Система опалення приватного будинку на основі теплового насосу та фотоелектростанції

Анотація

В Україні теплопостачання є найбільш енерговитратною галуззю. Причиною цього є велика кількість будівель, побудованих з дотриманням низького рівня теплової ізоляції, застаріле теплоенергетичне обладнання та інфраструктура, а також низький рівень впровадження опалювальних систем на основі відновлюваних джерел енергії. Теплові насоси є однією з альтернатив котлам на викопному паливі для використання в системах домашнього опалення. Задача оптимізації функціонування систем опалення на основі теплових насосів має практичну значимість, оскільки її вирішення потенційно дозволить досягти кількох енергетичних ефектів, серед яких зниження експлуатаційних витрат, а також збільшення рівня автономності системи опалення у разі забезпечення електроенергією від автономної фотоелектростанції.

У статті наведені результати математичного моделювання системи опалення приватного будинку на основі теплового насосу, акумулятора теплової енергії та фотоелектростанції у програмному середовищі MATLAB/SIMULINK. Модель створена з метою дослідження системи опалення приватного будинку з використанням відновлюваних джерел енергії шляхом структурного імітаційного моделювання та проведення порівняльного аналізу способів її керування для трьох варіантів (способів): «реакційного», «економічного» та «автономного». Встановлено, що середньорічні експлуатаційні витрати при «економічному» способі керування знизилися на 22% порівняно із «реакційним» способом керування. При застосуванні «автономного» способу керування річне забезпечення системи за рахунок фотогенерації збільшилося на 4 8%.

Ключові слова: тепловий насос, відновлювані джерела енергії, фотоелектростанція