Теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку
В роботі розглянуто можливість вилучення теплового потенціалу ґрунту для теплозабезпечення енергоефективних будівель. Представлено числове теплофізичне моделювання ґрунтовоповітряного теплообмінника неглибокого залягання. В результаті розрахунку отримано, що ґрунтово-повітряні теплообмінники дають м...
Gespeichert in:
Datum: | 2017 |
---|---|
Hauptverfasser: | , |
Format: | Artikel |
Sprache: | Ukrainian |
Veröffentlicht: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2017
|
Schriftenreihe: | Промышленная теплотехника |
Schlagworte: | |
Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142334 |
Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Zitieren: | Теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку / Б.І. Басок, М.П. Новіцька // Промышленная теплотехника. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 49-52. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-142334 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-1423342018-10-06T01:23:01Z Теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку Басок, Б.І. Новіцька, М.П. Коммунальная и промышленная теплоэнергетика В роботі розглянуто можливість вилучення теплового потенціалу ґрунту для теплозабезпечення енергоефективних будівель. Представлено числове теплофізичне моделювання ґрунтовоповітряного теплообмінника неглибокого залягання. В результаті розрахунку отримано, що ґрунтово-повітряні теплообмінники дають можливість нагрівати або охолоджувати повітря для мінімізації енергоспоживання енергоефективної будівлі. В работе рассмотрена возможность извлечения теплового потенциала грунта для теплообеспечения энергоэффективных зданий. Представлено численное теплофизическое моделирование грунтово-воздушного теплообменника неглубокого залегания. В результате расчета получено, что грунтово-воздушные теплообменники дают возможность нагревать или охлаждать воздух для минимизации энергопотребления энергоэффективного здания. The possibility of energy extraction from soil for heat supplying of energyefficient building is considered at this article. The numerical simulation of an air-earth heat exchanger which lies at rela-tively shallow depths is represented. In conclusion it was obtained that airearth heat exchangers might increase or decrease air temperature to minimize energy consumption of energy-efficient buildings. 2017 Article Теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку / Б.І. Басок, М.П. Новіцька // Промышленная теплотехника. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 49-52. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 0204-3602 DOI: https://doi.org/10.31472/ihe.1.2017.07 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142334 692+644.1 uk Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Ukrainian |
topic |
Коммунальная и промышленная теплоэнергетика Коммунальная и промышленная теплоэнергетика |
spellingShingle |
Коммунальная и промышленная теплоэнергетика Коммунальная и промышленная теплоэнергетика Басок, Б.І. Новіцька, М.П. Теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку Промышленная теплотехника |
description |
В роботі розглянуто можливість вилучення теплового потенціалу ґрунту для теплозабезпечення енергоефективних будівель. Представлено числове теплофізичне моделювання ґрунтовоповітряного теплообмінника неглибокого залягання. В результаті розрахунку отримано, що ґрунтово-повітряні теплообмінники дають можливість нагрівати або охолоджувати повітря для мінімізації енергоспоживання енергоефективної будівлі. |
format |
Article |
author |
Басок, Б.І. Новіцька, М.П. |
author_facet |
Басок, Б.І. Новіцька, М.П. |
author_sort |
Басок, Б.І. |
title |
Теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку |
title_short |
Теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку |
title_full |
Теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку |
title_fullStr |
Теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку |
title_full_unstemmed |
Теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку |
title_sort |
теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку |
publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
publishDate |
2017 |
topic_facet |
Коммунальная и промышленная теплоэнергетика |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142334 |
citation_txt |
Теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального енергоефективного будинку / Б.І. Басок, М.П. Новіцька // Промышленная теплотехника. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 49-52. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
series |
Промышленная теплотехника |
work_keys_str_mv |
AT basokbí teplofízičnemodelûvannâpovítrânogruntovogoteploobmínnikadlâteplovoízavísifasadnihstíneksperimentalʹnogoenergoefektivnogobudinku AT novícʹkamp teplofízičnemodelûvannâpovítrânogruntovogoteploobmínnikadlâteplovoízavísifasadnihstíneksperimentalʹnogoenergoefektivnogobudinku |
first_indexed |
2025-07-10T14:47:09Z |
last_indexed |
2025-07-10T14:47:09Z |
_version_ |
1837271703867097088 |
fulltext |
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №1 49
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
УДК 692+644.1
ТЕПЛОФІЗИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПОВІТРЯНО-ГРУНТОВОГО ТЕПЛООБМІННИКА
ДЛЯ ТЕПЛОВОЇ ЗАВІСИ ФАСАДНИХ СТІН ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОГО БУДИНКУ
Басок Б.І., член-кореспондент НАН України, Новіцька М.П., канд. техн. наук
Інститут технічної теплофізики НАН України, вул. Желябова, 2а, Київ, 03057, Україна
В роботі розглянуто можливість
вилучення теплового потенціалу ґрунту
для теплозабезпечення енергоефектив-
них будівель. Представлено числове
теплофізичне моделювання ґрунтово-
повітряного теплообмінника неглибо-
кого залягання. В результаті розрахун-
ку отримано, що ґрунтово-повітряні
теплообмінники дають можливість
нагрівати або охолоджувати повітря
для мінімізації енергоспоживання
енергоефективної будівлі.
The possibility of energy extraction
from soil for heat supplying of energy-
efficient building is considered at this
article. The numerical simulation of an
air-earth heat exchanger which lies at
rela-tively shallow depths is represented.
In conclusion it was obtained that air-
earth heat exchangers might increase or
decrease air temperature to minimize
energy consumption of energy-efficient
buildings.
В работе рассмотрена возмож-
ность извлечения теплового потенциа-
ла грунта для теплообеспечения энер-
гоэффективных зданий. Представлено
численное теплофизическое модели-
рование грунтово-воздушного тепло-
обменника неглубокого залегания. В
результате расчета получено, что грун-
тово-воздушные теплообменники дают
возможность нагревать или охлаждать
воздух для минимизации энергопотре-
бления энергоэффективного здания.
Бібл. 9, рис. 4.
Ключові слова: повітряно-ґрунтовий теплообмінник, чисельне моделювання, енергоефективна будівля.
a – коефіцієнт температуропровідності;
g – прискорення вільного падіння;
р – тиск;
T –температура;
t – час;
u, v, w – проекції вектору швидкості на осі 0X, 0Y и 0Z
прямокутної системи координат;
x, y, z – поперечна, повздовжня та вертикальна
прямокутні координати;
α – коефіцієнт тепловіддачі;
β – коефіцієнт термічного розширення;
ϑ – температура повітря;
μ– коэффициент динамічної вязкости;
ρ – густина.
Нижні індекси:
0 – за нормальних умов;
m – середньорічна;
max – максимальна;
о – тривалість теплого періоду року.
Постановка проблеми в загальному вигляді. Ви-
користання теплового потенціалу ґрунту для охолод-
ження або нагріву повітря є відомою і дуже давньою
технологією. В сучасних умовах, посилена теплоізоляція
пасивних будинків дає можливість використовувати такі
низько потенціальні джерела теплоти для зменшення
енергоспоживання будинків, як взимку так і в літку.
Одним із засобів мінімізації енергоспоживання
енергоефективного будинку пасивного типу є обладнан-
ня його тепловою завісою фасадних стін [1].
Теплова завіса фасадних стін організовується
за допомогою горизонтальних ґрунтово-повітряних
теплообмінників неглибокого залягання. Ґрунтово-
повітряний теплообмінник складається з групи
повітряних каналів, що розташовані під землею на
невеликій глибині.
Принцип роботи ґрунтово-повітряного тепло-
обмінника заснований на такому фізичному явищі, як
наявність різниці температур між температурою повітря
та температурою ґрунту. Влітку температура ґрунту на
певній глибині нижче за температуру навколишньо-
го повітря тому є можливість охолодити повітря, що
рухається такими каналами на певну величину. А взим-
ку навпаки, температура ґрунту, що розташований ниж-
че глибини промерзання, вище за температуру повітря,
то є можливість нагрівати повітря за рахунок теплоти
ґрунту. Таке нагріте або охолоджене навколишнє повітря
зазвичай використовують для вентиляції, зменшення те-
плових втрат будинку, або підвищення температурного
комфорту людей що знаходяться в приміщенні [1-6].
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Для
розуміння процесів тепло та повітрообміну, що
відбуваються в таких теплообмінниках розроблено
декілька математичних моделей та методів, що на даний
час опубліковані у літературі.
Зазвичай такі дослідження, вивчають канали з по-
перечним перерізом круглої форми, що занурюються в
ґрунт на глибину від 1 до 5 метрів. В [3], наприклад,
наведено порівняння восьми існуючих моделей, що
описують теплообмін такого каналу із ґрунтом, за умо-
ви вимушеної циркуляції повітря в каналі. В роботі на-
ведено оцінку чутливості методів до таких параметрів,
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №150
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
як температура повітря на вході, швидкість повітря, до-
вжина труби, її радіус та глибина занурення. Результати
розрахунків співставленні з експериментальними дани-
ми. Також в роботі наведено оцінку похибки кожного із
методів.
В роботі [4], наведено спрощену аналітичну модель
для оцінки енергетичних характеристик підземного
повітряного тунелю. На основі цієї моделі є можливість
передбачати температуру повітря повздовж тунелю в
любу годину дня, а також середньодобовий ефект охо-
лодження/нагрівання повітря в тунелі та його амплітуду.
Положення моделі базуються на знаннях про незбуре-
не температурне поле ґрунту характерного для дея-
ких місць в США [5]. Данні про температуру ґрунтів
конкретної місцевості є важливими для розрахунку
теплообмінників такого типу. Аналогічні кліматичні
данні представлені в [7]. В роботі наявні данні вимірів
метеостанції про температури ґрунтів на різних гли-
бинах на території Aristotle University of Thessaloniki,
отримано залежність температури ґрунту на глибині
180 см від температури повітря. Крім того аналогічні
данні, характерні для України можна знайти в роботі
[8]. В[8] приведено середньомісячні температури ґрунту
для м. Києва в залежності від глибини.
При вирішенні задачі про теплообмін повітряно-
ґрунтового теплообмінника інтерес представляють
формули, що описують температуру навколишнього
повітря впродовж року. Така залежність може викори-
стовуватись в якості граничної умови для температури
повітря на вході в теплообмінник. В роботі [9], напри-
клад, використовують залежність такого виду.
о
max 2cos
t
tt mm . (1)
Де ϑm – середньорічна температура повітря, °С; ϑmах –
максимальна температура повітря впродовж року, °С;
tо – тривалість теплого періоду року, с.
При розрахунках за такою формулою графік зміни
температури повітря впродовж року, за умови ϑm = 10 °С,
ϑmах = 25 °С, to = 145 днів, набуває вигляду відображеному
на рис. 1.
Рис. 1. Графік зміни температури повітря,
розрахований за формулою (1).
Формулювання цілей статті та відокремлення
невирішених в попередніх роботах частини загальної
проблеми. Метою цієї роботи був попередній роз-
рахунок задачі руху повітря в ґрунтово-повітряному
теплообміннику за рахунок сил природньої конвекції,
на відміну від вимушеної циркуляції, що розглядається
в роботах [2-5,9].
Формулювання задачі та граничні умови
В роботі наведено попередні результати розра-
хунку стаціонарної задачі руху повітря в горизонталь-
ному повітряно-ґрунтовому теплообміннику та зазорі
теплової завіси фасадної стіни будинку. Повітряні ка-
нали цього теплообмінника, на відміну від попередніх
досліджень, мають прямокутний поперечний переріз.
Повітря, що надходить в повітряно-ґрунтовий теплооб-
мінник, відбирає теплоту ґрунту, нагрівається, рухається
у розподільчий короб і за рахунок різниці температур
(нагрітого і холодного повітря) надходить у міжшаровий
простір стін будівлі, що знаходиться між утеплювачем
та стіною будинку, циркулює в ньому віддаючи тепло-
ту, після цього відпрацьоване повітря викидається
назовні. Режим течій в такій конструкції передбачався
ламінарний. Розглядалась тривимірна задача, розрахун-
кова схема простору, що розглядається представлена на
рис. 2.
Рис. 2. Розрахункова схема. 1– вхід в ґрунтовий
теплообмінник; 2 – вихід із теплової завіси;
3 – міжшаровий простір у стіні;
4 – багатоходова система повітряних коробів.
Місце розміщення повітряно-ґрунтового тепло-
обмінника біля південної стіни енергоефективного бу-
динку представлено на рис. 3.
Рис. 3. Розташування теплової завіси фасадних стін.
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
0 100 200 300
T, 0 C
день року
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №1 51
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
При проведенні розрахунків вирішувалась задача
про теплообмін та рух всередині повітряно-ґрунтового
теплообмінника за рахунок ефекту природної конвекції
повітря, що виникає внаслідок різниці температур
в повітряному міжшаровомі проторі між стіною та
утеплювачем. Така побудова повітряно-ґрунтового
теплообмінника дозволить уникнути затрат енергії на
створення вимушеного руху повітря у коробі повітряно-
ґрунтового теплообмінника.
При проведенні розрахунків на вході в ґрунтовий
теплообмінник 1 (рис. 2) та виході з теплової завіси 2
(рис. 2), задавалась умова з нульовим надлишковим ти-
ском. Температура повітря, що надходить в короб скла-
дала 0 °С. На внутрішній поверхні міжшарової стіни 3
(рис. 2) задавались граничні умови першого роду з
постійною температурою. Різниця температур між
стінами складала 4 °С. На поверхні багатоходової
системи повітряних коробів, повітряно-ґрунтового
теплообмінника в першому наближенні теж було за-
дано граничні умови першого роду з постійною тем-
пературою, що приймалась рівною 8 °С. Природна
циркуляція розраховувалась з використанням набли-
ження Бусінеска, в якому густина повітря приймається
постійною у всіх розв'язуваних рівняннях, за винятком
рівняння імпульсу в якому додається член, що враховує
силу Архімеда. (ρ0–ρ)g = ρ0β(T–T0)g, де ρ0 та T0 –
значення густини та температури за нормальних умов,
β – коефіцієнт термічного розширення, для повітря він
складає 0,00367.
Розрахунок виконано на основі системи рівнянь
імпульсу та енергії (2–6). Така система диференційних
рівнянь, що характеризує процес теплообміну та
аеродинаміки в повітряно-ґрунтовому теплообміннику,
містить рівняння нерозривності
0
z
w
y
u
x
v .
2
2
2
2
2
21
z
u
y
u
x
u
x
p
z
uw
y
uv
x
uu ,
2
2
2
2
2
21
z
v
y
v
x
v
y
p
z
vw
y
vv
x
vu ,
2
2
2
2
2
21
z
w
y
w
x
w
z
p
z
ww
y
wv
x
wu .
2
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
Ta
z
Tw
y
Tv
x
Tu .
02
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
T
a
.
(2)
Рівняння збереження кількості руху
0
z
w
y
u
x
v .
2
2
2
2
2
21
z
u
y
u
x
u
x
p
z
uw
y
uv
x
uu ,
2
2
2
2
2
21
z
v
y
v
x
v
y
p
z
vw
y
vv
x
vu ,
2
2
2
2
2
21
z
w
y
w
x
w
z
p
z
ww
y
wv
x
wu .
2
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
Ta
z
Tw
y
Tv
x
Tu .
02
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
T
a
.
(3)
(4)
(5)
Рівняння збереження енергії
(6)
Рівняння теплопровідності ґрунту
. (7)
Для розрахунку використовувався пакет Аnsys
Fluent. Основні рівняння вирішуються за допомогою
методу кінцевих об’ємів. В більшості областей сітка
мала елементи у вигляді паралелограмів, що створені за
0
z
w
y
u
x
v .
2
2
2
2
2
21
z
u
y
u
x
u
x
p
z
uw
y
uv
x
uu ,
2
2
2
2
2
21
z
v
y
v
x
v
y
p
z
vw
y
vv
x
vu ,
2
2
2
2
2
21
z
w
y
w
x
w
z
p
z
ww
y
wv
x
wu .
2
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
Ta
z
Tw
y
Tv
x
Tu .
02
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
T
a
.
0
z
w
y
u
x
v .
2
2
2
2
2
21
z
u
y
u
x
u
x
p
z
uw
y
uv
x
uu ,
2
2
2
2
2
21
z
v
y
v
x
v
y
p
z
vw
y
vv
x
vu ,
2
2
2
2
2
21
z
w
y
w
x
w
z
p
z
ww
y
wv
x
wu .
2
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
Ta
z
Tw
y
Tv
x
Tu .
02
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
T
a
.
0
z
w
y
u
x
v .
2
2
2
2
2
21
z
u
y
u
x
u
x
p
z
uw
y
uv
x
uu ,
2
2
2
2
2
21
z
v
y
v
x
v
y
p
z
vw
y
vv
x
vu ,
2
2
2
2
2
21
z
w
y
w
x
w
z
p
z
ww
y
wv
x
wu .
2
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
Ta
z
Tw
y
Tv
x
Tu .
02
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
T
a
.
0
z
w
y
u
x
v .
2
2
2
2
2
21
z
u
y
u
x
u
x
p
z
uw
y
uv
x
uu ,
2
2
2
2
2
21
z
v
y
v
x
v
y
p
z
vw
y
vv
x
vu ,
2
2
2
2
2
21
z
w
y
w
x
w
z
p
z
ww
y
wv
x
wu .
2
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
Ta
z
Tw
y
Tv
x
Tu .
02
2
2
2
2
2
z
T
y
T
x
T
a
.
допомогою схеми map. Рівняння Навьє-Стокса розрахо-
вувались з першим порядком точності.
Із рішення отриманої системи різницевих рівнянь
визначалися поля швидкості, тиску та температури в
повітряному потоці, який рухається в теплообміннику,
що розглядається.
Результати розрахунку приведені на рис. 4.
Рис. 4. Поле векторів швидкості. Позначення:
1 – вхід в грунтовий теплообмінник;
2 – вихід із теплової завіси;
3 – міжшаровий простір у стіні;
4 – багатоходова система повітряних коробів.
Наявність швидкості на вході в ґрунтовий
теплообмінник говорить про те що при підігріві
повітря теплотою ґрунту можна організувати природну
циркуляцію повітря та відмовитись від використання
пристроїв, що споживають електричну енергію. При-
родна тяга, що виникає внаслідок різниці температур,
достатня для наявності природньої циркуляції повітря.
Проведене теплофізичне моделювання показало,
що винайдена конструкція дозволяє організувати при-
родну конвекцію повітря в міжшаровому зазорі стіни
будівлі. Крім того за допомогою теплової завіси стін
можливо зменшити теплоспоживання будинку.
Висновки
1. Теплообмінники ґрунт-повітря дають можли-
вість нагріти повітря на 2...8 градусів Цельсія в
залежності від температури навколишнього середовища
та стану ґрунтового масиву.
2. Числове моделювання показало, що в
міжшаровому просторі стіни будівлі можливий рух
повітря за допомогою природної конвекції.
Робота виконана в рамках українсько-білоруського
проекту Ф73 за підтримки фонду фундаментальних
досліджень України, договір №Ф73\108-2016.
ЛІТЕРАТУРА
1. Басок Б.І., Новіцька М.П., Кужель Л.М., Бож-
ко І.К., Недбайло О.М., Ткаченко М.В. Гончарук С.М.
Спосіб забезпечення повітряно-теплової завіси тепло-
тою ґрунту. Патент на корисну модель України № 88791
МПК F24F 1/00, F24F 5/00 від 25.03.2014. Бюл. № 6.
2. A. Sehli, A.Hasni, M.Tamali. The potential of earth-
air heat exchangers for low energy cooling of buildings in
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №152
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
South Algeria, Energy Procedia, 2012. No 18. P.496 – 506.
3. A. Tzaferis, D. Liparakis, M. Santamouris A.
Argiriou. Analysis of the accuracy and sensitivity of eight
models to predict the performance of earth-to-air heat
exchangers, Energy and Buildings, 1992. No 18. P. 35–43.
4. M. Krarti, J. F. Kreider. Аnalytical model for heat
transfer in an underground air tunnel, Energy Conversion
and Management, 1996. Vol. 37. No. 10. P. 1561–1574.
5. Badescu V. Simple and accurate model for the
ground heat exchanger of a passive house, Renew Energy,
2007. No. 32. P. 845–855.
6. S. Amara, B. Nordell and B. Benyoucef. Using
Fouggara for Heating and Cooling Buildings in Sahara, En-
ergy Procedia, 2011. No 6. P. 55–64.
7. I. Tsimoura, K. Ikonomou, A. Mamalougkas, G.
Tsilingiridis. Study of ground temperature variations at
depths up to 3 meters at the Meteorological Station of
Aristotle University of Thessaloniki, In: Proceeding of 5th
International Conference on Renewable Energy Sources –
New Challenges, 5-6 May 2016. P. 294–303.
8. Накорчевский А.И., Беляева Т.Г. Регрессионный
анализ глубин годовых флуктуаций температур в верх-
них слоях грунта // Промышленная теплотехника. –
2005. – Т. 27, № 6. – С. 86–90.
9. Benkert S, Heidt FD, Scholer D. Calculation tool
for earth heat exchangers GAEA. In: Proceeding of building
simulation '97, Fifth International IBPSA Conference,
Prague. 1997. P. 9–16.
THE THERMO-PHYSICAL SIMULATION OF
AN AIR-EARTH HEAT EXCHANGER FOR
HEAT SUPPLYING OF THE DOUBLE SKIN
FAÇADE WALL SYSTEM OF
ENERGY-EFFICIENT BUILDING
Basok B.I., Novitska М.P.
Institute of Engineering Thermophysics of the
National Academy of Sciences of Ukraine,
2a, Zhelyabova str., Kyiv, 03057, Ukraine
The possibility of energy extraction from soil for heat
supplying of energy-efficient building is considered at this
article. The aim of this article is preliminary calculation
of air circulation in a low depth air-earth heat exchanger.
The numerical simulation of an air-earth heat exchanger
which lies at relatively shallow depths is represented. The
calculation has been done on the basis of movement and
energy equation system. The numerical simulation has
shown that in a double skin facade wall of a building air
flow is possible due to natural convection. In conclusion it
was obtained that air-earth heat exchangers might increase
or decrease air temperature to minimize energy consumption
of energy-efficient buildings.
References 9, figures 4.
Key words: air-earth heat exchanger, numerical simulation,
energy-efficient building.
1. Basok B.I., Novitska M. P., Kuzhel L.M., Bozhko
I.K., Nedbailo O.M., Tkachenko M.V., Goncharuk S.M.
Sposib zabezpechennia povitriano-teplovoi zavisy teplotoiu
gruntu [The method of thermal-air vein provided by soil
heat], Patent Ukrainy na koristnu model [Patent on Ukraine
on useful model], № 88791 MPK F24F 1/00, F24F 5/00 vid
25.03.2014 Bull. № 6. (Ukr.)
2. A. Sehli, A.Hasni, M.Tamali. The potential of earth-
air heat exchangers for low energy cooling of buildings in
South Algeria, Energy Procedia, 2012. No 18. P.496 – 506.
3. A. Tzaferis, D. Liparakis, M. Santamouris A.
Argiriou. Analysis of the accuracy and sensitivity of eight
models to predict the performance of earth-to-air heat
exchangers, Energy and Buildings, 1992. No 18. P. 35-43.
4. M. Krarti, J. F. Kreider. Аnalytical model for heat
transfer in an underground air tunnel, Energy Conversion
and Management, 1996. Vol. 37. No. 10. P. 1561-1574.
5. Badescu V. Simple and accurate model for the
ground heat exchanger of a passive house. Renew Energy,
2007. No. 32. P. 845–855.
6. S. Amara, B. Nordell and B. Benyoucef. Using
Fouggara for Heating and Cooling Buildings in Sahara,
Energy Procedia, 2011. No 6. P. 55–64.
7. I. Tsimoura, K. Ikonomou, A. Mamalougkas, G.
Tsilingiridis. Study of ground temperature variations at
depths up to 3 meters at the Meteorological Station of
Aristotle University of Thessaloniki, In: Proceeding of 5th
International Conference on Renewable Energy Sources –
New Challenges, 5-6 May 2016. P. 294–303.
8. Nakorchevskii A.I., Beliaeva T.H. Rehressionnyi
analiz hlubin hodovyh fluktuacii temperature v verhnikh
sloiakh grunta [Regressive analysis of depths of
annual fluctuations temperatures in overhead ground
layers], Promyshlennaya teplotekhnika [Industrial Heat
Engineering], 2005. V. 27. № 6. P.86–90. (Rus.)
9. Benkert S, Heidt FD, Scholer D. Calculation tool
for earth heat exchangers GAEA. In: Proceeding of building
simulation '97, Fifth International IBPSA Conference,
Prague. 1997. Р. 9–16.
Получено 28.12.2016
Received 28.12.2016
|