Ground Source Heat Pumps for Building Air-Conditioning in Kuwait

تستأثر أنظمة التكييف في شبه الجزيرة العربية بحوالي ثلثي استهلاك الطاقة الذي ينتج معظمه عن طريق حرق الوقود الأحفوري. يمكن أن يؤدي انخفاض استهلاك هذه الأنواع من الوقود الثمين إلى زيادة الصادرات إلى المنطقة وتحقيق إيرادات إضافية من خلال تقليل الأثر البيئي. نضجت المضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي كحل قابل للتطبيق لتقليل استهلاك الطاقة لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في أوروبا وأمريكا الشمالية. ومع ذلك ، من أجل الحصول على شعبية في البيئات .التي يسيطر عليها التبريد مثل الكويت ، يجب إعادة تصميم مضخات الحرارة مصدر الأرض لتعظيم الفوائد المالية والبيئية تقترح هذه الدراسة إجراء بحث مشترك يركز على تصميم مخصص لمضخات التسخين ذات المصدر الأرضي للكويت بهدف تقليل استهلاك الكهرباء في تصميم مُحسّن. سوف يبحث في خيارات مختلفة بما في ذلك أكوام الطاقة ، وحارات الأفقي والرأسي مع الأنفاق مباشرة وغير مباشرة للتوصية أفضل إعداد للتصميم. لتقليل استخدام الكهرباء في هذا البحث المقترح ، يتم استخدام مولدات الطاقة الكهروضوئية والمولدات الكهرحرارية لتوليد الكهرباء وتخزينها في البطارية. وبالتالي ، يمكن للنظام أن يعمل في وضع الجزيرة دون الحاجة إلى الاعتماد على الشبكة الكهرباء لتشغيل الملحقات. سيتم إجراء اختبار الاستجابة الحرارية لتقييم الموصلية الحرارية الأرضية كنقطة انطلاق. سيتم محاكاة الحمل الكهربائي المتجدد للنظام عدديًا ومقارنته بالتصميم التقليدي. سيتم التحقق من صحة النتيجة لوحدة ثلاثين كيلووات في جامعة كوينزلاند. سيتم تقديم توصيات للمنظمات ذات الصلة في الكويت حول نوع المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي لموقع معين والتصميم الأكثر فعالية لتقليل استهلاك الكهرباء لقيادة مكيفات الهواء في مباني الكويت على أساس حالة الأرصاد الجوية في الكويت.

Air-conditioning systems in the Arabian Peninsula account for about two-third of the energy consumption majority of which generated through burning fossil fuels. Lower consumption of such precious fuels can boost the export for the region and generate extra revenue with less foot print on the environment. The ground source heat pump (GSHP) has been matured as a viable solution for reducing the energy consumption of heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) systems in Europe and North America. However, in order to gain popularity in cooling dominated environments such as Kuwait, GSHPs have to be redesigned to maximize the financial and environmental benefits. This study is proposing to conduct a joint research focusing on a tailored design of GSHPs for Kuwait aiming at reducing the electricity consumptions in an optimized layout. It will investigate different options including energy piles, horizontal and vertical bores with direct and indirect loops to recommend the best setting for design. To minimize the electricity use in this proposed research, PV and TEGs (photovoltaics and thermoelectric generators) are used to generate electricity and store in a battery. Hence, the system can operate in an island mode with no need to rely on the grid for the electricity to run the ancillaries. TRT (thermal response test) will be conducted to evaluate the ground thermal conductivity as a starting point. The renewable electricity load for the system will be simulated numerically and compared with the conventional design. The result will be validated against the full scale 30 KW installation unit at The University of Queensland. Recommendations will be made to corresponding organizations in Kuwait on the type of GSHP for a given location and the most effective design to reduce the electricity consumption to drive the air-conditioners in Kuwait buildings based on the meteorological condition of Kuwait.