Numerical investigation of an energy pile-based solar-assisted ground source heat pump system for space heating and cooling
Notice bibliographique
Résumé
While ground source heat pump systems are a sustainable method to climatize buildings, their long-term performance in cold climates may lead to ground overcooling and, thereby, performance deterioration over time, especially when the loads are significantly imbalanced. Solar-assisted ground source heat pump systems are an alternative to mitigate the ground thermal imbalance by injecting solar thermal energy into the ground to balance energy extraction by the heat pump while also improving the heat pump performance. This study numerically evaluates the performance of a solar-assisted ground source heat pump system for three different climate zones and three modes of operation using a thoroughly validated finite volume-based computational model. A 0.139 m diameter helical steel pile installed to a depth of 18.288 m below the ground was used in this study as the ground heat exchanger. Realistic building load profiles were obtained using OpenStudio for residential applications in Calgary, Toronto, and New York and coupled with a computational fluid dynamics solver to evaluate the overall system performance. The results show that the solar-assisted system shows a significant performance improvement of 16.3% over a non-solar enhanced system for the coldest climatic zone studied. Out of the three system operation modes studied (mode 1: solar loop is turned off at low irradiance, mode 2: solar thermal energy is redirected based on the season, mode 3: solar thermal energy is redirected based on the heat pump operating mode), mode 3 yields the best overall heat pump performance for all the locations (COP: 3.72, 3.74, 4.24 for Calgary, Toronto, and New York, respectively). Interestingly, the results indicate the best-suited system operating mode depends on the degree of dominance of the building's heating load.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 | 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) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».