Long‐Term Performance Analysis of Foundation Pile and Vertical Borehole Heat Exchangers for Ground Source Heat Pump Systems in Cold Climates
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Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Ground source heat pump systems (GSHPs) have received considerable interest from researchers for the decarbonization of energy use in buildings owing to their higher efficiency. The ground heat exchanger (GHE) is the primary component of a GSHP. Vertical borehole heat exchangers (VBHE) and foundation piles (FP) are common GHEs that researchers are developing and optimizing to reduce capital cost and seasonal ground thermal imbalance associated with GSHP. While VBHEs have been a subject of research for decades, FPs are emerging as an excellent replacement for VBHEs because the initial cost associated with installation is lower, and their installation does not require complex drilling equipment and expertise. In this study, a numerical investigation was undertaken to characterize the performance of a VBHE and an FP in a GSHP system under the same operating conditions. Realistic time‐varying building energy loads were used for a residential building in Calgary, Alberta. To verify the reliability of the developed model, the results from the model were compared with experimental data from the literature, yielding excellent agreement. The results of this study indicate the potential for ground freezing due to continuous heat extraction in the vicinity of the FP and VBHE if the peak building energy load capacity exceeds 1.1 kW (0.3 tons) per FP and 5.6 kW (1.5 tons) per 150 m VBHE, respectively. Overall, using 5.6 kW per 150 m VBHE performs better, with a lower ground temperature decline, the highest heating mode coefficient of performance (COP), and a less pronounced decline in outlet temperature after the fifth operation cycle. This study provides valuable insights for optimizing GHEs, enhancing system efficiency, and ensuring long‐term thermal sustainability.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| 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 découle