CC BY
108
так и в радиальном направлениях, наличие подземных вод или карстовых полостей, заполненных воздухом, - лишь некоторые из них. Большинство этих явлений просто невозможно учесть, поэтому важным при расчете температурных полей, как и при математическом моделировании любых других процессов, является четкое описание принятых в модели упрощений и предположений. На основе этого в дальнейшем можно будет решать, насколько правомерно применять результаты, полученные при моделировании. Разработка математической модели и расчетной методики необходима для определения состояния энергетического потенциала грунта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справочник по климату СССР. Ч. 1. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние. Вып. 1-34. Л.: Гидрометеоиздат, 1966-1968.
2. Штым А.С., Маркелова И.А. Системы теплосбора для геотермальных тепловых насосов // Вестн. ВолгГАСУ. Сер. Стр-во и архит. 2011. Вып. 23. С 126.
3. RETScreen®International. Ground-source Heat Pump Project Analysis: Chapter // RETScreen®Engineering & Cases Textbook / Ministry of Natural Sources of Canada, 2005. 70 p.
X
УДК 697.4:621.577
А.С. Штым, Т.Г. Савина, И.А. Журмилова
ШТЫМ Алла Сильвестровна - кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой инженерных систем зданий и сооружений Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: shtym_alla@mail.ru, САВИНА Татьяна Геннадьевна - магистрант (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: savina_vl@mail.ru, ЖУРМИЛОВА Ирина Александровна - ассистент кафедры инженерных систем зданий и сооружений Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail:angelleech@mail.ru. © Штым А.С., Савина Т.Г., Журмилова И.А., 2012
Влияние расхода теплоносителя на работу грунтового теплообменника
Представлено исследование влияния предельной скорости теплоносителя при прохождении по заданному диаметру трубы U-образного грунтового теплообменника, произведен расчет гидравлических потерь по методу динамических давлений.
Ключевые слова: энергосбережение, грунтовый теплообменник, теплоноситель, температурный перепад.
Influence of an expense of the heat-transfer agent on operation of the ground heat exchanger. Alla S. Shtym, Tatyana G. Savina, Irina A. Zhurmilova - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok).
Presented the research of influence of speed limit of the heat-transfer agent when passing on the given diameter of a pipe of "U"-shaped ground heat exchanger is settled hydraulic calculation of the losses by the method of dynamic pressures.
Key words: power savings, the ground heat exchanger, the heat-transfer agent, temperature difference.
Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов представляет собой сегодня одну из глобальных мировых проблем, успешное решение которой будет иметь определяющее значение. Одним из перспективных путей решения этой проблемы является применение новых энергосберегающих технологий, использующих нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ). В мире широкое распространение получили установки, работающие на солнечной энергии и тепле земли. Установки могут работать как отдельно, так и совместно, что существенно повышает их эффективность [2].
В общем случае можно выделить два вида систем использования низкопотенциальной тепловой энергии земли:
- открытые, где в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии используют грунтовые воды, подводимые непосредственно к тепловым насосам;
- замкнутые, где теплообменники расположены в грунтовом массиве; при циркуляции по ним теплоносителя с пониженной относительно грунта температурой происходит «отбор» тепловой энергии от грунта и перенос ее к испарителю теплового насоса (или, при использовании теплоносителя с повышенной относительно грунта температурой - его охлаждение) [3].
Основная часть открытых систем - скважины, позволяющие извлекать грунтовые воды из водоносных слоев грунта и возвращать воду обратно в те же водоносные слои. Обычно для этого устраиваются парные скважины. Замкнутые системы делятся на горизонтальные, вертикальные и наклонные.
Горизонтальный грунтовой теплообменник устраивается, как правило, рядом с домом на небольшой глу -бине (но ниже уровня промерзания грунта в зимнее время).
Виды горизонтальных теплообменников:
а) теплообменник из последовательно соединенных труб;
б) теплообменник из параллельно соединенных труб;
в) горизонтальный коллектор, уложенный в траншее;
г) теплообменник в форме петли;
д) теплообменник в форме спирали, расположенной горизонтально (так называемый 8Нпку-коллектор);
е) теплообменник в форме спирали, расположенной вертикально.
Использование горизонтальных грунтовых теплообменников ограничено размерами имеющейся площадки.
Вертикальные грунтовые теплообменники позволяют использовать низкопотенциальную тепловую энергию грунтового массива, лежащего ниже «нейтральной зоны» (15-20 м от уровня земли). Ниже «нейтральной зоны» отсутствуют воздействие климатических годовых изменений, влияние солнечной радиации и т.д. Системы с вертикальными грунтовыми теплообменниками не требуют больших по площади участков и не зависят от интенсивности солнечной радиации, попадающей на поверхность. Обычно используется два типа вертикальных грунтовых теплообменников.
и-образный, представляющий собой две параллельных трубы, соединенных в нижней части. В одной скважине располагаются одна или две пары таких труб. Преимуществом данной схемы является относительно низкая стоимость изготовления.
Коаксиальный (концентрический) теплообменник. Простейший коаксиальный теплообменник представляет собой две трубы различного диаметра. Труба меньшего диаметра располагается внутри другой трубы.
Наклонные грунтовые теплообменники, так же как и вертикальные, используют низкопотенциальную тепловую энергию грунтового массива. Для извлечения теплоты грунта применяют Ц-образные теплообменники из медных труб диаметром 1/2-1/4'. Располагают теплообменники под углом 45° относительно поверхности земли и на глубину 15-30 м [1]. Количество и длина теплообменников зависят от мощности теплового насоса.
Учитывая вышеназванные особенности грунтовых теплообменников, обычно используют два их вида: Ц-обра-зный и коаксиальный.
Для исследования влияния предельной скорости теплоносителя при прохождении по заданному диаметру трубы Ц-образного грунтового теплообменника произведен расчет гидравлических потерь по методу динамических давлений. Скважина имеет глубину 1 = 60 м, в ней установлен грунтовый теплообменник, представляющий петлю.
Зависимость гидравлических потерь на участке от расхода теплоносителя по каждому из температурных перепадов
Петля имеет длину 120 м, дугообразное соединение в нижней части, диаметр трубы dy=25 мм. Теплосъем с грунта примем равным: 1 кВт; 2 кВт; 3 кВт; 4 кВт; 5 кВт. При этом температурный перепад теплоносителя может изменяться от 1 до 2,5 °С (М = 2,5 °С; 2 °С; 1,5 °С; 1 °С).
Первые 24 часа после своего начала процесс теплопередачи при работе грунтового теплообменника имеет некоторую нестационарность, а уже по истечении этого времени тепловой режим стабилизируется, поэтому в работе рассмотрен стационарный процесс.
Из графика видно, что для грунтовых теплообменников не рекомендуемый температурный перепад 1°С. Минимальное значение температурного перепада 1,5 °С.
Исследование показало, что применение температурного перепада в 1°С экономически нецелесообразно, так как гидравлические потери возрастают в два раза. При анализе зависимости гидравлических потерь давления на участке в грунтовом теплообменнике установлено предельное значение температурного перепада, снижение которого ведет к резкому увеличению потерь давления на участке и расходу электроэнергии на перекачку жидкости насоса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Безруких П.П., Арбузов Ю.Д., Борисов Г.А., Виссарионов В.И.. Перспективы возобновляемой энергетики // Наука в России. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. 2003. № 4. С. 155. С. 52-60.
2. Васильев Г.П., Шилкин Н.В. Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли // АВОК. 2003. № 2. С. 52-60.
3. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Утв. указанием Москомархитектуры 31.01.2001. Инсолар-инвест. М., 2001. № 8.
X
УДК 697.4:621.577
А.С. Штым, Е.В. Тарасова
ШТЫМ Алла Сильвестровна - кандидат технических наук, заведующая кафедрой инженерных систем зданий и сооружений Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток), E-mail: shtym_alla@mail.ru, ТАРАСОВА Елена Владимировна - аспирант, ассистент кафедры инженерных систем зданий и сооружений Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: lotos.t.e@mail.ru © Штым А.С., Тарасова Е.В., 2012
Изменение параметров воздуха при контакте его со снегом в холодохранилищах
При прохождении воздуха через холодохранилище происходит его прямой контакт со снегом и образуется тонкая пленка воды, термодинамические параметры которой оказывают существенное влияние на свойства охлаждаемого воздуха.
Ключевые слова: кондиционирование, холодохранилище, параметры воздуха, теплообмен, влагообмен, диаграмма.
Changing the air in contact it with the snow holodohranilischah. Alla S. Shtym, Elena V. Tarasova - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok).
Direct contact with the snow air during the passage of air through cold storage with a thin film of water.
Thermodynamic parameters which significantly influence the properties of cooled air.
Key words: air conditioning, cold storage, air conditions, heat transfer, moisture transfer, the diagram.
Применение естественных источников холода имеет экологические и энергосберегающие преимущества при создании комфортных условий в помещениях по сравнению с традиционными системами кондиционирования воздуха (такими как сплит, чиллер-фанкойл).
При прохождении воздуха через холодохранилище происходит прямой его контакт со снегом. Воздух, охлаждаясь, отдает свою теплоту снегу, который переходит в жидкую фазу - талую воду. На поверхности
