Edelleen minulle on epäselvää se mikä on kaivon optimihalkaisija kahdelle 40 mm liuosputkelle.
Asiasta on kuulemma tehty Ruotsissa tutkimus viime vuonna (tulos: pienempi on parempi) ja siellä ollaan kuulopuheiden mukaan siirtymässä jopa 90 mm reikään.
Googlettelun tuloksena löysin yhden putken/porakaivon jäätymisestä tehdyn tutkimuksen vuodelta 2004:
http://epubl.ltu.se/1402-1617/2005/070/LTU-EX-05070-SE.pdfTässä mainittiin halkaisijasta, että vanhemmat kaivot ovat 115 mm ja uudemmat 140 mm ja nyt ollaan palaamassa 115 mm halkaisijaan.
Toinen tutkimus kaivon mittaamisesta:
http://www.energy.kth.se/proj/projects/energibrunnar/www/reports/Characterization%20and%20Temperature%20Measurement%20Techniques%20of%20Energy%20Wells%20for%20Heat%20Pumps%20-%20Jose%20Acuna.pdfThe thermal resistance of two boreholes with different radius but, identical BHEs, identical thermal and ground water conditions, would be lower in the borehole with lower diameter. This is because the values of the logarithmic temperature distribution associated with radial conduction become lower since the BHE pipes sit closer to the borehole wall.
Itse olen pähkäillyt
1. lämmönjohtavuutta:
Veden lämmönjohtavuus 0,6 W/mK
Jään lämmönjohtavuus 2,2 W/mK
Graniitin lämmönjohtavuus 2,1-4,1 W/mK (riippuu graniitin laadusta)
Johtopäätös 1: Vesi toimii eristeenä kallion lämmönjohtavuuden ollessa 3,5-6,8 kertainen veteen nähden. (Toivottavasti se vesi ei seiso paikallaan, vaan reiässä on virtausta.)
Johtopäätös 2: Toisaalta jäätynyt reikä (mikäli taklataan jään laajenemisesta aiheutuvat ongelmat => tehdään pienempi reikä) siirtää tehokkaammin kallion lämmön keruuputkeen, mutta jää on aina pakkasen puolella...
2. Lämpökapasiteettia (=lämmönvarauskyky)
Veden lämpökapasiteetti 4,1855 kJ/kg K
Veden ominaispaino 1000 kg/m3
=> lämpökapasiteetti 4185,5 kJ/m3 K
Graniitin lämpökapasiteetti 0,775 kJ/kg K (riippuu graniitin laadusta)
Graniitin ominaispaino 2630 kg/m3 (riippuu graniitin laadusta)
=> lämpökapasiteetti 2112 kJ/m3 K
Johtopäätös: Reiässä olevan veden lämmönvarauskyky on 2 kertainen vastaavan graniittipatsaan lämmönvarauskykyyn nähden
3. kaivon ulkosinän pinta-alaa (=lämmönluovutuspinta-ala) suhteessa kaivon tilavuuteen
halkaisija ! tilavuus ! vaipan pinta-ala ! suhdeluku
115 mm - 10,4 l/m - 0,36 m2/m - 28,75 l/m2
140 mm - 15,4 l/m - 0,44 m2/m - 35,00 l/m2
165 mm - 21,4 l/m - 0,52 m2/m - 41,25 l/m2
Johtopäätös: 115 mm kaivo lämpiää ennalleen 1,4 kertaa nopeammin kuin 165 mm kaivo
5. ja sitten vielä:
Suurihalkaisijainen kaivo todennäköisesti osuu useampaan halkeamaan => parempi virtaus
Mutta suurihalkaisijaisessa kaivossa liuosputket ovat kauempana kallioseinästä. Voiko tämän korjata vinoporauksella?
Vinoporaus taas ei yllä yhtä syvälle ja kaivon alapään lämpötila ei ole tällöin maksimoitu.
Suurempihalkaisijaisesta kaivosta saa enemmän kasteluvettä (jos veden pinta ei ole yli 10 metrin syvyydessä)
Vähän pyörällä päästä
