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

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].

Modelowanie CFD

Rys. 1. Etapy modelowania CFD; rys. archiwum autorów (E. Niemierka, K. Kozłowska, P. Jadwiszczak)

Modelowanie CFD (Computational Fluid Dynamics) to numeryczna mechanika płynów wykorzystująca metody numeryczne i struktury danych do rozwiązywania i analizowania problemów związanych z przepływami. Specjalistyczne oprogramowanie komputerowe CFD umożliwia dynamiczne symulacje oddziaływania płynów i gazów w obszarach określonych warunkami brzegowymi z zachowaniem wszystkich praw fizyki. Pozwala na wyznaczenie między innymi rozkładu prędkości, ciśnienia czy temperatury w ośrodku, zarówno w geometrii 2D, jak i 3D.

Dzięki swojej funkcjonalności i elastyczności dynamiczne analizy CFD znajdują szerokie zastosowanie nie tylko do celów badawczych, ale również przemysłowych i technologicznych. Wykorzystywane są jako element zintegrowanego projektowania nastawionego na optymalizację struktury i pracy układów.

Analiza wielowariantowa w oparciu o modelowanie CFD pozwala poznać cechy układu, określić jego zalety i wady oraz wyeliminować błędy.

Analizy CFD wykonuje się etapami w określonej kolejności (rys. 1).

Pierwszym krokiem jest stworzenie odwzorowania geometrii układu. Następnie na tej podstawie modelowana jest siatka obliczeniowa CFD, której jakość wpływa na dokładność i czas trwania obliczeń.

W kolejnym etapie definiowane są parametry symulacji, a parametryzacja modelu może być wykonywana wielowariantowo w celu porównania i wyboru korzystnego rozwiązania.

Ostatnim etapem jest generowanie i analiza wyników [2–5].

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

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   27.09.2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Jak osiągnąć 99% skuteczność bakteriobójczej w wentylacji » Któremu producentowi systemów grzewczych i wodociagowych zaufać »
bezpieczeństwo instalatora rury wielowarstwowe
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Jaka pompa ciepła zwalcza bakterię Legionella »

pompy ciepła

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem 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
11/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dobór wymienników płytowych
  • - Rekuperatory ścienne a prawo
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