Теплотехническое моделирование вертикальных грунтовых коллекторов тепловых насосов методом конечных разностей.
Keywords:
Моделирование вертикальных грунтовых коллекторов, уточненные расчеты энергосберегающих систем тепло и холодоснабжения.Abstract
Предложена новая теплотехническая модель вертикальных грунтовых коллекторов (ВГК), использующихся в качестве источников низко потенциального тепла для тепловых насосов (ТН). Задача нестационарной теплопроводности в грунтовом массиве решена численно при помощи метода конечных разностей. Найдено распределение температурного поля в грунте и определена тепловая мощность ВГК в зависимости от продолжительности работы ТН. Учтено влияние расстояния между соседними скважинами. Исследован процесс регенерации ВГК в теплый период. Предложенная модель позволяет выполнять уточненные расчеты энергосберегающих систем тепло– и холодоснабжения, работающих на основе ТН с ВГК, и определять оптимальные режимы их работы.
References
Мхитарян М.М. Энергосберегающие технологии в жилищном и гражданском строительстве. – К.: Наукова думка, 2000. – 420 с.
Хайнрих Г., Найорк Х., Нестлер В. Теплонасосные установки для отопления и горячего водоснабжения. – М.: Стройиздат, 1985. – 351 с.
Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы. – М.: Энергоиздат, 1982. – 224 с.
Янтовский Е.И. Потоки энергии и эксергии. – М.: Наука, 1988. – 144 с.
Laloui L., Moreni M., Vulliet L. Behavior of a dual-purpose pile as foundation and heat exchangers // Canadian Geotech. J. –2003. –V.40. –P.388–402.
Laloui L., Nuth M., Vulliet L. Experimental and numerical investigations of the behavior of a heat exchanger pile // Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech. –2006. –V.30. –P.763–781.
Hamada Y., Saitoh H., Nakamura M., Kubota H., Ochifuji K. Field performance of an energy pile system for space heating // Energ. Build. –2007. –V.39. –P.517–524.
Kavanaugh S.P., Rafferty K. Ground source heat pumps. Design of geothermal systems for commercial and institutional buildings. – Atlanta: ASHRAE, 1997.
ASHRAE Handbook: heating, ventilating and air-conditioning applications.Ch. 32. Geothermal energy. – Atlanta: ASHRAE, 2007. – 995 p.
Guideline VDI 4640, Part 2. Thermal use of the underground – Ground source heat pump systems. – Berlin: Beuth Verlag, 2001. – 43 p.
Справочник по проектированию и монтажу тепловых насосов. Проектная документация компании Buderus. – Wetzlar: BBT Thermotechnik, 2005. – 142 c.
Carslaw H.S., Jaeger J.C. Conduction of heat in solids. – Oxford: Clarendon Press, 1947. – 386 p.
Ingersoll L., Zobel O., Ingersoll A. Heat conduction; with engineering, geological, and other applications. 2nd ed. – New York: McGraw-Hill, 1954.
Mei V.C., Baxter V.D. Performance of a ground-coupled heat pump with multiple dissimilar U-tube coils in series // ASHRAE Trans. –1986. –V.92. –P.22–25.
Eskilson P., Thermal analysis of heat extraction systems. Ph.D. thesis, Lund University, Sweden, 1987.
Hellstrom G., Ground heat storage. Thermal analysis of duct storage systems. Part I. Theory. Ph.D. thesis, University of Lund, Sweden, 1991.
Yavusturk C., Splitter J. A short time step response factor model for vertical ground loop heat exchangers // ASHRAE Trans. –1999. –V.105. –P.475–480.
Sutton M.G., Couvillion R.J., Nutter D.W., Davis R.K. An algorithm for approximating the performance of vertical bore heat exchangers installed in a stratified geological regime // ASHRAE Trans. –2002. –V.108. –P.177–184.
Lamarche L., Beauchamp B. New solutions for the short-time analysis of geothermal vertical boreholes // Int. J. Heat Mass Trans. –2007. –V.50. –P.1408–1419.
Zeng H., Diao N., Fang Zh. Heat transfer analysis of boreholes in vertical ground heat exchangers // Int. J. Heat Mass Trans. –2003. –V.46. –P. 4467–4481.
Chiasson A.D., Rees S.J., Spitler J.D. A preliminary assessment of the effects of groundwater flow on closed-loop ground-source heat pump systems // ASHRAE Trans. –2000. –V.106. –P.380–393.
Diao N., Li Q., Fang Zh. Heat transfer in ground heat exchangers with groundwater advection // Int. J. Therm. Sci. –2004. –V.43. –P.1203– 1211.
Signorelli S., Bassetti S., Pahud D., Kohl T. Numerical evaluation of thermal response tests // Geothermics –2007. –V.36. –P.141–166.
Lim K., Lee S., Lee C. An experimental study on the thermal performance of ground heat exchanger // Exp. Therm. Fluid Sci. –2007. –V.31. –P.985–990.
Ozgener L., Hepbasli A., Dincer I. A key review on performance improvement aspects of geothermal district heating systems and applications // Renew. Sust. Energ. Rev. –2007. –V.11. –P.1675–1697.
Gao J., Zhang Xu, Liu J., Li K.-Sh., Yang J. Thermal performance and ground temperature of vertical pile-foundation heat exchangers: A case study // Appl. Therm. Eng. –2008. –V.28. –P.2295–2304.
Юдаев Б.Н. Теплопередача. – М.: «Высшая школа», 1973. – 360 с.
Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). – М.: Наука, 1973. – 832 с.
Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. – М.: Наука, 1989. – 432 с.
Yu Y., Ma Z., Li X. A new integrated system with cooling storage in soil and ground-coupled heat pump // Appl. Therm. Eng. –2008. –V.28. –P. 1450–1462.
Li S., Yang W., Zhang X. Soil temperature distribution around a U-tube heat exchanger in a multi-function ground source heat pump system // Appl. Therm. Eng. –2009. –V.29. –P. 3679–3686.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
