ИРН АР08857319 «Исследование путей повышения теплообменных характеристик скважинного грунтового теплообменника вертикального типа для обеспечения высокой продуктивности тепловых насосов»
Цель проекта:
Целью проекта является исследование механизмов улучшения теплообменных характеристик скважинных грунтовых теплообменников для повышения коэффициента производительности (COP) тепловых насосов в континентальных климатических условиях и разработка соответствующих рекомендаций. Рекомендаций будут основаны на экспериментальных исследованиях создаваемого прототипа грунтового теплового насоса, а также на основе лицензированных ПО и созданных авторами проекта компьютерных алгоритмов расчета гидродинамических и теплообменных процессов.
Ожидаемые результаты:
- Математическое моделирование и проектирование
- Будет разработана схема прототипа грунтового теплового насоса с вертикальным грунтовым теплообменником
- Будут проведены математические моделирования гидродинамических и теплообменных процессов методами CFD с помощью лицензированных ПО и компьютерных алгоритмов собственной разработки для выявления эффективных режимов работы грунтового теплообменника с учетом теплофизических свойств грунта.
- Будут проведены математические расчеты гидродинамических и теплообменных процессов в вертикальном грунтовом теплообменнике различной геометрической конфигурацией для выявления наиболее эффективных режимов теплосъема и теплопередачи.
- Сборка и тестирование
- Будет создана одна наиболее эффективная конфигурация грунтового теплообменника.
- Будут определены энергетически эффективные режимы работы грунтового теплообменника.
- Будет создан тепловой насос «Вода-вода» и соединен с грунтовым теплообменником.
- Будут определены эффективные эксплуатационные характеристики грунтового теплового насоса: коэффициент преобразования (COP) теплового насоса в режиме отопления/охлаждения, эффективность грунтового теплообменника с возможностью хранения тепла, тепловая нагрузка тестируемого помещения.
- Мониторинг и анализ
- Будет осуществлен мониторинг энергетической эффективности и тепловой продуктивности грунтового теплового насоса;
- Будут определены энергетическая и эксергетическая эффективности грунтового теплового насоса на основе термодинамического анализа первого и второго родов;
- Будут разработаны рекомендаций по установке и эксплуатации грунтового теплового насоса с возможностью хранения тепла;
- Будет подготовлен анализ рынка тепловых насосов в Казахстане и осуществлен поиск путей коммерциализации технологии.
Достигнутые результаты:
Конечный результат: анализ численного моделирования грунтовых теплообменников с различной геометрией, эксперименты/моделирование/мониторинг энергетической эффективности грунтового теплообменника/грунтового теплового насоса, термодинамический анализ системы, рекомендации, анализ технико-экономики/рынка. Новизной исследования является созданный/верифицированный 3D численный инструмент анализа тепломассопереноса вокруг грунтового теплообменника.
Исследовательская группа: 1 – д.ф.-м.н., профессор, 2 – Ph.D.,1 – докторант, 6 – магистров, закончивших докторантуру.
Сроки реализации: 2020-2022 гг.