تقييم وجدوى الجيوثيرمال الضئيلة لأنظمة التدفئة والتبريد في ظل الظروف المناخية المحلية وظروف التربة
Title ASSESSMENT AND FEASIBILITY OF SHALLOW GEOTHERMAL FOR HEATING AND COOLING SYSTEMS UNDER LOCAL CLIMATIC AND SOIL CONDITIONS
الباحث الرئيس قاضي عمر فاروق
الباحثون المشاركون
التخصص: الهندسة المدنية
التخصص الدقيق: Geotechnical Engineering
المستخلص: تتمتع باكستان بمناخ متطرف يتطلب نظام تدفئة خلال فصل الشتاء وتبريدًا في فصل الصيف. يتسبب انقطاع التيار الكهربائي المتكرر بسبب نقص الطاقة في إزعاج الركاب ، خاصة في فصل الصيف. في هذه الورقة ، تم اقتراح تقييم جدوى الطاقة الحرارية الأرضية الضحلة لتوفير التدفئة خلال الشتاء والتبريد خلال الصيف. لتقييم هذه الجدوى ، تعتبر إسلام أباد عاصمة باكستان لتقييم الطاقة الحرارية الجوفية الضحلة لأنواع التربة المختلفة داخل المنطقة المختارة. تم تطوير متساوي الحرارة بناءً على 36 عامًا من البيانات. تتلقى إسلام أباد أعلى هطول للأمطار على مدار العام ؛ لذلك ، تؤخذ في الاعتبار ظروف التربة الرطبة والجافة. يتم استخدام وحدة نقل الحرارة في المواد الصلبة ، والتي يتم تنفيذها في تعدد الفيزياء COMSOL ، ويتم التحقق من صحة نتائج المحاكاة مقابل الحلول التحليلية في سياق ثنائي الأبعاد. أظهرت النتائج أن ظروف التربة المختلفة تؤثر على درجة حرارة الأرض لنفس المنطقة. يتم تقديم نموذج رقمي كامل ثلاثي الأبعاد للأنبوب المدفون PVC مع الأخذ في الاعتبار التربة الرملية والطينية والتحقق من صحته مقابل النتائج التجريبية باستخدام محاكاة COMSOL. تم تسجيل تاريخ درجة الحرارة في نهايات الأنابيب ، وفرق درجة الحرارة ، وفقدان / اكتساب الحرارة ، لتوفير معلومات مفيدة من خلال تبرير جدوى نظام حراري أرضي ضحل في المنطقة قيد الدراسة.
Abstract: Pakistan has an extreme climate that requires a heating system during the winter season and cooling in the summer season. The frequent electric power cut-off due to energy shortage causes occupants discomfort, especially in summer. In this paper, an assessment of shallow geothermal feasibility is proposed to provide heating during winter and cooling during summer. To assess such feasibility, the capital city of Pakistan is, Islamabad, is considered to assess shallow geothermal energy for different soil types within the selected region. Isotherms have been developed based on 36 years of data. Islamabad receives the highest precipitation throughout the year; therefore, wet and dry soil conditions are considered. The module of heat transfer in solids, implemented in COMSOL multiphysics, is used, and the simulation results are validated against analytical solutions within a 2-D context. The results showed that different soil conditions affect the ground temperature for the same region. A complete 3-dimensional numerical model of a PVC buried pipe considering sandy and clayey soils is presented and validated against experimental results using COMSOL simulations. The temperature history at the pipe ends, the temperature difference, and heat loss/gain, have been recorded to provide helpful information by justifying the feasibility of a shallow geothermal system in the region under consideration.