Teräksinen maapiiri vesistöön??

[tijuma]

Tervehdys,

onko kukaan tehnyt teräksestä maapiiriä vesistöön? Onko mitoitusvinkkejä/kokemusta? Tarkoitus olisi ottaa noin 3kW:n teho 60mm teräsputkikierukalla. Paljonko putkea pitäisi olla noin suurinpiirtein? Nesteenä normaali etanoliliuos ja pumpun tuottama virtaus on 25 litraa minuutissa.  

[Kuumaa_kalliosta]

Miksi teräksestä? Lämmönkeruukyky ei taida olla oleellisesti erilainen kuin muoviputkella, koska ratkaisevinta on vesistön kyky luovuttaa lämpöä eikä putkimateriaalin kyky välittää sitä keruuliuokseen.

[tijuma]

Teräs on riskittömämpi mekaanisten vaurioiden kanssa (ankkurointi, jäävauriot jne.) Teräs pysyy todennäköisesti paremmin pohjassa kuin muoviputki - eli kalliita ja hankalia painoja tarvitaan vähemmän. Teräksen lämmönsiirtokyky on parempi kuin paksujen muovien - teräksessä seinämä 2mm. Helpompi asentaa. Hinnaltaan todennäköisesti edullisempi kuin nämä uponorit sun muut. Putken halkaisijaa voidaan kasvattaa ja näin virtausvastus pienenee. Ison putken pinta-ala metrille on aina runsaasti suurempi kuin 20 millisen soiron. Jos putken metrimäärä on huomattavasti vähemmän kuin nuo sadat ja taas sadat metrit, joita tarvitaan muovin kanssa, niin tilakysymys on yksi merkittävä asia. Mitä nyt vielä keksisi, mutta osaatko vastata tuohon alkuperäiseen kysymykseen, jotta pääsäisi ostamaan putkea.... ja hitsaamaan.

[tijuma]

Niin eli vastausestasi päätellen liittyen ympäristön lämmönluovutuskykyyn voimmeko todeta, että teräsputken määrän voi laskea suoraan pinta-alojen suhteen? Eli jos: normaalin 20 mm halkaisijan muoviputkea tarvitaan järvessä suurin piirtein i m/20W lämpötehoa varten = 2 kW = 100 m muoviputkea. Kolmeen kilowattiin (alkuperäinen kysymys) tarvitaan siis 150 metriä.  20mm suhde 60 mm on noin 1/3, joten tällä laskukaavalla teräsputkea tarvitaan 150m/3= 50 metriä.
Meneekö kohdilleen?

150 metriä muoviputkea maksaa vähintään 300€, 50 metriä teräsputkea maksaa 150€ + hitsaustyöt...
Ja tähän muoviputken muut isommat kulut päälle (ankkurointi jne.) + mekaanisesti oleellisesti huonompi kestävyys. Teräksen päälle voi laittaa vaikka vanhan Taunuksen korin painoksi - eli on siis todella helppo ankkuroida kun ei tarvitse pelätä putkirikkoa. Putki ei tietysti kestä kauheasti taivutusta järven pohjassa - eli kannattaa kuitenkin olla varovainen eikä ankkuroida ronskisti Taunuksella...  

Ja vielä tilakysymys... teräksen voi upottaa laiturin ympärille, mutta muoviputken asennuksessa tarvitaan runsaammin "lääniä". Ei mene naapureiden kalastusalueille.

Näillä ajatuksilla?

[Kuumaa_kalliosta]

Niin eli vastausestasi päätellen liittyen ympäristön lämmönluovutuskykyyn voimmeko todeta, että teräsputken määrän voi laskea suoraan pinta-alojen suhteen? Eli jos: normaalin 20 mm halkaisijan muoviputkea tarvitaan järvessä suurin piirtein i m/20W lämpötehoa varten = 2 kW = 100 m muoviputkea. Kolmeen kilowattiin (alkuperäinen kysymys) tarvitaan siis 150 metriä.  20mm suhde 60 mm on noin 1/3, joten tällä laskukaavalla teräsputkea tarvitaan 150m/3= 50 metriä.

Mietipä vähän sitä, että kerättäessä energiaa pienemmältä alueelta tuo alue jäähtyy herkemmin. Tulos on se, että jäätä muodostuu teräsputken ulkopuolelle paljon aiemmin. Jää johtaa hyvin lämpöä ja näin jäätyminen etenee talven kuluessa pidemmälle ja pidemmälle. Miten varaudut siihen, että jään noste ei vedä putkea ylös tai mutkalle?

Jos vesistön jääpinta ja putken ympäristön jääkerros yhtyvät, käy niin, että lämmöntuottokyky romahtaa, koska yhtenäinen jää johtaa pakkaskylmän lämmökeruuputkeen.

[tijuma]

No nyt on kyseessä kuitenkin metrejä syvä järvi. Oletko sitä mieltä, että putkiston ympärille tulee muodostumaan jokatapauksessa jäätä? Teoriassa jäätä muodostuu putkiston alkupäähän enemmän kuin loppupäähän, jossa putken lämpötila on sama kuin ympäröivän veden. Jos ajatellaan, että järvestä lähtevän lämmönsiirtonesteen lämpötila on +4C ja lämmönvaihtimessa se laskee vaikka 5C. Eli järveen palaa -1C lämmönsiirtonestettä. Tällöin putken pinta jäätyy koska putken pinta on -1C. Talven edetessä tuo jäinen pinta varmasti etenee, mutta miten pitkälle? Tästä tarvittaiisiin joko kokemusperäistä tietoa tai teoreetista laskelmaa jo joku olisi niitä jo tehnyt. Eli hehtaaritason vastauskin riittäisi.


Miteköhän homma toimisi joessa, jossa virtaus vaihtaa energiaa luovuttavaa vettä nopeasti?

Mutta edelleen, mitä mieltä olet laskelmastani, että 50 metriä riittää - voisiko olla jopa vähemmän?

Miten pitkälle muuten muoviletkut jäätyvät? 10 metriä vai 50 metriä?

Juu - ja teräsputki ei nouse mutkalle (jään nosteesta) vaan nostaa koko putkiston jos nousee. (eli painot putkiston alkupäähän)

[Tilator]

Teräsputki on kieltämättä kokeilemisen arvoiselta kuulostava vaihtoehto.

Koetin netistä kaivella tietoja ja ainakin teräksen lämmönjohtavuus on n. 100-200 -kertainen muoviin verrattuna vähän lähteestä riippuen.

Eikä se jään kertyminen välttämättä ole ongelma, koska sekin johtaa lämpöä hyvin. Lämpöpumpulle palaavan veden lämpötila silloin tietenkin jää pakkasen puolelle, mutta lieneeköhän sillä kovinkaan suurta merkitystä.

[tijuma]

Niin. Ja tuo "pieni keräys alue" poistuu sillä kun tekee vain yhden u-mallisen putkiston siis x metriä kohti järven selkää ja saman verran takaisin. Eli ei teekään mitään kierukkaa vaan tämmöisen meno-paluu -putkiston. Tietysti tuollainen pitkä "roikale" voi olla hankalempi saada ehjänä järveen. Mitä arvioisit putken pituudelle noilla esittämilläni lähtöspekseillä? Kukaan ei ole rohjennut edes arvata... lienevät laskemassa absoluuttista tulosta?

Minulla on kyllä tarkoitus tehdä putkisto, joka on rannan suuntainen noin 2 metrin syvyydessä. (mutta tämä tieto ei liene vaikeuttava tekijä laskemisessa)

[Tilator]

Kannattais varmaan kysästä joltakin alan ingenjööriltä putken pituusarviota, sillä onhan niitä erilaisia laskentaohjelmia olemassa.

Jos huomioi pelkästään lämmönjohtokyvyn eron, vastaa metri terästä 100-200 metriä muoviputkea. Näin yksinkertaistahan tämä ei tietenkään ole, mutta varmuuskertoimella 10 päädytään 10 metrin putkeen.

Tuleeko muita arvauksia ;-)

[Kuumaa_kalliosta]

No nyt on kyseessä kuitenkin metrejä syvä järvi. Oletko sitä mieltä, että putkiston ympärille tulee muodostumaan jokatapauksessa jäätä?

Varmasti muodostuu, jos koetat lyhyeltä alueelta ottaa paljon lämpöä.

Teoriassa jäätä muodostuu putkiston alkupäähän enemmän kuin loppupäähän, jossa putken lämpötila on sama kuin ympäröivän veden. Jos ajatellaan, että järvestä lähtevän lämmönsiirtonesteen lämpötila on +4C ja lämmönvaihtimessa se laskee vaikka 5C Eli järveen palaa -1C lämmönsiirtonestettä. Tällöin putken pinta jäätyy koska putken pinta on -1C. Talven edetessä tuo jäinen pinta varmasti etenee, mutta miten pitkälle? Tästä tarvittaiisiin joko kokemusperäistä tietoa tai teoreetista laskelmaa jo joku olisi niitä jo tehnyt. Eli hehtaaritason vastauskin riittäisi.

Kun putken pinta jäätyy, palaavan nesteen lämpö putoaa +4°C:stä nollaan ja pahimmillaan sen alle, kun kovilla pakkasilla koetetaan ottaa tuvan lämmittämiseen tarvittava energia järvestä. Tällöin pumpun hyötysuhde heikkenee oleellisesti ja samalla putken ympäristön jäätyminen etenee.

Miteköhän homma toimisi joessa, jossa virtaus vaihtaa energiaa luovuttavaa vettä nopeasti?

Joessa virtaava vesi voi alijäähtyä selvästi nollan alle. Tällöin siitä ei ole kunnon lämmönlähteeksi.

Mutta edelleen, mitä mieltä olet laskelmastani, että 50 metriä riittää - voisiko olla jopa vähemmän?

Se ei riitä, koska noin lyhyt putki aiheuttaisi ympärilleen ikijään. Lämmönkeruuputkien koko ideahan on siitä, että keruualue on niin laaja, jotta siitä saadaan hyvällä hyötysuhteella riittävästi energiaa. Keski-Euroopassa myydään myös pintaputkiston korvaavaa kompaktikeräintä. Muuten kiva ajatus, mutta Suomen ilmastossa tuollainen ei voi toimia, koska aurinkoenergiaa lankeaa neliömetriä kohden liian vähän ja koska talvinen energiankulutus on niin huima.

Juu - ja teräsputki ei nouse mutkalle (jään nosteesta) vaan nostaa koko putkiston jos nousee. (eli painot putkiston alkupäähän)

Tulee ongelmia: jos putkessa ei ole tarpeeksi painoja ja se nousee ylös siihen kiinnittyneen jääkerroksen kanssa, putki ei ole enää järvenpohjan +4°C:n lämmössä vaan nollassa tai jopa sen alle. Ja silloin hyvin lämpöä johtava jää tuo ulkoilman pakkaset putkelle. Mietipä, millaisella hyötysuhteella lämpöpumppu joutuu raapimaan energiaa.

Eikä se jään kertyminen välttämättä ole ongelma, koska sekin johtaa lämpöä hyvin. Lämpöpumpulle palaavan veden lämpötila silloin tietenkin jää pakkasen puolelle, mutta lieneeköhän sillä kovinkaan suurta merkitystä.

Sillä on aika iso merkitys, koska lämpöpumppu toimii paljon paremmalla hyötysuhteella, kun keruunesteen lämpötila pysyy korkeampana.

Yleensäkin: mikseiköhän tätä teräsputkea käytetä yleisesti, jos se on niin mainio ja edullinen ratkaisu tavalliseen muoviputkeen verrattuna?

[tijuma]

No sitähän tässä koitankin selvittää miksi teräsputkea ei käytetä. Sinäkään et vielä ole vastannut kunnolla. Hyväksyisit siis teräsputeken, joka olisi yhtä pitkä kuin muoviputki?

Meitin järvessä oli pintavesi +28 tänä kesänä, niin kyllä siinä sulaa pintyneinkin ikirouta

Eli sinun vastaus on, että teräsputken pitää olla yhtä pitkä kuin muoviputken - ja tätäkö me jahkailtiin tässä kymmenkunta viestiä?

[Tilator]

Yleensäkin: mikseiköhän tätä teräsputkea käytetä yleisesti, jos se on niin mainio ja edullinen ratkaisu tavalliseen muoviputkeen verrattuna?

No tähän kai tässä juuri yritetään vastausta hakeakin.

Asiaa voi muuten miettiä myös toisin päin.

Eli jos vaikkapa 10kW teholla yrittää järveä lämmittää, niin kuinka laajan alueen saa vaikkapa asteella tai parilla lämpöään nostamaan.

Jos järvi jäätyy putken ympärillä kovin herkästi, niin kaipa se sitten myös lämpenee hyvinkin helpolla.

[tijuma]

Tuo jäähdyttäminen = lämmön otto on kyllä todennäköisesti hankalampi juttu kuin lämmittäminen. Juuri tuon kaivo-miehen esittämän jäätymisen vuoksi. Lämmittämisessä lämmönjohtavuus on vakio, mutta jäähdyttämisessä, sillä (mahdollisesti) muodostunut jää muuttaa siirtokerrointa oleellisesti. Vai 10 metriä arvioit No minä arvioin 50 metriä, niin pitäisikö sitten tehdä 30 metrinen suosiolla ja pistää se Taunuksen kori painoksi

Vai joko joku asiaa osaava on laskenut tuloksen? (minä en osaa kuin extropoloida muiden arvioista)

Ja palaan vielä tuohon kommenttiisi siitä, että jos putki jäätyy ja pumpulle menee pakkasasteista siirtonestettä... Olen kanssasi samaa mieltä, että ei sen pitäisi olla kovin suuri ongelma - paitsi paperilla kun kilpaillaan parhaista hyötysuhdekymmenyksistä. Miten helkkarissa ILPO voisi sitten toimia vielä -15 asteen pakkasessa kun maalämpöpumppujen kompressorit eivät mukama toimi edes muutamassa pakkasasteessa.
Nuo maalämpöpumput taidetaankin tehdä huonomista osista ja kompressoreista kuin ILPOt. Ultimate myy alle tonnilla 6kw ILPOa - maalämpömiesten vehkeet ovat järjestään yli 6000 Euroa. Taitaa koko maalämpö olla rahastusta - etenkin kaivojen teko jos muita vaihtoehtoja on mahdollista käyttää? (No ovat ne tietysti vähän erilaisia, mutta kumminkin ihmetyttää tuo, että maalämpöpumppu oh huono jos maapiirin lämpö laskee nollaan tai alle)

[Tilator]

Tehdääs pientä laskutoimitusta, vaikka tämä olikin näitä ingenjööreille kuuluvia hommia:

Oletetaan, että taloa lämmitetään 10.000kWh, eli 36.000.000.000Ws energiamäärällä vuodessa.

Veden ominaislämpökapariteetti on 4190Ws/kg/celsiusaste.

Jos vedestä otetaan 1 celsiusaste lämpöä talteen, tarvitaan vuodessa 10.000kWh/4190Ws kiloa, eli n. 8500 kuutiometriä vettä.

Tämä siis sillä oletuksella, että vesi ei vaihdu eikä lämpöä tule mistään lisää tai sitä ei poistu muualle.

Tästä voisi päätellä, että lämmönvaihdin pitää järveen laittaa riittävän kauas rannasta, jotta vesi pääsee vaihtumaan. Kannattaa muistaa myös se, että kylmentynyt vesi noudsee ylös, koska +4 asteinen on kaikkein raskainta. Eli alle pitää päästä uutta lämmintä vettä sopivasti koko ajan.

Tuosta samaisesta 8,5 kuutiometristä selviää jakolaskulla sekin, että minuutissa vaihtuvan veden määrä on varsin pieni. Kyse taitaa olla kymmenistä litroista.

Eli kyllä se aika lyhyellä teräsputkella taitaa olla toteutettavissa. Pitäiskö kokeilla?

[tijuma]

Jaa - meistä ei sitten kumpikaan ole ingenjööri? Lienet fyysikko? (Kun kesälläkin lämmität - heh)

Joka tapauksessa näin se on, että tuo kuutiomäärä on lähellä sitä määrää, joka jäähtyisi asteella - paitsi juuri nollan tuntumassa (On vissiin enempi kun olotila muuttuu?)

Tuo vesistö, josta meinaan lämpöä kaapata on 790 ha ja keskisyvyys 7 metriä - siistä voinee ottaa asteen pois.
Eli taidan kokeilla tuota temppua 30 metrin TERÄSPUTKISTOLLA. Voi olla, että huomenna oikeiden maalämöpö-lvi-inssien saavuttua palstalle saan teoreettisen metrimääränkin. Toivon niin.

Pitääpä vielä lisätä tähän viestiin tuosta putkiston jäätymisestä: Jos putki on 3 kertaa isompaa, niin sen luulisi olevan helpommin sulana pysyvää kuin ohut soiro, jossa neste liikkuu nopeammin ja täten pidemmän matkaa kunnes saavuttaa +C lämmön. Eli suuri putkisto ei jäätyisi kuin 1/3 osamatkaa pienen putken matkasta? Teoriassa äärettömän suuri putki ei jäädy ollenkaan ja taas äärettömän pieni jäätyy heti koko äärelliseltä pituudeltaan.

[Tilator]

Jaa - meistä ei sitten kumpikaan ole ingenjööri? Lienet fyysikko? (Kun kesälläkin lämmität - heh)

Juuei. En lämmitä kesällä, mutta tuosta pyöreästä 10.000kWh energiamäärästä on helppo sitten laskeskella lisää.

Tuo vesistö, josta meinaan lämpöä kaapata on 790 ha ja keskisyvyys 7 metriä - siistä voinee ottaa asteen pois.

Heh, siitähän riittää pikkuisen lämpöä naapureillekin ;-)

Voi olla, että huomenna oikeiden maalämöpö-lvi-inssien saavuttua palstalle saan teoreettisen metrimääränkin. Toivon niin.

Ai niin, kun tänään onkin sunnuntai.

Itse lämmönvaihtimesta vielä sen verran, että jos järvi on kovin matala ja veden vaihtuminen hidasta, voinee virtausta koettaa tehostaa pumppaamalla. Tehontarvehan ei tässä liene kovinkaan suuri.

[tijuma]

Sitten tuo teräsputki pitää laittaa vähän pohjasta ylös, jotta veden vaihto putken ympärillä toimii paremmin? Eli meinaat, että 0-3 asteinen vesi nousee kohti pintaa ja putkelle kiertyy jostain painavinta +4C vettä, joten luonnollinen kierto on olemssa. Näin varmasti on, mutta sen riittävyys pitää testata. Onneksi tässä ei sekoteta makeaa ja suolaista vettä kuten Golf-virrassa ja sen stoppaamisen ennustamisessa

[tijuma]

Juuei. En lämmitä kesällä, mutta tuosta pyöreästä 10.000kWh energiamäärästä on helppo sitten laskeskella lisää.


Heh, siitähän riittää pikkuisen lämpöä naapureillekin ;-)


Ai niin, kun tänään onkin sunnuntai.

Itse lämmönvaihtimesta vielä sen verran, että jos järvi on kovin matala ja veden vaihtuminen hidasta, voinee virtausta koettaa tehostaa pumppaamalla. Tehontarvehan ei tässä liene kovinkaan suuri.

Joo. 250watin pumppu siirtää vettä 7000litraa tunnissa, ja vielä korkeuserolls, joten jos järveen laittaa vain "hämmentimen", niin siinä ei montaa wattia tunnissa tarvita.

[Kuumaa_kalliosta]

Miten helkkarissa ILPO voisi sitten toimia vielä -15 asteen pakkasessa kun maalämpöpumppujen kompressorit eivät mukama toimi edes muutamassa pakkasasteessa.

Ilpon hyötysuhde -15° C pakkasessa ei juuri poikkea yhdestä. Silloin on käytännössä sama kuin lämmittäisi suoralla sähköllä. Käsittääkseni ilmalämpöpumppujen hyötysuhde alkaa pudota pakkasen puolella varsin nopeasti.

Maalämpöpumppujen kompressorit toimivat pakkasella, mutta jos halutaan yli kolmen hyötysuhteita, palaavan keruunesteen lämpötilan pitää olla plussan puolella. Ilpoilla ei päästä noissa ulkolämmöissä lähellekään tätä.

[Kuumaa_kalliosta]

250watin pumppu siirtää vettä 7000litraa tunnissa, ja vielä korkeuserolls, joten jos järveen laittaa vain "hämmentimen", niin siinä ei montaa wattia tunnissa tarvita.

Hämmennin on turha ja tehoton, koska veden fysikaalinen kierto sotkee sen paljon paremmin ja ilmaiseksi. Jos keruuputki on pohjassa, jossa raskain +4-asteinen vesi on, silloin keruuputken jäähdyttämä kylmempi vesi nousee ylös ja tilalle virtaa sivusta muualta sivusta +4-asteista vettä.

[tijuma]

Nyt mennään kyllä perusaiheen ulkopuolelle, mutta väität siis, että Ilpolla ei päästä yli kolmen hyötysuhteeseen plussan tuntumassakaan. Ei tarvitsekaan päästä kun hankintakustannus on murto-osa, lähes naurettava maalämpövehkeisiin verrattuna. Ja ne eivät olekaan päälämmönlähteitä.


"Maalämpöpumppujen kompressorit toimivat pakkasella, mutta jos halutaan yli kolmen hyötysuhteita, palaavan keruunesteen lämpötilan pitää olla plussan puolella. Ilpoilla ei päästä noissa ulkolämmöissä lähellekään tätä. "

Kysyisin vielä: Osaatko vastata tuohon alkuperäiseen kysymykseeni? Se minua kiinnostaa ja olikin tämän viestiketjun pääasia eikä tämä ILPO-asia.

[Tilator]

Hämmennin on turha ja tehoton, koska veden fysikaalinen kierto sotkee sen paljon paremmin ja ilmaiseksi. Jos keruuputki on pohjassa, jossa raskain +4-asteinen vesi on, silloin keruuputken jäähdyttämä kylmempi vesi nousee ylös ja tilalle virtaa sivusta muualta sivusta +4-asteista vettä.

Näin se varmaan on.

Veden lämpökapasiteetista laskien 30 litraa minuutissa virtausta riittää 2kW tehon tuottamiseen, vaikka vedestä edelleen otettaisiin vain em. yhden celsiusasteen verran lämpöä.

Toisaalta vesi kevenee 2-3 asteen lämpenemisestä niin paljon, että se saa kyllä varsin reippaan virtauksen aikaiseksi.

[tijuma]

Mahtaako ollakin niin, että tämä keruuputkistojen jäätyminen onkin pienten putkien ongelma ja se vähenee kun halkaisijaa suurennetaan....?

[seppaant]

Veden jäähtyminen +4C -> +1C keventää vettä siten, että litra painaa 0,11g vähemmän. Kyse ei ole kovin reippaasta keventymisestä joten kiertoa aikaansaavat voimat ovat varsin pieniä.
Lisäksi +4C lämpötilaa ei löydy yhden eikä kahden metrin syvyydestä vaan vasta huomattavasti syvemmältä, en tiedä tarkkaa syvyyttä riippuu järven koosta ja syvyysrakenteesta tarkempaa tietoa löytynee sopivasta lähdekirjallisuudesta.
Mitoituksen lähtökohtana tulee olla: Putken "vaikutusalueelta" tulee pystyä siirtämään riittävä teho putkessa virtaavaan nesteeseen. Se mikä on putken vaikutusalue riippuu monista eri tekijöistä. Vastatkoon ken osaa.

[tijuma]

Näinhän se on, mutta mutta edelleen uupuu se putken pituusmitta... Joka tapauksessa jos vettä on 2 metriä, niin putkea ei saakaan niin pienelle alueelle etteikö vaikutuspinta-ala riittäisi. Onhan tässä minun tapauksessa jääkannen alla 790 hehtaaria vettä ja todennäköisesti vielä lähteitäkin rannassa, koska nurkilta järvi jäätyy aina viimeksi ja sulaa ensimmäiseksi.

[Tilator]

Lisäksi +4C lämpötilaa ei löydy yhden eikä kahden metrin syvyydestä vaan vasta huomattavasti syvemmältä

Onko näin myös talvella, jolloin lämmitystä käytetään?

Eli välittömästi jään alla vesi on tietenkin nollassa ja siitä alaspäin lämpenee.

Lienee järven muodostakin kiinni, miten lämmintä vesi on pohjan lähellä.

[tijuma]

"Talvella veden lämpötila on lähes sama - noin +4°C - pinnasta pohjaan saakka. Heti jään alla on kuitenkin kylmempää (n. 0 - + 4°C) vettä. "

http://www.oulu.fi/northnature/finnish/Suomi/talvikansio/talviymp4.html

[Kuumaa_kalliosta]

Kysyisin vielä: Osaatko vastata tuohon alkuperäiseen kysymykseeni? Se minua kiinnostaa ja olikin tämän viestiketjun pääasia eikä tämä ILPO-asia.

Jos viittaat alkuperäiseen kysymykseen teräsputken mitoituksesta, en voi eikä taida juuri vastaajia löytyvän.

Putken materiaalilla ei ole väliä lämmöntuoton kannalta vaan ratkaisevaa on ympäröivän massan - olipa se sitten maata, kalliota tai vettä - lämmönluovutuskyky. Katsopa tältä Sulpun sivulta lisätietoa.

Jos haluat laittaa muun kuin muoviputken vesistöön, mitoita se kuten muoviputki.

[tijuma]

Kiitos tiedosta. Eli mitoitan sen lämpöäsiirtävän pinta-alan mukaan eli 50 metriä 60mm putkea riittää.

Ja odotetaanpa jos joku mitoittaja viitsisi laskea. Eli tämmöisiä perustietoja:

1. (ruostumaton)Teräsputki, seinämä 2mm, halkaisija 60mm
2. virtaus 25-30 l/min
3. putki laitetaan järviveteen
4. tehoa otetaan 3 kW
5. etanolipohjainen lämmönsiirtoneste (normaali maalämpölitku), menoveden lämpötila kuten maalämpöpumppuista lähtee (0C?)
6. putken teoreettinen pituus?

Eli vaihdetaan muoviputki tuollaiseen teräsputkeen...

[tijuma]

Huomenta palstalle.

Jaahas, kukaan ei ole ollut innostunut laskemaan tuota putken pituutta. Ts. lukijoitakin tyydyttää tuo pinta-alojen välisen suhteen käyttö tässä mitoituksessa. Olisin mielelläni kuullut oikein "virallisen" laskentaan perustuneen tuomionkin.

Vielä mitoituksesta. Miten letkun pituus mitoitetaan ajan ja tehon suhteen näissä muoviletku keisseissä? Eli lasketaanko, että pumppu ottaa 50% ajasta täyttä tehoa vai 100% täyttä tehoa? Kun kuitenkin on niin, että aika pienellä ottoteholla talo lämpiää suurimman osan vuotta (talvea), niin putki "lepää" välillä = sulaa jos on jäätynyt, sillä tehontarve on usein vain murto-osa mahdollisesta täydestä tehosta.

[Kuumaa_kalliosta]

Miten letkun pituus mitoitetaan ajan ja tehon suhteen näissä muoviletku keisseissä? Eli lasketaanko, että pumppu ottaa 50% ajasta täyttä tehoa vai 100% täyttä tehoa? Kun kuitenkin on niin, että aika pienellä ottoteholla talo lämpiää suurimman osan vuotta (talvea), niin putki "lepää" välillä = sulaa jos on jäätynyt, sillä tehontarve on usein vain murto-osa mahdollisesta täydestä tehosta.

Ratkaisevaa on se, kuinka paljon varastoitunutta energiaa on maaperässä. Jos maaperästä yritetään nyhtää enemmän energiaa kuin aurinko lämmittää vuodessa, tuloksena on ikirouta.

Lyhyellä välillä on toki merkitystä, ettei maaperästä yritetä nyhtää äkisti niin paljon lämpöä, että putken ympäristön lämpö putoaa niin paljon, että pumppu joutuu tekemään työtä erittäin huonolla hyötysuhteella.

[tijuma]

Tässä on siis kyseessä järveen upotettu teräsputkisto. Toivon hartaimmin, että residenssini lämmittäminen ei johda järven ikiroutaan jäätymiseen. Siitä hermostuisi jo kalastuskuntakin.

Osaatko laskea tuon putken teoreettisen pituuden?

[Kuumaa_kalliosta]

En osaa laskea suoralta kädeltä, kun ei ole kokemusta.

Kannattaa pyytää mlp-yrityksiltä laskelmana. Näin kai melkein kaikki maalämpöä harkitsevat tekevät. En tiedä, mitä mahtavat tuumia teräsputkesta, tyrmäävätkö heti.

Anteeksi, että puhuin maaperästä. Sama se tilanne on vesistön suhteen. Vain varastoitunutta lämpöenergiaa voi ammentaa. Kun se hupenee, hyötysuhde laskee nopeasti.

[tijuma]

Näinhän se on. Soitellaanpa ML-laite toimittajalle...

[Kale]

Laskeskelin että teräsputki luovuttaa noin 150 kertaa tehokkaammin lämpöä kuin muoviputki!  Mutta kun putkien ympärillä on 15cm jäätä teräsputki on enää noin 30% parempi kuin muoviputki. En siis kovin lyhyttä teräsputkea suunnittelisi tai ainakin ankkuroisin sen hyvin pohjaan...

[seppaant]

En malta olla laittamatta lusikkaa tähän soppaan.
Vastausta alkuperäiseen kysymykseesi et saa nytkään, mutta ehkä seuraava valottaa hieman lämmön siirtymisen mekanismeja.
Lämmön siirtymiseen vaikuttaa moni muukin seikka kuin putken materiaan lämmönjohtavuus. Se on totta, että teräksen (riipuu teräslaadusta)lämmönjohtavuuskerroin on 100 -- 150 kertainen muoviin verrattuna.
Lämmön siirtyminen vesistöstä putkessa virtaavaan nesteeseen tapahtuu suurinpiirtein seuraavanlaisesti:
- Lämpö siirtyy aina lämpimämmästä kylmenpään päin.
- Jotta lämpöä voisi siirtyä pitää näiden kahden nesteen välillä olla lämpötilaero.

- Ensimmäisessä vaiheessa lämpö siirtyy johtumalla putkea ympäröivässä vedessä, joka jäähtyy jollakin matkalla vesistön lämpötilasta lähelle putken ulkopinnan lämpötilaa.
- Toisessa vaiheessa vastustaa lämmön siirtymistä veden ja putken rajapinnassa ns. kertavastus.
- Kolmannessa vaiheessa lämpö siirtyy varsinaisen putkimateriaalin lävitse, jolloin lämmön siirtymistä vastustaa putkimateriaalin lämmönjohtokerroin.
- Neljänneksi tulee putken sisäpinnan ja lämmönkeruunesteen rajapinnan kertavastus.
- Viidennessä vaiheessa lämpö jälleen johtuu putken sisäpuolella  lämmönkeruunesteessä.
- Vihdoin kuudennessa vaiheessa lämpö menee siirtymällä putkessa virtaavaan lämmönkeruunesteeseen.

Ensimmäinen vaihe on laskennollisesti vaikein. Kuinka paljon pitää putken ympärille muodostua ympäristöään kylmenpää (kevyempää) vettä jotta lunnonkierto alkaisi. Tehdään puhdas arvaus, että 20mm kerros kylmää vettä putken ympärillä pitää luonnonkierron käynnissä.
Putken sisäpuolen johtumiskerros on huomattavasti pienenpi ulkopintaan verrattuna. Tähän vaikuttaa ratkaisevasti virtausmuoto laminaari tai turbulenttinen virtaus. Yleensä virtaus on turbulenttia jolloin johtumiskerroksen paksuus on pieni, tehdään jälleen arvaus, että se on 1mm.
Seuraavaksi verrataan edelläkuvatunlaista lämmönsiirtymistapahtumaa muovi- ja teräsputkella. Niissähän ei ole muuta oleellista eroa kuin seinämän paksuus ja materiaali.
Laitetaan kuvitteellisesti putken seinämän tilalle se määrä vettä mikä vastaa lämmön vastustuskyvyltään 2mm terästä ja 3,7mm muovia.
Teräksen lämmönjohtokerroin on n. 45W/mK, muovin 0,43 ja veden 0,6.
3,7mm muovia vastaa 5,2mm vesikerrosta ja 2mm terästä vastaa 0,03mm vesikerrosta.
Kun vielä oletetaan, että kumpikin kertavastaus vastaa 2mm vesikerrosta, saadaan teräs- ja muoviputken vesivastaavuus.
- Teräs: 20mm+2mm+0,03mm+2mm+1mm=25mm
- Muovi: 20mm+2mm+5,2mm+2mm+1mm  =30mm

Nähdään, että kokonaislämpövastuksissa ei ole oleellista eroa.
Kokonaislämmönjohtavuus on teräsputkella 20% parempi kuin samankokoisella muoviputkella. Lopputulos tietyin varauksin, koska laskelmissa on tehty monta oletusta ja arvausta.