Czasopismo | CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA | Rocznik 2019 - zeszyt 1

Obliczenia projektowe gruntowych wymienników ciepła pomp ciepła

Design Calculations of Ground Heat Exchangers of Heat Pumps

10.15199/9.2019.1.3

WOJCIECH ZALEWSKI

nr katalogowy: 118179
10.15199/9.2019.1.3

Streszczenie

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.

Abstract

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

Keywords

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.

Zeszyt


CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - e-zeszyt (pdf) 2019-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	30.00 zł
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - e-zeszyt (pdf) 2019-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	30.00 zł
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - e-zeszyt (pdf) 2019-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	30.00 zł
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - e-zeszyt (pdf) 2019-12 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	30.00 zł

Prenumerata

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Promocja
Nowość

360.00 zł

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - papierowa prenumerata roczna	432.00 zł brutto 400.00 zł netto 32.00 zł VAT (stawka VAT 8%)
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

474.00 zł

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	552.00 zł brutto 511.11 zł netto 40.89 zł VAT (stawka VAT 8%)

552.00 zł

Open Access

Zeszyt

2019-1

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma