Ämne: Hur räknas köldbärartemp ut?

[kilo]

Man kan på energibesparingskalkyler se köldbärartemp vid olika utetemperaturer men hur räknar kalkylprogrammen ut detta?
Exempel:
Årsmedeltemp: 6,6 ºC
DUT: -17 ºC
Lamdavärde berg 3 W/m K
Aktivt borrhålsdjup 82 m
Köldbärartemp vid årsmedel 0 ºC   <-- Hur räknas denna ut?
Köldbärartemp vid DUT -4 ºC        <-- Hur räknas denna ut?

/kilo

[kilo]

Jag har försökt se något samband mellan de olika faktorerna men lyckas inte. Om orört berg är 7-8 ºC och utetemperaturen är 6,6 ºC, hur kan då KB-in bli 0ºC och hur kan KB-in bli -4 ºC vid -17 ºC utetemperatur? Är det någon som vet hur man räknar fram temperaturen på KB-in?

[spikers_corner]

Jag sökte lite , men det enda jag hittade var detta: http://www.avantisystem.se/bh-kap15.pdf
Inga formler dock...

[kilo]

Jag har suttit och funderat på det här och har en idé. Jag chansar lite så får ni säga till om jag är helt ute och cyklar eller om det verkar vettigt.

Kan det vara så här: I mitt exempel i mitt första inlägg kommer energibesparingskalkylen från en offert på en Thermia Diplomat TWS 6. Enligt specifikationen har den pumpen en avgiven effekt vid 0/50 på 5,5kW. Kompressorn är på 2kW så det som ska tas från borrhålet är 5,5kW-2kW dvs 3,5kW. Men detta värde gäller vid 0/50 dvs KB-in på 0 grader, så om jag får hitta på något värde för KB-in på -4 grader så säger jag att pumpen ger 5kW vid -4/50, (kanske lite lågt). Då ska 3 kW tas från borrhålet. Ett hål på 82 meter i berg med lamdavärde 3 går det att hämta 82x3=246W/grad från. Hur mycket sänks då temperaturen om vi vill hämta 3kW ur detta borrhål, jo nämligen 3000/246, dvs ca 12 grader. Om orört berg håller 8 grader och vi minskar det med 12 grader hamnar vi på -4 grader vilket är precis det som energikalkylen säger att KB-in har vid DUT.

En osäker parameter i min chansning är hur mycket effekt pumpen kan hämta från berget vid KB-in på -4, det var ju bara en gissning. Men på en annan Thermia-offert jag tittat på anges KB-in vid DUT till 0,1 grad och hålet anges till 140 meter (allt annat samma som den första kalkylen). Då stämmer siffrorna ganska bra: Pumpen ger 5.52kW vid 0/50, dvs 3.52kW ska hämtas ur hålet som det går att hämta 140 meter * 3 watt/m ur ger 140*3=420W/grad. När vi hämtar 3520W sänker vi alltså temperaturen med 3520/420=8,38 grader. Bergets temperatur på 8 grader ger KB-in på 8-8,38=-0,38, dvs ganska nära de 0.1 som står i energikalkylen.

Kan det vara så här man räknar ut köldbärartemp vid olika utetemperaturer?

[HasseN]

Om kompressorn är på 2kW så är det inget som tillförs värmebäraren.....

All energi, (i princip), kommer från borran.

mvh/Hasse

[Roland]

Kan det vara så här man räknar ut köldbärartemp vid olika utetemperaturer?

Nej, lambavärdet är berget värmeledningsförmåga och det är bara en del av värmeöverföringsmotståndet. Sen tillkommer temperaturfallet i gränsskiktet berg/vatten i borrhålet och slang/vatten samt värmeledningen i vattnet i borrhålet. Det är tillsammans en stor del av värmeöverföringsmotståndet. Att resultatet blev någorlunda vettigt är en slump.    

Vid -4 grader in ger pumpen 15-20 % lägre effekt än vid noll grader in. Kompressorn drar också mindre el, kanske 10 % mindre.

Ett borrhål med 82 meter aktivt djup till en pump på 5,5 kW så långt norrut som Umeå är alldeles för lite.

Det finns ingen direkt koppling mellan utetemperatur och köldbärartemperatur. När utetemperaturen sjunker under den temperatur då pumpen går dygnet runt tar den ut nästan lika mycket effekt från berget oberoende av utetemperaturen. Skall man vara riktigt noga tar den ut något mindre värme från berget när temperaturen sjunker.

[kilo]

Kan det vara så här man räknar ut köldbärartemp vid olika utetemperaturer?

Nej, lambavärdet är berget värmeledningsförmåga och det är bara en del av värmeöverföringsmotståndet. Sen tillkommer temperaturfallet i gränsskiktet berg/vatten i borrhålet och slang/vatten samt värmeledningen i vattnet i borrhålet. Det är tillsammans en stor del av värmeöverföringsmotståndet. Att resultatet blev någorlunda vettigt är en slump.    

Vid -4 grader in ger pumpen 15-20 % lägre effekt än vid noll grader in. Kompressorn drar också mindre el, kanske 10 % mindre.

Ett borrhål med 82 meter aktivt djup till en pump på 5,5 kW så långt norrut som Umeå är alldeles för lite.

Detta gäller Stockholm med DUT -17 ºC och årsmedel 6.6 ºC

Det finns ingen direkt koppling mellan utetemperatur och köldbärartemperatur. När utetemperaturen sjunker under den temperatur då pumpen går dygnet runt tar den ut nästan lika mycket effekt från berget oberoende av utetemperaturen. Skall man vara riktigt noga tar den ut något mindre värme från berget när temperaturen sjunker.

Jag utgick från en undersökning jag hittade på SVEP (http://www.svepinfo.se/files/arsmatning_STEM.pdf, sid 21, figur 5) där förhållandet mellan utetemp och köldbärartemp är perfekt linjärt. Men jag har väl missuppfattat något 

Något sätt måste det finnas att beräkna detta för annars skulle inte värmepumpstillverkarna kunna göra det.

Anledningen till att jag är intresserad av detta är att jag läst här på forumet att man helst ska se till att man alltid har som kallast 0 ºC på KB-in i offerter (i Stockholm). Detta för att minimera risken för frysning i borrhålet. De VP-försäljare jag sagt detta till har tittat oförstående på mig och sagt att något sådant har de *aldrig* hört talas om. Jag vill därför själv kunna räkna ut hur mycket jag måste förlänga borrhålen i offerterna för att nå KB-in på  0ºC vid DUT utan att behöva be säljaren testa sig fram med olika borrhålsdjup.

[Roland]

Detta gäller Stockholm med DUT -17 ºC och årsmedel 6.6 ºC

Hade lite för bråttom, läste Umeå någonstans men det var ju Speakers_corner som bodde där.

Jag utgick från en undersökning jag hittade på SVEP (http://www.svepinfo.se/files/arsmatning_STEM.pdf, sid 21, figur 5) där förhållandet mellan utetemp och köldbärartemp är perfekt linjärt. Men jag har väl missuppfattat något 

Något sätt måste det finnas att beräkna detta för annars skulle inte värmepumpstillverkarna kunna göra det.

Det linjära sambandet gäller när utetemperaturen är högre än den temperatur vid vilken pumpen går kontinuerligt. Men det finns inget direkt samband mellan köldbärartemperatur och DUT vilket var vad jag trodde frågan gällde. Det är effektuttaget per meter aktivt borrhål som är det som avgör och då blir det ett linjärt samband när utetemperaturen är så hög att pumpen inte går hela tiden.

Om man i Stockholmområdet tar ut mindre än 35 Watt/meter aktivt borrhål skall man hamna över noll grader. Temperatursänkningen mot berget (ca 7 grader i Stockholmtrakten) är proportionell mot medeleffektuttaget under en längre tid.

Det är normalt inga problem med att borrhålet fryser igen om det är några minusgrader in på köldbäraren. Det som händer är att det blir ett lager is på utsidan av slangen. Det är först när borrhålet fryser igen helt som det blir problem. Men det blir bättre ekonomi på sikt om man ligger runt noll grader.

[kilo]

Men det finns inget direkt samband mellan köldbärartemperatur och DUT vilket var vad jag trodde frågan gällde.

Njae, nu är det väl DUT som jag var mest intresserad av att veta köldbärartemp för eftersom det är en av de faktorer som bestämmer borrhålets längd, men kan man räkna ut köldbärartemp vid DUT så borde man även kunna räkna ut köldbärartemp vid vilken utetemperatur som helst tänkte jag (om det fanns något samband vill säga).
Jag undrar fortfarande hur dataprogrammen räknar ut det, för så j*a svårt ska det väl inte vara, eller är det det? 

[Roland]

Det är nog inte så svårt. För värmeledningen i berget kan man beräkna vilken temperatur man har vid borrhålskanten när man har tagit ut en viss effekt under viss tid när berget har en viss värmeledningsförmåga och värmekapacitet. Stoppar man in data för en normal vinter får man den temperatur det blir i slutet av vintern. Men den temperaturen har inget att göra med DUT, den bestäms av värmeuttaget och berget. 

För värmeöverföringen från borrhålskanten till köldbäraren är det säkert erfarenhetsdata som används, det är svårt att räkna på den delen.

Sen får beräkningsprogrammet väga ihop de här delarna.

Förstår inte varför leverantörerna använder formuleringar som köldbärartemperatur vid DUT. Möjligen kan det vara så att man vill poängtera att det är vid maximalt värmeuttag men det inträffar ju redan vid högre temperaturer.