Mariusz Owczarek

Pole temperatury i bilanse ciepła konstrukcji mostowej w procesach absorpcji, magazynowania i odzysku energii promieniowania słonecznego

Abstract:

Tematem rozprawy jest identyfikacja i badania problemów związanych z procesami wymiany ciepła zachodzącymi w konstrukcji mostu ze szczególnym uwzględnieniem odzysku energii promieniowania słonecznego (EPS) z nawierzchni. System konwersji energii składa się z czterech głównych elementów: nawierzchni mostu lub wiaduktu pełniącej role absorbera promieniowania słonecznego, instalacji wymienników ciepła umieszczonych w warstwie nawierzchni, przewodów zbiorczych transportujących czynnik do złoża gruntowego i złoża gruntowego o ustalonej pojemności cieplnej. W systemie odzysku wyróżniono dwa typy pracy: letni i zimowy. W trybie letnim EPS jest konwertowana na energie w magazynie gruntowym. W trybie zimowym energia jest pobierana z magazynu i użytkowana do usuwania śniegu z mostu lub stabilizacji temperatury jego nawierzchni. W pracy wykonano symulacje procesów wymiany ciepła w moście. Dla trybu letniego posługiwano się wyłącznie MES. Jako wyniki określono pole temperatury 3W w konstrukcji pomostu, temperaturę czynnika na wlocie i wylocie z instalacji, sprawność odzysku ciepła oraz wartość energii dostarczonej i odebranej z mostu. Dokonano również analizy pracy układu dla trybu zimowego. Zarówno parametry użytkowe instalacji jak i pole temperatury wyznaczono za pomocą dwuwymiarowego modelu obliczeniowego. Stosowano metodę objętości kontrolnych. Proces topnienia śniegu był symulowany za pomocą klasycznego podejścia entalpowego. Jako wynik otrzymujemy charakterystykę topienia i kształt warstwy śniegu w dowolnej chwili czasowej. Przeprowadzono analizę zapotrzebowania energii do utrzymywania nawierzchni mostu wolnej od śniegu. Powyższe symulacje przeprowadzono dla dwóch wariantów konfiguracji wymiennika w nawierzchni mostu. Na podstawie wyników symulacji wykazano możliwość wykorzystania nawierzchni mostu jako absorbera promieniowania słonecznego i określono dynamikę i sprawność procesów zachodzących w instalacji odzysku i magazynowania energii.