ВСЁ для ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ДОМА!

Солнечные и Геотермальные отопительные системы



Главная / Уголок Теплотехника / Расчёт грунтового теплового аккумулятора с открытым дном.
Главная страницаКарта сайта



Rambler's Top100


Яндекс цитирования




04.07.2011
Расчёт грунтового теплового аккумулятора с открытым дном.

Тепловой мешок

Расчёт грунтового теплового аккумулятора с открытым дном.

Самый простой  сезонный тепловой аккумулятор может быть сделан под домом, если , например, по периметру дома (или отмостки вокруг дома ) вкопать утеплитель на глубину до 2-3-х метров. Если под домом, (или в цоколе под полом 1-го этажа, или в цокольном этаже по грунту,)  уже раскинуты трубы по принципу водяных тёплых полов для нагрева от солнечных коллекторов, то мы получаем тепловой аккумулятор с открытым дном, объёмом равным площади застройки умноженной на высоту теплоизоляции по периметру.

Тепло уходящие вверх поступает в дом, и потому считается полезным, тепло уходящее под дом , в недра земли, считаем потерянным. Имеено эту величину тепловых потерь нам и предстоит оценить.

Задача о распространении температурных волн в почве была решена  Жаном Батистом Жозефом Фурье (фр. Jean Baptiste Joseph Fourier; 21 марта 1768, Осер, Франция — 16 мая 1830, Париж), французским математиком и физиком.  


 Обратимся к задаче о распространении периодических температурных колебаний в почве, которую будем рассматривать как однородное полупространство (потери тепла через боковые стенки теплоаккумулятора считаем равными Нулю.)


Найдём  ограниченное решение одномерного уравнения теплопроводности :


a = корень квадратный (k/ с* ρ)

 u - температура

  k – коэффициент теплопроводности

с – теплоемкость грунта, ρ – плотность грунта

удовлетворяющее условию

u (0, t) = A cos(ωt)                                     (2)

Решение известно как :


Где ω=2π/Т  - период воздействия.

удовлетворяет уравнению теплопроводности  и граничному условию (2). Формула (3) в зависимости от выбора знака определяет не одну, а две функции. Однако только функция, соответствующая знаку минус, удовлетворяет требованию ограниченности. Таким образом, решение  задачи утечки тепла через дно теплоаккумулятора получаем в виде:


                            (4)

Анализируя  полученное решение можно сделать следующие выводы.

 Если температура на поверхности теплоаккумулятора периодически меняется, то в глубине за зоной утепления,  также устанавливаются колебания температуры с тем же периодом, причем:

1.Амплитуда колебаний экспоненционально убывает с глубиной


т.е. если глубины растут в арифметической прогрессии, то амплитуды убывают в геометрической прогрессии (первый закон Фурье).

2. Распределение тепла в теплоаккумуляторе  зависит от периода сброса тепла в него. Если используются солнечные коллектора, то это как правило 5 месяцев с Мая по Октябрь. Относительное изменение температурной амплитуды равно


Эта формула показывает, что основное тепло сосредоточено в верхней (утеплённой) части теплоаккумулятора . И очень быстро убывает вниз. Следовательно основная часть накопленного тепла за летний период , может быть выкачена зимой прямой подачей в систему отопления или с помощью теплового насоса.


Тепловой аккумулятор

Стандартная зарядка теплового аккумулятора для суглинка будет выглядеть так:


Начальная температура

t0

14

 

 

 

Амплитуда

A

12

°С

 

 

Период

T

365

Сут

31536000

Сек

Теплопроводность

λ

1,2

Вт/мК

 

 

Плотность

ρ

1500

кг/м3

 

 

Теплоёмкость

c

920

Дж/кгК

 

 

Глубина

Х

0,0

0,2

0,4

0,6

 


Температура грунтового теплового аккумулятора при заложении теплосъёмника на глубине 0,6м, если использовать тепловой насос..


При перепечатке материала, ссылка на сайт  www.teplodarom.com  обязательна!


Веб-офис - система управления сайтомредактировать содержание сайта

  • Teplodarom Research Inc.

Адрес: Москва, 125195, А/Я "СТМ"
e-mail: