Turbulenttisuus 40mm ja 50mm maapiirin putkella?

[petrimar]

Meidän maapiirin pintakeruuputkiston mitoituksessa on nyt pienoinen ongelma.
Putkea pitäisi laittaa 800m ja ajatus olisi laittaa kaksi 400m piiriä, 40mm/10kg putkella.
Onko piiri ihan ok, vai pitäisikö putken halkaisija olla mielummin 50mm, että keruuneste virtaisi turbulenttisemmin ja reynoldsin luku olisi parempi?

Maalämpöpumppua ei olla vielä valittu, mutta se tulee olemaan ulkomitoiltaan ”jääkaappi” kokoluokkaa. (Isompikokoisia ei pystytä sijoittamaan laitetilaan.) Siis maapiirin kiertovesipumppun tehoista en vielä tiedä.

[IAP]

pitäisikö putken halkaisija olla mielummin 50mm, että keruuneste virtaisi turbulenttisemmin ja reynoldsin luku olisi parempi?

40 mm on parempi, jos haluat turbulenttisen virtauksen. Ohuemmalla putkella virtausnopeus on suurempi (tämä on helppo ymmärtää, jos ajattelee että saman määrän nestettä aikayksikössä on mentävä putkesta läpi). Mitä suurempi nopeus, sitä suuremmalla todennäköisyydellä ollaan turbulenttisella alueella.

[petrimar]

Siltä se tuntuu, että 40mm putkessa neste virtaisi nopeammin ja turbulenttisemmin kuin 50mm putkessa. Mutta alkaako 800m putkisto, kahdessa 400m rinnakkaisessa piirissä, olemaan virtausvastukseltaan liian suuri maalämpöpumppujen vakioille (Wilo tai Grundfos) kiertovesipumpuille?

Olisiko 50mm putkessa pienempi virtausvastus, jolloin kiertovesipumppu pääsisi kenties pienemmällä vastuksella ja styisi siten ylläpitämään riittävää virtausnopeutta?

Tämä on niin mystistä   kun homma perustuu itsellä omaan pähkäilyyn ja arvailuun.
Myyjiltä ei tule kunnon vastauksia, joten epäilyttää, tietävätkö hekään niistä virtauksista mitään, vai heittävätkö he putkistomitoitukset lähes "hatusta".

LP-optima olisi ilmeisesti aika pätevä ohjelma, kun sellaisen vain saisi käyttöön, niin sillä voisi niitä mitoituksia laskea sitten itse... tai ainakin tehdä tarkistuslaskelmia.

[IAP]

Olisiko 50mm putkessa pienempi virtausvastus, jolloin kiertovesipumppu pääsisi kenties pienemmällä vastuksella ja styisi siten ylläpitämään riittävää virtausnopeutta?

Vakiopumppausteholla 40 mm putken suurempi virtausvastus tietenkin pienentää virtausnopeutta verrattuna siihen, että virtaama pidetään samana. Virtausnopeus on pienempää putkea käytettäessä joka tapauksessa isompi kuin isommalla putkella. Jos putkikokoa kasvatettaessa virtausnopeus aina vaan pysyisi samana tai peräti kasvaisi, tarpeeksi isolla putkella saataisiin koko Päijänne hetkessä tyhjäksi muutaman sadan watin pumpulla. Siihen riittääkö vakiokiertovesipumppu 800 metrin putkelle en osaa sanoa mitään. LVI-suunnittelijoille tällaisten asioiden laskemisen pitäisi olla "piis ov keik", ja pumpputoimittajankin joka tapauksessa pitäisi kyllä pystyä ottamaan tähän kantaa. Pumpputoimittajahan kuitenkin viime kädessä on se, jonka pitää speksata vaatimukset järjestelmän muille osille.

[mark1]

No niin nostelen vanhaa aihetta. Turbulenttisuudesta tai laminaarisuudesta en juuri ymmärrä, mutta...

Meikäläisen kohteeseen tulee maapiiri ja tod.näk. 8kw pumppu. Laskelmissa on maapiirin pituudeksi tullut n. 420m. Monien mielestä 1x400m piiri riittäisi mutta kun kaivuutyön saan "asevelihintaan" tekisi mieli laittaa putkea ns. varman päälle.

Rakennuspaikan sijainti on sellainen että kahdella piirillä pystyy menemään vasta n.90 metrin päässä rakennuksesta missä pelto alkaa. Olen ymmärtänyt että piirin max pituus on 400m joten ajattelin mennä yhdellä "piirillä" pellon laitaan 90x2=180m ja siihen jakokaivo ja siitä peltoon esim. 2x200m. Lämmönkeruun pituudeksi siis 580 metriä.

Kysymys 1. Saisiko tuolla hyötysuhdetta nostettua (lämpimämpi keruu neste keskitalvella??)

Kysymys 2. Jos toteutan ed. mainitun systeemin kannattako tuo ensimmäinen veto jakokaivolle laittaa 50mm putkella ja kaivon jälkeen 2x40mm lenkit? (TÄSSÄ viittaan otsikon aiheeseen )

Kysymys 3. Onko pakollista laittaa linjansäätöventtiilit vai riittääkö sulut linjoihin jakokaivossa?

Kysymys 4. Onko koko jakokaivo tarpeellinen esim. ilmauksen takia, villi ajatus oli tehdä pellon laidassa t haarat putkiin muovihitsaamalla ja multaa päälle...

Kiitos etukäteen kommenteista.

[Xargo]

Kysymys 2. Jos toteutan ed. mainitun systeemin kannattako tuo ensimmäinen veto jakokaivolle laittaa 50mm putkella ja kaivon jälkeen 2x40mm lenkit? (TÄSSÄ viittaan otsikon aiheeseen )

Isompi "siirtoputki" voi olla ainakin teoriassa ihan fiksu veto, koska se pienentää koko keruun painehäviötä. Ne keruupiirien maksimipituudet johtuvat siis siitä, että kun pumpataan viinaa tietyn paksuista putkea pitkin niin tulee painehäviötä sitä enemmän mitä pidempi putkiveto. Väljemmällä putkella tulee vähemmän painehäviöitä samalla pituudella eli toisinsanoen väljemmällä putkella pystyy samalla painehäviöillä pumppaamaan pidemmän putkivedon samalla pumpputeholla.

Sitten taas tuo virtausmuoto riippuu siitä, mikä on litkun nopeus suhteessa putken poikkipinta-alaan. Eli kun laitat väljemmän putken niin tarvitset nopeamman kierron, että virtaus olisi turbulenttia. Turbulentti virtaus taas on lämmönkeruun kannalta parempi, koska silloin litku pyörteilee putken seinämiä vasten, jolloin lämpö siirtyy paremmin.

Eli tuossa voisi käydä suurinpiirtein niin, että jos aluksi mennään se 90m siirto putkella ja ollaan laminaarisen virtauksen puolella niin lämmönsiirto sillä osuudella on pienempää. Sitten kun mennään 40mm putkeen niin virtaus voi muuttua turbulentiksi jos 50mm putkessa oltiin laminaarisen ja turbulentin rajoilla. Toisaalta jos laitat 2 40mm putkipiiriä rinnan niin sitten putkien poikkipinta-alat pitää laskea yhteen (olettaen että jako on 50/50) ja sitä sitten verrata siihen 50mm putken poikkipinta-alaan.

Yhteenvetona siis jos vedät 50mm putkella siirron ja sitten 2x40mm siihen perään niin tuskinpa ainakaan 50mm putkessa laminaarisen virtaus muuttuu turbulentiksi. Toisaalta jos taas tuota vertaa siihen, että veisit siirron 40mm putkella niin onhan tuo paljon fiksumpi, koska 40mm ahistaa huomattavasti enemmän kuin 2x40mm. Eli siis jos jako pitää tehdä siellä 90m päässä niin kannattaa laittaa se 90m väli kunnon kokoisella putkella niin saat kunnon virtaamaan niihin varsinaisiin keruulenkkeihin. Tosin ymmärtääkseni vaakakeruupiireissä taitaa harvemmin olla turbulentti virtaus eikä sitä välttämättä ole järkeä siinä tavoitellakaan mutta ylipäätänsä kannattaisi olla niin, että varsinaisen keruun poikkipinta-ala olisi pienempi kuin siirtoputken...

[justus01]

Kysymys 1. Saisiko tuolla hyötysuhdetta nostettua (lämpimämpi keruu neste keskitalvella??)

Kysymys 2. Jos toteutan ed. mainitun systeemin kannattako tuo ensimmäinen veto jakokaivolle laittaa 50mm putkella ja kaivon jälkeen 2x40mm lenkit? (TÄSSÄ viittaan otsikon aiheeseen )

Kysymys 3. Onko pakollista laittaa linjansäätöventtiilit vai riittääkö sulut linjoihin jakokaivossa?

Kysymys 4. Onko koko jakokaivo tarpeellinen esim. ilmauksen takia, villi ajatus oli tehdä pellon laidassa t haarat putkiin muovihitsaamalla ja multaa päälle...

Kiitos etukäteen kommenteista.

Mielestäni 1x400m varmempi valinta. Vähempi liitoksia, yksinkertaisempi ilmaaminen, edullisemmat asennuskustannukset. Mutta minä nyt olen muutenkin sitä mieltä, että yksinkertainen on kaunista ja usein myös varsin toimivaa. Jokainen liitos ja liikkuva osa on yksi vikaantumisen kohde lisää.

[JJ72]

Mullahan on juuri vastaava systeemi, mutta sillä erolla, että talolta jakokaivolle on vain 41m ja sen jälkeen on n. 2x256m. Kaikki putket on 40mm:stä ja kaivossa kupariset itse tehdyt jakotukit.

Siirtopumppua ei tarvitse pitää läheskään täysillä, jotta päästään siihen tavoiteltavaan 3°Δt:hen. Tuosta voisin vetää johtopäätöksen, että pumpulla ei ole mitään ongelmaa siirtää nestettä läpi.

Muista salaojittaa se jakokaivo, mulla se on nyt täynnä vettä, ja sitä saa pumppailla tyhjäksi harva se päivä... Ei siitä vedestä siellä nyt välttämättä haittaakaan ole, mutta yritän estää sen, että se ei jäädy yhdeksi klimpiksi... Ensi kesänä sitten kaivelen siihen sen salaojan, nyt tohon pellolle ei ole asiaa edes kumisaappailla...

[mark1]

Minkähänlainen vaihtoehto olisi laittaa 2x 400 lenkit jotka kulkisivat sen ensimmäisen 90m samassa ojassa menot ja paluut omilla puolillaan.

[JJ72]

Mun kohdalla se olis tuplannu eristettävän osuuden tien alituksessa, eli nyt selvittiin vain yhden meno ja yhden paluu putken eristämisellä ja nuokin metrit saatiin tuonne pellolle tienaamaan