Intercambiador de calor de terreno - Vertical
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Intercambiador de calor de terreno - Vertical

Los intercambiadores verticales suelen utilizar sondeos con tubos en U, como muestra la figura.

 

 

El intercambiador de calor de terreno (GHE) de EnergyPlus es un componente de condensación situado en el lado de suministro, junto con torres y otros componentes de condensación.

General

Nombre

Nombre identificador editable del intercambiador de terreno.

Plantilla de intercambiador de terreno

Plantilla

Este control carga en el cuadro datos de una plantilla predefinida de intercambiador de terreno como punto de partida para el componente.

Nota: Tras cargar una plantilla, asegúrese de actualizar los Diseño caudales del intercambiador como suma de los caudales nominales de las bombas de calor conectadas.

Tipo de intercambiador de terreno

Tipo

DesignBuilder proporciona 3 tipos:

 

Nota: La lista Tipo no es editable. Para elegir otro tipo debe seleccionar primero una plantilla adecuada.

Propiedades del terreno

Conductividad térmica del terreno

Conductividad térmica del terreno (en W/m-K o Btu-in/h-ft2-F).

Capacidad térmica del terreno

Capacidad térmica del terreno (en J/m3-K o Btu/ft3-F).

Temperatura del terreno

Temperatura del terreno en campo lejano (en °C o °F).

Caudal

Caudal de diseño

Caudal volumétrico de diseño del GHE (en m3/s o gal/min), total para todo el campo de sondeos. Se supone distribuido uniformemente entre ellos.

Geometría del sondeo y tuberías

Número de sondeos

Número de sondeos de la instalación GHE.

Profundidad superior del sondeo

Profundidad de la parte superior del sondeo bajo la superficie (en m o ft), positiva hacia abajo.

Longitud del sondeo

Longitud activa del sondeo (en m o ft), desde su inicio, posiblemente bajo la superficie, hasta su extremo.

Diámetro del sondeo

Diámetro del sondeo (en m o in).

Diámetro exterior de tubería

Diámetro exterior del tubo en U (en m o in).

Espesor de la tubería

Espesor de la tubería (en m o in).

Distancia del tubo en U

Distancia entre las dos ramas del tubo en U (en m o ft), medida desde sus centros.

Propiedades del relleno y tubería

Conductividad térmica del relleno

Conductividad térmica del material de relleno (en W/m-K o Btu-in/h-ft2-F).

Capacidad térmica del relleno

Capacidad térmica del relleno (en J/m3-K o Btu/ft3-F).

Conductividad térmica de la tubería

Conductividad térmica de la tubería (en W/mK o Btu-in/h-ft2-F).

Capacidad térmica de la tubería

Capacidad térmica de la tubería (en J/m3-K o Btu/ft3-F).

Otros

Relación de referencia de la función G

Las funciones G pueden formularse de forma distinta según el programa que las genera. Las funciones «brutas» se basan en una relación radio de sondeo a longitud activa de 0.0005. Si la relación física difiere, debe aplicarse una corrección. EnergyPlus la aplica según la relación de referencia introducida. Hay dos casos:

 

  • Si no se ha corregido la función G, sigue basada en la referencia 0.0005; introduzca 0.0005 y EnergyPlus la ajustará internamente.
  • Si ya se ha corregido, la función se basa en la relación física real radio/longitud; introduzca esa relación. Esto anula las correcciones internas y evita volver a ajustar la referencia.

 

El software GLHEPRO aplica esta precorrección desde su versión 3.1, por lo que este campo debe coincidir con la relación física real radio/longitud.

Pares de datos de función G

La respuesta del sondeo se define mediante una función G adimensional. La segunda pestaña contiene una lista de pares de datos que relacionan tiempo adimensional y valor G: (LNTTS1, GFUNC1), (LNTTS2, GFUNC2), (LNTTS3, GFUNC3) …….. (LNTTSn, GFUNCn)..

Valor Ln(T/Ts) de función G <x>

Logaritmo natural del tiempo dividido por el tiempo estacionario: ln(T/Ts).

Valor «G» de función G <x>

Valor de la función G correspondiente a LNTTS.

 

Datos de ejemplo:

 

Dimensionamiento de intercambiadores verticales

Puede conocer aspectos prácticos de diseño y simulación de intercambiadores de terreno en el seminario: Diseño y modelado de sistemas de bomba de calor geotérmica

Dimensionamiento rápido o simple

DesignBuilder ofrece una forma rápida aproximada de dimensionar intercambiadores verticales suponiendo disposiciones y propiedades típicas. Utilice los cálculos de DesignBuilder de Diseño de calefacción y Diseño de refrigeración de DesignBuilder para obtener las cargas máximas en kW y consulte la tabla para obtener el número mínimo de sondeos.

 

 

Después cargue la plantilla «U-Tube 76m xx-boreholes» de tipo plantilla de intercambiador de terreno vertical con el número correspondiente de sondeos desde la biblioteca. Estas plantillas incluyen parámetros precalculados para geometría rectangular y propiedades típicas, y un conjunto de datos de función G. Para disposiciones muy distintas o parámetros que difieran considerablemente, utilice el dimensionamiento detallado descrito abajo.

 

Dimensionamiento detallado

La capacidad neta de calefacción o refrigeración del terreno en cada estación depende del calor acumulado rechazado o extraído y, por tanto, de las cargas del edificio durante todo el año, no solo de las máximas. Estas pueden obtenerse mediante simulación, por ejemplo con HVAC Simple en DesignBuilder.

 

Herramientas de intercambiadores de terreno como GLHEPRO y GLD , no suministradas por DesignBuilder ni EnergyPlus, pueden dimensionar con más detalle y precisión considerando la disposición y propiedades concretas. Pueden exportar los datos de función G calculados como archivos IDF que se cargan en DesignBuilder como se describe abajo.

Importar datos de intercambiador vertical desde IDF

Pueden cargarse datos de un intercambiador vertical configurado y dimensionado mediante el botón Importar de la parte inferior o el enlace Importar datos de intercambiador vertical del panel de información.

 

 

Los datos de función G se cargan con el resto de datos requeridos y pueden verse en la pestaña Datos de función G .