Numerical evaluation of ground source heat pumps in a thawing permafrost region
Notice bibliographique
Résumé
Permafrost degradation poses significant environmental and geological challenges in Arctic and subarctic regions, particularly in areas like Umiujaq, Canada. The warming climate leads to thawing permafrost, causing ground instability, disrupting hydrology, and impacting local built environment. This study evaluates the use of Ground Source Heat Pump (GSHP) operation for mitigating ground subsidence in a permafrost region using a two-dimensional Thermo-Hydro-Mechanical (THM) coupled finite element analysis considering the ground poro-elastic and poro-plastic responses. The research uses a single-well scenario to demonstrate the interactions among thermal, hydraulic, and mechanical processes. The impact of GSHP operation under different temperature management strategies, including a scenario with a constant GSHP temperature of -5 °C throughout the year is numerically investigated. Results indicate that GSHP operation exacerbates ground deformation near the borehole, particularly during winter months. However, maintaining GSHP operation throughout the entire year can mitigate extreme subsidence fluctuations, leading to a more stable subsurface environment. While GSHP systems provide effective thermal regulation, their operation can introduce mechanical stresses that potentially disturb the ground close to the borehole. Therefore, careful design, operation, and further research are essential to balance thermal benefits with ground stability in permafrost regions. • Using ground source heat pump for energy generation in permafrost is evaluated. • The performance of thawing permafrost is examined based on finite element modeling. • Preferred heat pump operation time for a stable ground is recommended.
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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) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».