Obliczenia projektowe gruntowych wymienników ciepła pomp ciepła

• Autorzy: Zalewski Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2019.1.3

Warianty tytułu

EN

Design Calculations of Ground Heat Exchangers of Heat Pumps

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Gruntowy wymiennik ciepła stanowi istotny element pompy ciepła, decydujący o poprawności działania całego urządzenia. Jego doboru powinno dokonywać się na podstawie wyników przeprowadzonych obliczeń projektowych, uwzględniających specyfikę procesu wymiany ciepła w gruncie. Wśród stosowanych metod obliczeniowych wymienników gruntowych wyróżnić można dwie: metodę Bosego i in. oraz metodę ASHRAE. Celem pracy jest przedstawienie algorytmów obliczeniowych pionowych wymienników gruntowych, przeprowadzenie przykładowych obliczeń projektowych polegających na wyznaczeniu głębokości odwiertów (długości sond) i porównanie wyników obliczeń otrzymanych zastosowanymi algorytmami. W obliczeniach wykorzystano dwie metody oparte na modelu Bosego i in. oraz na modelu ASHRAE, odnoszące się do wymienników typu pojedyncza U-rura dla jednej, trzech i sześciu sond w pętli. Otrzymane za pomocą obu metod wyniki obliczeń długości sond (głębokości odwiertów) nie różnią się zasadniczo między sobą. Większe głębokości odwiertów, a więc mniejsze gęstości strumienia pozyskiwanego z gruntu ciepła otrzymano stosując metodę ASHRAE. Różnice procentowe nie przekraczają 20%. Ze względu na większą uniwersalność modelu Bosego i in. zaleca się stosowanie w praktyce metody obliczeniowej opartej na tym modelu.

EN

The ground heat exchanger is an essential element of the heat pump that determines the correct operation of the entire device. Its selection should be made on the basis of the results of the design calculations that accommodate specificity of the heat exchange process in the ground. Among others, the Bose et al. method and the ASHRAE method are applied to calculate the ground exchangers. The aim of the paper to present the computational algorithms for vertical ground exchanger, run the examples of design calculations that consist of determining the depth of boreholes (the length of tubes) and compare the calculation results obtained with the applied algorithms. Two methods based on the Bose et al. model and the ASHRAE model were used during the calculations. They pertain to the single U-tube type exchanger for either one, three or six tubes in a loop. The calculation results of the length of tubes (the depth of boreholes) obtained with both methods are not fundamentally different. Greater depths of boreholes, and thus lower heat flow rate intensity was achieved using the ASHRAE method. The percentage differences do not exceed 20%. Due to the greater universality of the Bose et al. model, it is recommended to use the calculation method based on this model in practice.

Słowa kluczowe

PL

pompa ciepła; gruntowy wymiennik ciepła; pionowy wymiennik ciepła; metody projektowania

EN

heat pump; ground heat exchanger; vertical heat exchanger; design methods

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 50, nr 1
• Strony: 16--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zalewski Wojciech

• Instytut Inżynierii Cieplnej i Procesowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska im. T. Kościuszki

Bibliografia

• [1] ASHRAE Handbook 1995. HVAC Applications - Chapter 29: “Geothermal energy".
• [2] ASHRAE Handbook 2011. HVAC Applications - Chapter 34: “Geothermal energy".
• [3] Bose J.E., J.D. Parker, F.C. McQuiston. 1985. "Design/data manual for closed-loop ground-coupled heat pump systems“. American Society of Heating. Atlanta.
• [4] Cullin J.R., J.D. Spitler i inni. 2015. “Validation of vertical ground heat exchanger design methodologies". Science and Technology for the Built Environment 21.
• [5] Gryglaszewski L. 1995. "Dolne źródła energii pomp ciepła. Dobór gruntowych wymienników ciepła". Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 10 (4):143-148.
• [6] Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła (PORT PC). 2013. "Wytyczne projektowania, wykonania i odbioru instalacji z pompami ciepła. Część 1". Kraków.
• [7] Spitler J.D., M. Bernier. 2016. “Vertical borehole ground heat exchanger design methods". Część 1.2 w książce S.J. Rees (Ed.): Advances in ground-source heat pump systems. Woodhead Publishing.
• [8] Staiti M., A. Angelotti. 2015. “Design of borehole heat exchangers for ground source heat pumps: a comparison between two methods". Energy Procedia 78: 1147-1152.
• [9] Zalewski W. 2001. "Pompy ciepła sprężarkowe, sorpcyjne i termoelektryczne". Wyd. IPPU MASTA. Gdańsk.
• [10] Zalewski W., P. Kopeć. 2018. "Wymienniki ciepła pomp ciepła i innych systemów odzysku ciepła". Wyd. Polit. Krakowskiej. Kraków.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).