Oletetaan että meillä on 20 m3:n tilavuuksinen kuution muotoinen äärimmäisen hyvin lämpöeristetty tyhjä mökki. Kaikki seinät, lattia ja katto (ja oviaukko) ovat 1 m:n paksuista tiivistä superhyperstyroxia. Sisälämpötila (ja ulkolämpötila) on - 20 C astetta. Sisälle sijoitetaan eri puolille tilaa 10 litraa 1 asteista (suolatonta) vettä pienissä muovipusseissa. Mikä on mökin sisälämpötila kaiken veden jäädyttyä, jos styroxin pinnan lämmittämiseen oletetaan kuluvan yhtä paljon enegriaa kuin ilman lämmittämiseen?
Miten veden jäätymislämpöä hyödynntään taloudellisesti isossa mittakaavassa todella kylmissä olosuhteissa tuloilman esilämmitykseen? Asuintilat, varastot, karjasuojat, teltat, jäähallit, lämpövoimalaitokset, ... Sulaa vettähän on usein saatavilla lähes rajattomasti. Esimerkkejä esim. Etelänavalta?
Miten veden jäätymislämpöä hyödynntään taloudellisesti isossa mittakaavassa todella kylmissä olosuhteissa tuloilman esilämmitykseen? Asuintilat, varastot, karjasuojat, teltat, jäähallit, lämpövoimalaitokset, ... Sulaa vettähän on usein saatavilla lähes rajattomasti. Esimerkkejä esim. Etelänavalta?
Vastaukset 14
Vanhimmat
kalliiksi tulee jos tuloilmapattereissa aletaan vettä jäädyttämään joutuu nimittäin vaihtamaan pattereita uusiin vähän väliä.
vittu mitä pelleilyä miksei vaan lämmitetä sähköllä?
mihin se jää roudataan
Jäälämpöpumppuhan on jo vanha idea. Ei kaupallista läpimurtoa.
On totta, että nestemäisessä vedessä on enemmän energiaa kuin jäässä. Kyllähän näitä lämpöpumppuja onkin, esim. vesialueiden lähettyvillä talojen lämmityksessä käytetty. Kylmentynyt vesi pumpataan järven kautta, jossa se lämpenee. Tämän jälkeen vesi paineistetaan ja kaasutetaan, jolloin siitä saadaan irti energiaa. Kyse oikeastaan samasta jutusta, kuin maalämmön kohdalla.. Faasimuutos vain tehostaa lämmön "irtiottoa" ja ei siitä kyllä mitään hyötyä sinällään ole, juurikin tuon jään poiskuljetus ongelman vuoksi. Samasta syystä ei saa esim. hulevesistä ottaa kaikkea energiaa talteen, vaan osa on jätettävä "viemäriverkon sulanapitämiseen". Jäällä on kuitenkin myös muita ongelmia: Se on aika hyvä eriste. Lämpö ei siis sitä pitkin oikein tahdo kulkea - tähänhän mm. iglut perustuvat.
Sen sijaan jäähdytyksessä homma toimisi jo paremmin: Ylimääräinen energia sulattaa vähän jäätä vedeksi, mutta suurin osa pysyy alta nollassa..
>Tämän jälkeen vesi paineistetaan ja kaasutetaan, jolloin siitä saadaan irti energiaa.
Ja höpöhöpö. Ei se noin toimi.
"Oletetaan että meillä on 20 m3:n tilavuuksinen kuution muotoinen äärimmäisen hyvin lämpöeristetty tyhjä mökki. Kaikki seinät, lattia ja katto (ja oviaukko) ovat 1 m:n paksuista tiivistä superhyperstyroxia. Sisälämpötila (ja ulkolämpötila) on - 20 C astetta. Sisälle sijoitetaan eri puolille tilaa 10 litraa 1 asteista (suolatonta) vettä pienissä muovipusseissa. Mikä on mökin sisälämpötila kaiken veden jäädyttyä, jos styroxin pinnan lämmittämiseen oletetaan kuluvan yhtä paljon enegriaa kuin ilman lämmittämiseen"
Tämähän on tavallaan mielenkiintoinen laskettava. 20 m^3 styroxmökki sisältää nuissa olosuhteissa noin 28 kg ilmaa. Jos alkuT on -20c, niin mökin ilman lämmittäminen 0c lämpötilaan vaatii lämpöenergiaa vain 28*1*20 = 560 kJ. Styroxia tuskin tarvii ottaa mitenkään huomioon, mutta jos käytetään arviotasi, niin lämmön tarve on 2*560 = 1120 kJ. Veden (10 kg) jäähdyttäminen 1 --> 0-asteiseksi antaa lämpöä 42 kJ ja jäädyttäminen vapauttaa lämpöä 333 kJ/kg. Näin ollen vettä jäätyy (1120-42)/333 = 3,2 kg (litraa). Loput 10-3,2 = 6,8 kg jää 0-asteiseksi nesteeksi. Mökki ei lämpene (eikä vettä jäädy) enempää, koska veden jäätymisessä vapautuva lämpö vapautuu 0-asteessa.
martalla00.lla on lasku hallussa. Itse ajattelin että lämpötila on nolla, kun kaikki on jäässä. En ajatellutkaan että energia ei riitäkkään jäädyttämään kaikkea vettä.
Yritin pienen esimerkin avulla kysyä, tietääkö kukaan käytännön sovelluksia maailmalta? Pienelläkin vesimäärällä saa isonkin eristetyn tilan lämpötilan nousemaan ja pysymään pitkään lähellä nollaa kovillakin pakkasilla. Käytössähän on sama lämpömäärä kuin 100 asteisella vedellä 20 asteisen huoneen lämmittämisessä. Ihmisen on tarvittaessa helppo sopeutua asumaan mukavassa -1 C asteen sisälämmössä muutaman kuukauden vuodessa.
Varmasti jossakin isossa teollisessa sovelluksessa -20....-50 C asteinen tuloilma esilämmitetään lämmitetään suihkuttamalla siihen vettä ja muodostunut lumi ja huurre siirretään pois.
Omassa lämpökattilassa vesi kiertää n. 4000 lämmitys sykliä: Sykli tarkoittaa sitä, kun tulovesi putoaa n. 20C:hen ja maksimilämpö on 80C. Kattilan tilavuus 150L. Eli tuossa käytetään n. puolta veden 0-100C lämpökapasiteetista. Arviolta puolet vuodesta lämmitys on päällä ja puolet pois päältä. Arvioinko oikein, että vettä tarvitaan tuollaisen järjestelmän ylläpitoon kesän ajan n. 2000 * 150L = 300m². Se on aika paljon vettä, enemmän kuin talon vuotuinen vedenkulutus..
Voisitko piirtää sen kuvittelemasi "järjestelmän" kaaviokuvan. Eikös nyt ollut kyse vain tuloilman esilämmityksestä, ei koko talon lämmittäsestä. Asuintaloissa tuloilma voidaan kait esilämmittää helpoiten lämpimällä poistoilmalla tehokkaassa lämmönvaihtimessa. Jos sitä ei ole, niin ei kannata edes jatkaa ajattelua. Ja tietysti niinä muutamina kovina pakkaspäivinä ja useimmiten muulloinkin pakkasella ilmavaihto kannattaa koko ajan minimoida todellisen tarpeen mukaiseksi. Jos talo on hyvin eristetty, sisäilman lämpimänä pitämiseen riittää lähes aina passiivilämpö.
Makeaa vettä pitää tietysti olla jo ihan oletuksenakin saatavilla riittävästi ilmaiseksi. Ei mitään jätevesimaksuja tai veroja.
Arkipäivän sovelluksissa vettä kannattanee käyttää van hidastamaan lämpötilan laskua paljon alle nollan ja estämään isojen vahinkojen syntyminen esim. sähkökatkostilanteissa. Voidaan myös hidastaa tehokkaasti ajoneuvojen moottorin ja akun syväjäätymistä. Erilaissa kasvien viljelyksissähän vettä on käytety pakkasen uhatessa vuosisatoja.
Kun öljyn hinta on noussut 500...1000 dollariin/tynnyri, ydinvoima on ajettu alas, pilvisyys on lisääntynyt, säät ovat tyyntyneet ja Otaniemen syväporaukset epäonnistuneet, niin palataan asiaan, jos kovia pakkasia vielä jossain esiintyy.
Jos jonkin massatuotteen varastointilämpötila halutaan pitää - 2 C asteessa, lämpöeristettyyn varjoisesa paikassa sijaitsevaan varastoon kannattaa sijoittaa riittävä määrä vaikkapa 20 litran jäätymisen kestäviä vedellä täytettyjä muovikanistereita tai vastaavia. Jos varastoinnin aloittaa sopivasti talvella pakkasilla, lämpötila säilyy kesät talvet sopivana. Tarvittaessa hiukan räppäniä auki syksyllä, jotta sulaa vettä on riittävästi talven varalle.
Kaikki toimii automaattisesti ilman sähköä tms. vuosikymmeniä ainakin Keski-Suomessa.
Tähän ilmiöön perustuu pietalojen matalaperustus. Kun maaperässä oleva kosteus uhkaa jäätyä vapautuu lämpöenergiaa edellä mainittu 333 kj/vesikilo. Kun tämä lämpö pidetään maasa styroks kevyjen avulla ei routimista tapahdu.
Ja samalla aiheutetaan talonpohjaan homevauriot.. ei voi olla vettä perustuksissa!
Kaikkein tyypillisin esimerkki tästä, lienee kun jäälle noussut vesi ei älyä jäätyä kovallakaan pakkasella, jos päällä on pienikin kerros lunta. Lumikerros estää tehokkaasti jähmettymislämmön karaamisen. Kun tähän sitten hiihtää, suksenpohjat jäätyy heti.