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

Numeryczna analiza CFD gruntowych rurowych wymienników ciepła

The CFD analysis of the parallel earth to air heat exchangers
Analiza wielowariantowa w oparciu o modelowanie CFD pozwala poznać cechy układu, określić jego zalety i wady oraz wyeliminować błędy.
Analiza wielowariantowa w oparciu o modelowanie CFD pozwala poznać cechy układu, określić jego zalety i wady oraz wyeliminować błędy.
Rys. redakcja RI

Zastosowanie gruntowych rurowych wymienników ciepła (GRWC) ogranicza zapotrzebowanie budynków na konwencjonalne ciepło i chłód oraz poprawia warunki pracy urządzeń grzewczo-wentylacyjnych. Wariantowa analiza parametrów GRWC jest podstawą wyboru najkorzystniejszego rozwiązania oraz uzyskania zakładanych na etapie projektowania efektów, szczególnie w wypadku dużych i złożonych wymienników gruntowych. Modelowanie CFD dostarcza dużo dokładniejszych danych i informacji wspomagających inżyniera niż metody tradycyjne.

W artykule:

• Gruntowe powietrzne wymienniki ciepła
• Modelowanie CFD
• Analiza hydrauliki GRWC

streszczenie

W artykule porównano możliwość analizy pracy GRWC dostępną w tradycyjnych metodach projektowania oraz w modelowaniu CFD. Wskazano różnice i skutki stosowania obu metod wraz z ich analizą statystyczną. W analizie hydraulicznej pracy wymiennika ocenie poddano straty ciśnienia, prędkości przepływu i nierównomierność rozpływu powietrza w gałęziach wymiennika gruntowego. CFD dostarcza dokładniejszych danych i informacji wspomagających inżyniera. Uzyskane dane powinny być wykorzystywane do projektowania wymienników gruntowych oraz do identyfikacji i rozwiązywania problemów w pracy już istniejących układów.



abstract

The paper compares the traditional and and CFD modeling design methods of the parallel earth to air heat exchangers. The differences of both methods were shown with the statistical analysis. The hydraulic analysis of the exchanger included: the pressure losses, the air flow velocities and the air distribution inequalities. The CFD provides more accurate engineer data and information. The obtained data should be used for the design of new exchanges and for the problem identification and solving in the existing systems.

 

Gruntowe powietrzne wymienniki ciepła

Powietrzne gruntowe wymienniki ciepła (GWC) pozwalają obniżyć zapotrzebowanie na energię konwencjonalną w budynkach mieszkalnych, użyteczności publicznej oraz przemysłowych. Stosowane są jako element instalacji wentylacji mechanicznej lub dolne źródło ciepła dla powietrznych pomp ciepła.

Gruntowe rurowe wymienniki ciepła (GRWC) są jedną z konstrukcji przeponowych GWC, w których przepływające powietrze nie ma bezpośredniego kontaktu z gruntem.

W okresach wykorzystania GRWC pobierane przez czerpnię terenową powietrze zewnętrzne przepływa przez zagłębioną w ziemi rurę i zmienia swoją temperaturę, zbliżając ją do temperatury otaczającego gruntu. Oznacza to, że w zimie jest wstępnie ogrzewane, latem natomiast schładzane. Redukuje to zapotrzebowanie na ciepło i chłód z konwencjonalnych źródeł, poprawia warunki pracy urządzeń wentylacyjnych i zwiększa efektywność powietrznych pomp ciepła.

Przetłaczanie powietrza przez GRWC powoduje jednak zwiększenie wymaganego sprężu wentylatora w centrali wentylacyjnej lub w powietrznej pompie ciepła, a tym samym wzrost zapotrzebowania na energię pomocniczą.

Dodatkowy nakład energii obniża wynik energetyczny zastosowania GRWC. Tylko właściwy projekt i odpowiednio dobrane parametry GRWC pozwalają osiągnąć najkorzystniejsze proporcje pomiędzy nakładami i zyskami wynikającymi z jego eksploatacji.

Parametry zakładane podczas projektowania, takie jak strumień przetłaczanego powietrza oraz geometria GRWC, rzutują na prędkość i opory przepływu oraz mają znaczący wpływ na efektywność całego układu.

Dodatkowym aspektem jest wymiana ciepła, na którą ma wpływ temperatura gruntu otaczającego wymiennik oraz jej zmienność w ciągu roku, determinowane m.in. przez zagłębienie GRWC. Oznacza to, że dobór parametrów GRWC już na etapie projektu powinien się odbywać na podstawie wariantowej analizy. Jest ona ważnym i odpowiedzialnym zadaniem inżynierskim, szczególnie w wypadku rozległych wymienników gruntowych, ponieważ już wykonanego wymiennika nie można łatwo zmodernizować lub przebudować.

Zakres i dokładność takiej analizy są uzależnione od zastosowanej metody projektowania wymiennika.

Tradycyjne algorytmy projektowania oparte na wytycznych producentów dają jedynie podstawowe możliwości analizowania przyszłych parametrów wymiennika. Wynika to z zastosowanych uproszczeń i założeń mających ułatwiać projektowanie.

Dużo szersze możliwości oferują komputerowe narzędzia do numerycznej analizy CFD, pozwalające na dynamiczną symulację pracy wymienników w szerokim spektrum warunków i parametrów [1].

 

Czytaj też: Bezprzeponowe powietrzne gruntowe wymienniki ciepła w układach wentylacji mechanicznej >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

Literatura

1. Trilok Singh Bisoniya, Design of earth–air heat exchanger system, „Geothermal Energy” 3:18, 2015.
2. Inc A., FLUENT software and documentation, Canonsburg.
3. Rysanek A.M., Second law performance analysis of a large thermal energy storage vessel using CFD, Queen’s University Kingston, Ontario, Canada, 2009.
4. Sofialidis D., PRACE Autumn School 2013 – Industry Oriented HPC Simulations, Ljubljana, Slovenia, University of Ljubljana, Faculty of Mechanical Engineering, 2013.
5. Hahne E., Numerical Study of Flow and Heat Transfer Characteristics in Hot Water Stores, „Solar Energy Journal”, 64 (1–3), 1998, p. 9.
6. Pro-Vent GEO, Rurowy gruntowy wymiennik ciepła.
7. Firląg S., Mijakowski M., Projekt gruntowego wymiennika ciepła, Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A., 2004.
8. Recknagel H., Sprenger E., Schramek E.-R., Kompendium wiedzy – ogrzewnictwo, klimatyzacja, ciepła woda, chłodnictwo, 2008.
9. Rehau, Awadukt Thermo – informacja techniczna, 2016.
10. Wiadomości statystyczne, Główny Urząd Statystyczny i Polskie Towarzystwo Statystyczne, luty 2015.

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (365 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą roczną prenumeratę papierową.
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (730 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą 2-letnią prenumeratę papierową.
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu - 130,00 zł
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do portalu - 240,00 zł
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
Prenumerata edukacyjna - wersja papierowa + NOWOŚĆ: roczny dostęp do portalu - 90,00 zł
dla studentów: prenumerata + dostęp do treści portalu
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 18,00 zł
30-dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 98,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 180,00 zł
Dostęp dwuletni do wszystkich treści publikowanych w portalu
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (30 dni) - 0,00 zł
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (30 dni), tylko w ramach promocji redakcyjnych.
Regulamin korzystania z portalu RynekInstalacyjny.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
   27.09.2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Czy już znasz, idealne narzędzie dla projektantów sieci wod - kan » Co sprawi, że rozwiążesz problemy pomiarowe wentylacji »
aplkacja wod-kan pomiar termowizyjny
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Klimatyzacja bez przeciągów - jak to możliwe »

 klimatyzator

 



Na czym polega renowacja kanalizacji bez kucia ścian » Jakich zabezpieczeń wentylatorów dachowych potrzebujesz »
renowacja kanalizacji wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy klimatyzacja jest zdrowa »

wentylacja

 



Kompendium wiedzy o procesach wymiany ciepła » 5 powodów, dla których warto zainwestować w pompę ciepła »
pompy woda powietrze pompy ciepła
wiem 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 »

 


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
7-8/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 dla budynków wielorodzinnych
  • - Klimakonwektory, belki i sufity chłodzące
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