地冷空調試運轉

channayang

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)

channayang

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。

樂活族

加油!加油!加油!
大家都等您補圖啦!

0789tx

等您補圖啦!有圖較有說服力   加油!加油!加油!

wangsj1968

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......

channayang

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)。

channayang

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。

wangsj1968

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）。

channayang

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)。

wangsj1968

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。