Zakres analizy
Największy koszt utrzymania budynku mieszkalnego stanowi ogrzewanie, dlatego poszukuje się coraz więcej sposobów obniżenia tego kosztu. Jednym z ciekawych rozwiązań jest zastosowanie powietrznego gruntowego wymiennika ciepła (GWC) do układu wentylacji mechanicznej.
Grunt nagrzewa się w lecie, a zimą oddaje ciepło. Dzięki dużej bezwładności cieplnej gruntu temperatura poniżej powierzchni ziemi podlega niewielkim zmianom w ciągu roku, a poniżej 5 metrów ma niemal stałą temperaturę 8°C. Dzięki wyższej temperaturze gruntu od powietrza zewnętrznego może on być wykorzystany do podgrzewania powietrza zimą. Zanim powietrze trafi do rekuperatora, przepływa przez GWC umiejscowiony na głębokości 1,75 m.
Analizie poddano wydajność rurowego GWC o długości 50 m służącego do wspomagania ogrzewania powietrza wentylacyjnego domu jednorodzinnego o powierzchni 170 m2. Przeprowadzono trójwymiarową symulację przepływu powietrza i ciepła za pomocą oprogramowania CFD2000 dla okresu od października do końca lutego. Analizie poddano strumień nominalny V = 350 m3/h i o połowę mniejszy V = 175 m3/h. Przeanalizowano uzysk ciepła i związane z nim zyski ekonomiczne.
Przeczytaj także: Analiza CFD sprawności systemów rozdziału powietrza dla biura
Model GWC i warunki brzegowe analizy
Autor zdecydował się na analizę gruntowego wymiennika ciepła o przekroju kwadratowym ze względu na łatwość przygotowania modelu geometrycznego i siatki obliczeniowej. Bok przekroju kwadratowego miał długość 0,177 m, co odpowiadało średnicy 0,2 m, zapewniając tę samą prędkość przepływu.
Ponieważ przekrój kwadratowy ma większą powierzchnię wymiany ciepła, obniżono współczynnik przewodności z λ = 0,28 W/(m· K) na λ = 0,25 W/(m· K), zapewniając równoważną wymianę ciepła obu przekrojów. Model GWC i warunki brzegowe analizy zobrazowano na rys. 1.
 |
|
Rys. 1. Analizowany model rurowego gruntowego wymiennika ciepła |
Zobacz rozkład temperatury w ciągu roku >>
