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<META content="MSHTML 6.00.6000.16674" name=GENERATOR>This is a heat balance problem.&nbsp; While the sol-air temperature cycle (diurnal or seasonal) may have little impact some distance below the surface, the annual average surface temperature will have a big impact.&nbsp; The average temperature underground reflects the balance of heat transfer between the surface and the very hot depths.&nbsp; So, the temperature 30 ft. below grade in Alaska is very much colder than the temperature 30 ft. below the surface in the Arabian desert.&nbsp; Lateral heat transfer (equi-depth) has little effect unless there is a local heat source or sink, like a geoexchanger.&nbsp; There is no magic underground temperature.&nbsp; It is a product of the local heat balance through a somewhat conductive continuous medium (the ground), between the surface and the core of the earth.&nbsp; Because the core is so far down, it has little effect until you get very deep, like miles.&nbsp;Recommended minimum horizontal spacing between vertical wells is on the order of&nbsp; 30 ft.&nbsp; There is a significant loss of performance when that distance is reduced to 20 ft.&nbsp; 
<P>In the&nbsp; case of a hot climate, think about where the heat goes.&nbsp; It is being delivered at a continuous, but varying rate over the course of the year.&nbsp; There is little or no extraction of heat from the ground by the heat pump.&nbsp; The usual assumption is that closed loop wells need about 200 well feet per ton.&nbsp; In Phoenix, for a residence, you might expect&nbsp;&nbsp;2000 full load hours for the year.&nbsp; So, a vastly simplified calculation would yield that each foot of well has to lose approximately&nbsp;17 Btu/hr on average over the year.&nbsp; Some of that heat will&nbsp;be conducted away and some will (temporarily, until equilibrium is reached) serve to raise the temperature of the local earth.&nbsp;&nbsp;The actual thermal mass of the earth is large compared with the&nbsp;heat conduction coefficient, so that it takes a few years to heat up the ground. &nbsp;Do the calculation and figure out what the average temperature at the well has to be to drive that much heat flow, once the system is in equilibrium, using the concentric pipe insulation formula to calculate the logarithmic mean heat trtansfer surface area.&nbsp;&nbsp;I think you will be surprised at how high it is.&nbsp; </P>
<P>David Schaetzle, a former professor at ASU, has some on-hands experience with this phenomenon, and first brought it to my attention at the Cooling Frontiers Workshop organized by the late Jeff Cook in 2001.&nbsp; <BR></P>
<BLOCKQUOTE style="PADDING-LEFT: 5px; MARGIN-LEFT: 0px; BORDER-LEFT: #0000ff 2px solid">-----Original Message----- <BR>From: Edward.A.Decker@jci.com <BR>Sent: Aug 8, 2008 2:08 PM <BR>To: Dan Nall <DANNALL@MINDSPRING.COM><BR>Subject: Re: [Bldg-sim] GSHP in hot climate <BR><BR><BR><FONT face=sans-serif size=2>The sol-air temperature stops affecting the ground temperature at a distance of 5 meters (roughly). If you are installing a vertical well, that temperature fluctuation should not have a significant effect on the performance of the well. I also believe that the new equilibrium temperature that you are referring too is localized to within a meter (roughly) of the well. Can't this ground temperature stabilization can be off-set by increasing the spacing of the vertical wells?<BR></FONT><FONT size=3></FONT>
<P>
<TABLE>
<TBODY>
<TR>
<TD vAlign=top><FONT face=Arial size=1><B>Edward A. Decker </B></FONT><BR><FONT face=Arial size=1>Project Development Engineer</FONT> <BR><FONT face=Arial size=1>Building Efficiency</FONT> <BR><FONT face=Arial color=blue size=1>&nbsp;</FONT> <BR><FONT face=Arial color=blue size=1><B>Johnson Controls </B></FONT><BR><FONT face=Arial size=1>1001 Lower Landing Road</FONT> <BR><FONT face=Arial size=1>Suite 409</FONT> <BR><FONT face=Arial size=1>Blackwood, NJ 08012</FONT> <BR><FONT face=Arial size=1>Tel : 610-675-9603</FONT> <BR><FONT face=Arial size=1>Fax : 856-228-6296</FONT> <BR><FONT face=Arial size=1>Email : </FONT><A href="mailto:edward.a.decker@jci.com" target=_blank><FONT face=Arial color=blue size=1><U>edward.a.decker@jci.com</U></FONT></A> <BR><FONT face=Arial size=1>URL : </FONT><A href="http://www.johnsoncontrols.com/" target=_blank><FONT face=Arial color=blue size=1><U>http://www.johnsoncontrols.com</U></FONT></A> 
<DIV align=center><BR><FONT size=1>&nbsp;</FONT> <BR><FONT size=1>&nbsp;</FONT> <BR><FONT size=1>&nbsp;</FONT></DIV><BR><FONT size=3>&nbsp;</FONT> 
<TD vAlign=top><IMG src="cid:_2_067C6E74067C6A8C0063AD7D8525749F"> 
<TD><FONT size=3>&nbsp;</FONT> 
<TR>
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<DIV align=center><FONT size=1></FONT>&nbsp;</DIV>
<TD vAlign=top><FONT face=Arial size=1><B>&nbsp;</B></FONT> 
<TD><FONT size=3>&nbsp;</FONT></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<P><FONT face="Times New Roman" size=3></FONT><BR><BR><BR>
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<TD width="40%"><FONT face=sans-serif size=1><B>Dan Nall &lt;dannall@mindspring.com&gt;</B> </FONT>
<P><FONT face=sans-serif size=1>08/08/2008 01:26 PM</FONT> 
<TABLE border=1>
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<TD bgColor=white>
<DIV align=center><FONT face=sans-serif size=1>Please respond to<BR>Dan Nall &lt;dannall@mindspring.com&gt;</FONT></DIV></TD></TR></TBODY></TABLE><BR></P>
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<TD>
<DIV align=right><FONT face=sans-serif size=1>To</FONT></DIV>
<TD><FONT face=sans-serif size=1>yizhao1@vt.edu, Edward.A.Decker@jci.com</FONT> 
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<TD>
<DIV align=right><FONT face=sans-serif size=1>cc</FONT></DIV>
<TD><FONT face=sans-serif size=1>bldg-sim@lists.onebuilding.org</FONT> 
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<TD>
<DIV align=right><FONT face=sans-serif size=1>Subject</FONT></DIV>
<TD><FONT face=sans-serif size=1>Re: [Bldg-sim] GSHP in hot climate</FONT></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<TABLE>
<TBODY>
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<TD>
<TD></TD></TR></TBODY></TABLE><BR></TD></TR></TBODY></TABLE><BR><BR><BR><FONT size=2><TT>The ground temperature is not a constant if it is subjected to heat fluxes from a local underground source such as a geoexchanger. &nbsp;think of the ground as a large thermal storage medium, with fluxes at its extreme bottom and top boundaries. &nbsp;At the bottom is the hot core of the earth. &nbsp;At the top is the fluctating air temperature and radiant flux at the surface. &nbsp;In general, the average temperature below ground is going to be approximately the average sol-air temperature of the surface. &nbsp;The deeper you go, the smaller is the variation over time, and the more delayed is that variation from what is going on at the surface. &nbsp;At a few meters below the surface, temperature variation is very small. &nbsp;Deeper still, the temperature will begin to rise. With a geoexchanger, however, local heat flux from gthe device can cause significant variations in temperature. If seasonal flux is not balanced, over time, the ground local to the geoexchanger will conform to a new equilibrium temperature, sufficiently variant from the "average" subterranean temperature to disperse that local heat flux into the surrounding earth. &nbsp;Given that the thermal conducitivity of "earth" is not enormous, that temperature differential could be quite large.<BR><BR>Ground source heatpumps were initially very popular in Phoneix. Within a year or two, they "heat soaked' the ground surrounding their wells, and the heat pumps ceased operating. &nbsp;Most of them ahve been abandoned, or supplemented by evaporative heat rejection devices.<BR><BR>Think of geoexchangers as annual thermal storage devices, not as unlimited heat sources or sinks.<BR><BR>-----Original Message-----<BR>&gt;From: yizhao1@vt.edu<BR>&gt;Sent: Aug 8, 2008 12:45 PM<BR>&gt;To: Edward.A.Decker@jci.com<BR>&gt;Cc: bldg-sim@lists.onebuilding.org<BR>&gt;Subject: Re: [Bldg-sim] GSHP in hot climate<BR>&gt;<BR>&gt;According to the source we got, &nbsp;the ground temperature is 85F, although the<BR>&gt;ground temper in a lots of other locations in the world are about 55F.<BR>&gt;<BR>&gt;Do you have some other source for the ground temperature?<BR>&gt;<BR>&gt;Thanks,<BR>&gt;<BR>&gt;Ying<BR>&gt;<BR>&gt;Quoting Edward.A.Decker@jci.com:<BR>&gt;<BR>&gt;&gt; For a GSHP, the surface temperature of the earth should not matter...<BR>&gt;&gt; isn't the temperature below the surface what makes the GSHP work? A<BR>&gt;&gt; constant temperature of ~55 deg F.<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt; Edward A. Decker<BR>&gt;&gt; Project Development Engineer<BR>&gt;&gt; Building Efficiency<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt; Johnson Controls<BR>&gt;&gt; 1001 Lower Landing Road<BR>&gt;&gt; Suite 409<BR>&gt;&gt; Blackwood, NJ 08012<BR>&gt;&gt; Tel : 610-675-9603<BR>&gt;&gt; Fax : 856-228-6296<BR>&gt;&gt; Email : edward.a.decker@jci.com<BR>&gt;&gt; URL : http://www.johnsoncontrols.com<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt; yizhao1@vt.edu<BR>&gt;&gt; Sent by: bldg-sim-bounces@lists.onebuilding.org<BR>&gt;&gt; 08/06/2008 11:50 PM<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt; To<BR>&gt;&gt; bldg-sim@onebuilding.org<BR>&gt;&gt; cc<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt; Subject<BR>&gt;&gt; [Bldg-sim] GSHP in hot climate<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt; Hi-<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt; We modeled a building with GSHP in a hot climate (zone 1), so it is almost<BR>&gt;&gt; used<BR>&gt;&gt; for cooling only. The air-side is PVAVS. water-cooled condenser with GSWL.<BR>&gt;&gt; The<BR>&gt;&gt; cooling COP input is ~5. However, the system performs almost the same as<BR>&gt;&gt; ordinary air-cooled chillers.<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt; We think the reason may be the high earth temperature (~85 F is used due<BR>&gt;&gt; to the<BR>&gt;&gt; local<BR>&gt;&gt; climate).<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt; GSHP does not appear to be a solution for hot climate? Any one has some<BR>&gt;&gt; resource<BR>&gt;&gt; of real data for this?<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt; Thanks,<BR>&gt;&gt; Ying<BR>&gt;&gt; _______________________________________________<BR>&gt;&gt; Bldg-sim mailing list<BR>&gt;&gt; http://lists.onebuilding.org/listinfo.cgi/bldg-sim-onebuilding.org<BR>&gt;&gt; To unsubscribe from this mailing list send &nbsp;a blank message to<BR>&gt;&gt; BLDG-SIM-UNSUBSCRIBE@ONEBUILDING.ORG<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;&gt;<BR>&gt;<BR>&gt;<BR>&gt;_______________________________________________<BR>&gt;Bldg-sim mailing list<BR>&gt;http://lists.onebuilding.org/listinfo.cgi/bldg-sim-onebuilding.org<BR>&gt;To unsubscribe from this mailing list send &nbsp;a blank message to BLDG-SIM-UNSUBSCRIBE@ONEBUILDING.ORG<BR><BR></TT></FONT><BR></P></BLOCKQUOTE></BODY>