Szambo 12m3 wypełnione wodą jako dolne źródło ciepła z wymiennikiem glikolowym.

[mOkta]

Hejka. W sumie natrafiłem szukając hasłowo "szambo jako bufor ciepła".
Zastanawia mnie inna trochę wersja a mianowicie szambo jako bufor ciepła i jednocześnie jako GWC glikolowy. Zamysł jest taki aby zakopać szambo 12m3 ze wzmacnianą pokrywą w którym była by woda do podlewania ogródka w lato a w zimę zalany na całkowiecie a w środku zanużone zwoje rury PEX z roztworem glikolu. 
Szambo miało by posłużyć w zimie jako akumulator ciepła pochodzącego z jakiegoś źródła: 
1 - pompa ciepła do basenów podłączona bezpośrednio pod 2-3 panele PV tak aby mieliła wodę podnosząc jej temperaturę o kilka stopni, 
2 - 3-4 solarów, które bezpośrednio będą grzały wodę. Tutaj kierować będę się kwotą, za którą uzyskam zestaw PV+pompa basenowa albo 2-3 panele solarne.

Dodatkowo jeśli temperatura w zbiorniku spadała by poniżej temperatury gruntu, w którym się znajduje to ciepło pobierane było by z gruntu.
Odwrotna sytuacja jeśli temperatura wody wzrosła by powyżej temperatury gruntu to następowało by oddawanie ciepła do otaczającego szambo gruntu.

Założenia konstrukcyjne:
1. Pojemność 12m3.
2. Zakopanie w gruncie dba szamba na 3-3,5m.
3. Ocieplenie 5cm styropianem na pokrywie i na bokach do głębokości 1,8m (tak jak woda dla wodociągów) - oznacza to,  ze być może tylko pokrywa będzie ocieplona albo pokrywa i kilkadziesiąt cm wierzchniej warstwy, nie więcej, tak aby z ociepleniem zejść poniżej warstwy przemarzania.
4. Glikolowy GWC podłączony do pompy ciepła.
5. Zapotrzebowanie dzienne obliczeniowe na CO i CWU 2.2kWx24h=52,8kWh plus 7kWh/dobę = ~60kWh

Pompa ciepła będzie czerpać z dolnego źródła, którym jest zbiornik wody 12m3. 
Potrzebne jest 60kWh energii odebranej ze źródła czyli dla wody oznaczało by to zmniejszenie temperatury o 4,3*C przykładowo z 7*C do 2,7*C.
Temperatura gruntu na głębokości 2-3m wynosi 7*C dla miesięcy styczeń/luty (pomijam jak temperatura powietrza spadnie poniżej -10*C bo takich dni jest statystycznie kilkanaście w roku i wtedy ewentualnie grzałki dogrzeją).

Jak to działa - na razie w mojej głowie:
1. Zbiornik zaizolowany jest z wierzchu i ewentualnie częściowo od góry i znajduje się w ziemi na głębokości 3-3,5m co oznacza, że część dolna jest wystawiona na grunt o temperaturze 7*C a górna w przypadku temperatur bliskich 0*C (styczeń, luty to średnie -3*C do -2*C) jest zaizolowana aby zmniejszyc stratę w kierunku górnych warstw gruntu znajdujących się nad szambem i potencjalnie narażonych na występowanie w niej temperatur bliskich 0*C.
2. Strata przy temperaturach średnich przez warstwę styropianu dla powierzchni szamba (pow. 15m2, U=0.88W/K*m2, delta T =8*C) = ~2,5kWh/dzień
3. Energia cieplna jest pobierana przez wymiennik glikolowy z wody, która obniża temperaturę w zbiorniku o 4,3*C przez 24H
4. W przypadku kiedy temperatura spadnie poniżej temperatury gruntu ciepło do wody pobierane jest powierzchniowo z gruntu otaczającego nieosłoniętą styropianem część szamba, która ma temperaturę ok 7*C.
5. Pojemność cieplna otaczającego zbiornik gruntu to jest ok 25m2*2m = 50m3 i przy założeniu, że przez taką warstwę 2m gruntu przez cały dzień ciepło z gruntów otaczających będzie uzupełniana/odnawiana to jest to ok 1,1kWh/m3 gruntu czyli 55kWh. 
6. Dodatkowa instalacja z paneli solarnych dostarczajaca jeśli jest dzień słoneczny ok 15kWh energii/dzień - prosta konstrukcja połączenia tanich paneli szeregowo z pompką 30-50W uruchamianą panelem PV). Funkcja przyspieszająca odnawianie się dolnego źródłai ewentualną dodatkową kumulację.
7. Ewentualnie zastępczo prosta instalacja taniej pompy ciepła do basenów zasilana z 1,2kW instalacji PV z przetwornikiem (jest słońce instalacja się uruchamia aż do zajścia słońca). Funkcja przyspieszająca odnawianie się dolnego źródłai ewentualną dodatkową kumulację.
8. Jeśli temperatura w zbiorniku zacznie się zwiększać powyżej temperatury gruntu to część ciepła jest przekazywana do gruntu, który w pewien sposób pełni wtedy funkcję akumulatora, ponieważ każde zwiększenie temperatury gruntu o 0,1*C otaczającego dolną część zbiornika to ~2kWh zgromadzonej w gruncie.

Potencjalne zagrożenie to przy tylko wymianie ciepła na powierzchni zbiornika szmba z gruntem może dojsć do sytuacji, że dolne źródło nie będzie w stanie przepompować z gruntów otaczających te 60kWh na dzień co będzie widoczne poprzez fakt załączania się grzałek. Rozwiązanie to dodanie jednego ze źródeł dodatkowych czyli pompa ciepła basenowa i/lub panele solarne.

Mogłem też pomylić obliczenia bo przykładowo beton C20/25 przy grubości 10cm i różnicy temperatur 4,3*C (woda w szambie - grunt otaczający) dla powierzchni wymiany 25m2 będzie wynosić ~46kWh/dzień - troche poniżej zapotrzebowania ale wszystkie narożniki szamba działają w kontakcie z objętościową masą gruntu otaczającą jako mostki cieplne więc te dodatkowe kilka kWh powinno być uzupełnione poprzez mostki.

Nie co dzień świeci słońce w zimie - usłonecznienie to raptem niecałe 2h dziennie średnio w sty.-lut. ale w ciągu całego miesiąca jest to dodatkowo 48h pełnego słońca co daje ok 230kWh w miesiącu czyli ~10kWh dziennie z jednego wspomagającego źródła (PV+pompa basenowa, panale solarne).

Proszę o opinie i ewentualne poprawki w obliczeniach i/lub sugestie co można było by dodać aby zapobiec sytuacji zbyt wolnego uzupełniania ciepła poprzez grunt otaczający.
Pozdrawiam Arek