SCAMBIATORE DI CALORE A IMMERSIONE PER APPLICAZIONE GEOTERMICA

[spaghetto77]

Buongiorno e ringrazio anticipatamente a tutti presenti per la disponibilità mostrata.
Devo calcolare il dimensionamento di uno scambiatore a serpentino INOX da immergere nel mio pozzo per prelevare energia con la mia PDC.
Alcuni addetti ai lavori mi hanno preso per pazzo ma vorrei smentirli, il mio pozzo ha una profondità totale di 11 metri con 7 di acqua con un diametro di 90 cm.
La tempreratura del pozzo è di 19° gradi ed il saltore termico è di 5°, tenedo conto le la mia pompa di calore è di 10Kw con una portata di 48/lm quanto deve essere grande il sepentino?

Chiedo Aiuto

Grazie a tutti

[NoNickName]

Non ho capito la portata, 48 l/min? Premesso che non torna, perché anche se dovessi smaltire 13kW, la portata sarebbe circa 36 l/min, mi sembra che la quantità di calore prelevabile è abbastanza esigua, il volume è meno di 4.5m3, e potendo prelevare non più di 10kcal/Kg di acqua, il massimo emungimento sarebbe di 50/52kWh prima che l'acqua diventi troppo fredda.
Ipotizzando che il tuo fabbisogno totale sia di 5000kWh/anno, i tuoi 50kWh li consumi in 3/4 giorni, dopodiché la pdc andrà in blocco di antigelo o di bassa pressione (oppure il pozzo diventa un blocco di ghiaccio).
E' chiaro che tutto dipende anche dalla velocità di traslazione dell'acquifero.

Quindi sì, sei pazzo.

In ogni caso una formula a spanne per il dimensionamento della superficie del serpentino può essere S = Q/k(tms-tm)
Q = calore da scambiare ogni ora = 10kW x 1h = 10kWh = 8600kCal
k = 500 per tubo in ferro, 520 per tubo in rame
tms = 19 - 5/2 = 16.5
tm = tms - 5 = 11.5
Da cui S = 3.5m2 di superficie del serpentino
Un tubo da 1/2" ha una superficie di 0.037m2 per ogni m di lunghezza, quindi hai bisogno di circa 3.4/0.037=94m di tubo da mezzo pollice
No credo che nemmeno ci stiano nel pozzo ...

Ergo non si può fare.

[spaghetto77]

Grazie mille per la tua preziosa risposta, ho indicato i dati dalla scheda tecnica della PDC che alla massima velocità del circolatore lato sonde di 0,8ls.
Tieni conto che la PDC ha una resa a 0/35 di 8Kw con assorbimento di 1,8 Kw elettrici quindi un prelivo dallo scambiatore a serpentino di 6,2Kw,
in una ipotesi pessimistica di 0/50 abbiamo una resa di 7,6 Kw con un assorbimento di 2,4 Kw elettrici quindi andremo a prelevare dallo scambiatore 5,2Kw purtroppo molti ingegnieri mi hanno detto di sovvradimensionare il calcolo a 10Kw quindi questo mi crea un po di confusione ma ovviamente non mi arrendo.
Per quanto riguarda la potenza prelevata dal pozzo ho pensato di istallare una sonda con un termostato con setpoint di sicurezza che travaserebbe l'acqua in un pozzo secondario fino al ripristino della temperatura ideale.

Cosa ne pensi
Grazie Grazie Grazie

[NoNickName]

Cosa ne pensi

Penso che è una c***ta e dovresti fidarti degli ingegneri

[Esa]

"... che travaserebbe l'acqua in un pozzo secondario fino al ripristino della temperatura ideale.""
Cioè? Installi una pompa che travasa l'acqua da un pozzo all'altro?

[spaghetto77]

la pompa che uso per irrigare il giadino potrebbe travasarmi l'acqua nell'altro pozzo con circuito dedicato controllato da un termostato

[Esa]

Non potrebbe essere utile rivolgersi ad un tecnico?
O, almeno, ad un fornitore di macchine?

[spaghetto77]

io ho inpianto geotermico in acqua di falda dal 2015 progettato da uno studio accreditato ma purtroppo non hanno tenuto conto della qualità dell'acqua di falda che nonostante abbia dei rendimenti alitissimi lo scambiatore primario ha bisogno di continui lavaggi anche ogni 6 mesi con acido citrico o aceto di mele.
Quindi voglio portarlo da un circuito aperto ad un circuito chiuso, se ci riuscirò pubblicherò un video.....

[Esa]

Forse è difficile realizzare lo scambiatore che vorresti e che ti è stato suggerito. Magari, invece del tubo liscio da 1/2" potresti utilizzare un tubo corrugato per ridurre l'ingombro? Trovi tante proposte: da quelli a spirale, che si utilizzano nei serbatoi, a quelli diritti (Zoppi, ad esempio).
Conta anche molto dove installi i tubi dello scambiatore: in centro al pozzo o vicino alle pareti? Anche una piccola portata (se la pompa di irrigazione è a giri variabili) può modificare sensibilmente le condizioni di scambio.
Ma non hai pensato che il problema dell'intasamento può essere risolto con filtri adeguati? O con la sostituzione dello scambiatore?
Invece del tipo a piastra (credo tu abbia questo), quello a fascio tubiero (passato di moda ...) risolve molto meglio i problemi di sporcizia.

[spaghetto77]

Grazie per i consigli che sono sempre graditi. Attualmente ho uno scambiatore a piastre saldobrasato Pacetti BV50 a 60 piastre e avevo un filtro a 100 micron che andava continuamente in saturazione ogni 15gg allora lo ho eliminato, negli scorsi giorni ho trovato un azienda artigiana che realizza scambiatori a serpentino su misura e mi hanno preventivato uno scambiatore a serpentino di 7m2 con diametro del 25 con 2 spirali concentrice avrebbe un diamtro di 38cm ed un altezza di 135cm.
io vorrei farne svilluppare uno di 10m2 su 3 metri di altezza in modo che le spirali siano ben distanti.
Vedremo come andrà a finire, capisco anche le perplessità di molti ma ho anche l'appoggio di dversi tecnici.

[Esa]

Il sistema di filtrazione andrebbe rivisto, con almeno due step. Gli scambiatori a piastre non sono adatti a queste applicazioni.
Ad occhio, considerando un dTmd di 7°C e una superficie di 10 mq, serve un materiale con Lambda di circa 150 W/mK per ottenere 10 kW.
Il rame (o sue leghe) andrebbe bene, ma l'acciaio inox assolutamente no.
Densità Lambda
kg/m3 W/mK
1 Fe 7850.000 57
2 FeZn 7850.000 57
3 Al 2660.000 236
4 AlMg3 2660.000 140
5 Cu 8960.000 401
6 Cu+8μSn 9076.000 366
7 CuNi10Fe 8880.000 52
8 AISI 304 7900.000 15
9 AISI 316 7900.000 15

[Esa]

Scusa, ma la tabella è andata fuori posto. Spero vada meglio (valori di Lambda):
1 Fe 57
2 FeZn 57
3 Al 236
4 AlMg3 140
5 Cu 401
6 Cu+8μSn 366
7 CuNi10Fe 52
8 AISI 304 15
9 AISI 316 15

[spaghetto77]

Grazie l'unica paura è se ci sia corrosione altrimenti dovrei aumentare ulteriormente la superfice di scambio, comunque ci sono ditte che mi consigliano 6m2 altri 10m2 altri ancora 7m2 comunque come dicevo ad un tuo collega nelle condizione più avverse cioè con una falda a 0 gradi ed acqua a 50 preleverò al massimo 7,6Kw quindi pensavo almeno ad un 10/12m2.

Grazie ancora

[Esa]

"Con una falda a 0 gradi ed acqua a 50 preleverò ...".
Forse scalderai la falda ...
Forse vuoi dire che dall'evaporatore esci a 0°C e vai in falda, che, trovandosi a 19°C è in grado di riscaldare l'acqua di qualche grado, sufficiente a far funzionare il frigorifero ?
Hai un pozzo di circa 4,5 mc di acqua a 19°C. Se non sbaglio, credo che tu possa "estrarre" circa 100 kWh di energia.
Dopo, non devi cambiare/rinnovare l'acqua ?

[spaghetto77]

Scusami non mi sono spiegato bene 0/50 sono i dati della esercizio resa della PDC che se lavorasse con sonde verticali a 0°e acqua per ACS o riscaldmento a 50°ho quegli assorbimenti elettrici e quel prelievo di energia di 7,6Kw ovviamente la falda a 0 non ci arriverà mai la pdc si bloccherebbe a 3°.
Penso di sovvradimensionare di 2m2 lo scabiatore per l'estate dove devo davvero smaltire calore dagli appartamenti ma li la notte avremmo l'irrigazione del giardino che andrebbe a rigenerare totalmente la falda con acqua nuova.
Capisco che ho una pretesa un po pioneristica ma va bene dai.

Grazie

[Esa]

Non era mia intenzione scoraggiarti, anzi ...
Erano i dati che non mi tornavano.
In pratica, hai un pozzo a 19°C, dentro il quale hai immerso uno scambiatore. Nello scambiatore mandi acqua a 0°C (in uscita dall'evaporatore della PdC) che uscirà più calda. Si spera a 4/6°C.
Ma lo scambiatore, è in rame o acciaio inox?

[spaghetto77]

Scusa io ancora non ho immerso uno scambiatore a serpentino vorrei immergerlo...
attualmente ho una pompa ad immersione che preleva acqua del pozzo a 19° che attraversa uno scabiatore a piastre saldobrato che funge da sacrificale dove la pdc preleva dell'energia circa 5° dopo di che l'acqua viene reimmessa in un pozzo secondario a 15°.
Il mio problema più grande che questo sistema causa troppa manutenzione nello scambiatore a piastre con lavaggi e controlavaggi ogni 5/6 mesi.
Quindi voglio scambiare direttamento con un circuito chiuso nel pozzo con un serpentino.
Scusami se non mi sono espresso bene
Grazie ancora per i consigli

[Ronin]

avevo un filtro a 100 micron che andava continuamente in saturazione ogni 15gg allora lo ho eliminato ... Il mio problema più grande che questo sistema causa troppa manutenzione nello scambiatore a piastre con lavaggi e controlavaggi ogni 5/6 mesi.

guardacaso
(quello che il primo fermava, ora si accumula nel secondo e lo intasa; la soluzione giusta come dice Esa è inserire un filtro autopulente, che il controlavaggio lo fa da sè)

[spaghetto77]

Certo sono coscente che il ora si intaserà lo scambiatore ma dopo le feste ordinerò questo scambiatore da immergere nel pozzo eliminando totalmente filtro, scambiatore sacrificale andando a migliorare ulteriormente il COP della pdc..

[Ronin]

andando a migliorare ulteriormente il COP della pdc..

se ne sei convinto... in bocca al lupo

[NoNickName]

Tutto 'sto thread è una supercazzola.

[spaghetto77]

Ringrazio tutti comunque appena ho dei riscontri li pubblicherò a titolo conoscitivo non sono un venditore ne un tecnico solo ed escusivamente appassionato di impiantistica.

Grazie ancora a tutti

[Esa]

Grazie a te per l'opportunità di discutere una soluzione non usuale.
Credo che non si possa esigere il controllo del lavoro del professionista “quali che siano le sue competenze o qualifiche professionali” .

[spaghetto77]

Puotroppo moltri pofessionisti non conoscono nemmeno le pompe di calore.
io mi trovo a Roma e credetemi sul geotermico a livello di professionisti davvero preparati c'è il nulla assoluto.
Comunque Esa ti aggiorno quanto prima
sarà divertente spero nel bene o nel male.......
Tu sei un professionista?

[Esa]

Apprendista. Più vado avanti e più mi rendo conto di non sapere.
Pensa, sarò a Roma ai primi di gennaio.
Sempre che mi lascino ...

[spaghetto77]

BENE BENE tornassi indietro di 20 anni farei scelte diverse ma va benissimo così, mi appassiono ai miei progetti impiantistici sia nella mia abitazione e poi nelle abitazioni che realizzo...
Magari appena aprono le aziende comincio a farmi quotare lo scambiatore e se vorri ti faccio fare un salto nella mia centrale termica.

Grazie ancora

[soloalfa]

Ciao Spaghetto, da quel che ho capito, in pratica utilizzi il pozzo come se fosse una vasca di calma e crei un circuito chiuso in cui il serpentino immerso smaltisce il caldo o il freddo sui 4,5 m³ di acqua che hai disponibili; quando l'acqua del pozzo si scalda o si raffredda "troppo" travasi l'acqua in un altro pozzo.
E' un po' sperimentale come sistema, facci sapere come va! io abbonderei con i m² di serpentino in quanto la tua fonte non è proprio come un pozzo tradizionale che ti da energia costante ma è vincolato ad una temperatura che non è fissa. E lo farei inox piuttosto sviluppato in altezza per non stratificare le temperature all'interno del pozzo.
Per quanto riguarda il COP della macchina non sarà superiore alle condizioni attuali a scambiatore pulito.
Se riesci posta delle foto.

[Esa]

Lambda inox 15
Lambda rame 400

[ingpignolo]

Ciao, così facendo però la superficie esterna del nuovo scambiatore immerso nell'acqua di falda potrebbe pian piano sporcarsi ed incrostarsi

se qualità dell'acqua non è il massimo, rischi solo di spostare il problema in punto diverso dell'impianto

[spaghetto77]

Grazie per il vostro supporto.
Vi racconto cosa è successo ieri nel pomeriggio.
Il circuito primario dopo nemmeno 6 mesi con lo scmbiatore sascrificale ha cominciato in pochi gliorni a saturarsi infatti lato evaporatore avevo 9°in ingresso e 5° in uscita che dopo poche ore sono scesi a 7°con ritorno a 3° e li è arrivato il blocco della PDC.
Mi armo di santa pazienza prendo una mia piccola elettropompa un secchio verso 1 kg di acido citrico la raccordo su dei bocchetoni ormai preparati all'evenienza e con una 15/20 litri d'acqua faccio girare il tutto per 2 ore, ed il tutto si è risolto dopo ll lavaggio che la PDC aveva sull'evaporatore in ingresso 17°ed uscita 13°... con un COP di 7 circa... tutto molto bello vero?
Purtroppo sono stanco di dover fare queste manutenzioni continue al primario della macchina vorrei un vero e proprio frigorifero.
Ecco perchè voglio trovare la soluzione meno dispendiosa possibile che possa eliminare questa problematica.

Aspetto le vostre considerazioni con gran piacere

Grazie

[spaghetto77]

Ad Esa volevo chiedere una cosa perchè sulle formule di calcolo che ho visto viene consideraro il K del materiale non il lambda? come calcoresti la superfice di scambio?

Grazie mille

[SuperP]

Purtroppo sono stanco di dover fare queste manutenzioni continue al primario della macchina vorrei un vero e proprio frigorifero.

scusa ma chi ti ha progettato una geotermia con circuito aperto non te l'aveva detto? Non era meglio invece che togliere filtri, aggiungerli un paio, uno grosso e uno + fine e di tipo autopulente?

Ora vuoi fare una "classica" geotermica verticale tipo pali di fondazione, ma senza fondazione a pali, annegando lo scambiatore nel pozzo. Puoi fare tutto, ci mancherebbe, ma lìunica cosa che devi fare è abbondare nello scambiatore e nelle portate che fai girare nel circuito chiuso che realizzi.

Diversamente, dato che sei a roma (e mi chiedo chi diavolo te l'ha fatto fare di fare una geotermia!!!) non puoi usare un evaporatore ad aria??? Metti un bel circuito chiuso, lo colleghi ad un pacco batteria enorme e ci metti un ventilatore. UN evaporatore/condensatore remoto.

[spaghetto77]

Ora mi hanno fatto delle quotazioni interessanti per il serpentino devo solo dirgli di quanti m2 lo voglio io penso non meno di 10m2 in acciaio inox con una portata 0,6/ls acnhe se poi andrò a lavorare con la velocità del circolatore.

Grazie sempre

[Daniele Allegranza]

Sono curioso di sapere come è andato a finire l'esperimento