ОРГАНІЗАЦІЯ ВИКОНАННЯ ПІДГОТОВЧИХ І БУДІВЕЛЬНО-МОНТАЖНИХ РОБІТ ДЛЯ ВЛАШТУВАННЯ ГЕОТЕРМАЛЬНИХ ТЕПЛОВИХ НАСОСІВ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2786-7269.2024.8.361-372Ключові слова:
альтернативні джерела енергії, приповерхневі шари земної кори, грунтові теплонасосні установки, геотермальний теплообмінник, геотермальний зонд, випробування теплового сприйняттяАнотація
Запропоновано технічне рішення щодо влаштування джерела альтернативної енергії за рахунок використання теплоти приповерхневих шарів земної кори шляхом розміщення вертикальних геотермальних зондів, які формують кластерні теплообмінники теплонасосних установок великої потужності. Оскільки температура грунту на глибині позитивна і практично незмінна протягом року, це дає можливість отримати постійний сталий тепловий потік для потреб теплохолодопостачання.
За результатами виконаного аналізу існуючих методів визначення потенціальної продуктивності геотермальних теплообмінників великої потужності як найбільш достовірний на тривалу перспективу обрано спосіб влаштування та будівельному майданчику тестового геотермального зонду або їх групи з наступним «випробовуванням теплового сприйняття» («thermal response test» (TRT)). При цьому існують певні складнощі щодо трактування отриманих результатів натурних досліджень, частина яких носить стохастичний характер (наприклад, вплив підземних течій зі змінними швидкостями і напрямками руху та теплообмін), а інші фактори (наприклад, опір теплопередачі від теплоносія до стінки труби, термічний опір тампонажного матеріалу та його контакту з породами грунту) можуть бути з достатньою точністю враховані.
Виконані дослідження, у т.ч. і натурні дозволили уточнити конструктивні рішення геотермальних зондів, визначити послідовність виконання підготовчих і будівельно-монтажних робіт з їх влаштування. З метою отримання достовірних даних під час проведення TRT підібрано відповідні характеристики матеріалів і обладнання. Окрім того, розроблено і детально проаналізовано складові програми випробовування теплового сприйняття. Сценарій передбачає підготовчі роботи, буріння свердловини, встановлення теплообмінників з наступним тампонуванням свердловини і безпосередньо тестування. За результатами випробовувань слід виконувати моделювання геотермальних систем. Водночас питання, які розглянуті в межах цієї роботи, потребують подальшого аналізу та багатоітераційних моделювань.
Посилання
Tsili staloho rozvytku: Ukrayina. Natsionalʹna dopovidʹ. URL: https://www.kmu.gov.ua/storage/app/sites/1/natsionalna-dopovid-csr-Ukrainy.pdf (data zvernennya: 22.05.2024). {in Ukrainian}.
Stratehiya nyzʹkovuhletsevoho rozvytku Ukrayiny do 2050 r. URL: https://mepr.gov.ua/wp-content/uploads/2023/07/LEDS_ua_last.pdf (data zvernennya: 22.05.2024). {in Ukrainian}.
Shcherbanʹ A.N., Babynets A.E., TSyrulʹnykov A.S., Dyadʹkyn YU.D. Teplo Zemly y eho yzvlechenye. – K.: Naukova dumka, 1974. – 230 s. {in Ukrainian}.
Kremnev O.A., Zhuravlenko V.YA. Teplo- y massoobmen v hornom massyve podzemnykh sooruzhenyy. – K.: Naukova dumka, 1986. – 236 s. {in Ukrainian}.
DSTU B V.2.5-44:2010. Proektuvannya system opalennya budivelʹ z teplovymy nasosamy (EN 154550:2007, MOD).. – Kyiv: Minrehionbud Ukrayiny, 2010. – 48 s. – Chynnyy z 01.09.2010 r. – URL: http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=25972 (data zvernennya: 22.05.2024). {in Ukrainian}.
DSTU EN 378-4:2014. Kholodylʹni ustanovky ta teplovi nasosy. Bezpechnistʹ ta ekolohichni vymohy. Chastyna 4. Ekspluatatsiya, tekhnichne obsluhovuvannya, remont i ponovlennya (EN 378-4:2008+A1:2012, IDT). Na zaminu DSTU EN 378-
:2005; chynnyy vid 2015-07-01. Vyd. Ofits. {in Ukrainian}.
Predun K.M. Analiz metodiv prohnozuvannya produktyvnosti heotermalʹnykh teploobminnykiv dlya vlashtuvannya teplonasosnykh ustanovok / K.M.Predun, V.O.Voynalovych, Dzh.Huliyev // Mistobuduvannya ta terytorialʹne upravlinnya:
nauk.-tekhn. zbirnyk. – K.: KNUBA, 2024. –Vyp.85. – s.494-504. URL: https:// doi.org/10.32347/2076-815Х.2024.85.494-504 (data zvernennya: 17.05.2024). {in Ukrainian}.
Allan M., Philippacopoulos A. Thermally conductive cementitious grouts for geothermal heat pumps. progress report by 1998. New York: Brookhaven National Lab. (BNL), Upton, NY (United States), 1998. 78 с. URL: https://doi.org/10.2172/760977 (data zvernennya: 17.05.2024). {in English}.
Ashrae. 2019 ASHRAE Handbook. – HVAC Applications. Ashrae, 2019. 1408 p. {in English}.
Kavanaugh S. Ground and water source heat pumps: a manual for the design and installation of ground-coupled, groundwater, and lake water heating and cooling systems in southern climates. – Oklahoma State University. – 154 p. {in English}.
Infinite borehole field model – a new approach to estimate the shallow geothermal potential of urban areas applied to central Budapest, Hungary / K. Korhonen та ін. – Renewable energy. – 2023. URL: https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.03.043 (data zvernennya: 17.05.2024). {in English}.
Tarrad A. H. 3D numerical modeling to evaluate the thermal performance of single and double u-tube ground-coupled heat pump// High Tech and innovation journal. – 2022. – Т. 3, № 2. – с.115–129. URL: https://doi.org/10.28991/hij-2022-03-02-01 (data zvernennya: 17.05.2024). {in English}.
Mazzotti Pallard W., Lazzarotto A. Thermal response tests: a biased parameter estimation procedure? // Geothermics. – 2021. – Т. 97. – с. 102221. URL: https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2021.102221 (data zvernennya: 17.05.2024). {in English}.
Seasonal changes in thermal process based on thermal response test of borehole heat exchanger / M. Yoshioka та ін. // Geothermics. – 2022. – Т. 102. – С. 102390. URL: https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2022.102390 (data zvernennya: 17.05.2024). {in English}.
LAVIOSA. URL: https://www.laviosa.com/wp-content/uploads/2015/01/CivilEngineering_G_Grouting__Termoplast-Plus_TDS_ENG.pdf (data zvernennya: 17.05.2024). {in English}.
Minerals Technologies Inc. URL: https://www.mineralstech.com/docs/ default-source/performance-materials-documents/cetco/drilling-products/ technicaldata-sheets/tds---geothermal-grout.pdf (data zvernennya: 17.05.2024). {in English}.
Allan M., Kavanaugh S. Thermal conductivity of cementitious grouts and impact on heat exchanger length design for ground source heat pumps// HVAC&R research. – 1999. – Т. 5, № 2. – с. 85–96. URL: https://doi.org/10.1080/10789669.1999.10391226 (data zvernennya: 17.05.2024). {in English}.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
