Transferencia óptima de calor.
En dispositivos de refrigeración o calefacción basados en energía geotérmica solar ( ver artículo del tema: )
se impulsa un componente que es el vehículo de transmisión de calor.
Estos dispositivos están relacionados con mis propuestas económicas de bajar el nivel de energía requerida en el sistema económico. En este caso por medio de la captación de frrigorías desde la tierra.
Este vehículo de transmisión puede ser agua. En este caso se usa un sistema de bomba que la impulsa entre el disipador interno y el ubicado bajo tierra.
También puede ser aire. En ese caso las secciones son mayores debido a que el aire es un mal transmisor del calor.
Se utiliza en este caso un extractor de aire que impulsa el componente transmisor en el sistema.
La expresión matemática que rige el problema es:
dq/dt= kA(T2-T1)
,donde la velocidad de transmisión de calor es igual al producto de la constante característica del medio transmisor, multiplicada por la diferencia de temperatura entre los medios caliente y frío.
Es cierto que en el proceso, al haber movimiento de fluido también hay convección. No la tendré en cuenta para la explicación del mecanismo de control, porque en definitiva quedará incluída en el proceso de control del sistema.
Pese a que se podría mantener el dispositivo de movimiento de fluido en permanente funcionamiento, ello sería inútil. Cuando la diferencia de temperaturas es menor a un determinado valor , ya la transmisión de calor ( o Frigorías aplicadas) ya es despreciable.
Es necesario por ello detener el extractor o la bomba hasta que se establezca una diferencia de temperatura aceptable.
Tener en cuenta que el extractor o la bomba trabajan a caudal constante, lo que implica agregar energía permanentemente al sistema.
El mecanismo de espera para que el sistema se reponga permite así llevar el problema a un óptimo.
Se obtiene así una transferencia mayor con menor costo de energía aplicada al sistema de movimiento de fluidos.
La convección implicada también depende de la diferencia de temperaturas de los medios.
Medición de temperaturas
Un sensor instalado en el punto de instalación de la tubería subterránea permite conocer la temperatura del fondo permanentemente.
Un sensor ubicado en el ambiente mide la temperatura del aire.
Ambas temperaturas son evaluadas por un sistema lógico que resuelve cuando arrancar o detener el sistema.
Un sensor apto para ello es el LM335 que cuenta con un terminal de calibración.
Este dispositivo está calibrado originalmente en º Kelvin por lo cual es necesario restarle una constante (2,73 Volts) para que quede adaptado a la escala Celcius.
El sistema de control evalúa las temperaturas de los sensores. A partir de una determinada diferencia, emite la orden de encendido del sistema de movimiento de fluido.
El sistema solo consume la energía para alimentar el extractor o bomba. Por ello la importancia de controlar su ciclo de trabajo.
Un sistema comparador detecta el nivel de diferencia superior y emite una salida a un monoestable de corto tiempo.
Eso permite que se active la orden de encendido del dispositivo movilizador de fluido. A la vez , un lazo de realimentación permite que el sistema siga activado, hasta que se detecta un nivel de proximidad prefijado en las temperaturas en que el sistema corta la alimentación del motor.
Inconveniente del sistema. Solución.
El inconveniente es que se debe esperar que la temperatura llegue al punto de máxima diferencia para que comience a trabajar. En ese tiempo, la sensación de calor puede volver al recinto.
Una solución es dividir el sistema en dos partes ( la enterrada) de manera de activar en cada uno en los tiempos de paro del otro. De esta manera se logra una temperatura promedio uniforme en el ambiente.
Los sistemas tienen cada uno su tiempo de reposición solapando la reposición de uno con el funcionamiento en frío del otro.
Optimum heat transfer.
In cooling or heating devices based on solar geothermal energy (see article topic)
component is used in driving a heat transmission.
These devices are related to my economic proposals to lower the level of energy required in the economic system. In this case through frigories uptake from the soil.
The transmission element may be water. In this case using a pump system that drives it between inner and sink located underground.
It may also be air. In this case the sections are higher because the air is a poor heat transmitter.
Used in this case an air extractor drives the component in the system transmitter.
The mathematical expression governing the problem is:
dq / dt = kA (T2-T1)
where the heat transfer rate is equal to the product of constant characteristic transmitting medium multiplied by the temperature difference between hot and cold media.
It is true that in the process, having no fluid movement also convection. I will disregard this transmission mode, to explain the mechanism of control, because ultimately be included in the process control system.
Although it could keep the fluid moving device in continuous operation, it would be useless. When the temperature difference is less than a given value, since the transmission of heat (or frigories applied) and is negligible.
It is therefore necessary to stop the pump or the pump until the establishment of acceptable temperature difference.
Note that the fan or pump at a constant flow work, which involves adding energy to the system permanently.
The mechanism of waiting for the system to reset thereby allowing the problem to keep an optimum.
This results in a lower cost with higher transfer of energy applied to the fluid movement system.
Also implicated convection depends on the difference in temperature of the media.
Temperature measurement
A sensor fitted to the installation of underground piping allows knowing the background temperature permanently.
A sensor measures the ambient air temperature.
Both temperatures are evaluated by a logical system that resolves when starting or stopping the system.
A suitable sensor for this is the LM335 that has a calibration terminal.
This device is originally calibrated in degrees Kelvin which is necessary for subtracting a constant (2.73 volts) so that it is adapted to Celsius scale.
The control system evaluates the temperatures from the sensors. From a certain difference, gives the firing order of the fluid movement system.
The system only consumes energy to power the exhaust fan or pump. Thus the importance of controlling your cycle.
Comparator detects a difference exceeding the level and emits an output to a short time monostable.
This allows to activate the firing order fluid mobilizing device. As well, a feedback loop allows the system to remain activated until it detects a predetermined level in the proximity of the system temperatures motor power cut.
Disadvantage system. Solution.
The drawback is that you must wait until the temperature reaches the point of maximum difference to start working. At that time, the heat sensation may return to the room.
One solution is to divide the system into two parts (buried) in order to activate each downtime in the other. In this manner achieves a uniform average temperature in the environment.
The systems each have their stoppage time replenishing overlapping with each other's cold operation.
(In editing ...)
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