Studies on the Field Type Ground Heat Exchanger Coupled with the Compressor Heat Pump (Part 1)

• Autorzy: Dolna O. , Mikielewicz J.

Warianty tytułu

PL

Badania gruntowego wymiennika ciepła typu Field’a współpracującego ze sprężarkową pompą ciepła (część 1)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Present work concerns the CFD analysis of the Field type ground heat exchanger and its influence on the compressor heat pump performance. The coaxial vertical ground heat exchanger has been chosen as in most studies the U-pipe is being considered (Yang et al., 2010). Therefore, Field type ground heat exchanger’s heat-flow characteristics are not available in the literature. Conjunction of 0D-3D level programming enabled FGHE-coupled compressor heat pump system analysis in terms of a quasi-steady continuous work lasting 170 hours. The ground coupled compressor heat pump may work in the monovalent system and complitely fulfil demand on heat, however, the heat exchange system of the low heat source needs to be designed in a proper way. Additionally, the CHP working medium needs to be chosen carefully (Bohdal et al., 2015). The CFD simulations were executed using a commercial software. Compressor heat pump cycle calculations were carried out using the author’s computational programme. The FGHE of varying geometry was investigated in terms of a long term continuous work. Varying temperature boundary conditions were taken into account. This work provides qualitative data, which may be useful at ground coupled compressor heat pump system modelling.

PL

Niniejsza praca dotyczy analizy CFD gruntowgo wymiennika ciepła typu Field’a oraz zbadania wpływu jego pracy na działanie sprężarkowej pompy ciepła. W pracy podjęto problem gruntowego pionowego wspólosiowego wymiennika ciepła, ponieważ zdecydowana część prac naukowo-bawdawczych poświęcona jest wymiennikom gruntowym typu U-rura (Yang et al., 2010). Wobec powyższego, brak jest w literaturze cieplno-przepływowych charakterystyk gruntowego wymiennika ciepła typu Fielda. W pracy przedstawiono analizę quasi-stacjonarnej pracy gruntowej sprężarkowej pompy ciepła, co było możliwe dzięki sprzęgnięciu programowania na poziomie 0D i 3D. Praca całego systemu miała charakter ciągły i trwała 170 godzin. Sprężarkowa gruntowa pompa ciepła może pokryć zapotrzebowanie na ciepło pracując nawet w obiegu monowalentnym, ale system wymiany ciepła dolnego źródła ciepła musi być prawidłowo zaprojektowany. Ponadto, należy starannie dobrać właściwy pod względem efektywności czynnik roboczy sprężarkowej pomy ciepła (Bohdal i in., 2015). Obliczenia CFD zostały przeprowadzone przy użyciu komercyjnego oprogramowania. Natomiast, obliczenia obiegu sprężarkowej pomy ciepła zostały wykonane przy użyciu autorskiego programu. Przeanalizowano pracę GWCF o zdywersyfikowanej geometrii w trybie pracy nieprzerywanej. Zaimplementowano zmienne temperaturowe warunki brzegowe na jednej powierzchni domeny obliczeniowej. Praca zawiera jakościową analizę systemu gruntowej pompy ciepła, której wyniki mogłyby zostać wykorzystane w procesie projektowania gruntowych sprężarkowych pomp ciepła.

Słowa kluczowe

EN

field type ground heat exchanger; 0D-3D; compressor heat pump

PL

gruntowy wymiennik ciepła typu Fielda; 0D-3D; pompa ciepła sprężarkowa

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2017
• Tom: Tom 19
• Strony: 240--252
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys.

Twórcy

autor

Dolna O.

• Institute of Fluid Flow Machinery of PASci

autor

Mikielewicz J.

• Institute of Fluid Flow Machinery of PASci

Bibliografia

• 1. Bohdal, T., Charun, H., Sikora, M. (2015). Wybrane aspekty prawno-techniczne i ekologiczne stosowania sprężarkowych pomp ciepła. Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 461-484
• 2. Dolna, O. (2016). Influence of the ground heat exchanger design heat – flow parameters on the heat pump efficiency. Institute of Fluid Flow Machinery, PhD dissertation.
• 3. Mikielewicz, J., Grochal, B., Polesek-Karczewska, S., Gumkowski, S., Mikielewicz, D. (1996). Heat Exchange. Gdańsk: Institute of Fluid Flow Machinery PASci (in Polish).
• 4. Yang, H., Cui, P., Fang, Z. (2010). Vertical-borehole ground-coupled heat pumps: A review and systems Applied Energy, 87, 16-27.
• 5. Zalewski, W. (2001). Compressor, Sorption and Thermoelectric Heat Pumps. IPPU MASTA (in Polish).

Uwagi

PL

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