Философия тепловых насосов.

В природе все закономерно и продумано до малейших мелочей, это общеизвестный факт, тут уж не поспоришь. Многие новшества человек берет из природы.
Казалось бы, вот изобретение, торжество человеческого разума, да чего уж там, берем выше, - гения, а присмотришься повнимательней, изобретение это уже давно используется и работает в природе.
Все так. Вот только в одном не клеится. Тепловой насос. Потребность в тепле у живой природы, да и у неживой, огромна и первостепенна. Все живое просто поедает друг друга влекомое потребностью в тепле. Поедает, окисляет и тем самым согревается или скажем запитывается энергетически. Но нет в живой природе подобия теплового насоса, вот штука. Интересно почему? Может потому что живое призвано производить тепло, а не накапливать или в другом суть…
Собственно вопрос этот хоть и ставит под сомнение жизнеспособность тепловых насосов, но в действительности возник он из прямого побуждения человека приспособить этот самый тепловой насос для потребностей жизни. Кроме того, вопрос этот также связан с вентиляцией и кондиционированием потому и звучит в этом разделе.
Вентиляция нужна как воздух. С отработанным воздухом выбрасывается львиная доля тепла жилищ. В принципе жилище и создано для сбережения тепла, но все равно улетает тепло…, боремся…, дошли до рекуперации…, помогает мало. Теперь другое предложение, вот оно уже начинается. Отказываемся от привычного выброса отработанного воздуха с теплом в атмосферу, то есть вверх, а выбрасываем отработанный воздух вниз в подземную емкость под домом, что-то вроде бетонного колодца, диаметром 2-3метра, глубиной 10-20 метров. Назначение колодца аккумулирование и утилизация тепла из жилища и атмосферы. Емкость такого аккумулятора зависит от площади его поверхности и свойств прилегающего грунта. К примеру, отработанный в жилище воздух будет попадать в верхнюю часть колодца с Т+25С, а удалятся из нижней части при Т+5С,
разница тепла остается в грунте. При достаточной температуре атмосферного воздуха, что бывает достаточно часто даже зимой, атмосферный воздух, так же может прокачиваться через колодец и оставлять там тепло. Зааккумулированное, таким образом, тепло извлекается из колодца при помощи теплового насоса, к примеру, воздух-вода.
Какие будут соображения по поводу жизнеспособности данной схемы.

вы это, здесь перегнули с философией , вам бы физикой занятся...

Ермила Гир написал :
Собственно вопрос этот хоть и ставит под сомнение жизнеспособность тепловых насосов

не беспокойтесь ТН жизнеспособны и без вас.
по поводу греть землю воздухом - в колодце, а зачем ее собственно греть летом она и так грееется безо всяких колодцев,но основная то энергия это термальная из ядра Земли. Вот как ее качественно использовать вот о чем вы должны задумываться.
идея с колодцем полный бред,мое имхо

Ермила Гир написал :
Но нет в живой природе подобия теплового насоса, вот штука.

вы пытаетесь обмануть сами себя, обмануть природу не получится?
Атмосфера с водой это МЕГА огромный тепловой насос.Вода испаряется забирая с поверхности Земли тепло, пары воды поднимаясь в стратосферу охлаждаются и конденсируются , опять падая на Землю.

ломастер написал :
Атмосфера с водой это МЕГА огромный тепловой насос.Вода испаряется забирая с поверхности Земли тепло, пары воды поднимаясь в стратосферу охлаждаются и конденсируются , опять падая на Землю.

То, что пары воды опять падают на землю, согласен, это дождь, тут не поспоришь, но неужели это и есть мега тепловой насос, сомнительно как-то. Тепловой насос ведь чем удивляет, он ведь низкотемпературное тепло как бы суммирует и превращает в высокотемпературное. Дождик же, он нас не греет, скорей наоборот охлаждает, какой же это мега тепловой насос.

это всё можно рассмотреть ка один из "хитрых" способов передачи энергии, так, ведь есть же существа, которые впадают в спячку и даже при низких температурах сохранят живучесть - может у них и работают некие подобные механизмы?

Ермила Гир написал :
что-то вроде бетонного колодца, диаметром 2-3метра, глубиной 10-20 метров

Рекуператор не дешевле станет?

2Ермила Гир

Ермила Гир написал :
То, что пары воды опять падают на землю, согласен, это дождь, тут не поспоришь, но неужели это и есть мега тепловой насос, сомнительно как-то. Тепловой насос ведь чем удивляет, он ведь низкотемпературное тепло как бы суммирует и превращает в высокотемпературное. Дождик же, он нас не греет, скорей наоборот охлаждает, какой же это мега тепловой насос.

то что это вас не удивляет и не приносит очевидной пользы человечеству не меняет его сути Теплового насоса.

Есть природный тепловой насос,очень эффективный-торнадо например,правда рассеянное тепло окружающей среды превращается в конечном итоге в механическую энергию смерча,но сути это не меняет.На весь этот дурдом энергия берется из воздуха за счет его охлаждения.

2GEMINI

GEMINI написал :
Есть природный тепловой насос,очень эффективный-торнадо

опишите как он работает?

давайте всетки определимся с термином "Тепловой насос компрессионного действия"
Это устроиство для разделения и переноса низкотемпературнуго тепла(энергии), работает на основе фазовых превращений вещест-хладогентов. Кипение происходит при маленьком давлении, конденсация при большом. Чтобы повысить давление нужно устройство - компрессор.
это коротко...

ломастер написал :
Атмосфера с водой это МЕГА огромный тепловой насос.

не правельный пример я привел, это просто теплоперенос...

GEMINI написал :
Есть природный тепловой насос,очень эффективный-торнадо

Это тепловая машина.

ломастер написал :
опишите как он работает?

Если бы я мог описать его работу,я бы думал бы над тем куда потратить нобелевскую премию как минимум и как осчастливить человечество как максимум

ВТБ! написал :

можно и так назвать,просто в нем присутствует этап "сбора рассеянного тепла" что присуще ТН

ломастер написал :
не правельный пример я привел, это просто теплоперенос...

Вот я так и знал что неправильный, похоже, нет тепловых насосов в природе. Неестественная это какая то вещь, или запрещенная свыше, что бы жизнь малиной не казалась, наиболее эффективно развитие происходит в борьбе, в борьбе за тепло в том числе, тепловой насос, это какой то легкий путь, непродуктивный путь, потому и нет его в природе.
В природе нет, а человек создал таки, потому как человек венец природы и творец призванный совершенствовать этот мир, прости господи, если не туда полез…
Итак, если дождь это не мега тепловой насос, и вы уважаемый Ломастер от этих своих слов отказываетесь, то может быть вы и с утверждением что аккумуляция низкотемпературного тепла из атмосферы в грунте - бред, тоже постараетесь расстаться. Может быть, вы своими непродуманными утверждениями, затормаживаете развитие цивилизации, по спирали… Время покажет, а по мне так очень даже привлекательно утилизировать тепло в землю, кроме того, даже зимой в две недели, раз случаются оттепели на несколько дней, этими оттепелями так же можно подзаряжать подземный тепло- аккумулятор. Один куб земли при дельте Т в 10С отдает 7кВт мощности.

Ермила Гир написал :
Один куб земли при дельте Т в 10С отдает 7кВт мощности.
Пожаловаться на это сообщение

Тогда уж лучше в тот колодец воды налить и трубок напустить, по которым гонять воздух. И других, для отбора накопленного тепла. У воды-то теплоемкость поболе... Только вот из ничего тепло все равно не возьмётся: нагреете свой дом(который поверх колодца), получите локальный дубак во дворе

Ермила Гир написал :
то может быть вы и с утверждением что аккумуляция низкотемпературного тепла из атмосферы в грунте - бред, тоже постараетесь расстаться.

от этих слов не отказываюсь
зачем загонять тепло в землю - оно там уже есть, на глубине 1м температура редко падает ниже 2 град С

Ермила Гир написал :
Один куб земли при дельте Т в 10С отдает 7кВт мощности.

с чем дельта я так и не понял?

*Pasha* написал :
Тогда уж лучше в тот колодец воды налить и трубок напустить, по которым гонять воздух. И других, для отбора накопленного тепла. У воды-то теплоемкость поболе...

Вода это лучше чем грунт, можно наверно и воду, но трубки все дело испортят(усложнят)
Воздушный теплоперенос надежней и проще, гони воздух в колодец и всего делов.

ломастер написал :
с чем дельта я так и не понял?

Отбор тепла также конвективный.
Дельта то есть разница температур, был например грунт Т12С десять градусов отбираем например, остается 2С. Начальная температура грунта при отборе тепла наверно будет находиться на уровне 10-15С, конечная 0С.
Предполагаемые проблемы это уход тепла в окружающий грунт за пределы досягаемости теплового насоса, еще стоимость самого колодца при охвате достаточно большой кубатуры грунта.
Вопросы- какова толщина прилегающего к стенкам колодца слоя грунта участвующего в отдаче тепла тепловому насосу? То есть какова скорость теплопередачи в грунте.
Предположим, что активный слой грунта участвующий в теплообмене вокруг колодца составляет 2 метра, при параметрах нашего колодца диаметр 2-3метра, глубина 10-20м,
активная кубатура будет находиться в пределах…
Надо точно считать…, щас некада, вечером пощитаю…

Если в тепло аккумуляции колодца участвует 2-х метровый слой грунта при диаметре колодца 2-3 метра и глубине 10-20 метров, объем грунта составит 250-630 м. куб.
Принимаем, что при охлаждении отбираем 10С, с одного куба получаем 7кВт, итак теплоемкость при дельте 10С тепло-аккумулятора будет составлять 1750-4410 кВт.
С учетом того, что мы имеем возможность подзаряжать аккумулятор емкость более чем достаточная. С теплоемкостью разобрались, теперь интересно, какова мощность прибора, нам требуется при сильных морозах киловатт 10-15, немного конечно, но будем считать, что дом у нас небольшой и энергосберегающий. Площадь поверхности нашего колодца 62,8 – 188,4 кв.м.. Сможет ли такая площадь при Т5С передавать конвекцией 15кВт в час?
Предчувствую, что сможет.
Даа, это вопрос, какая мощность конвективной теплопередачи 1 кв. м. бетонной поверхности, от этого зависит и скорость зарядки.

Ермила Гир написал :
аккумуляция низкотемпературного тепла из атмосферы в грунте - бред,

Это настолько большой теплоаккумулятор,что растворит ваше тепло почти без остатка.И смысла то большого нет,при глубине 10м и ниже температура не опускается ниже 11гр.круглогодично(если не отберать тепло) и каждые следующие 10м прибавляют 1 гр. к этой температуре.Наивно пологать что солнечная радиация настолько хорошо греет землю,что проникает вглубь существено.Если бы так было-прощай вечная мерзлота.Хотя ее возникновение посреди евразии наводит на мысль что таки Земля кувыркалась и в этом месте когда то было чтото типа Антарктиды.

Ермила Гир написал :
С учетом того, что мы имеем возможность подзаряжать аккумулятор емкость более чем достаточная.

реальная бредятина, чем вы его будете заряжать ЗИМОЙ?
вообще опишите как ВЫ думаете будет ваша система работать?

ломастер написал :
чем вы его будете заряжать ЗИМОЙ?

Теплый воздух для подзарядки, зимой берем во время оттепелей, кроме того, утилизируем теплый воздух вытяжки вентиляции.
Заряжаться будет теплым воздухом, нагнетаемым в верхнюю часть колодца, охлажденный воздух вытесняется из нижней части колодца по трубе.
Отбираем тепло из колодца тепловым насосом воздух-вода.
Емкости аккумулятора недели на две-три беспрерывного теплоотбора должно хватить, далее подзаряжаемся во время оттепели.
Летом заряжаем аккумулятор на полную катушку, для минимизации затрат по прокачке воздуха можно использовать ветряк.
При таких достаточно стабильных температурных условиях и небольшой длине магистралей, КПД теплового насоса должен быть высоким.
Влага и конденсат не страшны для колодца.
Такая схема вкратце.
Схему эта в разных вариациях пытаюсь развивать и проверять уже достаточно давно.
Рано или поздно мы все упремся в проблему энергосбережения, и проблематика эта муссируется, в том числе и на нашем форуме.
Основная суть этой вариации, использование теплового насоса вкупе с теплоаккумулятором, ну плюс еще утилизация тепла вытяжки.
Не думаю, что такой вариант сильно проигрывает, уже апробированному способу отбора тепла тепловыми насосами из скважин неглубокого заложения.
Там тоже есть проблема понижения температуры грунта и необходимость летней подзарядки скважин…

GEMINI написал :
Это настолько большой теплоаккумулятор,что растворит ваше тепло почти без остатка

То, что растворит не страшно, тепло вернет ТН, страшно, если тепло уйдет за пределы досягаемости ТН. Если ваши опасения состоят именно в этом, то я их тоже разделяю, но все равно это пока только опасения, не подтвержденные расчетами. Чисто умозрительно тепло тогда когда оно особенно востребовано, а именно в зимнее время не только закачивается в аккумулятор, но и отбирается из него, поэтому оно не должно уйти далеко в грунт, скорее наоборот грунт, находящийся за пределами предполагаемого 2-х метрового активного слоя, в зимнее время будет скорей подогревать этот активный слой, нежели охлаждать. В летнее же время уход тепла за пределы 2-х метрового слоя не страшен, летом тепло можно не считать.

Ермила Гир написал :
Теплый воздух для подзарядки, зимой берем во время оттепелей,

будете заряжать наружным температурой 2-5 град С?

Ермила Гир написал :
кроме того, утилизируем теплый воздух вытяжки вентиляции.

вы это тепло в зимнее время будете не "утилизировать " а просто рассеивать в земле- я поясню что вы собираетесь делать: вы собираетесь где то брать тепло на нагрев приточного воздуха , затем этот нагретый воздух будете подавать в подвал, затем там энергия будет передаваться в подвал - в землю , там частично рассеиваться , затем от того что осталось вы собираетесь добывать с коофициентом 0,33, в конце останется - сами догаетесь?
не проще сразу поставить пластинчатый рекуператор на приток-вытяжку, тем более зимой можно прижать приток , если вопросы энергопотребления вы ставите выше, к примеру подавать приток в те помещения где люди.

Ермила Гир написал :
Основная суть этой вариации, использование теплового насоса вкупе с теплоаккумулятором, ну плюс еще утилизация тепла вытяжки.

согласен это работающая схема, теплоаккумулятор нужен для стабильной работы ТП и его работы с макс КПД, или просто экономии в ночное время , если электроэнергия двухтарифная.Еще в эту систтему надо добавить отопление на основе теплых полов и хорошую теплоизоляцию здания и тд...
Только идея применения вашего колодца в качестве теплоаккумулятора очень туманна на мой взгляд.

Ермила Гир написал :
Схему эта в разных вариациях пытаюсь развивать и проверять уже достаточно давно.

и как полевые испытания уже были?
без серьезного матмоделирования или полевых испытаний - это пустой разговор ни о чем!

Ермила Гир написал :
гони воздух в колодец и всего делов.

гони теплый воздух в низ в холодный колодец = трать электричество на работу вентиляторов

ломастер написал :
будете заряжать наружным температурой 2-5 град С?

В идеале емкости заряженного летом аккумулятора при энергосберегающем подходе на лютое время должно хватить, а далее подзарядка +2С конечно маловато, есть надежда на +5+7С и выше многое зависит от скорости подзарядки.

ломастер написал :
добывать с коофициентом 0,33, в конце останется - сами догаетесь?
не проще сразу поставить пластинчатый рекуператор на приток-вытяжку,

Приточку нагревать не собираюсь, по мне так лучше свежий воздух.
Рекуператор- для него КПД 50% это фантастика, у нас же в купе с ТН отбирается 100%
тепла вытяжки. Да ТН имеет свой КПД насколько мне известно на каждый киловатт затраченной эл. мощности получаем 3-4кВт тепловой мощности, но тут нужно учитывать что компрессор вентилятор и насос ТН будут расположены в колодце и тепло выделяемое перечисленными работающими агрегатами так же будет оставаться в колодце, кроме того стабильный температурный диапазон позволяет выбрать наиболее экономичный режим работы ТН.

ломастер написал :
и как полевые испытания уже были?
без серьезного матмоделирования или полевых испытаний - это пустой разговор ни о чем!

Понятно что нужно проектирование и испытания а проще говоря деньги, как только появится свободный мильен тогда и можно будет подступаться, пока подготовка, может и не мне придется это делать. Хорошо то, что можно писать об этом, вдруг пригодится.
Есно сам многого не знаю и не понимаю, потому и стараюсь рассмотреть тему с вашей помощью и многосторонне, через сантехнику, через отопление, теперь вот через вентиляцию, конечно конкретной пользы мало, но в этом нет ничего удивительного.

SergeyE написал :
гони теплый воздух в низ в холодный колодец = трать электричество на работу вентиляторов

согласен есть такая проблема, ее нужно рассматривать.
Аспекты:

• количетво эл. мощности требующейся для двигателя вентилятора на единицу тепловой мощьности переносимой воздушным потоком создаваемым этим вентилятором.
  (Думаю что там не такое уж страшное соотношение. Потом для прокачки можно использовать ветряк, как вспомогательное средство, гнать то воздух, попроще будет чем вырабатывать и запасать эл. эн..)

• мощость зарядки ТА, она зависит от кооф. теплопередачи бетонной поверхности колодца и ее площади.

Это хорошее замечание, меня тоже сильно интересует соотношение мощности вентилятора и количества переносенного и отданного тепла. Еще интересует аэродинамическое сопротивление колодца воздушному потоку направленному сверху вниз и т.п. и т.д.

Разница мощности перенесенной и затраченной на перенос по предварительным прикидкам как минимум 20-ти кратная, а при перекачке вытяжки примерно 50-ти кратная.

Ермила Гир написал :
Теплый воздух для подзарядки, зимой берем во время оттепелей, кроме того, утилизируем теплый воздух вытяжки вентиляции.

Такое ощущение что вы не хотите читать ,то что написано.ПОСЛЕ 10 М ВГЛУБЬ ТЕМПЕРАТУРА ПОСТОЯННА И ПРАКТИЧЕСИ НЕ ЗАВИСИТ ОТ ВРЕМЕНИ ГОДА и составляет порядка 11 градуса по Цельзиевой шкале. а вы туда ломитесь с какими то оттепелями....Под вами все тепло эемли и ему блошиный укус от вашей оттепели.

GEMINI написал :
ПОСЛЕ 10 М ВГЛУБЬ ТЕМПЕРАТУРА ПОСТОЯННА И ПРАКТИЧЕСИ НЕ ЗАВИСИТ ОТ ВРЕМЕНИ ГОДА и составляет порядка 11 градуса по Цельзиевой шкале. а вы туда ломитесь с какими то оттепелями....

Да, все верно, температура там постоянна, но до тех пор, пока мы туда не вломимся.
Охладить активный слой колодца (примерно 500 кубов грунта) на десять градусов, это примерно 10 дней работы ТН в зимнее время. Так что без подзарядки не обойтись. Вам, возможно, представляется, что теплопередача в грунте происходит более активно, чем это есть на самом деле. Или может, вы путаете ТН работающие от забора воды из скважины, там другое дело, там есть циркуляция воды, и воду эту нельзя сбрасывать обратно в скважину, по причине охлаждения слоя, да и не только по этой причине, и ее вроде как нужно сбрасывать на поверхность.