geologyИзвестия высших учебных заведений. Геология и разведкаProceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration0016-77622618-8708Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting10.32454/0016-7762-2024-66-3-88-99geology-1071Research ArticleГИДРОГЕОЛОГИЯ И ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯHYDROGEOLOGY AND ENGINEERING GEOLOGYМодельные исследования эффективности использования грунтовых вод как низкопотенциальных источников энергииModel studies on groundwater efficiency as a low-grade energy sourcehttps://orcid.org/0009-0003-1971-3852ВолошинВ. Р.VoloshinV. R.

Валерий Романович Волошин, аспирант, преподаватель

кафедра гидрогеологии им. В.М. Швеца

117997; 23, Миклухо-Маклая ул.; Москва

тел.: +7 (925) 414-44-41

Valery R. Voloshin, postgraduate student, lecturer

V.M. Shvets Hydrogeology Department

117997; 23, Miklukho-Maklaya str.; Moscow

tel.: +7 (925) 414-44-41

voloshinvr@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0009-5105-4627БеловК. В.BelovK. V.

Константин Владимирович Белов, кандидат геолого-минералогических наук, доцент, заведующий кафедрой

кафедра гидрогеологии им. В.М. Швеца

117997; 23, Миклухо-Маклая ул.; Москва

тел.: +7 (925) 314-09-39

Konstantin V. Belov, Cand. of Sci. (Geol.-Min.), Associate Professor, Head of the Department

V.M. Shvets Hydrogeology Department

117997; 23, Miklukho-Maklaya str.; Moscow

tel.: +7 (925) 314-09-39

belovkv@gmail.comФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»РоссияSergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological ProspectingRussian Federation2024091120246638899Copyright © Волошин В.Р., Белов К.В., 20242024Волошин В.Р., Белов К.В.Voloshin V.R., Belov K.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geology-mgri.ru/jour/article/view/1071   Введение

   Введение. В связи с развитием новых энергосберегающих технологий происходит внедрение альтернативных источников теплохладоснабжения, одним из которых являются теплонасосные установки. Одна из схем эксплуатации — использование низкопотенциального тепла грунтового водоносного горизонта. В статье на основе модельных расчетов обосновывается выбор наиболее оптимальной схемы работы.

   Цель

   Цель. Модельные расчеты с целью количественной оценки возможности использования грунтового водоносного горизонта в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии.

   Материалы и методы

   Материалы и методы. Для изучения гидродинамических процессов и процесса теплопереноса в водоносном горизонте использовался расчетный код GERA/E1.0, предназначенный для трехмерного геофильтрационного и геомиграционного моделирования.

   Результаты

   Результаты. Разработано несколько численных моделей для различных схем эксплуатации грунтового водоносного горизонта. На основании расчета выбрана наиболее перспективная схема эксплуатации.

   Заключение

   Заключение. Количественно оценена возможность эксплуатации водоносного горизонта в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии. Выбрана наиболее перспективная схема эксплуатации подземных вод.

   Background. New energy-saving technologies induce the implementation of alternative heat supply sources, including heat pump systems. One of their operational schemes utilizes low-grade heat from groundwater aquifers. The paper substantiates the selection of the most optimal operational scheme based on model calculations.   Aim. To conduct model calculations aimed at computing the feasibility of using groundwater aquifers as a low-grade heat energy source.   Materials and methods. The hydrodynamic processes and heat transfer within the aquifer were studied using the GERA/E1.0 computational code, designed for three-dimensional geofiltration and geomigration modeling.   Results. Several numerical models are developed for various operational schemes of groundwater aquifers. The most promising operational scheme was selected based on the calculations.   Conclusion. The feasibility of using groundwater aquifers as a low-grade heat energy source has been quantitatively assessed. The most optimal operational scheme has been selected.

гидрогеологияальтернативные источникитепловой насосмоделированиегрунтовый водоносный горизонтhydrogeologyalternative sourcesheat pumpmodelinggroundwater aquiferИсследование не имело спонсорской поддержкиNo financial support was provided for this studyReferencesБутузов В.А. Обзор российских геотермальных теплонасосных технологий. Энергетик. 2022. № 2. С. 40—44. EDN: TPRCLLButuzov V.A. Review of Russian geothermal heat pump technologies. Energetik. 2022. No. 2. P. 40—44 (In Russ.). EDN: TPRCLLВасильев Г.П. Применение ГТСТ в России. Энергия: экономика, техника, экология. 2009. № 7. С. 22—29. EDN: KUSHGDVasiliev G.P. Application of GTSP in Russia. Energy: economics, technology, ecology. 2009. No. 7. P. 22—29 (In Russ.). EDN: KUSHGDВасильев Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли. М.: Граница, 2006. 173 с. ISBN 5-94691-202-X. EDN: QNMCSNVasiliev G.P. Heat and cooling supply of buildings and structures using low-potential thermal energy of the Earth’s surface layers. Moscow: Granitsa, 2006. 173 p. (In Russ.). ISBN 5-94691-202-X. EDN: QNMCSNВасильев Г.П. Использование низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли для теплохладоснабжения здания. Теплоэнергетика. 1994. № 2. С. 31—35. EDN: ZYZXTFVasiliev G.P. Use of low-potential thermal energy of the soil of the Earth’s surface layers for heat and cooling supply of a building. Thermal Power Engineering. 1994. No. 2. P. 31—35 (In Russ.). EDN: ZYZXTFГОСТ 34346.2-2017. Тепловые насосы с водой в качестве источника тепла. Испытания и оценка рабочих характеристик. Часть 2. ISO 13256-2:1998GOST 34346.2-2017 HEAT PUMPS WITH WATER AS A HEAT SOURCE. Testing and evaluation of performance. Part 2. (In Russ.).Дадацкий А.В., Космовский П.Ю. Тепловой насос. Принцип работы теплового насоса. Традиции, современные проблемы и перспективы развития строительства : сб. науч. ст., Гродно, 23—24 мая 2019 года Гродно: Гродненский государственный университет имени Янки Купалы, 2019. С. 172—174. EDN: BJJVFSDadatsky A.V., Kosmovsky P.Yu. Heat pump. Operating principle of a heat pump. Traditions, modern problems and prospects for the development of construction : Collection of scientific articles, Grodno, May 23—24, 2019. Grodno: Yanka Kupala State University of Grodno, 2019. P. 172—174 (In Russ.). EDN: BJJVFSИльина Т.Н., Саввин Н.Ю., Аверкова О.А., Логачев К.И. Возобновляемые и вторичные источники энергии инженерных систем при эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений. Вестник евразийской науки. 2023. 12 с. Т. 15(2). № 4. EDN: ENJZMHIlyina T.N., Savvin N.Yu., Averkova O.A., Logachev K.I. Renewable and secondary energy sources of engineering systems in the operation and reconstruction of buildings and structures. Bulletin of Eurasian Science. 2023. 12 p. Vol. 13.2. No. 4 (In Russ.). EDN: ENJZMHСвод правил СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88. https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294854/4294854682.htmCode of rules SP 25.13330.2012 Foundations and foundations on permafrost soils Updated version of SNiP 2.02.04-88. (In Russ.).Хладотеплотехника: инновации и достижения : монография, посв. 55-летию со дня основания кафедры холодильной и торговой техники имени В.В. Осокина. Донецк: Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Туган-Барановского, 2024. 536 с. ISBN 978-5-00202-518-3. EDN: BTQVZGCooling and heat engineering: innovations and achievements: monograph dedicated to the 55<sup>th</sup> anniversary of the founding of the Department of Refrigeration and Commercial Equipment named after V.V. Osokina. Donetsk: Donetsk National University of Economics and Trade named after Mikhail Tugan-Baranovsky, 2024. 536 p. (In Russ.). ISBN 978-5-00202-518-3. EDN: BTQVZGШулюпин А.Н., Варламова Н.Н. Современные тенденции в освоении геотермальных ресурсов. Георесурсы. 2020. Т. 22, № 4. С. 113—122. doi: 10.18599/grs.2020.4.113-122. EDN: LBRRNGShulyupin A.N., Varlamova N.N. Modern trends in the development of geothermal resources. Georesources. 2020. Vol. 22. No. 4. P. 113—122 (In Russ.). doi: 10.18599/grs.2020.4.113-122. EDN: LBRRNGCantor A., Owen D., Harter D., Nylen G., Kiparsky M. Navigating groundwater-surface water interactions under the Sustainable Groundwater Management Act, Center for Law, Energy & the Environment, UC Berkley School of Law, Berkley, C, 2018.Cantor A., Owen D., Harter D., Nylen G., Kiparsky M. Navigating groundwater-surface water interactions under the Sustainable Groundwater Management Act, Center for Law, Energy & the Environment, UC Berkley School of Law, Berkley, CA, 2018.Psomas A., Bariamis G., Rouillard J., Stein U., Roy S. Study of the impacts of pressures on groundwater in Europe: Analysis of groundwater associated aquatic ecosystems (GWAAEs) and groundwater dependent terrestrial ecosystems (GWDTEs), 2021.Psomas A., Bariamis G., Rouillard J., Stein U., Roy S. Study of the impacts of pressures on groundwater in Europe: Analysis of groundwater associated aquatic ecosystems (GWAAEs) and groundwater dependent terrestrial ecosystems (GWDTEs), 2021.Lund J.W., Toth A.N. Direct Utilization of Geothermal Energy: 2020 Worldwide Review. Proc. of the 2020 World Geothermal Congress. Reykjavik, Iceland 2020. 39 p.Lund J.W., Toth A.N. Direct Utilization of Geothermal Energy: 2020 Worldwide Review. Proc. of the 2020 World Geothermal Congress. Reykjavik, Iceland. 2020. 39 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.