Numerical simulation of energy consumption of artificial ground freezing applications subject to water seepage

The energy consumption of artificial ground freezing applications results from the necessary (consumed) refrigeration capacity. The determination of the refrigeration capacity requires the numerical modeling of heat transfer processes within the freeze pipe. Therefore a new module has been implemented in the Finite Difference Program SHEMAT. An approach for calculating the heat transfer processes and finally the refrigeration capacity is presented in this paper. Thus numerical simulations are carried out to determine the influence of groundwater flow on the refrigeration capacity and the related energy consumption for artifical ground freezing applications. RÉSUMÉ : La consommation d’énergie des applications pour la congélation artificielle du sol résulte de la capacité nécessaire de réfrigération. La détermination de cette capacité de réfrigération exige un modèle numérique des processus de transfert de la chaleur dans le tuyau de congélation. C’est pourquoi un nouveau module a été implémenté dans le programme SHEMAT. Une approche pour calculer le transfert de la chaleur et finalement la capacité de réfrigération est présentée dans cet exposé. Ainsi, des simulations numérique ont été réalisées pour déterminer l’influence du flux des eaux souterraines sur la capacité de réfrigération et la consommation d’énergie qui en résulte des applications pour la congélation artificielle du sol.