地冷空調試運轉

pearl

看到兩位高手的討論
令人欣羨

wangsj1968

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

channayang

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。

wangsj1968

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。

channayang

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。

wangsj1968

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。

channayang

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?

channayang

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?

wangsj1968

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

channayang

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。