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標題: 地冷空調試運轉 [打印本頁]

作者: channayang 時間: 2013-4-2 18:11 標題: 地冷空調試運轉

讓前輩們久等了：
今日小弟的地冷空調在風機廠商的協助下終於試運轉了
，廢話不多說，直接報告驗證設計結果：
時間：102年4月2日 am10:00~pm16:00
室外氣溫：26~29 攝氏度
所在地：台中市
室內出風口溫度：4F&1F 22.5攝氏度(恆溫)
出風口流量：17 立方米/分
後續驗證項目：
1 .風機規格匹配優化
2. 出風口噪音(目前噪音抑制良好很安靜，但還是要驗出數據)

作者: channayang 時間: 2013-4-2 20:13

本文章最後由 channayang 於 2013-4-2 20:18 編輯

補充報告：
1.出風口相對濕度目前測得55%(4F管路末端)
2.先前有先進提到專利轉讓問題，小弟在此聲明，不管是地溫或是地冷等利用地底恆溫層做熱交換的利用，並非新聞，應可視為習用技術，唯為了提高熱交換效率各有巧思，另外如利用風機強制循環，尚有噪音問題須考量因此這部份也必須各自努力，小弟慶幸在此兩項目驗證出來的成果比自己預想的還佳，應也還有進步的空間，小弟既然系統已經實際建構完成，當會繼續實驗調整以求最佳。
3.有關成本問題，目前一些相關廠商請款尚未完成，但概估初期設製程本絕對比裝設冷氣機便宜，且後續運轉維護費用也省很多。
4.在此特別感謝：顯O公司承製的風管材，建O風機提供的風機。

作者: 樂活族 時間: 2013-4-2 20:44

加油!加油!加油!
大家都等您補圖啦!

作者: 0789tx 時間: 2013-4-3 22:56

等您補圖啦!有圖較有說服力加油!加油!加油!

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-4 00:46

本文章最後由 wangsj1968 於 2013-4-4 00:47 編輯

我是用空氣濕度線圖與氣象局資料逆推。

地冷熱交換器是讓空氣與地冷循環線圈作熱交換的設備。濕熱的空氣流經此機器時，相對濕度會增加，且氣溫會降低；如果空氣太潮濕，流經此機器時，空氣不但會降溫，而且會結露（部分液態水凝結在熱交換器的鰭片上）。

首先我們假設地冷熱交換器有結露現象發生。依channayang大提供的數據，4F出風口22.5'C/55%RH，濕度比約0.095。假設室內人體與家具裝潢不對室內空氣造成吸濕／加濕作用，則由濕度線圖逆推地下室地冷熱交換器出風口條件為13.5'C/100%RH。

這似乎有點難度，台中地區的土壤溫度或許沒這麼低？然而存在即合理，我們接著假設沒有結露現象發生，純粹是氣態熱交換。

根據氣象局資料，當天最低溫25.3'C/60%RH，濕度比約0.122，出現在16時。

如欲使濕度比由0.122降到0.095，且不得依賴地冷熱交換器裡的除濕能力，那麼就只有依賴室內家具裝潢來幫忙吸濕了。

於是我百思不得其解......

作者: channayang 時間: 2013-4-5 16:01

本文章最後由 channayang 於 2013-4-5 16:11 編輯

敬覆wangsj1968大大：
您的疑慮不無道理，因為這兩天我再測得的數據如下
4月2日：
出風口溫度 22.5度相對濕度飆到 91%
4月3日：
出封口溫度 22.4度 (流量提升) 相對溼度 93%
另小弟發現：出風口流量與溫度是反相關而與溼度是正相關
首次測得的相對溼度 55%不再出現，
推測：
1.收集冷凝水的陰井已經累績相當水位，已致高速氣體流經冷凝水集水陰井，造成氣漩渦流，再度將水份帶出。
2. 因為是試運轉，所以管道間幹管外的配管如三通及止逆風門等未加裝保溫層，只有蛇管有保溫，導致流量(流速)低，反而造成未保溫的配管件受外界熱影響嚴重，而提高風速造成的溫升應可以先忽視。
3.若上述合理，意味著風機馬力可以加大，提高送風量，雖然室內噪音因蛇管及保溫材已有效抑制，且氣密窗也有效隔絕室外的送風機噪音，但目前1馬力2極感應交流馬達的送風機在室外的噪音仍有擾鄰之慮，因此若欲提高風機馬力，室外的噪音仍須設法壓制，原先是有規劃設置一機房但尚未設置〈這已編列於原預算內)。

作者: channayang 時間: 2013-4-5 16:36

敬覆：樂活族&0789tx
雖然有道是有圖有真相，但這個系統的照片就是一堆風管躺在筏基的大凹穴中，剩下的就是在管道間的主幹管，光看這些照片也瞧不出有啥名堂，反而是試運轉後的一些實測數據，與預先想像的不太一樣，是令人好奇的地方，例如原先風機廠商憂慮的第一件事是，風管在地底九彎十八拐(實際上是經過30幾個90度彎頭)、路徑又這麼長(到末端約106米)，壓損會很嚴重，依經驗可能風送不到末端。但是結果是壓損是有，末端也還有風壓。另外過多的彎頭恐怕會造成過多溫升，大幅抵銷熱交換的效果(這也是風機廠商憂慮的)，實際也測到了22.5度c的溫度(此溫度是分別由兩台不同測溫計所得的相同結果)，現在比較重要的是，繼續實驗觀察這個有趣的系統，以供後續發展者設計之參考。

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-5 20:58

果然是數據愈多愈好辦事，channayang大補充的資料與敘述，又可作出許多推論。

channayang大建造的是「風管直接熱交換式」地冷空調系統。這種系統的核心是一根長長的剛性風管（不必為金屬材質），其中一端連接地面送風機出風口，另一端插入地下、穿行於地下土層，最後穿出地面，接入室內。在整條剛性風管的最低點，必須安裝陰井與凝結水泵，以便抽除風管內壁凝結的水分。使用時，以送風機抽取地面的戶外空氣，加壓送入剛性風管，經地下土層調質（改變溫濕度）後，再送入室內使用。這樣做的結果如何呢？

1.春夏季戶外氣溫高於土層溫度（就是channayang大的實驗案例），這樣做會使空氣溫度下降，相對溼度上升，最後在風管末端得到比戶外空氣更涼、更潮濕的空氣。倘若戶外空氣原本是炎熱潮濕，則在降溫過程中，部分水分會凝結在剛性風管的內壁，然後順著風管底部匯聚到陰井，由凝結水泵抽除。

2.秋冬季戶外氣溫低於土層溫度，這樣做會使空氣溫度上升，相對溼度下降，最後在風管末端得到比戶外空氣更溫暖、更乾燥的空氣。倘若戶外空氣原本是冰冷乾燥，則在室內側會得到過於乾燥的溫暖空氣，可能加劇小孩的咳嗽；相反地，倘若戶外空氣原本是冰冷潮濕，則在室內側會得到溫暖適濕的好空氣。

「風管直接熱交換式」地冷空調系統是高效率的系統，但有一嚴重的問題，就是剛性風管內表面潮濕發霉，使夏季冷氣出風口吹出滿是霉味的冷空氣。麻煩的是，為了使熱交換盡量完全，此類系統的剛性風管必須以盡量低的風速流通空氣，以充分獲取地冷／地熱的好處，而風管內的低風速則進一步惡化了管壁發霉問題。

為了避害取利，可利用直徑較小、長度較長、總管壁面積較大的管子，作為系統的剛性風管，然後利用管內極高的風速，刮掉管壁上的凝結水滴與試圖附著在管壁上的黴菌孢子，使凝結水的集中與抽除更有效率。然而這樣的設計，會造成較大的風管壓損，然後如同channayang大所說的那樣，會發生送風機噪音問題（風機於低風量高壓損狀態下工作都會有類似問題）。

channayang大的系統，為了得到足夠的熱交換效果，剛性風管長度足有106m，在有限的地坪範圍內繞行折彎達30幾次，具體造成的溫差約27.5-22.5=5'C，由此綜合推測：channayang大可能是使用PVC之類的塑膠管當剛性風管。再由channayang大提供的系統總風量17m3/min，以及剛性風管安全搬運風速20m/sec來反推，得到剛性風管內徑大約6吋。此外，假設106m風管的長度比實際需要更長，則可推出地層溫度就是22'C左右。

channayang大的煩惱（風管轉彎損失與風管摩擦損失轉為溫升）可以用能量不滅定律反推，計算囉唆，就不詳說了。

由channayang大補充提出的出風口數據22.5'C/93%RH，可以推測空氣在鑽出地面時，其實是飽和的（22.1'C/100%RH），這說明有凝結現象發生於地下剛性風管，陰井水量累積的速率可能遠超想像，宜有對策（例如安裝水位開關，連動凝結水泵自動抽除累積在陰井的水）。

地冷系統真是個節能省電的空調好裝備，難得channayang大肯耗資建造這地冷系統，真不容易，我相信日後您一定不會後悔作這個投資！然而在實用上，我比較想建議您在夏季將地冷系統作為家用冷氣的預冷空調箱（室內太潮濕則家具裝潢容易發霉），並於冬季直接作為地暖系統（乾爽溫暖空氣較宜人）。

作者: channayang 時間: 2013-4-5 22:48

本文章最後由 channayang 於 2013-4-5 23:12 編輯

敬覆wangsj1968大大：
感謝您的回覆與建議，wangsj1968大大果真高人也，小弟的系統正如您的描述，您的推測非常接近，這系統實際使用8"不鏽鋼風管壁厚0.8mm(內付擾流設計)，小弟的設計是高速紊流風管熱交換器，為的是既要達成較高風速自潔系統又不犧牲熱交換效率，集水陰井也設計並實際裝設水銀式水位開關，連動凝結水泵自動抽除累積在陰井的水，只差陰井液面應再加一格屏，減少已經除濕過的空氣再接觸水氣的機會，另外進氣口也設計濾網箱。另外更正一數據；出風口流量實際應為2*17m^3/min=34m^3/min(因為先開兩出風口，但只量測單一風口)。

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-6 00:37

風量34m3/min？這樣的話，風管剛好從6吋平滑管，變成公稱直徑8吋（平均內徑7.5吋）的波浪管，喔呵呵，謝謝channayang大提供的佐證資料！

陰井液面隔屏，就是一個浮在陰井液面上的活塞狀中空浮體，只不過這個中空活塞的下表面是平的，上表面是展開角平緩的圓錐（讓進入陰井的凝結水順著圓錐坡面滑到活塞下面），側邊則是圓弧面，以防止活塞在陰井裡「攪角（卡住）」。反正是自用的，不如就開點錢，用鐵氟龍製造這活塞比較保險！

進氣濾網箱的濾材不可不注意，我們要防的是黴菌孢子。雖然使用HEPA濾網可以徹底幹掉所有黴菌孢子，但HEPA濾網的設計壓損太大（25-50mmAq左右），安裝濾網的氣密性要求太嚴格。惹人厭的黏稠黴菌孢子粒徑約5micron左右，若使用不織布高級濾網大概可以幹掉98%以上，剩下的孢子在channayang大設計的內擾流管中，想必也很難附著。

預留燻蒸機制又是另一回事。無論再怎樣用心防範，若一連半年不使用，或全系統間斷運轉達3年，「高速紊流風管熱交換器」的地下風管中都難免附著討厭玩意，此時燻蒸就變得很有必要。

不鏽鋼風管的話，使用臭氧燻蒸就行了。方法是讓燻蒸機的出入口直結風管的出入口，預先算好風管氣積以決定臭氧燻蒸機的藥品投入量與燻蒸延續時間（8吋管106公尺長的話，若用15lpm的燻蒸機，約需密閉循環燻蒸6-10小時，才能保證完全殺滅附著於波浪管壁面、內部藏有退伍軍人菌的黴菌殘體）。

燻蒸後，風管內部會有附著物脫附現象，管壁雖然乾淨了，但陰井很髒。此時將混合1%來舒或0.3%漂白水的稀釋溶液注滿並懸停於風管中2小時，可提高消毒效果，並使陰井液體更容易由凝結水泵抽出。

這都是以前弄BSL-3實驗室搞出來的瑣碎事啦，抱歉我實在太囉嗦了。

作者: lin54198 時間: 2013-4-6 09:06

小弟提個不專業的問題?請channayang大大不要見怪!
假如進風口位於室內?是否會改善濕氣的問題?

作者: channayang 時間: 2013-4-6 19:40

感謝wangsj1968大大的經驗分享，這些建議非常受用。小弟的系統設計時已考慮維護的可能性，因此在入風口入地及室內幹管離地處均設有4"的岐管檢查管口，除可監測空氣品質外，也可由此兩開口對系統進行灌洗，入口處雖距陰井距離較遠但是灌洗並用風機送風吹洗系統應可達一定清潔維護效果，幹管地面出口處只能逆洗，所幸此段距離約12米，灌洗難度應不會太高。濾網箱原本規劃HEPA等級並加大濾箱來避免壓損過大的問題，但是供應廠商認為這樣成本過高，建議採不織布濾材。另外本系統為了利於灌洗及冷凝水順利排除不是採用波浪管或內螺旋管，內管壁仍是完美平順管壁，至於紊流的形成，在此先不公佈，wangsj1968大大如果洞悉希望能暫時保全。畢竟多一份想像，才會有更好的想法出現。期盼大家的腦力激盪，能有更高明的設計出現。

作者: channayang 時間: 2013-4-6 19:55

敬覆lin54198大大
您的想法也不錯應該可以持續的除濕，不過如果入風口在室內，會有兩問題
；其一是室內空氣沒有更新，新鮮空氣無法獲得補充，必須另加絕熱空氣交換機的設備。其二是送風機的噪音在室內共鳴會令人受不了。

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-6 22:07

我沒有甚麼管內擾流產生器的造型設計方案，我的工作性質是最痛恨擾流的，哪會挖空心思去想產生擾流的辦法？

風管噪音確實難纏，尤其在channayang大設計的系統，管內擾流乃是必要之惡，因此如何在室內端消除風管噪音，就成了必要課題。加消音器雖然不錯，但消音器損耗的動壓很大。此時「中繼送風機」就成了通用解決方案，其概念如下。

地下風管一定要維持正壓，才能確保衛生，但是沒人規定1F到4F的風管也必須維持正壓。在地下主風管透出地面的位置安裝低通（low-pass）主消音器，消除惱人的高頻噪音，接著以剛性漸擴管擴大管道斷面為原來的4倍或4倍以上，接著串聯中繼送風機（多翼離心式送風機）與帆布管，最後才接原來的保溫風管；在1F與4F的出風口上游再加裝商業用低壓損、多孔吸音材，將低頻噪音也控制下來。

由於主消音器的壓損特別大，而末端吸音材壓損極低，因此中繼送風機的主要耗能都用於克服主消音器壓損，這就確保地下主風管透出地面的位置仍為微正壓（可利用微壓差計確認這一點）；兩段式消音器分別去除高頻與低頻噪音，於是室內得以維持靜音。

為了遷就個別房舍的建築設計，每一個地冷空調系統都是一個獨立的課題。除非邀請有經驗且物理觀念清晰正確的專業廠商來施工，否則很容易失敗－－俗話說的好，成功體現於每一個周延考慮的細節，這一行可不是甚麼人都有能力涉足的。

我曾在1995年為祖父試造地冷空調系統，失敗一次後就幸運獲得成功。當時我還利用從拆船貨店買來的船用空調壓縮機，以及一台出過車禍報廢的野狼125，製造大型農舍用中央冷氣系統。這些都是少年無知時代玩耍的物件。祖父病逝後，傷心的父親將祖父的美地與農舍都賣給別人，如今那個案例已經被挖掉，蓋了個大社區「新加坡花園城堡」。

作者: channayang 時間: 2013-4-6 23:00

其實也不是敝帚自珍，只是當初建造此系統時與合作者有口頭承諾，不擅自公開核心技術，所以...
原來wangsj1968大早有完整經驗，真前輩也。只可惜了您的大作，如能留下，當為後繼者最佳的參考。
目前室內噪音僅在特定風速下支管會發生共鳴聲，如出於共震應該是支管的剛性與自然頻率的問題，應該有解，主風機的噪音幾乎完全隔絕於室外，未從風管傳入，這部份抑制的還不錯，應該是紊流抑制了大部分的噪音傳導。各室內還會配置小抽風機(100W)，照目前看來室內主要噪音源應是這些小風機。

作者: channayang 時間: 2013-4-6 23:16

補圖如下

按這裡顯示圖片

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-6 23:42

原來您的地冷風管，就埋在筏式基礎的底板混凝土中。這真是既好玩又值得借鏡的案例。筏基拆模回填土再紮一樓地板鋼筋，待一樓樓板灌漿完成後，地冷風管就與大地真正合為一體了。

由基礎開挖面的土壤顏色，可確認您的地冷風管沒有浸泡在地下水裡；此外，不銹鋼管躲藏在混凝土的保護裡。賀喜科學好漢channayang大，這是個可長可久的系統。

由堆置在工地的90度彎頭，得知不是我最擔心的那種陡彎，而是漸進式的五段蝦背管。哇，這是很好的設計，channayang大，姑且不論效果究竟有多好，您這是耗能很低的設計，真不錯！

作者: channayang 時間: 2013-4-7 00:02

wangsj1968大您真是觀察入微，就兩張照片，就給您全摸透了，真是高人。小弟拜服。

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-7 09:58

昨晚大家都在16'C以下的冷風中挨凍（北部到現在九點多了還在凍），但是呢，channayang大卻舒舒服服窩在溫暖乾燥的家裡，享用22'C/50%RH適溫適濕地暖空調，取暖電費則低到不可思議，怎一個爽字了得。

反正只是取暖，風管內部不會潮濕，高壓鼓風機開半頻（30Hz）就夠，於是電力消耗再次削減為鼓風機全載狀態的1/8。接著是風機運轉與不織布過濾器損耗掉的電能，這些能量都100%轉換為管道中空氣預熱之用。

我們來結算一下：channayang大合計輸入270W左右的電力，至少獲得(17m3/min)/(1.217kg/m3)*(36-31)kJ/kg=69.8kJ/min=1160W的地暖熱量，比用電暖爐省電4.3倍。天氣愈冷，省得愈多。

作者: channayang 時間: 2013-4-7 18:52

今天測得令人欣慰的數據
4月7日 pm13:30
未開空調4F室內出風口測得23.9'C/87%RH
地冷空調啟動後4F出風口測得21.9'C/79%RH
溫度創新低紀錄且濕度下降(代表在此季節仍有除濕效能)
推測
可能是冷凝水陰井達高水位後排水泵啟動將水大部分排除
今日的數據推測
台中地底溫度相當接近原預估值
現在就等來個大艷陽天好試試系統的冷房能力

作者: pearl 時間: 2013-4-7 20:05

看到兩位高手的討論
令人欣羨

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-7 20:37

看到兩位高手的討論
令人欣羨
pearl 發表於 2013-4-7 20:05

互相漏氣求進步啦

作者: channayang 時間: 2013-4-7 21:00

本文章最後由 channayang 於 2013-4-7 21:01 編輯

小弟希望這些實驗能有拋磚引玉之效，這樣的系統，在此很多人都有興趣，只是礙於效能、經濟性、建造難度等疑慮，許多前輩仍在評估。小弟當初毅然決定去實踐，是剛好買一塊地要建自宅，心想：不趁此試試，一定會遺憾，抱著賭一把的心去做，成了算運氣好，若失敗也學些經驗。雖如是想，但深知一但其中任一環節沒想週全，都將導致無可補救的失敗，這些設施一但埋到了房子底下是不可能去修改調整的，因此設計過程竭盡所能的設法萬全，唯學識經歷有限，只能盡人事順天命了。原本還想設計內外雙循環系統，可視需要切換外循環或內循環，甚至還想利用電梯的活塞效應為系統強制送風(只需將管路與電梯機坑連通並加上兩個止逆風門即可)，唯這些設計雖然可行，但會增加系統複雜性，不利此系統的驗證，因此放棄這些想法。感謝wangsj1968大大對此系統的評點，相信一定給同好們一些相當有用的參考訊息。在此也鼓勵同好者放心的潦落去，真的物超所值。

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-7 22:11

氣象局4/7 13:30的台中數據是23.3'C/52%RH。您在4F室內量到啟動前出風口23.9'C/87%RH，啟動後出風口21.9'C/79%RH，這些數據代表的意義是甚麼呢？

首先我們知道4F出風口的空氣來源是地冷系統，但地冷系統是抽取戶外空氣，歷經過濾、加壓、地冷熱交換，然後送到室內的出風口。換言之，啟動後，出風口的空氣條件，要和戶外空氣入口的條件作比較，而不是拿啟動前4F室內的空氣條件作比較。

以您在4/7的例子來看，室外空氣原本為23.3'C/52%RH，經地冷系統處理後，變成21.9'C/79%RH，這說明地冷系統的作用依舊是「顯冷卻」。地冷處理後，氣溫雖然降低1.4'C，但付出相對濕度由52%RH（宜人）上升為79%RH（略嫌潮濕）的代價。

在您的實驗開始之前，4F的原始空氣條件為相對濕熱的23.9'C/87%RH。說它相對熱，是因為戶外空氣才23.3'C，室內卻是23.9'C，這可能是4/7這多雲天氣的微弱陽光輻射加熱作用造成些微溫升；至於原始相對溼度87%，我懷疑是前幾天實驗時，室內建材／家具累積吸收的溼氣未能全部排放到戶外所致。

推論一：您或許是誤會了，此系統並未在4/7實驗中展現除濕效能，相反地，它展現了冷卻加濕效果。或者再確切地說明白：當戶外氣溫高於地層溫度時，此系統展現為地冷空調，效果是使空氣變得更冷更潮濕；當戶外氣溫低於地層溫度時，此系統展現為地暖空調，效果是使空氣變得更暖更乾燥。

推論二：此實驗再次驗證當前地層溫度約為22'C。不過話說回來，地層溫度是會隨著四季變遷的，大體上春分前後是最低溫，秋分前後則為最高溫。對於台中地區而言，此數據為季節的函數，需要在一年之中以多次實驗追蹤確認。

作者: channayang 時間: 2013-4-7 22:32

感謝wangsj1968大大的提點，
目前房子4F是空屋，沒有裝潢及家俱，且量測時是開窗(含落地窗)量測，不是密室量測，為的是方便與室外條件比較，下次我會於風機入風口處量測一組參照的數據，氣象局4/7 13:30的台中數據是23.3'C/52%RH這數據應與小弟風機入風口處條件稍有差異，等再量測一組數據後再請wangsj1968大大不吝指點。

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-7 22:33

channayang大的地冷空調系統，會在今年夏天酷暑季節、明年初春寒冷季節大放異彩，尤其是在酷暑期間，當左鄰右舍收到沉重的空調電費帳單而眼眶發紅、咬牙切齒時，也會對channayang大的地冷空調系統大感眼紅。

但是建議使用時要注意，空氣濕度線圖（Psychrometric Chart）要影印一張貼在出風口旁隨時參考，而且要務必弄懂空氣濕度線圖各項數據的意義，才能趨利避害。

1.若用於酷寒冬天的取暖，出風口建議加裝加濕器（humidifier），寧願犧牲一點暖意，也要控制相對溼度在45%以上，否則家中女性的皮膚會太乾澀，老人孩子也會咳得比較厲害。

2.若用於酷熱夏天的冷氣，建議出風口建議加裝加熱線圈，寧願犧牲一點涼意，也要控制相對溼度在70%以下，否則家中的空氣會太潮濕，黴菌比較容易滋生。

作者: channayang 時間: 2013-4-7 22:38

本文章最後由 channayang 於 2013-4-7 22:56 編輯

小弟另有不解?
如果此系統目前是加濕作用，那陰井中持續累積的凝結水是否有違物質不生不滅定律，這些多出的水該如何解釋?
因此小弟以為地底溫度 < 21.9'C，因為壓損及磨擦的能量毫無疑問的轉為溫升，如出風口只有 21.9'C扣除這些溫升才是地底溫度，
是否為加濕狀態，直接檢視陰井凝結水位是上升或下降，是不是比較準確呢?

作者: channayang 時間: 2013-4-7 23:10

本文章最後由 channayang 於 2013-4-7 23:12 編輯

空氣線圖中的比容，以本系統來說是不容易確定的，
其一、因為在長径比大的管中流體而言(開放系統)，流體的密度是有梯度的，
其二、通過陰井時密度會突然改變。(這與陰井容積有關)
在利用空氣線圖前，是否應先掌握系統中的密度變化，更為實際?

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-8 00:26

小弟另有不解?
如果此系統目前是加濕作用，那陰井中持續累積的凝結水是否有違物質不生不滅定律，這些多出的水該如何解釋?
因此小弟以為地底溫度 < 21.9'C，因為壓損及磨擦的能量毫無疑問的轉為溫升，如出風口只有 ...
channayang 發表於 2013-4-7 22:38

相互研討囉！抱歉我說的加濕兩字是錯的，「使相對溼度提高」才是我的原意，這也是顯冷卻伴隨的物理現象。

拿一根3m長兩吋直徑金屬管，一端斜削使其鋒銳，垂直插入花園一角地面，拔起，此時管內都是泥；去掉管內的泥，重新插回原來的孔，再拔起，這樣重複做，直到孔深達2m。垂入一條長3m的細棉繩，棉繩末端綁牢0-50'C化工用水銀溫度計的耳朵，將溫度計小心垂放到孔底。繩子另一端露出地面備用。抓一把柔細泥土（不得含有小石子，否則溫度計會完蛋），和一點點水使其可塑性更佳，揉成一個泥球，壓在孔口上略作封閉。等待10分鐘，挖開封閉孔口的細泥，小心擴清孔口障礙物，在20秒內將溫度計穩定提回地面，然後在10秒內完成溫度判讀。這約略就是地層溫度，誤差遠小於0.5'C，我以前就是這麼幹的，推薦給channayang大參考。

把一罐冰涼的可樂放在桌上，不久罐身就凝滿水滴，罐底也多出一攤水漬－－環境濕熱空氣若有機會瞞著你偷偷跑過去，趁你不注意的時候接觸某種冰涼表面，那麼冰涼表面就會凝結水滴。我相信多出來的凝結水，與此物理現象有一定程度的關係，但我畢竟不是系統的締造者，我不能指出究竟是哪來的水，這可真是個謎團。至於直接檢視陰井凝結水位的升降能否用於評斷是否有除濕行為，因為前述的原因，真抱歉，我不願意妄斷。

至於管路摩擦損與濾網壓損轉換的溫升問題，您問得可真好，講來就話頭長！關鍵在地冷風管的有效熱交換總長。如果，我是說如果，實際上只要70m的地冷風管就能完成某天氣條件下的理論最高熱交換率，那麼多出來的106m-70m=36m的管長，就都用於抵銷你所說的溫升。換言之，雖然溫升確實存在，但被「過剩管長」造成的冷卻熱交換能力給抵銷了，於是結果不變。

具體的過剩管長，究竟有多長呢？答案是：要看戶外氣溫而定。就本系統而言（系統行為已推算完竣），若戶外氣溫高到38'C，而地層溫度只有25'C，那麼我敢保證，連一吋的過剩管長都不可能有；然而戶外氣溫若只比地層溫度高個1到2'C，那麼過剩管長很可能是總管長的2/3以上。

您另外的帖子提出的空氣壓力與密度（比容）問題，呵呵，多說無益，免費贈送您一個好康玩意，不管氣壓氣溫相對濕度條件如何，都足夠您的精密計算需要。
IOSH-2008濕空氣密度計算表

作者: channayang 時間: 2013-4-8 09:26

感謝wangsj1968大大不吝指點並提供工具
本系統在地底下是封閉系統，風管各接頭最後均於接口處填覆矽膠，為的是避免泥土的水分透過混泥土跑到風管中。這樣的系統小弟先將它視為一黑箱，藉由實驗的輸入與輸出比較，在質能守恆的前提下去推測系統到底做了什麼事，能量的部份一定會受大地這巨大邊界條件影響，能量(熱)不是流入地底，就是帶出能量，至於水在這過程中只是相變態，但還是水(這裡沒有質能互換的現象)。因此這系統顯然還需要更多的實驗來了解它。

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-8 17:59

討論溝通，本就是一個好事，我很願意多講一些。

且不管細節如何，建造這麼大的工程結構體，持續作實驗，還買來儀器進行監測，無論時間還是金錢，都是龐大投資，這樣的實驗數據千金難買，更何況channayang大免費貢獻給大家？

言歸正傳。室外空氣流經不織布濾網，經高壓送風機壓入地下風管，這個點是整個地下風管壓力最高的地方。空氣沿著地下風管前進，氣壓因為摩擦衝擊等損失而逐漸降低，因此沿著地下風管，空氣每前進一步，壓力就降低一些，當空氣走完風管，終於鑽出地面時，它的壓力無限接近於戶外環境氣壓。為什麼這樣說呢？

1.各樓層出風口的氣壓，就是環境氣壓，這是無可爭議的基本條件。
2.出風口上游設有中繼小風機（根據channayang大的描述），小風機入口壓力不可能比出口壓力高，因此小風機上游入口的氣壓低於環境氣壓（也就是俗稱的負壓）。
3.從空氣鑽出地面的位置起，一直到各中繼小風機入口為止，壓力損失極小，因此就本系統而言，空氣鑽出地面的位置，其氣壓與環境氣壓無限接近。

有了前述推論「地下風管鑽出地面的位置，其氣壓與環境氣壓的差異可忽略」，下面就更方便繼續討論了。

1.首先我們知道地下風管的平均氣壓高於環境氣壓，且就整段地下風管而言，高壓送風機出口（風管鑽入地面的位置）氣壓最高，地下風管末端（風管鑽出地面的位置）氣壓最低。
2.接著我們由推論得知地下風管末端的氣壓幾乎等於環境氣壓。
3.在有疑問的最新實驗中，整段地下風管都在接受地層冷卻，或許在風管前段受到高氣壓的影響而使空氣性質變得特殊（如果有這種事的話），但在風管後段，空氣性質逐漸恢復正常。

最終得到一個推論：除非本系統在風管鑽出地面後還存在巨大的壓損設施（使風管鑽出地面位置的氣壓仍顯著高於環境氣壓的特殊設施），否則送風機輸出壓力的影響可以忽略。

其實直接算也行。就算高壓送風機的出口（地下風管鑽入地面的位置）氣壓很強，就算它300mmAq好了（夠大了吧），也就是3000Pa，或30hPa而已。不要忘了環境氣壓大約是1013.25hPa，30hPa/1013.25hPa=2.96%。換言之，即使是氣壓最強的位置（地下風管鑽入地面的位置），其氣壓不過比環境氣壓大3%左右而已，對密度與飽和空氣的水蒸氣mole fraction的影響，也大概就是這個幅度。這微弱的3%差異，隨著空氣在地下風管中不斷前進，差異愈來愈小，最後在出口完全沒差異了。

說完了。

作者: channayang 時間: 2013-4-8 19:21

本文章最後由 channayang 於 2013-4-8 19:48 編輯

應是小弟沒說清楚，中繼風機有設計規劃目前還沒裝，但是試運轉時(目前)4個樓層只選擇開放1F&4F室內出風口，有試過4風口全開，因為電動可調風門還沒進來，因路徑差異導致越高樓層越分不到風壓，這問題等中繼風機及電動可調風門裝設後才能改善。最終將有12具中繼風機在系統中，每層樓3具，電動可調風門預計裝4個，目前1F&4F出風口皆為正壓。補充一點各樓層支管為6"，

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-8 20:39

應是小弟沒說清楚，中繼風機有設計規劃目前還沒裝，但是試運轉時(目前)4個樓層只選擇開放1F&4F室內出風口，有試過4風口全開，因為電動可調風門還沒進來，因路徑差異導致越高樓層越分不到風壓，這問題等中繼風機及電動 ...
channayang 發表於 2013-4-8 19:21

沒中繼風機？那還是沒影響問題的本質。1-4F的配風管總壓損，能有40mmAq就很大了。您的高壓送風機的工作狀態我算過，有一部分壓損分給了不織布濾網，因此地冷風管入口只有180mmAq左右的正壓，即使加上40mmAq，結果還是很小。

我比較懷疑的是為何4F分不到風？這種事未免太離奇！現在的正統配風管設計，都是採用等摩擦法，主配風管的截面積最大，沿著配風路徑，每從主配風管分出去一根支管，主配風管的截面積就縮減一部分，像這樣的截面積遞減行為，會一直延續到最後一根末端支管為止。用等摩擦法設計配風管，就算不安裝支管風門，各樓層出風口的風量也會差不多大。

電控風門（推薦Belimo廠牌，響應好，扭力大，安靜省電）的話，想必是買4個，請建立控制邏輯，以實現最省能的DIY控制。請務必了解，我只是怕您走了歪路又沒弄好，並不是小看您，千萬別誤會。

首先建立控制模式表，例如若只有1F使用，就是0001；若1/2/3F都用，只有4F不用，就是0111，以此類推，4層樓有2^4=16種控制模式。接著對應控制模式表，建立風門門位角度表（把控制模式表中的1拿掉，改填風門門位角度），這樣就不會亂掉。請記住，若有N層樓要使用冷氣，則只需要調整(N-1)個風門，以及高壓送風機的變頻電源頻率。這樣一來，相當於以N個方程式解N個未知數（N-1個風門角度，以及1個電源頻率），對應每一控制模式，您會得到漂亮的唯一解。

控制電路可買可程式控制器（配線較樸素簡潔，操作也容易）寫階梯圖程式，也可以用全手動面板個別設定風門控制電壓／電流，無論如何，有了控制模式／風門門位角度表，任何調整都是一步到位，省時省力又準確。

作者: channayang 時間: 2013-4-8 21:59

wangsj1968大大果然將小弟的計畫摸透透
除了控制電控風門還會與主風機的變頻器聯控，必要的話中繼風機也有調速控制，PLC不夠用的話，還有PC BASE候補。4F分不到風是因為室內配管問題，主幹管8"支管6"，為了方便配管沒有截面積遞減配置，想反正要裝電控風門，就將配管簡化。

作者: wangsj1968 時間: 2013-4-9 17:13

channayang大，秀一下送風機和不織布濾網箱照片如何？最好有規格銘牌。此外我很好奇主風管和支管的分歧部位是怎麼連接的，4F末端竟然沒風，可真怪了.........

作者: channayang 時間: 2013-4-9 21:00

wangsj1968大大
不織布濾網是顯隆的產品，目前也還沒裝上，因為主風機還是廠商提供試用，還沒買斷，所以沒將風機與不織布濾網的介面確認(還沒出圖製作)。4F也不是沒風，只是相對較微弱(抱歉!沒說清楚)。另外今日檢視系統，發現陰井不鏽鋼鐵蓋內面忘記貼氣密條(之前有想到)，結果主風機運轉時鐵蓋側漏不少風量，想必損失不少風壓。附註：(陰井蓋上壓80kg的石頭，陰井開口60*60cm，沒這些石頭的話陰井蓋會被吹離漂浮，像以前在探究的氣靜壓軸承。照片容我後補。

作者: channayang 時間: 2013-4-10 10:06

本文章最後由 channayang 於 2013-4-10 10:10 編輯

室內幹管與支管

按這裡顯示圖片

作者: chen168 時間: 2013-7-17 17:42

37# channayang
C大，不知現7月了，你的地風系統表現如何？
相當好奇現在氣溫30多度，它的表現呢！

作者: channayang 時間: 2013-7-22 22:55

38# chen168
現在發現地底溫度與地表地貌有相當關聯，臨地有400多坪，原本一邊是種植一些香蕉等植物，一邊是鐵皮屋，四月底因建商取得所有權，鐵皮屋移除，剩下地表大片面積的混泥土地面，植物也剷平剩下光禿禿的黃土，這幾個月下來系統出風口溫度持續上升，從4月的21.9度C到現在約25度，混泥土的蓄熱能力真是太強了，將來臨地建商開發完成後，看會不會回復。但上週有冷凍科的退休同事來看過，他們覺得出風口的體感溫度約在22~24度C左右(用手試溫度)。以上。

作者: Way 時間: 2013-7-22 23:05

38# chen168
但上週有冷凍科的退休同事來看過，他們覺得出風口的體感溫度約在22~24度C左右(用手試溫度)。以上。
channayang 發表於 2013-7-22 22:55

岔個話題
這種專業達人真的都很厲害
上次去汐止的市場買半斤油飯
只看老闆隨手一抓
放到磅秤上就剛剛好是半斤!!

作者: chen168 時間: 2013-7-23 02:06

38# chen168
現在發現地底溫度與地表地貌有相當關聯，臨地有400多坪，原本一邊是種植一些香蕉等植物，一邊是鐵皮屋，四月底因建商取得所有權，鐵皮屋移除，剩下地表大片面積的混泥土地面，植物也剷平剩下光禿禿的 ...
channayang 發表於 2013-7-22 22:55

看來還地風系統受埋管深度，及地表環境影響頗大;
埋管至出水層才可不受地表影響，台灣地區地下水記得看過好像是恆溫14°C,
改用地下水的地冷系統，可能比較好！

作者: 4w 時間: 2013-7-23 23:58

1# channayang

二年前我也用汽車散熱片埋入水中或是土中，散熱片吹入熱空氣，經過熱對流瞬間降溫，還去申請專利，可是口袋不夠深，也沒繼續研究。

按這裡顯示圖片

作者: channayang 時間: 2013-7-24 22:33

專利是要花錢養的；申請要錢，還要繳年費(保護費)，小弟這些年國內外專利也好幾件，要靠個人來養專利，還真的是負擔，所以都是與企業合作，由企業主來養專利，如果是有價值的專利，一般都找得到合作對象。專利申請時，建議找專利師諮詢，以免花錢申請了專利，事後被輕易的突破迴避。

作者: xyz0167 時間: 2013-8-3 07:33

16# channayang
請問
地冷風管是在地下多深 ?
謝謝

作者: channayang 時間: 2013-8-4 22:20

44# xyz0167

我的在地下2.5m

作者: FlyNews 時間: 2013-8-5 00:06

本文章最後由 FlyNews 於 2013-8-5 00:36 編輯

地表的溫度=地表水的溫度=自來水溫度,
除非地下風管在水裡,有水能散熱,否則會不夠冷,
且地下風管出了地表後必須要能隔熱,
否則管道中的冷空氣透過風管與建物接觸,吹出來的風的溫度又會回升了!
但不管怎樣,在夏天,即使一樓也會比頂樓還涼,但溫差太小,可能不夠用。

若真要在N樓能跟地表一樣涼,最好的方法就是種樹或種植物,
活著的植物根會吸收水份,莖/葉儲存水份,算是自然循環生化水冷系統。
除了天然的之外...以目前人類的科技複製不出來人造的...

作者: 姜姜好 時間: 2013-8-5 10:16

導熱係數及介質熱交換速率都要參考..
綠色植物吸收陽光變成生長.才不會釋放熱.
水是很好介質.便宜.好用.又可蒸發散熱.
目前節能很多利用水蒸發吸熱降溫.(濕度會提高)
之前曾請冷氣蒸發散熱專利.當時不懂製造後來放棄.
所以對能源方向稍有廣泛涉略.
眼觀地球.著手身邊.可用之物.

作者: taiwanbigmary 時間: 2013-8-11 23:09

個人粗淺認識..若有錯誤..請指正!
這種系統並不是把冷空氣製造出來..
而是用一些較微能量..把溫熱空氣書進去在地層裡面的相對較低溫度..
藉熱交換作用..得到較低溫的空氣..
但是為何地層裡有較低的溫度呢?
這就涉及地球的構造..地球的材料..和各種物質的比熱..熱傳導特性..
以及地球對於來自本身地熱..和來自太陽輻射熱..
總總平衡結果..
恰在某區形成這種可以.."偷取"的熱交換戲法..(當然也有相反的..地下一些些距離反而更燙)
試想如果大規模(比如所有有人居住的都會城鎮)持久使用會如何??

作者: sjju 時間: 2013-8-12 08:33

taiwanbigmary 發表於 2013-8-11 23:09
個人粗淺認識..若有錯誤..請指正!
這種系統並不是把冷空氣製造出來..
而是用一些較微能量..把溫熱空氣書進 ...

當然也有相反的..地下一些些距離反而更燙

近地表的溫度.vs.深度（地溫梯度），個人不熟；但是，對於深地層而言，地溫梯度約為：3 C/100 m！也就是距地表越深，溫度越高！

作者: xyz0167 時間: 2013-8-13 10:51

channayang 發表於 2013-4-6 19:55
敬覆lin54198大大
您的想法也不錯應該可以持續的除濕，不過如果入風口在室內，會有兩問題
；其一是室內空 ...

請問
如把這系統放在屋頂為塑膠布, 四周為50目網子的農業溫室中,
入風口在溫室內, 在7.8月高溫季節, 將高溫高溼空氣50'C/100%RH送入地冷風管,
出來的空氣溫溼度可知道嗎? (送風機的噪音,不考慮)
謝謝

作者: channayang 時間: 2013-8-13 18:51

這是否勞請wangsj1968 大大解答一下呢？

作者: 姜姜好 時間: 2013-8-14 05:44

本帖最後由姜姜好於 2013-8-14 05:56 編輯

xyz0167 發表於 2013-8-13 10:51
請問
如把這系統放在屋頂為塑膠布, 四周為50目網子的農業溫室中,
入風口在溫室內, 在7.8月高溫季節, 將 ...

您問的相當專業.
老師上課教的計算已還老師.

在此提供簡單降溫方法.
水蒸發吸熱.目前使用最廣泛.  高壓噴霧機.  水霧機. 冷氣水塔.  涼風扇.  水冷扇........

大陸抽地下水.經冷凝器再打回地下.  進水及  回水有一點距離
借地下水恆溫夏天降溫. 冬天寒流加溫.

在此提出一種參考模式.
冷氣機房模式.
冷氣機房沒有耗電壓縮機.採水蒸發吸熱
空氣路線.
         一樹林.竹林  .農用黑網  第一次降溫
         二機房加濕降溫  第二次降溫
         三進溫室地面.  進氣口要低. 排氣口要高.
機房加濕.
            一水是主角. 若能取  低溫山水最佳. 若無就只有用水塘..或水池但要遮陽 . (吸地溫)
            二抽水馬達. 取水口近量低. 加壓後進水管噴頭.  產生雨霧. (水洗機噴頭. 只要能噴水)
            三採用冷氣水塔. 蜂槽網片阻擋水滴  . 取得濕冷空氣.
            四冷氣水塔風扇  將低溫濕冷空氣送入溫室降溫 (冷氣水塔風扇具  低噪音.大風量.低靜壓. 耗電低. )

   以上方法能降空氣溫度至少3~5度.

作者: ballygolfer 時間: 2014-6-28 11:50

很想裝設這樣的恆溫系統～

規劃想法是～進風口有一般地面入風＋熱泵熱水器產生的冷風～先行經過過濾箱後進入全熱交換機～再分送室內..... 期望可以創造不開窗恆溫生活空間....

只是這樣在基礎下的管路... 會不會有重力壓癱的情形發生？！

作者: goldant 時間: 2014-6-29 10:45

真是環保尖兵!!!!!!

作者: 姜姜好 時間: 2014-6-29 19:58

本帖最後由姜姜好於 2014-6-29 20:05 編輯

ballygolfer 發表於 2014-6-28 11:50
很想裝設這樣的恆溫系統～

規劃想法是～進風口有一般地面入風＋熱泵熱水器產生的冷風～先行經過過濾箱 ...

熱泵熱水器 .有分等級 .
雙效熱泵熱水器. 熱不停 . 冷不停 . 是最佳 . 但是設計製造 . 價差很大 .
夏天有熱水及冷氣 . 冬天有暖氣及熱水.

熱回收是基本款. （冷氣加裝熱水　回收　）若水溫到達設計溫度
冷氣效能會降低 (需要加控制才能改善 )

熱泵熱水器　．　只供熱水　（　冷氣　排掉　）　
熱泵　是採取　電能　加　空氣溫差熱能　
所以　１＋１大於　１　度電　
熱泵熱水器　升溫　大於　電熱水器　．

作者: ballygolfer 時間: 2014-6-29 22:39

地熱の家

今天找到了過去住宅改造王的地溫交換影片
又挖到提供安裝的廠商網站～

看來是能讓居家室內環境終年保持21~25度還能用管中做空氣水洗淨

一套系統大概百萬日幣..... 不過熱水... 就得自己燒了 XD

作者: herbertlee 時間: 2015-5-11 11:58

江沅晉：地下淺層溫能系統之介紹與應用
[youtube]lcxFgW_szPY[/youtube]

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