Gyvenamųjų namų šildymo geotermine energija problemos

Abstract

Pagrindinės šiame darbe sprendžiamos problemos yra susijusios su efektyviu ilgalaikiu šilumos siurblių eksploatavimu. Šilumos siurblio sistemos kintamuoju priimamas gruntinis šilumokaitis. Tai reiškia, kad šilumos siurblio efektyvumas priklausys nuo šilumnešio temperatūros gruntiniame šilumokaityje. Pirmoje darbo dalyje pateikiama informacija apie geoterminę energiją bei jos naudojimo būdus. Apibrėžiama seklioji geoterminė energija. Pateikiamos šilumos siurblių šilumokaičių schemos. Praktinėje darbo dalyje pateikiama gruntinių šilumokaičių modeliavimo metodų analizė bei pasirenkamas metodas tolimesniam modeliavimui. Modeliuojami trijų skirtingų tipų vertikalūs gruntiniai šilumokaičiai. Modeliavimo rezultatas: šilumnešio vidutinės mėnesinės temperatūros 25 metų laikotarpiui. Pagal temperatūras nustatomas šilumos siurblio vidutinis mėnesinis efektyvumo koeficientas. Naudojant efektyvumo koeficientus apskaičiuojamas elektros energijos poreikis. Atliekama ekonominė analizė. Analizės rezultatai parodė, kad efektyviausias vertikalus gruntinis šilumokaitis, prie darbe priimtų modeliavimo sąlygų, yra viengubas gruntinis šilumokaitis su dviem U-formos vamzdžiais.

The main problems that are solved in this thesis are tailored with heat pumps longtime efficiency. The borehole heat exchanger was selected as a variable of a heat pump system. This means that efficiency of the heat pump depends from the temperature of heat carrier inside soil heat exchanger. First part of this thesis represents information about geothermal energy and ways of using it. Definition about shallow geothermal energy is made. The examples of heat pump heat exchangers are given. The practical part of the thesis contains analysis of the simulation models for soil heat exchangers. According to this analysis, selection of the simulation tool is made for further modeling. The simulations of three different heat exchangers types are made. Modeling results show heat carrier’s mean monthly temperatures during time period of 25 years. Using these temperatures the heat pump’s mean monthly coefficient of performance is defined. Using coefficients of performance the calculation of electric power demand is made. Economic analysis is made. The analysis results showed that the most efficient vertical borehole heat exchanger is one heat exchanger with two U-pipes, in terms of conditions that had been used in this thesis.