Analiza pracy poziomego gruntowego wymiennika ciepła współpracującego z pompą ciepła typu solanka-woda

• Autorzy: Piotrowska-Woroniak J. , Załuska W. , Woroniak G.

Warianty tytułu

EN

Operation analysis of horizontal ground heat exchanger cooperating with the brine-to-water heat pump

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów zmian rozkładu temperatury dolnego źródła ciepła obciążonego pracą pompy ciepła typu solanka/woda z poziomym wymiennikiem gruntowym. Przedstawiono badania z okresu 5 lat pracy wymiennika gruntowego. Poziomy gruntowy wymiennik ciepła stanowi dolne źródło dla pompy ciepła o pomierzonej średniej mocy grzewczej 9,53 kW i mocy chłodniczej 7,8 kW zainstalowanej w budynku jednorodzinnym zlokalizowanym w północno-wschodniej części Polski. Powierzchnia wymiennika wynosi 253 m² (11m x 23m). Wymiennik gruntowy ułożony, jako wymiennik spiralny, znajduje się na głębokości 1,9 m w warstwie wód gruntowych pozostających w kontakcie hydraulicznym z wodami jeziora Ełckiego. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów pracy pompy ciepła zaprezentowano jej roczne koszty pracy. Pompa ciepła pracuje w układzie monowalentnym zapewniając ciepło na cele ogrzewania i przygotowania ciepłej wody. Budynek dodatkowo wyposażony jest w instalację fotowoltaiczną o mocy nominalnej 4,14 kW_pik ogrzewania i instalację chłodzenia „natural cooling”.

EN

The article presents the results of the temperature distribution measurements of the heat source of the brine / water type heat pump working with horizontal ground heat exchanger. We present research from the period of 5 years ground heat exchanger work. Horizontal ground heat exchanger is the lower heat source for heat pump with the measured average power of 9.53 kW heating and cooling capacity of 7.8 kW installed in single-family building located in the north-eastern part of Poland. Heat exchanger area is 253 m² (11m x 23 m). Ground heat exchanger is arranged as a spiral heat exchanger, located at a depth of 1.9 m in the groundwater layer with waters of Elk Lake hydraulic contact. On the basis of measurements of the heat pump its annual labor costs are presented. The heat pump operates in a monovalent system providing the heat for heating and DHW heating purposes. The building is additionally equipped with photovoltaic system with a capacity of 4,14kWp and “natural cooling” system.

Słowa kluczowe

PL

rozkład temperatury; poziomy wymiennik gruntowy; spiralny wymiennik gruntowy; pompa ciepła; koszty eksploatacyjne

EN

temperature distribution; horizontal ground heat exchanger; spiral ground heat exchanger; heat pump; operating costs

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 10
• Strony: 26--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Piotrowska-Woroniak J.

• Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Ciepłownictwa, Białystok

autor

Załuska W.

• Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Ciepłownictwa, Białystok

autor

Woroniak G.

• Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Ciepłownictwa, Białystok

Bibliografia

• [1] Szewczyk J. (2002). Ślady zmian klimatycznych plejstocenu oraz holocenu w profilach temperatury w głębokich otworach wiertniczych na Niżu Polskim. Przegląd Geologiczny 50, s. 1109-1113.
• [2] Szewczyk J. (2005). Wpływ zmian klimatycznych na temperaturę podpowierzchniową Ziemi, Przegląd Geologiczny, vol. 53, nr 1.
• [3] Hikari Fujii, Keita Nishi, Yoshihito Komaniwa, Naokatsu Chou (2012). Numerical modeling of slinky-coil horizontal ground heat exchangers. Geothermics, Vol. 41, 55-62.
• [4] Jongchan Kim, Youngmin Lee, Woon Sang Yoon, Jae Soo Jeon, Min-Ho Koo, Youngseuk Keehm (2010). Numerical modeling of aquifer thermal energy storage system. Energy, Vol. 35, 4955-4965.
• [5] Pier-Olivier Fontaine, Denis Marcotte, Philippe Pasquier, Denis Thibodeau (2011). Modeling of horizontal geoexchange systems for building heating and permafrost stabilization. Geothermics, Vol. 40, 211-220.
• [6] Hanuszkiewicz - Drapała M. (2009), Modelowanie zjawisk cieplnych w gruntowych wymiennikach ciepła pomp grzejnych z uwzględnieniem oporów przepływu czynnika pośredniczącego, Modelowanie Inżynierskie, nr 38, s. 57-68.
• [7] Gołaś A., Wołoszyn J. (2011). Analiza rozkładu pola temperatury w gruntowych wymiennikach ciepła, Modelowanie Inżynierskie, nr 41, s. 107-114.
• [8] Sporysz M., Kurpaska S., Molenda K., Szczuka M., Roczkowska-Chmaj S.(2013). Modelowanie pola temperatury w gruncie z wykorzystaniem arkusza kalkulacyjnego, Agricultural Engineering, Vol. 2 (143) T.1., s. 317-328.
• [9] Yupeng Wu, Guohui Gan, Anne Verhoef, Pier Luigi Vidale, Raquel Garcia Gonzalez (2010). Experimental measurement and numerical simulation of horizontal-coupled slinky ground source heat exchangers, Applied Thermal Engineering, Vol.30, 2574-2583.
• [10] V.R. Tarnawski, W.H. Leong, T. Momose, Y. Hamada (2009). Analysis of ground source heat pumps with horizontal ground heat exchangers for northern Japan. Renewable energy, Vol.34, 127-134.
• [11] Raquel Garcia Gonzalez, Anne Verhoef, Pier Luigi Vidale, Bruce Main, Guogui Gan, Yupeng Wu (2012). Interactions between the physical soil environment and a horizontal ground coupled heat pump, for a domestic site in the UK.
• [12] Saskia M. van Manen, Erin Wallin (2012). Ground temperature profiles and thermal rock properties at Wairakei, New Zealand. Renewable energy, Vol.43, 313-321.
• [13] G.A. Florides, P.D. Pouloupatis, S. Kalogirou, V. Messaritis, I. Panayides, Z. Zomeni, G. Partasides, A. Lizides, E. Sophocleous, K. Koutsoumpas (2011). The geothermal characteristics of the ground and the potential of using ground coupled heat pumps in Cyprus. Energy, Vol. 36, 5027-5036.
• [14] Huining X., Jeffrey D. Spitler (2014). The relative importance of moisture transfer, soil freezing and snow cover on ground temperature predictions. Renewable energy, Vol.72, 1-11.
• [15] Kapuściński J., Rozoch A. (2009). Geotermia niskotemperaturowa w Polsce - stan aktualny i perspektywy rozwoju, Ministerstwo Środowiska, NFOŚiGW, Warszawa.
• [16] Rosik-Dulewska Cz., Zabokrzycki J., Kubas K. (2002). Obliczenia cieplne instalacji agrotermicznej wykorzystującej ciepło wód geotermalnych, Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geoterma, nr 6, s. 25-33.
• [17] Wytyczne projektowania, wykonania i odbioru instalacji z pompami ciepła, cz.1 Dolne źródła do pomp ciepła, pod red. Lachman P., Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła, Kraków 2013.
• [18] Pantera D. (2014). Alternatywne rozwiązanie dolnego źródła dla pompy ciepła solanka-woda. Ogrzewanie lodem, Miesięcznik informatyczno - techniczny Instalator, nr 1 (185).
• [19] Mironowicz M., Szmolke N., Skoruppa D.: Rozwiązania dolnych źródeł dla pomp ciepła, Instal 10/2014, s. 10-15.
• [20] Dorgan C.E.: Ice-maker heat pumps operation and design. ASHRAE Transactions. Part 1, Vol. 91, 1985. Reedsburg Center, ASHRAE Transactions, Part 1, Vol. 88, 1982.
• [21] Gogół W., Pawłowski W. (1993). Wykorzystanie układu dwuskładnikowego przy zmianie fazy jednego ze składników jako dolnego źródła dla pompy ciepła, Biuletyn Informacyjny Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej, nr 78, s. 53-66.
• [22] Baggs S. A. (1985). Australian earth-covered buildings, Appendix A: Analysing a site for ground temperature suitability. Published by New South Wales University Press, Kensington NSW Australia.
• [23] Baggs S.A. (1983). Remote prediction of ground temperature in Australian soils and mapping its distribution. Solar Energy,Vol. 30, No. 4, 351-366.
• [24] Popiel C. O., Wojtkowiak J., Prętka I. (2002). Effect of surface cover on ground temperature season’s fluctuations. Foundations of Civil and Environmental Engineering, Vol. 1, No. 2, 151-164.

Uwagi

PL

Wykonano w ramach pracy statutowej S/WBIŚ/4/2014.