можно ту трубу использовать. Только надо будет учесть, что скорость воздуха в той трубе будет транзитная, но никак не теплообменная. Грунт в районе заложения отработает на все 100% (не будем забывать, что сезонная глубина распространения тепла составляет до 20-ти метров от точки воздействия). Так что по части нагрева воздуха ничего там сосчитать не получится, вот хоть обложи каждый метр числами Нуссельта. Да и вообще, по части работы грунта в качестве сезонного теплоаккумулятора, сначала желательно руководствоваться выкладками Фурье а не Нуссельта, потом данными инструментальных наблюдений ближайшей метеостанции, потом климатическими данными интересующего района, и только в самом конце играться со всякими математическими моделированиями. И с самого начала надо понимать, что практический результат будет весьма отличен от расчётного. Энергоёмкостью фазовых переходов воды поинтересоваться. Как по части кристалл/жидкость(грунт (таки 93 кВт*час переход тонны воды)), так и по части жидкость/пар(воздух). По сравнению теплопроводности грунта и мёрзлого грунта тоже надо справки навести (или просто вспомнить это сравнение (дело в том, что в граничных условиях теплопроводность льда в 4 раза выше теплопроводности воды (мало кто о том помнит (мёрзлый грунт средней влажности становится примерно в полтора - два раза теплопроводней)))).
Надо обратить внимание, какие строения и комуникации находятся в районе трубы-зонда.
________
Но есть и другой препологательный путь. Он известен, освоен, эмпиричен, не один десяток тысяч раз уточнён на практике.

Сообщение отредактировал altsem - 30.7.2022, 13:55

[altsem]

Результаты замеров Ежика на его объекте впечатляют. А раз клиент готов платить - вот и посмотрим. что получится.

Картинка

Прикрепленные файлы

 IMG_20220707_WA0000.jpg ( 262,28 килобайт ) Кол-во скачиваний: 34

 

[altsem]

Эта картинка есть визуализация табличных данных по зиме 2008-2009 года.
Нижняя граница зелёной зоны означает температуру входящего воздуха. Граница зелёного и оранжевого поля означает температуру на выходе из воздуховода.
Воздуховод был пробным.
Диаметр трубы - 110 наружный.
Объём подачи - 36 кубов в час.
Длина воздуховода в грунте 18 метров.
Глубина заложения 2.0 - 2.5 метра.
Грунт - суглинок.
Относительно общей, площадь зелёного поля составляет 10% (так что прямая, первичная, окупаемость подземного воздуховода,по теплу, занимает примерно пятнадцатое место...)
Ирония судьбы, но через 13 лет система Всклокоча находится в том-же районе


Расход смешной. Диаметр тоже смешной. Но это была проба.
Потом результаты сей пробы были сверены с данными одной немецкой программы по подземным воздуховодам. Увы, результаты оказались схожими...

Этих систем на территории страны смонтированы сотни. Но опять увы, кроме моих, опубликованных данных по их сезонной работе хотя бы по разнице температур - нет.
Так что за истекшие 13 лет, данные с этого объекта будут вторыми по счёту.
Хотя... всякие гсм и прочие регистраторы, последние несколько лет, только что в хозтоварах не продаются...
На самом деле, данных по работе грунта - пруд пруди. Никаких суперсекретов в этой теме нет. Просто владеющие этими данными не опубликовывают их. Почему. Да потому что просто лень. Да и как-то не по профилю...
В общем, лень.
Де-факто...

Сообщение отредактировал altsem - 1.8.2022, 5:52

[altsem]

Замеры проводились двумя сверенными спиртовыми термометрами. Первый термометр был расположен на входе воздуховода. Второй термометр был расположен на выходе воздуховода, до вентилятора.
Потребляемая электрическая мощность вентилятора составляла 11 Ватт
Объём подачи был замерен с помощью течеискателя и двух синхронизированных секундомеров в мобилах. После замера объём подачи был умножен на 0.9, на всякий случай. В результате получилось 36 кубов в час.

Если не ошибаюсь, то по показателю "СОР" , при наружной (-28) получилось 30 единиц.

Сообщение отредактировал altsem - 1.8.2022, 6:09

[altsem]

А вот на 6 августа, когда на входе было +30, а на выходе +19, показатель EER по явному теплу, с учётом вложения вентилятора, составил 13 единиц. Если конечно не ошибся.
Может быть конечно и ошибся с этим EER, но номинал +19 при +30 на входе, это номинал +19 при +30 на входе.

Сообщение отредактировал altsem - 1.8.2022, 6:47

[altsem]

Таки ошибся. Не включая, но минусуя вентилятор. 11 единиц получается. Ну, 11, это тоже прилично.

Сообщение отредактировал altsem - 1.8.2022, 11:35