بررسی عددی عوامل موثر بر میزان توان دریافتی از شمع های مبادله گر حرارتی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه ژئوتکنیک دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تربیت مدرس تهران ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد ژئوتکنیک، دانشکدة مهندسی عمران، دانشگاه تربیت مدرس

3 دانشجوی دکتری ژئوتکنیک، دانشکدة مهندسی عمران، دانشگاه تربیت مدرس

10.24200/j30.2020.55140.2704

چکیده

امروزه گرمایش کره زمین به یک معضل جهانی تبدیل شده است که عامل اصلی آن استفاده از سوخت‌های فسیلی می‌باشد. از این رو استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. انرژی زمین گرمایی، یکی از منابع گسترده و تجدیدپذیر انرژی است که از خاک برداشت می‌شود. این انرژی می‌تواند از طریق شمع‌های حرارتی برای گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها از زمین استخراج شود. هدف از این مطالعه بررسی بازدهی انرژی این شمع‌ها و میزان اثرگذاری پارامترهای مختلف بر انرژی دریافتی از این سیستم‌ها می-باشد. بدین منظور به کمک نرم افزار اجزا محدود کامسول، اثر پارامتر‌های حرارتی خاک، تغییرات طول شمع‌ها، خصوصیات هندسی و نوع اجرای لوله‌ها در شمع بر میزان انرژی دریافتی، مورد بررسی قرار گرفته است. از نتایج این تحقیق می‌توان به میزان انرژی دریافتی برحسب هر متر طول شمع تحت تغییر پارامترهای مختلف اشاره نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation of the Factors Affecting the output power from heat exchanger piles

نویسندگان [English]

  • Mohammad NorouzOliaei 1
  • Seyyed Makan Fattahian 2
  • Mohammad Amir Kiani Fordoei 3
1 Geotechnical Div. Civil Eng. Dep.Tarbiat Modares University Tehran Iran
2 MSc Student of Geotechnical Engineering, Faculty of Civil Engineering, Tarbiat Modares University
3 PhD Student of Geotechnical Engineering, Faculty of Civil Engineering, Tarbiat Modarres University
چکیده [English]

At present, global warming is one of the crucial problems for the world. One of the most important reasons for this problem is fossil fuels. Fossil fuels are the main cause of global warming and pollution. One of the best ways to solve this problem is to use renewable and clean energy resources. So today, the use of renewable and clean energy gains more popularity. One Type of these resources is geothermal; that has many resources and availability. This energy is used for heating and cooling of buildings, tunnels, avoid freezing roads and bridge and so on and by means of Energy Piles this energy is extracted.

This scope of knowledge can be studied by two different views; the thermomechanical behavior and amount of extracted energy from Energy Piles. In this paper, the latter case is studied numerically to evaluate effective parameters on its energy efficiency. Because this system consists of three main elements, which are pipe, concrete, and soil, the thermal properties of each element is studied separately. In soil adjacent to the pile, some parameters like groundwater flow and the environmental conditions can influence the efficiency of the system. The geometrical properties of pipes, like installation shape, wall thickness, and diameter, are based on industrial standards. The geometrical properties of all elements can influence the efficiency of the system. Some conditions in pipes, which are imposed from the ground heat source pump (GHSP): like the flow rate in pipe and flow conditions, are also effective on the amount of extracted energy.

In this paper, the amount of output energy was reported which is normalized with respect to time and the length of the pile. By increasing the amount of properties such as soil thermal conductivity, pipe diameter, pipe length, the flow rate of fluid in the pipe, length of the pile, the efficiency of the system will be improved. However, increasing the wall thickness of the pipe reduces the amount of extracted energy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Renewable Energy
  • Geothermal Energy
  • Energy piles
  • Thermal Output Power
  • Heat transfer in soil