Praca dotyczy podziemnego magazynowania ciepła z wykorzystaniem otworowych wymienników ciepła. Zbadano jak rozmieszczenie otworowych wymienników ciepła w górotworze wpływa na ilość wprowadzonej oraz odebranej energii. Przeprowadzenie badań na obiekcie rzeczywistym w celu realizacji podjętego tematu jest niezwykle kosztowne, wobec czego zdecydowano się na przeprowadzenie badań symulacyjnych. Praca między innymi przedstawia nowy numeryczny model otworowego wymiennika ciepła współpracujący z podziemnym magazynem ciepła. Porównując wyniki z innymi modelami prezentowanymi w literaturze otrzymano dobrą zgodność, a średnie rozbieżności otrzymane na podstawie eksperymentu weryfikacyjnego wynoszą mniej niż 5 %. Po pozytywnej weryfikacji nowego modelu wymiany ciepła zbadano wpływ rozmieszczenia otworowych wymienników ciepła na efektywność podziemnego magazynu energii dla trzech różnych wariantów zasilania. Do zrealizowania tego zadania zastosowano technikę planowania eksperymentu oraz metodologię powierzchni odpowiedzi jak również opracowany nowy element skończony. Z trzech rozpatrywanych wariantów największą efektywnością charakteryzuje się wariant z zasilaniem równoległym i zwartym rozmieszczeniem wymienników. Praca została zakończona podsumowaniem i wnioskami dotyczącymi zaproponowanej metodologii oraz wnioskami ogólnymi. Ponadto wskazane zostały dalsze kierunki badań.
Research of impact the exchangers location on efficiency the underground energy storages
The dissertation concerns the underground thermal energy storage using borehole heat exchangers. Location of borehole heat exchangers in the rock mass on amount of energy supply and received, was investigated. Conducting research on the real object is extremely expensive, so it was decided to conduct simulation studies. This dissertation shows a new numerical model for a borehole heat exchanger working with underground thermal energy storage. Comparing the results with other models presented in the literature, a good agreement was obtained, and the average deviation is less than 5 %. After successful verification of a new model of heat transfer, the effect of the location of borehole heat exchangers on underground thermal energy storage efficiency for three different variant, was investigated. To achieve this aim, the design of experiment technique and response surface methodology as well as a new finite element, was used. Of the three variants under consideration, the most efficient variant is this, with the serial supply and compact location of borehole heat exchangers. The dissertation was finished with summary and conclusions concerning proposed methodology and general conclusions.
