ACCOUNTING OF THE TEMPERATURE DEVIATION AT THE WATER-SOIL BOUNDARY OF AN OPEN BODY OF WATER IN THE CONSTRUCTION OF HYDROTHERMAL HEAT PUMP SYSTEMS
In the process of solving the tasks of extracting low-potential environmental heat from open bodies of water when using heat pump systems with collectors immersed in the body of water, there is a need to obtain information about the depth of temperature changes in the body of water, which determines...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/449 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-449 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
heat pump soil storage heat supply conversion factor periodicity freezing layer. гідросфера відкрита водойма тепловий насос гідротермальна система енергоефективність. |
| spellingShingle |
heat pump soil storage heat supply conversion factor periodicity freezing layer. гідросфера відкрита водойма тепловий насос гідротермальна система енергоефективність. Zurian , O. ACCOUNTING OF THE TEMPERATURE DEVIATION AT THE WATER-SOIL BOUNDARY OF AN OPEN BODY OF WATER IN THE CONSTRUCTION OF HYDROTHERMAL HEAT PUMP SYSTEMS |
| topic_facet |
heat pump soil storage heat supply conversion factor periodicity freezing layer. гідросфера відкрита водойма тепловий насос гідротермальна система енергоефективність. |
| format |
Article |
| author |
Zurian , O. |
| author_facet |
Zurian , O. |
| author_sort |
Zurian , O. |
| title |
ACCOUNTING OF THE TEMPERATURE DEVIATION AT THE WATER-SOIL BOUNDARY OF AN OPEN BODY OF WATER IN THE CONSTRUCTION OF HYDROTHERMAL HEAT PUMP SYSTEMS |
| title_short |
ACCOUNTING OF THE TEMPERATURE DEVIATION AT THE WATER-SOIL BOUNDARY OF AN OPEN BODY OF WATER IN THE CONSTRUCTION OF HYDROTHERMAL HEAT PUMP SYSTEMS |
| title_full |
ACCOUNTING OF THE TEMPERATURE DEVIATION AT THE WATER-SOIL BOUNDARY OF AN OPEN BODY OF WATER IN THE CONSTRUCTION OF HYDROTHERMAL HEAT PUMP SYSTEMS |
| title_fullStr |
ACCOUNTING OF THE TEMPERATURE DEVIATION AT THE WATER-SOIL BOUNDARY OF AN OPEN BODY OF WATER IN THE CONSTRUCTION OF HYDROTHERMAL HEAT PUMP SYSTEMS |
| title_full_unstemmed |
ACCOUNTING OF THE TEMPERATURE DEVIATION AT THE WATER-SOIL BOUNDARY OF AN OPEN BODY OF WATER IN THE CONSTRUCTION OF HYDROTHERMAL HEAT PUMP SYSTEMS |
| title_sort |
accounting of the temperature deviation at the water-soil boundary of an open body of water in the construction of hydrothermal heat pump systems |
| title_alt |
УРАХУВАННЯ ДЕВІАЦІЇ ТЕМПЕРАТУРИ НА МЕЖІ ВОДА – ҐРУНТ ВІДКРИТОЇ ВОДОЙМИ ПРИ ПОБУДОВІ ГІДРОТЕРМАЛЬНИХ ТЕПЛОНАСОСНИХ СИСТЕМ |
| description |
In the process of solving the tasks of extracting low-potential environmental heat from open bodies of water when using heat pump systems with collectors immersed in the body of water, there is a need to obtain information about the depth of temperature changes in the body of water, which determines the layer of water that actively interacts with the Earth’s atmosphere. In the cold season, the temperature in it drops, and in the warm season it rises. It is known that the efficiency of the heat pump system depends on both the temperature difference at the outlet of the heat pump condenser and the inlet to its evaporator, and the stability of the temperature of the heat energy source. The temperature at the inlet to the heat pump evaporator is determined by the temperature of the medium at the place of installation of the thermal energy collector. And taking into account the fact that the collector of the hydrothermal system usually sinks to the bottom of the reservoir, the task of determining not so much the change in water temperature in the reservoir itself as the temperature at the water-soil boundary, at the bottom of the reservoir, that is, the study of thermo physical processes occurring in water under the influence of both exogenous and and endogenous factors. The main feature of the hydrothermal thermal energy production system is the combination of technical and natural elements of such systems. At the same time, the natural source of thermal energy is located in an environment that is not easily accessible for observation. The paper provides a description of the developed experimental hydrothermal heat pump system and the research methodology. Field studies were conducted to analyze the influence of bottom heat flows on the daily regime of a small open water body. Changes in the temperature of water and the bottom of open water bodies in the city where the experimental system is located are practically determined. It is shown that as a result of taking into account the heat exchange with the bottom, the temperature at the depth of the reservoir increases and decreases near the surface. This leads to an increase in the turbulent flow from the atmosphere and a decrease in heat output due to long-wave radiation, as a result of which the average temperature of the reservoir increases. The mathematical apparatus for analytical calculation of the depth of temperature wave propagation in water during the construction of hydrothermal heat pump systems is described. The basic mathematical apparatus for describing such processes includes differential equations that take into account the dependence of temperature on time and spatial coordinates. |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/449 |
| work_keys_str_mv |
AT zuriano accountingofthetemperaturedeviationatthewatersoilboundaryofanopenbodyofwaterintheconstructionofhydrothermalheatpumpsystems AT zuriano urahuvannâdevíacíítemperaturinamežívodagruntvídkritoívodojmipripobudovígídrotermalʹnihteplonasosnihsistem |
| first_indexed |
2024-06-01T14:34:45Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:34:45Z |
| _version_ |
1803438635574362112 |
| spelling |
veorgua-article-4492024-04-05T21:28:49Z ACCOUNTING OF THE TEMPERATURE DEVIATION AT THE WATER-SOIL BOUNDARY OF AN OPEN BODY OF WATER IN THE CONSTRUCTION OF HYDROTHERMAL HEAT PUMP SYSTEMS УРАХУВАННЯ ДЕВІАЦІЇ ТЕМПЕРАТУРИ НА МЕЖІ ВОДА – ҐРУНТ ВІДКРИТОЇ ВОДОЙМИ ПРИ ПОБУДОВІ ГІДРОТЕРМАЛЬНИХ ТЕПЛОНАСОСНИХ СИСТЕМ Zurian , O. heat pump, soil storage, heat supply, conversion factor, periodicity, freezing layer. гідросфера, відкрита водойма, тепловий насос, гідротермальна система, енергоефективність. In the process of solving the tasks of extracting low-potential environmental heat from open bodies of water when using heat pump systems with collectors immersed in the body of water, there is a need to obtain information about the depth of temperature changes in the body of water, which determines the layer of water that actively interacts with the Earth’s atmosphere. In the cold season, the temperature in it drops, and in the warm season it rises. It is known that the efficiency of the heat pump system depends on both the temperature difference at the outlet of the heat pump condenser and the inlet to its evaporator, and the stability of the temperature of the heat energy source. The temperature at the inlet to the heat pump evaporator is determined by the temperature of the medium at the place of installation of the thermal energy collector. And taking into account the fact that the collector of the hydrothermal system usually sinks to the bottom of the reservoir, the task of determining not so much the change in water temperature in the reservoir itself as the temperature at the water-soil boundary, at the bottom of the reservoir, that is, the study of thermo physical processes occurring in water under the influence of both exogenous and and endogenous factors. The main feature of the hydrothermal thermal energy production system is the combination of technical and natural elements of such systems. At the same time, the natural source of thermal energy is located in an environment that is not easily accessible for observation. The paper provides a description of the developed experimental hydrothermal heat pump system and the research methodology. Field studies were conducted to analyze the influence of bottom heat flows on the daily regime of a small open water body. Changes in the temperature of water and the bottom of open water bodies in the city where the experimental system is located are practically determined. It is shown that as a result of taking into account the heat exchange with the bottom, the temperature at the depth of the reservoir increases and decreases near the surface. This leads to an increase in the turbulent flow from the atmosphere and a decrease in heat output due to long-wave radiation, as a result of which the average temperature of the reservoir increases. The mathematical apparatus for analytical calculation of the depth of temperature wave propagation in water during the construction of hydrothermal heat pump systems is described. The basic mathematical apparatus for describing such processes includes differential equations that take into account the dependence of temperature on time and spatial coordinates. 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. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2024-04-05 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/449 10.36296/1819-8058.2024.1(76).118-132 Возобновляемая энергетика; № 1(76) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 118-132 Відновлювана енергетика; № 1(76) (2024): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 118-132 Vidnovluvana energetika ; No. 1(76) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 118-132 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2024.1(76) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/449/358 Copyright (c) 2024 Vidnovluvana energetika |