Skirtingos konfigūracijos geoterminio šildymo vertikalių kolektorių 2D ir 3D modeliavimas

Abstract

U- tipo geoterminio šildymo kolektoriai yra patys populiariausi. Tačiau kolektorių gamintojai eksperimentiniais tikslais kuria novatoriškas konfigūracijas, siekiant pagerinti šilumos mainus tarp grunto ir kolektoriaus [21]. Šiame darbe apžvelgiamos sekliojo geoterminio šildymo sistemos, geoterminio šildymo kolektorių parametrų skaičiavimo artutiniai metodai, pateikiamas Terra6 ir Terra12 eksperimentinių kolektorių palyginimas su tradiciniais U- tipo. Jie palyginami taikant du modelius: dvimatį (2D) ir trimatį (3D). Dvimatis modelis buvo sudarytas keturioms kolektorių konfigūracijoms, o trimatis viengubam ir dvigubam U- tipo bei Terra6 kolektoriams. Darbe aprašytos naudotos metodikos, kuriant kompiuterinius geoterminio šildymo kolektorių modelius "Comsol multiphysics" paketu. Paskaičiuotos kolektorių šiluminės varžos, artinant kolektoriaus vamzdžius link gręžinio centro, bei palyginti 2D ir 3D modelių atvejais gaunami rezultatai. Gautos vidutinės išorinės kolektoriaus sienelės temperatūros, keičiant pratekančius šilumos srautus ir grunto šiluminius parametrus. Palyginti stacionaraus ir nestacionaraus modeliavimo rezultatai dvimačiam modeliui. Ištirta šilumos srauto priklausomybė, bei išilginiai temperatūrų profiliai viengubam ir dvigubam U- tipo bei Terra6 kolektoriams. Viengubam U- tipo kolektoriui gauta šilumos srauto priklausomybė nuo grunto šiluminių parametrų. Padarytos išvados.