DECENTRALIZED HEATING WITH GEOTHERMAL HEAT PUMPS

Yu. P. Morozov; D. M. Chalaev; V. V. Velichko

doi:10.15518/isjaee.2017.04-06.070-079

DECENTRALIZED HEATING WITH GEOTHERMAL HEAT PUMPS

Yu. P. Morozov, D. M. Chalaev, V. V. Velichko

https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.04-06.070-079

1. Lund J., Boyd T. Direct Utilization of Geothermal Energy 2015 Worldwide Rewiew. Proceedings World Geothermal Congress, 2015. Melbourne, Australia, 19-25 April 2015 Available at: https://pangea.stanford.edu/ERE/db/WGC/papers/WGC/2015/01000.pdf (05.01.2017) (in Eng.). 2. Luo J., Rohn J., Xiang W., Bertermann D., Blum P. A review of ground investigations for ground source heat pump (GSHP) systems. Energy and Buildings. 2016;(117):160–175 (in Eng.). 3. Zakon # 555-IV “Ob al’ternativnyh istočnikah ènergii”. Available at: http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/555-15 (05.01.2017) (in Ukr.). 4. Snezhkin Yu.F. Ènergosberegaûŝie teplonasosnye tehnologii dlâ sistem teplosnabženiâ žiliŝno- kommunal’nogo hozâjstva i promyšlennosti. Available at: http://www.minregion.gov.ua (05.01.2017) (in Ukr.). 5. Ènergoèffektivnost’ i vozobnovlâemye istočniki ènergii / Ed. A.K. Shidlovskiy. Kiev: Ukrainskaâ ènciklopedičeskie znaniâ Publ., 2007 (in Ukr.). 6. Atlas ènergetičeskogo potenciala vozobnovlâemyh i netradicionnyh istočnikov Ukraine / NAN Ukrainy. Institut èlektrodinamiki. Gosudarstvennyj komitet Ukrainy po ènergosbereženiû, 2001 (in Ukr.). 7. Geotermal’nye teplovye nasosy v Ukraine. OOO “Kompaniâ VIÈ”. Available at: http://vde.ua (05.01.2017) (in Ukr.). 8. Geotermal’nye teplovye nasosy v Ukraine. OOO “Santehnik LTD i Ko”. Available at: www.santeh.kiev.ua (05.01.2017) (in Ukr.). 9. Morozov Yu.P., Nikolaevskaya N.V., Kushnir I.A. Primenenie geotermal’nyh teplovyh nasosov v sistemah decentralizovannogo teplosnabženiâ. Vozobnovlâemaâ ènergetika. 2016;(1/44):61–65 (in Ukr.). 10. Realizovannye proekty v Ukraine s primeneniem teplovyh nasosov. Teplovye nasosy segodnâ. 2016;(1):11–20 (in Russ.). 11. Mhitaryan M.M. Ènergosberegaûŝie tehnologii v žiliŝnom i graždanskom stroitel’stve. Kiev: Naukova dumka Publ., 2000 (in Russ.) 12. Vasilev G. P. Teplohladosnabženie zdanij i sooruženij s ispol’zovaniem nizkopotencial’noj teplovoj ènergii poverhnostnyh sloev Zemli: monografiâ. Moscow: Izdatel’skij dom “Granica” Publ., 2006 (in Russ.). 13. Beier R., Acusa J., Mogensen P., Palm B. Borehole resistance and vertical temperature profiles in coaxial borehole heat exchangers. Applied Energy. 2013;(102):665–675 (in Eng.). 14. Geotermal’nyj koaksial’nyj zond. Available at: http://aistt.ru/stati/12-koaksialnyj-zond-plyusy-i-minusy (05.01.2017) (in Ukr.). 15. Nacional’nyj institut strategičeskih issledovanij pri prezidente Ukrainy. Prioritetnye napravleniâ gosudarstvennoj politiki v sfere obespečeniâ ènergetičeskoj bezopasnosti (analitičeskij doklad). Available at: http://www.niss.gov.ua/public/File/2012_table/1225_dop.pdf (05.01.2017) (in Ukr.). 16. Vasiliev L.L. Geothermal energy utilization with heat pipes. Journal of Engineering Physics and Thermo-physics. 1990;(59):1186–1190 (in Eng.). 17. Ochsner K. Carbon dioxide heat pipe in conjunction with a ground source heat pump (GSHP). Applied Thermal Engineering. 2008;(28):2077–2082 (in Eng.). 18. Rieberer R. Naturally circulating probes and collectors for ground-coupled heat pumps. Int J Refrigeration. 2005;(28):1308–1315 (in Eng.). 19. Bertsch S., Whitacre K. Modeling of CO2 Thermosyphon for Ground Source Heat Pump Application. 8th International Energy Agency for Heat Pump Conference, 2005. Available at: https://www.ornl.gov/hp2005 (дата обращения: 05.01.2017) (in Eng.). 20. Rieberer R., Mittermayr K., Halozan H. CO2 thermosyphons as heat source system for heat pumps – 4 years of market experience. Proceedings of the 8th IEA Heat Pump Conference, Las Vegas, NV, USA, 2005 Available at: https://www.ornl.gov/hp2005 (дата обращения: 05.01.2017) (in Eng.). 21. Franco A., Maurizio V. On the use of heat pipe principle for the exploitation of mediumelow temperature geothermal resources. Applied Thermal Engineering. 2013;(59):189–199 (in Eng.). 22. Babkin B.S., Stefanchuk V.I., Kovtunov E.E. Al’ternativnye hladagenty i servis holodil’nyh sistem na ih osnove. Moscow: Kolos Publ., 2000 (in Russ.). 23. Teplofizičeskie svojstva freonov, vol. 1. Freony metanovogo râda: Spravočnye dannye / Altunin V.V., Geller V.Z., Petrov E.K. / Ed. S.L. Rivkina; Gosstandart; GSSSD. – Moscow: Izd-vo standartov Publ., 1980 (in Russ.). 24. Teplofizičeskie svojstva freonov, t. 2. Freony metanovogo râda: Spravočnye dannye / Altunin V.V., Geller V.Z., Kremenevskaya E.A., Perelshtejn I.I., Petrov E.K. / Ed. S.L. Rivkina. – Moscow: Izd-vo standartov Publ., 1985 (in Russ.). 25. Gibkie gofrirovannye neržaveûŝie truby s kol’cevoj i vintovoj nakatkoj gofr Available at: http://www.eco-flex.com.ua (05.01.2017) (in Russ.). 26. Chalaev D., Silnyagina N., Shmatok A., Nedbailo A. Heat transfer enhancement in corrugated tube heat ex-changer. Ukrainian Journal of Food Science. 2016;(5/2):376–386 (in Eng.).

Full Text:

PDF (Rus)

Buy (120 RUB) |

Generate QR code

Abstract

The Earth upper layer low-potential heat energy extraction and using technologies are considered in the paper. The decentralized heating schemes with borehole heat exchangers and geothermal heat pumps are described. The ecological and environmental advantages and limitations for common borehole heat exchanger constructions are specified. The promising borehole heat exchanger construction based on ground thermosyphon heat pipes is emphasized. The thermal properties of the ground thermosyphon working fluids and the results of experimental tests are described in the paper. The boreholes heat exchanger construction doesn’t require pump and may be used for decentralized heating facilities with small installed capacity.

Keywords

geothermal heat pump, upper ground layer, ground heat exchanger, ground thermal pipe, thermosyphon

About the Authors

Yu. P. Morozov

Institute of Renewable Energy, National Academy of Sciences of Ukraine
Ukraine

20А G. Hotkevych str., Kyiv-94, 02094, Ukraine tel./fax: +38 044 206-28-09

D.Sc. (engineering), Senior Researcher, Head of Geothermal Energy Department, Institute of Renewable Energy of National Academy of Sciences of Ukraine.
Education: Kyiv Polytechnic Institute, 1965.
Research area: renewable energy; geothermal energy; environmental heat use.
Publications: 180

D. M. Chalaev

Institute of Renewable Energy, National Academy of Sciences of Ukraine
Ukraine

20А G. Hotkevych str., Kyiv-94, 02094, Ukraine tel./fax: +38 044 206-28-09

Ph.D. (engineering), Senior Researcher at Geothermal Energy Department, Institute of Renewable Energy of National Academy of Sciences of Ukraine.
Education: Moscow Technological Institute of Meat and Milk Industries, 1976.
Research area: environmental heat use; heat pumps; energy savings.
Publications: 110

V. V. Velichko

Institute of Renewable Energy, National Academy of Sciences of Ukraine
Ukraine

20А G. Hotkevych str., Kyiv-94, 02094, Ukraine tel./fax: +38 044 206-28-09

Researcher at Geothermal Energy Department, Institute of Renewable Energy of National Academy of Sciences of Ukraine.
Education: Kyiv State Technical University of Construction and Architecture, 1998.
Research area: renewable energy; geothermal energy; environmental heat use.
Publications: 46

References

1. Lund, J. Direct Utilization of Geothermal Energy 2015 Worldwide Review / J. Lund, T. Boyd // Proceedings World Geothermal Congress 2015. Melbourne, Australia, 19–25 April 2015 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://pangea.stanford.edu/ERE/db/WGC/papers/WGC/2015/01000.pdf (дата обращения: 05.01.2017).

2. Luo, J. A review of ground investigations for ground source heat pump (GSHP) systems [Текст] / J. Luo [et al.] // Energy and Buildings. – 2016. – Vol. 117. – P. 160–175.

3. Закон № 555-IV «Об альтернативных источниках энергии» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/555-15 (дата обращения: 05.01.2017).

4. Снежкин, Ю.Ф. Энергосберегающие теплонасосные технологии для систем теплоснабжения жилищно-коммунального хозяйства и промышленности [Электронный ресурс] / Ю.Ф. Снежкин. – Режим доступа http://www.minregion.gov.ua (дата обращения: 05.01.2017).

5. Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии / Под общ. ред. А.К. Шидловского. – Киев: Украинские энциклопедические знания, 2007. – 560 с.

6. Атлас энергетического потенциала возобновляемых и нетрадиционных источников Украины / НАН Украины. Институт электродинамики. Государственный комитет Украины по энергосбережению, 2001.

7. Геотермальные тепловые насосы в Украине. ООО «Компания ВИЭ» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vde.ua (дата обращения: 05.01.2017).

8. Геотермальные тепловые насосы в Украине. ООО «Сантехник ЛТД и Ко» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.santeh.kiev.ua (дата обращения: 05.01.2017).

9. Морозов, Ю.П. Применение геотермальных тепловых насосов в системах децентрализованного теплоснабжения / Ю.П. Морозов, Н. Николаевская, И.А. Кушнир // Возобновляемая энергетика. – 2016. – № 1(44). – С. 61–65.

10. Реализованные проекты в Украине с применением тепловых насосов / Тепловые насосы сегодня. – 2016. – № 1. – C. 11–20.

11. Мхитарян, М.М. Энергосберегающие технологии в жилищном и гражданском строительстве [Текст] / М.М. Мхитарян. – К.: Наукова думка, – 2000. – 420 с.

12. Васильев, Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли: монография [Текст] / Г.П. Васильев. – М.: Издательский дом «Граница», 2006. – 176 с., ил.

13. Beier, R. Borehole resistance and vertical temperature profiles in coaxial borehole heat exchangers [Текст] / R. Beier [et al.] // Applied Energy. – 2013. – Vol. 102. – P. 665–675.

14. Геотермальный коаксиальный зонд [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://aistt.ru/stati/12-koaksialnyj-zond-plyusy-i-minusy (дата обращения: 05.01.2017).

15. Национальный институт стратегических исследований при президенте Украины. Приоритетные направления государственной политики в сфере обеспечения энергетической безопасности (аналитический доклад) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.niss.gov.ua/public/File/2012_table/1225_dop.pdf (дата обращения: 05.01.2017).

16. Vasiliev, L.L. Geothermal energy utilization with heat pipes [Текст] / L.L. Vasiliev // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 1990. – Vol. 59. – P. 1186–1190.

17. Ochsner, K. Carbon dioxide heat pipe in conjunction with a ground source heat pump (GSHP) [Текст] / K. Ochsner // Applied Thermal Engineering. – 2008. – Vol. 28. – P. 2077– 2082.

18. Rieberer, R. Naturally circulating probes and collectors for ground-coupled heat pumps [Текст] / R. Rieberer // Int. J. Refrigeration. – 2005. – Vol. 28. – P. 1308–1315.

19. Bertsch, S. Modeling of CO2 Thermosyphon for Ground Source Heat Pump Application [Текст] / S. Bertsch, K. Whitacre // 8th International Energy Agency for Heat Pump Conference, 2005 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ornl.gov/hp2005 (дата обращения: 05.01.2017).

20. Rieberer, R. CO2 thermosyphons as heat source system for heat pumps — 4 years of market experience [Текст] / R. Rieberer, K. Mittermayr, H. Halozan // Proceedings of the 8th IEA heat pump conference, Las Vegas, NV, USA, 2005 2005 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ornl.gov/hp2005 (дата обращения: 05.01.2017).

21. Franco, A. On the use of heat pipe principle for the exploitation of medium low temperature geothermal resources [Текст] / A. Franco, V. Maurizio // Applied Thermal Engineering. – 2013. – Vol. 59. – P. 189–199.

22. Бабкин, Б.С. Альтернативные хладагенты и сервис холодильных систем на их основе [Текст] / Б.С. Бабкин, В.И. Стефанчук, Е.Е. Ковтунов. – М.: Колос, 2000. – 160 с.: ил.

23. Теплофизические свойства фреонов: т. 1. Фреоны метанового ряда: Справочные данные / Алтунин В.В., Геллер В.З., Петров Е.К. и др.: Под ред. С.Л. Ривкина; Госстандарт; ГСССД. – М.: Изд-во стандартов, 1980. – 232 с., ил.

24. Теплофизические свойства фреонов: т. 2. Фреоны метанового ряда: Справочные данные / Алтунин В.В., Геллер В.З., Кременевская Е.А., Перельштейн И.И., Петров Е.К. – Под ред. С.Л. Ривкина. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 264 с., ил.

25. Гибкие гофрированные нержавеющие трубы с кольцевой и винтовой накаткой гофр [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.eco-flex.com.ua (дата обращения: 05.01.2017).

26. Chalaev, D. Heat transfer enhancement in corrugated tube heat exchanger [Текст] / D. Chalaev // Ukrainian Journal of Food Science. – 2016. – Vol. 5. – No. 2. – P. 376-386.

Review

For citations:

Morozov Yu.P., Chalaev D.M., Velichko V.V. DECENTRALIZED HEATING WITH GEOTHERMAL HEAT PUMPS. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2017;(4-6):70-79. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.04-06.070-079

ISSN 1608-8298 (Print)

Username
Password
	Remember me
Not a user? Register with this site Forgot your password?

User

Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)

DECENTRALIZED HEATING WITH GEOTHERMAL HEAT PUMPS

Full Text:

Abstract

Keywords

About the Authors

References

Review

For citations:

Cookies policy