Использование систем накопления тепла в крупномасштабных водоемах может увеличить долю возобновляемых источников энергии в централизованных системах отопления. В настоящее время доступные модели систем накопления тепла в водоемах в основном основаны на численном моделировании и не имеют быстро вычисляемых и точных аналитических или полуаналитических моделей. В связи с этим в данном исследовании предлагается полуаналитическая модель, подходящая для крупномасштабных водных тепловых накопителей. Модель решается отдельно в зонах воды и грунта, затем объединяется через температуру боковых стенок и дна пруда и граничный тепловой поток. При анализе теплообмена в воде предложена «модель трех зон», разделяющая поперечное сечение на центральную, переходную и краевую зоны; по сравнению с простой одномерной моделью она учитывает горизонтальное течение воды, что обеспечивает более точное динамическое моделирование температуры воды. В анализе теплопередачи в грунте была улучшена модель конечного цилиндрического источника, используемая в области геотермальных тепловых насосов, чтобы применить ее для моделирования крупных систем накопления тепла в водоемах. Далее аналитическая модель была проверена на основе экспериментальных данных за 10 лет проекта накопления тепла в пруду объемом 60 000 м³ в Дании. Средние ошибки температуры воды на верхних, верхне-средних, средних, нижне-средних и нижних уровнях составили соответственно 0,233 %, 0,44 %, 0,445 %, 0,316 % и 1,27 %, все меньше 1,5 %, что указывает на высокую точность и надежность полуаналитической модели.

межсезонное хранение тепла; крупномасштабные системы накопления тепла в водоемах; численные модели; аналитические модели