Idea wykorzystania gruntu jako źródła ciepła i sezonowego magazynu ciepła

• Autorzy: Chwieduk D. , Chwieduk M.

Warianty tytułu

EN

Idea of utilization of a ground as the heat source and seasonal thermal energy storage

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano ideę wykorzystania gruntu jako naturalnego źródła ciepła wykorzystywanego jako dolne źródło pompy ciepła i ideę sezonowego magazynowania ciepła w podziemnych magazynach, w szczególności w magazynach gruntowych. Na wstępie podkreślono rolę magazynowania ciepła przy zwiększeniu efektywności działania systemów grzewczych, w szczególności tych, które wykorzystują odnawialne źródła energii. Następnie przedstawiono rys historyczny wprowadzenia i stosowania instalacji grzewczych z gruntową pompą ciepła i systemów magazynowania ciepła w gruncie, zwłaszcza tego pochodzącego z instalacji słonecznych. Zaprezentowano klasyfikację sezonowych podziemnych magazynów z długoterminowym magazynowaniem ciepła i ich charakterystykę, uwzględniając podstawowe zalety i wady. Zwrócono uwagę na zmiany zachodzące w kolejnych kilku dekadach w odniesieniu do prowadzonych badań eksperymentalnych gruntu, jako naturalnego źródła i magazynu ciepła, jak do modelowania matematycznego zjawisk w nim zachodzących i w jego otoczeniu. Opisano podstawowe elementy gruntowych magazynów ciepła. Podkreślono, iż magazynowanie energii promieniowania słonecznego w okresie letnim, kiedy to występuje nadmiar energii promieniowania słonecznego, do jego wykorzystania zimą, jest efektywnym sposobem zwiększenia niezawodności działania grzewczych instalacji słonecznych i zmniejszenia zużycia energii konwencjonalnej do ogrzewania pomieszczeń.

EN

The paper presents idea of utilization of the ground as a natural heat source for a heat pump and idea of the underground thermal energy storage, mainly in duct stores. At the beginning a role of the heat storage to improve efficiency of the heating systems, especially of the systems based on renewables is underlined. The historical development of geothermal heat pumps and underground thermal storage systems, especially those which accumulate solar energy, has been presented. Different types of seasonal underground stores and their thermal characteristics are described, including their advantages and disadvantages. Different attempts to theoretical and experimental research studies, including mathematical modelling of the phenomena in the ground medium and its surrounding have been considered. Main elements of the ground stores are described. Accumulation of solar energy in the ground during summer, when solar irradiation is high, for the space heating use in winter, when solar irradiation is low, makes the solar space heating systems to be more reliable and effective, and reduce the fossil fuels consumption.

Słowa kluczowe

PL

magazynowanie ciepła w gruncie; sezonowe magazynowanie energii słonecznej; gruntowe wymienniki ciepła

EN

ground heat storage; seasonal solar energy storage; ground heat exchangers

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 12
• Strony: 17--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Chwieduk D.

• Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Warszawska

autor

Chwieduk M.

• Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Chwieduk D., Bigorajski J., Chwieduk M. Porównanie modeli stratyfikacji ciepła w zasobnikach ciepła słonecznych instalacji grzewczych. INSTAL nr 3/2016, str. 31-35.
• [2] Bakema G.,Snijders, Nordell B. Underground Thermal Energy Storage, State of the Art, 1994, IEA Energy Storage Programme Report, IF Technology 1995
• [3] Sporn P., Ambrose E.R., The heat pump and solar energy. Proceedings of the World Symposium on Applied Solar Energy, Phoenix, Arizona, pp. 1-5, 1955.
• [4] Hellstrom G. Ground Heat Storage. Thermal Analyses of Duct Systems. Theory. Department of Mathematical Physics, University of Lund, Sweden, 1991.
• [5] Schulz H., Chwieduk D. Energie aus Sone und Erde. Okobuch Verlage, Staufen bei Freiburg, 1995.
• [6] Fang H., Xia J., Lu A., Jiang Y., An operation strategy for using a ground heat exchanger system for industrial waste heat storage and extraction, BUILD SIMUL (2014) 7: 197–204
• [7] LV J., Wei Z., Zhang J., Running and economy performance analysis of ground source heat pump with thermal energy storage devices. Energy and Buildings, Volume 127, 1 September 2016, Pages 1108–1116
• [8] Zhu N., Wang J., Liu L., Performance evaluation before and after solar seasonal storage coupled with ground source heat pump, Energy Conversion and Management, Volume 103, October 2015, Pages 924–933
• [9] Chwieduk D. Solar Assisted Heat Pumps. Comprehensive Renewable Energy. Volume 3. Solar Thermal Systems: Components and Application, pp. 495 – 528, Elsevier, 2012
• [10] Duffie J.A., Beckman J.A., Solar Engineering of Thermal Processes, John Wiley and Sons, New York, 1980.
• [11] Kjelsson E., Hellstrom G., Perers B., Optimization of systems with combination of ground source heat pump and solar collectors in dwellings. Energy, Vol. 35. pp. 2667 – 2673, 2009
• [12] Pomorski M., Nemś A., Gnutek Z., Techniki akumulacji energii – część 2, Instal 11/2015 27–32

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).