Ämne: Optimera fördelningen mellan 3 borrhål

[Roland]

Från ovan funderar jag på eventuella motsatsen mellan i) och iv).

Det verkar vara olika fall. Fall i gäller en värmepump kopplad till ett borrhål där värmepumpens effekt varierar med köldbärarflödet. Fall iv verkar gälla för det fall att värmepumpens effekt är konstant och man varierar köldbärarflödet genom att låta en del av det gå via en bypass förbi förångaren. Det är lite rörigt förklarat och jag har inte orkat detaljstudera redogörelsen.

Det är lite konstiga resultat. Vid ett köldbärarflöde på 0,6 L/s ger värmepumpen 24 kW vilket tillsammans med COP ger att deltaT för köldbäraren är 6,5 grader. Vid ett flödet på 2 L/s är deltaT 3,6 grader och värmepumpen ger 37 kW. Värmepumpens effekt ökar alltså med ca 50 % när deltaT ökar med ca 3 grader. Hur mycket temperaturen på ingående köldbärare öka är okänt men det kan gärna inte vara med mer än 3 grader vilket ger en ökning på ca 17% per grad. Det är orimligt mycket, vanligen brukar effekten öka med 4-5% per grad.

Jag har undersökt hur COP på min pump varierar med köldbärarflödet. Det visade sig att COP blev högst när köldbärarpumpen gick på maximal fart. Köldbärarpumpen är en ny elsnål variant. Det vara bara några få procents skillnad i COP mellan lägsta och högsta fart jag testade så mina resultat skiljer sig totalt från de i examensarbetet.

Utifrån mina försök verkar det som om bäst COP (exklusive cirkulationspumpens elförbrukning) erhålls när temperaturen på utgående köldbärare är så hög som möjligt.

Med gamla köldbärarpumpen blev det bäst COP när hastigheten var inställd i läge 2. I läge 3 ökade pumpens effekt något men elförbrukningen ökade så pass mycket att COP på marginalen blev 0,9.

[Bobone]

Tusen tack alla!

Jag tror att min avvägning just nu är om jag skall strypa två hål för att nå samma temperatur in som det nya tredje, eller ha ett så högt flöde som möjligt. Eller, vilket jag misstänker, ett läge däremellan.

En del har här på ett övertygande sätt argumenterat för att jämna ut temperaturen, vilket jag testar nu. Det sker ju dock delvis på bekostnad av det totala flödet, även då det är svårt för mig att mäta.

Samtidigt försöker jag förstå teorin och stötte på examensarbetet ovan som argumenterar för högt flöde för att maximera energiuttaget.

Min teoretiska ansats:
- Värmetransport ~= Flöde* DeltaKB
- DeltaKB ~= HålTemp* 1/(1+Flöde). Egentligen ingen aning, men det funkar i extremvärdena. Är därmed ganska osäker på hur kurvan ser ut på ”midjan” som skall maximeras.
- för enkelhetens skull ansätter jag att Håltemp = konstant och med oändlig kapacitet, vilket naturligtvis inte alls är sant.

För att maximera Värmetransporten, deriverar jag ”ekvationen”: Vt(Flöde) ~= Flöde*(HålTemp*1/(1+Flöde)). Då blir Vt' ~= HålTemp/(Flöde+1)^2.
Det leder ju tankarna till att Värmetransporten maximeras i oändligheten (då Vt'=0).
Det är möjligtvis sant, men värmeväxlaren kan inte ta emot så mycket flöde, så extremvärdena har jag ingen större nytta av...

Att höja KBut är inte så lätt för mig, men misstänker att högt flöde leder till lägre nedkylning i värmeväxlaren = högre KBut.
KBpunpen går som lägst på 50% när kompressorn går som lägst vid 25% och därefter linjärt upp till 100% med kompressorn. Dess eventuella merförbrukning känns inte så viktig (max 50% av 180W).

[HBerggren]

Det som det egentligen handlar om är att ha så hög suggastemperatur som möjligt med så lite tillförd energi som möjligt (inte helt lyckad formulering). Sen hur man åstadkommer det i detalj är inte så viktigt.

Extern temperaturgivare 15 cm före kompressorn, uppepå ett vågrät rör kan du mäta om det inte finns original monterat.

1 kubik i sekunden (fantasiflöde) med -5 KB in och -5 ut är garanterat sämre än delta 10 genom förångaren med 5 grader kb in och -5 kb ut. Åter igen, eftersom det är vad som händer i kylkretsen som spelar roll, vilken suggastemperatur som det blir. Suggasen borde vara 2-3 grader under KB in. Därför temperaturen in till värmepumpen är viktig. Är flödet för lågt drar dessa ifrån varandra dock, så flödet får man inte glömma heller. Men här är ännu ett sätt hur du kan se om flödet är rätt.

[Roland]

Min teoretiska ansats:
- Värmetransport ~= Flöde* DeltaKB
- DeltaKB ~= HålTemp* 1/(1+Flöde). Egentligen ingen aning, men det funkar i extremvärdena. Är därmed ganska osäker på hur kurvan ser ut på ”midjan” som skall maximeras.

Andra formeln känns tveksam. Mäter man temperaturen i Kelvin eller grader Fahrenheit blir det lite konstigt. Att den verkar fungera med grader Celsius beror på att håltemperaturen vid värmeuttag ofta ca noll grader så att det är en underförstådd differens där. DeltaKB = k x (temperaturskillnad berg/köldbärare)/flöde är enligt min mening mer korrekt men säger egentligen inget utöver vad som är självklart.

På varma sidan blir det bäst verkningsgrad när deltaT för värmebäraren är 7-9 grader om det är R407 i pumpen. Det verkar som om det i kondensorn blir en rätt renodlad motströmsvärmeväxling. När jag började undersöka hur COP varierade med köldbärarflöde blev jag förvånad över att det inte var på samma sätt i förångaren. Den bästa förklaring jag kunde komma på är att det efter expansionsventilen blir tvåfasströmning och strömningen i förångaren är turbulent på ett helt annat sätt än i kondensorn. Det leder till att det är lägsta temperaturen (=KBut) som bestämmer trycket i förångaren och därmed hur mycket arbete kompressorn måste tillföra köldmediet.   

[Bobone]

Du har rätt, borde kanske vara mer som att DeltaKB = (Håltemp - KBut)/(1+ Flöde).
Min poäng var dock att det i någon mån är inverst proportionellt till flödet.

[Bobone]

Har nu ställt in temperaturen så att det är samma KBin från samtliga kollektorerna.

Verkar följande flöden rimliga/långsiktiga för mina tre hål?

• Gamla 1 & 2: 10 l/min
• Nytt 3: 25 l/min

De gamla har gått i 25 år fram till februari 2022. Förmodligen ganska "hårt".
Stått stilla mellan feb '22 till mitten på december '22.

Från december fram tills för två veckor sedan, har flödet varit inställt på att vara samma för samtliga tre hål, ca 15 l/min.

Jag frågar för att nya hålet är 170m och med tanke på kopplingar, mm som innebär lika motstånd för alla hålen, känns flödet oproportionnellt lågt i de gamla hålen. (Det skulle ju innebära ganska grunda hål som borrades 1997 om man antar samma värmekapacitet/m)

Kan kylan verkligen bita sig kvar så länge att det låga flödet behövs? Hur länge?
(Anledningen till att jag ältar det här, kanske lite väl mycket, är att jag vill täcka över min brunn med jord och gräs för ganska lång tid framöver).

Ett alternativ är ju att mäta flödet vid fullt tryck och helt öppna ventiler och därefter uppskatta djupen...

[HBerggren]

Känns som rimligt flöde för korta hål som behöver vila.

Från och med november, gör temperaturmätning en gång i veckan och efterjustera tills det inte blir något skillnad mer. Efterkontrollera 1 gång i månaden nästa vinter. Kontrollera november och december nästa år igen. Sen bör det vara helt stabilt.

Det kan hända att borrhålen har lite olika karaktär. T ex de korta hålen är varmare början av vintern men blir kallare senare under vintern. Samma, år efter år utan omjustering. Det kan vara helt stabilt likväl.

[Roland]

Gamla borrhål brukar vara grunda i förhållande till pumpens effekt, det var förhållandevis dyrare att borra på den tiden.

Efter sommaren har borrhålen "glömt" historiken, då kan de gamla och det nya betraktas som jämställda.