OPTIMAL WORKING CONDITIONS OF VERTICAL GROUND HEAT EXCHANGERS FOR HEAT PUMP HEATING SYSTEMS

Authors

  • Mykhailo Kostiantynovych Bezrodnyi Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine
  • Natalia Oleksandrivna Prytula Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine
  • Roman Volodymyrovych Perevortkin Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2014.121286

Keywords:

heat pump, vertical ground heat exchanger, low temperature heating system, the minimum unit cost of external energy

Abstract

The method of determination of optimal working conditions of vertical ground heat exchanger for heat pump low temperature water heating system, providing minimum energy cost for heat production is presented in this article. It was determined that there is an optimum speed of a heat carrier to which minimum total cost of electricity for heating system in a whole corresponds when using vertical probes for heat pump heating system. The correlation between the characteristics of vertical ground heat exchanger (depth of the well, the intensity of selection of heat from the soil pipe diameter, the velocity of a heat carrier) in its optimal working conditions was found. It is shown that the optimum speed of a heat carrier in the lower circuit and relevant hydraulic loss depends on the depth of the well, the heat exchanger tube diameter and type of ground, weakly depend on the thermal characteristics of a heat carrier and are almost independent of temperature conditions of heat pump systems. The determined correlations for vertical ground heat exchanger characteristics can be used at the design stage of heat pump heating systems using ground heat for ensuring their maximum energy efficiency. thermal characteristics of a heat carrier and are almost independent of temperature conditions of heat pump systems. The determined correlations for vertical ground heat exchanger characteristics can be used at the design stage of heat pump heating systems using ground heat for ensuring their maximum energy efficiency.

References

Мацевитый Ю. М. О рациональном использовании теплонасосных технологий в экономике Украины / Ю. М. Мацевитый, Н. Б. Чиркин, Л. С. Богданович, А. С. Клепанда // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. – 2007. – No 3. – С. 20–31.

J. Lund Geothermal (ground-source) heat pumps a world overview / B. Sanner, L. Rybach, R. Curtis, G. Hellstrоm // GHC BULLETIN. – September 2004. – Р. 1 – 10.

Rybach L. Status and prospects of geothermal heat pumps (GHP) in Europe and worldwide; sustainability aspects of GHPs // International course of geothermal heat pumps. – 2002. – рр. 1 – 15.

Lund J. Geothermal (ground-source) heat pumps. A world overview / J. Lund, B. Sanner, L. Rybach, R. Curtis, G. Hellstrom // Renewable Energy World. – Vol. 6. – 2004. – рр. 1–10.

Безродний М. К. Теплові насоси та їх використання [Текст] : навч. посіб. / М. К. Безродний, І. І. Пуховий, Д. С. Кутра. – К.: НТУУ «КПІ», 2013. – 312 с.

Гершкович В. Ф. Особенности проектирования систем теплоснабжения зданий с тепловыми насосами / В. Ф. Гершкович. – К.: Украинская Академия Архитектуры ЧП “Энергоминимум”, 2009. – 60 с.

Гершкович В. Ф. Кое-что из американского опыта проектирования тепловых насосов / В. Ф. Гершкович // Тепловые насосы. – 2011. – No 1. – С. 12–19.

Безродний М. К. Оптимальна робота теплового насоса в низькотемпературних системах опалення з використанням теплоти ґрунту / М. К. Безродний, Н. О. Притула // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2012. – No 1. – С. 7–12.

Безродний М. К. Оптимальні характеристики ґрунтових теплообмінників для теплонасосних систем теплопостачання / М. К. Безродний, Н. О. Притула // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2012. – No 2. – С. 24–29.

Кордас О. Моделирование энергетических характеристик геотермальных систем / О. Кордас, Е.И. Никифорович // Прикладна гідромеханіка. – 2014. – No 1. – С. 42–52.

Оборудование WILO [Електронний ресурс] // Режим доступу – http://www.wilo.ua/cps/rde/xchg/ua-ua/layout.xsl/index.htm.

Шубин Е. П. Основные вопросы проектирования систем теплоснабжения городов / Е. П. Шубин. – М.: Энергия, 1979. – 359 с.

Теплофизические свойства водного раствора этиленгликоля [Електронний ресурс] // Режим доступу – http://www.dpva.info/Guide/GuideMedias/Antifreeze/MEGwaterProperties/.

Downloads

Issue

No. 4 (2014): 38

Section

TECHIQUE

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).