phloggen

Temperaturmåling af jordvarme

Med et jordvarmeanlæg i min fremtid er jeg begyndt at tænke over hvordan det skal overvåges.

Jeg vil gerne have er et par temperatursensorer eller fem langs og omkring jordslangen, således at jeg kan følge jordtemperaturen over året og årene.

Det letteste er formodentlig at placere vertikale målerør strategiske steder og nedsænke følerne fra overfladen.

Den indlysende fordel er at sensorene kan hives op igen og udskiftes, men jeg er ikke ret glad for aspektet med kabler over/under hele græsplænen.

Alternativet er at grave sensorene ned, sammen med varmeslangen.

Men hvad bruger man som temperatursensor, når det skal graves ned og aflæses over potientielt 200m kabel ?

NTC og termocouples har den ulempe at de skal have en ledning til hver sensor, flere hvis der skal laves kelvinkobling for at kompensere for kablets modstand. Dertil kommer støjfølsomheden, hvilket specielt for termocouples vil være en udfordring.

En håndfuld af Maxims "1-wire" DS18B20 chips langs et godt coaxialkabel ville være en god løsning.

DS18B20 er en digital temperaturføler hvor hver chip har sin egen unikke addresse, således at man kan parallelkoble dem. Det kræver trods navnet naturligvis to ledere: En til signalet, en til nul. De kan strømfødes over signalledningen.

Fordelen er at et enkelt coaxkabel kan gøre det og at prisen for ekstra sensorer er overkommelig, men omvendt huer det mig ikke rigtig at den første fugtfejl sandsynligvis vil sætte hele strengen ud af funktion.

Jeg har ikke nogen erfaring med at grave den slags ned i jorden og har en grum mistanke om at det bliver særdeles svært at holde vandtæt, selv med limforseglet krympeflex og hele øvelsen, specielt fordi jorden omkring jordvarmeslanger kan risikere at fryse til is, med dertil hørende mekaniske fænomener.

Og hvad er "hele øvelsen" egentlig ? Fylder man silikone eller vaseline i hulrummet under krympeflexen ?

En mulig "armering" kunne være at trække coax og sensorer ind i en passende slange (½" armeret ?) hvor begge ender afsluttes over jordoverfladen.

Ud over den mekaniske styrke, kunne man måske blæse tør luft igennem engang imellem, for at fjerne evt. begyndende fugt ?

Eller, alternativt, fylde slangen med en passende olie, formodentlig på bekostning af noget "termisk krydstale" imellem de enkelte sensorer ?

Jeg begynder at have en anelse om hvorfor vi har så lidt måledata om jordvarme når det kommer til stykket...

Ideer er velkomne.

phk

Poul-Henning Kamp er selvstændig open source-softwareudvikler. Han skriver blandt andet om politik, hysteri, spin, monopoler, frihedskampe gør-det-selv-teknologi og humor.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Jeg ville klart vælge løsningen med sensorer i en oliefyldt armeret slange.

Jeg har tre Arduinoboards liggende i vandet i Københavns Havn, som styrer noget flydende LED-lys. Arduino og LED-drivere ligger i en Fibox, som er fyldt med majsolie fra Netto. De har ligget der, sommer og vinter, siden 2009.

Det er aldrig blevet serviceret, og det bliver ved med at virke.

Jeg har også forsøgt mig med nogle hjemmelavede oliefyldte kabelsamlinger af plasticforskruninger og rørunioner, som har levet i årevis på bunden af havnen. (8 m dybt) http://christian.liljedahl.dk/guides/water...

  • 7
  • 0

du kan lave en modelering med empirisk bestemte UA værdier i stedet.

Det du gør, at at lave nogle midlertidige installationer hvor du finder jord temperaturen.

Samtidig måler du præcist på flow gennem slangerne og indløb og udløbe temperatur. Det skal du så gøre med en håndfuld flow hastigheder. Så får du en værdi som udtrykker konstanterne U og A som man samler kalder UA(m_d)

Måske også prøve både sommer og vinter for at se om jorden ændrer egenskaber med temperaturen ( så får du UA(m_d, T))

Med en energi balance kan du nu modellere og regne jord temperaturen omkring slangerne.

Så kan du også simulere og beregne optimum drift osv.

Ideen er at du kan fjerne temp installationen når du har dine værdier.

  • 0
  • 0

Hej Phk,

Der er allerede to gode indlæg på tråden.

Jeg vrider min hjerne med hvordan du vil bruge måledata i styringen af varmepumpen?

Varmepumpen kører start/stop (med mindre du sætter en frekvensomformer foran). Pointen er, at forsinkelse af varmetransporten mellem mediet og selve sensoren får betydning. Styringsmæssigt kan jeg ikke lige se formålet i en sensor i en oliefyldt slange, gravet ned sammen med varmeslangen. Den måler noget mellem jord og vandtemp,...hverken fugl eller fisk.

Det sagt, så vil jeg også selv gøre præcist det samme, for man må ikke gå ned på udstyr ;).

  • 0
  • 0

Hej Phk,

Der er allerede to gode indlæg på tråden.

Jeg vrider min hjerne med hvordan du vil bruge måledata i styringen af varmepumpen?

Varmepumpen kører start/stop (med mindre du sætter en frekvensomformer foran). Pointen er, at forsinkelse af varmetransporten mellem mediet og selve sensoren får betydning. Styringsmæssigt kan jeg ikke lige se formålet i en sensor i en oliefyldt slange, gravet ned sammen med varmeslangen. Den måler noget mellem jord og vandtemp,...hverken fugl eller fisk.

Det sagt, så vil jeg også selv gøre præcist det samme, for man må ikke gå ned på udstyr ;).

  • 0
  • 0

Husker et indlæg hvor det almene,miljørigtige,socialt ansvarlige,andelsejede,pamperforsørgende (fortsæt selv ) fjernvarme var det på forhånd givne og eneste rigtige til PHKs nybyggeri og nu skal det åbenbart være jordvarme. Hvis grunden til skiftet er beskrevet i et indlæg ,glæder jeg mig til at læse det. På forhånd tak.

  • 2
  • 12

Jeg har 5 stk DS18B20 og en Arduino til at styre lagring af solenergi i gulvet i mit drivhus. De er loddet på 3 tynde ledninger og forseglet med Araldit, og det ser ud til at virke. Sensorerne er meget nøjagtige, da jeg ville kalibrere dem var forskellen på alle 5 på max 0.3C

  • 0
  • 0

En ganske almindelig PEM slange kan let lukkes helt tæt med et messing beslag af dem som VVS'erne bruger. En offer anode af zink må kunne beskytte messing beslaget i årtier. Fyld evt. med olie som ekstra sikkerhed. PEM er beregnet til nedgravning, så det bør kunne holde.

Mvh. Peter

  • 0
  • 1

Jeg arbejder for center for permafrost, blandt andet med at lave temperatur målinger i permafrost.

vi bruger termistore lige pt, men er nok på vej over mod thermocouplers da det vil forsimple en del for os.

vi bygger dem som en 107'er http://s.campbellsci.com/documents/us/manu...

men med termistore laver vi et kabel, godtnok kun 3m langt pt. Vi tager et kabel med ledere nok.. åbner kablet de steder hvor vi vil have en termistor, loder den i sammen med en 249Kohm modstand. lukker først med vulkaniserende tape, og derefter krympeflex med lim. også har vi vores 1Kohm sidende på data loggeren.

krympeflex med lim er nemlig ikke vandtæt, men er den selvvulkaniserende tape, den har bare ikke nogen styrke.

alternativt, så ville jeg tage hver lille måler, om det er en DS18B20 eller en termistor er ligemeget, og støbe den ind i en lille klump epoxy. er den model vi er på vej over til, er nemmere end med det store kabel, når man skal lave mere end 1.

Men som sagt er vi på vej mod thermocouplers, kræver godt nok selvstændige kabler, men det er simpelt og billigt, og hvis man køber dem med en ok isolering, og støber spidsen ind i epoxy, så tror vi på at det er meget holdbart, selv over permafrosten, hvor det fryser og tør.

  • 3
  • 0

Da DS18B20 er forholdsvis billig (ebay) og kan daisy chaines, kunne man fordele rigeligt med sensorer langs slangen. Så er man ikke så følsom overfor døde sensorer.

  • 0
  • 0

Jeg vrider min hjerne med hvordan du vil bruge måledata i styringen af varmepumpen?

Rasmus, frem med stavepladen og så læs den første sætning i PHK's blog. Læg især mærke til ordet: O_V_E_R_V_Å_G_E_S. :-)

PHK taler (endnu) ikke om styring. ;-)

Til Poul-Henning: Nu er du slet ikke nået til valg af enhed, men min Bosch Luft-Vand Varmepumpe har en CAN bus som jeg fælt gerne ville ind og overvåge selve pumpens driftsmønster fra. Nu har vi ikke iår haft noget frost af betydning, men det har vi haft de foregående to vintre. Min pumpe er udstyret med en 13 kW varmepatron, som kobles ind hvis det er for koldt. Dens driftsmønster kunne jeg godt tænke mig at kende. Selvfølgelig ville jeg nok kunne se det på elmåleren (hvis jeg ellers kunne få et signal ud af den), men når nu der er en CAN bus.... Der er sikkert også mange andre "sjove" ting man kan se der.

  • 1
  • 3

Der er absolut ingen tvivl om at adgang til driftsdata er et meget højt prioriteret krav fra min side når det kommer til valg af udstyr.

Adgang til data er måske ikke nok. Du skal også tjekke at der vitterlig er tryk sensor for fordampnings temperatur (samt temperatur sensor for udregning af overhedningen) og tryk sensor for kondenserings temperatur, og ikke bare en cut-off pressostat. Valliant varmepumper har så vidt jeg husker kun pressostater og deres styring er lavet på vandtemperaturer. Jeg var skuffet da jeg så det. Jeg er dog ikke 100% sikker, da det ikke er mit anlæg.

  • 0
  • 0

Jeg har anvendt AD590 til en del temperaturmålinger gennem de sidste 20 år og har kun gode erfaringer med den. Den leverer 1uA/°K. Indlimet i metalrør med araldit og standard CAT5e netværkskabel. Jeg har målt temperaturen på mine 2 jordslangers tilgange 5m fra huset, og de fungerer stadig fint efter 17 år. Du kan se den ene temperaturs minutmålinger her: http://nautrup.com/jt/jt.png sammen med udetemperaturen som løbende middel over 50 dage. Jeg havde oprindeligt en reference temperaturmåler nedgravet i samme dybde 30m fra jordslangerne, men den er gået i udu p.gr.a. manglende omhyggelighed og diverse ombygninger på tværs af et for ringe kabel :( Med standard netkabel kan man fra starten montere 4 følere og få en rimelig datasikkerhed. Fejl og mangler i data skyldes nævnte ombygninger og ændringer i registreringssystemerne.

  • 3
  • 0

Kunne trådløse teknologier være løsningen Fx kunne en Funky sensor klare en eller to DS18B20'er: http://harizanov.com/wiki/wiki-home/funky-... Min Funky v1 sensor har kørt lidt over et år med en knapcelle - dette er dog indendørs men gennem fundament og meget kraftige betonvægge.

Du kunne jo lave en lille enhed bestående af et traditionelt elektriker rør med DS18B20 i den ene ende og funky sensoren i den anden. Begge ender af røret lukkes vandtæt. Hvert rør repræsenterer en måleprobe. Disse hjemmelavede prober kunne så hver især sænkes ned i et lodret elektriker rør der er gravet ned på de ønskede steder.

Til opsamling kan du bruge en RPi med en RFM12B udvidelse: http://openenergymonitor.org/emon/emonbase...

  • 0
  • 0

Jeg tror, at det vil være bedst at glemme ideen om oliefyldt slange. A) :Hvis kommunens miljø-afdeling hører om en oliefyldt, nedgravet slange, vil de formentligt gå fuldstændigt i selvsving. B): Olier har en enestående tendens til over lang tid langsomt at nedbryde mange materialer, som normalt anses for stabile. C): Servicering/reparation af eventuelle defekte sensorer vil være vældigt besværligt. D): Pas på risikoen for rotter eller mosegrise, der elsker at gnave i plastslanger. Dette er selvfølgelig normalt intet problem ved dybtliggende slanger, men hvis føringen går op gennem muldlaget ind/ud af huset er der en risiko.

  • 1
  • 0

Jordens temperatur på et givent sted må nødvendigvis være en funktion af afstanden til jordoverfladen og til jordslangen.

Så du skal i virkeligheden nedgrave dine sensorer i et tredimensionelt grid med passende afstand mellem målepunkterne for at få et samlet billede af fordelingen af varmen i jordmassen :-)

  • 0
  • 0

Vi har siden 12/2008 haft et udmærket vand/vand jordvarmeanlæg. Det har som standard 10 termofølere på diverse rør/enheder. Deriblandt 1 på udgang jordslange og 1 på indgang jordslange. Jord'slangen' er i vores tilfælde 2 stk. ø 40 PEL rør på 250 m længde. De ligger med ca. 1 m afstand under vores mark. Altså 4 rør ved siden af hinanden. Når kompressoren og dermed cirkulationspumpen kører er der en temperaturforskel på de 2 temperaturer på knap 2 gr. C. Medens der henover året er en variation på over 10 gr.

Samtidig ved jeg at jordbunden under marken på de godt 125 m x 5 m som slangerne dækker varierer fra fin muld over meget stenet blandingsjord til grus sandsynligvis med lerpletter ind imellem. Og varmetransmission i de forskellige jordtyper varierer. Og under alle omstændigheder er den dårligere i jorden end den er i slangerne hvor vandet pumpes rundt. Så jeg tror at temperaturen lige uden på jordslangen kan beregnes udfra de 2 målinger i anlægget korrigeret med afstanden. Under alle omstændigheder vil en temperaturprofil fra slangen ud i den omgivende jord afhænge meget af jordtypen. Så den skal der også være styr på.

  • 0
  • 0

Hvad er det der gør, at du ikke kan nøjes med at måle temperaturen på din jordvarmekreds?

Alternativt kunne være en ekstra jordvarmekreds kun til temperaturmåling. Den behøver jo ikke zigzagge gennem hele haven, men kun køre korteste runde rundt. Måling kan således laves indendørs. Det stillestående vand i slangen pumpes en omgang og der måles undervejs. Hernæst ventes nogle timer og vandet pumpes en omgang igen og der måles igen temperaturer på den indkommende vand. Pumpe og måleudstyr kan nemt skiftes løbende. Slangen bør have samme levetid som den lange slange til selve jordvarmeanlægget.

  • 2
  • 0

@ Christian

Da din præsentation af dine kreative ideer om vandtætte kabelsamlinger er så fin, så vil jeg lige påpege at det hedder "devised", som i for eksempel "I have devised a device".

  • 0
  • 0

Jeg vil lodde et treleder silconekabel på ds kredsen og støbe det ind i en passende stump kobberrør (1/4" passer lige) med araldit. OWFS på en raspberrypi kan samle dine data op i en sql database.

  • 0
  • 0

Med fare for at blive helt til grin, så er her en ide til inspiration. Det er noget som jeg godt kunne tænke mig blev målt efter. Jeg gør det måske selv en dag.

Hvad med at montere thermosyphon's omkring den ene jordslange for at udvide (nedad) den masse som varmen tages fra. Thermosyphon's er også kendt som heat pipes. Det er lukkede rør med lidt kølemiddel i (demineraliseret vand). De er nok bedst kendt som varmeleder i rørsolfangere og til køling a cpu'er.

Hvis jeg selv skal gøre det en dag, så bliver det noget i retning af at leje en Stihl BT 130 med det lille jordbor 700mm ø40 og evt et par forlængere. Inden renderne med jordvarmeslanger kastes til, så bruge en dag på bore huller under den ene jordslange. Jordslangen skal mindst 0,6 meter ned, med et par forlængere, så burde man kunne bore til 1,6m dybde. To huller per meter og så sætte heat-pipes i så hoved (kondensatoren) kommer i nærheden af brineslangen. Det sværeste bliver måske at finde passende heat-pipes i fri handel. De kan selvfølgelig laves DIY, men så skal der læses lidt mere op på lektien.

Jeg ved godt at jordbaseret varme bare er forsinket solvarme, og at man ikke kan trække varme fra dybere jordlag i det uendelige. På den anden side, så forbedre man dramatisk varmetransmissionen under sin plæne og udvider dermed massen af sit lagrings medie. Desværre forbedre man kun varmetransmissionen opad, og det er nok problemet med ideen.

Med fare for at blive til grin ;).

mvh Ras

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten