بهبود عملکرد گرمایی مبادله ‌کن‌های زمینی با استفاده از آرایش مارپیچ سه‌گانه

یکی از کارآمدترین سامانه‌های تهویه مطبوع، پمپ‌های گرمایی زمینی می‌باشند. از مشکلات اساسی این نوع پمپ‌ها می‌توان به هزینه‌ی بالا‌ی نصب آن‌ها اشاره کرد. با انتخاب آرایش مناسب مبادله‌کن گرمایی زمینی مورد استفاده در این پمپ‌ها می‌توان با افزایش آهنگ انتقال گرما با زمین اطراف و کاهش تعداد چاه‌های حفر شده در هزینه‌ها صرفه‌جویی کرد. در این مطالعه، عملکرد گرمایی مبادله‌کن زمینی با آرایش مارپیچ سه‌گانه مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، به شبیه‌سازی سه بعدی و گذرای دینامیک سیالات محاسباتی مبادله‌کن گرمایی زمینی و زمین اطراف آن پرداخته شده است. ضمن مقایسه آرایش مارپیچ سه‌گانه با مبادله‌کن آرایش تک مارپیچ به مطالعه تاثیر پارامتر‌های گام و قطر حلقه‌های مارپیج بر عملکرد این نوع مبادله‌کن پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهد آرایش مارپیچ سه‌گانه تبادل گرما با زمین اطراف را حدود 28% نسبت به آرایش تک مارپیچ افزایش می‌دهد. بررسی پارامتر‌های مورد مطالعه نشان داد گام حلقه‌های مارپیج بیشترین تاثیر بر عملکرد سیستم را دارد و با کاهش آن، عملکرد سیستم بهبود می‌یابد.

improving the thermal performance of ground heat exchangers using triple helix arrangement

one of the efficient air conditioning systems is ground source heat pumps. the main problem of this type of pumps is the high cost of their installation. by choosing the suitable arrangement of ground heat exchangers, the number of piles and cost can be reduced byincreasing the rate of heat transfer to the surrounding. in this research, the thermal performance of the ground heat exchanger with triple helix arrangement is investigated. to this aim, a three-dimensional transient cfd model of the ground heat exchanger and thesurrounding soil is developed. in order to evaluate the performance, the results of the triple helix arrangement with the single helix arrangement were compared. in addition, the effect of two involving parameters, including helix pitch and diameter on the performance of the system is examined. the results show, by using the triple helix arrangement, the heat exchange rate is increased about 28% more compared to the single helical arrangement. it was found that the helix pitch has the greatest impact on the system performance and by reducing it, the system performance is improved.