| Titre | Organic rankine cycle-ground source heat pump with seasonal energy storage based micro-cogeneration system in cold climates: The case for Canada |
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| Auteur | Yaïci, W ; Annuk,
A; Entchev, E; Longo, M; Kalder, J |
| Source | Energies vol. 14, issue 18, 2021 p. 1-20, https://doi.org/10.3390/en14185705  Accès ouvert |
| Image |  |
| Année | 2021 |
| Séries alt. | Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20210512 |
| Éditeur | MDPI |
| Document | publication en série |
| Lang. | anglais |
| DOI | https://doi.org/10.3390/en14185705 |
| Media | en ligne; numérique |
| Formats | pdf |
| Province | Canada; Canada; Colombie-Britannique; Alberta; Saskatchewan; Manitoba; Ontario; Québec; Nouveau-Brunswick; Nouvelle-Écosse; Île-du-Prince-Édouard; Terre-Neuve-et-Labrador; Territoires du Nord-Ouest;
Yukon; Nunavut |
| SNRC | 1; 2; 3; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 20; 21; 22; 23; 24; 25; 26; 27; 28; 29; 30; 31; 32; 33; 34; 35; 36; 37; 38; 39; 40; 41; 42; 43; 44; 45; 46; 47; 48; 49; 52; 53; 54; 55; 56; 57; 58; 59; 62; 63; 64; 65;
66; 67; 68; 69; 72; 73; 74; 75; 76; 77; 78; 79; 82; 83; 84; 85; 86; 87; 88; 89; 92; 93; 94; 95; 96; 97; 98; 99; 102; 103; 104; 105; 106; 107; 114O; 114P; 115; 116; 117; 120; 340; 560 |
| Sujets | essais de pompage; flux thermique; températures au sol; recherche sur les régions froides; Bâtiment; Nature et environnement; Sciences et technologie |
| Illustrations | représentations schématiques; tableaux; figures; graphiques; histogrammes |
| Programme | CanmetÉNERGIE - Ottawa Bâtiments et groupe des renouvelables - Les systèmes d'énergie hybride |
| Diffusé | 2021 09 10 |
| Résumé | (disponible en anglais seulement)
In cold climatic regions such as those located across Canada, it is necessary to implement heating system technology that is ultra-efficient and that has
near-zero rates of emissions. Such systems would satisfy consumers' energy needs and also comply with environmental standards, especially because the systems would account for more than 80% of residential energy use. This paper investigates two
complementary efficient systems that can support these heating systems; ground-source heat pumps (GSHPs) and organic Rankine cycle systems (ORCs). The study proposes to couple these two systems in a parallel configuration. A dynamic simulation model
created in TRNSYS platform has been deployed to assess the performance of the combined ORC-GSHP based micro-cogeneration system. This former provides heating to a residential house during the heating mode as needed. It has the capacity to switch to a
charging mode, during which the ORC system is directly coupled to the ground heat exchanger (GHE), which works as a thermal energy storage and supplies energy to the GSHP. The feasibility of this combined system arrangement, and its comparison with a
conventional GSHP system are examined for use in residential buildings in three cities across the varied climatic regions within Canada, namely Edmonton (AB), Halifax (NS), and Vancouver (BC). Results showed that the proposed micro-cogeneration
system recorded less energy use of over 80%. The addition of the ORC system had a definite effect on the performance of the GSHP in that it decreased the operating hours from 11-58% compared to the conventional GSHP case and maintained consistently
higher COP values. These results may help to specify viable ORC-GSHP based micro-co/trigeneration systems in cold climatic applications and should be useful for prototype design and development. |
| Sommaire | (Résumé en langage clair et simple, non publié)
Dans les régions froides comme celles situées à travers le Canada, il est nécessaire de mettre en place une technologie de système de chauffage
ultra-efficace et dont les taux d'émissions polluantes sont proches de zéro. De tels systèmes satisferaient les besoins énergétiques des consommateurs et seraient également conformes aux normes environnementales, notamment parce que ces systèmes
représenteraient plus de 80 % de la consommation énergétique résidentielle. Cet article étudie deux systèmes efficaces complémentaires qui peuvent prendre en charge ces systèmes de chauffage ; les pompes à chaleur géothermiques (PACG) et les systèmes
organiques à cycle de Rankine (ORC). L'étude propose de coupler ces deux systèmes dans une configuration parallèle. Un modèle de simulation dynamique créé dans la plate-forme TRNSYS a été déployé pour évaluer les performances de ce système. Ce
dernier fournit le chauffage à une maison pendant le mode de chauffage selon les besoins. Il a la capacité de passer à un mode de charge, au cours duquel le système ORC est directement couplé à un échangeur de chaleur sous-terrain, qui fonctionne
comme un system de stockage d'énergie thermique et fournit de l'énergie à la PACG. La faisabilité de cet arrangement de système combiné et sa comparaison avec une PACG conventionnelle est examiné pour une utilisation dans des bâtiments résidentiels
dans trois villes à travers les diverses régions climatiques du Canada, à savoir Edmonton, Halifax et Vancouver. Les résultats ont montré que le système de micro-cogénération proposé enregistrait une consommation d'énergie significativement moindre.
L'ajout du système ORC a eu un effet certain sur les performances de la PACG en ce qu'il a réduit les heures de fonctionnement d'une moyenne de 35%, par rapport au cas de PACG conventionnelle. Ces résultats peuvent aider à spécifier des systèmes de
ORC-PACG viables dans des applications pour régions climatiques froides et devraient être utiles pour la conception et le développement de prototypes. |
| GEOSCAN ID | 329386 |
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