КОМБІНОВАНІ СИСТЕМИ ОБІГРІВУ НА ОСНОВІ ТЕПЛОВИХ НАСОСІВ ДЛЯ РЕГІОНУ КАРПАТ - Scientific conference
Main page
UA RU EN

Congratulation from Internet Conference!

Hello

Рік заснування видання - 2011

КОМБІНОВАНІ СИСТЕМИ ОБІГРІВУ НА ОСНОВІ ТЕПЛОВИХ НАСОСІВ ДЛЯ РЕГІОНУ КАРПАТ

06.12.2023 12:25

[3. Technical sciences]

Author: Іваницький Валентин Петрович, доктор фізико-математичних наук, професор, Ужгородський національний університет, м. Ужгород; Марко Євгеній Володимирович, студень, Ужгородський національний університет, м. Ужгород; Сорочинський Микола Станіславович, студент, Ужгородський національний університет, м. Ужгород


ORCID: 0000-0001-6234-1861 Валентин Іваницький

Теплові насоси на сьогодні вважаються найбільш перспективними ресурсозберігаючими приладами для обігріву осель та різних приміщень. У таких приладах теплова енергія надходить від техногенних або природних низькопотенційних джерел теплоти, наприклад, атмосферне повітря, ґрунт, стічні або ґрунтові води. Енергетична ефективність теплових насосів визначається, у першу чергу, температурними та тепловими характеристиками тих середовищ, які задіяні у процесі термотрансформації, а саме:різницею температур споживача теплової енергії і низькопотенційного джерела, питомою теплоємністю низькопотенційного середовища та тепловою провідність цього середовища.

Рівень нагріву теплопостачаючих конструкцій середовища споживача залежить від призначення системи теплопостачання. На сьогодні найкращі технічні і економічні показники характерні для теплонасосних систем побутового використання (гаряче водопостачання та обігрів осель). При цьому економічна доцільність використання таких систем суттєво залежить від кліматичних особливостей конкретного географічного регіону. Загальноприйнятою є думка, що застосування теплових насосів для опалення осель найбільш ефективне лише для регіонів з відносно «м’яким» кліматом при застосуванні підлогового нагріву із повітряним або водяним теплоносієм. Проведені нами модельні розрахунки показали, що адаптація одноконтурних теплонасосних систем до умов традиційного «батарейного» обігріву виправдана лише для регіонів із середньо зовнішньою температурою протягом опалювального сезону, вищою +5°C. При нижчих температурах більш доцільним є використання двоконтурних теплонасосних систем різного типу та структури.

Іншим, більш перспективним методом підвищення ефективності теплових насосів є використання так званих комбінованих теплонасосних систем. Їхньою основою є поєднання теплового насоса з іншими джерелами поновлюваної енергії. За рахунок таких джерел забезпечується постійний або періодичний підігрів середовища теплообмінника до таких температур, при яких досягається максимальна технічна ефективність перекачування теплової енергії в оселю.

Додатковими ресурсозберігаючими енергетичними пристроями для комбінованих теплонасосних систем на сьогодні можуть бути сонячні панелі, сонячні колектори, акумулятори теплових відходів та інше. Однак, теоретичних та експериментальних досліджень у цьому напрямку є дуже мало. Тому не розв’язаним питанням лишається технічна та економічна ефективність й доцільність використання комплексних теплонасосних систем різного типу й різного призначення.

Проведені у даному напрямку наші модельні дослідження для кліматичних зимніх умов регіону Карпат показують, що керування динамікою зміни розподілу температури навколо зовнішніх теплообмінників теплових насосів різних типів дозволяє підвищити їх енергоефективність на 15 – 30 %. При цьому виявлено, що оптимальним режимом є постійне автоматичне підтримування температури середовища теплообмінника на такому рівні, який відповідає близьким до максимального коефіцієнтам корисної дії теплового насоса. Розрахунки також показують, що для забезпечення відміченого оптимального режиму необхідно у 2 – 3 рази менше енергії додаткового джерела, у порівнянні з варіантом прямого використання цієї енергії для безпосереднього обігріву приміщень. 

Для умов Карпат вимірювання показують, що навіть у хмарну погоду при температурі вище 0°C сонячні колектори на основі вакуумних трубок можуть генерувати біля 100 Вт теплової енергії на один квадратний метр у світлу частину доби протягом 4 – 5 годин. У сонячні ж дні рівень генерації енергії різко зростає майже на порядок. Сприятливим для комплексних теплонасосних систем із сонячним колектором є той факт, що періоди значного похолодання у регіоні Карпат, як правило, супроводжуються ясними сонячними днями. Тому саме для найбільш холодних проміжків зимового часу різко зростають обсяги генерації теплової енергії сонячними колекторами, а відповідно і значно зростає ефективність функціонування теплових насосів.

Альтернативним методом побудови ефективних комплексних теплопостачальних систем є використання готових автономних сонячних електростанцій. На сьогодні такі електростанції з піковою потужністю від 10 до 20 кВт досить поширені в карпатському регіоні. У хмарні дні вони можуть генерувати невелику кількість електричної енергії, але її параметри є не достатніми для постачання в загальні електричні мережі. Однак ця енергія може ефективно бути використана у комплексних теплогенеруючих системах.

Важливим напрямком розвитку аналізованих систем є введення до їх складу різних акумулюючих енергію пристроїв. Зокрема, сонячні електростанції та колектори дають надлишок енергії у сонячні дні. При ефективному накопиченні цей надлишок можна успішно використати для обігріву приміщень та осель у нічний час. З точки зору створення більш тривалих запасів енергії, актуальним є введення до комплексних систем і пристроїв генерації та зберігання «зеленого» водню, оскільки енергетична та економічна ефективності таких процесів значно зростають при використанні енергії сонячних електростанцій. 

У цілому, проведені нами модельні дослідження продемонстрували для кліматичних умов регіону Карпат перспективність поєднання різних типів відновлювальних енергоносіїв для спільного використання при обігріві приміщень на промислових та цивільних об’єктах.

Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Another articles in this section

Сonferences

Conference 2024

Conference 2023

Conference 2022

Conference 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення