بررسی اثرات لایه بندی خاک در عملکرد مبدل های حرارتی زمینی

زمین یک منبع بزرگ انرژی تجدیدپذیر به حساب می آید. یکی از ویژگی های خاص زمین ثابت بودن درجه حرارت در تمام فصول سال در عمق های مختلف آن است. این ویژگی اساس کار مبدل های حرارتی زمینی می باشد که متداول ترین نوع آنها، مبدل های حرارتی گمانه می باشند. گمانه ها نقش مهمی در انتقال انرژی بین سیستم پمپ های حرارتی زمین گرمایی و خاک دارند. خاک از پیچیدگی های زیادی برخوردار است. لایه بندی خاک و تفاوت در خصوصیات حرارتی هر لایه از موارد متداول در پوسته زمین است. در این مقاله به بررسی اثر لایه بندی خاک بر روی یک نمونه خاکی متداول پرداخته شده است. تحلیل های عددی صورت گرفته با نرم افزار COMSOL و با فرض یک گمانه استاندارد درون استوانه خاک انجام شده است. استوانه خاک در نظر گرفته شده از چهار لایه خاک با خصوصیات حرارتی متفاوت تشکیل شده است تا به صورت جداگانه به بررسی هر لایه پرداخته شود. تمامی تحلیل ها برای دو حالت جداگانه خاک توپر و حفره ای برای دستیابی به جمع بندی درست از نقش حفره های میان ذرات خاک، در انتقال حرارت انجام شده است. مطالعات صورت گرفته نقش مطالعات ژیوتکنیکی را در علم زمین گرمایی بیش از پیش نمایان می سازد و می تواند دید مناسبی برای پیش بینی عملکرد سیستم مبدل حرارتی در خاک ارایه دهد.

کلیدواژه ها:

مبدل حرارتی گمانه ، لایه بندی خاک ، پمپ حرارتی زمین منبع ، COMSOL Multiphysics