Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Analiza CFD wydajności rurowego wymiennika ciepła

Analizowany model rurowego gruntowego wymiennika ciepła
Analizowany model rurowego gruntowego wymiennika ciepła

Celem analizy było oszacowanie wydajności rurowego gruntowego wymiennika ciepła dla domu jednorodzinnego o powierzchni 170 m2. Przeanalizowano dogrzewanie powietrza wentylacyjnego w okresie zimowym. Obliczono temperaturę na wyjściu z wymiennika, ilość uzyskanej energii w kWh oraz związane z tym zyski ekonomiczne. Symulację przeprowadzono dla nominalnego przepływu powietrza 350 m3/h oraz o połowę mniejszego – 175 m3/h.

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 >>


   24.06.2015

Komentarze

(5)
Grzegorz | 15.07.2015, 17:12
Zatem stosowanie go do ochrony antyoblodzeniowej rekuperatora mija się z celem bo występowanie temperatur zewnętrznych powodujących to zjawisko jest nader rzadko.
gorka | 23.07.2015, 19:52
Do Grzegorz:
Ochrona rekuperatora to jedno z ważniejszych zadań GWC.
Autor artykułu pisze:"Wyniki zostały opracowane na podstawie średnich temperatur powietrza zewnętrznego.", nie podaje jednak - jakich średnich (dobowych/miesięcznych?). Jeżeli najniższa temperatura powietrza zewnętrznego to -2,1°C, to pewnie chodzi o średnie miesięczne. I dlatego wynik jest taki, jaki jest. Nie podano kompletu założeń, nie opisano metody uwzględnienia wpływu czasu na rozkład temperatury - dlatego trudno ocenić wartość tych wyników. Samo CFD nie wystarczy - choć to silne narzędzie.

dr inż. Andrzej Górka
Politechnika Poznańska
AutoR | 24.07.2015, 08:51
Witam serdecznie, tak wyniki opracowane są na podstawie średnich miesięcznych temperatur powietrza zewnętrznego (dla oszacowania wydajności GWC wydaję się być słuszne takie założenie). Aby zbadać przydatność GWC do ochrony przeciwoblodzeniowej należało by uwzględnić zmiany temperatur w ciągu dób (wiadomo, że będą dużo poniżej 0 st. C). Ciepło zgromadzone w gruncie oraz jego temperatura zależała od temperatury zewnętrznej i były obliczane w czasie rzeczywistym w ciągu roku (analiza obejmowała 365 dni). Na Rys. 2 widać opóźniony wpływ temperatury zewnętrznej na temperaturę gruntu (im głębsza warstwa tym mniejszy wpływ).
Piotr Tarnawski
FLOWTEK
Grzegorz | 27.07.2015, 10:05
Niezbyt precyzyjnie napisałem w czym sęk. Mam na myśli opłacalność GWC jako ochrony antyoblodzeniowej rekuperatora. Podgrzanie 250 m3/h powietrza z -20*C do -7*C grzałką o mocy 1kW to koszt 325 PLN przy 500 godzinach tak niskiej temperatury zewnętrznej . 500 godzin to ponad 20 dni i jest to tak na prawdę trudna do przekroczenia granica . Wg powyższej kalkulacji inwestowanie w GWC wyrówna nam koszty obu systemów mając na uwadze inwestycję i eksploatację po 12-13 latach.
Przy obecnym tempie rozwoju fotovoltaiki instalacja GWC jako przeciwoblodzeniowego systemu dla rekuperatora wydaje mi się systeme kompletnie bezzasadnym z punktu widzenia finansowego oczywiście.....
AutoR | 27.07.2015, 11:06
Moim zdaniem GWC wykazuje dobrą ochroną przeciwoblodzeniową, plus podgrzewa powietrze. Do tego należało by uwzględnić możliwość chłodzenia powietrza latem (jednym urządzeniem) i koszt uzysku z tego powodu. Uwzględniając te zalety, czas zwrotu byłby krótszy niż 10 lat, co uważam nie jest złym wynikiem. Nie mam aktualnej wiedzy na temat fotovoltaiki.
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie

 


Konkurs dla małych projektantów! Spraw prezent swojemu dziecku »

wentylacja

 



Obejrzyj film o bezinwazyjnej renowacji rur » Jakich zabezpieczeń wentylacyjnych potrzebujesz »
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Jakie są korzyści z montażu stropów z rekuperacją w salach operacyjnych »

rekuperacja w salioperacyjnej

 



10 pytań o sterowanie ogrzewaniem grzejnikowym » Oszczędzaj nawet do 63% na zużyciu wody »
sterownik do pompy wodnej
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy automatyzacja klimatyzacji musi być droga »

automatyzacja klimatyzacji

 



Poznaj zalety pomp nowej generacji » 5 powodów, dla których warto zainwestować w pompę ciepła »
pompy woda powietrze pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Polecamy sprawdzone metody na pomiar spalin w zamkniętym pomieszczeniu »

pomiar spalin

 



Jakie produkty pomogą ci w walce o czyste powietrze » Serwis pompy ciepła bez problemów - jak to zrobić »
program czyste powietrze serwis pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Jak działa technologia klimatyzacji bez przeciągów »

wentylacja

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
6/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 6/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Mikrokogeneracja w budownictwie mieszkaniowym
  • - Modernizacja budynków wielorodzinnych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl