Ämne: KB tank - Öppen diskussion

[Roland]

Nu blev det för Putte mer glädjande resultat, medelvärdet på T1  (=KBin) under den tid pumpen går blir 1,1 grad högre med en tank enligt värdena i exemplet. Medelvärdet ska beräknas över cellerna F5:F44 i stället för F5:F124.

Jag passade på att lägga till ett makro som förenklade beräkningen men visade sig att den typen av filer inte tilläts som bilaga.

[putte82]

Har tittat på din fil med förstår inte riktigt hur du räknar.

Något annat jag inte förstår hur du resonerar är hur kb-in till tanken blir lägre än utan tank? Borrhålet belastas ju inte mer eller med lägre temperaturer än utan tank. Enda skillnaden är att belastningen fördelas över en längre tid. Kan du förklara hur du tänker?

Såhär ser jag på det:
Om vi antar, som i driftexemplet att tanken från början har samma temperatur som temperaturen i borrhålet när vp startar. Dvs 4.2 grader i mitt räkneexempel. Då är ju kb-retur till borrhålet initialt lika när vp startar oavsett tank eller ej, det är ju ingen skillnad om vp matas med 4.2 grader från borrhålet eller från en tank. Alltså matas även borrhålet med samma temperatur oavsett tank eller ej, i mitt exempel då 0.4 grader.

Returen från borrhålet kommer börja sjunka. Sjunker kb-in sjunker också kb-retur. Men tack vare volymen i tanken så blandas det kallare kb från borrhålet med tankens varmare volym och tankens temperatur sjunker betydligt långsammare än temperaturen från borrhålet. Dvs vp kb-in sjunker långsammare. Därav sjunker också kb-retur från vp långsammare än utan tank. Således sjunker också kb-retur från borrhålet långsammare.

Resultatet blir att kb-in till vp sjunker betydligt långsammare med tank än utan. Och eftersom tanken fylls på med nästan lika mycket energi som tas ur den så har den ett relativt lågt underskott på energi jämför med vad som har tagits ur den. Och eftersom kb-retur har sjunkit betydligt mindre än utan tank, så kommer borrhålet kunna återfå temperaturen den hade när vp startade, på en kortare tid. Den kommer dock behöva avge lite energi till tanken(återladdning efter vp stannar) innan nästa gångcykel startar. Men har svårt att tro att den inte skulle återfå samma temperatur som vid föregående start vid en drift på 50% eller mindre.

[Roland]

Jag hoppas att bifogade figur förklarar vad som händer. Den gröna streckade linjen är medeltemperaturen för en driftcykel som är densamma för alla värden på m1. Det är också den temperatur som man får med en tank som är oändligt stor. Det är den temperatur som krävs för att transportera fram tillräcklig mängd värme till köldbäraren. Den blå streckade linjen är medeltemperaturen under den tid pumpen går för fallet m1= 200 kg (ingen tank). Det syns tydligt att den ligger lägre än medeltemperaturen för motsvarande avsnitt för linjen för m1 = 1800 kg.

Är värdet på m1 litet kommer starttemperaturen att vara hög, i det här fallet 4,8 grader, därför att en liten massa återladdas snabbt och kommer rätt nära bergets temperatur som har antagits till 5 grader. Men den starttemperaturen får man inte när man kopplar in en tank. Tanken kan inte återladdas till 4,8 grader utan man startar för m1=1800 kg vid 3,9 grader. Temperaturen kan inte bli högre för det krävs en medeltemperatur på köldbäraren över en driftcykel som är 3,5 grader för att transportera tillräckligt med värme till köldbäraren.

Såhär ser jag på det:
Om vi antar, som i driftexemplet att tanken från början har samma temperatur som temperaturen i borrhålet när vp startar. Dvs 4.2 grader i mitt räkneexempel. Då är ju kb-retur till borrhålet initialt lika när vp startar oavsett tank eller ej, det är ju ingen skillnad om vp matas med 4.2 grader från borrhålet eller från en tank. Alltså matas även borrhålet med samma temperatur oavsett tank eller ej, i mitt exempel då 0.4 grader.

Håller med om det. Det är bara det att temperaturen i borrhålet i startögonblicket kommer att vara lägre när man har en tank.

[putte82]

Jag förstår vad du menar men köper ändå inte att driftfallet är sådant som det framstår av diagrammet.

Att det behövs en viss temperaturskillnad på köldbäraren och borrhålets temperatur för att kunna transportera en viss mängd energi från borrhålet är logiskt.

Under de 40 minuter vp går är ju temperaturen ner i borrhålet relativt lika över hela 40 minuter sett oavsett tank eller inte. Endast 0,5kwh mindre energi har tagits ur borrhålet jämfört med utan tank. Att sedan återladda dessa 0,5kwh på 80 minuter har jag svårt att tro att det skulle sänka borrhålets temperatur med 1 grad. Tycker inte du det också?

Medeltemperaturen i slangen i borrhålet var ca +0.5 grader när vp stannade mot en beräknad medel på +1.5 om jag hade haft tanken. Bara där har vi ett försprång på ca 250 watt. Känns helt orimligt att borrhålet skulle återhämta sig 1 grad sämre bara för att det skall återladda 0,5kwh.

Eftersom allt är en kedja så blir resultatet helt fel om man gör ett felaktigt antagande i något led.

[Tommy E]

Det här blir visst en väldigt teoretisk diskussion, där det finns många ingående parametrar och alla måste bli rätt för att beräkningarna och antagandena ska bli någorlunda rätt.

Du har redan alla prylar, är det inte bara att koppla in, testa, logga och rapportera? Kör du med värmeväxlar lösningen så blir det väll inte så dyrt heller?

[Roland]

Under de 40 minuter vp går är ju temperaturen ner i borrhålet relativt lika över hela 40 minuter sett oavsett tank eller inte.

Nej, ingångsvärdet är ju att tanken är kallare från tidigare drift. Det går inte att tänka som om det är första cykeln när systemet har tagits i drift. Det min modell beskriver är förhållandena i kontinuerlig drift där kurvorna i diagrammet upprepas gång på gång efter varandra.

Det här blir visst en väldigt teoretisk diskussion, där det finns många ingående parametrar och alla måste bli rätt för att beräkningarna och antagandena ska bli någorlunda rätt.

Grundprincipen är i alla fall helt rätt: det finns inga gratisluncher. Det är en viss mängd värme som ska överföras i bägge fallen och det kräver samma medeltemperatur över en driftcykel. I fallet utan tank kommer medeltemperaturen när kompresssorn går att ligga ordentligt under den medeltemperaturen och när den står still ordentligt över. Med tank kommer man närmare medelvärdet både under drift och återladdning.

[putte82]

Nu har jag nog hittat felet med din uträkning Roland. Eller uträkningen hittar jag inget fel på men den kan inte representera en tank. Som jag tolkar det så räknar du som att borrhålets volym är hela tankens volym + borrhålet. Det är där det blir fel.

I det fallet kommer ju hela volymen att ha samma temperatur och resultatet blir att hela volymen sjunker väldigt långsamt och när vp stannar så måste hela volymen värmas och det tar då lång tid.

Så fungerar det ju inte med tanken. Med tanken så sjunker temperaturen i borrhålet betydligt fortare än i tanken. Det ökar också förmågan att återladda tanken utan att den totala volymen sänker sin temperatur. Dvs förmågan att återladda blir större utan att en massa energi först måste försvinna.

Med tanken är det redan från startögonblicket samma återladdningskapacitet som utan tank. Detta blir ju inte fallet i din uträkning. Det är där det blir fel.

[putte82]

Det här blir visst en väldigt teoretisk diskussion, där det finns många ingående parametrar och alla måste bli rätt för att beräkningarna och antagandena ska bli någorlunda rätt.

Du har redan alla prylar, är det inte bara att koppla in, testa, logga och rapportera? Kör du med värmeväxlar lösningen så blir det väll inte så dyrt heller?

Det kan man ju tycka Dock är det väldigt mycket på min att göra lista.

Stämmer att det inte blir så dyrt då vara växlaren saknas. Men tyvärr tror jag man tappar mycket effekt. Det är ju väldigt små temperaturskillnader det handlar om så även en halv grad gör stor skillnad. Men det blir kanske en växlare i slutändan ändå då själva iden vi diskuterar här är bara en liten del av hela iden med tanken. Den kommer även laddas med avluften från FTX och inluften till FTX när det är inte finns värmebehov inne. Borrhålet kommer förvärma inluften innan FTX när det är kallare ute än i borrhålet. Framförallt kommer ett eller två batterier kyla inne och mata vp via tanken för att värma poolen. Iden med tanken föddes då det är ganska stor del av året som den totala effekten av kylning samt ventilationsenergi betydligt större än värme och vv behovet. Och temperaturer på 20-25 grader på kb blir möjligt tack vare tanken.

[Smurfen.]

Det blir en del prylar för att få till styrningen till allt.

[putte82]

Grundprincipen är i alla fall helt rätt: det finns inga gratisluncher.

Det handlar inte om en gratislunch. Det hela är ju väldigt enkelt. Ju mer effekt som tas ut ur ett borrhål, desto lägre sjunker temperaturen i borrhålet. Tar man ut samma energi under en längre tid behövs inte lika stor effekt. Mindre effekt, mindre temperatursänkning. Grundprincipen är inte svårare än så.

[putte82]

Det blir en del prylar för att få till styrningen till allt.

Då jag är dålig på den biten rent praktiskt så har jag försökt hålla det enkelt så tänkte jag mig att kb-pumpen får fortsätta gå tills temperaturen in och ut från borrhålet håller samma temperatur. Det gör den ju  först när tanken skickar tillbaka samma temperatur som borrhålet ger, dvs den är fulltankad. Då stannar pumpen. Däremot finns det optimeringpotential genom bra styrning.

Jag kan även tänka mig att det kan vara bättre att sätta en extern kb-pump som går åt andra hållet för återladdningen. Då det kommer ske skiktning i tanken så är det ju kanske bättre att skicka ner från botten av tanken först, dvs det kallaste och spara det varmaste till sist. Framförallt vid höga gångtider då kanske inte tanken hinner cirkulera ett varv innan vp startar igen..

[Smurfen.]

Den felen bör gå att lösa hyffsat enkelt men luft biten hur löser du den med spjäll och nån typ av styrdator 

[Roland]

Nu har jag nog hittat felet med din uträkning Roland. Eller uträkningen hittar jag inget fel på men den kan inte representera en tank. Som jag tolkar det så räknar du som att borrhålets volym är hela tankens volym + borrhålet. Det är där det blir fel.

Jag antog, vilket jag har redovisat, att köldbärarflödet är så högt att man kan anta att T1 = KBin = KBut för att göra det möjligt att göra en beräkning på ett enkelt sätt. Samma förutsättning gäller också för fallet utan tank och det är ju en jämförelse mellan fallet tank och inte tank diskussionen här handlar om. Frågan är alltså i vilken mån mitt antagande skulle missgynna tankfallet. Jag har för tillfället ingen idé om hur en mer korrekt beräkningsmodell skulle kunna se ut utan att det blir mer arbete att ta fram den än jag har tid och lust till. Men jag ska fundera på saken, problemet är rätt intressant.

Jag tror att antagandet att tanken har samma temperatur över hela volymen stämmer rätt bra med verkligheten. Densitetsändringen med temperaturen är mycket liten för köldbäraren vid de temperaturer som det handlar om. 2 graders temperaturändring ändrar densiteten med 1 kg/m3. Inkommande köldbärare med en hastighet på 0,5 m/s räcker bra för att röra om innehållet. Att försöka få till någon skiktning blir svårt.

Då jag är dålig på den biten rent praktiskt så har jag försökt hålla det enkelt så tänkte jag mig att kb-pumpen får fortsätta gå tills temperaturen in och ut från borrhålet håller samma temperatur. Det gör den ju  först när tanken skickar tillbaka samma temperatur som borrhålet ger, dvs den är fulltankad. Då stannar pumpen. Däremot finns det optimeringpotential genom bra styrning.

Om KBin = KBut betyder det att inget värmeupptag från borrhålet sker. Men fördelen med en tank är ju att man kan öka värmeuttaget från borrhålet under den tid pumpen står still vilket betyder att det måste finnas en temperaturdifferens borrhål och köldbärare som är större än vad den skulle vara utan tank. Det leder till att KBin inte kan bli lika med KBut. Går pumpen en tredjedel av tiden under en driftcykel som är 2 timmar finns det bara 80 minuter att ladda tanken på.

[putte82]

Den felen bör gå att lösa hyffsat enkelt men luft biten hur löser du den med spjäll och nån typ av styrdator 

Jag kommer inte använda spjäll, främst av kostnadsskäl. Istället har jag en extra cirkpump som stänger av cikulationen genom batteriet. Dels har jag redan cirkpumparna och dels blir styrningen av den mycket enkel. Enbart en termostat som bryter spänningen till pumpen vid given temperatur.

Reglerventilen och styrningen till den har jag redan, den används mot golvvärmen men nu med vp så behövs den inte om jag inte väljer att elda.

[putte82]

Om KBin = KBut betyder det att inget värmeupptag från borrhålet sker.

Exakt och det sker bara när är tanken är fulladdad och kb-pumpen kan stängas av.