Sziasztok!

Korábban a klímákkal kapcsolatban felmerült, hogy miért nem a
pincébe nyomjuk a meleget. Nos. Megpróbáltam egy kicsit számolni.

Kiindulási adatok a földre mint közegre:
Sűrűség = 2000 kg/m3
Fajhő = 0.9 kJ/kgK
Hővezetési tényező = 0.4 W/mK
A talaj minőségtől függően persze ezek eltérőek lehetnek, de a hiba
szerintem 30-50 %-nál általában nem nagyobb. Ha erősen nedves a talaj,
akkor jobb hővezető. Akár 2.5 W/mK is lehet egy szakkönyv szerint,
20 % nedvességtartalom mellett, és a fajhője is 2 kJ/kgK ilyenkor.

Legyen egy pincénk 3*3*3 m méretű, ennek a földdel érintkező
felülete 5*3*3 = 45 m2.
Legyen 2 kW az a teljesítmény, amit a pincén keresztül szeretnénk a
földbe pumpálni, folyamatosan, napokon keresztül. Talán nem túlzott
ez a teljesítmény.

Nézzük meg a hőátbocsátási tényezőjét egy 40 cm vastag földrétegnek:

k = 1 / (1/alfa + d/lambda) = 1 / (1/8 + 0.4/0.4) = 0.9 W/m2K

A belső hőátadási tényező értéke 8 W/m2K, és úgy vettem, hogy nincs
semmilyen épített fala a pincének, ami tovább csökkentené a
hőátbocsátási tényezőt (30 cm betonfal esetén 0.75 W/m2K lenne).

A rendelkezésre álló felületen, 40 cm vastag földrétegen mekkora
hőmérséklet-különbséget kell tartanunk, hogy a 2 kW-ot átjuttassuk?

dt = Q/(A*k) = 2000 / (45*0.9) = 50 K

Ez már kicsit sok, tehát 2 kW-nak folyamatosan, 40 cm vastag földrétegen
való átjuttatásához, 5 °C földhőmérsekletet feltételezve, a helyiségben
55 °C alakul ki.

Nézzük, hogy ebben a 40 cm vastag földrétegben mennyi energia tárolható.
Vegyük az egy nap alatt a földbe juttatandó energia nagyságát.
2 kW * 24 h = 48 kWh = 172800 kJ
A 40 cm vastag földréteg hőkapacitása:
45 m2 * 0.4 m * 2000 kg/m3 * 0.9 kJ/kgK = 32400 kJ/K
172800 kJ / 32400 kJ/K = 5.3 K
Tehát ezzel az energival durván 5 fokkal emeljük meg egy nap alatt ennek
a földrétegnek a hőmérsékletét, napokig tehát ez sem tartható az energia
elvitelre.

Remélem, nem követtem el valahol durva hibát a számításokban, de ez engem
meggyőzött, hogy nem megfelelő ez a megoldás.

Nem véletlen, hogy a talajszondákat, amiket fűtéshez, hűtéshez létrehoznak,
50-100 m mélységig viszik le, ilyenből többet is csinálnak egy családi
háznál. Egy 100 m hosszú, 10 cm átmérőjű szonda esetén 30 m2
földfelülettel teremtünk kapcsolatot. Ha ez talajvíz rétegekkel találkozik,
azok áramlásának köszönhetően, azok környezetében sokkal
intenzívebb az energiaelvitel. Ha kő, szikla rétegekkel találkozik,
az meg sokkal jobb hővezető, 1.5 - 3.5 W/mK.

Üdv.:
Baumann József