Accepted ManuscriptAn experimental

Accepted Manuscript
An experimental investigation of the influence of intermittent and
continuous operating modes on the thermal behaviour of a full scale
geothermal energy pile
Mohammed Faizal, Abdelmalek Bouazza, Rao M. Singh
PII: S2352-3808(16)30050-8
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.gete.2016.06.002
Reference: GETE 41
To appear in: Geomechanics for Energy and the Environment
Received date: 27 August 2015
Revised date: 9 May 2016
Accepted date: 20 June 2016
Please cite this article as: Faizal M, Bouazza A, Singh RM. An experimental investigation of
the influence of intermittent and continuous operating modes on the thermal behaviour of a full
scale geothermal energy pile. Geomechanics for Energy and the Environment (2016),
http://dx.doi.org/10.1016/j.gete.2016.06.002
This is a PDF file of an unedited manuscript that has been accepted for publication. As a
service to our customers we are providing this early version of the manuscript. The manuscript
will undergo copyediting, typesetting, and review of the resulting proof before it is published in
its final form. Please note that during the production process errors may be discovered which
could affect the content, and all legal disclaimers that apply to the journal pertain.
Highlights
 Variable operating modes induce variable thermal loads in energy piles
 Intermittent modes give higher energy extraction and lower impact on ground
temperatures
 Lower thermal loads are induced in energy piles for intermittent operating modes
 Pile undergoes thermo-elastic behaviour for daily thermal cycles
*Highlights
1
An experimental investigation of the influence of intermittent and
continuous operating modes on the thermal behaviour of a full scale
geothermal energy pile
by:
Mohammed Faizal
PhD Student, Monash University, Department of Civil Engineering, 23 College Walk,
Wellington Road, Clayton, Vic. 3800, Australia. Telephone: [phone]
Email: [e-mail]
* Abdelmalek Bouazza (Corresponding Author)
Professor, Monash University, Department of Civil Engineering, 23 College Walk,
Wellington Road, Clayton, Vic. 3800, Australia. Telephone: [phone], Email:
[e-mail]
Rao M. Singh
Lecturer, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Surrey,
Guildford, Surrey, GU2 7XH, United Kingdom. Telephone: [phone], Email:
[e-mail]
Manuscript (pages & lines numbered)
Click here to view linked References
2
1 Abstract
2 Ground sourced heat pumps coupled with geothermal energy piles operate either continuously or
3 intermittently depending on the heating or cooling needs of a built structure, giving rise potentially
4 to variable thermal loads in the piles. This paper presents an experimental investigation on the
5 influence of intermittent and continuous operations on energy extracted, ground and pile
6 temperatures, and axial thermal strains and stresses of a full scale geothermal energy pile for daily
7 cooling operation. Experiments were conducted for a 24 hours continuous operation (24h mode), 16
8 hours operation with 8 hours rest (16h mode), and 8 hours operation with 16 hours rest (8h mode).
9 It is generally found that the lower operating hours lead to higher energy extracted from the ground
10 with lower thermal loads on the pile and the ground. The energy extracted was 40.9% and 14.8%
11 higher in the 8h and 16h modes, respectively, compared to the 24h mode. The ground temperatures
12 for the 8h and 16h modes were 14.5% and 5.9% higher than the 24h mode, respectively. The
13 average thermal stresses in the pile for the 8h and 16h modes were 42.3% and 12.2% lower than the
14 24h mode, respectively. The results of the present study also showed that the soil did not affect the
15 elasticity of the axial thermal strains between end of cooling and recovery of the intermittent modes
16 for daily thermal cycles.
17
18 Keywords: Geothermal energy pile; intermittent operation; temperatures, thermal strains; thermal
19 stresses.
20
21
22
23
24
25
26
3
27 1. Introduction
28 Geothermal energy piles are foundation piles that utilise the required ground-concrete contact to
29 transfer the superstructure loads to the ground as well as acting as a heat exchanger unit. The
30 thermal storage capacity of the ground and its relatively constant temperature with depth is
31 exploited to provide heat exchange sufficient enough to supplement the heating and/or cooling
32 loads of a built structure. Thermal energy is exchanged between the built structure and the ground
33 by a fluid, circulating via a ground source heat pump (GSHP), in high density polyethylene (HDPE)
34 pipes attached to the reinforcement cage prior to concreting for bored piles [1]. The heat pump uses
35 low electrical energy input to raise or lower the temperature in the built structure to help meet
36 human comfort conditions (i.e. a space temperature of 20 – 26 °C). No additional structural
37 modifications to the piles are needed to meet

Kết quả (Việt) 1:

Bản thảo được chấp nhậnMột cuộc điều tra thử nghiệm ảnh hưởng của đầm vàchế độ hoạt động liên tục về các hành vi nhiệt của một quy mô đầy đủnăng lượng địa nhiệt đốngMohammed Faizal, Abdelmalek Bouazza, Rao M. SinghPII: S2352-3808 (16) 30050-8DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.gete.2016.06.002Tham khảo: GETE 41Xuất hiện trong: Geomechanics cho năng lượng và môi trườngĐã nhận được ngày: 27 tháng tám 2015Sửa đổi ngày: 9 tháng năm 2016Chấp nhận ngày: 20 tháng sáu 2016Xin vui lòng trích dẫn bài viết này như: Faizal M, Bouazza A, Singh RM. Một điều tra thử nghiệmảnh hưởng của chế độ hoạt động liên tục và liên tục về các hành vi nhiệt của một đầy đủquy mô năng lượng địa nhiệt đống. Geomechanics năng lượng và môi trường (năm 2016),http://DX.Doi.org/10.1016/j.Gete.2016.06.002Đây là một tập tin PDF của một bản thảo không chỉnh sửa mà đã được chấp nhận cho công bố. Như là mộtDịch vụ cho khách hàng của chúng tôi đang cung cấp các phiên bản đầu của bản thảo. Bản thảosẽ trải qua copyediting, sắp chữ, và xem xét các bằng chứng kết quả trước khi nó được xuất bản tronghình thức cuối cùng của nó. Xin lưu ý rằng trong quá trình sản xuất, lỗi có thể phát hiện ra đócó thể ảnh hưởng đến nội dung, và tất cả tuyên bố miễn trừ pháp lý áp dụng cho các tạp chí liên quan.Điểm nổi bật thay đổi chế độ hoạt động gây biến tải nhiệt trong năng lượng cọc liên tục chế độ cung cấp cho khai thác năng lượng cao hơn và thấp hơn tác động trên mặt đấtnhiệt độ tải nhiệt thấp đang gây ra trong năng lượng cọc cho chế độ hoạt động liên tục Đống trải qua hành vi đàn hồi nhiệt cho chu kỳ nhiệt hàng ngày* Điểm nổi bật1Một cuộc điều tra thử nghiệm ảnh hưởng của đầm vàchế độ hoạt động liên tục về các hành vi nhiệt của một quy mô đầy đủnăng lượng địa nhiệt đốngbởi:Mohammed FaizalTiến sĩ cho sinh viên, trường đại học Monash, sở xây dựng, 23 trường cao đẳng Nam bộ,Wellington Road, Clayton, Vic. 3800, Úc. Điện thoại: + 61 3 9905 8901Email: [e-mail]* Abdelmalek Bouazza (tác giả tương ứng)Giáo sư, đại học Monash, sở xây dựng, 23 trường cao đẳng Nam bộ,Wellington Road, Clayton, Vic. 3800, Úc. Điện thoại: + 61 3 9905 4956, Email:[e-mail] M. SinghGiảng viên, sở kỹ thuật dân dụng và môi trường, đại học SurreyGuildford, Surrey, GU2 7XH, Vương Quốc Anh. Điện thoại: + 44 (0) năm 1483 689280, Email:[e-mail]ản thảo (trang & dòng số)Click vào đây để xem tài liệu tham khảo liên kết21 tóm tắt2 các máy bơm nhiệt mặt đất có nguồn gốc cùng với năng lượng địa nhiệt cọc hoạt động hoặc liên tục hoặc3 liên tục tùy thuộc vào sưởi ấm hoặc làm mát các nhu cầu của một cấu trúc xây dựng, làm tăng khả năng có thể4 để biến tải nhiệt tại các cọc. Bài viết này trình bày một cuộc điều tra thử nghiệm trên các5 ảnh hưởng của các hoạt động liên tục và liên tục về năng lượng chiết xuất, đất và cọc6 nhiệt độ, và trục các chủng nhiệt và căng thẳng của một quy mô đầy đủ năng lượng địa nhiệt cọc cho hàng ngày7 làm mát hoạt động. Thí nghiệm đã được tiến hành cho một 24 giờ hoạt động liên tục (24 h mode), 168 giờ hoạt động với 8 giờ còn lại (16h chế độ), và 8 giờ hoạt động với 16 giờ còn lại (8h chế độ).9 nó thường được tìm thấy rằng giờ hoạt động thấp dẫn đến năng lượng cao chiết xuất từ mặt đất10 với hạ tải nhiệt trên cọc và mặt đất. Năng lượng chiết xuất là có 40,9% và 14,8%11 cao hơn 8h và 16h chế độ, tương ứng, so với các chế độ 24h. Nhiệt độ mặt đất12 cho 8h và 16h chế độ là 14,5% và 5,9% cao hơn chế độ 24h, tương ứng. Các13 trung bình nhiệt căng thẳng trong đống cho 8h và 16h các chế độ là 42.3% và 12,2% thấp hơn so với các14-24h-mode, tương ứng. Kết quả nghiên cứu hiện nay cũng cho thấy rằng đất đã làm ảnh hưởng đến các15 độ đàn hồi của các chủng nhiệt trục giữa cuối làm mát và phục hồi của các chế độ liên tục16 cho chu kỳ nhiệt hàng ngày.17Từ khoá 18: năng lượng địa nhiệt cọc; hoạt động liên tục; nhiệt độ, nhiệt chủng; nhiệt19 nhấn mạnh.20212223242526327 1. Giới thiệu28 địa nhiệt năng lượng cọc là cọc móng tận dụng yêu cầu bê tông mặt đất liên hệchuyển nhượng 29 cấu trúc tải mặt đất cũng như hành động như một đơn vị trao đổi nhiệt. Các30 công suất nhiệt lí mặt đất và nhiệt độ tương đối liên tục với độ sâu là31 khai thác để cung cấp nhiệt trao đổi đầy đủ, đủ để bổ sung cho các hệ thống sưởi và làm mát32 tải của một cấu trúc được xây dựng. Năng lượng nhiệt được trao đổi giữa các cấu trúc xây dựng và mặt đất33 bởi một chất lỏng lưu thông qua một máy bơm nhiệt mặt đất nguồn (GSHP), trong polyethylene mật độ cao (HDPE)34 đường ống gắn với tăng cường lồng trước concreting đối với cọc [1]. Sử dụng máy bơm nhiệt35 thấp năng lượng điện đầu vào để nâng cao hoặc hạ thấp nhiệt độ trong các cấu trúc được xây dựng để giúp đáp ứngđiều kiện của con người thoải mái 36 (tức là space nhiệt độ 20-26 ° C). Không có cấu trúc bổ sung37 sửa đổi các cọc là cần thiết để đáp ứng

Kết quả (Việt) 2:

Chấp nhận bản thảo
Một cuộc điều tra thực nghiệm về ảnh hưởng của liên tục và
chế độ hoạt động liên tục lên các hành vi nhiệt của một quy mô đầy đủ
năng lượng địa nhiệt đống
Mohammed Faizal, Abdelmalek Bouazza, Rao M. Singh
PII: S2352-3808 (16) 30.050-8
DOI: http: //dx.doi.org/10.1016/j.gete.2016.06.002
tham khảo: Gete 41
Có mặt: địa cơ học năng lượng và Môi trường
ngày nhận được: 27 Tháng Tám 2015
ngày sửa đổi: 09 tháng 5 năm 2016
ngày chấp nhận: Tháng Sáu 20, 2016
Hãy trích dẫn bài viết này như: Faizal M, Bouazza A, Singh RM. Một cuộc điều tra thực nghiệm
ảnh hưởng của chế độ hoạt động liên tục và liên tục về hành vi nhiệt của một toàn
đống năng lượng địa nhiệt quy mô. Địa cơ học Năng lượng và Môi trường (2016),
http://dx.doi.org/10.1016/j.gete.2016.06.002
Đây là một tập tin PDF của một bản thảo chưa được chỉnh sửa đã được chấp nhận cho công bố. Là một
dịch vụ cho khách hàng của chúng tôi, chúng tôi đang cung cấp phiên bản đầu tiên này của bản thảo. Bản thảo
sẽ trải qua biên tập bản thảo, sắp chữ, và xem xét các bằng chứng kết quả trước khi nó được công bố trong
báo cáo cuối cùng. Xin lưu ý rằng trong các lỗi quy trình sản xuất có thể được phát hiện mà
có thể ảnh hưởng đến nội dung, và tất cả những từ chối về quyền pháp lý áp dụng cho các tạp chí liên quan.
Điểm nổi bật
 chế độ hoạt động biến gây tải nhiệt biến trong đống năng lượng
 chế độ không liên tục cho khai thác năng lượng cao hơn và tác động thấp trên mặt đất
nhiệt độ
 tải nhiệt thấp đang gây ra trong đống năng lượng cho chế độ hoạt động liên tục
 Pile trải qua hành vi nhiệt đàn hồi cho các chu kỳ nhiệt hàng ngày
* Điểm nổi bật
1
một cuộc điều tra thực nghiệm về ảnh hưởng của liên tục và
chế độ hoạt động liên tục lên các hành vi nhiệt của một quy mô đầy đủ
đống năng lượng địa nhiệt
theo:
Mohammed Faizal
NCS, Đại học Monash, Sở Xây dựng, 23 trường Cao đẳng Walk,
Wellington Road, Clayton, Vic. 3800, Australia. Điện thoại: [phone]
Email: [e-mail]
* Abdelmalek Bouazza (Tương ứng với tác giả)
Giáo sư, Đại học Monash, Sở Xây dựng, 23 trường Cao đẳng Walk,
Wellington Road, Clayton, Vic. 3800, Australia. Điện thoại: [phone], Email:
[e-mail]
Rao M. Singh
Giảng viên, Sở Xây dựng và Kỹ thuật Môi trường, Đại học Surrey,
Guildford, Surrey, GU2 7XH, Vương quốc Anh. Điện thoại: [phone], Email:
[e-mail]~~V
Manuscript (trang & đường số)
Bấm vào đây để xem tài liệu tham khảo liên kết
2
1 Tóm tắt
2 mặt đất có nguồn gốc máy bơm nhiệt cùng với đống năng lượng địa nhiệt hoạt động hoặc liên tục hoặc
3 liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ hoặc nhu cầu của một cấu trúc xây dựng làm mát, làm tăng khả năng
4 để tải nhiệt biến trong cọc. Bài viết này trình bày một cuộc điều tra thực nghiệm trên
5 ảnh hưởng của hoạt động liên tục và liên tục về năng lượng chiết xuất, mặt đất và đống
6 nhiệt độ, và các chủng nhiệt trục và căng thẳng của một đống năng lượng địa nhiệt quy mô đầy đủ cho mỗi ngày
7 hoạt động làm mát. Các thí nghiệm được tiến hành đối với 24 giờ hoạt động liên tục (chế độ 24h), 16
8 giờ hoạt động với 8 giờ còn lại (chế độ 16h), và 8 giờ hoạt động với 16 giờ còn lại (chế độ 8h).
9 Nó thường được tìm thấy rằng những giờ hoạt động thấp dẫn đến năng lượng cao được chiết xuất từ mặt đất
10 với tải nhiệt thấp hơn trên đống và mặt đất. Năng lượng lấy được là 40,9% và 14,8%
11 cao hơn trong 8h và 16h các chế độ, tương ứng, so với chế độ 24h. Nhiệt độ mặt đất
12 cho các chế độ 8h và 16h là cao hơn so với chế độ 24h 14,5% và 5,9% tương ứng. Các
13 ứng suất nhiệt trung bình trong đống cho các chế độ 8h và 16h đều thấp hơn so với 42,3% và 12,2%
chế độ 14 24h, tương ứng. Các kết quả của nghiên cứu này cũng cho thấy rằng đất không ảnh hưởng đến
15 độ đàn hồi của các chủng nhiệt trục giữa cuối làm mát và phục hồi của các chế độ liên tục
16 cho chu kỳ nhiệt hàng ngày.
17
18 Từ khóa: đống năng lượng địa nhiệt; hoạt động liên tục; nhiệt độ, chủng nhiệt; nhiệt
19 ứng suất.
20
21
22
23
24
25
26
3
27 1. Giới thiệu
cọc năng lượng địa nhiệt là 28 cọc móng mà sử dụng các yêu cầu liên lạc mặt đất cụ thể để
29 chuyển giao kiến trúc thượng tầng tải trọng xuống đất cũng như hoạt động như một đơn vị trao đổi nhiệt. Các
30 dung lượng lưu trữ nhiệt của mặt đất và nhiệt độ tương đối ổn định của nó với độ sâu là
31 khai thác để cung cấp trao đổi nhiệt đủ để bổ sung nhiệt và / hoặc làm mát
32 tải trọng của một cấu trúc xây dựng. Năng lượng nhiệt được trao đổi giữa các cấu trúc xây dựng và mặt đất
33 bởi một chất lỏng, lưu thông qua một máy bơm nhiệt nguồn nước ngầm (GSHP), trong polyethylene mật độ cao (HDPE)
34 ống gắn vào lồng cốt thép trước khi đổ bê tông cho cọc khoan nhồi [1] . Bơm nhiệt sử dụng
35 thấp đầu vào năng lượng điện để tăng hoặc giảm nhiệt độ trong cơ cấu được xây dựng để giúp đáp ứng
36 điều kiện thoải mái con người (tức là nhiệt độ không gian 20 - 26 ° C). Không có thêm cấu trúc
37 sửa đổi các cọc là cần thiết để đáp ứng