Multidimensional simulation of earth-contact heat transfer

Abstract

A numerical investigation of earth-contact heat transfer adjacent to an experimental structure is presented. In particular, a comparison is made between a two- and a three-dimensional simulation. The results are compared directly with data measured from a purpose-built full-scale experiment. Indirect methods of estimating thermal conductivity and volumetric heat capacity are described and employed. The results show reasonable correlation between the simulated and measured thermal responses. The three-dimensional simulation appears to provide an improved representation of the field problem. Some of the challenges associated with simulating a full-scale field problem are considered. The determination of the representative boundary and initial conditions is shown to be important.

Cet article présente l'analyse numérique d'un système de transfert thermique par contact avec la terre installé à proximité d'une structure expérimentale. On y compare, notamment, une simulation bidimensionnelle et une simulation tridimensionnelle. Les résultats sont comparés directement à des données mesurées dans le cas d'une expérience grandeur nature conçue spécifiquement dans ce but. L'auteur décrit les méthodes indirectes d'estimation de la conductivité thermique et de la capacité thermique volumétrique utilisées. Les résultats montrent une corrélation raisonnable entre les réponses simulées et les réponses thermiques mesurées. La simulation 3D semble être une représentation améliorée du problème de terrain. Certaines des difficultés associées à la simulation d'un problème de terrain à grande échelle sont prises en considération. La détermination de la limite de représentation et des conditions initiales est jugée importante.

Mots-clés: bâtiments, contact avec la terre, efficacité énergétique, mesures sur le terrain, transfert de chaleur, simulation 

Keywords:

• buildings
• earth-contact
• energy efficiency
• field measurement
• heat transfer
• simulation

Acknowledgements

The work reported herein was partly funded by an EPSRC grant (No. GR/K77471). This support is gratefully acknowledged.