Development of a simulation-optimization model for sustainable operation of groundwater heat pump system

Park Dong Kyu; Kaown Dugin; Lee Kang-Kun

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Development of a simulation-optimization model for sustainable operation of groundwater heat pump system

机译：地下水热泵系统可持续运行仿真优化模型的开发

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Groundwater heat pump (GWHP) system directly uses a stable temperature of groundwater for cooling and heating of buildings or districts. In this study, a simulation-optimization model for the sustainable operation of GWHP system was developed. The simulation model computed the coupled groundwater flow and heat transport with considering thermal recycling. As an optimization technique, genetic algorithm was linked with the simulation model. The developed model can determine the optimal extraction and injection rates of GWHP system to maximize system performance and efficiency, to maintain stable operation, and to minimize costs and environmental impacts. Assuming a 2D hypothetical aquifer, it was demonstrated how the optimal operation of GWHP system obtained from the model can be changed according to several operational and hydrogeological conditions, including well distance, regulation on injection water temperature, hydraulic conductivity, and regional hydraulic gradient. The results highlighted a necessity to determine an operational strategy of GWHP system through the optimization able to consider site-specific condition. In addition, the performance and capability of the developed model were demonstrated by obtaining the optimal strategy for the cooling operation of a research-oriented GWHP facility installed in Korea. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved.

机译：地下水热泵（GWHP）系统直接使用稳定的地下水温度来冷却或加热建筑物或区域。在这项研究中，建立了GWHP系统可持续运行的仿真优化模型。该模拟模型在考虑了热循环的情况下计算了地下水耦合流动和热传输。作为一种优化技术，将遗传算法与仿真模型联系在一起。开发的模型可以确定GWHP系统的最佳提取率和注入率，以最大化系统性能和效率，维持稳定的运行，并最大程度地降低成本和环境影响。假设使用二维假设含水层，则说明了如何根据几种运行和水文地质条件（包括井距，注水温度调节，水力传导率和区域水力梯度）改变从模型获得的GWHP系统的最佳运行状态。结果强调必须通过能够考虑特定地点条件的优化来确定GWHP系统的运行策略。此外，通过获得在韩国安装的以研究为导向的GWHP设施的制冷操作的最佳策略，可以证明所开发模型的性能和功能。（C）2019 Elsevier Ltd.保留所有权利。

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来源
《Renewable energy》 |2020年第1期|585-595|共11页
作者
Park Dong Kyu; Kaown Dugin; Lee Kang-Kun;
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作者单位

Korea Atom Energy Res Inst Radioact Waste Disposal Res Div Daejeon 34057 South Korea;

Seoul Natl Univ Sch Earth & Environm Sci Seoul 08826 South Korea;

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收录信息美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Groundwater heat pump (GWHP) system; Simulation-optimization model; Thermal recycling; Genetic algorithm; Optimal operation;

机译：地下水热泵（GWHP）系统;仿真优化模型;热回收;遗传算法最佳运行;

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