Published January 1, 2020
| Version v1
Publication
Open
Thermal performance of the ground in geothermal pavements
Creators
- 1. University of Melbourne
- 2. Swinburne University of Technology
- 3. Suranaree University of Technology
Description
Shallow geothermal energy utilises the ground at relatively shallow depths as a heat source or sink to efficiently heat and cool buildings. Geothermal pavement systems represent a novel concept where horizontal ground source heat pump systems (GSHP) are implemented in pavements instead of purpose-built trenches, thus reducing their capital costs. This paper presents a geothermal pavement system segment (20m × 10m) constructed and monitored in the city of Adelaide, Australia, as well as thermal response testing (TRT) results. Pipes have been installed in the pavement at 0.5 m depth, and several thermistors have been placed on the pipes and in the ground. A TRT has been performed with 6kW heating load to achieve an understanding of the thermal response of the system as well as to estimate the effective thermal conductivity of the ground. The results show that the conventional semi-log method may be applicable to determine the thermal conductivity for geothermal pavements. The geothermal heat exchanger at shallow depth is considerably under the influence of the ambient temperature; however, it is still acceptable for exchanging the heat within the ground. It is also concluded that the impact radius of heat exchanger in geothermal pavement during the TRT is around 0.5m in the vertical and horizontal directions for this case study.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تستخدم الطاقة الحرارية الأرضية الضحلة الأرض على أعماق ضحلة نسبيًا كمصدر للحرارة أو بالوعة لتسخين المباني وتبريدها بكفاءة. تمثل أنظمة الرصف الحرارية الأرضية مفهومًا جديدًا حيث يتم تنفيذ أنظمة المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي الأفقي (GSHP) في الأرصفة بدلاً من الخنادق المبنية لهذا الغرض، مما يقلل من تكاليفها الرأسمالية. تقدم هذه الورقة جزءًا من نظام الرصف الحراري الأرضي (20 م × 10 م) تم بناؤه ومراقبته في مدينة أديلايد، أستراليا، بالإضافة إلى نتائج اختبار الاستجابة الحرارية (TRT). تم تركيب الأنابيب في الرصيف على عمق 0.5 متر، وتم وضع العديد من المقاومات الحرارية على الأنابيب وفي الأرض. تم إجراء TRT مع حمل تسخين 6 كيلو واط لتحقيق فهم للاستجابة الحرارية للنظام وكذلك لتقدير الموصلية الحرارية الفعالة للأرض. تظهر النتائج أن الطريقة شبه اللوغاريتمية التقليدية قد تكون قابلة للتطبيق لتحديد الموصلية الحرارية للأرصفة الحرارية الأرضية. المبادل الحراري الأرضي على عمق ضحل هو إلى حد كبير تحت تأثير درجة الحرارة المحيطة ؛ ومع ذلك، فإنه لا يزال مقبولا لتبادل الحرارة داخل الأرض. كما خلص إلى أن نصف قطر تأثير المبادل الحراري في الرصيف الحراري الأرضي أثناء TRT يبلغ حوالي 0.5 متر في الاتجاهين الرأسي والأفقي لدراسة الحالة هذه.Translated Description (French)
L'énergie géothermique peu profonde utilise le sol à des profondeurs relativement peu profondes comme source de chaleur ou puits pour chauffer et refroidir efficacement les bâtiments. Les systèmes de chaussée géothermiques représentent un nouveau concept où les systèmes de pompe à chaleur à source souterraine horizontale (GSHP) sont mis en œuvre dans les chaussées au lieu de tranchées construites à cet effet, réduisant ainsi leurs coûts d'investissement. Cet article présente un segment de système de chaussée géothermique (20 m × 10 m) construit et surveillé dans la ville d'Adélaïde, en Australie, ainsi que les résultats des tests de réponse thermique (TRT). Des tuyaux ont été installés dans la chaussée à 0,5 m de profondeur, et plusieurs thermistances ont été placées sur les tuyaux et dans le sol. Un TRT a été réalisé avec une charge de chauffage de 6 kW pour parvenir à une compréhension de la réponse thermique du système ainsi que pour estimer la conductivité thermique effective du sol. Les résultats montrent que la méthode semi-log conventionnelle peut être applicable pour déterminer la conductivité thermique des chaussées géothermiques. L'échangeur de chaleur géothermique à faible profondeur est considérablement sous l'influence de la température ambiante ; cependant, il est toujours acceptable pour échanger la chaleur dans le sol. Il est également conclu que le rayon d'impact de l'échangeur de chaleur dans la chaussée géothermique pendant le TRT est d'environ 0,5 m dans les directions verticale et horizontale pour cette étude de cas.Translated Description (Spanish)
La energía geotérmica superficial utiliza el suelo a profundidades relativamente bajas como fuente o sumidero de calor para calentar y enfriar edificios de manera eficiente. Los sistemas de pavimento geotérmico representan un concepto novedoso en el que los sistemas horizontales de bomba de calor de fuente terrestre (GSHP) se implementan en pavimentos en lugar de zanjas especialmente diseñadas, lo que reduce sus costos de capital. Este documento presenta un segmento de sistema de pavimento geotérmico (20m × 10m) construido y monitoreado en la ciudad de Adelaida, Australia, así como los resultados de las pruebas de respuesta térmica (TRT). Se han instalado tuberías en el pavimento a 0,5 m de profundidad, y se han colocado varios termistores en las tuberías y en el suelo. Se ha realizado un TRT con una carga de calentamiento de 6kW para lograr una comprensión de la respuesta térmica del sistema, así como para estimar la conductividad térmica efectiva del suelo. Los resultados muestran que el método semi-log convencional puede ser aplicable para determinar la conductividad térmica para pavimentos geotérmicos. El intercambiador de calor geotérmico a poca profundidad está considerablemente bajo la influencia de la temperatura ambiente; sin embargo, todavía es aceptable para intercambiar el calor dentro del suelo. También se concluye que el radio de impacto del intercambiador de calor en el pavimento geotérmico durante la TRT es de alrededor de 0,5 m en las direcciones vertical y horizontal para este estudio de caso.Files
e3sconf_icegt2020_06015.pdf.pdf
Files
(24 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
|
24 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الأداء الحراري للأرض في الأرصفة الحرارية الأرضية
- Translated title (French)
- Performance thermique du sol dans les chaussées géothermiques
- Translated title (Spanish)
- Rendimiento térmico del terreno en pavimentos geotérmicos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3106128202
- DOI
- 10.1051/e3sconf/202020506015
References
- https://openalex.org/W1473946227
- https://openalex.org/W1977981548
- https://openalex.org/W1986712289
- https://openalex.org/W2237779473
- https://openalex.org/W2299816143
- https://openalex.org/W2496881224
- https://openalex.org/W2619073606
- https://openalex.org/W2625926478
- https://openalex.org/W2795480249
- https://openalex.org/W2809834870