Termiczna adaptacja pionowego gruntowego wymiennika ciepła w wyniku oddziaływania cyklicznych obciążeń cieplnych

• Autorzy: Sławiński D. , Badur J.

Warianty tytułu

EN

Thermal adaptation of the vertical heat ground exchanger as a result of cyclic heat loading

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy wykorzystano kompleksowy model numeryczny rozwiązujący w sposób symultaniczny bilans masy, pędu i energii. Parametry modelu są oparte na lokalnych warunkach klimatycznych występujących w rejonie Jabłonnej k. Warszawy. Odwzorowano numerycznie 8 dniową pracę gruntowego wymiennika ciepła współpracującego z pompą ciepła. Wymiennik regenerowano cyklicznie ciepłem odpowiadającym rzeczywistym parametrom uzyskiwanym w kolektorze słonecznym. Zaobserwowano zjawisko adaptacji cieplnej wymiennika do zadanego cyklu pracy. Wyniki uzyskane numerycznie poddano weryfikacji z danymi rejestrowanymi na obiekcie. Wykonano przegląd prac o podobnej tematyce opublikowanych w ostatnim czasie.

EN

In the paper a comprehensive model was used with balance of mass, momentum and energy. The model uses local climatic conditions from the vicinity of Jabłonna near Warsaw. The 8-day work of a ground heat exchanger co-operating with a heat pump has been numerically mapped. Soil in heat exchanger has been regenerated with heat used from solar collector. The phenomenon of thermal adaptation of the exchanger to the work cycle was observed. The results of the numerical solution have been confirmed on the data from the experiment. A review of works on similar topics recently published has been made.

Słowa kluczowe

PL

gruntowy wymiennik ciepła; odnawialne źródła energii; pompy ciepła; CFD

EN

ground heat exchanger; renewable source energy; heat pump; computational fluid dynamics

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 7/8
• Strony: 11--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sławiński D.

• Zakład Konwersji Energii, Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku, Gdańsk

autor

Badur J.

• Zakład Konwersji Energii, Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku, Gdańsk

Bibliografia

• [1] Cao S-J, Kong X, Deng Y, Investigation on thermal performance of steel heat exchanger for ground source heat pump systems using full-scale experiments and numerical simulation. Applied Thermal Engineering, 115 (2017). 91-98.
• [2] Cui W, Zhou S, Liu X, Optimization of design and operation parameters for hybrid ground-source heat pump assisted with cooling tower, Energy and Buildings, 99 (2015), 253-262
• [3] Cullin J.R, Spitler J.D, A computationally efficient hybrid time step methodology for simulation of ground heat exchangers, Geothermics, 40 (2011), 144-156.
• [4] Dai L.H, Shang Y. Li XL. Analysis on the transient heat transfer process inside and outside the borehole for a vertical UOtube ground heat exchanger under short-term heat storage, Renewable Energy, 87 (2016), 1121-1129.
• [5] Florides G, Kalogiru S, Ground heat exchangers-A review or systems, models and applications, Renewable Energy, 32 (2007), 2461-2478.
• [6] Haton T, Zajączkowski B, Królicki Z, Produkcja wody lodowej za pomocą chłodziarki adsorpcyjnej zasilanej cieptem niskotemperaturowym, Instal, 4 (2018), 16-20.
• [7] Hein P, Kolditz O, Gorke U. J, A numerical study on the sustainability and efficiency of borehole heat exchanger coupled ground source heat pump systems, Applied Thermal Engineering, 100 (2016), 421-422.
• [8] Institute of Meteorology and Water Management, National Research Institute, http://www.imgw.pl/en/
• [9] Jahangir M.H, Sarrafha H, Kasaeian A, Numerical modelling of energy transfer in underground borehole heat exchanger within unsaturated soil, Applied Thermal Engineering. 132 (2018), 697-707.
• [10] Kleiber M, Handbook of Computational Solid Mechanics, Springer, 1998.
• [11] Kleiber M, Introduction to nonlinear thermomechanics of deformable solids, Warszawa. IPPT PAN, 2011.
• [12] Kondracki J, Regional geography of Poland, WNT, 2002
• [13] Li Z, Zheng M, development of numerical model for the simulation of vertical U-tube ground heat exchangers, Applied Thermal Engineering, 29(2006), 920-924.
• [14] Liu Z, Xu W. Zhai X. Qian Ch, Feasibility and performance study of the hybrid ground-source heat pump system for one office building on Chinese heating dominated areas, Renewable Energy, 101 (2017), 1131-1140.
• [15] Ozudogru T. Y, Olgun C. G, Send A, 3D numerical modelling of vertical geothermal heat exchangers, Geothermics, 51 (2014), 312-324.
• [16] Sarbu I, Sebarchievici C, General review of ground-source heat pump systems for heating and cooling of buildings, Energy and Buildings, 70 (2014), 441-454.
• [17] Sławiński D. Badania numeryczne i eksperymentalne dla potrzeb systemu nadzorującego prace wentylatorów w wymiennikach ciepła, Instal, 2 (2017), 27-31.
• [18] Traczykiewicz I, Żołądek M. Filipowicz M, Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej z wykorzystaniem dedykowanego koncentratora promieniowania słonecznego, Instal, 6 (2018), 23-29.
• [19] Wołoszyn J, Gołaś A, Modelling of a borehole heat exchanger using a finite element with multiple degrees of freedom, Geothermics, 47 (2013), 13-26.
• [20] Yang H, Cui P, Fang F, Vertical-borehole ground-coupled heat pumps: A review of models and systems, Applied Energy, 87 (2010), 16-27.
• [21] Yang W.B, Shi M.H, Dong H, Numerical simulation of the performance of a solar-earth source heat pump system, Applied Thermal Engineering, 26 (2006), 2367-2376.
• [22] Zhang Ch, Guo Z, Liu Y, A review on thermal response test of around-coupled heat pump systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 40(2014), 851-867.
• [23] Zhang Ch, Wang Y, Liu Y, Computational methods for ground thermal response of multiple borehole heat exchangers: A review, Renewable Energy, 127 (2018), 461-473.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).