Heat transfer computational methods which can also be applied to geothermal field of study for energy saving and environmental benefits
Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στα συστήματα αβαθούς γεωθερμίας που έχουν κατακόρυφο κλειστό κύκλωμα γεωεναλλακτών. Πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση του συστήματος εξετάζονται. Δύο διαφορετικές προσεγγίσεις αναπτύσσονται. Με την πρώτη, η απόδοση του συστήματος εξετάζεται συνολικά χρησιμοποιώντας τα λογισμικά GLD 2009, GLHEPRO 4.0a και TRNSYS 17. Το σύστημα εξετάζεται ως ένα σύνολο από αναπόσπαστα συνδεδεμένα τμήματα. Μια παραμετρική ανάλυση εκτελείται για να μελετηθεί η επίδραση της αδιατάρακτης θερμοκρασίας του εδάφους, του μήκους του γεωεναλλάκτη και της απόστασης των γεωτρήσεων στα λειτουργικά χαρακτηριστικά του συστήματος έτσι ώστε να καλυφθούν τα δεδομένα φορτία του κτηρίου. Με τη δεύτερη, η λειτουργία των τμημάτων του συστήματος εξετάζεται ανεξάρτητα. Η θερμική αντίσταση της γεώτρησης μελετάται με διαφορετικά είδη ανάλυσης όπως με αναλυτικές σχέσεις, με το εμπορικό λογισμικό GLD 2009 και με μια δισδιάστατη ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων μέσω του COMSOL 4.0a. Παρά τα διαφορετικά είδη ανάλυσης, οι αποκλίσεις είναι μικρές και γι’ αυτό τα αποτελέσματα της θερμικής αντίστασης της γεώτρησης θεωρούνται ικανοποιητικά. Επιπλέον, αναπτύσσονται κώδικες ΜΑΤLAB οι οποίοι προσομοιώνουν τη λειτουργία της αντλίας θερμότητας και του ψυκτικού πύργου ο οποίος μπορεί να συμπεριλαμβάνεται σε ένα υβριδικό σύστημα αβαθούς γεωθερμίας. Μελετώντας τον ψυκτικό κύκλο της αντλίας θερμότητας, προτείνονται εναλλακτικά ψυκτικά μέσα για το R-410A. Επίσης, η απόδοση του ψυκτικού πύργου εκτιμάται με το λόγο της πτώσης πίεσης προς το ύψος του πληρωτικού υλικού για τέσσερα εξεταζόμενα πληρωτικά υλικά. Τα αποτελέσματα είναι γενικά εφαρμόσιμα στην εκτίμηση της απόδοσης αυτών των συσκευών και δεν περιορίζονται μόνο στις γεωθερμικές εφαρμογές. Ακόμα, μελετάται ένα υβριδικό γεωθερμικό σύστημα με ψυκτικό πύργο κλειστού κυκλώματος. Μια νέα στρατηγική αναπτύσσεται για να ελεγχθεί η λειτουργία του συστήματος ώστε να ελαχιστοποιηθεί η κατανάλωση της ηλεκτρικής του ενέργειας. Παρά το γεγονός ότι σχεδιάζεται μόνο για την περίοδο αποκλειστικής ψύξης, είναι μια πολλά υποσχόμενη στρατηγική διότι βασίζεται στη συνεχή παρακολούθηση του συστήματος την προηγούμενη ώρα έτσι ώστε να προσαρμόσει τη λειτουργία του την αμέσως επόμενη (ανάδραση).