مقایسه‌ توزیع دمای خاک در راستای محوری (عمق) و شعاعی در مبدل‌های حرارتی زمینی یوشکل و لوله‌های هم‌مرکز

Abstract

در مقاله‌ی حاضر تغییرات برحسب زمان دمای خاک، حول مبدل‌های حرارتی زمینی پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی در دو راستای محوری (عمق) و شعاعی بررسی شده است. تغییرات توزیع دمای خاک اطراف مبدل‌های حرارتی زمینی، نقش مهمی در عملکرد حرارتی، مصرف برق و ضریب عملکرد پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی دارد؛ بنابراین پژوهش حاضر به مدل‌سازی عددی و سه‌بعدی وابسته به زمان دو مبدل حرارتی یوشکل و لوله‌های هم‌مرکز با هدف بررسی تأثیر دو مبدل بر توزیع دمای خاک پرداخته است. شبیه‌سازی با نرم‌افزار انسیس فلوئنت 16 و بر مبنای روش حجم کنترل انجام شده است. عملکرد دو مبدل برای نرخ‌های جرمی مختلف سیال خنک‌کن کندانسور (در مصارف تابستانی پمپ حرارتی زمین‌گرمایی)، با یکدیگر مقایسه گردیده است. طبق نتایج حاصل، میزان نرخ انتقال حرارت به زمین در مبدل لوله‌های هم‌مرکز، با در نظر گرفتن جهت تزریق سیال به لوله‌ی داخلی آن، در مقایسه با مبدل یوشکل در نرخ‌های جرمی سیال خنک‌کننده کندانسور معادل با 8/0، 1 و 2/1 کیلوگرم بر ثانیه، به ترتیب حدود 34/5، 9/11 و 5/16 درصد بیشتر است. با بررسی تأثیر دو مبدل بر توزیع دمای خاک بعد از 93 روز، مشاهده می‌شود که تأثیر مبدل یوشکل بر توزیع دمای عمق‌های کمتر از 6/36 متر از زمین، بیشتر است درحالی‌که مبدل لوله‌های هم‌مرکز توزیع دمای خاک لایه‌های عمیق‌تر را بیشتر تحت تأثیر قرار می‌دهد.