№57-9
ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ ПІДЗЕМНИХ СПОРУД В ЯКОСТІ ДЖЕРЕЛА ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ
Б.В. Моркляник1, В.Г. Шаповал2, О.В. Халимендик2, О.М. Іваськевич1, В.М. Лавренюк1
1Національний університет «Львівська політехніка», Львів, Україна
2Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
coll.res.pap.nat.min.univ. 2019, 57:98-112
https://doi.org/10.33271/crpnmu/57.098
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета.Під час написання даної статті переслідувалася мета звернути увагу наукової і технічної громадськості на перспективність застосування незайнятого (технологічно вільного) простору підземних споруд в якості джерела розподіленої теплової енергії, необхідної для опалення надземних і підземних об'єктів цивільного, промислового і спеціального призначення.
Методи.Теоретичні дослідження геотермічних процесів з використанням аналітичних математичних методів, а також методів механіки твердого тіла, що деформується. Аналіз і узагальнення результатів теоретичних і експериментальних досліджень.
Результати досліджень.Показано, що використання підземних споруд в якості штучного середовища, в якому розташовано колектор (або колектори) теплових насосів дозволяє забезпечити отримання значної кількості теплової енергії, яка може бути еквівалентна енергії, наприклад, від спалювання вугілля, об’єм якого є рівним об’єму породи, що виймається при проведенні гірничої виробки аналогічних розмірів. При цьому частково вирішується проблема або повторного використання гірничих виробок, або підземних об’єктів, які не використовуються за своїм прямим призначенням, або підземних об’єктів, що є вилученими з виробничого ланцюжка, але продовжують перебувати в тривалому стійкому стані.
Наукова новизна.Отримано нове наближене рішення специфічної задачі про теплообмін плоского колектору теплового насоса з породним масивом. Отримано точне і наближене рішення задачі про теплообмін розташованого на деякій глибині колектору теплового насоса з нескінченною ґрунтовою основою. Встановлено, що вилучена з надр землі теплова енергія прямо пропорційна температурі в зоні розташування колектору теплового насоса і кореню квадратному з добутку коефіцієнта теплопередачі на щільність породи і її теплоємність. Встановлено, що швидкість вилучення теплової енергії з основи при постійній температурі породи в зоні її відбору з часом зменшується.
Практична значимість.Отримані авторами цієї роботи теоретичні результати дозволяють виконувати прогноз ефективності використання підземних споруд різного призначення в якості джерела теплової енергії.
Ключові слова:підземні об’єкти будівництва, ґрунтові теплові насоси, теплопереміщення, реверсивний процес нагріву - охолодження, теплова енергія.
Перелік посилань
1. Ермаков, В.Н., Семенов, А.П., & Улицкий, О.А. (2001). Развитие процессов подтопления земной поверхности под влиянием закрытия шахт. Уголь Украины №6.
2. Повторное использование подземных сооружений и отработанных горных выработок. (n.d.). Retrieved from http://remontikas.ru/interesno/Povtornoe_ispolzovanie_podzemnyh_sooruzheniy_ i_otrabotannyh_gornyh_vyrabotok.
3. Сальник, В. (2012). Атомные электростанции уйдут под землю. Bigness.ru.
4. Бетке, Ф. (2010). Электричество из-под земли. Экономика и бизнес, 44-46.
5. Объекты народного хозяйства в подземных горных выработках.(1985) СНиП 2.01.55-85
6. Моркляник, Б.В. (2015). Закономірності деформування геомеханічної системи «фундамент–ґрунтовий масив» в зоні дії колектора теплового насоса. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук. Дніпропетровськ.
7. Шаповал, В.Г., Моркляник, Б.В., & Шаповал, А.В. (2008). О целесообразности использования грунтовых оснований в качестве накопителей тепла. Збірник наукових праць, серія: Галузеве машинобудування, будівництво.Полтава, 22, 138-142.
8. Шаповал, В.Г., & Моркляник, Б.В. (2009). Основания и фундаменты тепловых насосов: монография. Львов: СПОЛОМ.
9. Геотермические тепловые насосы для отопления и приготовления горячей расходной воды (2009). Тетрадьпроектанта. Киев. Junkers-2009.
10. Brandl, H. (2006). Energy foundations and other thermo-active ground structures. Géotechnique, 56(2), 81–122.
https://doi.org/10.1680/geot.2006.56.2.81
11. Brandi, H. (1998). Energy piles and diaphragm walls for heat transfer form and into the ground. Procssding of the 3-h international Geotechnical Seminar on Deep Foundations on Bored and Auger Piles. Ghent. Technical University. Vienna. Austria-1998. 38-60.
12. Карташов, Э.М. (1985). Аналитическиеметодывтеориитеплопроводноститвердыхтел. Москва: Высш.шк.
13. Теплофизические расчеты объектов народного хозяйства, размещаемых в горных выработках (n.d.) Пособие к СНиП 2.01.55-85
14. Корн, Г., & Корн, Т. (1974). Справочник по математике. Москва: Наука.
