ACCOUNTING OF THE TEMPERATURE DEVIATION AT THE WATER-SOIL BOUNDARY OF AN OPEN BODY OF WATER IN THE CONSTRUCTION OF HYDROTHERMAL HEAT PUMP SYSTEMS

• Дата: 2024
• Автор: Zurian , O.
• Формат: Стаття
• Мова: Ukrainian
• Опубліковано: Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2024
• Теми: heat pump; soil storage; heat supply; conversion factor; periodicity; freezing layer.
• Онлайн доступ: https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/449
• Назва журналу: Vidnovluvana energetika

У процесі виконання завдань з вилучення низькопотенційної теплоти довкілля з відкритих водойм при застосуванні теплонасосних систем з колекторами, зануреними у водойму, виникає потреба одержати інформацію щодо глибини змін температури у водоймі, яка визначає шар води, що активно взаємодіє з навколоземною атмосферою. У холодну пору року температура в ньому падає, а в теплу – підвищується. Відомо, що ефективність теплонасосної системи залежить як від різниці температур на виході з конденсатора теплового насоса та вході в його випарник, так і від стабільності температури джерела теплової енергії. Температура на вході у випарник теплового насоса визначається температурою середовища в місці встановлення колектора теплової енергії. А зважаючи на те, що колектор гідротермальної системи зазвичай занурюється у дно водойми, постає завдання визначити не тільки зміни температури води в самій водоймі, а й температури на межі вода – ґрунт, на дні водойми – тобто дослідити теплофізичні процеси, що відбуваються у воді під впливом як екзогенних, так і ендогенних факторів. Головною особливістю системи добування гідротермальної теплової енергії є поєднання технічних і природного елементів таких систем. При цьому природне джерело теплової енергії перебуває в середовищі, яке малодоступне для спостережень. У роботі надано опис розробленої експериментальної гідротермальної теплонасосної системи та методики проведення досліджень. Для аналізу впливу цих теплових потоків на добовий режим невеликої відкритої водойми було проведено натурні дослідження. Практично визначені зміни температури води та дна відкритої водойми в місті розташування експериментальної системи. Показано, що внаслідок теплообміну з дном підвищується температура на глибині водойми i знижується – біля поверхні. Це призводить до збільшення турбулентного потоку з атмосфери i зменшення тепловiддачi за рахунок довгохвильового випромінювання, внаслідок чого підвищується середня температура водойми. Визначено коефіцієнт перетворення гідротермальної теплонасосної системи взимку. Описано математичний апарат аналітичного розрахунку глибини поширення температурної хвилі у воді при побудові гідротермальних теплонасосних систем. Основний математичний апарат для опису таких процесів включає в себе диференціальні рівняння, що враховують залежність температури від часу та просторових координат.