The Influence of Geometry on the Performance of a Helical Steel Pile as a Geo-Exchange System
Notice bibliographique
Résumé
Foundation piles have the potential to improve the economic and technical feasibility of ground source heat pump (GSHP) systems. They simultaneously provide structural support and energy for space heating and cooling. In this study, a thoroughly verified and validated numerical model of a novel in-ground heat exchanger for GSHP systems is developed and used to simulate and optimize performance. Commercially available helical steel casings with nominal sizes according to the American Petroleum Institute (API) of API 13.5, API 23, API 29, API 53, API 60, and API 68 were considered. The flow rates considered were 1 L/min, 2 L/min and 4 L/min for laminar flow and lower pressure drops. Results show the performance to increase with increasing pile size owing to improved heat transfer and longer residence times. Optimizing performance with an API 68 steel casing, (with a 2” nominal plastic pipe) gives a capacity increase of 0.01 ton/pile (or 8.3%), which would reduce the approximate pile array required for a 3 ton cooling system from 13 to 12. Doubling the size of this pile while keeping other parameters constant gives an 18.5% capacity improvement with an output capacity of 0.28 ton/pile, and an 11, 20 m pile array requirement to meet a 3 ton cooling load. With a maximum heat exchange rate of 58.6 W per meter depth, this shallow in-ground heat exchanger has the potential to minimize energy and costs for small-scale implementation. In addition, the possible low flow rates help reduce pumping power requirements. This study provides a foundation for sizing and design of helical steel piles. Moreover, the study also gives insights into pile performance in multi-layered soils where the thermal conductivity varies with depth.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».