Организация Geothermal Exchange Organization (GEO) заключила контракт с известной исследовательской группой, чтобы выведать разницу в производительности между двумя системами отопления и охлаждения в здании штаб-квартиры Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) в Атланте, штат Джорджия. В 2008 году ASHRAE выполнило капитальный ремонт своего двухэтажного, в 31000 квадратных футов здания, улучшив некоторые аспекты его внешней поверхности, перейдя на конфигурацию открытого плана и добавив ряд других особенностей устойчивости.
Интерес для GEO и индустрии геотермальных тепловых насосов представляют новые структуры систем вентиляции и кондиционирования, в частности, геотермального теплового насоса, который обслуживает второй этаж, и системы с переменным расходом хладагента (VRF), которая обслуживает первый этаж. Основными задачами научно-исследовательского проекта является сравнение производительности двух систем отопления и охлаждения, а также объяснение причин их различий с академической строгостью и научной целостностью.
Исследовательская группа включает в себя:
Д-р J.D. Spitler, Член правления, профессор машиностроения в университете штата Оклахома, будет руководить проектом. Его основной задачей будет анализ данных и вычисление параметров из экспериментальных данных. Он также будет контролировать разработку калиброванных имитационных моделей EnergyPlus. Для работы над проектом будет назначен на половину ставки ассистента один аспирант.
Д-р Liu Xiaobing, научный сотрудник в Oak Ridge National Laboratory, также примет участие в проекте. Доктор Лю помогал в проектировании и моделировании энергетики системы геотермального теплового насоса (GSHP) для штаб-квартиры ASHRAE. Доктор Лю будет руководить работами по определению фактического количества тепла и холода, произведенного как VRF, так и GSHP системами.
Члены GEO — Emerson Copeland и Gulf Power/The Southern Company также пообещали финансовую поддержку этих усилий и в случае необходимости сделают доступными исследовательские возможности своих компаний. Проект организован на один год, с согласованными усилиями для анализа существующего набора данных ASHRAE и строительной/системной информации, и для разработки имитационной модели.
Задачи проекта будут включать в себя:
- Предварительная обработка и анализ данных
Этот шаг будет включать в себя проверку данных на самосогласованность и согласованность с ранее опубликованными данными. Некоторые из них были сделаны для GSHP системы, но не для VRF и DOAS систем. Задача будет выполнена путем сравнения избыточных измерений, определение ожидаемых тенденций в группах измерений, а также путём вычисления значений, которые могут быть сопоставлены с ранее опубликованными данными. Например, команда делает сравнение почасовой мощности охлаждения, определенной с помощью карты производительности теплового насоса, с почасовой мощностью охлаждения, определённой по тепловому балансу теплового насоса. Или, возможно, это придётся определять в совокупности. Команда проекта будет также делать сравнение с предварительными результатами моделирования, что часто помогает в выявлении проблем с данными или с интерпретацией данных.
- Вычисление параметров исключительно на основе экспериментальных измерений.
Этот шаг будет включать в себя расчёт показателей эффективности, которые определяются из экспериментальных измерений. Ожидается, что набор данных будет поддерживать расчёт ряда показателей, в том числе потребление энергии на квадратный фут для различных пространств, соотношение энергоэффективности (EER) для различных периодов времени, и СОР при различных частичных нагрузках. Источники неэффективности, такие как привнос тепла от трубопроводов хладагента, будут изолированы в той степени, в какой позволяет набор данных.
- Вычисление параметров на основе экспериментальных измерений и компьютерного моделирования.
Предварительная проверка имеющихся данных свидетельствует, что не все необходимые показатели могут быть определены непосредственно из данных мониторинга. В частности, уже ясно, что нет прямого способа определения количества тепла и холода, производимого системой с переменным потоком хладагента. Вполне вероятно, что первый этаж будет требовать меньше нагрева и охлаждения, чем второй этаж, но в настоящее время не представляется возможным определить это окончательно по данными мониторинга. Таким образом, будет использоваться альтернативный подход, с использованием моделирования зданий — специальной программы EnergyPlus. Он будет включать разработку модели здания (конкретное описание геометрии здания штаб-квартиры ASHRAE, размещение, освещение, офисное оборудование и т.д.) и калибровки модели на основе имеющихся измерений. Существенные детали будут включены в модели системы, чтобы рассчитать тепловую нагрузку от внешнего воздуха и нагрузки теплообменников.
- Заключительный отчёт
Результаты проекта включают в себя два выпуска трудов ASHRAE и окончательный доклад. Перед публикацией документы будут представлены на рассмотрение ASHRAE. Это требование использования данных. Команда надеется, что ASHRAE пригласит Daikin и ClimateMaster для рассмотрения документов до их публикации. Модели EnergyPlus и программы анализа данных, разработанные в ходе проекта, также будут доступны для распространения GEO среди своих членов. Исследователи выпустят данные в технических документах: «Оценка производительности системы в отремонтированном здании штаб-квартиры ASHRAE» и » Калиброванное моделирование отреставрированного здания штаб-квартиры ASHRAE». (GEO)