Optimizing the layout of geothermal energy piles to minimize ground temperature changes
Notice bibliographique
Résumé
• A new framework optimizes GEP layouts to reduce ground temperature changes (ΔT g ). • The surface temperature effect on GEP layout design is considered for the first time. • Computation time reduced by over 95% compared with classical methods. Geothermal energy piles (GEPs) are increasingly used in building foundations to provide sustainable heating and cooling. However, their operation can lead to undesirable changes in ground temperature (ΔT g ), which may reduce system efficiency and structural safety. Minimizing ΔT g is therefore critical in cold climates, where temperature drops may induce ground freezing and potentially affect the bearing capacity of foundation piles. To address this challenge and enhance the performance of GEPs, this study proposes a novel framework that optimizes their layout to minimize ΔT g during operation. In the framework, the finite element method (FEM) simulates the thermal response of energy piles, the genetic algorithm (GA) optimizes their layout, and the superposition principle reduces computational cost by decomposing complex simulations into simpler sub-problems. The framework also included the effect of ground surface temperatures and significantly reduced the computational time by over 95 % compared with classical methods. The study found that the framework allocated more GEPs to the areas with higher rather than lower ground surface temperatures to minimize ΔT g in a geothermal field. Moreover, using the optimal layout, the framework achieved a more significant reduction in ΔT g when using fewer GEPs. Notably, this reduction in ΔT g could reach 1.9 °C. Finally, the proposed framework significantly reduced computational time compared with other simulation methods. In conclusion, the proposed framework optimizes GEP layouts efficiently, offering valuable insights for the design of geothermal systems under various ground surface temperature conditions.
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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 ».