МОДЕЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ В ҐРУНТОВОМУ МАСИВІ
Анотація
Постійне зростання вартості енергоресурсів, зокрема викопного палива, спричиняє необхідність пошуку нових способів виробництва енергії. Ефективний метод економії палива та захисту навколишнього середовища полягає в широкому використанні теплонасосних установок. Теплові насоси можуть відіграти вирішальну роль у використанні відновлювальних джерел енергії, зокрема в сільському господарстві. В статті подані результати дослідження температурного поля в ґрунтовому масиві навколо ґрунтового теплообмінника з використанням теплового насоса. Підвищення теплопродуктивності забезпечується внаслідок зменшення різниці температур теплоносія в ґрунтовому теплообміннику та у випарнику. Тому запропоноване додаткове джерело тепла, яке відбирається з системи теплопостачання. Також на зменшення діапазону температур між випарником та теплоносієм з ґрунтового теплообмінника впливають: температура шарів ґрунту; тепловий потік ґрунту; відстань між свердловинами, за якої зберігатиметься енергетичний потенціал масиву ґрунту. Процес підведення (відведення) тепла в низькопотенційне джерело енергії є функцією часу та простору. Температурне поле формується від геометричного центру – осі свердловини. Свердловина та низькопотенційне джерело теплоти є складним комплексним об’єктом розрахунку та характеризується змінними граничними умовами. Тому розв’язування цієї задачі виконується з використанням неявної різницевої схеми та методу контролю об’єму зі зміщеною сіткою. У статті подані результати обчислення температурного поля багатошарових ґрунтових масивів з різними температурами теплоносія, під час яких враховані теплофізичні параметри ґрунту навколо свердловини. Ця методика також може бути використана для прогнозування термічного режиму ґрунту, що дозволяє контролювати накопичення теплоти навколо ґрунтового теплообмінника.
Посилання
Босий, М. В., & Кузик, О. В. (2020). Ефективність циклу теплового насоса для теплопостачання (Heat pump cycle efficiency for heat supply). Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки, 3(34), 136–142. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2020.3(34).136-142
Голуб, Г. А., & Кепко, О. І. (2002). Математична модель теплонасосної системи теплопостачання споруд закритого ґрунту (Mathematical model of heat pump system of heat supply of closed ground structures). Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства, 10, 275-278.
Горобець, В. Г., & Яценко, О. В. (2014). Розробка системи опалення та математичної моделі процесів тепло- і масопереносу в теплицях з використанням альтернативних джерел енергії (Development of a heating system and a mathematical model of heat and mass transfer processes in greenhouses using alternative energy sources). Енергетика і автоматика, 1, 25-37.
Зур’ян, О. В., & Олійніченко, В. Г. (2021). Гідротермальна система отримання теплової енергії, фізичні процеси, ефективність (Hydrothermal system of thermal energy, physical processes, efficiency). Вісник Вінницького політехнічного інституту. Енергетика, електротехніка та електромеханіка, 4, 40-46. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-157-4-40-46
Нікулішин, В. О., & Височин, В. В. (2014). Теплові насоси та кондиціонери (Heat pumps and air conditioners). Одеса: Медіа-Арт.
Ткаченко, С. Й., & Остапенко, О. П. (2009). Парокомпресійні теплонасосні установки в системах теплопостачання (Steam compression heat pump installations in heat supply systems). Вінниця: ВНТУ.
Ткачук, К. К. (2015). Перспективи застосування теплових насосів в Україні (The prospect of heat pumps using in Ukraine). Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут», 27, 144-153.
