Sedan funderar jag på om den stora mängd energi som är i fasomvandlingen till is har en stor betydelse. Jag tänker då att om man vill ha som lägst +3 grader in så krävs det oproportionerligt mycket extra slang än om man nöjer sig med -1. Är ni med hur jag tänker? Att det krävs betydligt mer energi för att kyla slingan från 0 till några minus än från +5 till 0. Är det så? Är det därför man föredrar blöt mark framför torr? Eller är det att blöt leder värmen bättre?
Mmm..
Wikipedia:
"Is har en värmekapacitet på 2,1 kJ/kg°C medan flytande vatten har 4,2 kJ/kg°C. Den flytande formen behöver alltså dubbelt så mycket energi för att bli en grad varmare. Vid själva fasövergången krävs det 334 kJ för att få 1 kg 0-gradig is att smälta till 0-gradigt vatten."
Alltså:
334 kJ/kg / 4.2 kJ/kg°C ~ 80°C
Att gå från 0°C vatten till -0°C is motsvarar alltså som att gå från 80°C till 0°C i flytande tillstånd.
Alltså många gånger (5-8ggr) mer energi att plocka ut i fasövergången än de 10-15°C (till 0°C flytande) som marken är ursprungligen vid full återladdning i augusti-september.
Sålänge solen klarar att återladda ner till 1.5m djup så är det ju safe
Solinstrålning ca 1000 kWh/m2 och år.
Hur mycket tar systemet del av detta? Knappt 10%!?!?
Vi kollar olika referenser:
Tabell energiuttag per m2 dike
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/1322219/file/1322220.pdf&ved=2ahUKEwj9v9eMx-HaAhWCJ5oKHci7APwQFjAGegQIBBAB&usg=AOvVaw24hx6JY9RvT4lx4dyuTIPISe sidan 65, 51, 26 för referensvärden i kWh/m2×år
Sidan 16:
"När porositeten i jorden sjunker ökar dess volymsandel med mineralpartiklar. Med
konstant Sr ökar därför λ med sjunkande porositet. Is har λ = 2,0 W/mK vilket är högre
än λ för vatten. Därför har frusen jord högre λ jämfört med ofrusen jord. När det
naturliga tjäldjupet ökar minskar mängden tillängligt vatten i närheten av slangen.
Det
är därför önskvärt att slangarna läggs på tjälfritt djup under markytan. En
markvärmeväxlare dimensioneras normalt så att en islins bildas runt slangarna. Detta är
mycket fördelaktigt för värmeutbytet i systemet eftersom vattnets stora
smältbildningsvärme (333 MJ/m3
) då kan utvinnas. Dessutom blir λ större och säkrare i
kontaktytan mellan slang och jord.
För nordliga områden med mycket låga tjäldjup, t.ex.
i omättade tjäljordar, kan detta önskemål vara svårt att realisera och motverkas delvis av
att möjligheten till passiv återladdning under sommaren minskar med djupet."Sidan 17:
https://www.google.se/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.swedgeo.se/upload/publikationer/varia/pdf/sgi-v556.pdf&ved=2ahUKEwj06cGGxuHaAhXC6CwKHcz9DTEQFjAAegQIBhAB&usg=AOvVaw0NC3XRirYT25Ygta6wT9QN"Permafrost
If the energy extraction from the ground heat exchanger becomes too high there is a risk that permafrost may
develop in the soil beneath the pipes. The natural passive regeneration from the ground surface during the
summer is then not enough to achieve a suitable energy balance. The sensitivity study indicates a limit on
annual extraction of about 70 kWh/m2 for the reference case in Norrköping. In Malmö and Luleå this limit is
set at about 85 kWh/m2 and 60 kWh/m2 respectively."
"Sidan 24
Förläggningsdjup
Svenska Värmepumpföreningen (SVEP, 1998) anger att förläggningsdjupet för enkelslang bör vara i inter-
vallet 0,6 – 1,5 m djup. Vanligt djup är 0,8 – 1,0 m, men djupet bör vara större längre norrut i Sverige. Simu-
leringarna visar att termiska prestanda till stor del styrs av slangnivåns placering i förhållande till grund-
vattenytans läge, jordens fältkapacitet och naturligt tjäldjup. Det är ur denna synvinkel lämpligt att förlägga
slangen strax under grundvattenytan.
I norra Sverige (klimatzon IV) bör slangen läggas djupare och man bör undvika områden där tjäldjupet kan
förväntas vara djupt. Förekomst av grundvattenflöde är gynnsamt, men kräver permeabel jordart såsom sand
eller morän."
Sidan 25
"Norrlandsförhållanden
Klimatet i Norrland (klimatzon IV) med långa kalla vintrar ger strängare krav på erforderlig längd och in-
stallation. Förutom att värmelasten är större än i södra Sverige är även ostörd marktemperatur lägre och tjäl-
nedträngningen större. Det är önskvärt att slangarna läggs under grundvattenytan på ett djup som normalt
inte nås av tjälningen."
Sidan 132
"Slinky-systemet är den mest kompakta och ger därför störst energiuttag per markyteenhet. När c/c-avståndet
är 100 cm är marken på förläggningsdjupet helt täckt av slangar. Jorden under slangnivå är då i stort sett helt
styrd av köldbärartemperaturen, vilket leder till låga temperaturer. Även med värmeuttaget reducerat till
50 % finns då risk för permafrost. Om vi väljer nivån för lägsta tillåtna marktemperatur till +3 ºC i septem-
ber, så krävs ett c/c-avstånd på ca 1,15 m, 1,6 m och 2,3 m för ett värmeuttag på 50, 75 resp. 100 %. Detta
motsvarar ett specifikt energiuttag på ca 60 kWh/m2/år för de tre olika värmeuttag. För tvåslangssystemet
blir minsta c/c-avstånd 1,2 m och 1,6 m för värmeuttaget 75 resp. 100 %. Det specifika energiuttaget är då ca
50 kWh/m2/år. Permafrost uppstår enligt simuleringar vid ca 70 kWh/m2/år."