Structural factors of solar system clust er ground coupled storage rationalization.

Abstract

The computa- tional investigations of unsteady heat transf er in seasonal solar heat storage system were conducted. This storage system consi sts of nine ground heat exchangers. The investigations were made for periodical diurnal cycle charging during summer season. The heat excha nger is presented as vertical probe with concentric tubes arrangement. Aim: The aim of the work is to optimize the cluster ground coupled storage ⎯ the probes quantity in cluster, their lengths and in terval – using high precision mathematical model. Materials and Methods: The mathemati- cal model of conjugate solar system func tioning and ground coupled storage involves di fferential equations describing the incom ing and conversion of solar energy in solar collector. Also it includes the heat exchange in ground heat exchangers and three-dimension al soil mass. Results: The need of mutual influence a ccounting of the solar collector and the ground heat exchanger size ranges is shown. One more thi ng ⎯ capability of effectiveness improve ment of the collector based on reasonable step size selection for cluster and selection of a ctive heat ex- changers quantity in re quisite construction. Conclusions: The recommendations for organization of heat exchangers of the collector work are offered. The five-probe structure is the most effective one for cluster arrangement of seasonal heat storage. The recommended i nterval be- tween probes is 4 meters.

Прове - дено чисельні дослідження нестаціонарного теплообміну в сезонному акумуляторі тепла геліосистеми з дев ’ ятьма ґрунтовими теплоо - бмінниками в процесі періодичної , з добовим циклом , зарядки в літній період . Теплообмінник представлено у вигляді вертикального зонда з коаксіальним розташуванням труб . Мета : Метою роботи є визначення раціональних параметрів структури кущового ґрунтово - го акумулятора ⎯ кількості зондів у кущі , їх довжини і кроку між ними ⎯ на основі математичної моделі високої точності . Матеріали і методи : Математична модель сполученої роботи геліосистеми і ґрунтового акумулятора включає диференціальні рівняння , що опи - сують умови поглинання і перетворення сонячної енергії в геліоколекторі , а також теплообмін в ґрунтових теплообмінниках і тривимі - рному масиві ґрунту . Результати : Показано необхідність врахування взаємного впливу розмірів геліоколекторів і ґрунтового теплоо - бмінника , а також можливість підвищення ефективності акумулятора шляхом вибору раціонального кроку куща і кількості активних теплообмінників в заданій структурі . Висновки : Запропоновано рекомендації щодо організації роботи теплообмінників акумулятора . При кущовому способі організації сезонного акумулятора найбільш ефективною структурою є п ’ ятизондова . Крок між зондами реко - мендується брати таким , що дорівнює 4 м .