Energian Suurtuotanto

Olen suhtautunut epäillen tähän usein esitettyyn näkemykseen, että lämpöpumpulla maasta otettu lämpöenergia on vain aurinkoenergiaa. Aivan varmasti se on molempia, sekä kesällä tallentunutta aurinkenergiaa, että maan omaa radioaktiivisen hajoamisen tuottamaa lämpöä, mutta missä suhteessa?

Ilmeisesti suhde riippuu sekä siitä syvyydestä, josta lämpö otetaan, että siitä, paljonko maaperää kuormitetaan. Kalliossa lämpö johtuu yhtä nopeasti sekä alhaalta ylöspäin kuin päinvastoin. Eli siis jos ajatellaan lämpöä otettavan, ei pystyputkella vaan vakiosyvyydeltä vaakaputkistolla (ihan ajatuskokeeksi), niin johonkin syvyyteen sijoitetulla putkistolla jollakin kuormituksella putki kerää yhtä paljon putken ja maanpinnan väliseen maahan taltioitunutta, kesällä siihen johtunutta aurinkolämpöä kuin siihen alhaalta ylöspäin johtunutta geotermaalienergia. Tämä lienee kiistatonta, mutta millä syvyydellä tämä 50% tasapainotila (joka riippunee kuormituksesta?) sijaitsee? Jos esim putkisto olisi 10m syvällä, en uskoisi kesällä varastoituneen lämmön ehtiä johtumaan niin syvälle sellaisen tasapainotilan vallitessa, että putkien syvyyden vuotuinen keskilämpö olisi vuodesta toiseen myös vakiokuormituksella vakio. Olettaisin siellä enemmistön olevan geotermaalista lämpöä.

UPDATE_6997029 kirjoitti:

Olen suhtautunut epäillen tähän usein esitettyyn näkemykseen, että lämpöpumpulla maasta otettu lämpöenergia on vain aurinkoenergiaa. Aivan varmasti se on molempia, sekä kesällä tallentunutta aurinkenergiaa, että maan omaa radioaktiivisen hajoamisen tuottamaa lämpöä, mutta missä suhteessa?

Ilmeisesti suhde riippuu sekä siitä syvyydestä, josta lämpö otetaan, että siitä, paljonko maaperää kuormitetaan. Kalliossa lämpö johtuu yhtä nopeasti sekä alhaalta ylöspäin kuin päinvastoin. Eli siis jos ajatellaan lämpöä otettavan, ei pystyputkella vaan vakiosyvyydeltä vaakaputkistolla (ihan ajatuskokeeksi), niin johonkin syvyyteen sijoitetulla putkistolla jollakin kuormituksella putki kerää yhtä paljon putken ja maanpinnan väliseen maahan taltioitunutta, kesällä siihen johtunutta aurinkolämpöä kuin siihen alhaalta ylöspäin johtunutta geotermaalienergia. Tämä lienee kiistatonta, mutta millä syvyydellä tämä 50% tasapainotila (joka riippunee kuormituksesta?) sijaitsee? Jos esim putkisto olisi 10m syvällä, en uskoisi kesällä varastoituneen lämmön ehtiä johtumaan niin syvälle sellaisen tasapainotilan vallitessa, että putkien syvyyden vuotuinen keskilämpö olisi vuodesta toiseen myös vakiokuormituksella vakio. Olettaisin siellä enemmistön olevan geotermaalista lämpöä.

"Jos esim putkisto olisi 10m syvällä, en uskoisi kesällä varastoituneen lämmön ehtiä johtumaan niin syvälle "

Eihän sen lämmön tarvitse samana vuonna sinne johtua. Ymmärtääkseni jo muutaman metrin syvyydessä on koko vuoden keskilämpö eikä sitä yksi kesä tai talvi paljon hetkauta. Pinnalta lämpö kuitenkin tulee noihin syvyyksiin. Jossain päin maailmaa on ikiroutaa satojen metrien paksuudelta ja jäätä kilometreittäin. Molemmat pysyvät kylminä pinnalla olevan lämpötilan ansiosta. Veikkaan sen tasapainopisteen olevan aika paljon syvemmällä kuin 10 m.

Laskeakin tämän voisi. Kallion lämpötila syvyyden funktiona ja lämmönjohtavuus (suurin piirtein) löytyvät kyllä.

perusfyysikko kirjoitti:

"Jos esim putkisto olisi 10m syvällä, en uskoisi kesällä varastoituneen lämmön ehtiä johtumaan niin syvälle "

Eihän sen lämmön tarvitse samana vuonna sinne johtua. Ymmärtääkseni jo muutaman metrin syvyydessä on koko vuoden keskilämpö eikä sitä yksi kesä tai talvi paljon hetkauta. Pinnalta lämpö kuitenkin tulee noihin syvyyksiin. Jossain päin maailmaa on ikiroutaa satojen metrien paksuudelta ja jäätä kilometreittäin. Molemmat pysyvät kylminä pinnalla olevan lämpötilan ansiosta. Veikkaan sen tasapainopisteen olevan aika paljon syvemmällä kuin 10 m.

Laskeakin tämän voisi. Kallion lämpötila syvyyden funktiona ja lämmönjohtavuus (suurin piirtein) löytyvät kyllä.

En ole vääntänyt ja ratkaissut differentiaaliyhtälöitä 30v:een, mutta jos tietoina ottaisi vuotuiset lämpötilanvaihtelut eri syvyyksissa ja kallion sekä irtaimen pintamaalajin lämmönjohtavuuden niin ehkä siinä olisi riittävästi tietoa laskemiseen.

Mutta:
"Eihän sen lämmön tarvitse samana vuonna sinne johtua."

Täytyy, jos ajatellaan, että kaikki lämpö johtuu ylhäältä alas ja lämpöpumpun kuormitus tekee putkistolle jonkinlaisen tasapainotilan. Varmaankin monet maalämpöpumpun putkistot ovat käytännössä olleet alimitoitettuja ja muutaman hyvä vuoden jälkeen tasapainotila on löytynyt liian kylmänä, jotta hyötysyhde olisi edes ilmalämpöpumpun tasoa. Mutta edelleen uskon, että kallis, monireikäinen pystysuora putkisto, jonka avulla lämmön pääosa otettaisiin kymmenien metrien syvyydestä käyttäisi pääosin alhaalta ylös johtuvaa lämpöä ja että se syvyysalue, jossa maan lämpötila vuotuisesti luonnostaan vaihtelee, on myös juuri se alue, jossa aurinkolämpö on merkittävin. Mutta en väitä mitään ehdottomia syvyyksiä, koska en tiedä.

UPDATE_6997029 kirjoitti:

En ole vääntänyt ja ratkaissut differentiaaliyhtälöitä 30v:een, mutta jos tietoina ottaisi vuotuiset lämpötilanvaihtelut eri syvyyksissa ja kallion sekä irtaimen pintamaalajin lämmönjohtavuuden niin ehkä siinä olisi riittävästi tietoa laskemiseen.

Mutta:
"Eihän sen lämmön tarvitse samana vuonna sinne johtua."

Täytyy, jos ajatellaan, että kaikki lämpö johtuu ylhäältä alas ja lämpöpumpun kuormitus tekee putkistolle jonkinlaisen tasapainotilan. Varmaankin monet maalämpöpumpun putkistot ovat käytännössä olleet alimitoitettuja ja muutaman hyvä vuoden jälkeen tasapainotila on löytynyt liian kylmänä, jotta hyötysyhde olisi edes ilmalämpöpumpun tasoa. Mutta edelleen uskon, että kallis, monireikäinen pystysuora putkisto, jonka avulla lämmön pääosa otettaisiin kymmenien metrien syvyydestä käyttäisi pääosin alhaalta ylös johtuvaa lämpöä ja että se syvyysalue, jossa maan lämpötila vuotuisesti luonnostaan vaihtelee, on myös juuri se alue, jossa aurinkolämpö on merkittävin. Mutta en väitä mitään ehdottomia syvyyksiä, koska en tiedä.

Auringon lämpöä on jo ihmiskulutukseen sinällään täysin rajatonta.

Ja sähköalan määräyksissä ikuisen sulan maan rajaksi määritellään etelään 70cm ja pohjoiseen 2m.

On uskomattoman typerää puhella jostain 10m minimisyvyyssaiteista. Katsokaa järvien jään paksuuksista mikä on paikkakuntanne sulan maan rajana 4C tasoilla ja oppikaa. Se kun on sama kuin maan alla.